ZY市110KV变电所一次部分设计

河南城建学院 发电厂电气部分设计报告报告 ZYZY市市110KV110KV变电所一次部分设计变电所一次部分设计 姓 名 学 号 专业班级 电气工程及其自动化 指导老师 朱更辉 精品文档 2欢迎下载 所在院系 电气与信息工程学院 2016 年 6 月 15 日 成绩评定 一 指导教师评语 根据学生设计报告质量 答辩情况及其平时表现综合评定 精品文档 3欢迎下载 一丶设计依据数据一丶设计依据数据 1 11 1 设计依据设计依据 省电力公司号文件关于 ZY 市郊 110KV 变电所设计任务 其电力系统接线简图 1 1 所示 成绩等级 指导教师签字 指导教师签字 年 月 日 精品文档 4欢迎下载 1500MVA XS1 0 6 S1 S2 200MVA XS2 0 6 110KV 240 50 甲变 185 10 ZY市郊变 110KV 240 10 乙变 240 10 240 70 L1 L2 L3 L4L5 郊区 图1 1 附注 1 图中 系统容量 系统阻抗均相当于最大运行方式 2 最小运行方式下 S1 1300MVA Xs1 0 65 S2 170MVA Xs2 0 75 3 系统可保证本所 110KV 母线电压波动在 5 以内 1 21 2 建设性质及其规模建设性质及其规模 随着 ZY 市经济的迅猛发展及人民群众生活的日益提高和改善 新企业 新用户用电量和大大增加 用电质量要求不断地提高 因此为了搞好本市的 经济建设的高速发展以及满足人民群众生活的需要 在位于本市市郊建立 110KV 变电所已经成为必然 它向市区工业 生活及郊区乡镇与农户供电 以 满足不同用户用电的需求 电压等级 110 35 10KV 线路回路数 110KV 近期 2 回 远景发展 2 回 35KV 近期 5 回 远景发展 2 回 10KV 近期 12 回 远景发展 2 回 1 31 3 所址条件所址条件 1 1 地理位置 地理位置 本所位于 ZY 市东南方向的郊区 毗邻城区 交通便利 精品文档 5欢迎下载 地理位置示意图 北 北 水泥厂 耐火厂 郊区 郊一 ZY市 郊变 公 路 食品厂 毛纺厂 棉纺厂 印染厂 市区变 橡胶厂 针织厂 柴油机厂 2 2 地形 地质 水文 气象等条件 地形 地质 水文 气象等条件 地势平坦 非强震区所址地区海拔m200 最热月最高 年平均温度为 年最低气温年最高气温CCC ooo 152040 象 属于我国第六标准气 最高风速为 最大复水厚度温度smmmbC o 251032 区 在距系统变电所南强至 全长母线出发至 线路从系统kmZYKVS1011022 变电所 四次进入 处转角 北墙ZYkm oooo 7845259089 98525 0 2 23 2 4 2 33o cmgcmkg 内摩擦角 天然容重耐力为全线为黄土层地带 地 良好 无腐蚀性 地下水位较低 水质土壤电阻率为cm 100 1 41 4 负荷情况负荷情况 1 1 各电压等级主要负荷名称及行业性质各电压等级主要负荷名称及行业性质 110KV 市系线 市甲线 备用 1 备用 2 35KV 郊区 1 郊区 2 水泥厂 耐火厂 备用 1 备用 2 10KV 纺织厂 印染厂 毛纺厂 针织厂 柴油机厂 橡胶厂 市区 食品 厂 备用 1 备用 2 2 2 负荷资料 负荷资料 精品文档 6欢迎下载 最大负荷 MW 穿越功率 MW负荷组成 电压 等级 负荷名称 近 期 远景近 期 远景一 级 二 级 三 级 自然 功 率 max hT 线长 km 备 注 市系线 10180 810 市甲线 10180 810 备用 1 100 8 备用 2 120 8 110KV 110 KV 郊区一 235300 912 郊区二 2 53 50 916 水泥厂 1 1 5215300 920 水泥厂 2 1 520 920 耐火厂 11 515350 918 备用 1 2 50 915 备用 2 2 50 915 35KV 35 KV 补偿 后 值 棉纺厂 1 22 520400 7555003 5 棉纺厂 2 22 50 7555003 5 印染厂 1 1 5230400 7850004 5 10KV 印染厂 2 1 520 7850004 5 精品文档 7欢迎下载 毛纺厂 2220400 7550002 5 针织厂 11 520400 7545001 5 柴油机厂 1 1 5225400 840003 柴油机厂 2 1 520 840003 橡胶厂 11 530400 7245003 市区 1 1 5220400 825002 市区 2 1 520 825002 食品厂 1 21 515300 840001 5 10 KV 备用 1 1 50 78 备用 2 1 50 78 棉纺厂 整理 纺纱 织布 通风 采暖 机修 照明等 印染厂 整理 上浆 印染 通风 采暖 机修 照明等 市 区 医院 商场 公交 影剧院 铁路 民航 市政区等 食品厂 磨粉 发酵 烘烤 照明等 柴油机厂 铸造 热处理 机加工 装配 机修等 水泥厂 旋转大窑 回转窑 机修 照明等 棉纺厂 整理 纺纱 织布 通风 采暖 机修 照明等 印染厂 整理 上浆 印染 通风 采暖 机修 照明等 市 区 医院 商场 公交 影剧院 铁路 民航 市政区等 食品厂 磨粉 发酵 烘烤 照明等 柴油机厂 铸造 热处理 机加工 装配 机修等 水泥厂 旋转大窑 回转窑 机修 照明等 精品文档 8欢迎下载 二 负荷计算二 负荷计算 2 12 1 原始资料分析原始资料分析 由原始负荷资料知 35KV 10KV 两个电压等级上有负荷 110KV 近期无 负荷 其中 35KV 的负荷中有耐火厂和水泥厂等重要的工业负荷 同时承担郊 区的供电 其负荷组成 类达 15 左右 若断电将造成较大的经济损失和 资源浪费 而 10KV 的负荷中有棉纺厂 印染厂 橡胶厂 柴油机厂等 类 负荷组成较高的负荷 因而需要保证供电的可靠性 同时 由于 10KV 承担着市 区的供电 市区的一些用户如医院 交通调度等单位对电力供应的可靠性要求 也是极高的 故而在设计过程中应尽力保证供电的可靠性 2 22 2 负荷计算负荷计算 综合最大计算负荷 1 cos max i tjs P KS K 同时系数 对于出线回数较少的情况 可取 0 9 0 95 出线回数较多 t 时 取 0 85 0 9 线损 取值为 5 35KV 近期 MVA 1 cos max i tjs P KS42 9 51 9 0 5 15 215 12 95 0 35KV 远景 1 cos max i tjs P KS 51 9 0 5 25 25 1225 33 95 0 精品文档 9欢迎下载 18 84MVA 10KV 近期 1 cos max i tjs P KS 78 0 5 15 1 75 0 2122 85 0 8 0 2 15 15 15 15 1 72 0 1 05 1 21 03MVA 10KV 远景 1 cos max i tjs P KS 0 85 78 0 5 15 122 75 0 5 125 25 2 72 0 5 1 8 0 5 12222 05 1 30 58MVA 综上 近期负荷 MVA 41 27 03 2142 9 9 0 ijstjs SKS 远期负荷 MVA 48 44 58 3084 18 9 0 ijstjs SKS 三 电气主接线三 电气主接线 3 13 1 电气主接线电气主接线 满足以下基本要求 精品文档 10欢迎下载 1 运行的可靠 2 具有一定的灵活性 3 操作应尽可能简单 方便 4 经济上合理 5 应具有扩建的可能性 3 23 2 主变的选择主变的选择 3 2 13 2 1 主变的相数主变的相数 当不受运输条件制约 在 330KV 以下的发电厂和变电所均应选用三相变压 器 本所为 110KV 变电所且交通便利 故采用三相变压器 3 2 23 2 2 主变各侧电压主变各侧电压 110KV 侧 110KV 为首端 选 110KV 35KV 10KV 选 10 即 38 5 11KV 3 2 33 2 3 主变台数的选择主变台数的选择 变电站主变的容量一般应根据 5 10 年规划负荷 城市规划 负荷性 质 电网结构等综合考虑确定其容量 对重要变电站 需考虑当一台主变压器 停运时 其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内 应满足 类负荷 的供电 对一般性变电站 当一台主变停运时 其余变压器容量应能满足全部 负荷的 70 80 精品文档 11欢迎下载 对于枢纽变电站在中 低压侧已形成环网的情况下 以设置两台主变压器 为宜 对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站 可设 3 台主变压器 以提高供电可靠性 所以本变电站可采用 2 台主变压器 3 2 43 2 4 主变的容量主变的容量 两台主变压器容量的选择条件是其中 由前面计算结果按 MVASnS jse 远景发展计算 22 24MVA e S48 44 2 1 基于本变电站的情况 由国家标准容量系列 R 标准 宜选容量为 30MVA 10 的变压器 以一台变压器停运检修时 保证 级负荷不断电 按近期校验 jse SSn75 0 1 SSSn e 1 带入数据 20 5575 满足 41 2775 075 05 311 js S 78 0 703 9 0 501 453 355 4 5 311 18 43MVA 75 0 603 604 72 0 701 8 0 452 1 603 653 满足近期需求 精品文档 12欢迎下载 3 2 53 2 5 冷却方式冷却方式 对于 110KV 变压器 由于容量不大 采用自然油强迫空气冷却 即风 冷式 综上所述 选择变压器型号为 SFSZ9 31500 110 S 三相变压器 F 风冷 S 三绕组 Z 有载调压 9 设计序号 31500 容量 31 5MVA 110 一次侧额定电压 110KV 3 33 3 主接线设计主接线设计 电气主接线的设计基本要求是可靠性 灵活性 经济性三方面 对于 级负荷必须有两个独立电源供电 且当任何一个电源失去后 能保 证对全部 级负荷不间断供电 对于 级负荷 必须有两个独立电源供电 且当任何一个电源失去后 能 保证全部或大部分的 级负荷供电 对于 级负荷一般只需一个电源供电 精品文档 13欢迎下载 3 3 13 3 1 各电压等级的主接线设计各电压等级的主接线设计 110KV 的接线形式 出线回路数有 4 回 根据规范可采用单母线分段或单母线分段带旁母 单母线分段单母分段带旁母 图3 1 110KV主接线方案比较 单母线分段 单母线分段带旁母 供电可靠 性 不带旁母 当检修断路器时须 对用户停电 但是由于使用的 SF6 短路器无故障工作时间很 长 所以认为单母分段也有不 错的供电可靠性 由于使用了旁路母线 当检修断 路器不会对用户停电 使用的 SF6 断路器使供电可靠性很高 运行灵活 性 接线简单清晰 运行操作方便 且有利于扩建 接线相对复杂 调度灵活 单母分段占地面积少 土建投占地面积较大 土建投资大 所 精品文档 14欢迎下载 节约投资资相对较小隔离开关的用量也 小 总体投资都小于单母分段 带旁母 较经济 用的隔离开关多 较单母分段投 资较高 表 3 1 110KV 方案对比 ZY 市郊变为地区性变电所 而由于其负荷的重要性 考虑到占地和经济性 的要求 110KV 选用单母线分段 采用分段断路器兼作旁路断路器的接线形式 35KV 的接线形式 出线回路数为 7 回 根据上述规范采用单母线分段 单母分段 图3 2 35KV主接线方案比较 单母分段带旁母 表 3 2 35KV 方案对比 单母线分段 单母线分段带旁母 供电可靠重要用户可以从不同分段引线 当一条母线发生故障时还能保 加装旁路母线后 当出线断路器 故障或检修时 可避免对此回路 精品文档 15欢迎下载 性证另一条母线的正常供电 供 电可靠性较高 停电 提高了可靠性 运行灵活 性 接线简单清晰 运行操作方便 且有利于扩建 接线相对复杂 调度灵活 节约投资单母分段占地面积少 土建投 资相对较小隔离开关的用量也 小 总体投资都小于单母分段 带旁母 较经济 单母分段带旁母占地面积大 土 建投资大 所用的隔离开关多 不够经济 表 3 2 35KV 方案对比 35KV 考虑到占地面积问题 建议采用屋内手车式高压开关柜 则不宜设置 旁路母线 从保证负荷用电可靠性来讲 对于重要的用户可采用双回接入 而 对于没有双回接入的负荷 通过经济论证 可用自备的发电机或从相邻的甲 乙变加设回线保证供电可靠性 10KV 的接线形式 出线回路数为 14 回 根据上述规范可采用单母线两分段或单母线分段带旁母 精品文档 16欢迎下载 单母分段带旁母单母分段 图3 3 10KV主接线方案比较 表 3 3 10KV 方案对比 单母线分段单母线分段带旁母 供电可靠 性 重要用户可以从不同分段引线 当一条母线发生故障时还能保 证另一条母线的正常供电 供 电可靠性较高 加装旁路母线后 当出线断路器 故障或检修时 可避免对此回路 停电 提高了可靠性 运行灵活 性 接线简单清晰 运行操作方便 接线相对复杂 调度灵活 节约投资少用了断路器 隔离开关 较 经济 单母分段带旁母占地面积大 土 建投资大 所用的隔离开关多 不够经济 表 3 3 10KV 方案对比 由于 ZY 市郊变位于城市郊区 为节约用地 10KV 多为室内 采用单母分段的接线型式 精品文档 17欢迎下载 四 短路电流的计算四 短路电流的计算 4 14 1 短路计算的目的短路计算的目的 供配电系统中的短路 是指导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而 发生的电气连接 短路是电力系统中常发生的故障 短路电流直接影响电器的 安全 危害电力系统的安全运行 假如短路电流较大 为了使电器能承受短路 电流的冲击 往往需要选择重型电器 这不仅会增加投资 甚至会因开断电流 不满足而选择不到合适的高压电器 为了能合理选择轻型电器 在主接线设计 时 应考虑限制 Id的措施 即而需要计算 Id 短路电流计算是选择和检验电气 设备的前提和基础 也是载流导体选择和二次设备保护的基础 4 24 2 参数计算参数计算 4 2 14 2 1 选择基准值选择基准值 MVASB1000 avB UU B B B U S I 3 4 2 24 2 2 计算计算 在基准下系统各部分的标幺值电抗 系统 1 最大运行方式 1 1 1 0 6 1000 1500 0 4 系统 2 最大运行方式 2 2 2 0 6 1000 200 3 精品文档 18欢迎下载 各线路 1 0 1 2 0 4 60 1000 1152 1 81 2 0 2 2 0 4 10 1000 1152 0 302 3 0 3 2 0 4 80 1000 1152 2 42 主变 短路阻抗 高 中 10 5 高 低 17 18 中 低 6 5 4 3 100 1 5 31 1000 2 5 6 5 17 5 10 100 1 2 323121 1 N B S Suuu X 0 100 1 5 31 1000 2 5 175 6 5 10 100 1 2 313221 2 N B S Suuu X 可令0 2 X 14 2 100 1 5 31 1000 2 5 10 5 175 6 100 1 2 213132 3 N B S Suuu X 根据以上计算数据画出等值网络如下 精品文档 19欢迎下载 1 1 110KV110KV 母线短路电流计算母线短路电流计算 转移电抗 1 1 53 f X 2 4 12 f X 计算电抗 1 11 1500 1 532 295 1000 N jsf B S XX S 2 22 200 4 120 824 1000 N jsf B S XX S 查汽轮机运算曲线表 有 1 0 445I 2 1 262I 12 1 2 1500200 0 4451 2624 618 333 1153 115 NN BB SS IIIKA SS 2 2 35KV35KV 母线短路电流计算母线短路电流计算 转移电抗 1 3 868 f X 2 10 36 f X 精品文档 20欢迎下载 计算电抗 1 11 1500 3 8685 802 1000 N jsf B S XX S 2 22 200 10 362 07 1000 N jsf B S XX S 汽轮机运算曲线表 有 1 1 1 0 172 js I X 2 0 49I 12 1 2 1500200 0 1720 495 56 33337337 NN BB SS IIIKA SS 3 3 10KV10KV 母线短路电流计算母线短路电流计算 转移电抗 1 7 995 f X 2 14 33 f X 计算电抗 1 11 1500 5 337 995 1000 N jsf B S XX S 2 22 200 14 332 866 1000 N jsf B S XX S X 3 45 有 js1 1 1 11 0 125 7 995 js I X 汽轮机运算曲线表 有 2 0 35I 12 1 2 115001200 13 52 0 1250 35333 113 11 NN BB SS IIIKA SS 五 电气选择及校验五 电气选择及校验 精品文档 21欢迎下载 5 15 1 选择导体和电器的一般原则 选择导体和电器的一般原则 1 应力求技术先进 安全适用 经济合理 2 应满足正常运行 检修 短路时和过电压情况下的需要 并考虑远景 发展 3 应按当地环境校验 4 与整个工程的建设标准协调一致 5 选择导体的品种不宜太多 6 选择新产品应积极谨慎 新产品应有可靠的实验数据 并经主管单位鉴定合格 5 25 2 选择导体和电器的技术条件选择导体和电器的技术条件 一般按正常情况选择 短路情况校验 如 表 5 2 1 短路点基准电流 KA IKA 2 k t IKA k t IKA KAI sh IKA d 15 024 6184 1974 1774 82511 756 d 215 65 565 495 495 4914 15 d 354 9913 5213 8313 8313 5234 42 表 5 2 1 各情况电流 精品文档 22欢迎下载 5 35 3 导体的选择导体的选择 5 3 15 3 1 按长期发热选择导体按长期发热选择导体 选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压 即 smalm UU 又因为 所以实际用 Nalm UU15 1 NSsm UU1 1 NSN UU 选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流 即对于导体 max IIal 由于高压开断电器没有连续过载能力 在选择其额定电流时应满足各种 可能运行方式下回路持续工作电流的要求 即对于电器 max IIN 5 3 25 3 2 按经济电流密度选择导体按经济电流密度选择导体 除配电装置的汇流主母线外 较长导体的截面积应按经济电流密度选择 当无合适规格导体时 导体面积可按经济电流密度计算截面的相邻下一档选取 即 应最接近 选 SJI max 按经济电流密度选择后 还应按长期允许电流校验 5 3 35 3 3 导体 电器设备的选型导体 电器设备的选型 导体材料的基本特征 导体通常由铜 铝 铝合金及钢材料制成 载流导 体一般使用铝或铝合金材料 纯铝的成型导体一般为矩形 槽形和管形 由于 纯铝的管形导体强度稍低 110KV 及以上配电装置敞露布置时不宜采用 精品文档 23欢迎下载 铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种 形状均为管形 铝锰合金导体载流量 大 但强度较差 采用一定的补强措施后可广泛使用 铝镁合金导体机械强度 大 但载流量小 主要缺点是焊接困难 因此使用受到限制 5 3 45 3 4 主母线 主变引下线 负荷出线主母线 主变引下线 负荷出线 载流导体宜采用铝质材料 下面场所可选用铜质材料的硬导体 持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机 变压器出线端部或采用硬铝导 1 体穿墙套管有困难时 污秽对铜腐蚀轻微但对铝有较严重腐蚀的场所 2 20KV 及以下回路的正常工作电流在 4000A 及以下时 宜选用矩形导体 在 4000 8000A 时 宜选用槽形导体 110KV 及以上高压配电装置 当采用硬导体时 宜采用铝合金管形导体 500KV 硬导体可采用单根大直径圆管或多根小直径圆管组成的分裂结构 固定方式可采用支持式或悬吊式 5 45 4 断路器断路器 断路器型号的选择 除应满足各项技术条件和环境条件外 还应考虑便于施工 调试和运行维护 并经技术经济比较后确定 5 55 5 隔离开关隔离开关 对隔离开关型式选择应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素 进行综合 技术比较后确定 5 65 6 电压互感器电压互感器 电压互感器的型式按下列使用条件选择 精品文档 24欢迎下载 1 3 20KV 屋内配电装置 宜采用油浸绝缘结构 也可以采用树脂浇注绝 缘结构的电磁式电压互感器 2 35KV 配电装置 宜采用电磁式电压互感器 3 110KV 及以上的配电装置 当容量和准确级满足要求时 应采用电容式 电压互感器 5 75 7 电流互感器电流互感器 3 20KV 屋内配电装置的电流互感器应根据安装使用条件及产品情况采用瓷绝 缘结构或树脂浇注绝缘结构 35KV 及以上配电装置的电流互感器 宜采用油浸 绝缘瓷管式绝缘结构的独立式电流互感器 在有条件时 应采用套管式电流互 感器 5 85 8 绝缘子绝缘子 屋外支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子 屋外支柱绝缘子需倒装时 可用悬挂 式支柱绝缘子 5 95 9 选择结果选择结果 5 9 15 9 1 线路选择结果如下表 线路选择结果如下表 设备 电压 汇流主母线主变引下线分段回路 110KVLGJQ 240LGJQ 240LGJQ 185LGJQ 185LGJQ 185LGJQ 185 35KV LMYLMY 6363 6 36 3 平放平放 LGJQ 500LGJQ 500 LMYLMY 6363 6 36 3 平放平放 精品文档 25欢迎下载 10KV LMYLMY 2 2 100 100 8 8 平放平放 LMYLMY 2 2 100 100 10 10 平放平放 LMYLMY 2 2 100 100 10 10 平放平放 表表 5 9 15 9 1 线路的选择线路的选择 5 9 25 9 2 电器选择结果电器选择结果 1 1 断路器和隔离开关选择 断路器和隔离开关选择 设备 项目断路器隔离开关 110KV 出线 11 110 1600LW 5 110 1000GWG D 110KV 分段 11 110 1600LW 5 110 600GW 110KV 主变引下线 11 110 1600LW 5 110 600GW 35KV 出线 12 35 630ZN 35KV 分段 12 35 630ZN 35KV 主变引下线 12 35 630ZN 10KV 出线 12 10 630ZNc 10KV 分段 12 10 2000ZNc 10KV 主变引下线 12 10 2000ZNc 110KV 压互 5 110 600GWG 精品文档 26欢迎下载 主变中性点接地 8 60 400GWG 表 5 9 2 隔离开关及断路器 2 2 电压互感器和电流互感器 电压互感器和电流互感器 电压级 设备类型 110KV35KV10KV 电压互感器 6 110JCC 0 0 110 30 1 3 1 1 2 35JDJJ 0 0 35 30 1 3 1 1 10JDZJ 10 30 1 3 分段电流互感器 4 110LCWB 600 5600 5 LZC 35LZC 35 500 5500 5 6 10LMZB 2000 5 出线电流互感器 4 110LCWB 600 5600 5 200 5200 5 LZC 35LZC 35 100 5100 5 6 10LMZB 150 5 200 5 主变引下线电流 互感器 4 110LCWB 300 5300 5 LZC 35LZC 35 600 5600 5 10LAJ 2000 5 保护间隙 300 5 300 535LCWD 中性点接地处 300 560LRDB 精品文档 27欢迎下载 表 5 9 3 电压互感器及电流互感器 3 3 其他设备如下 其他设备如下 电压级 设备类型 110KV35KV10KV 母线变压器侧上 避雷器 105 116 302Y W 5 41 98YW 5 16 5 45YW 变压器中性点上 避雷器 15 73 200YW 5 41 98YW 绝缘子悬式悬式 XP 10XP 10 8 8 片片 支柱支柱 ZS 110 4ZS 110 4 悬式悬式 XP 10XP 10 4 4 片片 支柱支柱 ZL 35 4ZL 35 4 母线桥 ZPB 10 支柱 ZL 10 4 穿墙套管出线出线 LWL 35 200LWL 35 200 进线进线 CWL 35 600CWL 35 600 进线 CMW 20 180 阻波器 耦合电容器 XZK 630 1 0 OW110 0 00663 表 5 9 4 其他设备 精品文档 28欢迎下载 六 防雷电波设计和防雷计算六 防雷电波设计和防雷计算 6 16 1 装设点的选择装设点的选择 根据 电力设备过电压保护设计技术规程 的要求 变电站的每组母线上 都应安装避雷器 作为防止高压雷电波沿架空线路 设备侵入变电站的最主要 措施 据变电站设备要求及主接线形式应在下列点装设避雷器 110KV 10K