第一章 变电所的总体布置简图.doc

第一章 变电所的总体布置简图变电所的总体布置应根据所处的地理位置等外部条件决定，根据35-110kV变电所设计规范中关于“节约用地，不占或少占耕地，变电所总体平面布置应紧凑合理。”的规定，拟定本设计变电所35kV配电装置和10kV配电装置采用室内布置，110kV若采用双层结构，这样110kV配电室造价较高，从投资利益上考虑，110kV拟定户外布置。大门传达室10KV配电装置主控楼110KV配电装置35KV配电装置第二章 主变及所用变的选择第一节 主变压器的选择一、负荷统计分析1、 35kV侧Q1max=Q2max=Q3max =Q4max =Q5max =P1max+P2max+P3max+P4max+P5max=10000+10000+6000+6000+6000=38000(KW)=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max=6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500=25113.35（KVar） S35MAX =45548.66（KVA）=0.83考虑到负荷的同时率，35kV侧最大负荷应为：S35MAX=S35MAX=45548.660.85=38716.36(KVA)2、 10kV侧:Q1max=Q2max =Q3max =Q4max =Q5max =Q6max =Q7max =Q8max =Q9max =Q10max =P1max+P2max+P3max+P4max+P5max+ P6max+P7max+P8max+P9max+P10max=2500+2000+1500+2000+2000+1000+1000+1000+1500+150016000（KW）= Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max+Q6max+Q7max+Q8max+Q9max+Q10max=1549.36+1239.49+1125+1239.49+1500+619.74+750+620+1125+929.62=10697.7（KVar）S10MAX=19246.84（KVA）=0.83考虑到负荷的同时率，10kV侧最大负荷应为：=S10MAX=19246.840.85=16359.81(KVA)3、110kV侧:S110MAX=55076(KVA)考虑到负荷的同时率，110kV侧最大负荷应为：= S110MAX=550760.85=46815(KVA)二、主变台数的确定根据35-110kV变电所设计规范3.1.2条规定“在有一、二级负荷的变电所宜装设两台及以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。”三、主变容量的确定：根据35-110kV变电所设计规范3.1.3条规定“装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。”故本设计满足两个条件：1、两台总容量S2、S（6075）本变电所按建成后5年进行规划，预计负荷年增长率为5%，因此： S（1+m）t=46815（1+0.05）5=59749(KVA)式中t为规划年限，m为增长率 S=60%S0.659749=35849.4(KVA) 查产品目录，选择两台变压器容量一样，每台容量为40000KVA。四、主变型式1、 优先考虑选三相变压器依设计原则，只要不受运输条件限制，应优先考虑三相变压器。该变电所主变压器为110kV降压变，单台容量不大（40000KVA），不会受到运输条件限制，故选用三相变压器。2、具有三个电压等级/38716.36/468150.830.15/16359.81/468150.350.15根据35-110kV变电所设计规范3.1.4条规定“具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达该变压器容量的15以上，主变压器宜采用三线圈变压器。”上述两式均大于15，故选择主变为三圈变压器3、本设计110kV主网电压采用中性点直接接地方式（大电流接地系统），而中压电网为35kV（采用小电流接地系统）由于中性点具有不同的接地方式，而自耦变压器高低压侧之间有电的直接联系，要求高、低压绕组的中性点运行方式须一致，所以本所不宜采用自耦变压器，选择普通的三绕组变压器。4、容量比由上述计算可知：主变压器额定为40000KVA，35kV侧负荷占主变容量的97，大于50，为满足35kV侧负荷的要求与需要，故35kV侧容量取100的额定容量。10kV侧负荷占额定容量的41，小于50，故10kV侧绕组容量取50。从以上分析得出主变压器各绕组的容量比为100/100/50。5、调压方式的选择根据35-110kV变电所设计规范3.1.5条规定“变压器的有载调压是改善电压质量，减少电压波动的有效手段，对电力系统，一般要求110kV及以下变电所至少采用一级有载调压变压器。”而本设计110kV变电所110kV及35kV侧负有化工厂、变电所、医院等重要负荷，对电能的质量和可靠性的要求较高，为保证连续供电和满足对电能质量的要求，并能随时调压，扩大调压幅度而不引起电网的波动，故应采用有有载调压方式的变压器，以满足供电要求。6、中性点接地方式的确定中性点直接接地系统主要优点是发生三相短路时，未故障相对地电压不升高，因此，电网中设备各相对地绝缘水平取决于相电压，使电网的造价在绝缘方面的投资越低，当电压越高，其经济效益越明显，因此我国规定电压大于或等于110kV的系统采用中性点直接接地。本变电站为终端变，中性点是否接地，由系统决定，所以在中性点加隔离刀闸接地。6.1 35kV系统：Ic=26(A)由电气专业资料可知：当35kV系统对地电容电流大于等于10A，应采用中性点经消弧线圈接地，所以本所35kV系统中性点采用经消弧线圈接地。6.2 10kV系统架空线：Ic1=5.2(A)电缆线：Ic20.1UN2=0.110(102+5+102)=45(A)Ic1+Ic2=5.2+45=50.2(A)由于30A，由电气专业资料可知：当10kV系统对地电容电流大于30A，中性点必须接地，本所10kV系统对地电容电流大于30A，因此中性点需采用经接地变压器接地。6.3 接地变选择： SU Ic10 50.2869.49KVA 因此选择接地变压器为S1000KVA（Y/Yn11）型 号额定容量电 压 组 合联结标号阻抗电压()空载电流()空载损耗（KW）负载损耗（KW）高压低压S91000/101000KVA10kV0.4kV,yn114.50.71.7010.307、接线组别电气设计手册规定：变压器绕组的连接方式必须与系统电压相位一致，否则不能并列运行。由于110kV系统采用中性点直接接地，35kV系统采用中性点经消弧线圈接地，10kV系统采用中性点经接地变压器接地，故主变的接线方式采用Y0/Yn0118、绕组排列方式由原始资料可知，变电所主要是从高压侧向中压侧供电为主，向低压侧供电为辅。因此选择降压结构，能够满足降压要求，主要根据的依据的电力系统分析，其绕组排列方式如下图所示：低 中 高根据以上分析结果，最终选择型号如下：SFSZ740000/110，其型号意义及技术参数如下：S F S Z 7 40000 / 110高压绕组额定电压等级：110kV 额定容量：40000KVA 性能水平代号有载调压方式绕组数：三绕组冷却方式：风冷相数：三相第二节 所用变选择为保证所用电的可靠性，采用两台所用变互为备用，分别接于两台主变的两组10kV母线上，互为暗备用。一般选主变容量的（0.10.5）为其容量，考虑到用电负荷不大，本设计以0.1来选择，采用Y/Yn0接线组别单台所用变容量S所N=0.1SN0.18000080（KVA）查产品目录，选所用变型号为980/10，装于室内其主要技术参数如下：型 号额定容量电 压 组 合联结标号阻抗电压()空载电流()空载损耗（KW）负载损耗（KW）高压低压S980/1080KVA10kV0.4kV,yn041.80.241.25第三章 电气主接线的确定第一节 电气主接线选择主接线设计依据：35-110kV变电所设计规范有以下几条规定第3.2.1条：变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。第3.2.2条 当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。第3.2.3条 35110kV线路为两回及以下时，宜采用挢形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大挢形、单母线的接线。3563kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。第3.2.4条 在采用单母线、分段单母线或双母线的35110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。一、110kV主接线的选择：从原始资料可知，110kV母线有2回进线，2回出线。根据设计规范第3.2.3条规定，主接线若采用双母线，必然供电可靠性较高，但占地大、投资大、操作易出差错，故不考虑；外桥接线虽然设备少，但线路没有跨越功率，倒闸操作很不方便，亦不考虑。现采用以下二种主接线进行比较：即内桥接线、单母线分段，分析表如下页。从以下分析可知,1、虽然内桥接线经济性优于单母分段，但可靠性、灵活性均不如单母线分段。从原始资料可知，本变电所是终端变，两回进线，只有两回出线，且110kV侧为双电源双回线供电，采用分段单母线接线其供电可靠性基本能满足要求，为了倒闸操作方便，同时提高本设计的经济性，考虑长期发展，应以单母线分段接线能基本满足要求。本变电所回路不多，且电源侧为双回路供电，不用增设旁路母线。其接线简图如下页：内桥接线单母线分段可靠性1、 当出线开关检修时，线路需要较长时间停电，影响线路供电2、 运行方式改变，对桥开关的继电保护整定不利3、 桥开关检修时，两个回路解列运行1、 当一段母线发生故障时，分断断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电2、 当出线开关检修，该回路停电3、 继电保护简化，动作可靠性高灵活性1、 线路停电时，操作简单，主变停电时，操作复杂，需动作两台开关，影响一回路的暂时运行2、 可以扩建，扩建后接线型式发生变化1、 任一台开关检修或故障，操作都较简单，且操作过程不影响其它出线正常运行2、 扩建裕度大，容易扩建经济性1、 共用三台开关，10台隔离刀闸，投资较小2、 占地面积较小共用五台开关，10台隔离刀闸，投资较大倒闸操作变压器停电检修时，如1主变检修，需断开DL1及DL3，拉开G1，1变才能检修，需要线路投入，则配合上DL1及DL3主变检修时，断开相应的DL及拉开相应刀闸即可，不会影响线路的运行110kV主接线图如下：进线出线#1主变进线出线110kVM110KV II分段DL#2主变二、35kV母线接线的选择35kV共有5回出线，有三路负荷采用双回路供电，依设计规范第3.2.3条规定，可采用双母线或单母分段式接线，35kV出线双回出线较多，变电所C、变电所D应有其它进线，若采用双母线设备多，投资大，继电保护复杂，倒闸操作易出现误操作，故单母线分段已满足要求，而重要负荷已有双回路供电，故不用增设旁路母线。接线简图如下：35kVM35kVM变电所D变电所B变电所C变电所D变电所A#1主变#2主变分段DL变电所C化工厂化工厂 三、10kV母线接线选择10kV侧通常采用单母线或单母线分段接线，单母线虽使用设备少，经济性好，但可靠性差，本变电所10kV有化工厂等重要负荷，且出线多，故采用单母线分段接线，可靠性较好，操作方便，重要负荷已有双回线，故不考虑设置旁路母线，综上所述：本变电所最终选用单母分段。接线简图如下：炼油厂化工厂炼油厂化工厂配电站A配电站A医院宾馆的配电站E剧院配电站C医院宾馆配电站E配电站B配电站D10kVM10kVM分段DL#2主变#1主变变电站主接线简图如下：出线进线进线出线35kVM变电所A110kVM110kVM变电所C 变电所D I分段DL化工厂I#2主变#1主变分段DL变电所B变电所C变电所D化工厂35kVM10kVM10kVM分段DL宾馆配电站EII剧院配电站C配电站AII炼油厂II炼油厂化工厂医院宾馆配电站EI配电站D化工厂配电站B配电站AI医院计算说明书一、短路电流计算短路点选择短路点选择（只选择六点）1、最大运行方式时，在110kV母线上发生三相短路d12、最大运行方式时，在35kV母线上发生三相短路d23、最大运行方式时，在10kV母线上发生三相短路d34、最大运行方式时，在10kV配电站B线路末端发生三相短路d45、最小运行方式时，在10kV配电站B线路末端发生两相短路d56、最小运行方式时，在10kV配电站B线路首端发生两相短路d6二、短路点选择示意图（详见后面一页图）三、绘制次暂态等值电路，用标么值计算，选择基准值j100MVA，jav，1、125发电机组：F125/0.85147.06（KVA）*3*=0.122、150变压器：2*4*0.073、100KM长线路：5*6*0.34、80KM长线路：7*8*0.24SDmax=2000MVASDmIN=1800MVACGG2125MW*=13.8KVcos=0.85xd=0.18U*=1*=2150MVAUK%=10.513.8/121 T T100KM 110kv80KMd1(3)110kV35kVd2(3)d3(3)10kVd6(3)d4(3)d5(2)Pmax=2000KW cos=0.85 L=15KM配电站B将计算结果标注于等值电路图中CGG 9 0.06 3 0.12 1 0.12 4 0.07 2 0.07 T T 6 0.3 5 0.3 8 0.24 7 0.24 d1(3) 110kVd2(3) 13 0.26 11 0.26 14 0.16 12 0.1635kVd.3(3)10kVd6(3) 30 5.44d4(3)d5(2)配电站B本设计选40000KVA40MVA，则X I % = (+)=(17+10.56.5)=10.5 X II % = (+)=(6.5+10.517)=0 X III % = (+)=(17+6.510.5)=6.57、主变110kV侧计算电抗11*13*0.26主变10kV侧计算电抗12*14*0.16最大运行方式：两台发电机组满载，110kV线路双回运行，主变并列运行最小运行方式：，125MW发电机组、150MVA变压器各停一台,100KM线路单回线运行用运算曲线法：（一）最大运行方式下，在110kV母线上发生d1点三相短路时， Cd1点三相短路的等值简化网络如图（a）（b）（C）：GCGGCG 9 0.05 3 0.12 1 0.12 16 0.05 15 0.25 4 0.07 2 0.07 19 0.19 18 0.94 5 0.3 6 0.3 17 0.12 8 0.24 7 0.24d1d1d1(c)(b)(a)X15*（*+2*+5*）/（3*+4*+6*）（0.12+0.07+0.3）/（0.12+0.07+0.3）=0.25X16*8*0.05X17*7*/8*0.24/0.240.12则：X18*X15*+X17*+X15*0.25+0.12+0.250.94X19*X16*+X17*+X16*0.05+0.12+0.050.191、发电厂对110kV侧短路电流求计算电抗Xjs.18*0.942.76查汽轮发电机运算曲线，由t=0s,t=4s和Xjs.18*2.76得*（0s）0.39 则次暂态短路电流0.390.576（KA）*（4s）0.392 则0.3920.579（KA）2、等值系统侧对110kV母线短路电流Xjs.19*0.192000/1003.83.452.64（KA）3、d1点短路电流0.576+2.643.216（KA）0.579+2.643.219（KA）（二）最大运行方式下，在35kV母线上发生d2点三相短路时，d2点三相短路的等值简化网络如图（a）（b）（c）（d）：GCCCGGGCG 9 0.05 1 0.12 3 0.12 16 0.05 15 0.25 16 0.05 15 0.25 4 0.07 2 0.07 5 0.3 6 0.3 25 0.35 24 1.75 17 0.12 8 0.24 7 0.24 23 0.25 22 0.13 13 0.26 11 0.26d2d2d2d2(d)(c)(b)(a)主变35kV侧计算电抗20*21*0X22*11*/13*0.26/0.260.13X23*X17*+X22*0.12+0.130.25则X24*X15*+ X23*+X15*0.25+0.25+0.251.75X25*X16*+ X23*+X16*0.05+0.25+0.050.351、发电厂对35kV侧短路电流求计算电抗Xjs.24*1.755.153.45=0.303（KA）2、等值系统侧对35kV母线短路电流Xjs.25*0.352000/10073.454.46（KA）3、d2点短路电流0.303+4.464.763（KA）（三）最大运行方式下，在10kV母线上发生d3点三相短路时，CGd3点三相短路的等值简化网络如图（a）（b）（c）（d）：CCGGGCG 28 2.23 29 0.446 3 0.12 1 0.12 9 0.05 16 0.05 15 0.25 16 0.05 15 0.25 4 0.07 2 0.07 6 0.3 5 0.3 23 0.25 8 0.24 7 0.24 27 0.33 13 0.26 11 0.26 26 0.08 14 0.16 12 0.16(d)(c)(b)(a)d3d3d3d3X26*12*/14*0.16/0.160.08X27*23*+26*0.25+0.080.33则：X28*X15*+X27*+ X15*0.25+0.33+0.252.23X29*X16*+X27*+X16*0.05+0.33+0.050.4461、发电厂对10kV侧短路电流求计算电抗Xjs.28*2.236.563.45 =2.466（KA）2、等值系统侧对10kV母线短路电流Xjs.29*0.4462000/1008.923.4512.33（KA）3、d3点短路电流=2.466+12.3314.8（KA）（四）最大运行方式下，在10kV侧配电站B线路末端发生d4点三相短路时，d4点三相短路的等值简化网络如图（a）（b）（c）： 15 0.25 16 0.05 27 0.33 30 5.44d4 15 0.25 16 0.05 315.77d4 32 34.87 33 6.97GCd4(a)(b)(c)GGCC配电站B线路电抗：30*5.44X31*27*+30*0.33+5.44=5.77则X32*X15*+X31*+ X15*0.25+5.77+0.2534.87X33*X16*+X31*+X16*0.05+5.77+0.056.971、发电厂对d4点短路电流次暂态短路电流0.16（KA）2、等值系统侧对d4点短路电流0.79（KA）3、d4点短路电流0.16+0.790.95（KA）（五）最小运行方式下，在10kV侧配电站B线路末端发生d5点两相短路时，最小运行方式为：，125MW发电机组、150MVA变压器各停一台，d5点两相短路的等值简化网络如图（a）（b）（c）：CCGGCG 10 0.067 1 0.12 34 0.06 35 0.49 3 0.07 5 0.3 37 56.41 38 6.91 36 6.1 7 0.24 11 0.26 12 0.16d5 30 5.44d5d5(c)(b)(a)X34*10*=0.06X35*1*+3*+5*0.12+0.07+0.3=0.49X36*7*+11*+12*+30*0.24+0.26+0.16+5.44=6.1则X37*X35*+X36*+ X35*0.49+6.1+0.4956.41X38*X34*+X36*+X34*0.06+6.1+0.066.911、发电厂对d5点短路电流次暂态短路电流0.08（KA）2、等值系统侧对d5点短路电流0.69（KA）3、d5点短路电流0.08+0.690.77（KA）（六）最小运行方式下，在10kV侧配电站B线路首端发生d6点两相短路时，最小运行方式为：，125MW发电机组、150MVA变压器各停一台，d6点两相短路的等值简化网络如图（a）（b）（c）： 35 0.49 340.06 7 0.24 11 0.26 120.16d6 35 0.49 34 0.06 390.66d6 40 6.54 41 0.8GCd6(a)(b)(c)GGCCX39*7*+11*+12*0.24+0.26+0.16=0.66则X40*X35*+X39*+ X35*0.49+0.66+0.496.54X41*X34*+X39*+X34*0.06+0.66+0.060.81、发电厂对d6点三相短路电流求计算电抗Xjs.40*6.549.623.450.84（KA）2、等值系统侧对d6点三相短路电流Xjs.41*0.818.83.456.87（KA）3、d6点两相短路电流（0.84+6.87）6.68（KA）第三节 电气设备选择一、断路器及隔离开关的选择1、主变侧回路最大长期工作电流：=2、母联回路最大长期工作电流：=272.93A3、进线最大长期工作电流：查手册选择户外少油开关SW7110和隔离开关选用GW4110D/600，各参数如下表：设备技术数据SW7110GW4110D/600计算数据UN(kV)353535IN(A)1200600419.9额定开断电流(KA)15.8允许通过极限电流(KA)5550热稳定电流(KA)21(4s)14（5s）热脉冲Qp=It2*t（KA2S）1764980已知3.216KA，3.219KA由上表可知：断路器：IN1200A=419.9A=15.8KA3.216KA 隔离开关 IN600A=419.9A 按短路条件校验动稳定校验：断路器2.553.2168.2KA 55KA隔离开关2.553.2198.21KA 50KA动稳定满足要求热稳定校验：断路器固有分闸时间为0.06S，燃弧时间取平均值0.05S，假设110kV侧过流保护整定为4S，所以保护动作时间t=4S。短路存在时间：4+0.06+0.054.11（S），查等值时间曲线得3.5S，+3.5S,t1S，可不计tea，则3.21923.536.3（KA2S）断路器允许热脉冲 21241764（KA2S）隔离开关允许热脉冲1425980（KA2S）所以热稳定满足要求所以选择SW7110断路器和GW4110D/600隔离开关是合适的。4、110kVPT及避雷器隔离开关：选用GW4110D/600型