110kV降压变电站毕业设计

毕业设计 某城南降压变电所电气设计 姓 名 学 号 专 业 班 级 指导教师 日 期 河海大学毕业设计说明 电气自动化本科生毕业电气自动化本科生毕业 设计任务书设计任务书 题目：题目：110kV110kV 降压变电所电气部分设计降压变电所电气部分设计 一、 原始资料 1、变电所规模： 1） 建设两台三绕组降压变压器，电压等级为：110/38.5/10.5kV 2） 气象条件：气象条件为典 II 级:年最高温度 38 度，最热月地下 0.8m 处平均温度 22 度，年主导风力为东风，年雷暴雨日数为 20 天。 2、各电压等级负荷及与系统的连接情况： 1）110kV 电压等级：系统采用两条 110kV 线路向本所供电，当取基准容量为 100MW， 系统归算为 110kV 母线的等值电抗为 0.2 2）35kV 电压等级：35kV 架空出线 5 回,线路全长共 102km，最大负荷 120MW，最小负 荷 20MW， cos=0.85，Tmax=4800h/a。 3）10kV 电压等级：10kV 电缆出线 6 回,线路全长 17.5km，最大负荷 14MW，最小负荷 2MW， cos=0.8，Tmax=3000h/a。 3、表 1 发电机主要技术参数 厂名机号型号P(MW)cosU(KV)“X”d(%)备注 新海电厂 #1#2 QFS-50-2500.8510.50.143 淮阴电厂 #1#4 QFS-50-2500.810.50.141 盐城电厂 #1#2 QFS-50-2500.8510.50.143 表 2 主变压器主要技术参数 短路电压百分数厂，所名台数型号容量比 U1- 2（%） U1- 3（%） U2- 3（%） 空载电流 （%） 新海电厂2SSFL-60/1106010.5 灌南变1SSFLQ-60/11060/60/3017.510.56.5 灌音变2OSFPSL-120/220120/120/609.310.510.7 淮阴电厂4SSPL-60/1106010.5 盐城电厂2SSFL-60/1106010.5 东郊变1SSFLQ-60/11060/60/3017.510.56.5 大丰变1SSFLQ-60/11060/60/3017.510.56.5 河海大学毕业设计说明 损耗110KV 侧厂，所名 空载高中中低高低最大负荷最小负荷 备注 新海电厂13031040+j15 灌南变53350255300 淮阴变5346525827650+j30 淮阴电厂13031080+j50 盐城电厂13031050+j30 东郊变53350255300 大丰变53350255300 是最大负 荷的 70% 表 3 待建城北变各电压及负荷数据 最大负 荷 功率因 数 负荷级 别 供电距 离 备注电压等 级 负荷名 称 甲 A200.8217 B150.81110 造纸厂220.7526 化工厂200.7829 35KV 冶炼厂150.816 同时率 K=0.9 Tmax= 4800 小时 A30.811.3 B20.8222 毛织厂10.7221.2 水泥厂1.20.7321.2 纺织厂0.80.7221.1 10KV 水厂20.7411.2 同时率 K=0.78 Tmax= 3000 小时 35KV92102方案 10KV1017.5 二、 设计内容 1、 设计各电压等级的电气主接线。 2、 短路电流的计算。 3、选择主要电气设备并校验。 4、设计主变压器保护。 5、设计变电所防雷保护。 三、设计成品 1、说明书一份 2图纸： 变电所电气主接线图一张 河海大学毕业设计说明 四、设计目和及要求 毕业设计的主要目的是：培养综合运用所学基础课、理论课、专业课知识去分析和 理解本专业范围内的一般工程技术问题的能力，通过专业设计进一步巩固、扩大和深化 所学的理论知识和基本技能，从而实现理论与实践相结合的最终目的：毕业设计应达到 下列要求： 1熟悉电力行业有关技术规程、规定、导则，树立供电必须安全、可靠、经济的 观点； 2掌握电力系统设计的基本方法； 3熟练一些电力系统中的基本计算； 4学习工程设计说明书的撰写； 5所学理论知识能通过做毕业设计得到复习、运用、验证； 6、培养电力工程设计能力。 河海大学毕业设计说明 摘要 本设计是某城南降压变电站设计，负荷性质为地区负荷。根据负荷性质和主接线方 案的比较，确定了主接线形式及主变容量、台数。根据所给系统参数计算系统阻抗及短 路电流，并对主要电气设备及导线进行了选择和校验。按常规无人值守站进行了保护配 置。根据所给地形地理条件，对配电装置进行了布置。对全站电工建筑物进行了防雷保 护设计。 关键词：变电站 设计 河海大学毕业设计说明 目 录 第一章第一章 绪论及原始资料分析绪论及原始资料分析.7 第二章第二章 电气主接线设计电气主接线设计.7 第一节对电气主接线的基本要求.11 第二节 对电气主接线方案的初步设计.12 第三节 几种方案的比较及最终接线.13 第三章第三章 短路电流计算短路电流计算.14 第一节 画等值电路图.14 第二节 计算短路电流.16 第三节 短路电流计算结果汇总.19 第四章第四章 主要电气设备的选择主要电气设备的选择.19 第一节 变压器选择.19 第二节母线选择.22 第三节 高压断路器选择.23 第四节 隔离开关的选择.25 第五节 电压互感器的选择.28 第六节 主要设备参数.33 第七节 LW34-40.5 型六氟化硫断路器 .34 第八节 VS1(ZN63)型户内高压真空断路器.37 第五章第五章 继电保护整定及配置继电保护整定及配置.40 第一节 概述.40 第二节 保护配置.40 第三节 主变保护的整定计算.41 第六章第六章 防雷保护设计防雷保护设计.43 河海大学毕业设计说明 电气工程学院本科生毕业电气工程学院本科生毕业 设计说明书设计说明书 第一章第一章 绪论绪论及及原始资料分析原始资料分析 电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位，因为电能与其他能源比较 具有显著的优越性，它可以方便地与其他能量相互转换，可以经济的远距离输送，并在 使用时易于操作和控制，根据工农业生产的需要，决定新建一座 110kV 降压变电所，培 养综合运用所学知识的能力，扩大和深化所学的理论知识和基本技能，从而使理论与实 践相结合。通过此次设计，主要掌握发电厂和变电所电气部分中各种电器设备和一、二 次系统的接线和装置的基本知识，并通过相应的实践环节，掌握基本技能。 设计变电站为降压变电站，其电压等级为 110kV，具有中型容量的规模的特点， 在系统中将 主要承担负荷分配任务，从而该站主接线设计务必着重考虑可靠性。 该工程的实施有利于完善和加 强 110kV 电网功能， 提高电网安全运行水平。从负荷特点及电压等级可知，它具有 110、35、 10kV 三级电压。110kV 进线两回。35kV 出线回路数为 5 回；10kV 出线回路数为 6 回。 1.1 设计资料设计资料 最大负 荷 功率因 数 负荷级 别 供电距 离 备注电压等 级 负荷名 称 甲 A200.8217 B150.81110 造纸厂220.7526 化工厂200.7829 35KV 冶炼厂150.816 同时率 K=0.9 Tmax= 4800 小时 A30.811.3 B20.8222 毛织厂10.7221.2 水泥厂1.20.7321.2 纺织厂0.80.7221.1 10KV 水厂20.7411.2 同时率 K=0.78 Tmax= 3000 小时 35KV92102方案 10KV1017.5 1.2 对原始资料的分析计算对原始资料的分析计算 本次所设计的 110kV 降压变电所为某城市城北一地区变电所，本所位于该地区网络的枢纽点上， 高压侧以接受系统电能为主，降压后供电给本地区的 35kV 用户，对本地区的正常供电起到了重要作 河海大学毕业设计说明 用。全所停电后，仅使该地区中断供电,但仍将使该地区生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备 安全，形成十分严重的后果。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。 本次所设计的 110kV 降压变电所为某城市城北一地区变电所，本所位于该地区网络的枢纽点上， 高压侧以接受系统电能为主，降压后供电给本地区的 35kV 用户，对本地区的正常供电起到了重要作 用。全所停电后，仅使该地区中断供电,但仍将使该地区生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备 安全，形成十分严重的后果。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。 1.3 本文主要工作本文主要工作 所址选择：所址选择： 首先考虑变电所所址的标高，历史上有无被洪水浸淹历史；进出线走廊应便于架空 线路的引入和引出，尽量少占地并考虑发展余地；其次列出变电所所在地的气象条件： 年均最高、最低气温、最大风速、覆冰厚度、地震强度、年平均雷暴日、污秽等级，把 这些作为设计的技术条件。 主变压器的选择：主变压器的选择： 变压器台数和容量的选择直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依 据传递容量基本原始资料外，还应依据电力系统 5-10 年的发展规划、输送功率大小、馈 线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。 选择主变压器型式时，应考虑以下问题：相数、绕组数与结构、 绕组接线组别（在 电厂和变电站中一般都选用 YN，d11 常规接线） 、调压方式、 冷却方式。 由于本变电所具有三种电压等级 110KV、35KV、10KV，各侧的功率均达到变压器 额定容量的 15%以上，低压侧需装设无功补偿，所以主变压器采用三绕组变压器。为保 证供电质量、降低线路的损耗此变压器采用的是有载调压方式，在运行中可改变分接头 开关的位置，而且调节范围大。由于本地区的自然地理环境的特点，故冷却方式采用自 然风冷却。 为保证供电的可靠性，该变电所装设两台主变压器。当系统处于最大运行方式时两台 变压器同时投入使用，最小运行方式或检修时只投入一台变压器且能满足供电要求。 所以选择的变压器为 2SFSZL7-31500/110 型变压器。 变电站电气主接线：变电站电气主接线： 变电站主接线的设计要求，根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路 数等条件和具体情况确定。 通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用短路器数目教少的接线，以节省投资， 随出线数目的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形接线等。如果变电站电压为超 高压等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线带旁母接线或采用一台半断路器接线。 变电站的低压侧常采用单母分段接线或双母线接线，以便于扩建。610KV 馈线应选轻 型断路器，如 SN10 型少油断路器或 ZN13 型真空断路器；若不能满足开断电流及动稳 定和热稳定要求时，应采用限流措施。在变电站中最简单的限制短路电流的方法，是使 变压器低压侧分列运行；若分列运行仍不能满足要求，则可装设分列电抗器，一般尽可 能不装限流效果较小的母线电抗器。 故综合从以下几个方面考虑： 1 断路器检修时，是否影响连续供电； 2 线路能否满足,类负荷对供电的要求； 3 大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。 主接线方案的拟定： 河海大学毕业设计说明 对本变电所原始材料进行分析，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基 本要求，综合考虑。在满足技术、经济政策的前提下，力争使其技术先进，供电可靠， 经济合理的主接线方案。此主接线还应具有足够的灵活性，能适应各 河海大学毕业设计说明 第二章第二章 变电所接入系统设计变电所接入系统设计 2.1 负荷统计负荷统计 计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到 电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大， 造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处于过早 老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷重要性。 2.1.1 35kV 侧负荷统计侧负荷统计 最大负 荷 功率因 数 负荷级 别 供电距 离 备注电压等 级 负荷名 称 甲 A200.7219 B150.8717 造纸厂220.79211 化工厂200.7626 35KV 冶炼厂150.7817 同时率 K=0.92 Tmax= 4350 小时 2.1.2 10kV 侧侧 A30.6812 B20.821 毛织厂10.7725 水泥厂1.20.7924 纺织厂0.80.7623 10KV 水厂20.7811.2 同时率 K=0.87 Tmax= 3600 小时 2.1.3 无功补偿无功补偿 （根据资料要求，功率因素补偿到 0.9，计算相应的无功补偿容量，并给出具体的 型号，如选用-100-1W） 11/3BFF 河海大学毕业设计说明 2.2 确定电压等级确定电压等级 根据资料要求，本所的输电线路额定电压可确定为 110kV。 2.3 确定回路数确定回路数 2.2.1.1 110kV 和 10kV 侧负荷分析 110kV 侧主要近期回路数有 2 回，主要连接系统 S1、S2 以及一些传输线；远景发 展 2 回。 10kV 侧主要是市区及一些轻工业用电且接补偿器和所用电。 因在计算负荷求主变容量和台数时，仅用主变中压侧和低压侧负荷，且因本所低压 侧负荷较小，故计算负荷时可忽略不计。因此，将主要分析中压侧负荷。 2.2.1.2 35kV 侧负荷分析 35kV 侧近期共有 5 回，是重要的电力负荷。以下以钢厂为例具体地分析出线上的负 荷用电情况，其生产过程为选矿（20%）炼焦（10%）炼铁（10%）炼钢 （10%）轧钢（35%） ，括号内的百分数为各环节用电比重，其它用电占 15%。生产中 熔炼（包括炼焦、炼铁和炼钢）过程要求绝不能停电，否则可能使铁水冷却后与炼炉凝 固为一体，造成炼炉报废，导致重大经济损失。因而可知熔炼用电属于一级负荷，要求 供电可靠性很高，可采用双回供电或设备用电源。该工业区中、级负荷比重及 其它有关数据见表 2.1 中。另外不考虑穿越功率。 第三章第三章 电气主接线设计电气主接线设计 第一节第一节 对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求 现代电力系统是一个巨大的严密整体，各类发电厂和变电所分工完成整个电力系统 的发电、变电和配电任务，主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电所和电力系统本身， 同时也影响到工农业生产和人民生活，因此，发电厂、变电所的主接线，必须满足以下 基本要求： 1) 必须保证发供电的可靠性。 2) 应具有一定的灵活性。 3) 操作应尽可能简单、方便。 4) 经济上应合理。 主接线除应满足以上技术经济方面的基本要求外，还应有发展和扩建的可能性，以 适应发电厂和变电所可能扩建的需要。 河海大学毕业设计说明 第二节第二节 对电气主接线方案的初步设计对电气主接线方案的初步设计 电气主接线基本要求：可靠性、灵活性、经济性三项基本要求。 一、主接线的初步选择 1、110kV 系统的主接线选择 根据电力工程设计手册：110kV220kV 配电装置出线回路不超过 2 回时一般选 用单母线接线；出线回路 34 回时一般选用单母线分段接线，故选用单母线接线与单母 线分段接线两种方案进行比较决定。 2、35kV 侧的主接线形式 根据电力工程设计手册：1）35kV6.3kV 的配电装置出线回路数在 48 回时 采用单母线分段接线。 2）35kV 的出线多为双回路，且检修时间短，一般不设旁母，当配电装置出线回 路数在 8 回以上时；或连接的电源较多，负荷较大时采用双母线接线。故选用单母线分 段接线与双母线接线两种方案进行比较决定 。 3、10kV 侧接线形式选择 根据电力工程设计手册：60kV 系统中，出线在 6 回或以上时一般使用单 母线分段接线形式，当用户要求不能停电时可装设旁路母线。故选用单母线分段接线与 单母线分段带旁母接线两种方案进行比较决定。 二、可靠性的要求 1. 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 2. 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间。 3. 避免全所停电的可能。 三、灵活性的要求 1调度时，可灵活的投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷。 2检修时，方便的停运断路器、母线及保护，进行安全检修。 3扩建时，容易从初期接线过渡到最终接线。 四、经济性的要求： 1投资省。 2. 主接线力求简单，以节省一次设备。 河海大学毕业设计说明 3.二次回路简单。 4. 能限制短路电流，以便选择价廉的设备。 5.占地面积小。 6.电能损失少。 第三节第三节 几种方案的比较及最终接线几种方案的比较及最终接线 根据以上几点要求对主接线的初设方案进行比较，结果如下： 方案一：为“单母线接线”方案二：为“单母线分段接线” 110kV 优点：接线简单清晰，设备少， 操作方便，便于扩展。 缺点：不够灵活可靠。 优点：用断路器把母线分段后，对重要用 户从不同段引出，有两个电源供电。当一 段母线发生故障，分段断路器自动将故障 段切除，保证正常段母线供电，供电可靠 性高。 缺点：占地面地大，投资较多。 35kV 方案一：为“单母线分段接线” 优点：不间断供电和不致使重要 用户停电。 缺点：1当一段母线或母线刀闸 故障或检修时，该段母线的回路 都要在检修期内停电。 2当出线为双回路时，常使架空 出线呈交叉跨越。3扩建需两个 方向。 方案二：为“双母线接线” 优点：供电可靠性高，一般不对歪停电。 缺点：占地面地大，刀闸多，投资较多。 10kV 方案一：为“单母线分段接线” 优缺点：同上 方案二：为“单母线分段带旁母接线” 优点：供电可靠性高。 缺点：占地面地大，刀闸多，投资较多。 由于待建变电所属地区变电所，负荷主要是地区性负荷，该变电站 110kV 采用方 案二：单母线分段接线，35kV 采用方案一：单母线分段接线、10kV 侧均采用方案一：单 母线分段接线。 河海大学毕业设计说明 第三章第三章 短路电流计算短路电流计算 1.本计算中采用以下的假设：正常情况下，三相系统对称运行，所有的电源的电动 势相位角相同，电力系统中所有电机为理想电机。电力系统所有电源都在额定负荷下运 行，其中 50%负荷在高压母线上，50%负荷接在系统侧，短路发生在短路电流最大的瞬间， 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流，输电线路的电容略去不计。 2.本计算中一律采用短路电流的工程实用解法，运算曲线法，先计算出各电源到 短路点的运算阻抗 Xjs,再化为该电源标幺值下的 Xjs。 当 Xjs3 时，Z0=Z0.1=I（无穷）=1/Xjs 第一节第一节 画等值电路图画等值电路图 1.计算系统阻抗： 基准容量：Sj=100MVA 基准电压：Uj=115/37/10.5kV 额定电压：11081.25/38.522.5/10.5kV 容量比： 40/40/40 Ij=Sj/3*Uj =100/3*115=100/199.180.5021 KA 2.各参数计算公式为： 元件如图标示 X1=Xd*Sj/Se=0.143*100/（1/0.85）=12.16 X2= (Ud% /100)*( Sj/2Se)=10.5/100)*(100/2/60) X3=Xd*Sj/Uj2 =45*0.4*100/1152 =0.146 X4= Xd*Sj/Uj2 =80*0.4*100/1152 =0.24 X5= Xd*Sj/Uj2 =60*0.4*100/1152 河海大学毕业设计说明 =0.18 X6= Xd*Sj/Uj2 =5*0.4*100/1152 =0.02 X7=(Ud% /100)*( Sj/2Se) =(10.5/100)*(100/2/60) =0.09 X8= Xd*Sj/Se =0.143*100/（1/0.85） =12.16 X 变压器=(Ud%/100)*(Sj/Se) 则有： Ud1%=(1/2)*(U d1-2%+ U d1-3%- U d2-3%) =(1/2)*(9.3+10.5-10.7) =4.55 Ud2%=(1/2)*( U d2-3% + U d1-2% -U d3-1%) =(1/2)*(9.3+10.7-10.5) =4.75 Ud3%=(1/2)*( U d3-1%+U d2-3% - U d1-2%) =(1/2)*(10.7+10.5-9.3) =5.95 X9=(Ud1%/100)*(Sj/Se) =(13.75/100)*(100/40) =0.343 X10=(Ud2%/100)*(Sj/Se) =(3.25/100)*(100/40) =0.081 X11=(Ud2%/100)*(Sj/Se) =(3.25/100)*(100/40) =0.081 X12= Xd*Sj/Uj2 =2*80*0.4*100/1152 =0.24 X13= Xd*Sj/Se =0.141*100/（1/0.85） =11.28 X14=(Ud% /100)*( Sj/4Se) =(10.5/100)*(100/4/60) =0.04 X15= Xd*Sj/Uj2 =10*0.4*100/1152 =0.03 X16 系统=0 河海大学毕业设计说明 X17= Xd*Sj/Uj2 =50*0.4*100/1152 =0.15 X18= Xd*Sj/Uj2 =70*0.4*100/1152 =0.21 X19=X1+X2+X3 =12.16+0.09+0.14 =12.39 X20=X13+X14+X15 =11.28+0.04+0.03 =11.35 X21=X7+X8 =0.02+12.58 =12.67 X22=X9+X11+X12 =0.02+0.02+0.12 =0.16 X23=X6+X18 =0.02+0.21 =0.23 X25=X21+X5=12.67+0.18=12.85 X26=X4*X20Y=X4*X20*(1/X4+1/X20+1/X22+1/X24) =0.24*11.35*(1/0.24+1/11.35+1/0.16+1/12.85) =21.82 X27=X4*X22Y=X4*X20*(1/X4+1/X20+1/X22+1/X24) =0.24*0.16*(1/0.24+1/11.35+1/0.16+1/12.85) =0.41 X28=X4*X24Y=X4*X20*(1/X4+1/X20+1/X22+1/X24) =0.24*12.85*(1/0.24+1/11.35+1/0.16+1/12.85) =31.75 第二节第二节 计算短路电流计算短路电流 考虑最大运行方式为两台主变三测并列运行，最大短路电流为母线三相短路的电流， 选择短路点为 D1：110kV 母线三相短路点 河海大学毕业设计说明 D2：35kV 母线三相短路点 D3：10kV 母线三相短路点 1当 D1 点短路时: Id1=1/X系统 =1/0.2 =5 2当 D2 点短路时,其等值电路图为: 由化简图 1 得: X7= X5+ X6=0.081+0.081=0.162 由化简图 2 得: X8= X1* X2/( X1+ X2+ X7) = 0. 343*0.343/(0.343+0.343+0.162) 0.1387 X9= X1* X7/( X1+ X2+ X7) = 0.343*0.162/(0.343+0.343+0.162) 0.0655 X10= X7* X2/( X1+ X2+ X7) =0.162*0.343/(0.343+0.343+0.162) 0.0655 由化简图 3 得: X11=(X3+ X9)/ (X4+ X10) =(1/2)(0.081+0.0655) 0.0733 Id2=1/(X11+X 系统+X8) =1/(0.0733+0.2+0.1387) =2.427 3当 D3 点短路时,其等值电路图为: 由化简图 1 得: X7= X3+X4=0.081+0.081=0.162 由化简图 2 得: X8= X1 X2/( X1+ X2+ X7) 河海大学毕业设计说明 = 0.3430.343/(0.343+0.343+0.162) = 0.1715 X9= X1X7/( X1+ X2+ X7) = 0.343*0.162/(0.343+0.343+0.162) 0.0655 X10= X7X2/( X1+ X2+ X7) = 0.343*0.162/(0.343+0.343+0.162) 0.0655 由化简图 3 得: X11=(X5+ X9)/ (X6+ X10) =(1/2)(0.081+0.0655) 0.07325 Id3=1/(X11+X 系统+X8) =1/(0.07325+0.2+0.1715) =2.25 4根据公式: I= IjI* 则有: I1= IjId1* =0.50215 2.5105KA I2= I3 =IjId2* =0.50212.427 1.2186KA ich1=1.82 I1 =2.55I1 =2.552.5105 6.4018 KA ich2= ich3 =1.82 I2 =2.55 I2 =2.551.3572 河海大学毕业设计说明 3.4609KA Ich1=1.52I1 =1.522.5105 3.816KA Ich2= Ich3 =1.52I2 =1.521.2186 1.8523KA 第三节第三节 短路电流计算结果汇总短路电流计算结果汇总 短路 类型 编号短路点名称 短路电流周期分量 起始有效值（KA） I 短路全电流最大 有效值（KA） Ich 短路电流冲 击值（KA） ich D1 110kV 母线 （并列） 2.51053.8166.4018 D2 35kV 母线 （并列） 1.21861.8523.107 三相 D3 10kV 母线 （并列） 1.21861.8523.107 第四章第四章 主要电气设备的选择主要电气设备的选择 第一节第一节 变压器选择变压器选择 1.可按下述原则确定变压器容量 河海大学毕业设计说明 （1）变压器的容量和台数的选择 （2）根据变电站的实际情况，应根据以下的原则进行选择 （3）主变得容量一般按变电站建成后 510 年的规划负荷选择 （4）根据电压网络的结构和变电站所带的负荷的性质来确定主变的容量， 对于有重 要用户的变电站应考虑当一台主变停运时其余变压器在计及过 负荷能力后的允许时间内， 应保证用户的一级和二级的负荷，对一般性 变电站，一台机停用时，应使其余变压器保 证全部负荷的 70%80%。 （5）同级电压的降压变压器容量的级别不宜过多，应系列化，标准化 （6）对于大城市市郊的一次变电站，在中低压侧已构成环网的基础上，变 电所以装 设两台变压器为宜。 2. 变压器绕组形式选择 根据：不受运输条件限制时，在 330kV 及其以下的发电厂和变电所中，均 采用三相 变压器。 3. 变压器绕组数量的选择 根据：在具有三种电压的变电站中，如通过主变各侧的功率均达到该主变 容量的 15%及 以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功功率补偿 设备时，主变宜采用 三绕组变压器。 4. 绕组连接方式 根据：我国 110kV 及以上的电压级别，变压器绕组均用 Y0 的接法，35kV 用 Y 连接， 其中性点经过消弧线圈接地。第三绕组用三角形连接。 5. 高、中压电网的联络变压器应按两级电网正常与检修状态下可能出现的最大功率 交换确定容量,依赖于两级电网的合理调度。 6. 当联络变压器为两台时，考虑一台突然切除后，另一台短时承担全部负荷，因此 选择每台变压器的容量为总容量的 7080%，采用 70%时，一台变压器突然切除， 另一台过载倍率为 1.3，允许运行 60 分钟，采用 80%时，过载倍率为 0.9，允许 运行 2.5 小时，应保证上述时间内电网调度能妥善的调整系统潮流，降低联络点 的穿越功率。 二主变压器台数的确定 1.减少变压器台数的途径如下： 1)使用发电机变压器扩大单元。 河海大学毕业设计说明 2)在需要变压器并联以相互备用的情况下，使用两台变压器比较便利。考虑一台变 压器退出工作后的备用能力相当，使用两台变压器时，其总容量较使用各台数变压器的 总容量有所增加，但考虑上述因变压器台数减少取得的综合效益及损耗的减少仍将使用 两台变压器更为合理。 2.负荷变电站的降压变压器，发电厂、变电站高、中压电网的联络变压器一般情况 下选用两台主变压器比较合理。 （1）选择降压结构：绕组排列结构从里往外为：低中高； （2）选择容量： S35max=92MVA S10max=10MVA 则: S 总 max=(K1S35+K2S10)*(1+10%)5=(0.9*92+0.78*10)* (1+10%)5=145.91MVA 按冗余考虑配置主变: 单台主变故障时,另一台承担 70%80%负荷, 选 50%时:S1=145.91*0.70=102.14MVA 选 75%时:S1=145-91*0.80=116.73MVA 如按国家标准规定的 R10 系列 1010 倍数系列容量等级的原则选主变则为:从中选 150 MVA 为宜。 为了减少维护费用，选择三相油浸风冷、铝线圈、有载调压的主变为宜，查表选： SFSZ9-15MVA/110kV8*1.25%/38.52*2.5%/10.5,查表，选择 主变型号为： 主 变 Ud% 额 定 电 流 PoIo 名 称 高- 中 高- 低中-低 ( 高 / 中 / 低 ) (A) (KW)(%) 1#、2# 17.0% 17.0% 6.5%262.4/749.8/2749.484.70 1.200 容量比 Pd(kw) 变 压 器变 压 器 (MVA) 高- 高- 中-调 压 范 围型 号 河海大学毕业设计说明 中低低 40/40/40 1108x1.25%/38.52x2.5 %/10.5kV SFSZ9- 150MVA/110kV 第二节母线选择 1.对于敞露式的母线一般按下列的选项进行选择和校验： 导体的材料，类型和敷设的方式，导体的截面，电晕，热稳定，动稳定，共振频率 2.导体截面选择的原则 1）首先应按允许工作电流的情况加以选择，此处一般选取母线上最大的一台主变来 选择 母线电流，或根据全部的负荷进行选择，此处应考虑到温度对允许工作电流 的影响。 2）按热稳定来选择母线的截面。 3）动稳定校验（采用应力的计算方法） 4）电晕校验：110kV 及其以上的线路发电厂变电站母线均应以当地气象条件下晴天不出现 全面 电晕为控制条件，即使导体安装处的最高工作电压小于临界电晕电压。 确定确定 110KV 线路导线的规格、型号线路导线的规格、型号 为了保证电力线路在运行中的安全，导线必须有必要的机械强度，导线长期发热的 稳定性，导线电晕在临界范围内，电压损耗在开充许范围内。且待建 110KV 城南变电所 处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择 LGJ 型。 该所的年利用小时数为 4800 小时，架空线为钢芯铝铰线，所以可选 Jj=1.5，故得导 线截面为 S= 464.8 cos3Nj P UJ 2 m m 考虑到 110kV 线路为双回进线，单线运行工况较少，所以选用与 464.8接近的 2 m m 导线型号为 LGJ-300。 再按机械强度、导线长期发热条件、电晕临界电压及电压损耗条件来校验。 钢芯铝绞线按机械强度的最小截面为 25，所以导线截面远大于此值，满足安全 2 m m 要求。 经查表，该导线的长期发热的持续容许极限容量为 133MVA，已超过电力线路的输 河海大学毕业设计说明 送容量。 按电晕条件的导线最小直径相当于 LGJ-50。所选的导线远远满足要求。 最后进行电压损耗的校验。 当 110kV 线路单线运行时： 查表得 LGJ-300 导线的内阻r1=0.107，正序电抗x1=0.399，全线路/km/km 电压损耗(忽略了横分量)为 A 1186. 570. 1075058. 80. 39950 14. 87 110N Pr lQ x l ukV U A100% 14. 87 %13. 5% 110 u 电压损耗偏大。 当 110kV 线路双线运行时： 查表得 LGJ-300 导线的内阻r1=0.107，正序电抗x1=0.399，全线路/km/km 电压损耗(忽略了横分量)为 A 1143. 290. 1075029. 40. 39950 7. 44 110N Pr lQ x l ukV U A100% 7. 44 %6. 8% 110 u 电压损耗满足要求。由于该所的主要运行方式为双线运行，单线运行工况较少，故所选 导线合乎要求。 第三节 高压断路器选择 高压断路器是发电厂或变电站中最重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧装置， 是在正常和故障情况下接通或断开高压电路的专用电器。 1.高压断路器的用途 高压断路器是在正常和故障情况下接通或断开高压电路的专用电器。 河海大学毕业设计说明 为保证高压断路器能在正常或故障的任何情况下，可靠地接通与断开电路，要求高压断 路器必须具有很完善的灭弧装置和快速动作的特性。 2.高压断路器的主要技术参数 高压断路器的主要技术参数有：额定电压、额定电流、额定开断电流、额定峰值耐 受电流(额定动稳定电流)、额定短时耐受电流(额定热稳定电流)、额定短路持续时间(额 定热稳定时间)、额定短路关合电流(峰值)和动作时间（分闸时间、燃弧时间与开断时间） 。 (1)额定电压。断路器的额定电压是指其导电和载流 部分允许承受的(线)电压等级。 由于输电线路首、末端等处的运行电压不同，所以断路器所能承受的最高工作电压高于 额定电压值的 10%15%，例如断路器的额定电压为 10kV 时，其最高工作电压为 11.5 kV。 (2)额定电流。断路器的额定电流是指在规定的环境温度下，当断路器的绝缘和载流 部分不超过其长期工作的最高允许温度时，断路器允许通过的最大电流值。 (3)额定短路开断电流。额定短路开断电流简称为额定开断电流，它是指断路器在频 率为 50Hz 的瞬态恢复电压下，能够开断的最大短路电流值。 (4)额定峰值耐受电流(额定动稳定电流)。额定峰值耐受电流是表明断路器能承受短 路电流电动力作用的性能，即断路器在闭合状态时能通过的不妨碍其继续正常工作的最 大短路电流(峰值)。 (5)额定短时耐受电流(额定热稳定电流)。额定短时耐受电流是表明断路器承受短路 电流热效应的性能。 额定短时耐受电流应等于额定短路开断电流值。 (6)额定短路持续时间(额定热稳定时间)。当额定短时耐受电流通过断路器的时间为 额定短路持续时间， 断路器的各部分温度不超过短时所允许发热的最高温度， 并且不 发生触头熔接或其他妨碍正常工作的异常现象。额定短路持续时间一般为 2s。 (7)额定短路关合电流(峰值)。保证断路器能关合短路而又不致于发生触头熔焊或其 他损伤， 所允许接通的最大短路电流称为额定短路关合电流。 (8)动作时间。断路器的动作时间包括分闸时间、燃弧时间和开断时间。 1)分闸时间。处于合闸状态的断路器，从分闸回路接受分闸命令(脉冲)瞬间起，直 到所有灭弧触头均分离瞬间的时间间隔。 2)燃弧时间。从首先分离主回路触头刚脱离电接触起，到断路器各极中触头间的电 弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。 河海大学毕业设计说明 3)开断时间。从断路器接受分闸命令瞬间起，到断路器各极触头间的电弧最终熄灭 瞬间为止的时间间隔。 3.断路器的基本结构 （1）高压断路器的种类繁多，具体构造也不相同，但就其基本结构而言，可分为电 路通断元件、绝缘支撑元件、基座、操动机构及其中间传动机构等几部分。 （2）断路器中的电路通断元件是关键部件，它承担着接通或断开电路的任务。断路 器的通断由操动机构控制，分合闸操是作由操动机构经中间传动机构控制动触头的运动 而实现的。电路通断元件主要包括接线端子、导电杆、触头和灭弧室等，这些元件均安 装在绝缘支撑元件之上。 绝缘支撑元件，起着固定通断元件的作用，并使其带电