10kV变电所电气部分课程设计

1、成绩南京工程学院课程设计说明书题目 110/10kV变电所电气部分课程设计 课 程 名 称 发电厂电气部分 院 (系、部、中心) 电力工程学院 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 设计起止时间： 11年 11月 21日至 11年 12 月 2日1目 录一、对待设计变电所在系统中的地位作用及所供用户的分析11.待设计变电所类型12.地位和作用13.所供用户的分析1二、选择待设计变电所主变的台数、容量、型式11.台数12.容量13.型式1三、分析确定高、低压侧主接线及配电装置型式21.主接线基本要求22.主接线基本样式（详见图纸部分）23.配电装置型式2四、分析确定所用电接线方

2、式3五、进行互感器的配置31.电压互感器配置32.电流互感器配置4六、进行选择设备和导体所必须的短路电流计算41.短路电流计算的目的42.短路计算一般规定43.短路电流的计算5七、选择变电所高、低压侧及10kV馈线断路器、隔离开关61.断路器的选择62.隔离开关的选择7八、选择10kV硬母线81.母线材料的选择82.母线截面形状的选择83.母线布置方式84.母线截面的选择89一、对待设计变电所在系统中的地位作用及所供用户的分析1.待设计变电所类型经分析，本设计中的C变电所属于地区变电所。2.地位和作用地区变电所是一个地区或城市的主要变电所，电压一般为110220kV。全所停电时，仅使该地区中断

3、供电。3.所供用户的分析以地区用户供电为主，最大负荷为23.3MVA，其中重要负荷（、类负荷）比重55%，即12.8MVA。其中，每个、类负荷均应由两回接于不同母线段的馈线供电，每个类负荷可由一回馈线供电。每回10kV馈线输送功率1.52MW。因此经分析计算，本变电所、类负荷共需14回馈线，类负荷共需6回馈线。二、选择待设计变电所主变的台数、容量、型式1.台数一般装设2台主变，以保证供电可靠性，避免一台主变故障或检修时影响供电。2.容量应根据510年发展规划选择，当一台因故退出时，另一台应能保证60%的负荷，或保证全部重要负荷。本所重要负荷比例55%，因此按剩余一台保证全部负荷的60%来选择。

4、初选容量为12.5MVA，后因过负荷校验不满足，最终选择容量16MVA（详见计算书P1）。3.型式应选择三相式，双绕组，Yn,d11连接组，型号：SF7-16000/110，其主要参数：SN=16MVA，P0=23.5kW，PK=86kW，I0%=0.9，Uk%=10.5。三、分析确定高、低压侧主接线及配电装置型式 1.主接线基本要求1）可靠性 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。断路器或母线故障，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对、类负荷的供电。尽量避免发电厂或变电所全部停运的可能性。对装有大型机组的发电厂及超高压变电所，应满足可靠性的特殊要求。2）灵

5、活性调度灵活，操作方便。检修安全。扩建方便。3）经济性 投资省。年运行费小。占地面积小。在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产、尽快发挥经济效益。 2.主接线基本样式（详见图纸部分）1）高压侧（110kV）主接线：采用内桥接线。特点：适用于两台主变、两回输电线路，当主变不需要经常切换、线路较长、穿越功率不大时，可以考虑采用。2）低压侧（10kV）主接线：采用单母分段接线。特点：适用于出线回路6回及以上的610kV配电装置。3.配电装置型式1）高压侧（110kV）配电装置：图1 变电所主接线草图采用屋外半高型配电装置。其特点是：与高型配电装置类似，各母线和电器分别安装在几个不同高度的水平

6、面上，被抬高的母线（可以是主母线或旁路母线）与断路器、电流互感器的部分电器重叠布置；与高型配电装置不同，一组母线与另一组母线不重叠布置。其优点是：布置较中型紧凑，纵向尺寸较中型小；占地约为普通中型的50%70%，耗用钢材与中型接近；施工、运行、检修条件比高型好；母线不等高配置，实现进、出线均带旁路较方便。缺点与高型配电装置类似，但程度较轻。2）低压侧（10kV）配电装置：选用单层式JYN2（A=250mm）型成套开关柜。其特点是：单层式，把所有的电气设备都布置在底层。它适用于610kV出线无电抗器的情况。其优缺点是：结构简单，施工时间短，造价低，运行、检修方便；缺点是占地面积大。四、分析确定所

7、用电接线方式本所虽然容量不大，但考虑到无人值班，所用电源要求较高的可靠性，故亦设2台所用变，容量只有几十千伏安；所用系统采用380、220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用；选用Y，yn0接线的干式变压器，型号SC10-80/10。直流操作电源为蓄电池组，2台所用变分别经高压熔断器接于10kV的两个母线分段上。低压侧（380/220V侧），采用单母线分段接线，将所用负荷均分在两个分段上，平时分裂运行，以限制故障范围，提高供电可靠性；分段一般不设备用电源自动投入装置，采用手动切换方式。五、进行互感器的配置 1.电压互感器配置一般各段工作母线各装一组电压互感器，桥形接线中桥的两端应各装一

8、组电压互感器，110kV母线一般在三相上装设，以电容式为优先选择。此电压互感器用于给母线、主变压器和出线的测量仪表、保护、同步设备等。综上所述C变电所电压互感器的配置为：各工作母线各装一组电压互感器供电给测量仪表和保护装置的电压线圈，使测量仪表和保护装置标准化和小型化，高压侧为电容式，高压侧选TYD110/-0.015电容分压式，低压侧选JDZX11-10B。2.电流互感器配置1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器；在发电机和变压器的中性点、发电机-双绕组变压器单元的发电机出口、桥形接线的跨条上等，也应装设电流互感器。其数量应满足测量仪表、继电保护和自动装置要求。2）测量仪表、继电保护和自动

9、装置一般均由单独的电流互感器供电或接于不同的二次绕组，因为其准确度要求不同，同时为了防止仪表开路时引起保护的不正确动作。3）110kV及以上大接地短路电流系统的各个回路，一般应按三相配置；35kV 及以下小接地短路电流系统的各个回路，据具体要求按两相或三相配置。综上所述C变电所中电流互感器的配置。110kV及以上大接地短路电流系统的各个回路一般按三相配置，主变压器高、低压侧及分段母线按三相配置，10kV分段出线，按两相配置，供电给测量仪表和保护装置的电流线圈。故110kV侧选LB-110，10kV侧选LZZJB6-10。六、进行选择设备和导体所必须的短路电流计算1.短路电流计算的目的电气主接线

10、的比较与选择；选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求；为继电保护的设计以及调试提供依据；评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施；分析计算送电线路对通讯设施的影响。2.短路计算一般规定1)电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；2)所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；3)短路发生在短路电流为最大值的瞬间；4)所有电源的电动势相位角相同；5)应考虑对短路电流值有所影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值的最大电流有效值时才予以考虑。3.短路电流的计算1）后备保护动作的时间tpr配合10kV出线：1s，10kV分段：1.5s，主变

11、低压侧：2s，110kV出线、桥：2.5s2） 短路电流Ik的计算（详见计算书P2P7）短路计算条件：忽略电阻，仅计电抗，本设计不选择110kV输电线，其电抗按x=0.4/kM计选择通过导体或电器的Ik为最大的短路点及运行方式采用个别变化法，即分别计算系统（假定无穷大）和电厂供给的IKk每个短路计算点均需计算校验导体或电气所需的三个短路电流，即I、Itk/2、Itk。tk=tpr+0.1s短路计算点：校验对象短路点运行方式tk取值（s）C所110kV进线、桥电器K1断开D-A-B2.5+0.1C所主变高压侧电器K2正常运方2+0.1C所主变低压侧及10kV分段电器K3主变T3停运对主变：2+0

12、.1对分段：1.5+0.110kV母线及出线电器K4正常运方对母线：2+0.1对线路：1+0.1短路计算结果：短路点tk（s）I（kA）Itk/2（kA）Itk（kA）Ish（kA）Qk（kA2s）K12.62.4932.5192.5376.35716.5K22.13.4913.4613.5718.90225.3K32.16.8656.8656.86517.50698.9701.675.406K42.111.66411.67111.67129.743286.0171.1149.820七、选择变电所高、低压侧及10kV馈线断路器、隔离开关 1.断路器的选择1）选择的基本要求：在合闸运行时应为良导

13、体，不但能长期通过负荷电流，而且能短时通过短路电流，应有足够的热稳定性和动稳定性。在跳闸状态下应具有良好的绝缘。应有足够的短路能力和尽可能短的分段时间。应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单，体积小，重量轻，安装维护方便。2） 选择的基本条件（详见计算书P9P10）：种类和型式的选择：在610kV配电装置中，可选主要型式为少油，真空，SF6断路器，参考型号规范为SN10-10，ZN-10,LN-10系列，SN4-10G；110330kV配电装置可选主要型号为少油，空气，SF6断路器,参考型号为SW-110330,KW-110330，LW110330系列。按额定电压选择： 即： UNU

14、NS (kV)按额定电流选择： 即： Ial=KINImax (A)按额定开断电流选择： 即： INbrIK (kA)按额定关合电流选择： 即： iNclish (kA)热稳定校验： 即： It2tQk (kA)2S动稳定校验： 即： iesish (kA)3） 选择结果（表中省略单位，具体见上）：断路器设备型号技术参数计算参数UNININbrINcliesItUNSImaxIKishQkQF0、QF1、QF2OFPI-110110125031.5808031.5110122.472.4936.35716.5QF3、QF4ZN32-101016004010010040101334.326.86

15、517.50698.970QF5101077.726.86517.50675.405QF610256.611.66429.743149.822.隔离开关的选择1）选择的基本要求：隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证电压及相间不致引起击穿而危及工作人员的安全隔离开关应具有足够的热稳定性，动稳定性，机械强度和绝缘强度隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压隔离开关的结构简单，动作要可靠带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作2） 选择的基本条件（详见计算书P10

16、P12）：种类和型式的选择：隔离开关对配电装置的布置和占地面积有很大影响，应根据配电装置的特点，使用要求及技术经济条件选择种类和型式。按额定电压选择： 即： UNUNS (kV)按额定电流选择： 即： Ial=KINImax (A)热稳定校验： 即： It2tQk (kA)2S动稳定校验： 即： iesish (kA)3）选择结果（表中省略单位，具体见上）：隔离开关设备型号技术参数计算参数UNINiesItUNSImaxishQkQF0、QF1、QF2侧GW4-1101106305020110122.476.35716.5主变高压侧110121.38.90225.3QF3，QF4侧GN2-10

17、1020008551101334.3217.50698.970QF5侧101077.7217.50675.405QF6侧10256.629.743149.82八、选择10kV硬母线1.母线材料的选择一般情况下采用铝母线；在持续工作电流较大、且位置特别狭窄的发电机、变压器出口处，以及污秽对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所，采用铜母线。2.母线截面形状的选择在35KV及以下，持续工作电流在4000A及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线，当电路的工作电流超过最大截面积的单条母线的允许载流量时，每相可用24条并列使用。3.母线布置方式1）三相水平布置：其建筑部分简单，可降低建筑物高度；安装较容易。但相间距离受间隔深度限制，不便观察。矩形水平布置多用于中、小容量配电装置，又分母线竖放