11010kV变电所电气部分设计课程设计说明书

1、110/10kv变电所设计成绩工程学院课 程 设 计题 目 110/10kv变电所电气部分设计 课 程 名 称 发电厂电气部分 院（系、部、中心） 电力工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电力中外101 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 设计起止时间：2013年5月27日至2013年6月7日目录原始资料.21对待设计变电所在电力系统中的地位、作用及电力用户的分析.31.1变电所在电力系统中的地位与作用.31.2对电力用户的分析.42选择待设计变压器的台数，容量，型式及所用电的确定42.1确定主变压器的台数.42.2确定主变压器的容量.42.3确定主变压器的型式5

2、2.3.1变压器相数确定52.3.2变压器绕组数的确定52.33绕组接线组别的确定.52.4主变压器的型号以及参数.53分析确定高、低压侧主接线以及配电装置型式53.1对电气主接线的基本要求.53.2高、低压侧主接线的确定73.3单母分段及桥形接线的优点、适用范围.73.4对配电装置的要求.83.5确定配电装置.84分析确定所用电接线方式.85进行互感器配置.95.1电压互感器的定性配置.95.2电流互感器定性配置.96进行选择设备和导体所必须的短路电流计算106.1短路计算的目的.106.2短路电流的假设条件.106.3短路计算结果107选择变电所高、低压侧的断路器、隔离开关107.1断路器

3、和隔离开关的选择.107.11断路器的选择要求和条件107.12隔离开关的选择要求和条件.117.2选择结果.118选择10kv硬母线.138.1母线的材料、形状和布置方式.138.2按最大工作电流选择母线面积.138.3对10kv母线进行校验.139参考文献14有关原始数据1变电所有关资料（110/10）变电所编号最大负荷（）功率因数（）负荷曲线重要负荷（）0.9a650.9700.9552线路有关资料 35 ， 25 ， 30 ， 30 。3环境温度年最高温度40，最热月最高平均气温32。4变电所10kv侧过电流保护动作时间为不低于1秒。5110kv输电线路电抗按0.4计。6发电厂变电所地

4、理位置图（附图一）7典型日负荷曲线（附图二）附图一 发电厂变电所地理位置图g：汽轮机 t：变压器附图二 典型日负荷曲线发电厂电气部分课程设计说明书1对待设计变电所在电力系统中的地位，作用及电力用户的分析1.1变电所在电力系统中的地位与作用变电所是联系发电厂和电力用户的中间环节，起着电压变换和分配电能的作用。根据变电所在电力系统中的地位和作用不同，变电所可分为枢纽变电所、中间变电所、区域变电所和终端变电所。枢纽变电所变电所位于电力系统的枢纽点，汇集有多个电源（发电厂或其他电力网），连接电力系统的高压和中压，电压等级在330kv以上，负责向区域变电所和中间变电所供电。当其停电时，将引起电力系统解列

5、甚至瘫痪。中间变电所中间变电所位于枢纽变电所和区域变电所之间，使长距离输电线路分段，其高压侧以交换潮流为主，起功率交换作用。它一般汇集23路电源，电压等级在220330kv之间。除了通过功率外，它还降压向当地用户供电，当其停电时将使区域电网解列。地区变电所地区变电所负责向某一地区城市供电，高压侧电压等级一般为110kv或220kv，低压侧电压等级一般为110 kv或35 kv。当该变电所停电时将使该地区的供电中断。终端变电所终端变电所在输电线路的终端，直接向电力用户供电，高压侧电压一般为110 kv。当全所停电时，只影响该变电所的供电用户。如a变电所停运，会造成b、c变电所单回线供电，可靠性下

6、降，所以a变电所为地区变电所。1.2对电力用户的分析由任务书中，原始资料图表可得：a变电所的重要负荷占总负荷65%，按其供电可靠性的要求，负荷被分为三个等级，其中第一类负荷和第二类负荷为重要负荷，第一类负荷、第二类负荷需要采用双回路供电，第三类负荷采用单回路供电以持续供电，因此，a变电所的65%的重要负荷采用双回路供电，35%的非重要负荷采用单回路供电。由pmax=p1=21mw，每回10kv馈线功率3mw，则已知=21mw,=。重要负荷供电回路数：(13.65/3)*29.1，取10个回路非重要负荷供电回路数：（21-13.65）/32.43，取3个回路数回路数目：10+3=13（回）2选择

7、待设计变压器的台数，容量，型式及所用电的确定2.1确定主变压器的台数根据35110kv变电所设计规范（gb50059-1992）规定 “第3.1.2条 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。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。”本次设计10kv侧负荷有65%的重要负荷，所以装设两台主变压器。 2.2确定主变压器的容量根据35110kv变电所设计规范（gb50059-1992）规定：“第3.1.3条 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、

8、二级负荷。”即满足 根据计算书中主变容量选择的计算，应选择20mw容量的变压器。2.3确定主变压器的型式2.3.1变压器相数确定由于变电所地址选择在城乡结合部，地势平坦，交通方便，参照发电厂电气部分相关内容，选择三相变压器2.3.2变压器绕组数的确定a变电所为110/10kv变电所。有两个电压等级，故采用双绕组变压器。2.33绕组接线组别的确定变压器110kv侧采用中性点直接接地的运行方式，所以主变高压侧采用yn接线方式。10kv侧中性点不接地，可以用y或接线参考发电厂电气部分，绕组有抑制三次谐波分量的作用，故采用接线方式，即主变采用yn，d11接线方式。2.4主变压器的型号以及参数型号额定容

9、量（kva）额定电压（kv）连接组别号空载损耗（kw）负载损耗（kw）空载电流（%）短路阻抗（%）sfz11-20000/11020000高压：110低压：10.519.288.40.210.53分析确定高、低压侧主接线以及配电装置型式3.1对电气主接线的基本要求根据系统和用户的基本要求，保证必要的供电可靠性和电能质量供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。停电不仅是发电厂的损失，对国民经济各部门带来的损失将更严重，甚至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失，也会造成不良的政治影响。在考虑主接线可靠性时，应全面地看待以下几个问题：（1）主接线可靠性的

10、客观衡量标准是运行实践，应重视国内外长期运行的实践积累经验及其可靠性的定性分析。（2）主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中的可靠性的综合。（3）可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某些系统和用户来说是可靠的，而对另外一些系统和用户来说可能就不够可靠，因此，分析和估价主接线时，不能脱离系统和用户的具体条件，要根据系统和用户的具体要求，进行具体分析，以满足必要的供电可靠性。（4）主接线的可靠性是发展的。随着电力事业的不断发展，新型设备的投运，自动装置和先进技术的使用，主接线的可靠性会发生改变，过去被认为不可靠的主接线，现在不一定就不可靠。（5）衡量主接线运行可靠性的评判标准是：a

11、. 母线故障时或母线检修时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证供电。b. 断路器检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，能否保证供电。c. 发电厂、变电所全部停运的可能性。具有运行、维护的灵活性和方便性电气主接线的灵活性要求有以下几个方面：（1）调度灵活、操作简便，应能灵活地投入（或切除）某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。（2）检修安全：应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。（3）扩建方便：应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，一次和二次设备等所需改造最少。经

12、济性电气主接线应在满足供电可靠性、灵活性等技术要求的前提下，做到经济合理。（1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备的投资，要使控制、保护不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。要能限制短路电流，以便于选择价廉电气设备或轻型电器，做到投资省。（2）电能损失小：合理地选择主变压器的种类、容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。（3）占地面积小：电气主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。在可能和允许的条件下，应采取一次设计分期投资、投产，尽快发挥经济效益。电气主接线具有发展和扩建的可能性 随着我国建设事业的发展，已投产的发电厂和变电所，经过一段时间之后，

13、往往需要扩建。实践经验表明，火电厂的装机容量和出线回数都有发展可能。所以在设计主接线时应适当留有发展余地，为将来的发展创造条件。3.2高、低压侧主接线的确定根据35110kv变电所设计规范（gb50059-1992）规定：“第3.2.5条 当变电所装有两台主变压器时，610kv侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当635kv配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。”本变电所110kv高压侧有4个回路进线，采用桥型接线，10kv低压侧有13个回路出线，采用单母线分段接线。3.3单母分段及桥形接线的优点、适用范围单母分段单母

14、线接线的缺点可以通过将母线分段的方法来克服。由于单母线分段接线既保留了单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，又在一定程度上克服了它的缺点。故这种接线目前仍被广泛应用。单母线分段接线适用范围：a）6 10kv配电装置的出线回路数为6回及以上时；b）35 63kv配电装置的出线回路数为4 8回时；c）110 220kv配电装置的出线回路数为3 4回时；但是单母线分段接线也有较显著的缺点，这就是当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电，显然对于大容量发电厂和枢纽变电所来说，这都是不能容许的。桥形接线两个变压器线路单元接线相连，便构成桥形接线。桥形接

15、线分为内桥接线和外桥接线两种。桥形接线的优点是高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。桥形接线的可靠性不是很高，有时也需要用隔离开关作为操作电器，但由于使用电器少，布置简单，造价低，目前在35 220kv的发电厂和变电所中也被广泛应用。此外，只要在配电装置的布置上采用适当措施，这种接线有可能发展成单母线或双母线，因此，可利用作电力装置初期的一种过渡接线。3.4对配电装置的要求配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备的外形尺寸，运行维护，巡视，操作，检修，运输的安全距离及运行中可能发生的过电压等因素而决定的。设计原则： 形式选择应考虑所在地理情况和环境条件下优先选择占地面积； 要考虑有利于降低

16、噪声的选择与布置； 城市和农村的110kv配电采用中性布置，10kv采用室内配电。 基本要求： 节约用地； 保证运行可靠； 保证人身安全和防火要求； 安装，运输，维护，巡视，操作和检修方便； 保证安全前提下，布置紧凑，力求节省材料和降低造价； 便于分期建设和扩建。3.5确定配电装置发电厂和变电所中，35kv及以下多采用屋内配电装置，110kv及以上多采用屋外配电装置，但110kv及220kv当有特殊要求时，如深入城市中心或处于严重污秽地区，经技术经济比较，也采用屋内配电装置。本变电所为110/10kv变电所，处于处于城乡结合部，所以高压侧选择屋外配电装置，低压侧选择移开式开关柜。4分析确定所用

17、电接线方式根据35110kv变电所设计规范（gb5009-1992）规定：“容量为110kv的变电所的总负荷为150200kva，35110kv变电所，有两台及以上主变压器时，宜装设两台容量相同，可互为备用所用工作变压器。”“电源引接点相互独立”：当所内有较低压母线时，一般均由较低压母线上引接12台所用变压器。所以若a变电所为110/10（kv）时，应当从10kv侧引线，这种引接方式具有经济性，可靠性较高的特点。选择的原则及考虑的因素：变压器原、副边分别与引接点和所用电系统的额定电压相适应；联结组别宜使用同一电压级别的所用工作，备用变压器输出电压的相位一致；阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接

18、点、电压及所用电负荷正常波动范围内，所用各级母线的电压偏移不超过额定电压的-5%+5%；变压器的容量必须保证所用机械及设备能以电源获得足够的功率，所以不能过载容量必须大于150kv。5进行互感器配置5.1电压互感器的定性配置母线：一般各段工作母线及备用母线上各装一组电压互感器，必要时旁路母线也装一组电压互感器；主变压器回路：主变压器回路中，一般低压侧装一组电压互感器，使发电厂与系统的低压侧同步用，并供电给主变压器的测量和保护，当发电厂与系统在高压侧同步，或利用6-10kv备用母线同步时，这组互感器可不装设。线路：当对端有电源时，在出线侧上装设一组电压互感器，供监视线路无电压，进行同步和设置重合

19、闸，其中，35220kv线路在一相上装设；300500kv线路在三相上装设。5.2电流互感器定性配置电流互感器的配置原则：每条支路的电源都应装设足够数量的电流互感器，供支路测量、保护使用。特点：一次绕组串联在电路中，并且匝数少，故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以在正常情况下电流互感器在近于短路状态下运行，a变电所电流互感器的具体配置：a）110kv进线，外桥及主变高压、低压侧均装设三相电流互感器。所选电流互感器：作用：监测，保护相应支路；b）10kv分段及出线，配置两相流变，所选电流互感器确定：作用：监测各种

20、电流，保护相应支路。6进行选择设备和导体所必须的短路电流计算6.1短路计算的目的 在发电厂，变电所以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须事先进行短路计算，以此作为合理选择有足够热稳定和动稳定度的电气设备及载流导体的重要依据。6.2短路电流的假设条件tk用途k11.1s用于选择10kv母线k21.7s用于选择110kv主变及回路设备k32.0s用于选择10kv出线6.3短路计算结果k点 k11.1s15.14915.21715.286254.71638.563k21.7s8.0668.0668.066110.60120.530k32.0s4.7584.6014.727154.00512.11

21、27选择变电所高、低压侧的断路器、隔离开关7.1断路器和隔离开关的选择7.11断路器的选择要求和条件1）要求a在合闸运行是应为良导体，能长期通过负荷电流，即使通过短路电流也足够稳定；b在合闸状态下应具有良好的绝缘；c应有足够的短路能力和尽可能短的分段时间；d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）条件a型式：高压侧 户外sf6断路器 低压侧 户内真空断路器sf6无色无味无毒，不可燃，不助燃，化学性质非常稳定，热稳定性极好，绝缘性能稳定，不会老化变质，灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍。在均匀电场作用下，真空的绝缘强度比变压器油、0.1mpa下的s

22、f6以及空气的绝缘强度都。b额定电压：c额定电流：d额定开断电流：e额定关合电流：f动稳定校验：h热稳定校验：7.12隔离开关的选择要求和条件隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器，是一种最简单的开关，它的主要用途是保证高压装置检修工作的安全，用隔离开关构成明显的断开点，将需要检修的高压设备与带电部分可靠的断开隔离。1）要求：a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；b隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间网络的情况下，不到引起击穿而危及工作人员的安全；c隔离开关应具有足够的热稳定性，动稳定性，机械硬度，绝缘强度；d隔离开关在跳闸合闸时的周期性要好，要

23、有最佳的跳合闸速度，以尽可能的降低过电压；e隔离开关的结构简单，动作要可靠；f带有接地刀闸的隔离开关，必须安装连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。2)条件：a型式：高压侧（110kv）： 低压侧（10kv）：开关柜式kyn28-12b额定电压：c额定电流：d动稳定校验：e热稳定校验：7.2选择结果如下表所示：高压侧;设备参数lw-110i/2500gw4-110计算数据1101101102500128.5731.54.758154.00512512.1121255012.112低压侧主变和分段断路器计算结果设备参数zn63a/160012101414.3258.066110.66320.536320.53出线断路器计算结果设备参数zn63a/6301210181872011.574254.7165038