kV变电站一次部分设计_secret

1、毕业设计报告课题名称110kV变电站一次部分设计学生姓名学号专业班级指导老师目录1 / 43要.3)概述.4)第 一 章 电 气 主 接 线.6)11 110kv电 气 主 接线.7)1235kv电气主接线.8)1310kv电气主接线.10)1. 4站用变接线.12)第二章 负荷计算及变压器选择.13)2.1负荷计算.13)22主 变 台 数 、 容 量 和 型 式 的 确定.14)23站 用 变 台 数 、 容 量 和 型 式 的 确定.16)第三章 最大持续工作电流及短路电流的计算.17)31各 回 路 最 大 持 续 工 作 电流.17)3.2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果.18

2、)第四章主要电气设备选择19)2 / 434.1高压断路器的选择.21)4.2隔 离 开 关 的 选择.22)4.3母线的选择.23)4.4绝缘子和穿墙套管的选择.24)4.5电流互感器的选择.24)4.6电压互感器的选择.26)4.7各主要电气设备选择结果一览表.29)附录I设计计算书.30)附录II电气主接线图.37)10kv配电装置配电图.39)致40)参考文3 / 43献.41)摘要本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过 对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确

3、定了110kV,35kV, 10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最 后，根据4 / 43最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断 器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管， 电压互感器， 电流互感 器进行了选型， 从而完成了110kV电气一次部分的设计。关键词：变电站变压器接线概述1、待设计变电所地位及作用按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建1中型110kV变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其 对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变 电所联成环网，提高了本

4、地供电质量和可靠性。5 / 43待设计变电站110kV出线4回，2回备用35kV出线8回，2回备用10kV线路12回，另有2回备用2、变电站负荷情况及所址简况本变电站的电压等级为110/35/10。变电站由两个系统供电，系统S1为600MVA容抗为0.38,系统S2为800MVA容抗为0.45.线路1为30KM,线路2为20KM,线路3为25KM该地区自然条件：年最 高气温40摄氏度，年最底气温-5摄氏度，年平均气温18摄氏 度。出线方向110kV向北，35kV向西，10kV向东。所址概括，黄土高原，面积为100X100平方M本地区无污6 / 43秽，土壤电阻率7000Q.cm。本论文主要通过

5、分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续 工作电流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进 而完成了变电站一次部分设计。第一章 电气主接线设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电 站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的 好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工 农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足7 / 43以下基本要求。1运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的 多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改

6、变运行方式，达到 调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以 保证检修人员的安全。3操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行 人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的 误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的 需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年 运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在

7、选择主 接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的 地位、环8 / 43境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。1.1 110kV电气主接线由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。变电站110k V侧和10k V侧，均为单母线分段接线。110kV220kV出线数目为5回及以上或者在系统中 居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、 分段单母线或双母线的35kV110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图1.1及图1.2所

8、示。图1.1单母线分段带旁母接线9 / 43图1.2双母线带旁路母线接线对图1.1及图1.2所示方案I、H综合比较，见表1-1表1-1主接线方案比较表工方案方案I方案H技 术1简单清晰、操作方 便、易于发展2可靠性、灵活性差3旁路断路器还可以 代替出线断路器， 进行不停电检修出 线断路器，保证重 要用户供电1运行可靠、运行方 式灵活、便于事故 处理、易扩建2母联断路器可代替 需检修的出线断路 器工作3倒闸操作复杂，容 易误操作经 济1设备少、投资小2用母线分段断路器 兼作旁路断路器节 省投资1占地大、设备多、投资大2母联断路器兼作旁 路断路器节省投资在技术上可靠性、灵活性）第H种方案明显合理，

9、在经济上则方案I占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第H种方案为设计的最终方案。1.2 35kV电气主接线电压等级为35kV60kV，出线为48回，可采用单母线分段 接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供 电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由 于设置旁路母线的条件所限35kV60kV出线多为双回路，有可能 停电检修断路器，且检修时间短，约为23天。）所以，35kV60kV采用双母线接线时， 不宜设置旁路母线， 有条件时可设置旁路 隔离开关。据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图1.3及图1.410 / 43所示

10、。4-*-*图1.3单母线分段带旁母接线图1.4双母线接线对图1.3及图1.4所示方案I、H综合比较。见表1-2表1-2主接线方案比较方案I单方案H双11 / 43技 术1简单清晰、操作方便、 易于发展2可靠性、灵活性差3旁路断路器还可以代替 出线断路器，进行不停电 检修出线断路器，保证重 要用户供电1供电可靠2调度灵活3扩建方便4便于实验5易误操作经 济1设备少、投资小2用母线分段断路器兼作 旁路断路器节省投资1设备多、配电装置复 杂2投资和占地面大经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案I可靠性、 灵活性不如方案但其具有良好的经济性。 鉴于此电压等级不 高， 可选用投资小的方案I。1.

11、3 10kV电气主接线610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母 线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿 越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。上述两种方案如图1.5及图1.6所示。图1.5单母线分段接线12 / 43图1.6双母线接线对图1.5及图1.6所示方案I、H综合比较，见表1-3表1-3主接线方案比较方案I单分方案H双技术1不会造成全所停电2调度灵活3保证对重要用户的供电4任一断路器检修，该回 路必须停止工作1供电可靠2调度灵活3扩建方便4便于实验5易误操作经济1占地少2设备少1设备多、配电装置复杂2投资和占地面大经过综合比较方案I在经济性上比方

12、案H好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案I1.4站用电接线般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单13 / 43母线分段接线和单母线接线两种方案14 / 43上述两种方案如图1.7及图1.8所示图1.7单母线分段接线44血丰图1.8单母线接线对图1.7及图1.8所示方案I、H综合比较，见表1-415 / 43技 术1不会造成全所停电2调度灵活3保证对重要用户的供电4任一断路器检修，该回 路必须停止工作5扩建时需向两个方向均 衡发展1简单清晰、操作方 便、易于发展2可靠性、灵活性差经济1占地少2设备少设备少、投资小经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较 高

13、的方案I。第二章负荷计算及变压器选择2.1负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷动力负荷和照明负荷)、10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。n由公式S厂K店1：%2-1)i =1cos式中sC某电压等级的计算负荷kt同时系数X(1+5%=96.075KVA16 / 430.096MVA2.1.2 10kV负荷计算SIOKV=O.85(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8X0.85+3/9X4x(1+5%=38.675WVA2.1.3 35kV负荷计算S35KV=0.9X(6+6+5+3/0.9+

14、(2.6+3.2/0.85X(1+5%=27.448MVA2.1.4 110kV负荷计算SHOKV=O.9X(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9X(1+5%+ S站=68.398+0.096=68.494MVA2.2主变台数、容量和型式的确定2.2.1变电所主变压器台数的确定主变台数确定的要求：1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情 况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应 考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在17 / 43一次主接线中已考虑采用旁

15、路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。222变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求：1.主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容 量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运 时，其余变压器容量在设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负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070% S总=68.494MVA由于 上述条件所限制。所以，两台主变压器应各自承担34.247MVA当一台停运时，另一台则承担70% 47.9

16、46MVA故选两台50MVA勺主变压器就可满足负荷需求。2.2.3变电站主变压器型式的选择具有三种电压等级的变电站中， 如通过主变压器各侧绕组的功率 均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站 内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较 容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上 规定 对电力系统一般要求10KV及以下变电站采用一级有载调压 变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以18 / 43上电压变压器绕组都采用Y0连接；35kV采用丫丫连接，其中性点 多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用 厶连接。 故主变参数

17、如下：19 / 43型号电压组合及分接范围阻抗电压空载 电流连接组咼压中压低压高-中高-低中-低1. 3YN , yn0,d11SFSZ9-50000/1101108X1。25%38. 55%10. 51110.517. 56.52.3站用变台数、容量和型式的确定231站用变台数的确定对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采 用暗备用的方式。2.3.2站用变容量的确定站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的 负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负

18、荷之用。考虑 到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器 运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器 因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。S站=96.075心-10%= 106KVA2.3.3站用变型式的选择考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步 向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。故站用变参数如下：型号电压组合连接组 标号仝载损耗负载 损耗 空载 电流阻抗 电压20 / 43高压高压分 接范围低压S9-200/1010。6.3。6士5%0.4Y,y n00.482.61.34因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送

19、 也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经 济性，应进行合理的无功补偿。根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所， 应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧 或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。电力工程电力设计手册规定“对于35-110KV变电所，可按 主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺 额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多 或距离电源点较远的变电所取较高者。第三章最大持续工作电流节短路计算3.1各回路最大持续工作电流

20、根据公式S二力U IUg2电流选用的电器额定电流Ie不得低于 所在回路在各种可能运行方式下 的持续工作电流 Ig，即 IeIg校验的一般原则：1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校 验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3.短路的热稳定条件IrtQdQd =Q=寻(I2+102td/2+2td )Qt在计算时间ts内，短路电流的热效应VKAS)11t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值KAS)T设备允许通过的热稳定电流时间s) 校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算t=td+tkd式中td继电保护装置动作时间内S)tkd断路的全

21、分闸时间VS)4.动稳定校验电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：上式中ichUgmaxIj|gmax选择型号为LCWB6-110型35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ-35系列CT电压等级型号110kVLCWB-6-11035kVLCZ-3510kVLMC-104.6电压互感器的配置和选择一. 参数选择1.技术条件(1正常工作条件一一一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷(2承受过电压能力一一绝缘水平，泄露比距。29 / 43二. 环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。三. 型式选择1.620

22、kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中 或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需 要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。2.35110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感110kV侧PT的选择电力工程电气设计手册248页，35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一 选用电容式电压互感器。35KV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。型号额定电压V)二次绕组额定 输出 VVA)电容量载

23、波 耦合 电容一次绕 组二次绕 组剩余电 压绕组0.5 级1 级咼压 电容中压 电容YDR-110110000/接线方式一次绕组二次绕组剩余电压绕 组TDJJ-3535000/1003100/3Y/Yo/准确度测量准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确 度，此处因有电度表故选编0.5级。PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流 作用，因此不校验热稳定和动稳定。31 / 434.7各主要电气设备选择结果一览表电压等级 电气设备110kV35kV10kV高压断路器LW14-110ZN23-35ZN-10隔离开关G

24、W4-110GGW4-35GN8-10电流互感器LCWB-6-110LCZ-35LMC-10电压互感器Y DR-110TDJJ-35TSJW-10绝缘子ZSW-110ZSW-35/400ZSW-10/500母线LGJQ-150LGJ-185LGJ-150主变压器SFSZ9-50000/110站用变压器S9-200/10附录：I短路电流计算书0.4KV35KVK2查表知LGJQ-150 X*=0.1989/KM选基准：SB=IMVAUB=UK2等效电路图32 / 4335KV4512K3K23610KVK1 110KV7810等效电路图当K1点断路时：Us(1-3%=10.5 %Us(2-3%=

25、6 % Us(1-2%=17%X1= X4=1/200(17+10.5-6X100/50=0.215X2= X5=1/200(10.5+6-17X100/50=0.125X6= X3=1/200(17+6-10.5X100/50=0X二二X*L=0.1989 X 30/2=2.95= X 7 | XsX10=0.38Xn02/600=7.72X1仁仁0.45X110/800=6.8X9=4%/100X 100/0.22=0.181133 / 43Xi2=0.1075Xi3=0.0625X14=0(aXi5=7.7X6.8/(7.7+6.8+2.95=6.56X、=Xi2 ll(Xi3+X ll

26、Xi5=0.09|*=1/X=11.134 / 43短路电流有名值：35 / 431=I*Sj/3Uav=5 58KA冲击电流：jchf2x1.8x5.58=14.2最大电流有效值：|ch=15.58x1.51=8.43短路容量：s= ,3X5.58X115=1111.4K2点短路时:XT.7X6.8/(7.7+6.8+2.95=6.56(d(e(fX17=X15| (X9+X13=0.72X、二为、二为2+为为7=0.83|*=1/X=1/0.83=1.236 / 43短路电流有名值：37 / 431=I*Sj/3Uav=1.85KA冲击电流：山山=j2x1.8x1.85=4.7最大电流有效值：|ch=1.85x1. 51=2.8短路容量：s=3X1.85X37.5=120.2X18二为二为4+X15=6.56X19=Xl2|X18=0.106(h)X、=(X19+X3