kv变电所电气一次初步设计方案

1、110KV 变电所电气一次部分初步设计本所设计电压等级：110/35/10K1. 系统运行方式：不要求在本所调压2. 电源情况与本所连接的系统电源共有3 个，其中 110KV 两个，35KV 一个.具体情况如下：(1)110KV 系统变电所该所电源容量(即 110KV 系统装机总容量)为 200MVA 以火电为主)。在该所等电压母线 上的短路容量为 634MVA 该所与本所的距离为 8.2KM.以一回路与本所连接。(2)110KV 火电厂该厂距离本所 10.2KM.装有 3 台机组和两台主变，以一回线路与本所连接，该厂主接线简图如图 1:-用户1L=10.2KX =0.4 /K待设计变电所UU

2、U（图1）3泻旳COS =0.8X儿、Ue=10.5kv有 ZDTB1B2121/38.5/10.5KV(3)35KV 系统变电所该所距本所 6.17KM.以一回线路相了解，在该所高压母线上的短路容量为250MVA。以上 3 个电源，在正常运行时，主要是由(1)(2)两个 110KV 级电源来供电给本所。35KV 变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。当3 个电源中的某一电源出故障，不能供电给本所时，系统通过调整运行方式，基本是能满足本所重要负荷的用电，此时35KV变点所可以按合理输送容量供电给本所。3.本所地理简况：系统变电所待设计变电所110KX 火电厂K 系统变电所塘源变4.本地

3、区气象及地质条件年最高气温：40 C最高月平均气温：34C年最低气温：-4 C地震烈度：7 度以上年平均雷电日：90 天海拔高度：75M5.负荷资料（1）35KV 负荷用户名称容量（MW距离（KM备注化工厂3.515I类负荷铝厂4.313I类负荷水厂1.85I类负荷塘源变74U山类负荷35KV 用户中，化工厂，铝厂有自备电源（2）10K V 远期最大负荷用户名称容量（MW负荷性质机械厂0.8m自行车厂1.0m食品 口工厂0.35m电台0.25I纺织厂0.9I木材厂0.4n齿轮厂0.6n10KV 用户在距本所 1-3KM 范围内（3 ）本变电所自用负荷约为 60KVA（4 ）一些负荷参数的取值：

4、a. 负荷功率因数均取 cos =0.85b. 负荷同期率 Kt=0.9c. 年最大负荷利用小时数Tmau 4500 小时/年d 表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为e.各电压等级的岀线回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用线路请 自行考虑决定。二设计任务书1电气主接线设计2短路电流计算3主要电气设备及载流导体选择4配电装置的设计5%三.设计成品说明书一份。(包括对设计基本内容的论证：短路电流计算过程。电气设备选择计算过 程。)110KV 变电所的初步设计计算一主接线设计一负荷分析统计(1) 35KV 侧负荷：S35KV=(1+5%)X(3.5

5、_4.3_18_7)X0.9=18.455MVA0.85(0.8 10.35 0.25 0.90.40.6)0.850.9=4.781MVA(0 25 +0 9)其中I类负荷：s110KV=(1+5%)XX0.9=1.279MVA0.85头”n(0.4+0.6)H类负荷：S10KV=(1+5%)XX0.9=1.112MVA0.85I类负荷总负荷百分数：也 上=1279100%= 26.8%S10KV4.781S H1112H类负荷占总负荷百分数： 匹空100%100% = 23.3%S10KV4.781(3 ) 110K V 侧负荷：SH0KV=(1+5%)(S35KV+S0KV+S所用)=(

6、1+5%)(18.455+4.781+0.06)=24.461MKA其中I类负荷：SI35KV=(1+5%)X(3.5 438)X0.9=10.673MVA0.85I类负荷占总负荷百分数:S35KVX100%=10.673X100%=57.8%18.455(2 ) 10KV 侧负荷SI0KV=(1+5%)X二主变选择(1) 台数分析：为了保证供电的可靠性，选两台主变压器(2) 主变压气容量：主变压气容量应根据510 年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故是的过负荷能力。所以每台变压器的额定容量按Sn=0.7PM（ PM为变电所最大负荷）选择，即 Sn=0.7X24460.7=1712

7、2.5KVA 这样当一台变压器停用时，可保证对70%负荷的供电。考虑变压器的事故过负荷能力40%则可保证对 98%的负荷供电由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此采用 Sn=0.7PM对变电所保证重要负荷来说是可行的。（3）绕组分析：通过主变压器各侧绕组的功率。均达到15%S 以上时，可采用三绕组变压器。因15%S=2568.4KVA。所以 S S S3 15%S。即通过主变压器各绕组的功率均达到15%S 以上，又因中性点具有不同的接地方式，所以采用普通的三绕组变压器。选为SFSL20000 型，容量比为 100/100/50型号及容 量（KVA额定电压 高/中/低损耗（KW阻抗电压

8、（%空载 电流（%）价格（万元）综合投资（万元）空 载短路高-中高-低中-低高-中高-低中-低SFSL-20000121/38.5/1150.2150.713194.51810.56.54.118.1623.6三主接线方案拟定110KV 侧：本所在正常运行时主要是由（1）（ 2）两个 110KV 级电源来供电。所以必须 考虑其可靠性。35KV侧：因为此侧I类负荷占 57.8%占的比例重大，考虑I类用户的可靠性，应采用带有旁路的接线方式。10KV 侧：此侧I类负荷占 26.7%比重不大，但负荷较多，且本所用电即从本侧取，所以应考虑带旁路和分段。方案I、系统火电厂I110KV:采用桥形设备少，接线

9、简单清晰，为了检修桥连断路器时不致引起系统开环运行， 增设并联的旁路隔离开关以供检修用。但桥形可靠性不高。35KV:采用单母线分段带专用旁路。 接线简单清晰， 操作简单， 当检修岀线断路器时可不停 电，可靠性比较高，但当母线短路时要停电。10K V 侧：采用单母线分段带专用旁路，所用电采用双回路供电提高了所用电可靠性。 方案H:110KV35KVTTX.、丄丄丄铝化 W W厂 工厂HHH电台木材厂纺织厂所用机械厂自行车厂食品厂齿轮厂系统火电厂电台木材厂纺织厂所用机械厂自行车厂食品厂齿轮厂系统火电厂I-LIr110KV:米用桥形接线，同万案I35KV:双母线带专用旁路，可靠性更高，灵活。检查岀线

10、断路器不会停电。母线短路只岀线 短时停电，可靠地保证I类用户用电，但投资大，操作较复杂，易岀现误操作。10KV:采用单母线分段带专用旁路，同方案I方案山系统火电厂系塘化水铝统源工厂厂变变厂110KV: 采用桥形接线，同方案I35KV:采用单母线分段兼专用旁路，接线清晰明了，可靠性较高，但做母联和做旁路时切换 复杂。10KV:采用单母线分段，接线简单，但在检修出线断路器时需停电，可靠性不高。四可靠性分析方案I: 110KV 侧采用桥形接线，使断路器达到最简。鉴于110KV 为两回进线，所以采用桥形较合理。可靠性比单元接线要高，并易发展成单母线分段，为以后的发展大下基础。又因，两个110KV 电源

11、离本所不远出现故障的机率不多，所以虽可靠性不很多，但仍可满足需要。35KV110KV1丄1-10KV机械厂电台自行车厂食品厂所用木材厂纺织厂齿轮厂35KV:采用单母线分段带旁路，当检修出线断路器时可不停电，因为进行分段且是断路器分段，所以当一段母线发生故障时，可以保证正常段母线不间断供电，因为 设置旁路母线，可以保证I.u类用户用电要求，同时它结构简单清晰，运行也相对简单，便于扩建和发展。同时它投资小，年费用较低，占地面积也比双母线带旁路小，年费用较小，所以满 足35KV 侧用户的要求，但当母线故障时，可能出现一半容量停运。10KV:采用单母线分段带旁路，因为本侧I类用户仅占26.7%。所以完

12、成可靠满足供电要求。方案H: 110KV 侧采用桥形接线，可靠性同方案I。35KV:采用双母线带旁路，通过两组母线隔离开关的到闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一岀线断路器 无需停电。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上。能灵活地适应各种运行方式调 度和潮流变化需要。扩建方便，但投资大，占地多，配电装置复杂，容易发生误操作。10KV:采用单母线分段，所用电因较重要，采用双回路供电来提高它的可靠性，同方案I。 方案山:110KV 侧采用桥形接线，可靠性同方案I。35KV:采用单母线分段兼专用旁路，这种接线方式具有了旁路的优点，同时减少了

13、一个断路器使投资减少，但要检修任一断路器时，操作步骤复杂，对本级I类用户的 供电可靠性有一定影响。10KV:采用单母线分段，这种接线方式使当一段母线发生故障时，不致造成政策母线也同时 停电，缩小了停电范围。对本级岀线多，很适合，但因为没有带旁路，使当检修岀线断路器时需 要停电，这样就不能保证本级I类负荷的要求。所以，选用方案I与方案H进行经济比较五经济比较统一初选同一类型主变压器和断路器万元主变压器型号SFSLi 20000110KV 断路器型号DW3 11035KV 断路器型号DW3 3510KV 断路器型号GG1A 25方案I:电压等级接线形式价格110KV 母线桥形31.435KV 母线

14、单母线带专用旁路（分段）23.983万元10KV 母线单母线分段带专用旁路9.315万元U=31.4+23.983+9.315=58.495 万元变压器年电能损失总量 ASn以2000=8.2 万元100 100=816320+38.875=1101034.825计算年运行费用U!=0.022Z=3.653U2=0.058Z=9.63U=Z=（ 23.6+31.4+25.786+8.415 ）1.9=169.482 （万元）Un=0.07X1093112.746X10-4+U+U=0.07X1093112.746X10-4+3.728+9.83=21.21（万元）/ I2 I1UU U:二经比

15、较选用方案 I六短路电流计算 Q=U （ % -Sn-10018 20000=36 万元100 100 A=n （Po+心 Q）1ST0+2n（尸KQ）（SS：SnS3S2S37211-）n主变23.6110KV 母线桥形31.435KV 母线双母线带旁路25.786方案U10KV 母线单母线分段带旁路8.415万元/台万元万元万元 Q=l。（%100X（1.496+0.85+0.1143）X3000总等值电路取 SB=100MVA UB=UPj计算各元件参数标幺值110KV 系统：X 厂SB=100=0.158St634线路:X2=0.4x8.2x卫0= 0.0248115110KV 火电厂

16、：X12=X；!= 0.136100= 0.4352Snq-0.8线路：X16=O.4x10.2x-1000.030851152火电厂变压器（见等值电路图 2）11VS1%J (Vi2%+V%-V23% =(17+10.5-6)=10.752211VS2% ( V12%+V3%-31% = ( 17+6-10.5)=6.2522.1r1 7 mW兰I=-i - J 5u/S -TJ_ia.：.1 V I一J1_-系统K V（图1 1）系统110kv110kv火电厂等值图Lll：V（1）短路电流计算，求各支路元件电抗标幺值VS3%=!( y%+V%-V2% =1( 6+10.5-17)=-0.2

17、52 22因为第二绕组与本线路无关，所以可以不算它的电抗人人7=%2/风风!2/X!2=0.145X18=(X13+X4) / ( X3+X4) =0.0875本所变压器VS1% ( 18+10.5-6.5 )=1121VS2%J( 18+6.5-10.5 )=7VS3%J( 6.5+10.5-18 )=-0.514=VSl%Sb100 Sn10.75100- x-100 60= 0.1792X3=VS3%Sb100 Sn二-0.0042100 60110KV 火电厂化简（见图 3）其中X2=X2=X222设在 d1，d2，d3点短路（见图 4）计算各点短路时的电流标幺值VS1%SB5=100

18、 Sn其中因为本所所取的两台主变型号相同，所以有8=X5X9=X6X10=Xn=SB=型=0.4SS250线路 X11=0.4X6.17X100= 0.1803372因为本所的第三绕组的电抗标幺值为负数，所以可以视为一导线，所以总等值电路图可化简为图汉100=0.55100 20X6=VS2%SB100SnZ型35100 20 x?=SBVS3%100 Sn-0.025100 2035KV系统:SS取 250MVAXi9=Xi+X?=0.1828X20=%+%=0.2633X2i=X/X8=0.275X22=X6X9= 0.175X23=XII+X2=0.5803(2)设在 di.d2.d3点

19、短路(见图 4)计算各点短路时的电流标幺值1.di点短路，电路图化简图火电厂系统系统=0.275+0.175+0.5803=1.0303各电源到短路点的转移电抗为X1f=X19=0.1828X2f=X20=0.2633X3f=X24=1.0303计算电抗为200Xs1=0.1828X=0.3656100因为 35KV 侧系统视为无限大容量电源，所以直接得Xjs2=0.2633=0.24681 1IPS*=0.9706X3f1.03032.d2点短路（见下图）火电厂14 C系统L kJO.r mg.Cl-系统11 ； r火电厂系统一11系统X25=Xg2+X21=0.175+0.275=0.45

20、计算转移电抗，用星三角变换可求:X19汉X25X26=X1f=X19+X?5+19竺X20=0.1828+0.45+0.1828 0.450.2633=0.9450.2633 0.45X27=X?f=0.2633+0.45+1.360.1828计算电抗为X. =0.945X空=1.89100Xs2=i.36X9375=1.2751003.d3点短路（见下图）1_ I系统X28=X；2+X3=0.175+0.5803=0.7553计算转移电抗，用星三角变换可求;1IPS*=-X3fX231.7230.5803火电厂系统X20=0.1828+0.275+8282750.2633=0.6487X=対

21、=0.2633+0.275+0.26 330.275= 0.9340.1828X28=f=0.7553求计算电抗S200Xsi=Xif x = 0 6487汉-=1.298SB10093 75XS2=0.934x0.876100至此，已将各点短路时。各电源的计算电抗求岀，据此查电力系统分析及电力网分析上册附表，可得到各电源在不同点短路电流(标幺值)制成下表各电源在不系统Xi9XX29=Xf=Xl9+X21+系统火电厂计算时间一一为方便设计，此处规定保护时间统一取0.4S，断路器动作时间可取0.2S。PS*=11.3240.7553同点短路时的短路电流(tK=0.4+0.2=0.6S )短路占八

22、、110KV 火电厂110KV 系统35KV 系统00.30.600.30.60I 0.30.6di4.4963.0152.7382.902.2902.1460.9706d20.8090.7550.7830.540.5160.5441.723d31.2P 1.0851.1120.7930.7420.7701.324（2）计算短路电流周期分量有名值根据公式计算基Iztm= Itm*XIN=Itm*X -(KAf 准电流 1 N3UB1.d1点短路（1） 110K V 系统变 1200N=-=1.004 (KA),3 115（2） 110K V 火电厂 193.75、3 115=0.4717 (K

23、A)（3） 35K V 系统变 1100N=0.502 (KA).3 115计算短路电流有名值（1） 110K V 系统变 1=2.9X1.004=2.9116(KA)I0.3=2.290X1.004=2.30(KA)I0.6=2.146X1.004=2.1545(KA)（2） 110K V 火电厂 1=4.496X0.4717=2.113(KAI0.3=3.015X0.4717=1.417(KA)I0.6=2.738X0.4717=1.287(KA)（3） 35K V 系统变 1=I0.3=I0.6=0.9706X0.502=0.4872(KA2.d2点短路（1） 110K V 系统变 1N

24、=r200=3.121(KA3 37（2） 110K V 火电厂 1_3乂25N3 0.81- =1.463 (KA)37II3.d3点短路(1) 110KV 系统变 IN=一200=10.997 ( KA)亦X10.5100(3) 35KV 系统变 IN=- =5.499 ( KA)410.5计算短路电流有名值(1)110KV 系统变 1=0.793X10.997=8.721(KA)I0.3=0.742X10.997=8.160(KA)I0.6=0.770X10.997=8.468(KA)(2)110KV 火电厂 1=1.2X5.155=6.186(KA)I0.3=1.085X5.155=5

25、.593(KA)I0.6=1.112X5.155=5.73(KA)(3) 35KV 系统变 I =1。.3=1。.6=5.499X1.324=7.281( KA)将以上电流有名值制成下表短路占八、110KV 火电厂110KV 系统变35KV 系统变总短路电流00.30.600.30.600.30.600.30.6d12.1131.4171.2872.91162.302.15450.48725.5124.2043.929计算短路电流有名值(1)110K V 系统变(2)110KV 火电厂(3)35KV 系统变=0.54X3.12 仁 1.685(KA)I0.3=0.516X3.121= 1.61

26、0(KAI0.6=0.544=0.809X1.463=1.1836(KA)I0.3=0.755I0.6=0.7830.3=I0.6=1. 723X1.560=2.688(KA(2) 110K V 火电厂 I=3753 0.8 10.5=5.155 ( KA)100(3) 35KV 系统变=1.560 ( KA)0=00+( 9al-90)2max2ald21.18361.1041.1451.6851.6101.6982.6885.5575.4025.531d36.1865.5935.7308.7218.1608.4687.28122.18821.03421.479七电气设备设计选择（一） 选择

27、母线（按最大允许电流选择）1. d!点短路。（110KV 侧）母线最大工作电流按一台（主）变容量来计算1.05汉S 1.05汉20000 “cccIma=110.22（ A）31103 110按长期发热允许电流选择截面。因为110KV 侧为户外配电装置。所以选用软导线。查设计资料表 5-13 初选用型号为 LGJ-50 的钢芯铝绞线，由于是户外装置，所以按最热月平均最高温。即 34C查电气附表 3 得环境修正系 K=0.88。数（LGJ- 50 型导线在基准温度25C时，载流量为 210.0A ）1 銅4匸=0.88X210.0=184.8(A)110.22(A)热稳定校验(tk=0.4+0.

28、2=0.6S )周期分量热效应2=11.128(KA)S因 tk314.918(A)色热稳定校验(tk=0.4+0.2=0.6S )同期分量热效应2 2 2c 5.56710 5.4025.531Q=12因为 tk Imax0热稳定效验:(tk=0.4+0.2=0.6S )Q=周期分量热效应:I210 itkIt：212tk22.188210 21.034221.47921220.6 =268.88(KA)S2max0=00+( 0al-00)电气附表 3, K 取 0.81。导体采用矩形。因为矩形导体一般用于35KV 及以下，电流在 400ASmin=. Qkk；Ch、293.499 106

29、1.05 92 =190.827：800(mm)2满足热稳定要求。0动稳定效验：导体 自振频率由以下求得m=hxbxpw=0.08x0.01x2700=2.16(kg/m)l=bh3/12=0.01x0.083/12=4.26x10-7(卅卅)按汇流母线为两端简支多跨梁方式查表4-5 , Nf=3.56所以 L=1m 满足要求则 f1=3.56 El mL2(L 取 1m)呼7 10104.2610 =418.289(HZ155( HZ12. 2.16变压器岀口断路器侧短路时，（K=1.8）则冲击电流Ish=1.8. 2I=1.8x. 2x22.188=56.481(KA)母线相间引力(a=0

30、.25m)fph=1.73x10-7xish/a=1.73x10-7x(56.481210 0.25)=2207.585(N/m)导体截面系数W=0.5bh2=0.5x0.01x0.082=32x10-6mphl210w2207.585 1210 32 10=6.899*10(Pa)硬铝最大允许应力5 5al=70 x106Pa 6.899x106(Pa)绝缘子间最大允许跨距L max=”.；10： ：W： ： ：W fph=10 6.899 10638 10“ 2207.585J2207.681.0(m(m（二）选择断路器1.设在 110KV 火电厂侧变电站短路，则应将110KV系统和 35

31、KV 系统变两个电源送出的短路电流与 110KV 火电厂送岀的短路电流相比较，以两者间大者为基准选择断路器和隔离开关。I=2.9166+0.4872=3.3988 2.11310.3=2.30+0.4872=2.7872 1.41710.6=2.1545+0.4872=2.6417 1.287周期分量热效应2 2 2Q=3.3988+10心7872乜641712_ 2 2 2QP=TI2=0.05X3.39882=0.5776(KA)2SQ=Q+QP=4.811+0.5776=5.3886( KA)2 S冲击电流ish=1.8、2I =1.8、2 3.39 88=8.652 (KA)5-26

32、可选择 SV6110 型断路器。其计算参数与SV6110参数比较如下:计算数据SW6110UNS110KVUN110KV1max0.135KAIN1200KAI ”2.113KAInbr21KAish8.652KAiwt55KAQ5.3886(KA)2S It2*t15.8X4(KA)2S通过以上比较SV110 型断路器完全能满足要求2 . 35KV 侧出线断路器选择最大持续工作电流I1 05 x 7max=. -.85=0.1297 (KA) 3 38.50.6 =4.811 (KA)-S.=1.05Snimax=-3Un1.05 24416=0.135、3 110(KA)由以上计算参数，参

33、考设计资料表最大短路电流1=1.1836+1.685=2.8686(KA)12lo.3=1.1O4+1.61O=2.714(KA)I0.6=1.145+1.698=2.843( KA冲击电流ish=1.821 = 1.8、2 2.86 86=7.302(KA)周期分量热效应2 2 2Q=28686 10271428430.6 =4.91(KA12非周期分量np=l2T=2.86862X0.05=0.411(KA)2SQ=Q +Qnp=4.91+0.411=5.321( KA)2S由计算数据与 SV3 35/600 参数比较如下:通过以上比较:SW 35/600 型断路器完全能满足要求3. 10

34、K V 侧断路器选择1.05疋*Imax=-.85=0.0648 (KA) =64.8 (A)3 11周期分量热效应2 2 2NSmaxsh计算数据35KV129.7A2.8686KA7.302KA5.321SWnbrwt(KA)2 St2*t335/60035KV600A6.6KA17KA6.62X4(KA)2 S2 S故:I =6.186+8.721=14.907(KA)10.3=5.593+8.160=13.753(KA)10.6=5.730+8.468=14.198(KA)12Q=14.90710 13.753仏198非周期分量0.6 =115.763(KA)2 Snp=l2T=14.

35、9072X0.05=11.111(KA)2S故：Q=Q +Qnp=126.874( KA)2S冲击电流ish=1.8. 21 “ = 1.8 . 2 1 4.904=53.665 ( KA)由计算数据与 SN。一 10/1000 参数比较如下：计算数据SN1010/1000UNS10KVUN10KVImax64.8AIN1000AI 14.904KAInbr28.9KAish53.665KAiwt71KAQ126.874(KA)2S It2*t292X4(KA)2S通过以上比较：SN。一 10/1000 型断路器完全能满足要求1 .110K V 侧选 GW2110计算数据GW2110UNS110KVUN110KVImax135AIN600Aish8.652KAies50KAQ 5.3886(KA) JS It2*t142X52. 35K V 侧选 GW2 35计算数据GW235UNS35KVUN35KVImax129.7AIN600Aish7.302KAiesQ5.321(KA)2 SIt2*t142X5(KA)2S选择隔离开关50KA10KV 侧选 GN610/1000(KA)(KA)三）2 S3.计算数据GN610/1000UNS10KV10KVImax64.8Ais