110KV变电站设计计算书

1、广西水利电力职业技术学院课课程设计计算书题目: 110KV芙蓉变电所电气一次部分初步设计系： 电力工程系 专 业: 电力系统自动化技术 学生姓名： 杨智 学 号： 2008207246 指导教师： 谭振宇 前言：变电站是改变电压的场所.为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地 方, 必须把电压升高, 变为高压电, 到用户附近再按需要把电压降低. 这种升降电压的工作靠变电站来完成.变电站主要设备是开关和变压器.按规模大小不同,称为变电所,配电室等. 变电站是把一些设备组装起来,用以切断或接通, 改变或者调整电压,在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点, 变电站的主要分为:升压变电站,主网变电站,

2、二次变电站,配电站. 变电站是电力系统中变换电压,接受和分配电能,控制电力的流 向和调整电压的电力设施, 它通过其变压器将各级电压的电网联系起来. 变电站起变换电压作用的设备是变压器,除此之外,设 备还变电站的有开闭电路的开关设备, 汇集电流的母线, 计量和控制用互感器, 仪表,继电保护装置和防雷保护装置,调度通信装置等,有的变电站 还有无功补偿设备. 变电站的主要设备和连接方式,按照功能不同，而有差异。这次设计的是110kv芙蓉变电所电气一次设备的初步设计，设计需要用到的资料有电力系统基础发电厂变电所电气设备电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程。分为说明书、计算说明书两部分，所设计的内容

3、力求概念清楚、层次分明、条理清晰。由于水平有限，知识体系结构还不够完善，设计可能有多方面的不足与错漏，还望读者批评指正。谢谢！ 目 录设计题目第1章 电气主接线设计1.1负荷资料的统计分析1.2主变压器的选择1.3电气主接线型式的确定1.4电容器的选择第2章 所用电设计第3章 短路电流计算3.1计算电路图3.2等值电路3.3短路电流各数据的计算3.4短路电流计算结果表第4章 导体及主要电气设备的选择4.1导体及主要电气设备的选择的一般原则4.2母线的选择4.3开关设备（断路器、隔离开关、熔断器）的选择4.4互感器（电流互感器、电压互感器）的选择4.5避雷器的设计 设计心得参考文献广西水利电力职

4、业技术学院“发电厂及电力系统”专业电气课程设计任务书题目：110KV芙蓉变电所电气一次部分初步设计一、设计的原始资料1 芙蓉变电所设计电压等级：110/10KV说明:某地市2011年电网接线图如图1所示，据电力负荷发展需要，2012年电网规划在芙蓉新建一个110/10KV降压变电所系统S2 f断路器QF1系统S1L2L3L1f2(3)f1(3)T4330kv220kvT3T2T1MN15.75kv10.5kv10.5kvL5G3G2G1晋芜火力发电厂青元水力发电厂T6L6都乐变电所110kvT5T710kv注：图中各元件参数如下：（1）系统S 1：已知断路器QF1的额定开断电流为31.5KA；

5、系统S 2：已知当f发生三相短路时，从系统S 2 流到f点的短路电流I/为2.7KA；（2）青元水力发电厂：发电机G 1和G2：水轮发电机，每台额定容量257MVA，xd”=0.2，变压器T 1和T2：每台额定容量260MVA，U K%=14.35,变压器T 4：额定容量260MVA，U K%=8,（3）、晋芜火力发电厂：发电机G 3：汽轮发电机，额定容量412MVA，xd”=0.3，变压器T 3：额定容量420MVA，U K%=14.6,（4）都乐变电站：变压器T 5：SN=180MVA，220/121/10.5KV；PK=700kw, U k13%=22 U k12%=12，U k23%=

6、8；Po=195kw, IO%=0.6（5）汪桥变电站：T 6 和T 7：每台变压器SN=6.3MVA，PK=52kw, U K%=10.5；Po=9.76kw, IO%=1.1（6）线路L 1：为双回线路，长度为200km，x=0.411/km；线路L 2：180km，x=0.32/km； 线路L 3：90km，x=0.32/km线路L 5：100km，LGJ-120, Djj=3.5m ； 线路L 6：25km，LGJ-95, Djj=3m 2.电源及出线情况电源情况：芙蓉变电所连接系统电源共有1个：该电源来自220KV都乐变电站110KV母线，以一回110KV线路来连接，二者之间距离15

7、KM；芙蓉变电所110KV出线有4回，其中：一回电源（上述的来自220KV都乐变电站110KV母线，以一回110KV线路来连接，二者之间距离15KM）一回来自110KV汪桥变电站高压110KV母线，以一回110KV线路来连接，二者之间距离10KM，以使该区域110KV系统构成环形网络，提高供电可靠性。2回备用。3所址自然条件 （1） 年最高气温：40 （2） 年最低气温：-4（3）最热月平均最高气温：34 （4）地震设防烈度：8度及以下 （5） 年平均雷电日：90天 （6） 海拔高度：150m（7）地质条件：分布均匀稳定，无不良地质现象4.芙蓉变电所的所址地理位置概况：（见图2）N经汪桥变电所

8、都乐变电所公路S 图25 负荷资料（1）10KV远期最大负荷统计表用户名称容量（MW）负荷性质经济开发区5.1II工业园东5.7II工业园西6.8III电台2.7生态园3.5II商贸区4.6盛天花园5.3III芙蓉医院31I体育中心3.6I芙蓉学校2.3III注：一些负荷参数的取值： 负荷功率因数均取cos=0.8 负荷同时率 Kt=0.9 年最大负荷利用小时数 Tmax=4500小时/年 表中所列负荷不包括网损在内，故计算负荷时应考虑网损。此处计算一律取网损率为5%。各电压等级的出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。（2）芙蓉变电所所用电负荷统计表序号

9、名称容量（KW）负荷类型1通信2.3经常、连续2充电屏7.2经常、连续3监控电源1.1经常、连续4保护电源1.2经常、连续5动力电源11.5不经常、连续6采暖、通风电源23.6经常、连续小计动力负荷P146.91110KV加热08经常、连续210KV加热22经常、连续小计加热负荷P23.0110KV配电室照明3短时、连续2屋外配电装置照明4短时、连续3二次设备室照明4短时、连续小计照明负荷P311第一章 电气主接线设计1.1负荷资料的统计分析10KV负荷统计最大负荷总计 P= =6.1+7.6+2.1+3.5+4.9+5.7+3.3+3.7+2.4=39.3MW计算负荷 S=（1+网损率） =

10、（1+5%）一类负荷SI= （2.1+3.7+3.7）/ cos=9.1/0.9=10.111MVA一、 二负荷SI、II=（6.1+7.6+2.1+3.5+3.3+3.7）/0.9=29.222 MVA所用电负荷S所用=（P1+P2+P3）/ cos=（42.8+2.8+10.1）/0.9=61.889 MVA110KV负荷统计: S=S10KV+S所用=43.667+61.889=105.556MVA1.2 主变压器的选择为保证供电可靠性，变电所一般装设两台变压器，每台变压器容量按Se=0.6Sm选择。Se=0.6Sm=0.643667=26200.2 KVA查表可选得：主变压器参数：型号

11、额定容量(KVA)额定电压（KV）连接组别损耗（KW）空载电流%阻抗电压%重量（t）轨距(mm)高压低压空载负载SFZ7-31500/1103150011010.5YN,d1142.21421.110.550.014351.3.1 电气主接线的确定方案一：采用两台SFZ7-31500/110型三相双绕组变压器110KV两回进线，四回出线，采用单母分段线接线。10KV两回进线，十回出线，采用单母线分段接线。主接线图如图1-1所示。优点：（1）用断路器把母线分段后，重要负荷可以从不同段引出两个 回路， 提供双回路供电。 （2）安全性、可靠性高。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

12、常母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。 （2）以保证负荷分配均衡，扩建时需要向两个方向均衡扩建。 （3）当出现回路为双回路时，常使用母线出线交叉跨越。方案二：采用两台SFZ7-31500/110三相双绕组变压器110kV两回进线、四回出线，采用单母线分段接线10kV两回进线、十回出线，采用双母线（单断路器）接线单断路器双母线（加旁路隔离开关）接线的特点：优点：（1）运行灵活。 （2）一组母线检修时所有回路均不中断供点。 （3）扩建时也比较方便，施工时可不必停电。 （4）可以做到不停电检修断路器。缺点：（1）运行

13、方式改变时，需要用母线隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为复杂，易出现误操作，导致人身或设备事故。适用范围：当110KV配电装置为屋内型（或屋外型但出线数较小）时，为减少投资可不设旁路母线，而用旁路隔离开关供电。单母线分段接线的特点：优点：（1）简单、经济和方便。 （2）有一定程度的可靠性。缺点：（1）在任一段母线故障或检修时，该母线上的所有回路必须电。 （2）向一台断路器检修时，该断路器所在的回路也必须停电。适用范围：1）610KV配电装置出线回路为6回以上。 （2）3560KV配电装置出线回路为48回。 （3）110220KV配电装置的出线回路为4回。方案三：采用两台SFZ7-31500/1

14、10型三相双绕组变压器110KV两回进线，四回出线，采用双母线接线。10KV两回进线，十回出线，采用双母线接线。主接线图如图1-1所示。优点：(1)供电可靠性高，通过两组母线隔离开关的倒阀操作，可以轮流检修一组导线不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任意回路母线隔离开关，只停该回路。 (2)调度灵活，各个电源盒各个回路负荷可任意切换，分配到任意母线上工作，能够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。 （3）便于实验，当个别回路需要单独进行实验室，可将该回路分开，单独借至一组母线上。 缺点：（1）增加一组母线和每回路就需要增加一组母线隔离开关。 （2）当母线故障或检

15、修时，隔离开关作为倒阀操作电器，容易误操作。适用范围：（1）610KV配电装置，当短路电流较大，需要加装电抗器。方案四：采用两台SFZ7-31500/110三相双绕组变压器110kV两回进线、四回出线，采用单断路器双母线接线10kV两回进线、十回出线，采用单母线分段接线如图1-1所示优点：（1）运行灵活。 （2）一组母线检修时所有回路均不中断供电。 （3）检修任一回路的母线侧隔离开关时，只中断该回路的供电。 （4）检修任一回路断路器时，可以用母联代替工作。缺点：（1）运行方式改变时，需要母线隔离开关进行倒闸操作，步骤较为复杂，容易误操作，导致人身或设备事故。 （2）任一回路检修时，该回路仍需停

16、电或短时停电。单母线分段接线的特点：优点：接线简单、经济和方便，可靠性有一定的提高。缺点：任何一段母线故障及检修时，该母线上的所有回路必须停电。适用范围：（1）110220KV配电装置出线回路为5回以上或出线回路为4回但在系统中地位重要。 （1）610KV配电装置出线回路6回及以上，每一分段的容量不宜超过25MW根据以上技术比较分析，淘汰方案二、方案三，保留方案一、四两个方案，进行经济比较。1.3.2经济比较方案一：（1） 综合投资Z Z=Z（2） 计算年运行费用U U=a方案四：（1）综合投资Z （2）年运行费用 济比较方案Z(万元)U（万元）合计（万元）方案一772.73143.56291

17、5.562方案四799.333138.32937.32由经济比较结果表可得，方案一较与方案四更经济合理，故确定电气主接线方案选择方案一。1.4 电容器的选择 及以下电网无功补偿容量通常为主变压器额定容量的。这里我们采用。第二章 所用电设计2.1所用电负荷 2.2 所用变压器的选择型号额定容量额定电压连接组别损耗空载电流阻抗电压重量高压低压空载负载第三章 短路电流计算3.1 短路电流计算电路图： 如图3-1所示短路电流计算等值电路图如图所示。图中，取由上学期的电力系统课程设计可知220kv母线电流为10.213kA 同理，得3.3短路电流各数据的计算1.f（1）与f（2）短路电流结果表短路时间短

18、路点0秒短路电流(KA)0.09秒短路电流(KA)2秒短路电流(KA)4秒短路带你流（KA）冲击电流（KA）热稳定效应 110KV 2.573 2.573 2.573 2.573 6.55 26.48110KV14.81914.81914.81914.81937.723878.411第四章 导体及主要电气设备的选择4.1导体及主要电气设备的选择的一般原则（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要（2）应按当地环境条件校核（3）应力求技术先进和经济合理（4）选择导体时应尽量减少品种（5）扩建工程应尽量使新老电器型号一致（6）选用的新产品，均应具有可靠的实验数据，并

19、经正式鉴定合格4.2 母线的选择4.2.1 主母线的选择（1）选择硬母线，矩形铝母线，三相水平布置，母线竖放（2）母线截面的选择按导体长期发热允许电流选择。载流导体所在电路中最大工作电流应不大于长期发热的允许电流，即查产品目录，选择每相一条导体尺寸为的矩形铝母线，长期允许载流量为（1） 热稳定校验 要求所选截面有短路计算可知=878.41根据工作温度查表得值选工作温度，查表得 合格（4）动稳定校验动稳定校验应符合为母线材料的允许应力，在这里是硬铝母线，则为母线材料计算应力其中所以 合格所以最终选择每相一条导体尺寸为的矩形硬铝母线。4.2.2 主母线的选择（1）选择型号为的钢芯铝绞线，查资料得，

20、长期允许载流量为。（1） 热稳定校验要求所选截面短路电流热效应根据工作温度查表得值选工作温度，查表得 合格（4）电晕校验因为钢芯铝绞线在电压等级可不必进行电晕校验。（5）动稳定校验因为钢芯铝绞线是软母线不需要动稳定校验。4.3 开关设备（断路器、隔离开关）的选择4.3.1 110kV断路器和隔离开关的选择初选型号的断路器、初选择的隔离开关（1）断路器、隔离开关种类和型式的选择 按安装地点选择户外型 按技术条件选择六氟化硫断路器、（2）按额定电压选择 断路器、隔离开关的额定电压应小于所在电网的额定电压（或工作电压），即：所以，该条件满足要求。（3）按额定电流选择 断路器、隔离开关的额定电流，应大

21、于所在回路的最大持续工作电流，即：进线：出线： 所以，该条件满足要求。（4）按开断电流选择 断路器的额定开断电流应大于或等于断路器触头刚分开时，实际开断的短路电流周期分量有效值来选择，即断高压断路器的额定开断电流应满足：因为隔离开关不能开断电流，所以此项可以不考虑。即： 符合（5）按关合电流选择 断路器在关合电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流，因此要求断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值 ，即满足：因为隔离开关不能关合电流，多以此项可以不考虑。即： 符合（6）动稳定校验 动稳定应满足的条件是短路冲击电流应不小于或等于断路器、隔离开关的电动稳定电流（峰值）。应

22、满足：即： 符合（7）热稳定校验 应满足的条件是短路热效应应不大于断路器、隔离开关在秒时间内的允许热效应，即即：所以，该条件满足要求。根据以上结果选择以下型号110kV断路器和隔离开关项目计算数据断路器隔离开关是否合格额定电压是额定电流 是开断电流无是动稳定 无是热稳定是4.3.2 断路器及隔离开关的选择初选进线型号为、出线型号为的断路器初选择型号为的隔离开关（1）断路器、隔离开关种类和型式的选择 按安装地点选择户内型 按技术条件选择真空断路器、（2）按额定电压选择 断路器、隔离开关的额定电压应小于所在电网的额定电压（或工作电压），即： 符合（3）按额定电流选择 断路器、隔离开关的额定电流，应

23、大于所在回路的最大持续工作电流，即：因为进出线都安装断路器和隔离开关，而进出线所带的负荷不同，直接影响额定电流的选择，所以在选择断路器和隔离开关时计算时要分进出线。进线：出线： 所以，该条件满足要求。（4）按开断电流选择 断路器的额定开断电流应大于或等于断路器触头刚分开时，实际开断的短路电流周期分量有效值来选择，即断高压断路器的额定开断电流应满足：因为隔离开关不能开断电流，所以可以不考虑。进线：= 出线：=.即： 符合（5）按关合电流选择 断路器在关合电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流，因此要求断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值 ，即满足：因为隔离开关不能

24、关合电流，多以此项可以不考虑。进线：出线：即：所以，该条件满足要求.（6）动稳定校验 动稳定应满足的条件是短路冲击电流应不小于或等于断路器、隔离开关的电动稳定电流（峰值）。应满足：进线： 出线：即： 符合（7）热稳定校验 应满足的条件是短路热效应应不大于断路器、隔离开关在秒时间内的允许热效应，即进线： 出线：即：所以，该条件满足要求。根据以上结果选择以下型号的10kV断路器和隔离开关（进线）项目计算数据断路器隔离开关合格是否额定电压是额定电流是开断电流 无是动稳定是热稳定是根据以上结果选择以下型号的10kV断路器和隔离开关（出线）项目计算数据断路器隔离开关合格是否额定电压是额定电流是开断电流

25、无是动稳定是热稳定是4.4 互感器的选择4.4.1 电流互感器的选择（一）110kV电流互感器的选择初选型号为(1) 按安装地点选择户外式（2）按安装方式选择支持式（3）按一次回路额定电压选择 电流互感器的一次额定电压应满足 符合（4）按一次回路额定电流选择电压互感器的一次额定电压必须满足 或进线：出线：进出线： 即 所以，该条件满足要求。（5）电流互感器的准确度级为0.5级，(6) 热稳定校验电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流 的倍数 来表示，热稳定应按如下校验 进出线 所以，该条件满足要求。（7）动稳定校验 电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（）的倍数 （动稳定电流倍数

26、），表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可校验如下 因为 所以，该条件满足要求。根据以上结果选择以下型号的110KV电流互感器型号额定电流比(A)级次组合准确级度1秒热稳定倍数动稳定倍数LCWD-1100.50.575130 （二）10kV电流互感器的选择选进线型号为、出线型号为(1) 按安装地点选择户内式（2）按安装方式选择支持式（3）按一次回路额定电压选择 电流互感器的一次额定电压必须满足 因为 所以 符合 （4）按一次回路额定电流选择电压互感器的一次额定电压必须满足 或进线：出线：进线： 出线：即 符合（5）选择电流互感器的准确度级为0.5级，则(6) 热稳定校验电流互感器热稳定能力常以1

27、s允许通过一次额定电流 的倍数 来表示，热稳定应按如下校验 进线 出线 所以，该条件满足要求。（7）动稳定校验 电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（）的倍数 （动稳定电流倍数），表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可校验如下 进线 出线 符合根据以上结果选择以下型号的10kV电流互感器（进线）型号额定电流比(A)级次组合准确级度10%倍数1秒热稳定倍数动稳定倍数LMC-1020000.50.5-75根据以上结果选择以下型号的10kV电流互感器（出线）型号额定电流比（A）级次组合准确级度10%倍数1秒热稳定倍数动稳定倍数LBJ-104000.50.5-751354.4.2 电压互感器的选择（

28、一）110kV进线电压互感器的选择 （1）按安装地点选择户外式（2）按安装型式选择采用串联绝缘瓷箱式电压互感器（3）按一次回路电压选择则 所以，该条件满足要求。（4）按二次回路电压选择 接线方式 电网电压 型式 二次绕组 成开口三角形后辅助绕组电压 Y0，y0 110J 串级式 110 100 （5）该电压互感器用于电能计量。故选择准确级为0.5 根据以上选择互感器的型号如下表;型号额定电压二次额定容量最大容量（VA）重量(Kg)JCC110, 0.10.5级2000530 （二）110kV出线电压互感器的选择（1）按安装地点选择户外式（2）按安装型式选择采用串级式电容式电压互感器（3）按一次

29、回路电压选择则 符合（4）按二次回路电压选择 接线方式 电网电压 型式 二次绕组 接成开口三角形后辅助绕组电压 Y0，y0 110J 串级式 110 100（5）该电压互感器用于电能计量。故选择准确级为0.5 根据以上选择互感器的型号如下表;型号额定电压二次额定容量最大容量（VA）重量(Kg)YRD-110, 0.10.5级1200(三) 10kV进线电压互感器的选择（1）按安装地点选择户内式（2）按安装型式选择采用树脂浇注绝缘结构电压互感器（3）按一次回路电压选择则 所以，该条件满足要求。（4）该电压互感器用于电能计量。故选择准确级为0.5（5）根据以上情况选择互感器的型号如下表：型号额定电压二次额定容量最大容量