变电所电气一次部分初步设计参考资料

1、 目录一、110KV变电所电气一次部分初步设计-1二、设计任务书-4三、设计成品-四、主接线设计-一 负荷分析统计-二 主变选择-三 主接线方案拟定-四 可靠性分析-五、经济比较-六、短路电流计算-七、电气设备设计选择-一选择母线-二选择断路器、隔离开关-三选择10KV母线的支持绝缘子-四选择110KV一回出线上一组CT-八、配电装置设计-一110KV变电所电气一次部分初步设计参考资料1. 本所设计电压等级：110/35/10K2. 系统运行方式：不要求在本所调压3. 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

2、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：(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

3、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。4. 本所地理概况：5. 本地区气象及地质条件年最高气温：40最高月平均气温：34年最低气温：-4地震烈度：7度以上 年平均雷电日 ：90天海拔高度：75M6. 负荷资料（1）35KV负荷用户名称容量（MW）距离（KM）备注化工厂15类负荷铝厂13类负荷水厂 5类负荷塘源变7 4类负荷35KV用户中，化工厂，铝厂有自备电源（2）10KV远期最大负荷用户名称容量（MW）负荷性质机械厂自行车厂食品加工厂电台纺织厂木材厂齿轮厂 10KV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、c.年最大负荷利用小时数max4500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5%e.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。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%)××0.9=18.455MVA 其中类负荷：S35KV =(1+5%)&

5、#215;× 类负荷占总负荷百分数：×100%=×100%=57.8%（2）10KV侧负荷：S10KV=(1+5%)×× 其中类负荷：S10KV=(1+5%)××类负荷：S10KV=(1+5%)××类负荷总负荷百分数：类负荷占总负荷百分数：（3）110KV侧负荷：S110KV =(1+5%)(S35KV+S10KV+S所用) =(1+5%)(18.455+4.781+0.06)VA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)主变压器容量：主变压器容量应根据510年的发展规划进行选择

6、，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。所以每台变压器的额定容量按SnM （ PM为变电所最大负荷）选择，即Sn×24460.7=17122.5KVA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SnM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%Sn以上时，可采用三绕组变压器。因15%Sn=2568.4KVA。所以S1S2S315%Sn。即通过主变压器各绕组的功率均达到15%Sn以上，又因中性点具有不同的接地方式，所以采

7、用普通的三绕组变压器。选为SFSL120000型，容量比为100/100/50三主接线方案拟定型号及容量（KVA）额定电压高 /中 /低损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）参考价格（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-2000013118 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：因为此侧类负荷占57.8%占的比例重大，考虑类用户的可靠性，应采用带有旁路的接线方式。 10KV侧：此侧类负荷占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、11

8、0KV：采用桥形设备少，接线简单清晰，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，当检修出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。 10KV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：110KV：采用桥形接线，同方案35KV：双母线带专用旁路，可靠性更高，灵活。检查出线断路器不会停电。母线短路只出线短时停电，可靠地保证类用户用电，但投资大，操作较复杂，易出现误操作。10KV：采用单母线分段带专用旁路，同方案方案110KV：采用桥形接线，同

9、方案35KV：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：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。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

10、保证.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，因为本侧类用户仅占26.7%。所以完成可靠满足供电要求。方案：110KV侧采用桥形接线，可靠性同方案。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，检修任一出线断路器无需停电。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

11、，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。方案：110KV侧采用桥形接线，可靠性同方案。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。对本级出线多，很适合，但因为没有带旁路，使当检修出线断路器时需要停电，这样就不能保证本级类负荷的要求。所以，选用方案与方案进行经济比较五经济比较统

12、一初选同一类型主变压器和断路器 主变压器 型号 SFSL120000110KV断路器 型号 DW311035KV断路器 型号 DW33510KV断路器 型号 GG1A25方案：电压等级 接线形式 价格变压器年电能损失总量AQ0=I0（%）Q=Ud（%）=36万元A=n（P0+KQ0）T0+×（1.496+0.85+0.1143）×3000计算年运行费用 U1 U2 U=方案： Z=（23.6+31.4+25.786+8.415）1.9=169.482（万元） U××10-4+U1+U2××10-4 =21.21（万元） I2 I1 U

13、 U经比较选用方案I六短路电流计算（1） 短路电流计算，求各支路元件电抗标幺值取SB=100MVA UB=Upj 计算各元件参数标幺值110KV系统： X1= 线路： X2×× 110KV火电厂：X12= 线路： X16××火电厂变压器（见等值电路图2） VS1%=（V12%+V31%-V23%）= VS2%=（V12%+V23%-V31%）=VS3%=（V23%+V31%-V12%）=因为第二绕组与本线路无关，所以可以不算它的电抗 X14=VS1%X13=VS3%110KV火电厂化简（见图3）其中X12=X12=X12“X17=X12/X12/X12“

14、 X18=（X13+X14）/（X13+X14本所变压器 VS1%=（18+10.5-6.5）=11 VS2%=（18+6.5-10.5）=7 VS3%=设在d1 ，d2 ，d3点短路（见图4）计算各点短路时的电流标幺值 X5=X6=X7=其中因为本所所取的两台主变型号相同，所以有 X8=X5 X9=X6 X10=X735KV系统： SS取250MVA X11=线路 X11××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4 X19=X1+X2 X20=X3+X4 X21=X5/X8 X22=X6/X9 X23=X11+X12（2）设在

15、d1. d2. d3点短路（见图4）计算各点短路时的电流标幺值1. d1点短路，电路图化简图X14=X21+X22+X23各电源到短路点的转移电抗为 X1f=X19 X2f=X20 X3f=X24计算电抗为Xjs1×X js2×因为35KV侧系统视为无限大容量电源，所以直接得IPS*=2. d2点短路（见下图） X25=X22+X21计算转移电抗，用星三角变换可求：X26=X1f=X19+X25+ =0.1828+0.45+X27=X2f=0.2633+0.45+计算电抗为Xjs1×Xjs2×IPS*=3. d3点短路（见下图）X28=X22+X23计算

16、转移电抗，用星三角变换可求；X29=X1f=X19+X21+ =0.1828+0.275+X30=X2f=0.2633+0.275+X28=X3f求计算电抗Xjs1=X1f×XjS2×IPS*=至此，已将各点短路时。各电源的计算电抗求出，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）制成下表计算时间为方便设计，此处规定保护时间统一取0.4S，断路器动作时间可取0.2S。各电源在不同点短路时的短路电流（tK=0.4+0.2=0.6S）短路点110KV火电厂110KV系统35KV系统00 0d1d2d3（2） 计算短路电流周期分量有名值根据公式

17、Iztm=Itm*×IN=Itm*×（KA）计算基准电流IN1. d1点短路（1）110KV系统变 IN=1.004（KA）（2）110KV火电厂 IN=0.4717（KA）（3）35KV系统变 IN=0.502（KA）计算短路电流有名值（1）110KV系统变 I×1.004=2.9116（KA）I×1.004=2.30（KA）I×1.004=2.1545（KA）（2）110KV火电厂 I×0.4717=2.113（KA）I×0.4717=1.417（KA）I×0.4717=1.287（KA）（3）35KV系统变

18、I=I=I×0.502=0.4872（KA）2点短路（1）110KV系统变 IN=3.121（KA）（2）110KV火电厂 IN=1.463（KA）（3）35KV系统变 IN=1.560（KA）计算短路电流有名值（1）110KV系统变 I×3.121=1.685（KA）I×3.121=1.610（KA）I×3.121=1.698（KA）（2）110KV火电厂 I×1.463=1.1836（KA）I×1.463=1.104（KA）I×1.463=1.145（KA）（3）35KV系统变 I=I=I×1.560=2.68

19、8（KA）3点短路（1）110KV系统变 IN=10.997（KA）（2）110KV火电厂 IN=5.155（KA）（3）35KV系统变 IN=5.499（KA）计算短路电流有名值（1）110KV系统变 I×10.997=8.721（KA）I×10.997=8.160（KA）I×10.997=8.468（KA）（2）110KV火电厂 I×5.155=6.186（KA）I×5.155=5.593（KA）I×5.155=5.73（KA）（3）35KV系统变 I=I=I×1.324=7.281（KA）将以上电流有名值制成下表短路点

20、110KV火电厂110KV系统变35KV系统变总短路电流 00 00d12.113 d2d3七电气设备设计选择（一） 选择母线（按最大允许电流选择） 1 d1点短路。（110KV侧）母线最大工作电流按一台（主）变容量来计算 Imax=（A）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LGJ50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34查电气附表3得环境修正系K=0.88。数（LGJ50型导线在基准温度25时，载流量为210.0A）Ial34×210.0=184.8（A）>110.22（A） 热稳定

21、校验（tk=0.4+0.2=0.6S）周期分量热效应QP=因tk<1秒，所以要计算非周期分量热效应Qnp Qnp=T×I2×2 故QP+Qnp=QK 正常运行时的导体温度=0+（al-0） =34+（70-34）查电气表4-6得C=88，满足短路时发热的最小截面 Smin=所以选择LGJ-50型导线满足要求由于是软导线，所以可不必校验动稳定2d2点短路 35KV侧35KV母线。按一台主变容量来计算。因为35KV电压母线接于主变二次侧，所以Imax=（A）因为35KV为室外设备，所以选用软导线，查设计资料表5-13。初选用LGJ-120型导线。在基准温度25时载流量为3

22、80A，K值取0.88。则Ial34×380=334.4>314.918（A）热稳定校验 （tk=0.4+0.2=0.6S）同期分量热效应QP=因为tk<1S，所以应算非周期分量热效应QnpQnp=I22×故：Qk=Qp +Qnp正常运行时导体温度=0+（al-0） =34+（70-34）查电气表4-6得C=89，满足短路时发热的最小截面 Smin=满足热稳定要求。3d3点短路 10KV侧该侧采用室内配电装置。所以0应取最热月平均最高温度再加5，即34+5=39。查电气附表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400A及以下的

23、配电装置中。而且矩形导体散热条件好，便于固定和连接。查手册表5-4。选用1条80×10矩形导体，平放允许电流为1411A。竖放允许电流为1535A，集肤效应系数KS Ial34×1411=1142.91（A）10KV母线按一台主变容量来计算,因为10KV电压母线接在主变低压侧,所以 Imax=（A） Ial34> Imax热稳定效验： （tk=0.4+0.2=0.6S）周期分量热效应： QP= 非周期分量热效应QnpQnp=I22×故：Qk=Qp +Qnp正常运行时导体温度=0+（al-0） =39+（70-39）查电气表4-6得C=92，满足短路时发热的最

24、小截面 Smin=满足热稳定要求。动稳定效验：导体 自振频率由以下求得 m=h×b×pw××2700=2.16（kg/m） I=bh3×3×10-7（m4）按汇流母线为两端简支多跨梁方式查表4-5，Nf则f1= （L取1m） =418.289（HZ）>155（HZ）故 =1变压器出口断路器侧短路时，（K=1.8）则冲击电流IshI××22.188=56.481（KA）母线相间引力 （a=0.25m） fph×10-7××10-7×（） =2207.585（N/m）导体截

25、面系数2××2=32×10-6 m3则 =6.899*106 （Pa）硬铝最大允许应力al=70×106×106 （Pa）绝缘子间最大允许跨距 Lmax= = = （m）所以L=1m满足要求。（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35KV系统变两个电源送出的短路电流与110KV火电厂送出的短路电流相比较，以两者间大者为基准选择断路器和隔离开关。III周期分量热效应Qp= （KA）2·SQnp=TI2×2=0.5776（KA）2·SQk=Qp+Qnp=4.811+0.5776=5.

26、3886（KA）2·S冲击电流ish=8.652 （KA）imax=0.135 （KA）由以上计算参数，参考设计资料表5-26可选择SW6110型断路器。其计算参数与SW6110参数比较如下： 计算数据 SW6110 UNS 110KV UN 110KV ImaxIN 1200KA IInbr 21KA ish 8.652KA iwt 55KAQK 5.3886（KA）2·S It2×4（KA）2·S通过以上比较SW6110型断路器完全能满足要求235KV侧出线断路器选择 最大持续工作电流 Imax=0.1297 （KA） 最大短路电流 I=1.1836

27、+1.685=2.8686（KA）I=1.104+1.610=2.714（KA）I=1.145+1.698=2.843 （KA） 冲击电流ish=7.302 （KA）周期分量热效应Qp= （KA）2·S 非周期分量 Qnp=I22× 故：Qk=Qp +Qnp由计算数据与SW335/600参数比较如下： 计算数据 SW335/600 UNS 35KV UN 35KV Imax 129.7A IN 600A I 2.8686KA Inbr ish 7.302KA iwt 17KAQK 5.321（KA）2·S It22×4（KA）2·S通过以上比较

28、：SW335/600型断路器完全能满足要求310KV侧断路器选择Imax=0.0648（KA）=64.8（A） I=6.186+8.721=14.907（KA）I=5.593+8.160=13.753（KA）I=5.730+8.468=14.198 （KA）周期分量热效应Qp= （KA）2·S 非周期分量 Qnp=I22× 故：Qk=Qp +Qnp冲击电流ish=53.665（KA）由计算数据与SN1010/1000参数比较如下： 计算数据 SN1010/1000 UNS 10KV UN 10KV Imax 64.8A IN 1000A I 14.904KA Inbr is

29、h 53.665KA iwt 71KAQK 126.874（KA）2·S It2 *t 292×4（KA）2·S通过以上比较：SN1010/1000型断路器完全能满足要求（三）选择隔离开关1110KV侧选 GW2110 计算数据 GW2110 UNS 110KV UN 110KV Imax 135A IN 600A ishies 50KAQK 5.3886（KA）2·S It2 *t 142×5（KA）2·S235KV侧选 GW235 计算数据 GW235 UNS35KV UN35KV ImaxAIN 600A ishKAies 50KAQK（KA）2·SIt2 *t 142×5（KA）2·S310KV侧选 GN610/1000计算数据 GN610/1000 UNS 10KV UN 10KV ImaxA ishKAQK（KA）2·S（四）选择10KV母线的支持绝缘子 由前面的计算可知 UN=10KV Imax ish=53.665KA QK（KA）2·S查表5-52，试选用型号为ZNA10的支持绝缘子 Fmax =m=ZNA10支持绝缘子的机械