110千伏变电站设计计算书

1、第1章 主变容量的确定1.1主变压器的负荷计算 N 主变台数 STe单台主变额定容量 Sjs计算负荷容量 Sjs143.05×（18%）5=210(MVA) (国民经济增长率按8%，负荷按5年规划考虑)由于该变电站存在一类负荷，是当地的枢纽变电站之一，为了保证供电的可靠性，变电站至少应装设两台主变压器。 要求：nSTeSjs 单台主变容量为：STeSjs/n210/2105（MVA） 根据变压器容量的额定值，选择单台变压器容量为120MVA。 当一台变压器停运时：（120/143）*100%83%70% 符合要求所以，选择两台容量为120MVA的主变，主变总容量为240MVA。1.2

2、变压器的技术参数型号SSPSZL120000/220连接组标号Yn /Yn0/d11额定电压（KV）高压中压低压220±8*1.5%12111；10.5阻抗电压%高-中高-低中-低14237容量比100/100/50型号中各个符号表示意义：从左至右S：三相 SP：强水 S：三绕组 Z：有载调压 L：铝 120000：额定容量 220：电压等级第2章 短路电流计算2.1选择基准容量一、根据公式 式中 SB 所统计各电压侧负荷容量 UB 各电压等级额定电压 IB 最大持续工作电流已知SB =100MVA UB1230KV UB2 =115KV UB3=10.5KV则基准电流: 2.2基准

3、值及短路点选取 等值电路图 1、 在短路计算的基本假设前提下，选取基准容量SB =100MVA，UB 为各级电压平均值（230、115、10.5KV）2、 短路点分别选取变电站的三级电压汇流母线：220kvd1,110kvd2,10kvd3。3、 计算变压器各绕组电抗标幺值 阻抗电压%高中低14237 4、 各绕组等值电抗VS（1-2）=14% VS（1-3）=23% VS（2-3）=7%高压侧：VS1%=VS（1-2）%+VS（1-3）%-VS（2-3）% =（14+23-7）=15中压侧： VS2%=VS（1-2）%+VS（2-3）%-VS（1-3）% =（14+7-23）=-1低压侧：

4、VS3%=VS（1-3）%+VS（2-3）%-VS（1-2）% =（23+7-14）=8 5、 各绕组等值电抗标幺值为：高压侧： X高=VS1%×100/120×100=0.125 中压侧： X中=VS2%×100/120×100=-0.08 低压侧： X低=VS3%×100/120×100=0.07X9=X3X40.125-0.0080.117X10=X6X70.125-0.0080.117X11=X9/20.117/20.0585X12=X1X11（X1×X11）/X2=0.2+0.0585+(0.2×0.58

5、5)/0.3=0.298X13=X3+X11+(X3×X11)/X1 =0.3+0.0585+(0.3×0.585)/0.3=0.446 X14=X3X5=0.1250.07=0.195 X15=X6X8=0.125+0.07=0.195 X16=X14/2=0.195/2=0.0975 X17=X1X16（X1* X16）/X2 =0.2+0.0975+(0.2×0.585)/0.3=0.363X18=X2X16（X3* X16）/X10.3+0.0975+(0.3×0.585)/0.2=1.862.3各短路点短路计算1、 d1点短路 X j

6、s=0.2×（941/100）=1.882 各电源供给的短路电流标么值电源计算式I4”I0.1I0.2I4发电机查图4-8，4-9，4-10（P120）0.540.510.50.59系统1/0.33.33.33.33.3 各电源短路电流周期分量有效值电 源额 定 电 流（KA）短 路 电 流（KA）计算式电流值计算式I”I0.1I0.2I4发电机941/×2302.362.36×标么值1.2741.2031.181.392系统100/×2300.250.25×标么值0.8250.8250.8250.825合计2.0992.0282.0052.0

7、171、短路容量和短路电流最大值 Sd=求得： S=836MVAS0.1=807.8MVAS0.2=798.7MVA S4=883MVA 冲击电流 ich=2.55×2.099=5.35KA 全电流 Ich=I1+2（1.8-1）21/2=3.17KA二、d2点短路电流计算 Xjs120.298×941/1002.804 各电源供给的短路电流标么值电 源计 算 式II0.1I0.2I4发电机查图4-84-94-10（P130）0.360.340.340.35系统1/0.4462.2422.2422.2422.242 各电源短路电流周期分量有效值电源额定电流（KA）短路电流（

8、KA）计算式电流值计算式I”I0.1I0.2I4发电机941/×1154.7244.724×标么值1.71.6061.6061.653系统100/×1150.5020.502×标么值1.1251.1251.1251.125合计2.8252.7312.7312.778短路容量和短路电流最大值短路容量Sd求得：S=562MVAS0.1=544MVAS0.2=544MVA S4=553MVA 冲击电流 ich=2.55×2.285=7.2KA 全电流 Ich=I1+2（1.8-1）21/2=4.266KA三、d3点短路电流计算Xjs120.298&#

9、215;941/1002.804 各电源供给的短路电流标么值电源计算式II0.1I0.2I4发电机查图4-84-94-10（P130）0.30.270.270.28系统1/1.860.5380.5380.5380.538 各电源短路电流周期分量有效值电源额定电流（KA）短路电流（KA）计算式电流值计算式I”I0.1I0.2I4发电机941/×10.551.7451.74×标么值15.52213.9713.9714.49系统100/×10.55.55.5×标么值2.9592.9592.9592.959合计18.48116.92916.92917.449短路

10、容量和短路电流最大值短路容量 Sd求得： S"=336MVA S0.1=307.87MVAS0.2=307.87MVA S4=317.33MVA 冲击电流 ich2.55×18.48147.13KA 全电流 IchI”1+2（1.8-1）21/227.91KA短路计算成果表短路点短路容量（MVA）ich冲击电流（KA）全电流有效值Ich（KA）SS0.1S0.2S4d1836807.8798.78835.333.17d25625445445537.24.266d3336307.87307.87317.3347.1327.91第三章 主要电气设备选择与校核3.1电流Igmax

11、220KV侧：Ie=0.315（KA） Igmax1.05 Ie1.05×0.3150.331（KA）Icr=211.7、(*220)=0.556(KA)110KV侧：Ie=0.63（KA） Igmax1.05 Ie1.05×0.630.664（KA） 10KV侧： Ie=6.929（KA） Igmax1.05 Ie1.05×6.9297.275（KA）站用电： Ie=0.081（KA） Igmax1.05 Ie1.05×0.081=0.085（KA）3.2断路器的校验1、 按短路热稳定校验：1）220KV侧： 热稳定所用计算时间：tjs=td+tb t

12、dz=0.2+0.06=0.26(s)”=I”/I=2.099/2.217=0.95查得tj20.25s0.1s>tjs>1s，故应考虑非周期分量的热效应，有：tjf0.05”20.05×0.9520.045（s）即得短路电流的发热量为： Qd=I2(tj2+tjf)=2.2172(0.25+0.045)=1.45(KA2s)断路器允许热效应： Qxu31.52×43969(KA2s)所以，QdQxu，故主保护动作时，满足热稳定要求。 tb=4.2 td0.06 tjs=td+tb=4.2+0.06=4.26(s) ”=I”/I=2.099/2.217=0.95

13、查得tj23.6s由于tjs>1s，故可略去非周期分量的热效应，取：tjf0（s）短路电流的发热量为： Qd=I2(tj2+tjf)=2.2172×3.6=17.69(KA2s)断路器允许热效应： 已知Qxu3969(KA2s)所以，QdQxu，故当主保护拒动时，也可满足热稳定要求2）110KV侧 tb=0.2s td0.07s tjs=td+tb=0.2+0.07=0.27(s) ”=I”/I=2.825/2.778=1.017查得tj20.3s 0.1s>tjs>1s，故应考虑非周期分量的热效应，有：tjf0.05”20.05×1.01720.052（

14、s）即得短路电流的发热量为： Qd=I2(tj2+tjf)=2.7782(0.3+0.052)=2.716(KA2s)断路器允许热效应： Qxu15.82×4998.56(KA2s)所以，QdQxu，故主保护动作时，满足热稳定要求。 tb=3.2 td0.07 tjs=td+tb=3.2+0.07=3.27(s) ”=I”/I=2.825/2.778=1.017查得tj22.77s由于tjs>1s，故可略去非周期分量的热效应，取：tjf0（s）短路电流的发热量为： Qd=I2(tj2+tjf)=2.7782×2.77=21.38(KA2s)断路器允许热效应：已知Qxu

15、998.56(KA2s)所以，QdQxu，故当主保护拒动，后备保护动作时，也可满足热稳定要求。3）10KV侧 tb=0.2s td0.105s tjs=td+tb=0.2+0.105=0.305(s) ”=I”/I=18.481/17.449=1.059查得tj20.27s由于0.1s<tjs<1s，故应考虑非周期分量的热效应，有：tjf0.05”20.05×1.0620.056（s）短路电流的发热量为： Qd=I2(tj2+tjf)=17.4492×（0.27+0.056）=99.26(KA2s)断路器允许热效应：已知Qxu3×102300(KA2s

16、)所以，QdQxu，故当主保护动作，满足热稳定要求。2、按短路动稳定校验：1）SW6-220I型断路器动稳定电流Idf80KA，断路器安装点的最大短路冲击电流ich5.35KA，ichidf,，所以，满足动稳定需求。2）SW6-110型断路器动稳定Idf41KA电流，断路器安装点的最大短路冲击电流ich7.2KA，ichidf,，所以，满足动稳定需求。3）ZN12-10/1600型断路器的动稳定电流idf125KA，断路器安装点的最大短路冲击电流ich 47.13KA，ichidf,，所以满足动稳定需求。3.3隔离开关的校验1、按热稳定校验：QdQxu1）220KV侧： Qd1.45(KA2s

17、) Qxu31.52×43969(KA2s) QdQxu 故满足稳定要求。2）110KV侧 Qd2.716(KA2s) Qxu21.52×42311(KA2s)QdQxu，故满足热稳定要求。3）10KV侧 Qd99.26(KA2s)，GW19-10型隔离开关 Qxu402×46400(KA2s)GN16-10型隔离开关 Qxu302×54500(KA2s)QdQxu，故满足热稳定要求。2、 按短路动稳定校验1）220KV侧 GW4-220（D）/1250型隔离开关动稳定电流峰值idw80KA，已知断路器安装点的最大短路冲击电流ich 5.35KA，idw

18、ich，故满足动稳定要求。2）110KV侧 GW4-110（D）/1000型隔离开关动稳定电流峰值idw80KA，已知断路器安装点的最大短路冲击电流ich 5.35KA，idwich，故满足动稳定要求。3）10KV侧 GW19-10型隔离开关动稳定电流峰值idw100KA，已知断路器安装点的最大短路冲击电流ich 47.13KA，idwich，故满足动稳定要求。 GN16-10型隔离开关动稳定电流峰值idw75KA，已知断路器安装点的最大短路冲击电流ich 47.13KA，idwich，故满足动稳定要求。3.4母线的选择及校验1、220KV侧母线选择及校验 按照最大负荷持续工作电流进行选择：

19、Igmax=1.2KA 考虑系统在220KV母线上的功率穿越，因此长期允许载流量选择2782A，相应的参数为：导体尺寸120/110mm型铝锰合金管型导体，导体截面1806mm2热稳定校验：由于本站地址的最高月平均温度为+26.2，按当地环境最高为30，最高允许温度为+70，因此假设导体短路前的发热温度为： =30+（70-30）×（）2 = 37.43 满足要求 2、220KV侧变压器回路接线导线的选择与校验 按照最大负荷持续工作电流进行选择： Igmax=1.05×=0.33KA 根据最大负荷利用小时数Tmax6000h，长期允许载流量选择826A，相应的参数为：可用L

20、GJ-400/25型导线，其计算截面419.01mm2SjIgmax/J=330/0.95347.4mm2S>Sj故满足要求 导体短路前的发热温度为： =30+（70-30）×（）2 = 36.4 满足要求动稳定校验 1）短路电动力产生的水平弯矩Msd及短路电动力fd为 fd = 1.76×=1.76×= 0.1kg/mMsd = 0.125× fd×js 2×9.8=0.125×0.1×12.52×9.8=19.14N/m2）在内过电压作用下风速产生的水平弯矩M'sf及风压f'V为

21、 f''V=dv×kv×D1×=1×1.2×0.12×=2.025kg/m M'sf = 0.125 ×f'v×ljs 2×9.8 =0.125×2.025×12.52×9.8=387.6N/m3）短路状态时母线所受的最大弯矩Md及应力 Md= =1351.77N/m = = = 2708.9N/cm2此值小于材料的允许应力8820N/cm2,故满足要求3、110KV侧母线的选择与校验 按照最大负荷持续工作电流进行选择： Igmax=1.05&

22、#215;=0.662KA 根据最大负荷利用小时数Tmax6000h，长期允许载流量选择1786A，相应的参数为：可用80/72型铝锰合金管型导体，其计算截面Sej954mm2SjIgmax/J=330/0.95347.4mm2S>Sj故满足要求 导体短路前的发热温度为： =30+（70-30）×（）2 = 35.51 满足要求动稳定校验1） 短路电动力产生的水平弯矩Msd及短路电动力fd为 fd = 1.76× = 1.76×= 0.38(kg/m) Msd = 0.125× fd×js 2×9.8=0.125×0.

23、38×82×9.8=29.8(N/m)2）在内过电压作用下风速产生的水平弯矩M、sf及风压f、V为 f''V=dv×kv×D1×=1×1.2×0.08×=1.35(kg/m) M'sf = 0.125 ×f'v×ljs 2×9.8 =0.125×1.35×82×9.8=105.84(N/m)3）短路状态时母线所受的最大弯矩及应力为：Md= =1296.25(N/m)Qd = = = 100× = 7492.77(N

24、/cm2) 此值小于材料的允许应力8820N/cm2,故满足要求。4、10KV侧母线的选择与校验 按照最大负荷持续工作电流进行选择： Igmax=1.05×=0.08KA 根据最大负荷利用小时数Tmax6000h，长期允许载流量选择355.32A，相应的参数为：可用LGJ-95/55型铝锰合金管型导体，其计算截面Sej152.81mm2导体短路前的发热温度为： =30+（70-30）×（）2 = 32.03 满足要求动稳定核校验3.5电压互感器校验：1) 220KV电压互感器：电压互感器选用JCC-220 0.9UN=198KVU1=220KV1.1UN=242KV 满足要

25、求2）110KV电压互感器：电压互感器选用JCC-110 0.9UN=99KVU1=110KV1.1UN=121KV 满足要求3）10KV电压互感器：电压互感器选用JDZJ 1-10 0.9UN=9KVU1=110KV1.1UN=11KV 满足要求3.6.电流互感器校验1、热稳定校验： I2tdz（IlnKl）2 其中Kl为电流互感器在t=1s时允许通过一定额定电流的倍数220KV侧：I2tdz=17.69 (KA2S) （IlnKl）2*1=(0.3×21)2=39.69(KA2S) （按最小变比考虑）110KV侧：I2tdz=21.38(KA2S) （IlnKl）2*1=(0.1

26、5×75)2=126.5(KA2S) （按最小变比考虑）10KV侧：I2tdz=99.26(KA2S) （IlnKl）2*1=(0.2×120)2=576(KA2S) （按最大变比考虑）则I2tdz（IlnKl）2，故热稳定校验全部合格。2、动稳定校验：1）内部动稳定检验：ich 2 Iln×Kdw 其中Kdw为动稳定倍数220KV侧：ich1=5.35KA 2 Iln×Kdw= 2×0.4×38=21.5KA110KV侧：ich2=7.2KA 2 Iln×Kdw= 2×0.15×130=27.5KA10

27、KV侧：ich3=47.13KA 2 Iln×Kdw= 2×0.2×215=60.8KA2)外部动稳定校验： ich 2 Iln×Kdw× 50a/40L×10-3其中a取40cm，L取50cm220KV侧： 2 Iln×Kdw× 50a/40L×10-3= 2×38×0.4× 50×40/(40×50) =21.49KA所以 ich=5.35 2 Iln×Kdw× 50a/40L×10-3110KV侧： 2 Iln×

28、;Kdw× 50a/40L×10-3= 2×130×0.15× 50×40/(40×50) =22.23KA所以ich=7.2 2Iln×Kdw× 50a/40L×10-310KV侧： 2 Iln×Kdw× 50a/40L×10-3= 2×215×0.2× 50×40/(40×50) =60.8KA所以ich=47.13 2Iln×Kdw× 50a/40L×10-3 故外部动稳定全部合格

29、。3.7. 支持绝缘子及穿墙套管的选择选用LXP-10型悬式绝缘子，片数选择如下：1）按照额定电压和泄漏比距选择 nUe/Le 110、220KV中性点直接接地取=1.7（cm/KV）10KV中性点非直接接地取=2.0（cm/KV）Ue：额定电压 Ue1=220KV Ue2=110KVUe3=10KVLe：每片绝缘子的泄漏距离 Le=29cm当Ue1=220KV时n（1.7×220）/29=12.9当Ue2=110KV时n（1.7×110）/29=6.4 当Ue2=10KV时n（2.0×10）/29=0.68 2) 按内过电压选择220KV及以下电压倍数和绝缘子串

30、的工频湿闪电压按照下式按下式选择：UsKuxg/Kz（见设计手册式（6-29）式中：Us：绝缘子的湿闪电压（KV）K：内过电压计算倍数 （见设计手册P867）220KV、110KV（直接接地）K=3；10KV（中性点非直接接地）K=4K：综合系数 一般为K=0.9Uxg：系统最运行相电压220KV Ugx=1.15×220/=146.1KV110KV Ugx=1.15×110/=73KV10KV Ugx=1.15×10/=6.64KV220KV侧 UsKUxg/ K =3×146.1/0.9 =487KV110KV侧 UsKUxg/ K =3×

31、37/0.9 =243.3KV10KV侧 UsKUxg/ K =4×6.64/0.9 =29.5KV由于每片LXP-10型悬式绝缘子的湿闪电压为45KV220KV侧 nUs/45 =487/45=10.7片110KV侧 nUs/45 =243.3/45=5.4片10KV侧 nUs/45 =29.5/45=0.655片3）通过上面的选择比较选定各侧绝缘子片数如下：220KV侧 n12.913片110KV侧 n6.47片10KV侧 n0.6551片考虑到绝缘子老化，每串绝缘子要预留零值绝缘子为35220KV耐张串2片、悬垂串1片故最终选定片数如下：220KV侧 耐张串15片 悬垂串14片

32、110KV侧 耐张串9片 悬垂串8片110KV侧 耐张串2片 悬垂串1片2、10KV侧支柱绝缘子及穿墙套管的选择与校验1) 支持绝缘子的选择：10KV屋外支柱绝缘子宜采用高一级的电压产品，根据这项要求，我们选择ZS-35/800型支柱绝缘作屋外使用，而选择ZB-10Y（T）型支柱绝缘子在屋内使用：它们的技术参数如下：型号额定电压破坏荷重（Kg）绝缘子高度（cm）ZS-35/8003580030ZB-10Y（T）1075022.52) 支柱绝缘子的动稳定校验：按短路稳定校验，要求P0.6PxuPxu：支柱绝缘子的破坏荷重（N）P：短路时作用于支柱绝缘子上的动力（N）P=KfF=Kf×1

33、.76×10-1×i2CHLp/a式中Kf=H1/H ZS-35/800型 Kf=H1/H=（H+12+h/2）/H=（300+12+ h/2）/300=1.053ZB-10Y（T）型 Kf=H1/H=（H+12+h/2）/H=（225+12+ h/2）/225=1.07ich=49.485（KA） Lp=140（cm） a=70（cm）求P ZS-35/800型：P=1.053×1.76×10-1×（49.52×140）/70=908.2N0.6Pxu=4704N能满足要求ZS-10Y（T）型：P=1.07×1.76

34、15;10-1×（49.52×140）/700.6Pxu=0.6×7350=4410N两种支柱绝缘子均能满足动稳定要求3) 穿墙套管的选择与校验按工作电压选CMWF-20母线型，套管长度Ltg=62.5cm，Fph=3920（N）按照式（10-33）（见发电厂变电站电气部分）计算出口处绝缘子最大支撑距离为： Lmax=6.94Fpha/i2ch-Ltg 其中Fph=3920 a=70cm Ich=49.485（KA） Lmax=6.94×3920×70/49.4852=715.2cm综合上述情况，当取跨距L=140cm对所选穿墙套管的动稳固性能

35、够满足要求。第四章 避雷器参数计算与选择4.1.220KV避雷器选择计算1） 避雷器的灭弧电压：UmiCdUm=0.8×253=202.4KVUmi避雷器灭弧电压有效值Ube避雷器额定电压有效值Cd接地系数，对非直接接地20KV及以下取Cd =1.1，对直接接地系统取Cd =0.8Um最高运行线电压2）避雷器的工频放电电压：UgfxK0Uxg K0内部过电压允许计算倍数。直接接地110KV 220KV，K0=3非直接接地63KV及以下K0=4，110KV以下K0=3.5。Uxg设备最高运行相电压。Ugfx3×253/=438.2KV3）避雷器的残压：Ubc=KbhUmi=672.66KV Kbh保护比。FZ型Kbh=2.32.354） 避雷器的冲击放电电压：Uchfs=0.95Ubc=639.03KV 根据以上计算数据选