110KV变电站电气设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上题目：110KV变电站电气设计目 录摘要（3）概 述 （4）第一章 主接线的选择 （6）11 110kV电气主接线（8）12 10kV电气主接线（10）13 站用变接线（11）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（15）第三章 最大持续工作电流及短路电流的计算 （16） 31 各回路最大持续工作电流（16） 32 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 （16）第四章 主要电气设备选择 （17） 41 高压断路器的选择 （20） 42 隔离开关的选择（21）

2、43 母线的选择（22） 44 绝缘子和穿墙套管的选择（23） 45 电流互感器的选择（23） 46电压互感器的选择（24）47各主要电气设备选择结果一览表（27）附录I 设计计算书（27） 10kv配电装置配电图 （34）参考文献（35）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。从我工作中湖口县供电公司十二五规划，2017年将要新建的罗岭110kV变电站为依据，按照任务书上的要求，进行110kV变电站的电气设备选型，根据现有的线路，和将要假设的线路预测负荷情况。湖口县占地面积约1069.33km2，辖12个乡（镇），总人口60.2025万人，现有居民14.6

3、5万户。随着改革开放的发展，县城城区不断扩展，居民生活水平不断提高，2012年实现国内生产总值128.31亿元，人均GDP达到22022元/人。全县共有60万余用电客户，拥有35KV变电站8座，总容量8.2万KVA，35KV线路152.8KM，10KV线路1767.36KM，10KV配变2244台。往年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，确定了110kV、35kV、10kV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，根据最大持续工作电

4、流及短路计算的计算结果，对母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器进行了选型，对继电保护的全面配置；从而完成了110kV变电站一次部分的设计。关键词：变电站 变压器 接线 继电保护 概 述一、待设计的变电站与电网的联系待设计变电站 (包含10kV出线、35kV出线。) 随着经济的发展和负荷日益增加，原35kV变电站已经不能够满足电网需求，在原35kV变电站上面，新建一个110kV变电站。供电负荷峰值41268KVA。（根据10kV出线、35kV出线负荷峰值得来。）本变电站的电压等级为110/10、110/35变电站由两个系统供电，最大运行方式：两台变压器并列运行，最小的负荷由1台变压器运

5、行，另一台变压器热备。进线电源是从9KM公里外的220kV海山变电站过来的。 二、负荷情况： (1)、35KV侧负荷同时率：=91.5%（在一段规定的时间内，一个电力系统综合最高负荷与所属各个子地区(或各用户、各变电站)各自最高负荷之和的比值）电压负荷名称每回最大负荷（KW）功率因数回路数供电方式公里长度（km）35KV流泗变90000.951架空7城山变71500.921架空8武山变80000.882架空9屏峰变80000.911架空10 最大负荷利用小时数：4500小时（年最大负荷利用小时=年需用电量/年最大负荷）（2）、10KV侧电压负荷名称每回最大负荷（KW）功率因数回路数供电方式10

6、KV集镇线10000.91架空大龙线27000.891电缆万年青线23000.882架空马影南线16000.881架空石材厂专线27000.91架空 材料厂8000.92架空 负荷同时率：=89.1%（负荷率是指在规定时间（日、月、年）内的平均负荷与最大负荷之比的百分数；负荷率用来衡量在规定时间内负荷变动情况，以及考核电气设备的利用程度。） 最大负荷利用小时数：4000小时(3)、该地区负荷年增长率：12%。(4)、该地区年最高温度：41第二章 主接线的选择现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类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

7、系统本身，同时也影响到工农业生产和居民日常生活。因此变电站主接线必须满足以下基本要求。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

8、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110kV侧、35kV、10kV侧，均为单母线分段接线。根据以上分析、组合，

9、保留下面两种可能接线方案。 图1.1单母线分段带旁母接线图1.2双母线带旁路母线接线对图1.1及图1.2所示方案、综合比较，见表1-1。表1-1 主接线方案比较表 项目 方案 方案方案技术 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差 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 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建 母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 倒闸操作复杂，容易误操作经济 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 占地大、设备多、投资大 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）第种方案明显合理，在经济上则方案

10、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，决定选第种方案为设计的最终方案。 1.3 10kV电气主接线10kV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单母线分段接线图1.6双母线接线对图1.5及图1.6所示方案、综合比较，见表1-3表1-3 主接线方案比较项目 方案方案单分方案双技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验 误操作经济 占地少

11、 设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面大经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案。1.4 站用电接线一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。上述两种方案如图1.7及图1.8所示。图1.7单母线分段接线图1.8单母线接线对图1.7及图1.8所示方案、综合比较，见表1-4。表1-4 主接线方案比较项目 方案方案单分方案单技术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修，该回路必须停止工作 建时需向两个方向均衡发展 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差经济 地少设备少 备少、投资小经比较

12、两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案。110kV变电现在都为无人工作站，站用变负荷较小。故只做线路选型，不计算负荷情况。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10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。由公式 （2-1）式中 某电压等级的计算负荷同时系数（35kV取0.915、10kV取0.89.）%该电压等级电网的线损率，一般取5%P、cos各用户的负荷和功率因数2.1.1 10kV负荷计算S10KV=0.891(1+2.7+2.3+1.6+2.7+0.8)

13、15;(1+5%) =10.38WVA2.1.2 35kV负荷计算S35KV=0.915×(9+7.15+8+8)×(1+5%) =30.888MVA2.1.3 110kV负荷计算S110KV= S10KV+S35KV=10.38+30.888=41.268MVA2.2 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.对经济发展的规划，新建的一次变电站，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

14、统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。2.2.2变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求：1.国网对十二五规划中，主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，预测增长为每年12%的增长，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=41.268MVA由于上述条件所限制。所以，

15、两台主变压器应各自承担20.634MVA。当一台停运时，另一台则承担70%为28.887MVA。由于居民跟工业用电增长迅速，故选两台40MVA的主变压器就可满足10年至20年后负荷和增长的需求。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及以上电压变压器绕组都采用

16、Y连接；35kV采用Y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连接。故主变参数如下：型号电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组高压中压低压高-中高-低中-低13YN，yn0,d11SFSZ9-40000/110110±8×1。25%385±5%1051110.51756.5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根据公式 = （3-1） 式中 - 所统计各电压侧负荷容量 - 各电压等级额定电压 - 最大持续工作电流 = =/则：10kV =10.38MVA/×10KV =0.6KA35kV =30.88

17、8MVA/×35KV =1.785 KA 110kV =41.268 MVA/×110KV =2.385 KA3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，1

18、0KV电抗器母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点）。计算结果:(计算过程见附录)当K1点断路时: =5.58KA =14.2 =8.43 =1111.4 当K2点断路时: =1.85KA =4.7 =2.8 =120.2当K3点断路时: =38KA =96.7 =57.4 =691当K4点断路时: =1000KA =2542 =1510 =692.8第四章 主要电气设备选择由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：1.

19、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。2.应满足安装地点和当地环境条件校核。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少品种。5.与整个工程的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。技术条件：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1.电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，Umax>Ug2.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Ie>

20、Ig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Qdt在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）Itt秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）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断路的全分闸时间（s）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 短路冲击电流幅值及其有效值 允许通过动稳定电流的幅值

21、和有效值5.绝缘水平： 在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。4.1 高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。型式选择：本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求：1.

22、在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期

23、长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等级型号额定电压额定电流 动稳定电流110kVLW14-110110KV 31500A31.580KA35kVZN23-3535KV16002563KA10kVZN-1010KV600A8.7kA4.2 隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电

24、路。选择隔离开关时应满足以下基本要求：1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。又根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等级型号额定电压额定电流动稳定电流110kVGW4-110G110KV 1000A80

25、35kVGW4-3535KV1000A5010kVGN8-1010KV600A754.3 各级电压母线的选择 选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容： 、选择母线的材料，结构和排列方式；、选择母线截面的大小；、检验母线短路时的热稳定和动稳定；、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。110kV母线一般采用软导体型式。一般情况根据标准选用LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。根据设计要求， 35KV母线应选硬导体为宜。LGJ185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导

26、体LGJ70，故不进行电晕校验。本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。4.4 绝缘子和穿墙套管的选择在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，635KV为瓷绝缘，60220KV为油浸纸

27、绝缘电容式。4.5电流互感器的配置和选择一.参数选择1.技术条件（1） 正常工作条件一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，（2） 短路稳定性动稳定倍数，热稳定倍数（3） 承受过电压能力绝缘水平，泄露比2.环境条件环境温度，最大风速，相对湿度。二.型式选择35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。110KV侧CT的选择根据设计手册35KV及以上

28、配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用L(C)系列。出线侧CT采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指标。根据 > 选择型号为LCWB6-110W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)正常工作条件一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷(

29、2)承受过电压能力绝缘水平，泄露比距。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1.620kV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器。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

30、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（VA）电 容 量载 波耦 合电 容一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.5级1级高压电容中压电容YDR-110/100/100150VA300VA12.55010准确度为:电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用 YDR-110 型电容式电压互感器。35kV母线PT选择： 35-11KV配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。 选四台单相带接地保护油浸式TDJJ-35型PT选用户内式型号额定电压(v)接线方式一次绕组二次绕组剩余电压绕组TDJJ-

31、3535000/100/100/3Y/Yo/r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。4.7 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GW4-110GGW4-35GN8-10电流互感器LCWB-6-110LCZ-35LMC-10电压互感器YDR-110TDJJ-35TSJW-10绝缘子ZSW-110ZSW-3

32、5/400ZSW-10/500母线LGJQ-150LGJ185LGJ-150主变压器SFSZ9-40000/110附录: 短路电流计算书 0.4KV 35KV K2 10KV K2 K3 110KV K1等效电路图查表知 LGJQ-150 X*=0.1989/KM选基准: =100MVA = 0.4KV 9 K4 35KV 4 5 1 2 K3K2 3 6 10KV K1 110KV 7 8 10 11 等效电路图当K1点断路时:Us(1-3)%=10.5 % Us(2-3)%=6 % Us(1-2)%=17%X1= X4=1/200(17+10.5-6)×100/50=0.215X2= X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125X6= X3=1/200(17+6-10.5)×100/50=0Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95= X7 X8X10=0.38×/600=7.7 X11=0.45×/800=6.8X9=4%/100×100/0.22=0.18 X12=0.1075X13=0.0625X14=0(a)X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56(b) (c)X=