110KV降压变电站设计

摘要：变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。这次设计以

110KV降压变电站为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电站的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电站的一次设备进行了选择和校验。关键字：降压变电站；电气主接线；变压器；

设备选型1设计任务1、系统特点：1）地区用电丰水期基本由小水电提供，枯水期由系统支援。2）丰水期小水电电力有剩余，输送向系统。3）110kV

侧电源近似为无穷大系统。2、该所有

110kV、35kV

两个电压等级。110kV

双回至系统，系统电抗

0.5（Sb=100MVAUb=37kV）；35kV

进线

5

回：水电厂

1，30MW，12km，2

回；水电厂

2，30MW，13km，2回；水电厂.315MW，20km，单回；35kV

出线

10

回：中心医院

2

回，1.5MW，5km；造纸厂

1

回，2.5MW，4km；印刷厂

1

回，2MW，5km；面粉厂

2

回，2.5MW，4km；提灌站

1

回，1MW，6km；备用

2

回。3、110kV

侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间为

0.15s，断路器燃弧时间按

0.05s

考虑。4、该地区最热月平均温度为

28°C，年平均气温

16°C，绝对最高气温为

40°C，土壤温度为

18°C。5、该变电所位于市郊生荒土地上，地势平坦、交通便利、环境无污染。2负荷计算计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷意义重大。35KV

侧负荷:푛鈭푃푖

=1.5MW+2.5MW+2MW+2.5MW+1MW=9.5MW푖

=

19.50.8푆1

==11.875푀푉퐴电机侧总容量：供给

110KV

的容量：3、变压器的选择和主接线的确定3.1

变压器选型以为水电厂负荷总容量为

75MW，而负荷总容量仅仅只

9.5MW，假设负荷全开，那么还有푆0

=75‒

9.5=65.5푀푉퐴送回系统。另外，某一台变压器还可能出现故障，那么一台变压器要能够承担全部负荷的

70%，푆푁鈮?0.7푆

=65.5脳

0.7=45.85푀푉퐴1所以选择变压器的型号为

SFL-50000/110,其参数见表

3-1表

3-1

变压器参数低压侧

空载损电压（KV）

（KW）

（KW）

（%）

（%）负载损

阻抗电

空载电额定容量高压侧电压型号耗耗压流（KV）0.3，6.6，10.5，11SFL-50000/110

50000

110

卤

2

脳

2.5%6526010.50.7变压器采用

Y-△连接。3.2主接线的确定由于

110KV

侧没有Ⅰ、Ⅱ类用户，故采用单母线接线，为增加一定可靠性，便于检修，进而采用单母线分段式。对于

35KV

侧由于涵盖大量负荷，所以应尽量保障供电，尤其含有中医院，出于安全考虑，采用双母线接线，保障母线不间断供电。4、计算短路点的最大短路电流等值电路的计算：取基准功率:푆푏

=100푀푉퐴푈

=푈푏

푎푣系统电抗：由上表计算得

110/35KV变压器：查表可得

15MW水轮发电机电抗去

1.07水电厂侧变压器：输电导线选择：LGJ-50/8，查表可得该导线

35KV时，单位长度电抗值：푋0

=0.423Ω水电厂线路：푋퐿2

=0.423×13=5.499Ω负荷线路：因为变压器型号完全相同，其中性点点位相同等，故等值电路图可化简为图

4-1：图

4-1等值电路简化图4.1110KV母线短路时对于

110KV系统电源（无穷大容量）푋Σ

∗

=푋

=0.25111"퐼=퐼푆鈭?∗

=푋==4푆

∗0.25危

*短路次暂态电流：短路冲击电流：对于发电机侧电源푋Σ

∗

=12.705+2.354=15.05975푋ca∗

=푋Σ

∗

=1.059×(

)

100=14.12푆푁푆푏0.8查水轮机短路电流运算曲线[(四)

t=0]，得"퐼=0.2∗短路冲击电流："푖푀2

=2.55퐼

=2.55×0.094=0.2397퐾퐴퐺由此可得

110KV母线短路时：总短路次暂态电流：总冲击电流：푖푀

=푖푀1

+푖푀2

=5.1+0.2397=5.34퐾퐴4.2

35KV母线短路时对于

110KV系统电源（无穷大容量）푋Σ

∗

=0.25+12.705=12.95511"퐼=퐼푆鈭?∗

=푋==0.077푆

∗12.955危

*短路次暂态电流：短路冲击电流：对于水电厂

1发电机侧电源푋Σ

∗

=5.523查水轮机短路电流运算曲线[(三)t=0]，得"퐼=0.5∗短路次暂态电流：短路冲击电流：对于水电厂

2发电机侧电源푋Σ

∗

=5.7345查水轮机短路电流运算曲线（三

t=0）"퐼=0.5∗短路次暂态电流：短路冲击电流：对于水电厂

3发电机侧电源푋Σ

∗

=14.43查水轮机短路电流运算曲线[(三)t=0]短路次暂态电流："퐼=0.4∗短路冲击电流：由此可得

35KV母线短路时总次暂态短路电流：푖푀

=푖푀1

+푖푀2

+푖푀3

+푖푀4

=2.09퐾퐴5、配电装置及电气设备的配置与选择5.1母线的选择本设计的

110KV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝线

LGJ按经济电流密度选择导线截面

S：设年最大负荷利用时：푇푚푎푥

=6000ℎ查表可得经济电流密度：푗푒푐

=0.9퐴/푚푚2则导线的经济截面为퐼2620.9

=291푚푚2=퐴푒푐

=푗푒푐所以初步选线为

LGJ-300。该地区年绝对最高气温为

40度，而导线长期允许温度为

28度，查表得温度修正系数퐾

=0.810查表得

IY=800A满足要求导线热稳定校验：查表可得主变

110KV侧假想时间푡푖푚푎

=3.8最高气温

40度时裸导体的

C值为

99所以满足热稳定度的最小允许条件截面：实际选用导线面积

300mm2>41.25mm2，所以热稳定度满足要求。本设计的

35KV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线

LGJ按发热条件选择导线面积35KV侧母线最大持续工作电流是

742A，查表可得

30℃时

LGJ-400型钢芯铝绞线的允许载流量为

I

=0.95×800=760A>743A，故选

LGJ-400型钢芯铝绞线。a1校验机械强度35KV以上钢芯铝绞线最小允许截面为

25mm2,，所以选

LGJ-400型钢芯铝绞线满足要求。热稳定校验满足热稳定的最小允许截面400mm2>13mm2，所以

35KV侧用

LGJ-400型符合要求。5.2断路器的选择因本变电站所带负荷比较小，所以都考虑采用少油断路器。110KV侧断路器选择：需选用的断路器，主变

110KV侧计算电流：经过查表，可初选断路器为：SW4-110型，其参数见表

5-1表

5-1熔断器参数额定电

额定电

额定开断电

1S热稳电

有效极限通过电型号压(KV)

流(A)SW4-110/1000

110

1000流(KA)流(KA)流(KA)18.4215535KV侧断路器选择：需选用的断路器，主变

35KV侧电流计算经过查表，可初选断路器为：SW3-35型，其参数见表

5-2表

5-2短路器参数额定电

额定电

额定开断电

4S热稳电

有效极限通过电型号压(KV)

流(A)35

1000流(KA)流(KA)流(KA)SW2-35/100024.816.545对断路器进行校验：断流能力校验：因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，可用次暂态短路电流进行校验。由上计算可知，110KV侧母线短路时，选进行校验。所选断路器的额定开断电流

I=18.4KA>2.094K，,则断流能力满足要求。35KV侧母线短路时，选进行校验。所选用断路器的额定开断电流

I=24.8KA>0.82KA，则断流能力满足要求。动稳定校验：所选

110KV侧断路器的动稳定电流等于有效极限通过电流峰值

55KA，而流过断路器的最大冲击电流仅仅为

5.34KA，则动稳定满足要求从以上的校验可知断路器选择满足动稳定要求。热稳定校验：110KV侧：交流分量的热效应：22푄

=2.094

×0.15=0.658(KA)

푆푝查表可得变电站各级电压母线及出线

T=0.05,所以直流分量的热效应：22푄푛푝

=2.094

×0.05=0.22(KA)

푆因此热效应：푄

=푄

+푄

=0.658+0.22=0.878(퐾퐴)2푆푓푝푛푝由上述参数表可得该断路器允许的短路热效应为

21KA持续

1秒，所以222퐼

푡

=21

×0.15=441(퐾퐴)

푆푡0.878<441，因此热稳定满足要求,可知可以选该断路器。35KV侧：交流分量的热效应：22푄

=0.82

×0.15=0.10086(KA)

푆푝查表可得变电站各级电压母线及出线

T=0.05，所以直流分量的热效应：22푄푛푝

=0.82

×0.05=0.03362(KA)

푆因此热效应：푄

=푄

+푄

=0.10086+0.03362=0.13448(퐾퐴)2푆푓푝푛푝由上述参数表可得该断路器允许的短路热效应为

16.5KA持续

4秒，所以：222퐼

푡

=16.5

×4=1089(퐾퐴)

푆푡0.135<1089，因此热稳定满足要求，可知可以选该断路器。5.3隔离开关的选择110KV侧：所选隔离开关额定电压应大于等于

110KV，主变压器

110KV侧电压经过查表，可选隔离开关：GW4-110D/600型，其参数见表

5-3表

5-3隔离开关参数5S热稳额定电流

极限通过电流额定电压操动机构型号型号定电流（KV）（KA）（KA）（KA）有效峰值CS11GCS14GGW4-110D/600110600值145035KV侧：所选隔离开关额定电压应大于

35KV，主变压器

35KV侧电流经过查表，可选隔离开关为:GW5-35/1000型,其参数见表

5-4表

5-4隔离开关参数5S热稳定电流（KA）额定电压额定电流

极限通过电流操动机构型号型号（KV）（KA）（KA）有效峰值GW5-35/1000351000值25CS6-23050对隔离开关进行校验:110KV侧：动稳定电流等于极限通过电流峰值

50KA，流过断路器的最大短路冲击电流为

5.34KA，显然动稳定满足要求。经以上校验可知，所以隔离开关满足要求，故可用

GW4-110D/600型高压隔离开关。动稳定电流等于极限通过电流你峰值

83KA，流过断路器的最大短路冲击电流为

2.09KA，显然动稳定满足要求。经以上校验可知，所以隔离开关满足要求，故可用

GW5-35G/1000型高压隔离开关。5.4电压互感器的选择变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。电压互感器按工作电压来选择：（1）110KV电压互感器选择：JCC1-110（2）35KV电压互感器的选择:JDJJ-35其参数见表

5-5：表

5-5电压互感器系数额定容量（VA）最大容量型号额定变比准确等级1级（VA）0.5级-3级1000600JCC1-110JDJJ-35200012005001502505.5电流互感器的选择凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和自动装置的要求。因为要求电流互感器的额定电压不小于装设电流互感器回路所在电网的额定电压。所以本变电所

110KV侧电流互感器考虑选择

LCWD-110型，又因为流过断路器的最大持续电路为

262A，所以选择变比为

400/5.35KV侧电流互感器考虑选择

LCWD-35型，又因为流过断路器的最大持续电流为

743KV，所以考虑选择变比为

1200/5.其参数见表

5-6表

5-6电流互感器参数额定二次负荷/

10%

1S热次级组合动