2022年KV变电所电气部分课程设计.docx

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1、精品学习资源目录前言 1）1 变电所原始资料2）2 变压器的设计3）2.1 主变压器的选择3）2.2 所用变压器的选择4）3 电气主接线的设计 5）3.1 电气主接线方案的确定5）3.2 110KV侧电气主接线的选择 6）3.3 变电所的无功补偿7）4 短路电流运算7）4.1 短路计算的原就 7）4.2 短路电流的计算方法和步欢迎下载精品学习资源骤 8）4.3 短路电流计算结果表9）4.4 短路电流的运算9）4.5 短路电流计算列表9）5 电气设备的选择10）5.1 电气设备的选择原就 11 ）5.2 电气设备选择的技术条件 11）5.3 主要电气设备的选择12）5.410KV高压开关柜选择1

2、4）6 配电装置的选择14）6.1 高压配电装置的选择 14）1. 附录1短路电 流的计算及程序说明17）2. 附录2电气设备的选欢迎下载精品学习资源择20）3. 附录3主接线图 29）4.参考文献29）前言电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济进展中占据特别重要的位置，是时间国家现代化的战略重点；电能是一种无形的、不能大量储存的二次能 源；电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬时完成的，须随时保持功率平 衡；要中意国民经济进展的要求就必需加强电网建设，而变电站建设就是电网建设中的重要一环；在变电站的设计中，既要求所变电能能很好地服务于工业生产，又要切实保证工厂生产和生活的用电

3、的需要，并做好节能工作，就必需达到以下基本要求：安全在变电过程中，不发生人身事故和设备事故；牢靠所变电能应中意电能用户对用电的牢靠性的要求；优质所变电能应中意电能用户对电压和频率等质量的要求；经济变电站的投资要少，输送费用要低，并尽可能地节省电能、削减有色金属的消耗量和尽可能地节省用地面积；110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情形，选择所址，利用用户数据进行负荷运算，确定用户无功功率补偿装置；同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流运算，选择送配电网络及导线，进行短路电流运算；选择变电站高低压电气设备，为

4、变电站平面及剖面图供应依据；本变电所的初步设计包括了：1）总体方案的欢迎下载精品学习资源确定2）负荷分析 3）短路电流的运算 4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择5）继电爱惜的选择与整定 6）防雷与接地爱惜等内容；随着电力技术高新化、复杂化的快速进展，电力系统在从发电到供电的全部领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化；变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的进展； 关键词 变电站、变压器、接线、高压网络、配电系统1 变电所原始资料建设性质及规模：为中意某县城区及相关单位用电，建一座 110KV 降压变电所；所址海拔为 200m，为非地震多发区；最高气温 +39

5、，最低气温为 -18 ，最热月平均最高气温为 30； 110KV 线路进线 2 回； 10KV 线路的同时系数为 0.9，线损率 5%； 10KV 线路 8 回，远期进展 2 回；如下图欢迎下载精品学习资源说明：系统 S 容量 最大负荷MW负荷组成 %COS同时率线损率%近期远景近期远景一级二级三级110KV新黄线35新区线3510KV机械厂食品厂2.41.13215106030250.80885855510KV汽配厂1.22204060400.885510KV城区2 .542040400.885510KV工业园5283040300.885510KV自来水厂0.50.83050200.8855

6、10KV生活区0.5130700.885510KV转供电0.81.820800.885510KV进展线 11.52060200.885510KV进展线 21.52060200.88552 变压器的设计2.1 主变压器的选择 主变压器台数的选择据资料分析以及线路来看，为保证对、类负荷的需要，以及扩建的可能性，至少需要安装两台主变以提高对负荷供电的牢靠性，以便当其中一台主变故障或者检修时，另一台能连续供电约为1.2 倍最大负荷的容量； 主变压器的容量的选择近期负荷： PM =25.6MW远期总负荷： PM =14.2MW用电负荷的总视在功率为 SM远期:SM =PM /COS=25.6/0.8=3

7、2MVA主变压器的总容量应中意：Sn K SM/S=0.932/0.95=30.32MVAK 为同时率，依据资料取0.9,线损5%欢迎下载精品学习资源满载运行且留裕 10%后的容量：S = Sn/2 /2=39-18）/2=10.5K =15-10.5 ）/100+1=1.045 依据 Sn 0.6KSM / K=0.60.932/1.055=16.38 MVA即 Sn=25MV A16.38 MVA 中意要求； 主变压器型式的选择相数的选择：电力系统中大多数为三相变压器，三相变压器较之于同容量的单相变压器组，其 金属材料少 20%25%，运行电能损耗少12%15%，并且占地面积少，因此考虑优

8、先接受；本变电所设在城郊邻近，不受运输条件限制，所以接受三相变压器；绕组的确定：该变电所只有两个电压等级 110KV和 10KV），且自耦变压器一般用在 220KV以上的变电所中，所以这里选择双绕组变压器；绕组接线方式的选择：变压器绕组的连接方式必需和系统电压的连接方式相位一样，否就不能并联运行；我国 110KV 及以上变压器绕组都选用 Y 连接， 35KV及以下电压，绕组都选择连接方式，所以该变电站的两台主变，高压侧接受连接方式；依据 110KV 变电所设计指导，以上选择符合系统对变电所的技术要求，两台相同的变压器同时投入时，可选择型号为SF9-25000/110 的主变，技术参数如下：型号

9、高压低压空载电流空载损耗负载电流阻抗电压SF9-25000/110110 22.5%1050.225.2110.7105连接组别Yn, d11表 2.1主变压器的技术参数2. 2 所用变压器的选择2.2.1 所用变压器的选择欢迎下载精品学习资源依据 35110KV变电所设计规范规定，在有两台及以上主变压器的变电所中， 宜装设两台容量相同可互为备用的所用变压器，分别接到母线的不同分段上；变电所的所用负荷，一般都比较小，其牢靠性要求也不如发电厂那样高；变电所的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等；这些负荷容量都不太大，因此变电

10、所的所用电压只需 0.4KV 一级，接受动力与照明混合供电方式； 380V 所用电母线可接受低压断路器KVKV方式耗W压%耗W%S9-100/10100100.4Y,yn0150042901.62.2.2 所用变压器低压侧接线所用电系统接受 380/220V 中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源，所用变压器低压侧接线接受单母线分段接线方式，平常分裂运行，以限制故障范畴，提高供电牢靠性； 380V 所用电母线可接受低压断路器即自动空气开关）或闸刀进行分段；3 电气主接线的设计发电厂、变电站主接线须中意以下基本要求：1）运行的牢靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，需要停

11、电的用户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）具有确定的灵敏性主接线正常运行时可以依据调度的要求灵敏的转变运行方式，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、影响范畴最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全；3）操作应尽可能简洁、便利主接线应简洁清晰、操作便利，尽可能使操作步骤简洁，便于运行人员把握；复杂的接线不仅不便于操作，仍往往会造成运行人员的误操作而发生事故；但接线过欢迎下载精品学习资源灵敏性单母分段比纯粹单母线高，但是整体稳固性不算高简洁、便利、易于扩建单母分段带旁路比较结果牢靠性比不带旁路稳固牢靠倒闸操作简洁经济

12、性具有单母线接线经济的特点6 10kV 一般不设旁路母线，由于供电负荷小，供电距离短，而且一般可在网络中取得备用电源，同时大多为电缆出线，事设备增多， 投资增 故跳闸次数很少；所以选择单母线分段接大， 占地面积也相 线方式输出；应增大于简洁，可能又不能中意运行方式的需要，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牢靠、操作灵敏便利的基础上，仍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进展，电力负荷增加很快；因此，在选择主接线时仍要考虑到具有扩建的可能性；变电站电气主接线的选择，主要准备于变电站在电力系统

13、中的位置、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等3.1 电气主接线方案的确定由于类、类负荷居多 将近 60%），为了安全牢靠起见，保留 2 种方案； 110kv 侧进线以单母线分段接线方式引入，10kv 侧同样以单母线分段接线方式输出； 110kv 侧进线以双母线接线方式引入， 10kv 侧以单母线分段接旁路接线方式输出；3.1.1 10KV侧 2 种接线方案的比较表 3.1接线方案3.1.2 10KV侧电气主接线的选择由上表可以得到 10KV 侧接线方式选择，我们要选择占地和资金少的线路，但是必需在保证安全，灵敏的前提下，资金和占地相差不是多，而安全性和灵敏性提高很 多；可见，变电所

14、在10KV侧为居民供电系统中，应当选择单母线分段接线；欢迎下载精品学习资源3.2 110KV侧电气主接线的选择高压侧，即 110kV 电源侧接受单母分段接线，优点是便利，经济灵敏接线简洁，缺点是牢靠性一般；高压侧接受双母线接线，两个线路断路器、两个主变断路器、仍有 一个母连断路器，总共5 个断路器，牢靠性仍可以了；跟单母线分段接线方式输出比较经济性欠完好；经比较高压侧选择单母线分段接线；如下图所示图 3.2高压侧单母线分段接线图3.3 变电所的无功补偿因本站有许多无功负荷，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳固性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿；无功补偿应依据分散补

15、性质测定；依据电力系统电压质量和无功电力治理规定的 要求 ， 在 最大负 荷时 ，一 次侧不应 低于0.9；电力工程电力设计手册规定“对于35-110KV 变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为全部需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者；地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者；无功补偿容量： QC P tan 1 -tan 2 ）P有功运算负荷 MW）tan 1 补偿前用电单位自然功率因数角正切角tan 2 补偿后用电单位功率因数角正切角P=0.853+2+2+4+8+0.8+1+1.8+1.

16、5+1.5 ） 1+0.05） =22.85MWQc= P tan 1- tan 2 ） 6.09MVar欢迎下载精品学习资源选用 2 台 5MVar并联电容器在 10kv2 段母线上进行无功补偿；无功补偿并联电容器的选择如表：型号额 定 电 压/KV额 定 容 量/KVar连接方式配套电容器额 定 电 压/KVTBB10-5000AK105000Y11/3额 定 容 量/KVar 334表 3.3依据设计规范，自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线；4 短路电流运算4.1 短路电流运算条件

17、由于系统电压等级较高，输电导线的截面较大、电阻较小、电抗较大，因此在短路电流的运算过程中忽视 R、计及 X；运算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式；运算容量按无穷大系统容量进行运算；短路种类一般按三相短路进行运算；短路运算点如下a.d-1 110kV 母线短路时的短路运算点；b.d-2 两台主变并列运行时 35kV 母线短路时的运算点；cd-3 10KV母线短路时的运算点；4.2 短路电流运算方法与步骤4.2.1 方法在工程设计中，短路电流的运算通常接受有用运算曲线法；4.2.2 短路电流运算的步骤 选

18、择运算短路点； 画出等值网络 次暂态网络）图a. 第一去掉系统中的全部负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机用次暂态电抗 Xd” ；b. 选取基准容量 Sj 和基准电压 Uj kV） 一般取各级的平均电压），运算基准电流I j = S j / 3Uj kA）；c. 运算各元件换算为同一基准值的标么电抗；欢迎下载精品学习资源d. 绘制等值网络图，并将各元件统一编号，分子标各元件编号，分母标各元件电抗标么值； 化简等值网络图a. 为运算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形的等值网络；b. 求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd ； 求运算电抗 Xjs ，即

19、将各转移电抗换算为各电源容量等值发电机容量）为基准的运算电抗 Xjs1 ，Xjs2 ； 由 Xjs1 ， Xjs2 值从适当的运算曲线中查出各电源供应的短路电流周期重量标么值运算曲线只作到 Xjs =3）； 运算无限大容量 4.3 短路电流运算结果表表 4.1短路电流运算结果表结 项果 目短路点编号短路点基准电压UjkV ）短路点基准电流Ij”0.50标么值 i cj*6.15出名值i cj kAI 0.2kAI kASdMVAd-11152.9759.3015.70d-236.5d-310.52.6892.53737.42.49.0624.66.08.77115.348.269.309.06

20、24.69.309.0624.61225.0384.5447.4、4.4短路电流的运算各回路最大连续工作电流依据公式 Smax =3 U e I g max欢迎下载精品学习资源式中 Smax -所统计各电压侧负荷容量U e-各电压等级额定电压I g max -最大连续工作电流Smax =3 U e I g maxI g max = Smax /3 U e ）I g max就： 10kV=32MVA/ 3 100）KV=0.185KA110kVI g max =33.6 MVA/3 110）KV=0.194KA4.5短路电流运算列表短路是电力系统中最常见的且很严肃的故障；短路故障将使系统电压降低

21、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固性，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，都必需对短路电流进行运算；短路电流运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运算；可能发生最大短路电流的短路电流运算点有2 个，即 110KV 母线短路f1 点）， 10KV母线短路 高压短路电流运算一般只运算各元件的电抗，采欢迎下载精品学习资源用标幺值进行运算，为了运算便利选取基准值如表4.3运算结果如表基准容量：基准电压：VB KV）基准电流：I B KA）4.4 ：SB10.5= 100MVA1155.4990.50

22、2表 4.4运算结果列表工程短路电流冲击电流结果序号短短路路点基点准电编压UjkV号）短路点基准电流Ij”标么值 i cj*出名值i cj kAI 0.2kAI kAS MVAdF1F 21150.5028.0844.05820.6110.3484.39439808.210.55.4990.2216.490.56242.0542.0542.05299.9表 4.3 基准值列表5 电气设备选择5.1 电气设备选择的原就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工程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需牢靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的

23、原就：按正常工作状态选择；按短路状态校验；电气设备选择的一般原就为：1 应中意正常运行检修短路和过电压情形下的要求并考虑远景进展；2 应中意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 同类设备应尽量削减品种；5 与整个工程的建设标准和谐一样；6 选用的新产品均应具有牢靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情形下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准；欢迎下载精品学习资源5.2 电气设备选择的技术条件高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情形下保持正常运行；1 电压：选用的电器答应最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug； 2 电流: 选用的电器额定电流 I

24、e 不得低于所在回路在各种可能运行方式下的连续工作电流 Ig ；校验的一般原就：电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳固校验，校验的短路电流一般取最严肃情形的短路电流；用熔断器爱惜的电器可不校验热稳固；短路的热稳固条件欢迎下载精品学习资源2I rtQdQQdtd 212 I10 I2td / 2I 2 td欢迎下载精品学习资源Qdt在运算时间 ts 内，短路电流的热效应 KA2S）It t 秒内设备答应通过的热稳固电流有效值 KA2S） T设备答应通过的热稳固电流时间 s）校验短路热稳固所用的运算时间 Ts 按下式运算t=td+tkdtd继电爱惜装置动作时间内 S） tkd 断路的全

25、分闸时间 动稳固校验电动力稳固是导体和电器承担短时电流机械效应的才能，称动稳固；中意动稳固的条件是：i chidwI chI dw上式中ich I ch 短路冲击电流幅值及其有效值idw I dw 答应通过动稳固电流的幅值和有效值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牢靠性；接口的绝缘水平应按电网中显现的各种过电压和爱惜设备相应的爱惜水平来确定；由于变压器短时过载才能很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其运算工作电流应依据实际欢迎下载精品学习资源需要确定；高压电器没有明确的过载才能，所以在选择其额定电流时，应中意各种可能方式下回路连续工作电流的要求；5.3 主要电

26、气设备的选择110KV 侧断路器和隔离开关表 5-1 断路器 LW6-110参数表欢迎下载精品学习资源断路器型号额 定 电 压KV ）额 定 电 流动稳固电流KA热 稳 定 电 流KA ） 4S）欢迎下载精品学习资源LW6-110110630164016表 5-2 隔离开关 GW13-110参数表欢迎下载精品学习资源隔离开关型号额 定 电 压KV ）额 定 电 流欢迎下载精品学习资源110GW13-1106301655欢迎下载精品学习资源10KV 侧断路器和隔离开关表 5-3 真空断路器 ZN12-10 参数表欢迎下载精品学习资源电压等级型号额定电压额定电流KA）额定关合电I r流KA）2I

27、rt动稳固电流欢迎下载精品学习资源10kVZN12-1012KV2000A50140140kA隔离开关型号额表 5-4定隔离开关电压额GN6-10T/1000参数表定电流 动 稳 定 电 流热稳定电流KV ）KA10S ）GN6- 10T/10001010005220母线的选择表 5-5 110KV 线路 LGJQ-185/25 参数表线路型号集肤效应 Kf长期答应载流量 电抗/KM）LGJQ-185/2515051.840.1542表 5-6 10KV 矩型铝母线参数表2截面尺寸 mm 条数母线截面 mm集肤效应系数容许电流 A放置方式hb330001.73284平放高压熔断器表 5-7高压

28、熔断器 BN3-10 参数表型号额定电压 KA ）熔断器额定电压 A ）额定电流 1Qd2025KAS1208.6KA S表 5-9电流互感器 LAJ-10 参数表设备LAJ-10工程产品数据运算数据UeUew10KV10KVIe Imax4000A3820AKd2 Ie ich360KA94.1KA222K r I e 1Qd40000 KAS1470.5 KA S表 5-10电压互感器参数表欢迎下载精品学习资源位置型号额 定 电 压二 次 绕准 确 额 定输 出欢迎下载精品学习资源/KV组级/VA110KVJCC6-110 /0.1测量0.5300侧11033爱惜3P300剩余3P1501

29、0KV侧JSJW-1010/ 0.1测量0.5120爱惜3P5.4 10KV高压开关柜选择我国目前生产的 3KV到 35KV高压开关柜分为固定式和手车式两类；固定式高压开关柜 , 包括断路器室，外表室，母线室，电缆室；结构简洁，放置合理，占地面积小；手车式高压开关柜 ；这种系列的高压开关柜为单母线接线，封闭室结构，包括手欢迎下载精品学习资源车室，继电器外表室，母线室，出线室，小母线室；可防尘和防止小动物侵入造成短路，运行牢靠，爱惜工作少，可用于6-10KV，但占地面积较大；在这里我们选择GG1A-F， GG1A-F防误型高压开关柜系固定式具有防误装置的高压开关柜，适用于沟通50HZ，额定电压

30、3.012KV，额定电流最大至 3000A，额定开断电流最大至 31.5KA 的单母线系统中作为接受或支配电能的户内成套电高压设备；本柜柜体宽敞，内部空间大，间隙合理、安全，具有安装、爱惜便利，运行牢靠等特点，主回路方案完整，可以中意各种供配电系统的需要；本柜是 GG1A型高压开关柜改进后的产品，能中意原电力部提出的五防要求；6 配电装置的选择6.1 高压配电装置的选择配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备外型尺寸，检修运输的安全距离等因素而准备，对于散露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中是带电部分对接地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为最高正常工作电压或显现内外过电压时，不致使空气间隙击穿；符额定电压 KV ）适用范畴号A11、带电部分至接地部分之间2、网状和板状遮 栏 向 上 延 伸 距 地2.3m处，与遮栏上方带电部分之间表 6-1屋内配电装置的安全净距 面之间