毕业设计：110kV变电站电气设计(共37页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上毕业设计设 计 题 目：110kV变电站电气设计专业 班级 学号 _姓名 _ 指导老师（签名）年 月 日教研室主任（签名）年 月 日 目 录前 言.5第一章 原始资料.6 1.1 变电站的型式.6 1.2 35kV和10kV的最大负荷表.6 1.3 自然条件.7 1.4 设计任务.7 1.5 设计成果.7第二章 主变压器的选择.82.1 负荷统计.82.2 各电压等级负荷计算.82.3 主变压器台数的确定.82.4 主变压器容量的确定.92.5 主变压器型式的选择.92.6 主变连接组别的确定.92.7 主变绕组数量的确定.102.8 变压器型号的选择.10第三章 主

2、接线的接线方式的确定.113.1 各电压等级的主接线方案初步确定.113.1.1 110kV侧主接线的确定.113.1.2 35kV侧主接线的确定.133.1.3 10kV侧主接线的确定.153.2 主接线的方案的选择.15第四章 短路电流的计算.164.1 各元件的标么值计算.174.2 短路电流计算.184.2.1 最大运行方式下.184.2.1.1 d1点短路时的计算.184.2.1.2 d2点短路时的计算.194.2.1.3 d3点短路时的计算.194.2.2 最小运行方式下.204.2.2.1 d1点短路时的计算.204.2.2.2 d2点短路时的计算.204.2.2.3 d3点短路

3、时的计算.21第五章 主要电气设备的选择.225.1 断路器的选择.225.1.1 110kV断路器的选择.225.1.2 35kV断路器的选择.235.1.3 10kV断路器的选择.245.2 隔离开关的选择.255.2.1 110kV隔离开关的选择.255.2.2 35kV隔离开关的选择.265.2.3 10kV隔离开关的选择.275.3 互感器的选择.275.4 电压互感器的选择.285.5 电流互感器的选择.285.6 接地刀闸的配置分析.29 5.7 进线的选择.29 5.8 母线的选择.305.9 电缆的选择.32第六章 主设备的继电保护配置.346.1 变压器的继电保护配置.34

4、6.2 母线保护.34 6.2.1 110kV侧继电保护配置.35 6.2.2 35kV、10kV侧继电保护配置.356.3 线路的继电保护配置.356.3.1 110kV侧继电保护配置.356.3.2 35kV、10kV侧继电保护配置.36第七章 参考文献.37前言本设计是我的毕业设计，主要是把所学的课程及实习中所获得的实践知识进行一次综合的运用，从面巩固、加深和扩大专业理论知识。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。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订直接关系着

5、全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本设计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。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以及站用电的主接线，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，根据最大工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。 本文是在广西电力职业技术学院

6、卢勇老师及熊士雯老师的指导下还有同学的帮助下完成的，在毕业设计期间得到老师在设计的选题和设计思路上给了我很多的指导和帮助在此致以衷心的感谢。由于本人水平有限，遗漏、错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。 第一章 原始资料1.1 变电站型式该站为降压站，110kV以双回路与40km外的系统相连，系统最大方式容量为3000MVA，相应的系统电抗为0.46；系统最小方式容量为2500MVA，相应的系统电抗为0.4（以系统容量及电压为基准的标么值）。系统中水电容量大于火电容量。1.2 35kV和10kV 的最大负荷表表一 35kV最大负荷表（变压器容量）用户名称容量MVA负荷性质距离km水泥厂

7、10215化肥厂10210铝厂10112钢铁厂10112表二 10kV最大负荷表用户名称容量MVA负荷性质线路类型距离km自来水厂5.01架空糖厂3.52架空医院1.01电缆（直埋）1.5电灌站1.03架空机械厂3.02架空纺织厂3.02架空1.0市政用电2.52,3电缆（沟中）1.01.3 自然备件 变电站所在地海拔高度720m，最高年平均及气温20度，月平均最高气温32度，最热月地下0.8m深处最高温度25度，地处平缓山坡，不占耕地，且交通方便。1.4 设计内容 1、确定主接线方案。 2、短路电流计算 3、主要设备选择（断路器、隔离开关、母线、架空进线、电缆、互感器）。 4、主设备继电保护

8、配置。1.5 设计成果要求 1、设计说明书一份 A4纸打印，要求条理分明，表达正确，语言简洁。 2、变电站电气主接线图 要求采用计算机CAD绘制变电所电气主接线图一张。第二章 主变压器的选择2.1 负荷计算 负荷计算及负荷分级计算负荷是确定供电设计,选择主变容量、电气设备、导线截面的依据.因此,正确进行负荷计算及负荷分类是设计的前题,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段.此阶段需要对原始资料分析。2.2 各电压等级侧的负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线的最大持续工作电流，首先必须计算各侧的负荷，其中110kV侧有两回进线，35kV有4回出线，10kV有7回出线。35

9、kV、10kV的最大负荷分别为： S= 37 MVA； S=22.5 MVA；假设负荷同时率 K1 = 0.85；线路损耗 K2 = 1.05；由公式 = K2S35kV=0.85(10+10+10+10)1.05=35.7 MVAS10kV=0.85(5.0+3.5+1.0+1.0+3.0+3.0+2.5)1.05=17 MVA最大综合负荷分别为S总= S35kV+S10kV=35.7+17=52.7MVA2.3 主变压器台数的确定主变压器台数的选择是与变电站的接入方式、容量及基本接线方式密切相关，大体上要求主变应与其他的各个环节的可靠性相一致根据设计要求考虑到该变电站为一重要中间变电站，与

10、系统联系紧密，要达到供电可靠性和灵活性高，即负荷要求供电可靠性高，考虑到一台主变压器停运时，另一台主变能保证类及类负荷的供电。综上所诉，选择第一种情况的装设两台主变压器为宜。2.4 变电所主变压器容量的确定主变容量的选择应满足在运行有最大功率通过时而不过载的原则来选定,不然过大的容量不仅增加投资,而且还会加大有功和无功的损耗。主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统510年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。在选择主变压器容量时对重要变电所，应考虑当一台主

11、变器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的60%-80%。对于本设计中主变压器容量的选择，应考虑到当一台停运时台另一台则承担起全部负荷的60%-80%。既S6052.7=31.62MVA，S8052.7=42.12MVA根据S，S所计算出来的结果，故选两台40MVA的主变压器就可满足负荷需求。2.5 主变压器型式的选择油浸式主变压器:过载能力强，维护能力强，价格便宜。但由于采用油为绝缘和冷却绝缘介质，必须要注意防火防爆，同时检修维护复杂。干式变压器：防火性能好，布置简单，节省占地，但是过载

12、能力低，绝缘度小。综合考虑，选择采用油浸式变压器。2.6 主变绕组连接方式的确定变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，电力系统采用的绕组连接方式只有星型和三角型。我国110 kV及以上电压，变压器绕组都采用星型连接；35kV亦采用星型连接，其中性点多通过消弧线接地。此变电站110kV侧采用星型接线35kV侧采用星型连接，10kV侧采用三角型接线。即可确定所选择变压器绕组接线方式为Y。Y接线。2.7 主变绕组数量的确定在具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器容量的15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿装备时，主变压器宜采用三绕组变压器。= 35.752.

13、7=0.68 0.15= 1752.7=0.32 0.152.8 变压器型号的选择综述分析和计算结果，结合毕业设计任务书所给资料可查得型号额定容量额定电压高压中压低压SFSZQ7-40000/1104000011081.2538.55%10.5空载电流空载损耗阻抗电压1.1%60.2kW高中高低中低10.5%17.5%6.5%第三章 主接线的选择 电气主接线是发电厂、变电站设计的主体，主接线的设计必须根据电力系、发电厂及变电站的具体情况全面分析，正确处理好各方面的关系，通过经济、技术比较，全理分析选择主接线的方案。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

14、线数目的多少、电网的结构等。主接线应满足可靠性、灵活性、经济性、和发展性等四方面要求。（1）运行的可靠性为了向用户供应持续、优质的电力，所以主接线必须满足可靠性。表现在：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）灵活性电气主接线的设计应能适应运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的要求，在调度或检修时，能灵活操作；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）经济合理性主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，应使投资和年运行费用小，占地面积小，电能损耗小。（4）具有发展的可能性在高速发

15、展的现代社会，电力负荷增长快，所以在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。3.1 各电压等级的主接线方案初步确定根据原始资料得知110kV是双回路，35kV出线数目为4回，都是类和类重要的负荷，10kV出线数目为7回，大部分都I类和类很重要负荷。所以都要求供电可靠性高。3.1.1 110kV 侧主接线方案初步确定 分析拟定以下三种方案：方案一：单母线接线 方案二：单母分段接线方案三：内桥接线110kV侧主接线方案比较：方案一 单母线接线：接线简单清晰，设备少，操作方便于扩建和采用成套配电装置，但其灵活性、可靠性低，任一元件故障或维护，均需使整个支路停电。方案二 单母分段接线：用断路器把母线分

16、段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。方案三 内桥接线：装设高压断路器数量少，四个回路只需要三个断路器，但是变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器影响一回线路的暂时停运。为此该接线灵活性不高经过上三个方案的比较，故选择方案二：单母分段接线3.1.2 35kV侧主接线方案初步确定在35kV配电装置中，线路为4回，根据规程一般采用单母线或单母线分段接线。经过上述分析拟定以下二种方案：方案一：单母线接线方案二：单母分段接线35kV侧主接线方案比较 方案一 单母线接线：接线简单清晰，设

17、备少，操作方便于扩建和采用成套配电装置，但是不够灵活可靠，任一元件故障或维护，均需使整个配电装置停电。方案二 单母分段接线：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。经以上二种方案比较，方案二比方案一供电可靠性高，故选择方案二：采用单母分段连接3.1.3 10kV侧主接线方案初步确定10kV共有7回出线，单母分段接线与单母线相比提高了供电的可靠性和灵活性。在母线故障时，单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，本变电站所带其中有两回类负荷，因为类负荷的供电可靠

18、性的要求比、类负荷要高得多,所以不适合停电，而采用单母分段接线，当一段母线发生故障时，仅故障母线停止工作，断开分段断路器另一母线继续工作，保证了本线路负荷继续正常工作。3.2 主接线的方案的选择综上所述，主接线的最终方案为各电压等级侧都采用单母分段接线，110kV侧可以对重要用户可从不同段母线电源侧引出两个回路； 35kV、10kV同样采用单母分段连接方式，供电可靠，接线既简单明显，又不会使重要负荷长时间停电，满足了可靠性、灵活性、经济性的要求。第四章 短路电流计算短路电流计算的目的: 为了保证电力系统安全运行，在设计选择设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证

19、该设备在运行中能够经受住突发短路引起电发热和电动力的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使有关断路器跳闸，继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。短路计算点的确定:在正常接线方式时，通过设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。结合该站的主接线图，只有各电压等级的母线上短路时，短路电流才是最大的，所以短路计算点设在各电压等级的母线上。短路电流计算的电路图 1/0.015 2/0.1213/0.121 d1 110kV 4/0.2695/0.269 6/0 d2 35kV 7/08/0.338 9/0.338 d3 10kV 短路电流计算的简

20、化电路图 1/0.015 10/0.06 d1 110kV d2 35kV 11/0.135 12/0.304d 10kV系统最大方式容量为3000MVA，X=0.46 系统最小方式容量为2500MVA，X=0.4变压器的总容量为40MVAU%=10.5，U%6.5，U%17.5U%=1/2(U%+ U%U%)=1/2(10.5+17.56.5)=10.75U%=1/2(U%+ U%U%)=1/2(10.5+6.517.5)=0U%=1/2(U%+ U%U%)=1/2(6.5+17.510.5)=13.54.1 各元件的标么值计算选取：S=100MVA U=U1、系统电抗：最大方式运行时：X=

21、XS/S=0.46100/3000=0.015最小方式运行时：X=XS/S=0.4100/2500=0.0162、线路电抗：X=X=XL=0.440=0.1213、主变电抗：X=X= =0.269 X=X=0X=X=0.338简化电路图的等效电抗：X=X=0.121=0.06X=(X+X)(X+X)/( X+ X+X+ X) =(0.269+0)(0.269+0)/(0.269+0+0.269+0) =0.135X=( X+ X)(X+ X)/( X+ X+ X+ X) =(0.269+0.338)(0.269+0.338)/(0.269+0.338+0.269+0.338)=0.3044.2

22、 短路电流计算最大方式运行时：4.2.1.1 d1点短路时的计算等效电抗：X= X+ X=0.015+0.06=0.075X= X=0.075=2.25短路电流：=0.444短路电流有名值：I=0.444=6.69 KA冲击电流：İ=2.55I=2.556.69=17.5 KA4.2.1.2 d2短路时的计算等效电抗：X= X+X+X=0.015+0.06+0.135=0.21 X= X=0.21=6.3短路电流：=0.159短路电流有名值：I=0.159=7.443KA冲击电流：İ=2.55I=2.557.443=18.98KA4.2.1.3 d3点短路时的计算等效电抗：X=X+X+X=0.

23、015+0.06+0.304=0.379 X= X=0.379=11.37短路电流：=0.09路电流有名值：I=0.09=14.864 KA冲击电流：İ=2.55I=2.5514.864=37.857 KAX/0.015 X/0.121d1 110kV d2 35kV X=X+X/0.269 X=X+X/0.607d 10kV4.2.2 最小方式运行时：(简化电路图如上)4.2.2.1 d1点短路时的计算 等效电抗：X= X+ X=0.015+0.121=0.136 X= X=0.136=3.4短路电流：=0.294短路电流有名值：I=0.294=3.69KA冲击电流：İ=2.55I=2.55

24、3.69=9.41 KA4.2.2.2 d2点短路时的计算等效电抗： X= X+X+X=0.015+0.121+0.269=0.405 X= X=0.405=10.125短路电流：=0.099短路电流有名值：I=0.099=3.862KA冲击电流：İ=2.55I=2.553.862=9.848KA4.2.2.3 d3点短路时的计算等效电抗：X=X+X+X=0.015+0.121+0.607=0.743 X= X=0.743=18.575短路电流：=0.054路电流有名值：I=0.054=7.423 KA冲击电流：İ=2.55I=2.557.423=18.929 KA短路电流有名值的冲击电流有名

25、值参数表如下：电压等级最大方式运行时最小方式运行时I(KA)İ(KA)I(KA)İ(KA)110kV6.6917.053.699.4135kV7.44318.983.8629.84810kV14.86437.8577.42318.929第五章 主设备的选择正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。电气设备选的一般要求为：（1）应满足各种运行、检修、短路和过电压

26、情况运行要求并考虑远景发展。（2）应按当地环境条件（如海拔，大气污染程度和环境温度等）校验。（3）应力技术先进和经济合理。（4）与整个工程的建设标准协调一致。（5）同类设备应尽量减少品种，以减少品种条件，方便运行管理。（6）选用的新产品均应有可靠性的试验数品条件。5.1 断路器的选择一般635kV 选用真空断路器，10kV侧的断路器都采用真空的断路器，35500kV宜选用SF断路器，本变电站设计中110kV和35kV断路器均采用SF断路器，SF高压断路器具有安全可靠，开断电流性能好，结构简单，尽寸小，质量轻，检修维护方便等优点。5.1.1 110kV侧断路器的选择 （1）额定电压的选择为：UU

27、=110kV(2) 额定电流的选择为：II I=0.348 KA 故：I 0.348 KA（3）额定开断电流的检验条件为： I t = I= 6.69KA I(4)动稳定的校验条件：İ = 17.053KA İ(5)热稳定的校验备件：QQ设断路器跳闸时间为0.1秒，过流保护动作时间为2秒，则tdz = 0.1+2=2.1根据上述计算110kV可选用：SFM-110/2000的断路器，可满足技术条件要求。综合上述计算可列下表：型号项目SFM-110/2000计算数据技术参数额定电压（kV）110110额定电流（A）3482000动稳定电流（KA）17.05380热稳定电流（MVA）31.5(3S

28、)额定开断电流（KA）6.6931.55.1.2 35kV侧断路器的选择 （1）额定电压的选择为UU=35 kV(2) 额定电流的选择为：II I=0.734 KA 故：I 0.734KA(3)按额定开断电流的检验条件为： It = I= 7.443KA I(4)动稳定的校验条件：Iİ=18.98 KA(5)热稳定的校验备件：QQ Q= Itdz = 7.4432.1 =116.34 It根据上述计算35kV可选DW8-35的断路器，可满足技术条件要求。综合上述查设备选型数据可列下表：型号项目DW8-35计算数据技术参数额定电压（kV）3535额定电流（A）7341000动稳定电流（KA）18

29、.9841热稳定（MVA）116.341000额定开断电流（KA）7.44316.55.1.3 10kV侧断路器的选择（1）额定电压的选择为：UU=10 kV(2) 额定电流的选择为：II I=1.229 KA 故：I 1.229 KA(3) 额定开断电流的检验条件为：It = I= 14.864KA I(4) 动稳定的校验条件: Iİ=37.857 KA(5) 热稳定的校验备件：QQ Q= Itdz = 14.8642.1 =463.97 It 根据上述计算10kV可选 ZN10/1600的断路器，可满足技术条件要求。综合上述查设备选型数据可列下表：型号项目ZN-10/1600计算数据技术参

30、数额定电压（kV）1010额定电流（A）12291600动稳定电流（KA）37.85780热稳定（MVA）463.9731.5(3S)额定开断电流（KA）14.86431.55.2 隔离开关的选择隔离开关的主要用途：（1）隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。（2）倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。（3）分、合小电流。 隔离开关的型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术、经济比较，再根据其校验计算结果后确定。5.2.1 110kV侧隔离开关的选择 （1）额定电压的选择为：UU=110kV(2) 额定电流的选择为：II I=0.348 KA 故：I 0.348 KA(3)动稳定的校验条件：Iİ=17.05 KA(4)热稳定的校验备件：QQ Q= Itdz = 6.692.1 =93.99 It 根据上述计算110kV可选用：GW4126的隔离开关，可满足技术条件要求。综合上述查设备选型数据可列下表：型号项目GW4126操作