110kV变电站设计正式.pdf
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1、-毕毕业业设设计计专专业业: :学生姓名：学生姓名：指导老师：指导老师：20052005 年年 7 7 月月-目录目录目录 .2摘要 .3Abstract.4第一章 110KV 变电所电气设计说明.51.1 所址选择：.51.2 主变压器的选择：.51.3 变电站电气主接线：.51.4 高压断路器和隔离开关的选择：.71.5 互感器的选择：.71.6 裸导体的选择：.81.7 补偿装置的选择：.91.8 避雷装置的选择：.91.9 变电所的自动化控制：.101.10 电缆设施及防水：.111.11 110KV、35KV 线路保护部分：.12第二章 计算部分.122.1 变压器的选择：.122.
2、1.1 负荷计算：.122.2 变压器选用方案探讨：.132.3 主变方案经济比较.142.3.1 主变及其附属设备综合投资比较.14第三章 短路电流计算：.16第四章 电气设备的选择.174.1 断路器及隔离开关：.174.2 隔离开关的选择.244.3 导线截面的选择：.294.4 电压互感器的选择：.384.5 补偿装置的选择：.394.6 避雷器的选择：.404.7 消弧线圈设计：.41第五章 继电保护装置.415.1110KV 部分：.425.235KV 部分：.425.310KV 部分：.42参考文献.44附录 .44-摘要摘要为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定修建 1 座
3、110KV 变电所。本工程初步设计内容包含变电所电气设计， 新建的变电所从 110KV 侧东郊变电所受电，其负荷分为 35KV 和 10KV 两个电压等级。通过技术和经济比较，现采用下列方案：1. 内设两台三绕组变压器，电压等级为 121/37.8/11。2. 110KV 进线采用内桥接线形式。3. 本工程初步设计内容包括变电所电气设计。4. 35KV 和 10KV 配电装置同样采用单母线分段接线。5. 所用电分别从 10KV 两端母线获得。关键词：变电所主变压器 潮流计算 短路计算 设备选型-AbstractAbstractFor satisfying the demand that eco
4、nomy development, the authorities concerneddecide to construct a transformer substation.This engineering first step design contents includes the transformer substation ofelectric Design. The new-et up salt a transformer substation obtain power form DongJiao substation (110KV) . There are two kinds o
5、f local loads in the substation,. One is35KV,the other is 10KV.Pass the technique to compare with the economy, adopt the following schemenow:1. There are two three-winding transformers in the substation.Voltage grade adopt121KV 38.5KV and 11KV .2. For 110KV main electrical connections shall adopt in
6、side bridge connection.3. The 110KVenters the line 2 return, The adoption builds trolley wire.4. For 35KV and 10KV main electrical connections employ single sectionalized bus.5. Auxiliary power system get power form the 10KV sectionalized bus.Keywords:Keywords:substation；main transformer；Flow calcul
7、ation；Short-circuitcalculation；Equipment Selection-第一章第一章 110KV110KV 变电所电气设计说明变电所电气设计说明1.11.1 所址选择：所址选择：首先考虑变电所所址的标高，历史上有无被洪水浸淹历史；进出线走廊应便于架空线路的引入和引出，尽量少占地并考虑发展余地；其次列出变电所所在地的气象条件：年均最高、最低气温、最大风速、覆冰厚度、地震强度、年平均雷暴日、污秽等级，把这些作为设计的技术条件。1.21.2 主变压器的选择：主变压器的选择：变压器台数和容量的选择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
8、，还应依据电力系统 5-10 年的发展规划、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。选择主变压器型式时，应考虑以下问题：相数、绕组数与结构、 绕组接线组别（在电厂和变电站中一般都选用 YN，d11 常规接线） 、调压方式、 冷却方式。由于本变电所具有三种电压等级 110KV、35KV、10KV，各侧的功率均达到变压器额定容量的 15%以上， 低压侧需装设无功补偿， 所以主变压器采用三绕组变压器。为保证供电质量、降低线路的损耗此变压器采用的是有载调压方式，在运行中可改变分接头开关的位置，而且调节范围大。由于本地区的自然地理环境的特点，故冷却方式采用
9、自然风冷却。为保证供电的可靠性，该变电所装设两台主变压器。当系统处于最大运行方式时两台变压器同时投入使用， 最小运行方式或检修时只投入一台变压器且能满足供电要求。所以选择的变压器为 2SFSZL7-31500/110 型变压器。1.31.3 变电站电气主接线：变电站电气主接线：变电站主接线的设计要求，根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和具体情况确定。通常变电站主接线的高压侧， 应尽可能采用短路器数目教少的接线，以节省投资，随出线数目的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形接线等。如果变电站电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线带旁母接线或采用一台半断路器接线
10、。变电站的低压侧常采用单母分段接线或双母线接线，以便于扩建。610KV 馈线应选轻型断路器，如 SN10 型少油断路器或 ZN13 型真空断路器；若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时，应采用限流措施。在变电站中最简单的限制短路电流的方法，是使变压器低压侧分列运行；若分列运行仍不能满足要求，则可装设分列电抗器， 一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器。故综合从以下几个方面考虑：1 断路器检修时，是否影响连续供电；-2 线路能否满足,类负荷对供电的要求；3 大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。主接线方案的拟定：对本变电所原始材料进行分析， 结合对电气主接线的可靠性、灵活
11、性及经济性等基本要求， 综合考虑。 在满足技术、 经济政策的前提下， 力争使其技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。此主接线还应具有足够的灵活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全、扩建发展方便。故拟定的方案如下：方案：110KV 侧采用内桥接线，35KV 采用单母分段，10KV 单母接线。方案：110KV 侧采用单母分段，35KV 采用单母分段带旁母，10KV 采用单母分段。由以上两个方案比较可知方案的 110KV 母线侧若增加负荷时不便于扩建，35KV、10KV 出线的某一回路出现故障时有可能使整个线路停止送电，所以很难建，35KV 线路故
12、障、检修、切除或投入时，不影响其余回路工作，便于倒闸操作，10KV 侧某一线路出现故障时不至于使整个母线停电，满足供电可靠、操作灵活、扩建方便等特点，所以采用方案，主接线图如图所示。-1.41.4 高压断路器和隔离开关的选择：高压断路器和隔离开关的选择：1 断路器种类和型式的选择按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器、 压缩空气断路器、 SF6 断路器、真空断路器等。2 额定电压和电流选择UnUns，InImas式中Un、Uns分别为电气设备和电网的额定电压，KVIn、Imas分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A。3 开断电流选择高压断路器的额定开断电流Inbr， 不应小于实际开断
13、瞬间的短路电流周期分量Ipt，即InbrIpt4 短路关合电流的选择为了保证断路器在关合短路电流时间的安全， 断路器的额定关合电流iNel不应小于短路电流最大冲击值ish。iNelish5 断路热稳定和动稳定的校验校验式I2tQ，iesishk隔离开关的选择：隔离开关也是发电厂和变电所中常用的开关电器。它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定的项目相同。 但由于隔离开关不用来接通和切断短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。1.51.5 互感器的选择：互感器的选择：互感器是电力系统
14、中测量仪表、 继电保护等一次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100、100/）和小电流（5、1A） 。电流互感器的二次侧绝对不能够开路。电压互感器的二次侧绝对不能够短路-1 种类和型式的选择选择电流互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式）选择其型式。当一次电流较小时，宜优先采用一次绕组多匝式，弱电二次额定电流尽量采用 1A，强电采用 5A。2 一次回路额定电压和电流的选择UnUns，InImas式中Un、Uns分别为电气设备和电网的额定电压，KVIn、Imas分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电3 准确级和额
15、定容量的选择互感器所选定准确级所规定的额定容量s2N应大雨等于二次册所接负荷I2，即2nZ2L2s2NI2nZ2L4 热稳定和动稳定的校验II2t2tQ，iesishk为电流互感器 1S 通过的热稳定电流，ies为电流互感器的动稳定电流。1.61.6 裸导体的选择：裸导体的选择：导体截面可按照长期发热允许电流或经济电流密度选择。对年负荷利用小时数大（通常指Tmax5000h） ，传输容量大，长度在20m 以上的导体，如发电机、变压器的连接导体其截面一般按经济电流密度选择。而配电装置的汇流母线通常在正常运行方式下，传输容量大，可按长期允许电流来选择。1 按导体长期发热允许电流选择ImaskIal
16、2 按经济电流密度选择Imax=SjJ3 电晕电压校验-UUcrMAX4 热稳定动稳定校验1QKfkC按电压损失要求选择导线截面（一般用于按电压损失要求选择导线截面（一般用于 10KV10KV 以下）以下） ：为保证供电质量，导线上的电压损失应低于最大允许值，通常不超过 5%。因此， 对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按允许电压损失来选择或校验导线截面。设线路允许电压损失为Ual%Smin=即 P（rl）+Q（xl）/10Un2Ual%1.71.7 补偿装置的选择：补偿装置的选择：电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。 在电力系统中， 整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电
17、源，因此必须进行无功补偿。通常情况下 110KV 的变电所是在 35KV 母线和 10KV 母线上进行无功补偿， 本变电所是在 10KV 母线上并联电容器和可调节的并联电抗器为主要的无功补偿（并联电容器和并联电抗器是电力系统无功补偿的主要常用设备， 予优先采用） ，既将功率因数由 0.8 提高至 0.92，合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可以提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性，故所选的电容器型号为TBB310-1500/50。1.81.8 避雷装置的选择：避雷装置的选择：避雷针： 单根接地电阻不大雨 10， 应布置单根垂直接地体， P=50/m ， L=2.5m，d=0.05m 的钢
18、管，由 60*6 的扁钢连接，埋入地下 3m 处。P4L接地电阻 Rc=22.9。ln2 Ld避雷器：对于本变电所来说，采用氧化锌避雷器，110KV 线路侧一般不装设避雷器，主变压器低压侧的一相上宜装设一台Y5W-12.7/42 型避雷器，35KV 出线侧装设 Y10W5-42/142 型避雷器。接地网：变电所内必须安装闭合的接地网，并装设必需的均压带，接地网采用水平接地为主，辅以垂直的封闭复合式接地网。主接地网电阻 R4；避雷针设独立接地体，它于主接地网地中距离 T5m，其接地电阻 R10。接地网有均压、减少接触电势和跨步电压的作用，又有散流作用。在防雷接地装置中，可采用垂直接地体作为避雷针
19、、避雷线和避雷器附近加强集中接地和散泄电流的作用。变电所不论采用何种接地体应敷设水平接地体为主的人工接地网。人工接地网的外缘应闭合，外缘的各角应做成圆弧行，圆弧半径不宜小于均牙带间距的一半，接地网内敷设水平的均压带。接地网一般采用-0.6m0.8m，在冻土地区应敷设在冻土层以下。均压带经常有人出入的走道应铺设沥青面（采用高电阻率的路面结构层） ， 接地装置敷设成环形， 目的是防止应接地网流过中性点的不平衡电流在雨后地面积水成泥污时，接地装置附近的跨步电压引起行人和牲畜的触电事故。此接地网水平接地体采用的是 60*6 的扁钢敷于地下 0.8m 处，垂直接地体为50 ，L=2.5m 的圆钢，自地下
20、0.8m 处与水平接地体焊接，接地体引上线采用 25*4 的扁钢与设备焊接。接地网的工频电阻R0.5。敷设在大气和土壤中有腐蚀的接地体和接地引下线，需采取一定的防腐措施（热镀锌，镀锡） 。所用变的设置所用变的设置：为保证重要变电所的安全用电，所以需装设两台所用变，以备用。为了保证供电的可靠性应在 35KV 和 10KV 母线上各装设一台变压器。 若只在 10KV 母线上引接所用电源， 由于低压线路故障率较高， 所以不能保证变电所的不间断供电。故所用变采用的型号是 S6-50/10、S6-50/35。接线图如下所示：1.91.9 变电所的自动化控制：变电所的自动化控制：本变电所采用综合自动化设备
21、，远动信息按四遥配置。1.遥测35KV 线路有功功率、电流和电能；10KV 线路有功功率、电流和电能；10KV 电容器电流和电能；110KV、35KV、10KV 各段母线电压；主变压器高、中、低侧有功功率、电流和电能；所用电和直流系统母线电压；2.遥信-110KV、35KV、10KV 线路断路器、隔离开关、PT 隔离刀闸位置；主变三侧断路器、隔离开关、中性点接地位置；主变瓦斯动作信号；差动保护动作信号；复合电压闭锁过电流保护动作信号；低频减载动作信号；35KV、10KV 系统接地信号、保护动作信号；断路器控制回路断线总信号；变压器油温过高信号；主变压器轻瓦斯动作信号；变压器油温过低总信号；微机
22、控制系统交流电源消失信号；微机控制系统下行通道信号；直流系统绝缘监测信号；遥控转为当地控制信号；3.遥调变压器档位调节4.遥控110KV 及以下断路器分合、预告信号复归。1.101.10 电缆设施及防水：电缆设施及防水：该变电所配电设有电缆沟， 电缆沟沿主建筑物至主变区配合装置。通过电缆沟把控制及动力电缆引接到控制室及动力屏，在电缆沟进建筑物时，加装穿墙孔板，待电缆施工后进行封墙，防止火的蔓延和小动物进入。为防止干扰，二次电缆采用屏蔽电缆。变压器事故排油系统：变压器事故排油系统：变电所设有两台变压器，当主变压器发生事故时，要排出变压器油。因此，考虑设一座变压器排油井，用 DN150 铸铁管排入
23、事故贮油井内，不考虑回收利用，排油井设在所区内空地。消防系统：消防系统：变电所一般为多油、电引起火灾，危险性较大，宜选用化学和泡末剂灭火，且变压器旁可设置消防砂。保护配置：保护配置：主变保护部分：主变保护部分：采用微机保护装置A. 差动保护防止变压器绕组和引出线相间短路，直接接地系统侧和引出线的单相接地短路及绕组见的短路。B.瓦斯保护防止变压器油箱内部或断线故障及油面降低。C.零序电流保护、零序电压保护防止直接接地系统中变压器外部接地短路并作为瓦斯保护和差动保护的后备。D. 防止变压器过励磁。E.过电流保护（或阻抗保护）防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护的后备。-F.过负荷保护防止
24、变压器对称过负荷。G.反映变压器油温及油箱内压力升高和冷却系统故障的相应保护。1.11 110KV1.11 110KV、35KV35KV 线路保护部分：线路保护部分：A. 距离保护B.零序过电流保护C.自动重合闸D.过电压保护在变电所周围装设独立避雷针，为防止直击雷和雷电波的危害，在 35kV 和 10kV 出线均安装金属氧化物避雷器；变压器安装金属氧化物避雷器；10kV 母线也用一组金属氧化物避雷器进行过压保护。10KV10KV 线路保护：线路保护：1、10kV 线路保护：采用微机保护装置，实现电流速断及过流保护、实现三相一次重合闸。2、10kV 电容器保护：采用微机保护装置，实现电流过流保
25、护、过压、低压保护。3、10kV 母线装设小电流接地选线装置，发送有选择性的单相接地遥信。第二章第二章 计算部分计算部分2.12.1 变压器的选择：变压器的选择：2.1.12.1.1 负荷计算：负荷计算：最大负荷时：1.35KV 出线在最大负荷水平下的流过的无功负荷：Q35=P35tan=50tan（arccos0.85）=40Mvar在最小负荷水平下的流过的无功负荷：Q35=P35tan=28tan（arccos0.85）=22.4Mvar2.10KV 出线在最大负荷水平下的流过的无功负荷：Q10=P10tan=20tan（arccos0.85）=16Mvar在最小负荷水平下的流过的无功负荷
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- 110 kV 变电站 设计 正式
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