KV降壓變電站設(shè)計(jì)

1、摘要：變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是聯(lián)系發(fā)電廠(chǎng)和用戶(hù)的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這次設(shè)計(jì)以110KV降壓變電站為主要設(shè)計(jì)對(duì)象，分析變電站的原始資料確定變電站的主接線(xiàn)；通過(guò)負(fù)荷計(jì)算確定主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)。根據(jù)短路計(jì)算的結(jié)果，對(duì)變電站的一次設(shè)備進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)。關(guān)鍵字：降壓變電站；電氣主接線(xiàn)；變壓器； 設(shè)備選型1設(shè)計(jì)任務(wù)1、系統(tǒng)特點(diǎn)：1）地區(qū)用電豐水期基本由小水電提供，枯水期由系統(tǒng)支援。2）豐水期小水電電力有剩余，輸送向系統(tǒng)。3）110kV側(cè)電源近似為無(wú)窮大系統(tǒng)。2、該所有110kV、35kV兩個(gè)電壓等級(jí)。110kV雙回至系統(tǒng)，系統(tǒng)電抗0.

2、5（Sb=100MVA Ub=37kV）；35kV進(jìn)線(xiàn)5回：水電廠(chǎng)1，30MW，12km，2回；水電廠(chǎng)2，30MW，13km，2回；水電廠(chǎng).315MW，20km，單回；35kV出線(xiàn)10回：中心醫(yī)院2回，1.5MW，5km；造紙廠(chǎng)1回，2.5MW，4km；印刷廠(chǎng)1回，2MW，5km；面粉廠(chǎng)2回，2.5MW，4km；提灌站1回，1MW，6km；備用2回。3、110kV側(cè)出線(xiàn)主保護(hù)為瞬時(shí)動(dòng)作，后備保護(hù)時(shí)間為0.15s，斷路器燃弧時(shí)間按0.05s考慮。4、該地區(qū)最熱月平均溫度為28°C，年平均氣溫16°C，絕對(duì)最高氣溫為40° C，土壤溫度為18°C。5、該變電

3、所位于市郊生荒土地上，地勢(shì)平坦、交通便利、環(huán)境無(wú)污染。2 負(fù)荷計(jì)算計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線(xiàn)電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線(xiàn)選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小又將使電器和導(dǎo)線(xiàn)電纜處子過(guò)早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見(jiàn)正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。35KV側(cè)負(fù)荷: S1=9.50.8=11.875MVA電機(jī)側(cè)總?cè)萘浚汗┙o110KV的容量：3、變壓器的選擇和主接線(xiàn)的確定3.1變壓器選型以為水電廠(chǎng)負(fù)荷總?cè)萘繛?5MW，而負(fù)荷總?cè)萘績(jī)H僅只9.5MW，假設(shè)負(fù)荷全開(kāi)，那么還有S0=75-9.5=65

4、.5MVA送回系統(tǒng)。另外，某一臺(tái)變壓器還可能出現(xiàn)故障，那么一臺(tái)變壓器要能夠承擔(dān)全部負(fù)荷的70%，所以選擇變壓器的型號(hào)為SFL-50000/110,其參數(shù)見(jiàn)表3-1表3-1變壓器參數(shù)型號(hào)額定容量高壓側(cè)電壓（KV）低壓側(cè)電壓（KV）空載損耗（KW）負(fù)載損耗（KW）阻抗電壓（%）空載電流（%）SFL-50000/110500000.3，6.6，10.5，116526010.50.7變壓器采用Y-連接。3.2主接線(xiàn)的確定由于110KV側(cè)沒(méi)有、類(lèi)用戶(hù)，故采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，為增加一定可靠性，便于檢修，進(jìn)而采用單母線(xiàn)分段式。對(duì)于35KV側(cè)由于涵蓋大量負(fù)荷，所以應(yīng)盡量保障供電，尤其含有中醫(yī)院，出于安全考慮，采用

5、雙母線(xiàn)接線(xiàn)，保障母線(xiàn)不間斷供電。4、計(jì)算短路點(diǎn)的最大短路電流等值電路的計(jì)算：取基準(zhǔn)功率:Sb=100MVA Ub=Uav系統(tǒng)電抗：由上表計(jì)算得110/35KV變壓器：查表可得15MW水輪發(fā)電機(jī)電抗去1.07水電廠(chǎng)側(cè)變壓器：輸電導(dǎo)線(xiàn)選擇：LGJ-50/8，查表可得該導(dǎo)線(xiàn)35KV時(shí)，單位長(zhǎng)度電抗值：X0=0.423水電廠(chǎng)線(xiàn)路： XL2=0.423×13=5.499負(fù)荷線(xiàn)路： 因?yàn)樽儔浩餍吞?hào)完全相同，其中性點(diǎn)點(diǎn)位相同等，故等值電路圖可化簡(jiǎn)為圖4-1：圖4-1等值電路簡(jiǎn)化圖4.1 110KV母線(xiàn)短路時(shí)對(duì)于110KV系統(tǒng)電源（無(wú)窮大容量）X*=X1=0.25短路次暫態(tài)電流：短路沖擊電流：對(duì)于發(fā)

6、電機(jī)側(cè)電源X*=12.705+2.354=15.059Xca*=X*SNSb=1.059×(750.8)100=14.12查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線(xiàn)(四) t=0，得I*"=0.2短路沖擊電流：iM2=2.55IG"=2.55×0.094=0.2397KA由此可得110KV母線(xiàn)短路時(shí)：總短路次暫態(tài)電流：總沖擊電流：iM=iM1+iM2=5.1+0.2397=5.34KA4.2 35KV母線(xiàn)短路時(shí)對(duì)于110KV系統(tǒng)電源（無(wú)窮大容量）X*=0.25+12.705=12.955短路次暫態(tài)電流：短路沖擊電流：對(duì)于水電廠(chǎng)1發(fā)電機(jī)側(cè)電源X*=5.523查水輪機(jī)短路電流

7、運(yùn)算曲線(xiàn)(三) t=0，得I*"=0.5短路次暫態(tài)電流：短路沖擊電流：對(duì)于水電廠(chǎng)2發(fā)電機(jī)側(cè)電源X*=5.7345查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線(xiàn)（三 t=0）I*"=0.5短路次暫態(tài)電流：短路沖擊電流：對(duì)于水電廠(chǎng)3發(fā)電機(jī)側(cè)電源X*=14.43查水輪機(jī)短路電流運(yùn)算曲線(xiàn)(三) t=0I*"=0.4短路次暫態(tài)電流：短路沖擊電流：由此可得35KV母線(xiàn)短路時(shí)總次暫態(tài)短路電流：iM=iM1+iM2+iM3+iM4=2.09KA5、配電裝置及電氣設(shè)備的配置與選擇5.1母線(xiàn)的選擇本設(shè)計(jì)的110KV為屋外配電裝置，故母線(xiàn)采用鋼芯鋁線(xiàn)LGJ按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線(xiàn)截面S： 設(shè)年最大負(fù)荷利用時(shí)：

8、Tmax=6000h查表可得經(jīng)濟(jì)電流密度：jec=0.9A/mm2則導(dǎo)線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)截面為Aec=Ijec=2620.9=291mm2所以初步選線(xiàn)為L(zhǎng)GJ-300。該地區(qū)年絕對(duì)最高氣溫為40度，而導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)期允許溫度為28度，查表得溫度修正系數(shù)K0=0.81查表得IY=800A滿(mǎn)足要求導(dǎo)線(xiàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：查表可得主變110KV側(cè)假想時(shí)間tima=3.8最高氣溫40度時(shí)裸導(dǎo)體的C值為99所以滿(mǎn)足熱穩(wěn)定度的最小允許條件截面：實(shí)際選用導(dǎo)線(xiàn)面積300mm2>41.25mm2，所以熱穩(wěn)定度滿(mǎn)足要求。本設(shè)計(jì)的35KV為屋外配電裝置，故母線(xiàn)采用鋼芯鋁絞線(xiàn)LGJ按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線(xiàn)面積35KV側(cè)母線(xiàn)最大持續(xù)工作電流是7

9、42A，查表可得30時(shí)LGJ-400型鋼芯鋁絞線(xiàn)的允許載流量為Ia1=0.95×800=760A>743A，故選LGJ-400型鋼芯鋁絞線(xiàn)。校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度35KV以上鋼芯鋁絞線(xiàn)最小允許截面為25mm2,，所以選LGJ-400型鋼芯鋁絞線(xiàn)滿(mǎn)足要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的最小允許截面400 mm2>13 mm2，所以35KV側(cè)用LGJ-400型符合要求。5.2斷路器的選擇因本變電站所帶負(fù)荷比較小，所以都考慮采用少油斷路器。110KV側(cè)斷路器選擇：需選用的斷路器，主變110KV側(cè)計(jì)算電流：經(jīng)過(guò)查表，可初選斷路器為：SW4-110型，其參數(shù)見(jiàn)表5-1表5-1 熔斷器參數(shù)型號(hào)額定電壓

10、(KV)額定電流(A)額定開(kāi)斷電流(KA)1S熱穩(wěn)電流(KA)有效極限通過(guò)電流(KA)SW4-110/1000110100018.4215535KV側(cè)斷路器選擇：需選用的斷路器，主變35KV側(cè)電流計(jì)算經(jīng)過(guò)查表，可初選斷路器為：SW3-35型，其參數(shù)見(jiàn)表5-2表5-2 短路器參數(shù)型號(hào)額定電壓(KV)額定電流(A)額定開(kāi)斷電流(KA)4S熱穩(wěn)電流(KA)有效極限通過(guò)電流(KA)SW2-35/100035100024.816.545對(duì)斷路器進(jìn)行校驗(yàn)：斷流能力校驗(yàn)：因?yàn)槿喽搪冯娏鞔笥趦上喽搪冯娏?，所以選三相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，可用次暫態(tài)短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。由上計(jì)算可知，110KV側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)，選進(jìn)行校驗(yàn)

11、。所選斷路器的額定開(kāi)斷電流I=18.4KA>2.094K，,則斷流能力滿(mǎn)足要求。35KV側(cè)母線(xiàn)短路時(shí)，選進(jìn)行校驗(yàn)。所選用斷路器的額定開(kāi)斷電流I=24.8KA>0.82KA，則斷流能力滿(mǎn)足要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：所選110KV側(cè)斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流等于有效極限通過(guò)電流峰值55KA，而流過(guò)斷路器的最大沖擊電流僅僅為5.34KA，則動(dòng)穩(wěn)定滿(mǎn)足要求從以上的校驗(yàn)可知斷路器選擇滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：110KV側(cè)：交流分量的熱效應(yīng)：Qp=2.0942×0.15=0.658(KA)2S查表可得變電站各級(jí)電壓母線(xiàn)及出線(xiàn)T=0.05,所以直流分量的熱效應(yīng)：Qnp=2.0942×0.0

12、5=0.22(KA)2S因此熱效應(yīng)：Qf=Qp+Qnp=0.658+0.22=0.878(KA)2S由上述參數(shù)表可得該斷路器允許的短路熱效應(yīng)為21KA持續(xù)1秒，所以It2t=212×0.15=441(KA)2S0.878<441，因此熱穩(wěn)定滿(mǎn)足要求,可知可以選該斷路器。35KV側(cè)：交流分量的熱效應(yīng)：Qp=0.822×0.15=0.10086(KA)2S查表可得變電站各級(jí)電壓母線(xiàn)及出線(xiàn)T=0.05，所以直流分量的熱效應(yīng)：Qnp=0.822×0.05=0.03362(KA)2S因此熱效應(yīng)：Qf=Qp+Qnp=0.10086+0.03362=0.13448(KA)

13、2S由上述參數(shù)表可得該斷路器允許的短路熱效應(yīng)為16.5KA持續(xù)4秒，所以：It2t=16.52×4=1089(KA)2S0.135<1089，因此熱穩(wěn)定滿(mǎn)足要求，可知可以選該斷路器。5.3隔離開(kāi)關(guān)的選擇110KV側(cè)：所選隔離開(kāi)關(guān)額定電壓應(yīng)大于等于110KV，主變壓器110KV側(cè)電壓經(jīng)過(guò)查表，可選隔離開(kāi)關(guān)：GW4-110D/600型，其參數(shù)見(jiàn)表5-3表5-3隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓（KV）額定電流（KA）極限通過(guò)電流（KA）5S熱穩(wěn)定電流（KA）操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)GW4-110D/600110600有效值峰值14CS11G50CS14G35KV側(cè)：所選隔離開(kāi)關(guān)額定電壓應(yīng)大于35KV，主

14、變壓器35KV側(cè)電流經(jīng)過(guò)查表，可選隔離開(kāi)關(guān)為:GW5-35/1000型,其參數(shù)見(jiàn)表5-4表5-4 隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓（KV）額定電流（KA）極限通過(guò)電流（KA）5S熱穩(wěn)定電流（KA）操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)GW5-35/1000351000有效值峰值25CS6-23050對(duì)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行校驗(yàn):110KV側(cè)：動(dòng)穩(wěn)定電流等于極限通過(guò)電流峰值50KA，流過(guò)斷路器的最大短路沖擊電流為5.34KA，顯然動(dòng)穩(wěn)定滿(mǎn)足要求。經(jīng)以上校驗(yàn)可知，所以隔離開(kāi)關(guān)滿(mǎn)足要求，故可用GW4-110D/600型高壓隔離開(kāi)關(guān)。動(dòng)穩(wěn)定電流等于極限通過(guò)電流你峰值83KA，流過(guò)斷路器的最大短路沖擊電流為2.09KA，顯然動(dòng)穩(wěn)定滿(mǎn)足要求。經(jīng)以上

15、校驗(yàn)可知，所以隔離開(kāi)關(guān)滿(mǎn)足要求，故可用GW5-35G/1000型高壓隔離開(kāi)關(guān)。5.4電壓互感器的選擇變電所每組母線(xiàn)的三相上均安裝電壓互感器。電壓互感器按工作電壓來(lái)選擇：（1）110KV電壓互感器選擇：JCC1-110（2）35KV電壓互感器的選擇:JDJJ-35其參數(shù)見(jiàn)表5-5：表5-5電壓互感器系數(shù)型號(hào)額定變比額定容量（VA）最大容量（VA）準(zhǔn)確等級(jí)JCC1-1100.5級(jí)1級(jí)3級(jí)2000-5001000JDJJ-3515025060012005.5電流互感器的選擇凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量符合測(cè)量?jī)x表、保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求。因?yàn)橐箅娏骰ジ衅鞯念~定電壓不小于裝設(shè)電流互感器

16、回路所在電網(wǎng)的額定電壓。所以本變電所110KV側(cè)電流互感器考慮選擇LCWD-110型，又因?yàn)榱鬟^(guò)斷路器的最大持續(xù)電路為262A，所以選擇變比為400/5.35KV側(cè)電流互感器考慮選擇LCWD-35型，又因?yàn)榱鬟^(guò)斷路器的最大持續(xù)電流為743KV，所以考慮選擇變比為1200/5.其參數(shù)見(jiàn)表5-6表5-6電流互感器參數(shù)型號(hào)額定一次電流/A次級(jí)組合額定二次負(fù)荷/10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)0.513DLCWD-3515-15000.5/D21530-7577-191LCWD-110(2*50)-(2*600)0.5/D/D235-9065-1656、課程設(shè)計(jì)的體會(huì)心得課程設(shè)計(jì)是學(xué)生完成基礎(chǔ)課程之后，將理論與實(shí)踐有機(jī)聯(lián)系起來(lái)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是為以后走向工作崗位能更好的服務(wù)社會(huì)打下基礎(chǔ)是重要環(huán)節(jié)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，基本掌握了110kV 變電站電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本步驟和方法，并在分析、計(jì)算和解決實(shí)際工程能力等方面得到訓(xùn)練， CAD 繪圖方面的知識(shí)、方法。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我查閱了大量的文獻(xiàn)資料，積累了豐富的第一手材料，在主接線(xiàn)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備選擇等具體