電氣0k2設計題目0350kV變電站一次

110kV建設與城市建設之間的日益突出。為了更好地解決這一，提出了在城市中建造大容量變電站、緊湊型變電站和變電站等。5～10ADESIGNOFELETRICFORSTEP-DOWNTRANSFORMER-Thesubstationisthepowerfacilitieswhichistotransformthevoltage,receiveanddistributethepower,controltheflowofelectricityandadjustthevoltageinpowersystem.Itlinksvoltagegridatalllevelsthroughthetransformer.Withtherapiddevelopmentofurbaneconomy,electricityloadgrowsrapidlyanddensityofregionalloadisincreasinghigherandhigher;theplanningandlocationofthesubstationbenefitfromgeographicalandenvironmentalrestrictions,whichleadstotheincreasinglyprominentcontradictionbetweenthepowergridconstructionandurbanconstruction.Inordertobetterresolvethiscontradiction,largecapacitysubstations,compactsubstationandundergroundsubstationsinthecityareputtedforward.Throughthedesignassignmentoftheoriginalmaterialofsubstation:substationtype,voltagegrade,loadconditions,qualification,systemandenvironmentconditionsetc,combiningwithreferencematerialsatthecompletiondesign.Theincludes:themaintransformercapacityandmodelsofchoiceshouldbebasedon5~10yearsofpowersystem'sdevelopmentplanning,accordingtotheroleofthesubstationinthepowersystemandthenumberofthecircuits,wechoosethemainelectricalwiring,Accordingtothedesignofthemainofthewiringdiagram,drawtheequivalentnetworktocalculateshort-circuitcurrent.Accordingtotheshortcircuitcurrenttochooseelectricequipments,Accordingtoqualifythevoltagecircuitchoosethehousepowerdistributionequipmentandoutsidedistributiondevice,accordingtoavoidthunderdevicedesignprincipleinlightningprotectiondeviceofchoice.Keywords：Substation;powerfacilities;concrete...............................................................................................................................................1 原始數(shù) 主變壓器的選 概 主變壓器的臺數(shù)的選 主變壓器的容量的選 主變壓器的型式的選 主變壓器最終方案的確 概 主接線的接線方 主接線的比較選 短路電流的計 網(wǎng)絡的等值變換與簡 重要的電氣設備選 斷路器的選 斷路器選擇原則與技術條 斷路器型號的選擇及校 開關的選 開關的選擇原則及技術條 開關型號的選擇及校 電流互感器的選 電流互感器的特 電流互感器的選擇標 電流互感器的選擇與校 電壓互感器的選 電壓互感器的特 電壓互感器的選擇標 電壓互感器的選擇計 母線的選 導體的選擇條件選擇和校 母線及電纜截面的選 母線選擇計 支持絕緣子的選 支持絕緣子的選擇標 支持絕緣子選擇計 110kV側：根據(jù)條件選取ZS-110絕緣子，其技術數(shù)據(jù)見表5- 穿墻套管的選 方案1與方案2的技術經(jīng)濟比 方案的總投資比 方案的綜合投資比 方案的年運行費比 最終方案的確 電氣總平面布置及配電裝置的選 概 高壓配電裝置的選 防雷設計規(guī) 防雷保護的設 主變中性點放電間隙保 避雷器的選 避雷針的選 保護全面積的校 接地網(wǎng)的設 設計說 接地體的設 接地網(wǎng)設計計 參考文 變電站類型：110kV電壓等級：110/35/1035kV30MW10kV10MW出線情況：110kV：1回，LGJ-185/20km；35kV：8回；10kV：10回（電纜（1）110kV30（Sb=100MA）（1）最高溫度：40℃，最低溫度：- 年平均溫度土壤電阻 ρ＜400歐當暴 40日/變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及變壓器等，，由原始資料可知本次所設計的變電所是110kV降壓變電所，它是以110kV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至35kV及10kV母線上，再將電能分配出去。因此選，主變容量一般按變電所建成近期負荷，5～1010～20根據(jù)變電所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的70%～80%70% ++=+則S=0.6×S總1主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及條件等船舶等工具的允許承載能力。當不受條件限制時，在330kV及以下的變電所，均應選用三相變壓器對于500kV變電所，除需考慮條件外，尚應根據(jù)所供負荷和系統(tǒng)情況。尤其215%組變壓器。少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行和操作的工作量及占地在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、變以及普通三繞組變壓器變壓器變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%變壓器雖然它的路阻抗較大當?shù)蛪簜壤@組產(chǎn)生接地故障時很大的電流向一側繞組流去在變壓器鐵芯中失去磁勢平衡在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應力變器中對兩端低壓母線供電時如果兩端負荷不相等兩端母線上的電壓也不相等損耗也就增大所以受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇變壓器。3為了滿足用戶的用電質量和供電的可靠性，110kV10%95%。電網(wǎng)任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側母線95%～100%切換，稱為無激磁調壓，調整范圍通常在±%以內，另一種是帶負荷切換稱為有載調壓，30%。45635kV

S2n

33.33MVA10kV

35.2941MVA

35294.1100%23.53%27500035kV30%100/100/50100/100/100。100/100/100。（kA：SFSZ-空載損耗（kW：38.4（kW：高（%：高空載電流（%：0.8

123投資?。褐鹘泳€應力求簡單，以節(jié)省斷路器、開關、電流和電壓互感器、避電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自耦變壓器1優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任意一個元件（母線及母線開關）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電，并且電壓等級2重要用戶停電。但是，一段母線或母線開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電，而出線為雙回時，常使線路出現(xiàn)交叉，擴建時需向兩個方向均衡35～63kV4～8回，6～10kV63使每回路就需要增加一組母線開關另外當母線故障或檢修時，開關作為倒換操作電器，容易誤操作。4回及以上時。4220kV10～1415220kV5、變壓器—67、3~53～5角3～5110kV及以上配電裝置。不宜用于有再擴 4 4

5 53-1110kV側、35kV側、10kV側均選用單母線分段接線，可靠性好很好的經(jīng)濟性?？梢?535558 3-2110kV側選用單母接線，35kV側選母線接線，10kV側選用單母線分段接線。6回及以上；35kV8回，或連接電源較大、負荷較大時；10kV進444103-3110kV側選用單母接線側，35kV側均選用單母線分段接線，10kV側選母線接線44553-5110kV35kV 10kV4 4

5 53-6d1,d2,d3基準電抗為132Ω，系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)，發(fā)生短路時，短路電流的周期分量在整個短路過系統(tǒng)到110kVXU

(4- 又由所選的變壓器參數(shù)阻抗電壓：18(高-中)，10.5(高-低)，6.5%（中-低）XU(12)%U(13)%U(23)%

(4- U(12)%U(23)%U(13)% XU(13)%U(23)%U(12)%

(4-3X1

X1

(4-(4- X2

X2

(4- X3

n n

(4-AB的短路計算的系統(tǒng)化簡阻抗圖及各阻抗值、短路點均一樣。系統(tǒng)阻抗圖（4-1）4-14-2

4-24-3d1Xjs1X 1XI 3 I" I300.502 II"

（4-（4-（4-（4-（4- I

Ich

2KI"12(Kch12(Kch

（4-（4-（110kvKchS

3UI"

315.06115

（4-bbI"：起始次暫態(tài)電 I∞：t=∞時的穩(wěn)態(tài)電 S∞：短路容d2

Xjs20.0330.13750.0875d 1 d

（4-（4-33

3Ub3Ub

(4-d2I" I3.881.560d2

(4-II"

I"

(4- 12(Kch12(Kch

(4-b 3UI"bd3

3376.05

(4-Xjs30.0330.13750.00625d 1 d

(4-3X3

(4-d3I" I6.15.5d3

(4-II"33.55(kA) (4- 2kI"

(4- b 3UI"b

310.533.55

(4-短路計算結果列表于下 表4-1短路計算成果基準電壓短路電流沖擊電流短路容量本設計中，電氣設備的選擇包括：斷路器和開關的選擇，電流、電壓互感器的選5-11√√√√√√√2√√√√√√3√√√√√√4√√√√√√5√√√√√√6√√√7√√√√√√8√√√√√√9√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√斷路器選擇原則與技術條縮空氣斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等。電壓：Uj（電網(wǎng)工作電壓）UnIgmax（最大持續(xù)工作電流）Inmaxmax開斷電流（或開斷容量

IdtIkd（或SdtSkd （5-IdttSdttIkdSkd5-25～5-29。式中ich

ich

（5-imaxI II2

（5-tdz——短路電流發(fā)熱等值時間（又稱假想時間Itt I其中

dz

0.05''，由 和短路電流計算時間I5-1中查出短路電流周期分量等值時間tz，從而算出tdz。110kV2.8斷路器型號的選擇及校110kV35kV

UNUg110kVUNUg38.5kVUNUg

Imax

1.05(351.05(353110110kV

35kV10kV

ImaxImax

1.0531.05338.5310.5110kV側： I"35kV側： I"10kV側： I"110kVImaxich=38.34kA35kVImaxich=15.4kA10kVImaxich=85.4kA

SkdSSkdSSkdS110kV 選定

SW4110G.額定電壓 額定電流額定開斷電流 極限通過電流（峰值：55kA額定開斷容量 熱穩(wěn)定電流（5s有效值35kV側 選定為SW235.(小車式)各項技術數(shù)據(jù)如下： 極限通過電流（峰值 4s熱穩(wěn)定電流10kV側 選定為SN410G各項技術數(shù)據(jù)如下： ：120kA（1）110kV

ich I t0.05 tdztz

imax5s時

ichimax，I 15.062（2）35kV

I 2tich imax ichimax， tdztz

4s時

I 6.052（3）10kV

2t28.42

顯然：I 2t，滿足熱穩(wěn)定ich imax

ich

，滿足動穩(wěn)定 tdztz0.05 當取5s時 I 33.552

2t1052

顯然：I 2t，滿足熱穩(wěn)定開關的選擇原則及技術條（1（2（310kV

UN動穩(wěn)定校驗

ich熱穩(wěn)定校驗：I I 開關型號的選擇及校（1）110kV 選定為GW5110G，各項技術數(shù)據(jù)為額定電壓 額定電流熱穩(wěn)定電流（4s有效值：25kA 動穩(wěn)定電流（峰值：83kA（2）35kV側 選定設備為GN235T,各項技術數(shù)據(jù)如下：額定電壓:35kV 熱穩(wěn)定電流（5s：25kA 動穩(wěn)定電流（峰值：64kA（3）10kV側 選定設備為GN1010T/3000160,各項技術數(shù)據(jù)如下： 熱穩(wěn)定電流 動穩(wěn)定電流（峰值：160kA

ich

(5- 其 t0.05

I

II

(5-（5-（1）110kV側tdztz

imax4s時

ichimax，滿足動穩(wěn)定t t I （2）35kV

I2t252

顯然：I I2t，所以滿足熱穩(wěn)定t tich15.4kAtdzt t

imax5s時

ichimax，滿足動穩(wěn)定I （3）10kV

I2t2525，顯然I I2t滿足熱穩(wěn)定ich

ichimax、滿足動穩(wěn)定t tdztzt

5s時

I

I2t1602

，顯然I I2t,滿足熱穩(wěn)定電流互感器的特電流互感器的選擇標II 10%（Bl在系統(tǒng)短路時工作，因此準確級要求不高，在可能出現(xiàn)短路電流范圍內誤差限制不超過-10%10%誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過-10%2f1/3左右以保證測量儀表的最佳工作，電流互感器的一次額定電壓UNI1N選擇必須滿足：UNUgI1NIgmax，為了確保所供儀表的準確度，互種類和型式的選擇選擇電流互感器種類和型式時，應滿足繼電保護、自動裝置和測量熱穩(wěn)定檢驗:電流互感器熱穩(wěn)定能力常以tdzI1NKt來表I

(IK

（5- 動穩(wěn)定校驗：電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（

2I1N）Kdw（ich

2I1N

（5-電流互感器的選擇與校110kVLCWD1105-5-11LCWD-1100.51sD1一次回路電壓：Ug110kV110kV一次回路電流 )1.0575(3110)I1N(250)~(2600)則ich

Igmax413A2I1Nich13.008kA

2260060

2I1NKdw, 熱穩(wěn)定：I (I t0.05''2t0.05I

0.)8II

5.100920.830.3334)2IK)2 35kVLBJ10

LBJ1010%1s級13LBJ2432一次回路電壓：Ug35kV35kV一次回路電流：Igmax1.05 3UN1.0575(335)1299ich

Igmax1299A15001.12I1Nich22.849kA

2150090

2I1NKdw 熱穩(wěn)定： t0.05''2t0.05(I''I)20.780.050.83 II

8.960420.831.550)2IK)2,則滿足熱穩(wěn)定1N10kVLAJ101N5-13LAJ1010%1s熱穩(wěn)定級13LAJ1D一次回路電壓：Ug10kV10kV

Igmax1.05

3UN1.0575(310)4547ich8.665kA

26153

2I1NKdw 熱穩(wěn)定： t0.05''2t0.05(I''I)20.780.05 II

3.398120.831.150)2IK)2,則滿足熱穩(wěn)定1N1NLQZ355-5-14LQZ3510%5sLQZ一次回路電壓：Ug35kV35kV一次回路電流IgmaxP

3UNcos)60(6

3350.85)Igmax194.1A6001.1

ich22.849kA

20.66100

2I1NKdw,

t0.05''2t0.05(I

I)24.40.054.45 I

8.960424.45650.66)2IK)2,則滿足熱穩(wěn)定1N10kV出線側：LFZB101N5-15LFZB101s熱穩(wěn)定LFZB一次回路電壓：Ug10kV10kVUN一次回路電流IgmaxP

3UNcos)30

3100.85)203.4Igmax203.4A4001.1AI1N，滿足要求ich8.665kA

20.44153

2I1NKdw 熱穩(wěn)定： t0.05''2t0.05(I''I)20.780.05 II

3.398120.83850.44)2IK)2,則滿足熱穩(wěn)定1N1N電壓互感器的特電壓互感器的選擇標壓應在（1.1～0.9）UN5-16選擇。5-16接 型電網(wǎng)電壓型二次繞組電壓一臺PT100/100/100/3（相110～220kV配電裝置中一般采用半級式電磁電壓互感器的選擇計110kV側：JCC1105-

JCC110在下列準確等級下0.513 100 35kVJDJJ-355-185-18JDJJ-35在下列準確等級下額最大容0.513 10kVJDZJ-105-5-19JDZJ-10在下列準確等級下額最大容0.513 導體的選擇條件選擇和校3）110kV及以下配電裝置，母線及電纜截面的選Ig.maxIy種類的導體和不同的最大負荷年利用小時數(shù)Tmax將有一個年計算費用最低的電流密度—經(jīng)（JSjIg

J(mm2

（5-—J熱穩(wěn)定校驗：按上述情況選擇的導體截面SICtdzSICtdzC—I—穩(wěn)態(tài)短路電流

—短路等值時間動穩(wěn)定校驗：maxy式中：為母線材料的允許應力，硬鋁為69106ymax為作用在母線上的最大計算應力，其值與母線的截面形狀有關

1.73108

aW)i2

（5-ich：短路沖擊電流L：支柱絕緣子間的跨距a：相間距離W：母線截面系數(shù)母線選擇計110kVLGJ-185/20185mm280C長期允531A。20C117K=1.05*531=557.55A>Ig.maxt熱穩(wěn)定校驗 tC=87，取tdz

（5-S1855100.935kV側母線

/87108.11I

hb80 IgmaxK

（5-Iu為該母線布置方式和環(huán)境溫度為+20度時的導體長期允許載流量，K為溫度修6-21K=1.05Igmax1.05

3UN1.05 Igmax1299A1.051249AKIy

5-21K度,7005J（6-

SjIg

J(mm2

（5-JS應盡量接近經(jīng)濟計算的Sj。最大負荷利用小時數(shù)最大負荷利用小時數(shù)3000500035按

=5000J則SjIg

J(mm2)12991.15

公式SSmin

(I

C)

（5-SSminCIItdz S7510(8.9604873.4)I

其中II''8.9604kAtdztdz=3.4熱穩(wěn)定系數(shù)C5-23C5-23穩(wěn)定系數(shù)熱穩(wěn)定系數(shù)（C鋁銅

max

（5-式中：y為母線材料的允許應力，硬鋁為69106Pa,max為作用在母線上的最大計算

1.73108

aW)i2查《發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料》1465-19，可知單條矩形鋁母線的截面W0.167bh20.16788028550.4mm3慣性半徑ri0.289h0.2898023.12mm

1.73108

aW)i2 i：短路沖擊電流(kA),35kV母線側 2.55I'' L：支柱絕緣子間的跨距a：相間距離W：母線截面系數(shù)10kVhb三 四豎 平125 IgmaxKIu為該母線布置方式和環(huán)境溫度為+20度時的導體長期允許載流量，K為溫度修6-25K=1.05Igmax1.05

3UN1.0575(310)4547Igmax4547A4788A1.054560KIy

5-25K度,7005J（6-

SjIg

J(mm2JS應盡量接近經(jīng)濟計算的Sj。5-26最大負荷利用小時數(shù)3000500035kV以按

=4800J則SjIg

J(mm2)38191.732207.5mm21250mm212510

公式S

(I

C)SSminCIItdz則S125103398其中II''

I

tdztz

.0''2t.0

I2''

z熱穩(wěn)定系數(shù)C5-27Cz5-27穩(wěn)定系數(shù)熱穩(wěn)定系數(shù)（C鋁銅動穩(wěn)定校驗：maxy式中：為母線材料的允許應力，硬鋁為69106ymax為作用在母線上的最大計算應力，其值與母線的截面形狀有關,500-700。

1.73108

aW)i2查《發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料》1465-19系數(shù)：W 125.慣性半徑:

1.73108

aW)i2

2

ich：短路沖擊電流(kA),35kVchL：支柱絕緣子間的跨距a：相間距離W：母線截面系數(shù)

5I''

23.

58.6kA支持絕緣子的選擇標根據(jù) 無論支持絕緣子或套管均要負荷產(chǎn)品額定電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓要求，UgUn支持絕緣子選擇計110kVZS-1105-5-28ZS-11035kVZS-355-5-29ZS-3510kVZS-105-5-30ZS-10穿墻套管的選

UgUnIgmaxIn35kV

Un35

IgmaxP

3UNcos60(6

3350.85)根據(jù)條件選取CLB355-5-31kg10kV

Un10

IgmaxP

3UNcos)30

3100.85)根據(jù)條件選取CLD105-5-32CLD1012方案 SFSL-40000/110主變壓27.7萬元×2SW4-110G4.55萬元×3SN4-10G0.4萬元×13GW5-110G/1000-83開0.16萬元×6GN2-35T/600-64開0.03萬元×22GN10-10T/3000-160開總投資 （萬元0.5萬元×26方案 SSZ9-40000/110主變壓27.7萬元×2SW4-110G4.55萬元×1SW2-351.2萬元×11SN4-10G0.4萬元×13GW5-110G/1000-83開0.16萬元×8GN2-35T/600-64開0.03萬元×22GN10-10T/3000-160開0.5萬元×26總投資：102.67（萬元6.2ZZ0(1（萬元（6-式中： 為不明顯的附加費用比例系數(shù)，110kVZaZb

（萬元（萬元UA104u1

（萬元 （6-式中 小修，維修費，一般為 折舊費，一般為 0.06～0.08元/（kW·h 其中，ΔA S S SAn(PKQ)T

(PKQ)(123

（6-

S S S n式中 （kW，（%）Sn/100（kvar （kW（%）Sn/100（kvar 無功經(jīng)濟當量，即為每多發(fā)送（或補償）1kvar的值.0.1～0.15 一臺變壓器額定容量 n臺變壓器三側分別擔負的最大總負荷（kA （kA

P

QI0

0.840000100320kv

P1

] P1

] P1

] Ud%Ud1%Ud2%Ud3%1170.5QUd(%)Sn17.6400001007040kvarS2320.8537.65kVAS3200.85

6- S S SAn(PKQ)T (PKQ)(12

S S S

2355414

n

Ua23.74（萬元 方案

Ub23.72（萬元綜上所得，Z1＜Z2，U1＜U21211作為主接線方案。

少工作量；④房屋建筑投資大。配電裝置的設計必須執(zhí)行國家基本建設方針和技術經(jīng)濟政策保證導體和電器在污穢、和高海拔地區(qū)的安全運行配電裝置的整個結構尺寸是綜合考慮到設備外形尺寸檢修和搬運的安全距離，7-17-2（見下文）的B、C、D值是在A值的基礎上，加上運行、搬運和檢修工具活動范圍及施工誤差7-1屋外配電裝置的安全凈距（mm（CD7-2屋內配電裝置的安全凈距額 電壓36J（mm（CDE注：110J、22J、330J、500J110kV、35kV、10kV根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》規(guī)110kV、35kV采用屋外配電裝置，10kV采用屋內配電裝置?；A上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便能在地面安全地活動，中型配電在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在烈度較高地區(qū)建用。這種布置是我國屋外配電裝置普遍采用的式，而且運行方面和安裝搶修方面積2）半高型配電裝置，它是將母線及母線開關抬高將斷路器，電壓互感器等電氣設備A.占地面積中型布置減少B.節(jié)省了用地，減少檢修工作量缺點：上層開關下方未設置檢修平臺，檢修不夠方便。3）高型配電裝置，它是將母線和開關上下布置，母線下面沒有電氣設備。該型配電5%，但其耗鋼多，安裝檢修及運行中條件均較差，一般適用下列情況：110kV35kV10kV側采用屋內配電裝置，各級電業(yè)部門無論在運行還是安裝檢修方面都積累了比較豐富的

裝設避雷器外，還需裝設放電間隙，直接接地運行時零序電流保護起作用，動作接地變110kV由Un

kVFZ-1108-18-1FZ-110kVkV

Umi

（7-其中Uxgk為系數(shù)（因 kUxg=1×110/3=64.71kV，Umi所 Umi

Ugfx

（7-因 Ugfx=254kV，3.5Uxg=3.5×110/3所 Ugfx35kV由Un35kVFZ-358-28-2FZ-35kVkV

UmikUxg=135/3=20.588kV，Umi所 Umi

Ugfx因 Ugfx=84kV，3.5Uxg=3.5×35/3=72.06所 Ugfx

10kV由Un10kVFZ-108-38-3FZ-10kVkV

Umi因 Uxg=10/3=5.882kV，Umi所