BY市110kv降壓變電所設(shè)計-牛

課程設(shè)計電氣工程與其自動化專業(yè)班級題目BY市110kV降壓變電所設(shè)計姓名學(xué)號指導(dǎo)教師二。年月日

變電站概括1.1變電站總體分析BY市變電站位于市邊緣，供給城市和近郊工業(yè)、農(nóng)業(yè)與生活用電，是新建地區(qū)變電所。變電站做為電力系統(tǒng)中起著重要的連接作用，是聯(lián)系發(fā)電廠與負荷的重要環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計主要是關(guān)于本變電站的一次設(shè)計，為了是變電站的一次設(shè)計能夠很好的接入電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)安全可靠的運行，下面對本變電站做初步分析的原始數(shù)據(jù)進行分析。.變電站類型：110KV地方降壓變電站.電壓等級：110/10KV.線路回數(shù)：110KV:2回，備用2回；10KV:13回，備用2回；.地理條件：平均海拔100m,地勢平坦，交通方便，有充足水源，屬輕地震區(qū)。年最高氣溫+42C,年最低氣溫-18C,年平均溫度+16C,最熱月平均最高溫度+32C。最大風(fēng)速35m/s,主導(dǎo)風(fēng)向西北，覆冰厚度。.負荷情況：主要是一、二級負荷，市內(nèi)負荷主要為市區(qū)生活用電、棉紡廠、印染廠等工業(yè)用電；郊區(qū)負荷主要為郊區(qū)變電站與其他工業(yè)用電。.系統(tǒng)情況：根據(jù)任務(wù)書中電力系統(tǒng)簡圖可以看到，本變電站位于兩個電源中間，有兩個發(fā)電廠提供電能，進而經(jīng)過該變電站降壓后用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等負荷用電，需要一定的可靠性。1.2負荷分析與主變壓器的選擇負荷計算的目的：計算負荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)，計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷重要性。負荷分析10KV側(cè)：近期負荷：P近=(2+2+1+1+2+3+2+1.5+1.5+1.5)MW=17.5MW遠期負荷：P遠=(3+3+1.5+1.5+3+4.5+3.5+2+2+2+2+2)=30MWnPi=17.5MW+30MW=47.5MW綜合最大計算負荷計算公式“nPi:綜合最大計算負荷計算公式“nPi:Sjs=Kt*i1cos-*(1+%)(注:Kt:同時系數(shù)，取85%;%:線損，取5%)nPimax近6$近=《**(1+%)i1cosi=Kt*(一0.820.81=Kt*(一0.820.81 10.80.782 3 20.750.780.81.5 1.50.80.75JI)*(1+%)=0.85*17.755*(1+0.05)=15.85MVASjs遠Sjs遠=Kt*Pimax遠*(1+%)cosi=Kt*(_2_0.831.51.534.53.5222)*(1+%)=Kt*(_2_0.808080780.7507808080.7508=0.85*33.065*1.05=29.51MVA視在功率：S=Sjs近+Sjs遠=15.85MVA+29.51MVA=45.36MVA1.3主變壓器的選擇一.相數(shù)的確定：330KV以下的電力系統(tǒng)，在不受運輸條件限制時，應(yīng)用三相變壓器。二.繞組數(shù)的確定：對深入引進負荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡化電壓等級或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器。三.主變壓器臺數(shù)的確定在這次變電站設(shè)計中，可以采用一臺或兩臺主變壓器，下面對單臺變壓器和兩臺變壓器進行比較：比較單臺變壓器兩臺變壓器技供電安全比滿足要求滿足要求術(shù)供電可靠性基本滿足要求滿足要求指供電質(zhì)量電壓損耗略大電壓損耗略小標(biāo)靈活方便性靈活性差靈活性好擴建適用性稍差好由前設(shè)計任務(wù)書可知、正常運行時，變電所負荷由110kV系統(tǒng)供電，考慮到重要負荷達到47.5MW,并考慮到現(xiàn)今社會用戶需要的供電可靠性的要求更高，應(yīng)采用兩臺容量相同的變壓器并聯(lián)運行。3.3.變壓器容量和型號的確定容量選擇與檢驗公式：容量選擇與檢驗公式：nSnS10kv遠,n1Sn0.6S10kv遠,n1SNS10kv.區(qū)，SNS10kv近(其中n為變電站設(shè)計中變壓器的臺數(shù)，在這次設(shè)計中，n=2)因此根據(jù)上述式子與負荷分析可以選擇兩臺型號為SFQ720000/110的有載調(diào)壓變壓器，變壓器的技術(shù)參數(shù)如下表所示：型號額定電壓(KV)聯(lián)接組執(zhí)勺損耗(KV)空載電流(％)阻抗電壓(％)高壓低壓空載負載SFQ20000/110110士2*2.5%11,10.5,6.6,6.3YN,d1127.51040.910.5二、主接線的選擇對電氣主接線的基本要求變電所主接線選擇的主要原則有以下幾點：(1)供電可靠性：如何保證可靠地(不斷地)向用戶供給符合質(zhì)量的電能是發(fā)電廠和變電站的首要任務(wù)，這是第一個基本要求。(2)靈活性：其含義是電氣主接線能適應(yīng)各種運行方式(包括正常、事故和檢修運行方式)并能方便地通過操作實現(xiàn)運行方式的變換而且在基本一回路檢修時，不影響其他回路繼續(xù)運行，靈活性還應(yīng)包括將來擴建的可能性。(3)操作方便、安全：主接線還應(yīng)簡明清晰、運行維護方便、使設(shè)備切換所需的操作步驟少，盡量避免用隔離開關(guān)操作電源。(4)經(jīng)濟性：即在滿足可靠性、靈活性、操作方便安全這三個基本要求的前提下，應(yīng)力求投資節(jié)省、占地面積小、電能損失少、運行維護費用低、電器數(shù)量少、選用輕型電器是節(jié)約投資的重要措施。根據(jù)以上的基本要求對主接線進行選擇。110kV側(cè)接線的選擇方案(一)單母線分段接線優(yōu)點：(1)母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。(2)對雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對重要用戶的供電。缺點：當(dāng)一段母線故障或檢修時，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的供電量，并使該回路供電的用戶停電方案（二）：橋形接線110kV側(cè)以雙回路與系統(tǒng)相連，而變電站最常操作的是切換變壓器，而與系統(tǒng)聯(lián)接的線路不易發(fā)生故障或頻繁切換，因此可采用內(nèi)橋式線，這也有利于以后變電站的擴建。優(yōu)點：高壓電器少，布置簡單，造價低，經(jīng)適當(dāng)布置可較容易地過渡成單母線分段或雙母線分接線。缺點：可靠性不是太高，切換操作比較麻煩。方案（三）：雙母線接線優(yōu)點：（1）供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電，檢修任一組的母線隔離開關(guān)時只停該回路。（2）擴建方便，可向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷的平均分配，不會引起原有回路的停電，以致連接不同的母線段，不會如單母線分段那樣導(dǎo)致交叉跨越。（3）便于試驗，當(dāng)個別回路需要時單獨進行試驗時可將該架路分開，單獨接至一組母線上。缺點：（1）增加一組母線和每回路需增加一組母線隔離開關(guān)，投資大。（2）當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器容易誤操作，為了避免隔離開關(guān)誤操作需在隔離開關(guān)和斷路之間裝設(shè)連鎖裝置。對于110kV側(cè)來說，因為它要供給較多的一類、二類負荷、因此其要求有較高的可靠性。對比以上三種方案，從經(jīng)濟性、可靠性等多方面因素考慮，最佳設(shè)計方案為方案（一）具有一定的可靠性和可擴展性，而且比雙母線投資小。2.310kV側(cè)接線選擇方案（一）：單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運行操作方便、且有利于擴建。缺點：可靠性、靈活性差、母線故障時，各出線必須全部停電。方案（二）：單母線分段接線優(yōu)點：（1）母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。（2）對雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對重要用戶的供電。缺點：當(dāng)一段母線故障或檢修時，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的供電量，并使該回路供電的用戶停電。方案（三）：分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線分段優(yōu)點：有較大的可靠性和靈活性，且檢修斷路器時合出線不中斷供電。缺點：投資增大、經(jīng)濟性能差。對比以上三種方案：單母線接線可靠性低，當(dāng)母線故障時，各出線須全部停電，不能滿足I、II類負荷供電性的要求，故不采納；將I、II類負荷的雙回電源線不同的分段母線上，當(dāng)其中一段母線故障時，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠性；雖然分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線分段也能滿足要求，但其投資大、經(jīng)濟性能差，故采用方案（二）單母線分段接線。3.1電力系統(tǒng)簡圖ftBz溫了皿TT尸,S2圖3-1電力系統(tǒng)簡圖注：LGJ150:0.416Q/kmLGJ185:0.410Q/kmLGJ240:0.401Q/km3.2各回路阻抗的計算（取SB=100MVA,V3.2各回路阻抗的計算（取SB=100MVA,VB=Vav）圖3-2電力系統(tǒng)化簡圖最大運行方式下：TOC\o"1-5"\h\zSb100X1Xsl0,6*0,048S11250Sb100X2Xs20,8*0,229S2350

X30.410*14*11520.043X40.416*6*10011520.019X50.401*10*10011520.030X60.410*20*10011520.063X70.410*26*10020.08110.5100——*10.5100——*一100200.5251Vs%SbXT—??-2100Stn3.3110KV側(cè)短路分析:圖形化簡:圖3-3110KV側(cè)短路線路化簡圖X10X10X11X12X9X5X5X6X9X9X6X5X6X9X5X6X5X6X9⑴X8X2X70.2290.080.310X9X3X40.0430.0190.062△—Y0.062*0.0300.0120.0300.0620.0620.062*0.0620.0250.0300.0620.0620.062*0.0300.0120.0300.0620.062Y—△

/、(X1X10)X12X13(XiX10)X120.0907X8Xii(X8X11)X12Xi4(X8Xii)X120—0.0399XiXioXfXi3//Xi40.074起始次暫態(tài)電流：I''EIBi.08SbI''EIBi.08SbXf Xf.3Uavi.08* i00 *- 0.074；3*ii57.32KA沖擊電流:Iishkim*2*I"i.8*2*7.32i8.63KA計算電抗:XjsSISII

*XjsSISII

* SB0.074*i250i00350i.i84查表得：t=0.2S時，IP*0.920If0.26.73KAt=2S與2s后時，Ip*i.029If7.53KA3.4i0KV側(cè)短路分析：圖3-4i0KV側(cè)短路線路化簡圖⑴X8X2X70.2290.0830.3i2X9X3X40.0430.0i90.062XioX9X50.062*0.030X11X12X5X6X9X9X6X5X6X9X5X6X5X6X90.0300.0620.0620.062*0.0620.0120.0250.0300.0620.0620.062*0.0300.0120.0300.0620.062X13XiX100.0640.0120.076X14X8X110.3120.0250.337X15XTX120.5250.0120.537(4)Y—△X13X15X16X13X150.734X14X17X14X15X14X153.255X13XfX16//X170.599起始次暫態(tài)電流：I''旦IBI''旦IBXf1.08_Sb_Xf：3Uav1.08_100_0.599、、3*10.59.91KA沖擊電流:hmkim*、2*I"1.8*2*9.9125.23KA計算電抗:XjsS SiX*XjsS SiX* SB0.599*12503501009.584當(dāng)計算電抗Xjs<3.45時,其短路電流查表得出；當(dāng)計算電抗Xjs>3.45時,則可以近似地認(rèn)為短路周期電流的幅值已不隨時間而變即If0.29.91KAIf9.91KA四、電氣設(shè)備的配置與選擇4.1110kV側(cè)斷路器的選擇1、該回路為110kV電壓等級，故可選用六氟化硫斷路器。2、斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。3、回路額定電壓Ue〉110kV勺斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過

斷路器的最大持續(xù)電流Imax=1.05X20000=0.1054(kA)=105.4(A),31154、為方便運行管理與維護，選取110kVSF6斷路器為同一型號產(chǎn)品，選為OFPT(B)-110斷路器，其主要技術(shù)參數(shù)如下：5、對所5、對所路器進(1)斷校驗所選斷額定開I0 =>I''型號額定電壓kV額定電流A最高工作電壓kV額定電流kA動穩(wěn)止電流kA4S熱穩(wěn)定電流kA自動重合閘無電流問隔時間S固有分閘時間S合閘時間SOFPT-110110125012631.58031.50.030.12選的斷行校驗流能力路器的斷電流31.5kA=7.32kA,則斷流能力滿足要求。(2)短路關(guān)合電流的校驗所選斷路器的額定關(guān)合電流，即動穩(wěn)定電流為80kA,流過斷路器的沖擊電流為18.63kA,則短路關(guān)合電流滿足要求，因為其動穩(wěn)定的校驗參數(shù)與關(guān)合電流參數(shù)一樣，因而動穩(wěn)定也滿足要求。(3)熱穩(wěn)定校驗設(shè)后備保護動作時間1s,所選斷路器的固有分閘時間0.03s,選擇熄弧時間t=0.03S則短路持續(xù)時間t=1+0.03+0.03=1.063因為電源為無限大容量，非周期分量因短路持續(xù)時間大于1s而忽略不計，則短路熱效應(yīng)Qk=I”2t=7.322X1.06=56.79kA2.s允許熱效應(yīng)Ir2t=31.52X4=396卜2t>Qk熱穩(wěn)定滿足要求。以上各參數(shù)經(jīng)校驗均滿足要求，故選用OFPT(B)-110斷路器。(4)斷路器配用CD5-XG型電磁操作機構(gòu)6.210kV側(cè)斷路器的選擇1、該回路為10kV電壓等級，故可選用真空斷路器。2、該斷路器安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式斷路器。3、回路額定電壓為10kV,因此必須選擇額定電壓Ue>10kV勺斷路器，且其額定電流不小于流過斷路器的最大持續(xù)電流Imax=1.05X20000=1150.7(A)\310.54、初選SN9-10真空斷路器，主要數(shù)據(jù)如下:額定額定額定開動穩(wěn)定4s熱穩(wěn)定電流kA固有分型號電壓電流斷流電電流閘時間kVkAkAkAsSN9-10101.252563250.055、對所選的斷路器進行校驗(1)斷流能力的校驗流過斷路器的短路電流Ik=9.91kA。所選斷路器的額定開斷電流I=25kV>Ik,即斷路器的斷流能力滿足要求。(2)動穩(wěn)定校驗所選斷路器的動穩(wěn)定電流為63kA,流過斷路器的沖擊電流ish=25.22KA<63KA則動穩(wěn)定滿足要求。(3)熱穩(wěn)定校驗設(shè)后備保護動作時間1s,所選斷路器的固有分閘時間0.05s,選擇熄弧時間t=0.03so則短路持續(xù)時間t=1+0.05+0.03=1.083貝UQk=9.912X1.08=94.01kA2s允許熱效應(yīng)卜21=2524=2500kA2.s由于短路時間大于1s非周期分量可忽略不計則Qk=94.01kA2s,由于卜2t>QK,所以熱穩(wěn)定滿足要求從以上校驗可知該斷路器滿足要求，所以確定選用SN9-10真空斷路器。4、該斷路器配用CD10-III型操作機構(gòu)4.2110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇1、為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，選擇隔離開關(guān)帶接地刀閘。2、該隔離開關(guān)安裝在戶外，故選擇戶外式。3、該回路額定電壓為110kV,因此所選的隔離開關(guān)額定電壓Ue>110kV且隔離開關(guān)的額定電流大于流過斷路器的最大持續(xù)電流ImaX=1.05X20000=105.4(A)31154、初選GW4—110D型單接地高壓隔離開關(guān)其主要技術(shù)參數(shù)如下鼓號額定電壓kV額定電流A最大工作電壓kV接地刀閘A極限通過電流kA4S熱穩(wěn)定電流kA功效值峰值GW4-110D110125012620003255105、校驗所選的隔離開關(guān)(1)動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定電流等于極限通過電流峰值即idw=55kA流過該斷路器的短路沖擊電流ish=18.54kA.s即idw>ish(55KA>18.63KA)動穩(wěn)定要求滿足。(2)熱穩(wěn)定校驗

斷路器允許熱效應(yīng)卜21=102必=400kA2.s短路熱效應(yīng)Qk=I'2t=7.322X1.06=56.79kA2sGW4—110D型高壓隔離開關(guān)。卜2GW4—110D型高壓隔離開關(guān)。經(jīng)以上校驗可知，所選隔離開關(guān)滿足要求，故確定選用4.3l0kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇1、為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，隔離開關(guān)選擇不帶接地刀閘。2、隔離開關(guān)安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式。3、該回路的額定電壓為10kV所選隔離開關(guān)的額定電壓Ue>1kV,額定電流大于流過隔離開關(guān)的最大持續(xù)電流Imax=1.05X20000=1150.7(A)310.54、初選GN19—10型隔離開關(guān)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下:型號額定電壓(KV)額定電流(A)允許熱效應(yīng)(kA2.s)動穩(wěn)態(tài)電流(KA)GN19-1010125032001005、校驗所選的隔離開關(guān)(1)動穩(wěn)定校驗所選隔離開關(guān)白動穩(wěn)定電流100kA短路沖擊電流ish=23.79kAidw>ish,動穩(wěn)定滿足要求。(2)熱穩(wěn)定校驗斷路器允許熱效應(yīng)12rt=3200KA2s短路熱效應(yīng)Qk=94.01KA2SI2rt>Qk熱穩(wěn)定滿足要求.從以上校驗可知，所選隔離開關(guān)滿足要求，故確定選用GN19—10型隔離開關(guān)。(3)該隔離開關(guān)配用CS6型手動式杠桿操作機構(gòu)。4.4導(dǎo)線的選擇本設(shè)計的110kV為屋外配電裝置，故母線采用鋼芯鋁絞線LGJ,而10kV采用屋內(nèi)配電裝置，故采用硬母線。110KV母線的選擇與校驗：1、按最大工作電流選擇導(dǎo)線截面S20000/八Imax=1.05X-f=105.4(A)3115年最高平均溫度為+32C,而導(dǎo)線長期允許溫度為+80C,查表得溫度修正系數(shù)K0=0.89IYj=Imax/K0=105.4/0.89=118.4(A)選擇110KV母線型號為：LGJ—150/25,查表得Iy=472A。

Imax=118.4A<KeIy=0.89X472=420.08A滿足要求2、熱穩(wěn)定校驗：S=150mm2>Smin=^K.tdz=73202=127.9mm2滿足熱穩(wěn)定要求。10KV母線的選擇與校驗：由于安裝在室內(nèi)，選用硬母線1、按最大持續(xù)工作電流選擇母線截面：Imax=1.05XJ000=1150.7(A)

310.5lYj=Imax/k0=1150.7/0.89=1292.9(A)選才?10KV母線型號為h100Xb8(單條矩形)，查表得Iy=1547A。Imax=1150.7A<KoIy=0.89X1547=1376.8A滿足要求2、熱穩(wěn)定校驗：S=800mm2>Smin=—tdz=9910.-2=158.