110变电站设计.docx
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110变电站设计
《发电厂电气部分》
课程设计任务书
题目
110KV终端变电站电气设计
学生姓名
学号
专业班级
设
计
内
容
与
要
求
1.课程设计的任务要求
（1）分析原始资料
（2）设计主接线
（3）计算短路电流
（4）电气设备选择
2.设计任务内容
（1）该站为终端变电站,担负着向开发区用户供电的任务；
（2）根据电力系统整体规划，待设计的变电站安装3台主变压器，容量按50MVA考虑，一期工程按2台考虑，电压等级为110kV/10kV
（3）变电站110kV有2回进线,10kV按20回出线考虑
（4）连接该系统最大运行方式下的短路阻抗分别为9.77Ω，5.18Ω，进线线路长8。
66Km,10.56Km
（5）无特殊环境条件
起止时间
2012年6月25日至2012年6月29日
指导教师签名
年月日
系（教研室）主任签名
年月日
学生签名
2012年月日
1。
前言……………………………………………………………
（1）
2.原始资料分析…………………………………………………
（2）
3.主接线方案的确定……………………………………………
（2）
4.主变压器的确定……………………………………………（5）
5.短路电流计算………………………………………………（5）
6。
电气设备选择………………………………………………（6）
7。
设计总结……………………………………………………（7）
8。
参考文献………………………………………………………………（8）
附录A…………………………………………………………………（9）
附录B…………………………………………………………………（10）
附录C…………………………………………………………………（12）
一．前言
（一）设计任务的内容
1。
该站为终端变电站，担负着向开发区用户供电的任务;
2。
根据电力系统整体规划，待设计的变电站安装3台主变压器,容量按50MVA考虑，一期工程按2台考虑，电压等级为110kV/10kV
3。
变电站110kV有2回进线，10kV按20回出线考虑
4。
连接该系统最大运行方式下的短路阻抗分别为9。
77Ω，5.18Ω，进线线路长8.66Km,10.56Km
5.无特殊环境条件
系统短路阻抗如图：
（二）设计目的
发电厂电气部分课程设计是在学习电力系统基础课程后的一次综合性训练，通过课程设计的实践达到:
（1）巩固“发电厂电气部分”、“电力系统分析”等课程的理论知识.
（2）熟悉国家能源开发策略和有关的技术规范、规定、导则等.
（3）掌握发电厂（或变电所）电气部分设计的基本方法和内容。
（4）学习工程设计说明书的撰写。
（5）培养学生独立分析问题、解决问题的工作能力和实际工程设计的基本技能。
（三）设计原则
电气主接线的设计是发电厂或变电站电气电气设计的主体。
电气主接线设计的基本原则是以设计任务要求为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况，以保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便、尽可能的节省投资，就近取材。
力争设备件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
（四）任务要求
（1）分析原始资料
（2）设计主接线
（3）计算短路电流
（4）电气设备选择
（五）设计要求
可靠性、灵活性、经济性
二、原始资料分析
1。
该站为终端变电站，担负着向开发区用户供电的任务；
2.根据电力系统整体规划,待设计的变电站安装3台主变压器，容量按50MVA考虑，一期工程按2台考虑,电压等级为110kV/10kV
3.变电站110kV有2回进线，10kV按20回出线考虑
4。
连接该系统最大运行方式下的短路阻抗分别为9。
77Ω，5.18Ω，进线线路长8。
66Km，10。
56Km
5。
无特殊环境条件
系统短路阻抗如图:
三、主接线方案确定
1、主接线方案拟定：
110kV电气主接线,由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的，那么其负荷为地区性负荷。
电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体在进出线路多时，一般超过四回为便于电能的汇集和分配常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰运行方便有利于安装和扩建。
本变电站110kV侧进线2回，最好采用有母线连接方式可选择双母线接线和单母线分段接线两种方案。
10kV电气主接线，6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时,可采用单母线分段接线，而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大,要求可靠性和灵活性较高的合。
本变电站10kV侧出线20回，最好采用有母线连接方式可选择双母线接线和单母线分段接线两种方案.
根据变压器的组合方案拟定主接线的初步方案，并依据对主接线的基本要求，从技术上进行论证各方的优、缺点，淘汰了一些较差的方案，保留了两个技术上相对较好的方案：
单母分段带旁路接线与双母带旁路接线。
2、主接线确定：
通过比较两种方案的可靠性、灵活性、经济性选择最佳方案
项目
方案一
方案二
可靠性
检修出线断路器时不至使供电中断
供电更加可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至使供电中断
灵活性
旁路的倒闸操作比较复杂,增加了误操作的机会，也使保护及自动化系统复杂化
调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要
经济性
使用较多的断路器与隔离开关，增加了旁路间隔和旁路母线，每回间隔增加一个隔离开关，大大的增加了投资
母联断路器兼做旁路断路器，可以减少设备，节省了投资
结论
从以上三个角度论证了方案一都要比方案二明显占优势，主要是方案一使用两种主变压器,使电源和线路功率均衡分配;使用比方案一更少的断路器，减少了经济投资。
所以比较论证后确定采用方案一
四、站用电接线
一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式,故提出单母线分段带旁路接线和双母带旁路接线两种方案。
图
（1）单母分段带旁路接线（方案一）
图
（2）双母带旁路接线（方案二）
方案比较
项目
方案
方案Ⅰ
单母分段带旁路
方案Ⅱ
双母接线带旁路
技术
①不会造成整个变电站停电
②调度灵活
③保证对重要用户的供电
④扩建时需向两个方向均衡发展.
①简单清晰、操作方便、易于发展
②可靠性、灵活性差。
经济
①占地少
②设备少。
①设备少、投资小。
五、主变压器确定
1、主变压器台数：
根据方案一，该发电站装设2台双绕组变压器，1台三绕组变压器以保证供电可靠性.
2、主变压器容量:
主变压器容量应根据5-—10年的规划进行选择，并应考虑正运行和是事故时的负荷能力。
每台变压器容量一般容量按50MVA考虑。
根据原始资料分析，查110KV系统双绕组变压器技术数据为表，选择型号为：
SFZ9—500000／110的双绕组变压器作为主变压器;查110KV系统三绕组变压器技术数据为表，选择型号为：
SFSZ9-500000／110的双绕组变压器作为主变压器。
具体参数如下表：
表1双绕组主变压器：
SFZ9—500000／110
型号
额定容量
电压比
空载损耗
短路损耗
阻抗电压（%）
连接组标号
SFZ9—500000／110
50MVA
110±8×1.25%/10.5KV
36。
3KW
194.4W
15。
6
YNd11
表1三绕组主变压器：
SFZ9—500000／110
型号
额定容量
电压比
空载损耗
短路损耗
阻抗电压（％）
连接组标号
SFSZ9—500000／110
50/50/50MVA
110±8×1。
25％/38。
5±2×2.5%/10。
5KV
36。
6KW
—/189/
—KW
高中10.5
高低17.5
中低6.5
YNy0d11
六、短路电流计算
（一）短路电流计算的目的
1、电气主接线的比选。
2、确定中性点的接地方式。
3、计算软导线的短路摇摆。
4、计算软导线的短路摇摆。
5、确定分裂导线间隔棒的间距。
6、验算接地装置的接触电压和跨步电压。
7、选择继电保护装置和进行整定计算。
（二）短路电流计算的条件
1、基本假设
（1）正常工作时，三项系统对称运行。
（2）所有电流的电动式相位相同。
（3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。
（4）短路发生在短路电流为最大的瞬间.
（5）不考虑短路店的衰减时间常熟和低压网络的短路电流外，远见的电阻略去不计.
（6）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。
（7）元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围。
（8）输电线路的电容略去不计。
2、一般规定
（1）验算道义和各种电器设备的动稳定,热稳定以及电器开断电流的短路电流，及其未来的发展计划。
（2）选择导体和短路电流,在网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。
（3）选择导线和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点。
（4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流,一般按三相短路计算.
（三）短路电流的计算方法
对应系统最大运行方式,按无限大容量系统,进行相关短路点的三相短路电流计算，求I″、I、ish、Ish值。
I″--——三相短路电流；
ish-—-—三相短路冲击电流，用来交验电器设备和母线的动稳定；
Ish—-——三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定；
Sk—--—三相短路容量，用来校验断路器和遮断容量和判断容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据.
（四）、短路电流计算结果:
（过程见附录B）
短路点
d1
d2
次暂态电流
I〃（KA）
6.78KA
1。
17KA
短路冲击电流
（KA）
17.3KA
2.98KA
短路容量
SK（MVA）
2128MVA
21.28MVA
七、电气设备选择
电气设备选择的原则：
1、应满足正常运行，检修,短路和过电压情况的要求，并考虑远景发展；
2、应按当地环境条件校验；
3、应力求技术先进和经济合理;
根据各电压等级和相应的短路电流计算结果,选择相应的电气设备。
列表如下（具体选择及校验过程见附录C）：
110KV侧主要电气设备选择结果表
设备名称
型号
主要参数
设备数量
断路器
LW6-110
热稳定电流:
50KA（3S）；额定开断电流:
31。
5KA;固有分闸时间：
0。
03S
5台
隔离开关
GW13—110
动稳定电流：
55KA
热稳定电流:
16KA（4S）
6个
母线导体
导体尺寸h×b（mm×mm）=40×4
单条竖直（A）：
480A
Kf=1。
0
1条
10KV侧主要电气设备选择结果表
设备名称
型号
主要参数
设备数量
断路器
SN10—10Ⅰ
额定断开电流:
16KA；
热稳定电流：
16KA（2S）；固有分闸时间：
0。
05S；
2台
隔离开关
GN5—10
动稳定电流:
25。
5KA;
热稳定电流：
10KA（5S）
46个
八、设计总结
本次课程设计主要是对大型水电厂电气部分的一次设备进行设计。
主要包括电气主接线的设计、主变压器的选择、短路电流计算和电气设备的选择。
在这次课程设计的过程中，我和同组的几个同学一起查阅了相关资料,对课程设计的题目、要求和具体内容等作了讨论,并协力完成了此次设计。
通过本次设计，我巩固了所学的基本理论、专业知识，并综合运用所学知识来解决实际的工程问题，学习了工程设计的基本技能和基本方法。
采用的电气主接线具有供电可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性等特点。
选择的电气设备能够提高运行的可靠性，节约运行成本。
但由于经验不足，且设计时间较短，致使有些方面可能考虑不太全面,有待进一步改进。
我深得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，但由于课本上的知识太多,平时课间的学习太仓促并不能很好的理解和运用各个元件的功能,有些知识考试也不太涉及，所以在这次课程设计的过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些元器件的功能，平时看课本，这次看了,下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元器件认识更近了一步。
认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
所以这次课程设计对我们的作用是非常大的。
这次课程设计使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，才能真正为社会服务.在设计的过程中可以说是困难重重,这毕竟是第一次做的，难免会遇到各种各样的问题，同时在设计的工程中也发现了自己的不足之处,对以前所学的知识理解得不够深刻,掌握的不够牢固.
九、参考文献
（1）西北电力设计院.电力工程设计手册。
中国电力出版社
（2）熊信银.发电厂电气部分。
中国电力出版社
（3）黄纯华。
发电厂电气部分课程设计参考资料.中国电力出版社
（4）王荣藩。
工厂供电设计与实验［M］。
天津大学出版社，1998，05
（5）傅知兰.电力系统电气设备选择与计算，中国电力出版社
（6）曹绳敏。
电力系统课程设计及毕业设计参考资料.中国电力出版社，1995
（7）西安交通大学。
短路电流实用计算方法,西安交通大学出版社
（8）李瑞荣。
短路电流实用计算。
中国电力出版社,2003
附录A：
完整主接线图：
变电站110kV有2回进线，10kV按20回出线考虑.
附录B:
短路电流计算：
连接该系统最大运行方式下的短路阻抗分别为9。
77Ω，5.18Ω，进线线路长8。
66Km,10。
56Km.
选区基准容量为ＳB＝100ＭＶＡ,UB=Uav，则：
（1）110KV侧短路电流计算：
当在d1点发生三项短路时：
（2）10KV侧短路电流计算：
当在d2点发生三项短路时：
附录C：
设备选择及校验过程
（一）选择过程
1、断路器选择
（1）110KV侧断路器选择:
变压器高压侧最大持续电流
A，查110KV侧高压断路器技术数据，选择型号为LW6—110的断路器。
技术参数如下表：
型号
UN
IN
动稳定电流峰值
热稳定电流
合闸时间
固有分闸时间
LW6—110
110KV
3150A
125KA
50KA（3S）
0.09S
0.03S
（2）10KV侧断路器选择：
发电机出线端最大持续电流,
A
查110KV侧高压断路器技术数据，选择型号为SN10—10Ⅰ的断路器。
技术参数如下表：
型号
UN
IN
额定断开电流
热稳定电流
合闸时间
固有分闸时间
SN10-10Ⅰ
10KV
1000A
16KA
16KA（2S）
0.2S
0.05S
2、隔离开关选择
（1）110KV侧隔离开关选择：
查110KV侧高压隔离开关技术数据，选择
型号为GW13—110的隔离开关。
技术参数如下表:
型号
UN
IN
动稳定电流
热稳定电流
GW13-110
110KV
630A
55KA
16KA（4S）
（2）10KV侧隔离开关选择：
查10KV侧高压隔离开关技术数据,选择型号为GN5—10的隔离开关。
技术参数如下表：
型号
UN
IN
动稳定电流
热稳定电流
GN5—10
10KV
200A
25。
5KA
10KA（5S）
3、母线选择：
配电装置的汇流母线通常在正常方式运行下,传输容量不大，所以按长期允许电流来选择。
查有关资料选择尺寸为h×b=40×4mm的铝导体,且采用单条竖直放置，相间距离a=0。
7m,,支柱绝缘子跨距L=1。
2m。
导体有关参数如下表：
导体尺寸h×b（mm×mm）
单条竖直（A）
40×4
480
（二）校验过程
1、断路器和隔离开关校验
（1）110KV侧断路器和隔离开关校验：
母线处最大持续工作电流为
短路热稳定计算时间为tk=tpr2+tin+ta=2s+0.09ss=2.09s
Qk=I2tk=6.782×2.09=96。
1[（KA）2·S]
短路开断时间tk′==tpr1+tin=0.09+0.03=0.12S≥0.1s故用I″校验INbr
冲击电流:
ish＝1。
8
×I＝17。
3KA
下表列出断路器、隔离开关的有关参数，并对计算结果进行比较，
可见所选LW6-110型断路器GW13—110型隔离开关满足要求。
断路器、隔离开关选择结果表
计算数据
LW6-110型断路器
GW13—110型隔离开关
UN110KV
Imax264A
I″6.78KA
ish17.26KA
Qk96.1[（KA）2·S］
UN110KV
IN3150A
INbr31.5KA
It2t502×3=7500［（KA）2·S］
ies125KA
UN110KV
IN630A
—-
——
It2t162×4=1024［（KA）2·S］
ies\55KA
（2）10KV侧断路器和隔离开关校验：
发电机出线端最大持续电流
A
短路热稳定计算时间为tk=tpr2+tin+ta=2s+0。
2s=2.2s
Qk=I2tk=1。
172×2。
2=2。
74[（KA）2·S］
短路开断时间tk′==tpr1+tin=0。
2+0.05=0。
25s≥0.1s故用I″校验INbr
冲击电流：
ish＝1.8
×I＝2。
98KA
下表列出断路器、隔离开关的有关参数,并对计算结果进行比较,
可见所选SN10—10Ⅰ型断路器GN5—10型隔离开关关满足要求.
断路器、隔离开关选择结果表
计算数据
SN10-10Ⅰ型断路器
GN5—10型隔离开关
UN10KV
Imax2886A
I″1。
172KA
ish2.98KA
Qk2。
74[（KA）2·S］
UN10KV
IN1000A
INbr16KA
iIt2t162×2=512［（KA）2S]
Ies40KA
UN10KV
IN200A
——
—-
It2t102×5=5000［（KA）2·S］
ies25.5KA
3。
母线校验：
（1）查有关资料选择尺寸为h×b=40×4mm的铝导体，且采用单条竖直放置，相间距离a=0.7m,，支柱绝缘子跨距L=1.2m，竖放允许电流为480A,当环境为25℃时计算出温度修正系数K=1，则：
Ial℃=480A﹥264A
（2）热稳定校验
正常运行时导体温度为：
Ø=39℃
查表得：
，则:
《160可见满足热稳定要求。
（3）动稳定校验
母线相间应力为：
截面系数为:
绝缘子间最大跨距为：
导体自振动频率有以下求得
则频率为：
可见满足动稳定要求。
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