《发配电课程设计》终稿.docx
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《发配电课程设计》终稿
《发配电课程设计》报告
（2017—2018学年第一学期）
姓名：
专业班级：
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报告成绩
答疑成绩
答辩成绩
河南理工大学电力系
参加辅导情况与成绩
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图纸、报告评语与成绩
签字：
日期：
答辩记录与成绩
签字：
日期：
目录
1课程设计目的与要求1
1.1课程设计目的1
1.2课程设计要求1
2原始资料分析2
3负荷统计计算与无功补偿3
3.1负荷统计计算3
3.2无功补偿容量计算4
3.2.1无功补偿容量的确定4
3.2.2无功补偿后的功率因数5
4主变压器选择6
4.1变压器选择原则6
4.2变压器台数和容量的确定7
4.3主变压器型式选择8
5电气主接线设计9
5.1电气主接线设计要求与原则9
5.2110kV侧电气主接线设计10
5.310kV侧电气主接线设计10
5.4110kV变电站主接线形式11
6短路电流计算12
6.1短路电流计算目的12
6.2短路计算点的确定12
6.3短路电流计算12
6.4短路计算结果16
7主要电气设备选择18
7.1电气设备选择的一般原则（或条件）18
7.2断路器的选择20
7.2.1110kv侧断路器的选择20
7.2.210kV侧断路器的选择22
7.3隔离开关的选择26
7.3.1110kv侧隔离开关的选择26
7.3.210kV侧隔离开关的选择26
7.410kV母线的选择27
8总结29
参考文献29
1课程设计目的与要求
1.1课程设计目的
（1）加深课堂理论的学习和理解；培养综合运用所学基础课、理论课、专业课知识去分析和理解本专业范围内的一般工程技术文梯的能力，通过专业设计进一步巩固、扩大和深化所学的理论知识和基本技能，从而实现理论与实践相结合的最终目的。
（2）得到一定的工程实践锻炼；掌握电力系统设计的基本方法；熟练一些电力系统中的基本计算；培养电力工程设计能力。
基于所学理论知识，结合《电力设计技术规范》等工程技术规程，理论联系实际、学以致用。
1.2课程设计要求
（1）课程设计应根据设计任务书以及国家的有关政策和相关专业的设计技术规程、规定进行。
（2）本着安全可靠、技术经济合理的精神，遵照有关规程规范，结合我国变电站技术发展水平的现状及条件，力求系统简单可靠，并考虑一定的发展余地，同时注意吸取和采用国内外的先进技术，作出质量较高，满足工程要求的发配电系统设计。
（3）提交设计计算说明书一份，要求说明书内容力求简洁，符合格式要求，同类计算仅举一例，其余只需列出基本参数和计算结果于表内。
（4）用一号图纸画电气主接线图一张，注意整个图纸的结构布置及设备图形符号的正确运用，要标出主要设备型号及主要规格等，图纸标准符合工程制图要求，标题栏应包含图名称、设计人、审核人、设计单位、设计时间等。
2原始资料分析
（1）变电站类型
某110kV降压变电站，有两条110kV架空进线，来自不同的变电站：
一条长度为15km，型号LGJ185，其上一级变电站110kV母线的短路容量为1200MVA；另一条长度为20km，型号LGJ185，其上一级变电站110kV母线的短路容量为1300MVA。
（2）在电力系统中的地位和作用
变电站是电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节，在电力系统中的作用主要是将发电机输出的电压转换为用户使用的电压等级、分配输送到用户使用。
变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。
本课设中待设计的变电站是一座110kV降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、市政供电的重要任务。
该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行目的。
（3）负荷情况
本变电站10kV侧有12回电缆出线，继电保护的动作时间为1.5s，最大负荷利用小时数为5000h/年。
负荷情况如表2-1所示：
表2-110kV侧各电缆出线的最大负荷
线路编号
负荷类型
容量（kW）
功率因数
离110kV变电站距离（km）
1#
民用
2400
0.9
3.5
2#
市政
1200
0.9
2.5
3#、4#
学校
2000
0.89
4
5#、6#
医院
2800
0.88
3
7#
面粉厂
1000
0.87
4.3
8#、9#
水泥厂
2800
0.88
3
10#、11#
水厂
4200
0.87
4.5
12#
纺织厂
1500
0.85
1.8
10kV侧，最大负荷的同时系数为0.85。
要求10kV侧无功补偿后的功率因数不小于0.95。
（4）环境条件
变电站海拔高度为500m，最高温度为40˚C，最低温度为-7˚C。
最高月平均温度为34˚C。
该所附近地势平坦，交通便利，可不考虑环境污染影响。
3负荷统计计算与无功补偿
3.1负荷统计计算
由于10kV母线上各出线负荷是各电力用户的最大负荷，所以母线的最大负荷需要考虑同时系数，即：
（3-1）
无功功率：
（3-2）
视在功率：
（3-3）
式中：
——各出线最大负荷；
——各出线最大无功功率；
——母线上各回路最大负荷的同时系数。
运用上述公式，将原始数据代入式中，计算如下：
110kV母线上的最大负荷为：
无功功率为：
视在功率为：
3.2无功补偿容量计算
3.2.1无功补偿容量的确定
自然功率因数cosφ1按下式确定：
（3-4）
按照功率因数0.95补偿，则无功补偿容量可由下列公式计算：
（3-5）
式中：
──用户10kV母线上的计算有功功率，kW；
──用户10kV母线上的计算视在功率，kVA；
——用户10kV母线上的无功补偿容量，kVar。
运用上述公式，将3.1中计算数据代入式中，计算如下：
自然功率因数为：
无功补偿容量为：
选用BFM10.5-300-1电容器，电压10kV每柜容量为300（kVar），则柜数应为：
式中：
——每台电容柜的无功补偿容量，kVar。
取偶数得：
实际补偿容量：
3.2.2无功补偿后的功率因数
计算补偿后的视在功率：
（3-6）
补偿后的功率因数：
（3-7）
将3.2.1中计算数据代入上式，计算如下：
补偿后的视在功率为：
补偿后的功率因数为：
补偿后功率因数大于0.95，符合国家电力规程规定要求。
4主变压器选择
4.1变压器选择原则
4.1.1变压器台数的选择原则
变压器设计规范中，对有大量一、二级负荷的变电站，应满足电力负荷对供电可靠性的要求，装设两台主变压器，当经济比较合理时，可装设两台以上的主变压器；若只有一条电源进线，或变电站可由低压侧电网取得备用电源时，可装设一台主变压器；若绝大部分负荷为三级负荷，少量一、二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装设一台主变压器。
4.1.2变压器容量的选择原则
主变容量一般按变电站建成后5～10年规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。
对装有一台变压器的变电站，主变压器的容量应满足全部用电设备总计负荷的需要；装有两台变压器的变电站，每台变压器的容量应满足全部负荷的70%～80%，且当一台出现故障时，另一台应能承担全部一、二级负荷；装有两台以上变压器的变电站，所有变压器的总额定容量应不小于无功补偿后的计算容量。
4.1.3变压器型式和结构的选择原则
（1）相数
变压器有单相变压器和三相变压器。
容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统，一般都应选择三相变压器。
（2）绕组数与结构
电力变压器按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式，按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。
机组容量为125MW及以下的发电厂或变电站多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上，否则绕组未能充分利用。
在110kV及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用自耦变压器。
它损耗小、价格低，但主要潮流方向应为低压和中压同时向高压送电，或反之，且变化不宜过大，并注意自耦变压器限制短路电流的效果较差。
（3）绕组联结组号
变压器三相绕组的联结组号必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。
电力系统采用的绕组连按方式只有星形“Y”和三角形“d”两种。
因此，变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。
在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器联结组号一般都选用YNd11常规接线。
（4）阻抗和调压方式
变压器阻抗实质是绕组之间的漏抗，当变压器的电压比、型式、结构和材料确定之后，其阻抗大小一般和变压器容量关系不大，各侧阻抗值的选择应从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、短路电流、继电保护、系统内的调压手段和并联运行等方面综合考虑，以对具体工程起决定性的因素确定。
对于双绕组变压器，一般按标准规定值选择；对于三绕组普通型和自耦型变压器各侧阻抗，按用途即升压型或降压型确定。
为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。
通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。
应当看到，这种调压仅改变电网无功潮流分配，并不会增加整个电网无功容量。
切换方式有两种：
一种是不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常在±2×2.5%以内，应视具体工程情况而定；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%，其结构复杂，价格昂贵。
（5）冷却方式
油浸式电力变压器的冷却方式随其型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。
中、小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器和电动风扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发热量；容量在31.5MVA及以上的大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却；容量在350MVA及以上的特大变压器一般采用强迫油循环导向冷却。
此外，SF6气体变压器冷却方式与油浸式相似；而干式变压器因容量较小，一般为自然风或风扇冷却两种方式。
4.2变压器台数和容量的确定
已知该降压变电站经两条110kV架空线路与系统相连，10kV侧所供电的负荷中有大量一、二级负荷，故在本设计中装设两台主变压器，互为暗备用。
正常运行时，两台变压器同时投入工作，每台变压器承担50%的计算负荷；当一台变压器进行检修或发生故障停运时，另一台变压器能承担起全部一、二级负荷的供电。
这里选用两台容量相同的变压器，每台变压器的容量为：
（4-1）
式中：
──事故时的负荷保证系数，根据一、二级负荷所占比例决定，这里取0.7。
即为：
根据计算结果，该设计中选用的主变压器的容量规格为12500kVA。
4.3主变压器型式选择
根据主变压器型式和结构选择原则，综合考虑该站的环境、电压等级、负载情况等因素，选用变压器型号为SF11-12500/110作为该站的两台主变压器。
该站主变压器的型式和技术参数分别如表4-1和表4-2所示：
表4-1主变压器的型式
相数
三相
绕组数
双绕组
绕组联结组号
YNd11
调压方式
无励磁调压
冷却方式
自然风冷
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