kV高家坪变电站一次部分初步设计Word文档格式.docx

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参考文献…………………………………………………………………………

前言

随着市场经济的不断深入和发展，电力这一特殊商品不但是老百姓的日用品，也是国家和社会的经济动脉.要把源源不断的电力送到我们需要的地方，那离不开变电站，可见变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，直接影响整个系统的安全与经济运行.电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节.电气主接线的拟定直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素.

本次设计为110kV变电站电气一次部分初步设计，分为设计说明书、设计计算书、设计图纸等三部分.所设计的内容力求概念清楚，层次分明.本文从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图等相关设计图纸.

因水平和时间有限，可能本次设计中还存在着一些问题，希望各位老师及同仁们提出宝贵的意见和建议.

第一章原始资料分析

1.1待设计变电站的类型：

本变电站电压等级为110KV，属于地区一般变电站.

1.2待设计变电站规划情况：

一次设计建成，待建110KV高家坪变电站年负荷增长率为5%，总负荷考虑5年发展规划.

1.3待设计变电站进出线回路数：

1.3.1110KV进线2回.由距本厂变电站10km处的一220KV某甲变电站110kV双回架空线路向待设计的变电站供电.

1.3.210KV出线共计24回.且本变电站10KV母线各出线均用电缆供电.

1.4待设计变电站系统情况：

本变电站为一次降压变电站，在系统中的地位比较重要.在最大运行方式下，220KV某甲变电站的110KV母线三相短路阻抗标幺值为0.046（基准容量：

100MVA，基准电压：

115kV）.

1.5待设计变电站负荷情况：

本变电站各馈出线为铁路、集装箱码头、城市商业中心用电、居民区生活用电、学校、自来水厂等一、二类负荷，供电可靠性要求较高，其中高美、高电、高水、高铁彩双回线供电.Tmax=5000h，各馈线负荷如下表：

电压等级

负荷

名称

最大负荷

（MW）

cosΦ

线长（km）

同时率

线损

10kV

高九

3．2

0.88

1

80%

3%

高和

3

0.87

高滩

3．1

1.5

高粉

3.3

高华

0.91

高毛

2.6

0.9

高语

1．8

0.89

2

高家

高美一

2．1

2.5

高美二

1.6

高电一

高电二

1.4

高水一

2．2

0.85

高水二

0.86

高铁一

4

0.84

高铁二

3．5

高集一

高集二

高辉

1．2

0．83

0．8

高桥

0．92

1.6待设计变电站环境条件：

1.6.1当地最热月平均最高温度35.5℃，极端最低温度-1.0℃,最热月地面温度0.8处土壤平均温度31.7℃.电缆出线净距100mm.

1.6.2当地海拔高度261.5m.雷暴日36.9日/年；

无空气污染.变电站地处在ρ≤400Ω·

m的土地上.

第二章高家坪变电站110kV线路接入系统设计

2.1确定电压等级

输电线路电压等级的确定应符合国家规定的标准电压等级.选择电压等级时，应根据输送容量和输电距离，以及接入电网的额定电压的情况来确定，输送容量应该考虑变电站总负荷和五年发展规划.因此待建110KV高家变电站的最高电压等级应为110kV.

2.2确定回路数

110KV高家变电站建成后，所供用户中存在Ⅰ、Ⅱ类重要负荷，因此110KV高家变电站应采用双回110KV线路接入系统.

2.3确定110KV线路导线的规格、型号

距本厂变电站10km处有一220KV某甲变电站，由该变电站110kV双回架空线路向待设计的变电站供电，因此导线选择LGJ型.

2.4110KV线路导线截面选择

2.4.1待建110KV高家坪变电站总负荷的计算：

对于10KV线路：

则对于110KV侧总负荷：

所以

2.4.2根据Tmax查图，软导线经济电流密度表，确定J.

已知Tmax=5000h，查图得J＝1.12（A/mm2）

2.4.2计算导线的经济截面积Sj，查附表1－21找出S

=

选取的导线型号LGJ-300，2回线路.

结论：

选取导线规格为2回LGJ－300/40（这与给定的线路参数吻合）

2.5对所选导线进行校验

2.5.1导线校验标准

2.5.1.1按机械强度校验导线截面积

为了保证架空线路具有必要的机械强度，相关规程规定，对于跨越铁路、通航河流、公路、通信线路以及居民区的电力线路，其导线面积为不得小于.通过其他地区的允许最小截面积为：

35KV以上线路，35KV以下线路.

=LGJ-300大于LGJ-35，符合要求.

2.5.1.2按电晕校验导线截面积

当海拔不高于1000m时，在常用的相间距情况下，导线的面积不小于下表所示的型号，可不进行电晕校验.

不必验算电晕的临界电压的导线最小值和相应的型号

额定电压（KV）

110

220

330

500

管型导线外径（mm）

20

30

40

软导线型号

LGJ-70

LGJ-300

LGJ-630

LGJK-500

LGJ-2300

LGJ-4300

=LGJ-300大于LGJ-70，符合要求.

2.5.1.3按电压降校验导线截面积

已知,，则

且所选导线参数为：

正常运行时：

，符合要求.

故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电

本变电站经上述计算、校验，决定采2回LGJ－300/40导线接入系统.

第三章高家坪变电站10kV供电系统设计

3.1导线截面积选择的基本要求

为了保证电力用户正常工作，选择导线必须满足以下条件：

（1）导线截面积应满足经济电流密度的要求，保证线路有较好地经济运行状态.

（2）导线截面必须满足电压损耗的要求，保证有较好的供电电压质量要求.（3）导线截面必须满足导线长期载流量；

（4）导线截面必须满足机械强度的要求，保证运行有一定的安全性.（5）满足保护条件的要求，以保证自动空气开关或熔断器能对导线起到保护作用.

3.210KV各侧线路设计

本变电站10KV母线各出线均用电缆供电，共设计24回出线.本变电站各馈出线为铁路、集装箱码头、城市商业中心用电、居民区生活用电、学校、自来水厂等一、二类负荷，供电可靠性要求较高，其中高美、高电、高水、高铁彩双回线供电.

3.2.110KV高九线路设计

1）导线的选型

根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆.

2）线路导线截面选择

考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：

查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线.

选取型号为YJV22-185的导线一条.

3.2.210KV高和线路设计

3.2.310KV高滩线路设计

3）线路导线截面选择

3.2.410KV高粉线路设计

3.2.510KV高华线路设计

3.2.610KV高毛线路设计

3.2.710KV高语线路设计

3.2.810KV高家线路设计

3.2.910KV高美线路设计

选取型号为YJV22-185的导线两条.

3.2.1010KV高电线路设计

3.2.1110KV高水线路设计

3.2.1210KV高铁线路设计

查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-400的导线.

选取型号为YJV22-400的导线两条.

3.2.1310KV高集线路设计

查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-300的导线.

选取型号为YJV22-300的导线两条.

3.2.1410KV高辉线路设计

3.2.1510KV高桥线路设计

第四章110KV高家坪变电站主变压器选择

主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能.它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择.

在选择主变压器容量时对重要变电站，应考虑当一台主变器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；

对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的60%~70%.

本变电站主变容量按远景负荷选择，并考虑到正常运行和事故时过负荷能力.

4.1相数的确定

330KV以下的电力系统，在不受运输条件限制时，应用三相变压器.

4.2绕组数的确定

本次所设计的变电站电压等级位110KV、10KV，选用双绕组变压器.

4.3主变压器台数的确定

在这次变电站设计中,可以采用一台或两台主变压器,下面对单台变压器和两台变压器进行比较：

比较

单台变压器

两台变压器

技

术

指

标

供电安全比

基本满足要求

满足要求

供电可靠性

不满足要求

供电质量

电压损耗略大

电压损耗略小

灵活方便性

灵活性差

灵活性好

扩建适用性

稍差

好

从上表格可以明显看出，单台变压器是不可选的，所以选用两台变压器.

4.4主变压器容量的确定

从经济性、可靠性等方面考虑，选用容量为40000KVA的变压器.

4.5调压方式的确定

普通型的变压器调压范围小，仅为±

5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求.另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题.它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器.

主变

额定

电压

连接组

标号

空载

电流

空载损耗

负载

损耗

阻抗

SFZ9-40000/110

110/10.5

ＹＮ,d11

0.5%

40.4KW

156.6KW

10.5

SFZ10-40000/110

0.45%

35.35KW

147.90KW

4.6主变主要技术参数选择

110kv双绕组变压器技术参数表

综上所述，选用型号为SFZ10-40000/110的变压器两台.

该变压器参数为：

额定电压：

110/10.5KV

连接组标号：

空载损耗：

负载损耗：

空载电流：

阻抗电压：

10.5%

第五章站用变选择

选择原则：

为满足直流电源、变压器冷却系统电源、制冷设备电源、站用照明及无人值班等的需要，装设两台所用变压器，所用电容量得确定，根据规范一般考虑所用负荷为变电站总负荷的0.1%~0.5%，因110kV变电站一般为无人值班，站用负荷不会太高，因此这里取变电站总负荷的0.1%计算.

S＝0.1%×

80000KVA＝80KVA.

根据选择原则，选出110KV高家坪变电站两台所用变型号为：

S9-M-80/10两绕组变压器额定电压：

10/0.4接线方式：

Y/yn0

两台所用变分别接于10kV母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承但变电站的全部负荷.

380V站用屏选择两块，其接线方式为单母分段，且联络开关装设备自投装置，当某台站用变故障或其它原因失电时，自动合上联络开关，保证另一站用屏正常供电.

第六章无功补偿量的确定

根据国家电网公司相关规程规定，一般变电站无功补偿容量为主变总容量的10%-30%，本变电站主变总容量为80000KVA，如取10%无功补偿容量，则全站无功补偿总容量为8000kVar，设计10kV每段母线装设一组4200KVar的电容器.电容器组型号为TBB10-4200/200AK

该设备参数为：

额定容量：

4200Kvar

10KV

额定电流：

220A（3、4号电容器为220.5A）

额定频率：

50Hz

额定电抗率：

5%温度类别：

—25/B

第七章电气一次主接线设计

7.1选择原则

变电所主接线选择的主要原则有以下几点：

7.1.1供电可靠性：

如何保证可靠地（不断地）向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务，这是第一个基本要求.

7.1.2灵活性：

其含义是电气主接线能适应各种运行方式（包括正常、事故和检修运行方式）并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路检修时，不影响其他回路继续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性.

7.1.3操作方便、安全：

主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源.

7.1.4经济性：

即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的前提下，应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节约投资的重要措施.

7.2110KV主接线设计

7.2.1方案选择

（1）方案一：

外桥接线

此接线当线路故障和进行投入或切除操作时，需操作与之相连的两台断路器，并影响一台未故障变压器的运行.但当变压器故障和切除操作时，不影响其他回路运行.故外侨接线只适用于线路短，检修和倒闸操作以及设备故障率均小，而变压器由于按照经济运行的要求需要经常切换的情况.此外.当电网有穿越功率经过变电所时，也要采用外桥接线，因为穿越性功率仅经过连接桥上的一台断路器.

（2）方案二：

内桥接线

此接线线路的投入和切除比较方便，并且当线路发生短路故障时，仅故障线路的断路器跳闸，不影响其它回路运行.但是，当变压器故障时，则与该变压器连接的两台断路器都要跳闸，从而影响了一回未发生故障线路的运行.此外，变压器的投入与切除操作比较复杂，需投入和切除与该变压器连接的两台断路器，也影响了一回未故障线路的运行.

（3）方案三：

单母线接线

此接线方式的优点是接线简单、清晰.采用设备少，操作方便，便于扩建，造价低.缺点是供电可靠性低，母线及母线隔离开关等任一元件故障或检修时，均需使整个配电装置停电，且110kV级回路不超过两回时使用.

（4）方案四：

单母线分段接线

此接线可进行轮换检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线段不间断供电和不致使重要用户停电.110kV级连接回路数为4回时可使用.

7.2.2方案技术比较

设备

台数

接线方案

断路器

隔离开关

6

8

5

以上几种方案，由于该变电站进线仅为两回，考虑到经济性，故采用桥形接线.其优点为接线简单清晰，调度灵活，便于实验.分析高家坪变电站可以看出这是一座终端变电站.110KV只有两回进线，进线输电距离较长且两回进线间不存在穿越功率.综合四个要求的考虑，选择内桥接线方式.

7.310KV主接线设计

7.3.1方案选择

既具有单母线接线简单明显，方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电的可靠性.但它的缺点是当一段母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要长时间停电，所以其连接的回路数一般可以比单母线增加一倍，6～10kV线路为6回及以上.

双母线接线

双母线接线可轮换检修母线或母线隔离开关而不致供电中断，检修任一回路的母线或母线隔离开关时，只停该回路.母线故障后，能迅速恢复供电.各电源和回路负荷可任意分配到某一组母线上，可灵活调度以适应系统各种运行方式和潮流变化，并且，便于向母线左右任意一个方向扩建.但是双母线接线造价高，当母线检修或故障时，隔离开关作为操作电器，在倒换操作时容易误操作.

7.3.2方案技术比较