XXX110kv变电所毕业设计.docx

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XXX110kv变电所毕业设计

110KV变电所毕业设计

设计任务书

目录

第一章  

第二章

第三章

第四章

第五章

第六章

第七章

第一章 电气主接线的设计及变压器选择

   分析任务书给定的原始资料，根据变电所在电力系统中的地位和建设规模，考虑变电所运行的可靠性、灵活性、经济性，全面论证，确定主接线的最佳方案。

第一节 原始资料分析

1. 本站经2回110KV线路与系统相连，分别用35KV和10KV向本地用户供电。

2. 任务：

110KV变压器继电保护。

3. 环境参数：

海拔<1000米，地震级<5级，最低温度0℃，最高温度35℃，雷暴20日/年。

4. 系统参数：

110KV系统为无穷大系统，距离本站65KM，线路阻抗按0.4欧/KM计算。

5. 35KV出线7回，最大负荷10000KVA，cos∮＝0.8，Tmax＝4000h；10KV出线10回，最大负荷3600KVA，cos∮＝0.8，Tmax＝3000h，均为一般用户。

6. 站用电为160KVA。

 根据本站为2回110KV线路进线，35KV、10KV最大负荷时间分别为4000h、3000h，可以判断本站为重要变电站，在进行设计时，应该侧重于供电的可靠性和灵活性。

第二节  电气主接线方案确定

方案一

方案二

方案三

主接线方案比较

名称 开关 主变 经济性 可靠性 方案确定

方案一 11台，110kv4台，35kv5台、10kv 2台 4台， 0.7×4＝2.8 最差，变压器总容量最大，开关最多。

 最好，充分考虑了变压器，开关在检修、试验时仍然能保证供电。

 110kv终端变电站，采用双回110kv进线，应该是比较重要的变电站，设计思想应侧重于可靠性。

所以选择方案一为最终方案。

方案一虽然建设投资大，但在以后运行过程中，小负荷时可以切除一台主变运行，降低了损耗。

方案二 7台，110kv5台，35kv、10kv各1台 2台，1 最好，变压器总容量最小。

 中，35kv、10kv负荷分别供电，故障时互不影响。

但是设备检修时，必然造成供电中断。

方案三 7台，110kv4台，35kv2台、10kv 1台 2台，1.6 中，介于方案一、方案二之间。

 最差，高压侧故障时，低压侧必然中断供电。

第三节  容量计算及主变压器选择

1. 按年负荷增长率6％计算，考虑8年。

2. 双变压器并联运行，按每台变压器承担70％负荷计算。

3. 35kv负荷是   KVA，10kv负荷是  KVA，总负荷是  KVA。

4. 变压器容量：

1）负荷预测   35kv负荷：

10000KVA×（1＋6％）8 ＝15036.30KVA；                     10kv负荷：

 3600 KVA×（1＋6％）8 ＝5413.07 KVA，共计20449.77KVA。

  2）变压器有功和无功损耗计算，因为所占比重较小，而本站考虑的容量裕度比较大，所以不计算。

3）站用变选型 因为设计任务书已经给出用电容量为160KVA，所以直接选择即可，从主接线方案分析，站用变接于35KV母线更可靠，所以选型为SL7－160/35。

 变压器选择确定：

主变压器 承担负荷 容量选择 确定型号

1#B 20449.77×0.5×0.7＝7157.42KVA 8000KVA SZL7-8000/110

2#B 同1＃B  

3#B 5413.07×0.5×0.7＝1894.57KVA 2000KVA SL7－2000/35

4#B 同3＃B  

站用变 160KVA 160KVA SL7－160/35

5. 变压器技术数据

型号 额定容量（KVA） 额定电压（kv） 损耗（KW） 阻抗电压（％） 空载电流（％） 连接组别

  高压 低压 空载 负载   

SZL7－8000/110 8000 110 38.5 15 50 10.5 1.4 Yn,d11

SL7-2000/35 2000 35 10 3.4 19.8 6.5 1.4 Y,d11

SL7-160/35 160 35 0.4 0.47 3.15 6.5 2.5 Y,yno

第二章  短路电流计算

第一节  短路电流计算的目的

为了确定线路接线是否需要采取限制短路电流的措施，保证各种电气设备和导体在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，为选择继电保护方法和整定计算提供依据，验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流计算，应考虑5－10年的远景发展规划。

第二节  电路元件参数的计算

 1.等值网络图

                   图2－1  主接线

图2－2 等值网络

图2－3  最小运行方式下等值网络

 2.电路元件参数计算

常用基准值（Sj＝100MVA）

基准电压Uj（kv） 6.3 10.5 37 115 230

基准电流Ij（kA） 9.16 5.50 1.56 0.502 0.251

基准电抗X（欧） 0.397 1.10 13.7 132 529

1） 系统容量为无限大，Sc=∞，取基准容量Sj＝100MVA，基准电压Uj取各级平均电压，即Uj＝Up＝1.05Ue，Ue为额定电压。

              Sj

基准电流 Ij＝―――

基准电抗Xj＝

2） 线路阻抗X1=0.4×65＝26欧姆

3） 变压器电抗为

XB1＝XB2，XB3＝XB4

XB1＝Ud％/100×Sj/Se

=10.5/100×100/8

=1.3125

XB3=6.5/100×100/2

=3.25

 3.短路电流计算

1）d1点短路时：

Up＝115kv

   所以，三相短路电流

I（3）＝115/26√3＝2.55kA

两相短路电流

I

（2）=I（3） √3/2

=2.55×1.73/2

＝2.26kA

短路容量

S（3）＝√3UpI（3）

＝1.73×115×2.55

＝507.32MVA

全电流最大有效值

Icb＝1.52 I（3）

=1.52×2.55

=3.876kA

2）d2点短路时：

Up＝37kv

 d2点短路时，阻抗图由图2－4（a）简化为图2－4（b）

 图2－4（a）

 图2－4（b）

X1＝26Ω

根据变压器电抗有名值换算公式Xd＝Ud％/100×Ue2/Se，得出

X2＝10.5/100×1102/8

＝158.81Ω

X2＝X3     X2// X3

X6＝79.41Ω

三相短路电流

I（3）＝Up/√3/X

＝115/1.73/105.41

＝0.63kA

两相短路电流

I

（2）＝0.886 I（3）

＝0.886×0.63

＝0.56kA

三相短路容量

S（3）＝√3Up I（3）

＝1.73×37×0.63

＝40.32MVA

全电流最大有效值

Icb＝1.52 I（3）

=1.52×0.63

=0.96kA

3）d3点短路时：

Up＝37kv

 d3点短路时，阻抗图由图2－5（a）简化为图2－5（b）

 图2－5（a）

 图2－5（b）

X1＝26Ω

X6＝79.41Ω

根据变压器电抗有名值换算公式Xd＝Ud％/100×Ue2/Se，得出

X4＝6.5/100×352/2

＝39.81Ω

X4＝X5     X4// X5

X7＝19.91Ω

三相短路电流

I（3）＝Up/√3/X＝115/1.73/125.32＝0.53kA

两相短路电流

I

（2）＝0.886 I（3）

＝0.886×0.53

＝0.47kA

三相短路容量

S（3）＝√3Up I（3）

＝1.73×10.5×0.53

＝9.63MVA

全电流最大有效值

Icb＝1.52 I（3）

=1.52×0.53

=0.81kA

3.最小运行方式下短路电流计算

  本站最小运行方式为B1、B3停运或B2、B4停运，据此作等值网络图2－6

图2－6

1）d2点短路时：

Up＝37kv

X1＝26Ω

根据变压器电抗有名值换算公式Xd＝Ud％/100×Ue2/Se，得出

X2＝10.5/100×1102/8

＝158.81Ω

三相短路电流

I（3）＝Up/√3/X

＝115/1.73/184.81

＝0.36kA

两相短路电流

I

（2）＝0.886 I（3）

＝0.886×0.36

＝0.32kA

三相短路容量

S（3）＝√3Up I（3）

＝1.73×37×0.36

＝23.04MVA

全电流最大有效值

Icb＝1.52 I（3）

=1.52×0.36

=0.55kA

2）d3点短路时：

Up＝10.5kv

X1＝26Ω X2＝158.81Ω

根据变压器电抗有名值换算公式Xd＝Ud％/100×Ue2/Se，得出

X4＝6.5/100×352/2

＝39.81Ω

三相短路电流

I（3）＝Up/√3/X

＝115/1.73/224.62

＝0.29kA

两相短路电流

I

（2）＝0.886 I（3）

＝0.886×0.29

＝0.26kA

三相短路容量

S（3）＝√3Up I（3）

＝1.73×10.5×0.29

＝5.27MVA

全电流最大有效值

Icb＝1.52 I（3）=1.52×0.29=0.44kA

4.短路电流计算结果表

短路点编号 支路名称 短路电流（kA） 最小运行方式短路电流（kA） 全短路电流有效值（KA） 短路容量（MVA）

  d（3） d

（2） d（3） d

（2） d（3） d

（2） d（3） d

（2）

d1 110kv母线 2.55 2.26 2.55 2.26 3.876 3.876 507.32 507.32

d2 35kv母线 0.63 0.56 0.36 0.32 0.96 0.55 40.32 23.04

d3 10kv母线 0.53 0.47 0.29 0.26 0.81 0.44 9.63 5.27

第三章 导体和电器的选择设计（不做动热稳定校验）

第一节 最大持续工作电流计算

1. 110KV母线导体的选择

母线最大持续工作电流计算

Igmax＝1.05Se/√3Ue

＝1.05×16000/1.73/110

＝88.28A

1＃B、2#B变压器引线最大持续工作电流为母线最大持续工作电流的50％，即44.14A。

2. 35KV母线导体的选择

1. 母线最大持续工作电流计算

Igmax＝1.05Se/√3Ue

＝1.05×16000/1.73/35

＝277.46A

1＃B、2#B变压器引线最大持续工作电流为母线最大持续工作电流的50％，即138.73A。

2. 主变压器35KV的引线按经济电力密度选择软导体。

最大运行方式下35KV引线的最大持续工作电流按1.05倍变压器额定电流计算

3. 10KV母线导体的选择

母线最大持续工作电流计算

 Igmax＝1.05Se/√3Ue

＝1.05×4000/1.73/10

＝242.77A

3＃B、4＃B变压器引线最大持续工作电流为母线最大持续工作电流的50％，即121.38A。

4. 3＃B、4＃B变压器35KV侧引线最大持续工作电流

Igmax＝1.05Se/√3Ue

＝1.05×2000/1.73/35

＝34.68A

第二节 导体的选择

不考虑同时系数，Tmax均按3000h计算。

1. 110kv母线导体选择

查《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》图5－4，图5－1 得出

Tmax＝3000h，钢芯铝绞线的经济电流密度为J＝1.53A/mm2

Sj＝Ig/j

＝88.28/1.53

＝57.69mm2

考虑留一定的裕度，选择LGJ－95钢芯铝绞线为110kv母线导体。

2.  35 kv母线导体选择

查《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》图5－4，图5－1 得出

Tmax＝3000h，钢芯铝绞线的经济电流密度为J＝1.53A/mm2

Sj＝Ig/j

＝277.46/1.53

＝181.35mm2

考虑留一定的裕度，选择LGJ－240钢芯铝绞线为35kv母线导体。

   3.  10 kv母线导体选择

查《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》图5－4，图5－1 得出

Tmax＝3000h，钢芯铝绞线的经济电流密度为J＝1.53A/mm2

Sj＝Ig/j

＝242.77/1.53

＝158.67mm2

考虑留一定的裕度，选择LGJ－240钢芯铝绞线为10kv母线导体。

4. 变压器引线选择

1） 1＃B、2#B变压器110kv侧引线选择LGJ－95钢芯铝绞线；

2） 1＃B、2#B变压器35kv侧引线选择LGJ－120钢芯铝绞线；

3） 3＃B、4＃B变压器35KV侧引线选择LGJ－95钢芯铝绞线；

4） 3＃B、4＃B变压器35KV侧引线选择LGJ－120钢芯铝绞线。

第三节 电器设备的选择

1. 断路器及电流互感器的选择

   根据断路器的选择定型应满足的条件，参考《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》附表选择如下：

序号 断路器形式 型号 额定电压（kv） 额定电流（A） 开断电流（KA） 工作电流（A） 电流互感器

1DL 少油断路器 Sw7-110 110 1200 15.8 88.28 LCW－110

2DL 少油断路器 同上    88.28 同上

3DL 少油断路器 同上    44.14 同上

4DL 少油断路器 同上    44.14 同上

5DL 少油断路器 SW3－35 35 1000 16.5 138.73 LCW－35

6DL 少油断路器 同上    138.73 同上

11DL 少油断路器 同上     

7DL 少油断路器 SW3－35 35 600 6.6 34.68 同上

8DL 少油断路器 同上    34.68 同上

9DL 真空断路器 ZN－10 10 600 8.72 121.38 LFC－10

10DL 真空断路器 同上    121.38 同上

 35kx出线开关 SW3－35 35 600 6.6 277.44－34.68×2＝208.08

2.8.08/7＝29.7A LCW－35

 10kv出线开关 ZN－10 10 300 3 242.77/10＝24.28A LFC－10

电流互感器技术参数

序号 额定电压（kv） 工作电流（A） 电流互感器型号 数量（台） 准确度等级 额定电流A 二次负荷阻抗Ω 1s热稳倍数 动稳倍数

1DL 110 88.28 LCW－110  0.5 100/5 1.2 75 150

2DL  88.28 同上  0.5    

3DL  44.14 同上  0.5 50/5 1.2 75 150

4DL  44.14 同上  0.5    

5DL 35 138.73 LCW－35  0.5 150/5 2 65 100

6DL  138.73 同上  0.5 150/5   

7DL 35 34.68 同上  0.5 40/5   

8DL  34.68 同上  0.5 40/5   

9DL 10 121.38 LFC－10  0.5 125/5 0.6 75 165

10DL  121.38 同上  0.5 125/5 0.6 75 165

 35 277.44－34.68×2＝208.08

2.8.08/7＝29.7A LCW－35  0.5 30/5 2 65 100

 10 242.77/10＝24.28A LFC－10  0.5 350/5 0.6 75 155

2. 隔离开关的选择

  根据隔离开关的选择定型应满足的条件，参考《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》附表选择如下：

序号 安装位置 型号 额定电压（kv） 额定电流（A）

1 1DL－4DL两侧 GW5－110 110 600

2 5DL－8DL两侧，35kx出线开关两侧，站用变 GW4－35 35 600

3 9DL，10DL两侧 GW1－10 10 600

4 10kv出线开关两侧 GW1－10 10 400

5    

3. 电压互感器PT的选择

根据电压互感器的选择定型应满足的条件，参考《发电厂和变电所电气部分毕业设计指导》附表选择如下：

序号 安装地点 型式 型号 数量（台） 额定电压kv 额定变比

1 110kv线路 户外单相 JCC1－110 2 110 110000/√3：

100/√3/100/3

2 110kv母线 户外单相 JCC1－110 3 110 110000/√3：

100/√3/100/3

3 35kv母线 户外单相 JDJJ－35 3 35 35000/√3：

100/√3/100/3

4 10kv母线 户内单相 JDJ－10 3 10 10000/100

4.高压限流熔断器的选择

序号 类别 型号 数量（只） 额定电压kv 额定电流A

1 35kv互感器 RW3－35 3 35 0.5

2 10kv互感器 RN2 3 10 0.5

3 站用变35kv侧 RW3－35 3 35 5

5. 各级电压避雷器的选择

避雷器是发电厂、变电所防护雷电侵入波的主要措施。

硬根据被保护设备的绝缘水平和使用条件，选择避雷器的形式、额定电压等。

并按照使用情况校验所限避雷器的灭弧电压和工频放电电压等。

避雷器的选择结果

序号 型号 技术参数（KV） 数量 安装地点

  灭弧电压 工频放电电压 冲击放电电压 残压  

1 FCZ－110J 100 170－195 265 265  110kv系统侧

2 FZ－35 41 84－104 134 134  35kv侧及出线

3 FZ－10 12.7 26－31 45 45  10kv母线及出线

6. 接地开关的选择

安装地点 型号 额定电压kv 动稳电流kA 2s热稳电流KA 长期能通过电流A

110kv侧 JW2－110（w） 110 100 40 600

35kv侧 隔离开关自带    

第四章 继电保护配置及整定计算

一、根据《继电保护和安全自动装置技术规程》进行保护配置。

1. 变压器继电保护：

纵差保护，瓦斯保护，电流速断保护，复合过流保护（后备保护）

序号 保护配置 保护功能及动作原理 出口方式 继电器型号

1 纵差保护 变压器内部故障保护，例如断线，层间、匝间短路等变压器两侧电流不平衡起动保护。

 断开变压器两侧开关。

 BCH－2

2 瓦斯保护 变压器内部短路，剧烈发热产生气体起动保护。

 轻瓦斯发信号，重瓦斯断开变压器两侧开关。

3 过电流保护 事故状态下可能出线的过负荷电流 动作于信号 

4 电流速断保护 相间短路 断开线路断路器 

2. 35KV线路，10KV线路继电保护：

电流速断保护，过电流保护，单相接地保护

序号 保护配置 保护功能 出口方式 继电器型号

1 电流速断保护 相间短路 断开线路断路器 

2 过电流保护 相间短路，过负荷 延时断开线路断路器 

3 母线单相接地保护 绝缘监察 信号 

第四节 保护原理说明

第五节 保护配置图

第六节 整定计算

   电流速断保护整定计算

1. 1＃B、2＃B电流速断保护整定计算

35kv系统、10kv系统都是中性点非接地运行，因此电流速断保护接成两相两继电器式。

此种接线方式的整定计算按相电流接线计算。

1） 躲过变压器外部短路时，流过保护装置的最大短路电流                     Idz＝KkI（3）d.max    

第五章 防雷规划设计

根据《电力设备过电压保护设计技术规程》的要求，配置防雷和接地设施如下：

        为防止雷电直击变电设备及其架构、电工建筑物等，变电站需装设独立避雷针，其冲击接地电阻不宜超过10欧姆。

为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电架构之间的空气中的距离SK不宜小于5米。

第六章 保护动作说明

第七章 结束语

根据毕业设计任务书的基本要求，查阅教科书及大量的规程、规范和相关资料，经过七星期的艰苦努力，终于完成了毕业设计任务，并形成了设计成果。

现在回过头看看，其间有酸甜苦辣，也有喜怒哀乐，尤其是理论基础不过硬，更是困难重重，

附录

参考文献

1. 发电厂和变电所电气部分毕业设计指导 

2. 继电保护和安全自动装置技术规程 SDJ6－83 水利电力出版社  1983年

3. 电力设备过电压保护设计技术规程

4. 电力系统继电保护原理  第三版