毕业设计论文110千伏变电站设计.docx

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毕业设计论文110千伏变电站设计

第一章绪论

本毕业设计为新疆工业高等专科学校二○○六级电力系统自动化专业毕业设计，设计题目为：

110KV变电站（电气部分）设计。

此设计任务旨在体现我对本专业各科知识的掌握程度，培养我对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习三年以来的学习结果。

首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。

从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。

根据现有的条件《电力系统自动化》专业毕业设计任务书的要求，设计110KV148团变电站。

110KV148团变电站，采用双回110KV线路接入系统。

35KV、10KV配电线路均采用双回线供电。

110KV采用内桥接线，安装两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。

35KV、10KV母线采用单母线分段接线。

第二章原始资料分析

1.1原始资料

1、待建110KV148团变电站从相距30km的110KV石河子城东变电站受电。

2、待建110KV148团变电站年负荷增长率为5%，变电站总负荷考虑五年发展规划。

3、地区气温:

﴾1﴿年最高气温35℃，年最低气温–25℃。

﴾2﴿年平均气温17℃。

4、待建110KV148团变电站各电压级负荷数据如下表:

电压等级

线路名称

最大负荷（MW）

COSФ

负荷级别

供电距离（KM）

Tmax及

同时率

35KV

149团线

20

1

7

5000/

150团线

20

5

2

10

纱厂线

15

2

12

化工厂线

15

2

10

加工厂线

11

1

8

10KV

团直线

3

0.85

1

3500/

团机关线

0.85

2

团直东线

2

0.8

2

团直西线

0.8

2

加工一厂线

1

0.8

2

加工二厂线

2

0.8

1

2.1对原始资料的分析计算

为满足电力系统对无功的需要，需要在用户侧装设电容器，进行无功补偿，使用户的功率因数提高，35kV线路用户功率因数提高到0.9为宜，10kV线路用户功率因数应不低于0.9。

根据原始资料中的最大有功及调整后的功率因数，算出最大无功，可得出以下数据:

电压

等级

线路

名称

最大

有功

（MW）

最大

无功

（MVAr）

COSФ

负荷级别

Tmax/

同时率

35KV

149团线

20

1

5000/

150团线

20

2

纱厂线

15

2

化工厂线

15

2

加工厂线

11

1

10KV

团直线

3

1

3500/

团机关线

0.5

2

团直东线

2

2

团直西线

2

加工一厂线

1

2

加工二厂线

2

1

第三章110KV148团变电站接入系统设计

1.1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所总负荷和五年发展规划。

因此待建110KV148团变电站的最高电压等级应为110kV。

2.1确定回路数

110KV148团变电站建成后，所供用户中存在Ⅰ、Ⅱ类重要负荷，因此110KV148团变电站应采用双回110KV线路接入系统。

3.1确定110KV线路导线的规格、型号

由于待建110KV148团变电站距离受电110KV盐城东郊变电站30KM，处于农田地区，因此应采用架空线路，导线选择LGJ型。

4.1110KV线路导线截面选择

导线截面积选择的一般方法是：

先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后进行电压损失的校验

1、待建110KV148团变电站总负荷的计算

~S35=P35+jQ35=20＋20＋15＋15＋11＋j（9.19++++）

=81+j

~S35（1+5%）5＝（81+j38.25）×+j49

S35

~S10=P10+jQ10=3++2++1+2+j（1.46+0.92+0.49+0.58+0.39+0.92）

~S10（1+5%）5＝（）×+j

S10=

~S110=K110[K35~S35+K10~S10]（1+5%）5

　　=0.95[0.9（81+j38.25）+0.85（10+j4.76）]*1.055

　　=98.7+j46.65

S110=√22）=109.2

COSΦ=P110/S110/109.2=

2、根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

P35*Tmax35+P10*Tmax1081*5000+10*3500

Tmax=——————————=——————————=4835（小时）

P35+P1081+10

查图3－1得Jec＝1.15（A/mm2）

3、计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ110/（√3UN）（0.5*/1.732*110）*103

SJ=——=————————=————————————=（mm2）

J5

4、结论：

选取导线规格为2回LGJ－240/40

5、对所选导线进行校验；

（1）、按机械强度校验

S选=LGJ-240/40大于LGJ-35，符合要求。

（2）、接电晕校验

S选=LGJ-240/40大于LGJ-70，符合要求。

（3）、按电压降校验

1正常运行时：

n=2

PR+QX××××30

△U％=————=—————————————————×100％

2UN22×1102

＝3.8%<10%，符合要求。

②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

PR+QX××××30

△U％=————=—————————————————×100％

UN21102

＝7.6%<15%，符合要求。

结论：

本变电所经上述计算、校验，决定采用2回LGJ－240/40导线接入系统。

第四章110KV148团变电站地方供电系统设计

1.135KV149团线路设计

1、确定回路数

35KV149团线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号

由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择

（1）35KV149线路总负荷的计算

~S35=P35+jQ35=（20＋j9.19）*（1+5%）5=25.5+j

S35=√（2+2）=

COSΦ=P110/S110=

（2）根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

Tmax=5000（小时）

查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）

（3）计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ35/（√3UN）（0.5*/1.732*35）*103

SJ=——=————————=———————————=209（mm2）

J2

（4）结论：

选取导线规格为2回LGJ－185/30

4、对所选导线进行校验；

（1）、按机械强度校验

S选=LGJ－185/30大于LGJ-35，符合要求。

（2）、接电晕校验

S选=LGJ－185/30大于LGJ-70，符合要求。

（3）、按电压降校验

①正常运行时：

n=2

PR+QX××××10

△U％=————=—————————————————×100％

2UN22×352

＝3.5%<10%，符合要求。

②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

PR+QX××××10

△U％=————=—————————————————×100％

UN2352

＝7%<15%，符合要求。

2.135KV150团线路设计

1、确定回路数

35KV150团线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号

由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择

（1）35KV150线路总负荷的计算

~S35=P35+jQ35=（20＋j9.19）*（1+5%）5=25.5+j

S35=√（2+2）=

COSΦ=P110/S110=

（2）根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

Tmax=5000（小时）

查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）

（3）计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ35/（√3UN）（0.5*/1.732*35）*103

SJ=——=————————=———————————=209（mm2）

J2

（4）结论：

选取导线规格为2回LGJ－185/30

4、对所选导线进行校验；

（1）、按机械强度校验

S选=LGJ－185/30大于LGJ-35，符合要求。

（2）、接电晕校验

S选=LGJ－185/30大于LGJ-70，符合要求。

（3）、按电压降校验

①正常运行时：

n=2

PR+QX××××10

△U％=————=—————————————————×100％

2UN22×352

＝3.5%<10%，符合要求。

②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

PR+QX××××10

△U％=————=—————————————————×100％

UN2352

＝7%<15%，符合要求。

3.135KV纱厂线路设计

1、确定回路数

35KV纱厂线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号

由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择

（1）35KV纱厂线路总负荷的计算

~S35=P35+jQ35=（15＋j7.27）*（1+5%）5=19.1+j

S35=√（2+2）=

COSΦ=P110/S110=

（2）根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

Tmax=5000（小时）

查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）

（3）计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ35/（√3UN）（0.5*/1.732*35）*103

SJ=——=————————=———————————=（mm2）

J2

（4）结论：

选取导线规格为2回LGJ－150/25

4、对所选导线进行校验；

（1）、按机械强度校验

S选=LGJ-150/25大于LGJ-35，符合要求。

（2）、接电晕校验

S选=LGJ-150/25大于LGJ-70，符合要求。

（3）、按电压降校验

4正常运行时：

n=2

PR+QX××××12

△U％=————=—————————————————×100％

2UN22×352

＝3.7%<10%，符合要求。

②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

PR+QX××××12

△U％=————=—————————————————×100％

UN2352

＝7.4%<15%，符合要求。

4.135KV化工厂线路设计

1、确定回路数

35KVB线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号

由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择

（1）35KV化工厂线路总负荷的计算

~S35=P35+jQ35=（15＋j7.27）*（1+5%）5=19.1+j

S35=√（2+2）=

COSΦ=P110/S110=

（2）根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

Tmax=5000（小时）

查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）

（3）计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ35/（√3UN）（0.5*/1.732*35）*103

SJ=——=————————=———————————=（mm2）

J2

（4）结论：

选取导线规格为2回LGJ－150/25

4、对所选导线进行校验；

（1）、按机械强度校验

S选=LGJ-150/25大于LGJ-35，符合要求。

（2）、接电晕校验

S选=LGJ-150/25大于LGJ-70，符合要求。

（3）、按电压降校验

5正常运行时：

n=2

PR+QX××××12

△U％=————=—————————————————×100％

2UN22×352

＝3.7%<10%，符合要求。

②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

PR+QX××××12

△U％=————=—————————————————×100％

UN2352

＝7.4%<15%，符合要求。

5.135KV加工厂线路设计

1、确定回路数

35KV加工厂线路所供用户为Ⅱ类重要负荷，因此采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号

由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择

（1）35KV加工厂线路总负荷的计算

~S35=P35+jQ35=（11＋j5.33）*（1+5%）5=14+j

S35=√（142+2）=

COSΦ=P110/S110=14/15.56=

（2）根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

Tmax=5000（小时）

查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）

（3）计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ35/（√3UN）（0.5*/1.732*35）*103

SJ=——=————————=———————————=（mm2）

JJ2

（4）结论：

选取导线规格为2回LGJ－120/25

4、对所选导线进行校验；

（1）、按机械强度校验

S选=LGJ-120/25大于LGJ-35，符合要求。

（2）、接电晕校验

S选=LGJ-120/25大于LGJ-70，符合要求。

（3）、按电压降校验

①正常运行时：

n=2

PR+QX14××××8

△U％=————=———————————————×100％

UN2352

＝3.7%<10%，符合要求。

②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

PR+QX14××××8

△U％=————=———————————————×100％

UN2352

＝7.4%<15%，符合要求。

第五章110KV148团变电站主变选择

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。

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5～10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所，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；对一般性变电所，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%。

本变电所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。

方案一：

单台三相三绕组变压器，型号SFSZ9-120000/110，电压等级110/35/10。

方案二：

两台三相双绕组变压器，其中一台型号为SFSZ9-90000/110，电压等级110/35；另一台为SFSZ9-20000/110，电压等级110/10。

方案三：

四台三相双绕组变压器，其中两台型号为SFSZ9-90000/110，电压等级110/38.5；另两台型号为SFSZ9-12000/110，电压等级110/10。

方案四：

两台三相三绕组变压器，型号为SFSZ9-75000/110，电压等级110/35/10。

方案

比较

方案一

方案二

方案三

方案四

优点

接线简单、占地面积小。

接线简单。

运行可靠性、灵活性高，能满足重要用户的需要。

运行可靠性、灵活性高，能满足重要用户的需要。

缺点

运行可靠性、灵活性差，不能满足重要用户的需要。

运行可靠性、灵活性差，不能满足重要用户的需要。

选用变压器多，运行维护工作量大。

110KV148团变电站有重要的Ⅰ、Ⅱ类负荷，为满足运行的可靠性和灵活性，应选择两台以上变压器，因此选择方案三、方案四进行经济比较分析。

3.1主变容量、参数选择

1、方案三，如图

35KV负荷由两台电压为110KV/35KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证35KV用户的一级和二级全部负荷的供电。

35KV用户的一级和二级全部总容量：

S35（MVA）,因此可选择两台SFPSZ9-90000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：

YN,d11。

10KV负荷由两台电压为110KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证10KV用户的一级和二级全部负荷的供电。

10KV用户的一级和二级全部总容量：

S10（MVA）,因此可选择两台SFSZ9-12500/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：

YN,d11。

2、方案四，如图

所有负荷均由两台电压为110KV/35KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证所有用户的70％全部负荷的供电。

用户的70％全部总容量：

S110（MVA）,因此可选择SFPSZ9-75000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：

YN,yn0,d11。

由于15％S110=15％×（MVA）（MVA）>S10（MVA），

15％S110=15％×（MVA）（MVA）

因此主变110KV、35KV、10KV三侧容量分别为100％/100％/50％。

3、主变主要技术参数选择

（1）方案三：

主变

额定

电压

空载

电流

空载损耗

负载

损耗

阻抗

电压

参考价

（万元）

SFPSZ9-90000/110

110/35

5%

74KW

330KW

440

SFSZ9-12500/110

110/10

0.3%

70KW

110

（2）方案四：

主变

额定

电压

空载

电流

空载损耗

负载

损耗

阻抗

电压

参考价

（万元）

SFPSZ9-75000/110

110/35/10

0.36%

356KW

18

587

333KW

304KW

4.1主变方案经济比较

3、主变及其附属设备综合投资比较

（1）方案三：

SFPSZ9-90000/110主变两台，2×440＝880万元

SFSZ9-12500/110主变两台，2×110＝220万元

110KVSF6断路器户外间隔四个，4×

35KVSF6断路器户外间隔两个，2×

10KV真空断路器户内间隔两个，2×

综合投资：

1388.2万元。

（2）方案四：

SFPSZ9-75000/110主变两台，2×400＝800万元

110KVSF6断路器户外间隔两个，2×

35KVSF6断路器户外间隔两个，2×

10KV真空断路器户内间隔两个，2×

综合投资：

972万元。

2、主变年运行费用比较

年运行费μ＝[（α1＋α2）×Z/100]+β×ΔA

式中μ—年运行费，元/年；

α1—基本折旧费，取4.8％；

α2—大修费，取1.4％；

Z—投资费，元；

ΔA—年电能损耗，KW.H/年；

β—电价，元/KW.H，取0.52元/KW.H。

（1）方案三

ΔA＝330×8760×2＋70×8760×

μ＝[（4.8%＋1.4%）××

＝365.3（万元）

（2）方案四

ΔA＝（356＋333＋304）×

μ＝[（4.8%＋1.4%）××

＝226（万元）

3、结论

方案三

方案四

综合投资

972万元

年运行费用

226万元

从上表比较可知，方案四比较方案三不管在综合投资方面，还是在年运行费用都要经济，因此决定选用方案四两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。

5.1主变110KV侧分接头选择

按《电力系统电压和无功电力导则（试行）》的规定，各级变压器的额定变比、调压方式、调压范围及每档调压值，应满足发电厂、变电所母线和用户受电端电压质量的要求。

各电压等级变压器分接开关的运行位置，应保证系统内各母线上的电压满足要求，并在充分发挥无功补偿的技术经济效益和降低线损的原则下予以确定。

确定分接头范围分以下几个步骤：

首先在最大运行方式下：

（1）从系统母线电压推算到盐北变主变压器高压侧电压。

（2）将35KV、10KV侧最大负荷距线路末端允许最低电压反推到变压器高压侧电压。

（3）参考《电气工程专业毕业设计指南－电力系统分册》中的电压调整：

35KV用户的电压允许偏差值应在系统额定电压的90％～110％；10KV用户的电压允许偏差值为系统额定电压的＋7％。

其次在最小运行方式下（考虑70％的容量）：

（1）从系统母线电压推算到盐北变主变压器高压侧电压。

（1）将35KV、10KV侧最大负荷距线路末端允许最低电压反推到变压器