变电所电气一次初步设计毕业设计说明书要点.docx

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变电所电气一次初步设计毕业设计说明书要点

第一章、毕业设计课题及原始资料

课题：

变电所电气一次初步设计

原始资料：

1.110kv进线2回，归算至此110KV母线的系统短路电抗为0.26，基准电压取平均电压，基准功率取100MVA；

2.35KV出线6回，最大负荷50MW，最小负荷30MW,功率因数0.85，最大负荷小时数5000；

3.10KV出线12回，最大负荷10MW，最小负荷8MW，功率因数0.8，最大负荷小时数4500；

4.所用电率2%；

5.环境条件：

同本地环境条件。

内容要求：

1.分析原始资料，设计5种可行的电气主接线方案；

2.通过初步技术经济比较，确定两种较好方案；

3.针对所选的两种较好方案进行短路电流计算；

4.选择电气设备并进行校验；

5.进行技术经济比较，确定最佳方案；

6.涉及屋内，外配电装置；

7.设计防雷保护，选择避雷针并进行校验。

成果形式：

1.设计说明书一份；

2.计算书一份（短路电流，设备校验，运行费，防雷校验等计算）；

3.图纸5-7张；电气主接线图，电气总平面布置图，屋外配电装置断面图，防雷校验图等。

第二章、主接线初步拟定

在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性，灵活性，经济性的基本要求，进行综合考虑，在满足技术经济政策的前提下，力争使其成为技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。

电气主接线的设计原则：

1.考虑线路断路器，母线故障时，以及母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间长短；

2.变电所有无停电的可能；

3.考虑近期和远期的发展规模；

4.考虑备用容量的有无和其大小对主接线的影响。

对变电所还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修，事故等特殊状态下，操作方便，调度灵活，检修安全，扩建方便。

变电所主接线除了可靠性，灵活性，还应具有很强的经济性。

特别是象本次设计的地区变电所，可靠性要求不是十分高，而且所址不会离市区很远，地价较高，则它在经济上更应该站住脚，尽可能做到投资少，占地少，电能损失少，年费用为最小。

当然，也不能一味的追求经济性而忽视了可靠性，毕竟安全可靠是要放在第一位的，它与经济性应辩证统一的进行分析。

针对本设计的特点及以上的分析，初步拟定五种能满足上述可靠性，灵活性与经济性要求的主接线形势，对它们进行初步技术经济比较。

选出两种较好的方案，作进一步的分析与比较。

表1五种可行的电气主接线方案比较

接线形式

优点

缺点

方案一

110KV侧双母线

10KV侧单母线分段

运行方式比较灵活，供电可靠，便于扩建

设备多，配电装置复杂，投资和占地面积大，容易误操作

方案二

110KV侧内桥式

10KV侧单母线分段

线路的投入和切除比较方便，节省占地面积，变压器不需经常切除

变压器操作复杂，出线断路器检修时，线路需要较长时间停运

方案三

110KV侧单母线

10KV侧单母线分段

简单清晰，设备少投资小，运行操作方便，有利于扩建

可靠性和灵活性差

方案四

110KV侧单母线带旁路母线

10KV侧单母线分段

变压器投切方便，供电可靠性高，输送功率大，送电距离远

停电影响大，检修时间长，增加投资

方案五

110KV侧单母线分段

10KV侧单母线分段

变压器投切比较方便，一次侧可转供功率，可增加进出线数目

断路器数量多，配置和运行复杂

从初步的技术经济比较可看出：

方案一，虽灵活性和可靠性高，但使用设备多，配电装置复杂，投资和占地面积大，而且当母线故障和检修时，隔离开关作为倒换操作电器使用，容易误操作，为此在隔离开关和断路器之间需装闭锁装置，一般110KV出线数目为5回及以上时，可采用双母接线。

方案二，当线路发生故障时，仅线路侧断路器断开，不影响其它回路运行。

桥型接线用的高压断路器数量少，四个回路用三台断路器，节省了占地面积，它适用于线路较长，回数少，故障及率较高，而变压器不需经常切除时。

方案三，优点不少，但可靠性灵活性差。

当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源，在整个检修期间均须停止工作。

此接线方式，所用断路器和隔离开关较少，比较经济，根据本站的情况可以考虑。

方案四，广泛地用于出现数较多的110KV及以上的高压配电装置中，电压等级高，输送功率大，送电距离远。

投资特别大，不适合。

方案五，虽然可靠性高，但是使用断路器数量多，且配置和运行也复杂，投资较大。

综合考虑，初步选方案二和三作进一步比较。

本站35KV侧出现6回，采用单母线分段，优点是，当某一段母线或母线断路器出现故障时，由分段断路器把故障段隔离，保证完好段母线向用户继续供电，可减少停电范围。

10KV侧出现12回，为了减少母线故障的影响，决定采用单母线分段接线，优点同上。

第三章、主变的选择

1.台数的确定：

为保证供电可靠，装设两台主变，并列运行；一台因故障退出，仍可保证大部分用户用电，不致全所停电。

2.形势选择：

因该变电所有三个电压等级，首选经济效益较好的三相自耦变压器。

3.容量确定：

考虑到变压器正常运行和事故过负荷能力，每台变压器容量按

Sn=0.7Sm确定（其中，Sn为变压器额定容量，Sm为变电所最大负荷）。

这样，当一台变压器停用时可保证对70%负荷供电。

考虑到变压器事故过负荷能力为40%，则可保证对98%的负荷供电。

而一般电网变电所有20%左右的非重要负荷，所以，按上述原则确定的变压器容量是可行的。

即每台容量：

Sn=0.7Sm=0.7（50/0.85+10/0.8×1.01

=50.426MVA

=50426KVA

其中50/0.85为35KV侧最大负荷；10/0.8是10KV侧最大负荷；1.01是考虑了1%的所用电。

根据上述三条原则，查《发电厂电气部分课程设计参考资料》，可选SFS-60000KVA/110型变压器。

参数可参见下表

表2主变压器参数表

型号及容量KVA

SFS-63000

阻抗电压%

高-中

17.5

额定容量比

高-低

10.5

额定电压

121/38.5/11

中-低

6.5

损耗KW

空载

综合投资（万元）

短路

274

连接组别

Yn/Yn0/△-11

空载电流%

0.6

冷却方式

第四章、所用变压器选择

1.台数确定：

所用变压器在变电所中担负着重要的作用。

工作，事故照明，通风，主变冷却等用电都由所用变提供。

由于本站负荷小，只装设一台就可以。

2.型式选择：

为节约占地，选三相变压器，高压侧接于10kv侧。

3.容量选择：

每台容量

Sn=0.02（50/0.85+10/0.8

=1.43MVA

根据上述三条原则,在实际中参考主变滤油器容量的大小，可选SC9-50的10kv标准容量变压器。

其参数见下表

表3所用变压器参数表

型号及容量KVA

阻抗电压%

4.5

额定容量比

10/0.4

综合投资（万元）

2.04

额定电压

损耗KW

空载

2.85

连接组别

Y/Y0-12

短路

冷却方式

自冷

空载电流%

1.5

第五章、方案的最终确定

初选方案的技术经济比较，由于两方案只是在高压侧接线方式有所区别（方案二高压侧是内桥接线，方案三是单母线接线），所以只就它们的不同之处进行技术经济比较。

1.从技术特点上进行比较（参见表11）

表4两方案技术特点比较结果

方案二

方案三

内桥接线

单母接线

①使用的断路器数量少，经济性好，节省占地面积。

②线路的投入和切除比较方便，当线路故障时，仅线路侧断路器断开，不影响其他回路运行，可靠性比单母线高。

③变压器不需要经常切除，适用于线路较长，回数少时。

①接线简单清晰，设备少，投资少，运行操作方便，且有利于扩建。

②和桥型接线比较可靠性和灵活性较差。

③当故障时和检修期间均需停止工作，变电站会处于瘫痪状态。

可以看出，内桥接线满足经济性，可靠性，灵活性，优于单母线接线。

2.从经济指标进行比较

综合造价的计算：

Z=Z0（1+a/100

Z0为主体设备的综合投资a为不明显的附加费用比例系数，110KV取90

设备名称

型号

单价（万元）

110KV断路器

LW30-126

110KV隔离开关

GW4-110

1.1

方案二：

3个断路器，10个隔离开关

Z0=251万元

Z=251×（1+90/100=476.9万元

方案三：

4个断路器，8个隔离开关

Z0=328.8万元

Z=328.8×（1+90/100=624.72万元

显而易见，方案二无论从经济性和技术性都优于方案三。

所以，最终决定采用方案二。

第六章、短路电流计算

短路电流计算的目的：

在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，其计算目的有以下几个方面：

⑴在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否采取限制短路电流措施等均需进行必要的短路电流计算。

⑵在选择电气设备时，为了保证设备正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流的计算。

⑶在设计屋外高压配电装置时，须按短路条件校验软导线的相间和相对地距离。

⑷接地装置的设计也需用短路电流。

短路电流计算的一般规定：

ⅰ计算情况;

⑴电力系统中的有电源均在额定负荷下运行。

⑵短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

⑶所有电源的电动势相位角相同。

⑷应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。

ⅱ接线方式：

计算短路时所用得接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

ⅲ计算容量：

应按本工程设计规划容量计算。

ⅳ短路计算点;

是在正常运行的接线方式下，通过电气设备的短路电流为最大的地点。

ⅴ短路种类;

一般按三相短路计算

1.短路点选择：

（方案二）在选择设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全，可靠的工作，所以把通过电器设备的短路电流最大的地点选为短路计算。

2.短路电流计算过程（详见计算书）。

3.短路电流计算结果（见表四）

符号说明：

Ub-基准电压；Uav-平均电压；Xjs计算电抗;I″-0秒短路电流；

I∞-稳态短路电流；Ich-全电流最大有效值；ich-短路电流冲击值；

S〞-0秒短路容量

表5方案二短路电流计算结果

短路情况

Xjs

0秒短路电流周期分量

稳态短路电流

短路电流冲击值

全电流最大有效值

短路容量

标么值

有名值

标么值

有名值

D-1

0.26

3.846

1.931

3.846

1.931

4.916

2.916

367.905

D-2

0.402

2.488

3.731

2.488

3.731

9.498

5.634

226.180

D-3

0.350

2.857

15.709

2.857

15.709

39.989

23.721

272.088

第七章、设备选择与校验

原则:

本设计选择设备时，在满足要求的前提下，尽可能选择先进的操作灵活的，体积小，造价低的产品，在同一电压等级下尽量用同一型号设备，便于安装，调试及维修。

按正常工作条件选择，按短路情况校验。

选择与校验过程详见计算书，此处只列出选择与校验结果。

1、断路器的选择与校验（见表五）

断路器选择的具体技术条件：

⑴电压：

Ug（电网工作电压≦Un

⑵电流：

Igmax（最大持续工作电流≦In

⑶开段电流（或开断容量）

Id.t≦Ib.r（Sd.t≦Skd

Id.t—断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；

Sd.t--断路器t秒的开断容量；

Skd—断路器额定开断电流；

Ikd—断路器的额定开断电流。

表6断路器选择结果

型号

装设地点

计算数据

断路器参数

Uns

Igmax

Ich

Snbr

热稳定电流

LW30-126

110kv

侧主变出口

110

347.196

110

3150

3500

31.5

LW30-126

110kv母线处

110

330.664

110

3150

3500

31.5

LW30-126

110kv馈线处

110

165.332

110

3150

3500

31.5

ZW30-40.5

35kv侧主变出口

944.75

1600

1000

ZW30-40.5

35kv侧母线处

944.75

1600

1000

ZW30-40.5

35kv馈线处

147．021

1600

400

ZN65-10

10KV侧主变出口

3637

4000

100

350

ZN65-10

10KV侧母线处

3637

4000

100

350

ZN65-10

10KV

馈线处

57．277

1250

300

31.5

2、隔离开关的选择与校验见表六

隔离开关型式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。

其选择的技术条件与断路器的技术条件相同。

表7隔离开关参数表

型号

装设地点

计算数据

隔离开关技术数据

Igmax

动稳定电流kA

热稳定电流KA

GW4-110

110KV主变高压侧

110

347.196

110

1250

31.5

GW4-110

110KV母线处

110

330.664

GW4-110

110KV出线隔离开关

110

165.332

HGW5-35

35KV侧主变中压侧

944.75

1250

31.5

HGW5-35

35KV母线处

944.75

HGW5-35

35KV侧出线隔离开关

147．021

630

CN30-10

10KV母线处

3637

4000

125

CN30-10

10KV主变低压侧

3637

CN30-10

10KV出线处

57．277

1250

100

GW8-60

主变中性点

400

3、高压熔断器的选择

其选择的技术条件：

根据电压：

Ug≦Un

表8熔断器参数表

型号

额定电压KV

额定电流

断流容量

MVA

备注

RN2

0.5

1000

保护户内电压互感器

RW10-35

0.5

600

保护户外电压互感器

4、电压互感器的选择与校验

本设计的电压互感器按用于运行监视和估算电能用，所以准确级选1级。

电压互感器的选择和配置应按下列条件：

1.电压互感器的额定电压不低于安装地点电网额定电压。

2.所选型式必须与安装地点相符（户内式户外式）。

3.结构式。

35-110kv一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。

6-20kv屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。

4.根据负荷要求，确定电压互感器准确级，根据计算结果能选准确级下的允许伏安数。

表9电压互感器参数表

型号

装设地点

最大容量

准确级

TYD-110

110KV母线

2000

0.2/0.5/3P

JDZX6-35

35KV母线

1000

0.2/0.5/6P

JDZX-10

10KV母线

400

0.2/6P

5、电流互感器的选择与校验

按电流互感器配置原则，每条进出线设一组电流互感器。

本设计只考虑将其用于运行监视和电能估算，故准确级取1级。

电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。

对于6-20kv屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。

对于35kv及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。

有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。

表10电流互感器参数表

型号

装设地点

额定电流比

准确度

热稳定倍数

动稳定倍数

LCWB6-110

110KV进线

2*400/5

110

10P/10P/10P/0.5/0.2

115

LB6-35

35KV主进

1200/5

0.5/0.2

102

LZZBJ4-40.5

35KV主进分段

1200/5

10P/10P/10P/0.5

120

LZZBJ4-40.5

35KV出线

200-300-400/5

10P/10P/10P/0.5

52.5

LZZBJ9-10

10KV主进

4000/5

0.2S/0.5/10P15

LZZBJ9-10

10KV分段

4000/5

0.2S/0.5/10P15

LZZBJ9-10

10KV出线

200-300-400-500-600/5

0.2S/0.5/10P15

160

L-10

中性点

100/5

B/B

6、母线的选择与校验

110kv及以上高压配电装置，一般采用软导线。

⑴型式：

载流导体一般采用铝质材料。

回路正常工作电流在4000A及以下时，一般选用矩形导体。

⑵按经济电流密度J选择：

Sj=Igmax/J（mm²

J—导体的经济电流密度

按此条件选择的导体截面积S,应尽量接近经济计算截面Sj。

表11导体选择与校验结果表

装设地点

材料

形状

布置方式

截面尺寸

截面届

密度

Igmax

Smin

Lmax

Ucr

110kv母线

钢芯铝绞线

水平布置

400

287.534

41.226

35kv母线

铝

矩形

单条竖放

80X10

800

857.6

79.655

1.76

1.5

66.598

10kv母线

铝

矩形

竖放

2（125×10）

2500

3637

380.899

2.157

0.814

7、支柱绝缘子的选择与校验

35kv及以上用悬式绝缘子。

㈠110kv选用软母，所以用悬式绝缘子悬挂。

选用FXBW3-110/70

绝缘子型号