110KV变电站站用电负荷统计及配电计算.docx
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110KV变电站站用电负荷统计及配电计算
110KV变电站站用电负荷统计及配电计算
初步设计研究报告
变电一次
批准：
审定:
校核：
编制：
摘要……………………………………………………………………（4）
前言……………………………………………………………………（5）
第一章110KV变电站选址…………………………………………（6）
第二章电气主接线设计以及主变电压器容量选择………………（6）
第三章主变压器的选择……………………………………………（7）
第四章变电站主接线的原则………………………………………（7）
第五章主接线设计方案……………………………………………（8）
第六章负荷计算…………………………………………………（16）
第七章电气主设备的选择及校验………………………………（16）
第八章隔离开关的选择及校验…………………………………（23）
第九章熔断器的选择……………………………………………（28）
第十章电流互感器的选择及校验………………………………（29）
第十一章电压互感器的选择………………………………………（36）
第十二章避雷器的选择及检验……………………………………（39）
第十三章母线及电缆的选择及校验………………………………（49）
第十四章防雷保护规划……………………………………………（47）
第十五章变电所的总体布置简图………………………………（21）
摘要：
根据设计任务书的要求，本次设计110KV变电站站用电负荷统计及配电计算并绘制电气主接线图，防雷接地，以及其它附图。
该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。
各电压等级配电装置设计、直流系统设计以及防雷保护的配置。
本设计以《35~110kV变电所设计规范》、《供配电系统设计规范》、《35～110kV高压配电装置设计规范》《工业与民用配电设计手册》等规范规程为设计依据，主要内容包括：
变电站负荷计算、短路电流计算、变压器的选型、保护、电气主接线的设计、设备选型以及效验！
前言
变电站的概况:
变电站是电力系统中重要的一个环节，有变换分配电能的作用。
电气主接线是变电站设计的第一环节,也是电力系统中最重要的构成部分；设备选型要严格按照国家相关规范选择，设备的选型好坏直接关系到变电站的长期发展，利用效率，以及实用性.
第一章110KV变电站选址
1）接近负荷中心
2）接近电源侧
3）进出线方便
4）运输设备方便
5）不应设在有剧烈振动和高温场所
6）不宜设在多沉或有腐蚀性气体的场所
7）不宜设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方,不宜相临贴
8）不应设在地势低洼和可能积水的场所
9）不应设在有爆炸危险的区域内
10）不宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方
第二章电气主接线设计以及主变电压器容量选择
1）主变压器的台数和容量，根据当地的供电条件，气候，负荷性质，用电容量和运行方式,近期和远期发展的关系，做到远近期相结合，以近期为主，并应考虑未来的负荷供应.
2）主变压器在保证供电可靠，维护方便,节省投资，坚持先进，适用，经济,美观的原则综合考虑。
3）主变压器的容量一般按建成后5～10年的规划负荷确定，并考虑长期发展负荷的考虑。
4）供配电设计要求，当有一、二级负荷的变电站中，宜设置两台主变电器;考虑到长期发展对于负荷量要求越来越大，及大型枢纽变电站，根据工程的需要，可以考虑2~4台主变压器；当供电负荷较小或地区供电困难，造价成本比较高，并且可以从中、低压侧电力取得负荷容量，也可装设一台主变压器。
5）装有两台主变压器的变电站，当断开一台时，另一台不应同时受到损坏，并且主变压器的容量不低于全部负荷的60％，并保证一、二级负荷的使用！
6）变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等.
第三章主变压器的选择
1）110KV及以上电压的变压器绕组一般均为YN连接；35KV的变压器绕组采用YN或D连接，采用YN连接其中性点一般通过消弧线圈接地,但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护装置技术要求以及本地的运行经验等;10KV单相接地故障电容电流较小时，为了防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，也可以采用高电阻接地方式.
2）本电站具有110KV/35KV/10KV三个等级的，其主变压器宜采用三相三绕组变压器.
第四章变电站主接线的原则
1）在6—10KV配电装置中出现回路数不超过五个回路时一般采用单母线接线方式,出线回路在六个回路及以上时采用单母线分段接线，当短路电流较大，回路较多，功率较大,出线需带电抗器时可采用双母线接线
2）5—66KV配电装置中，当出线回路数超过三个回路时，一般采用单母线接线,当出线回路为4—8回路时,一般采用单母线分段接线,若接电源较多，出线较多,负荷较大，也可采用双母线接线。
3）在110-220KV中，当出线回路数不超过两个回路时，采用单母线接线，出线回路为3—4个回路时,采用单母线分段接线，出线回路在五个回路及以上时，一般采用双母线接线。
4）当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器一级更换迅速的手车式断路器时均可不设旁路设施。
5）变电站类型：
110KV变电站
6）主变压器台数：
考虑到近期和远期的规划负荷容量采用两台有载调压变压器。
7）电压等级:
110KV、35KV、10KV三个电压等级。
第五章主接线设计方案
1）110KV侧主接线方案
单母线接线方式（方案一）
单母线分段接线（方案二）
接线方案比较：
方案
项目
方案一单母线
方案二单母线分段
技术
1。
接线简单清晰、设备较少、操作方便、占地少、和便于扩建和采用成套配电装置2.不够灵活可靠，任一元件故障或检修时,均需要整个配电装置停电
1.接线简单清晰、设备较少、操作方便、占地少、和便于扩建和采用成套配电装置2。
当一段母线发生故障,可保证正常母线不间断供电，不致使重要负荷断电
适用范围：
单母线接线只适用于容量小、线路少和对二、三级负荷供电的变电所
具有两回电源线路，一、二回路转送线路和两台变电器的变电所,而且适用在大中型企业比较多
经过实际比较，110KV变电站有两回出线，方案二的可靠性和灵活性高于方案一，所以110KV采用方案二.
2）35KV侧主接线方案：
单母线接线（A方案）
单母线分段接线（B方案）
A方案的优缺点:
①接线简单、清晰、设备少、投资少、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差。
②当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作。
③出线开关检修时该回路停止工作。
④任一出线的开关检修时，该回路必须停止工作。
⑤当出线为双回路时，会使架空线出线交叉跨越。
B方案一般适用于35KV出线为4～8回路的装置中.
所以：
综合比较AB两个方案，考虑到安全,方便,实用，可知B方案单母线分段接线比较适用于35KV侧变电站的主接线.
3）10KV侧主接线方案
单母线分段接线（A方案）
双母线分段接线（B方案）
A方案的优缺点：
①母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线扔继续工作。
②对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接到不同母线分段上，以保证对重要用户的供电。
③当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该母线上的全部电源和引出线，减少发电量，并使该段母线供电的用户停电。
④任一出线的开关检修时,该回路必须停止工作。
⑤当出线为双路时，会使架空线出线交叉跨越。
B方案的优缺点：
1双母线分段断路器将工作母线分为Ⅰ段Ⅱ段，每段工作母线用各自的母连断路器与备用母线项连，电源盒出线回路均匀的分布在两段工作母线上。
2当工作母线发生故障时，双母分段接线有一部分用户发生短时停电,可以减少用户停电范围，并在任何时候都备用母线，有较高的可靠性和灵活性.
3双母线分段母线一般适用于出线回路数较多的电力系统。
410KV母线采用双母线分段接线，为限制短路电流，母线分段断路器上串接有母线电抗器,电缆出线上串接有线路电抗器，分别用于限制发电厂内部故障和出线故障时短路电流，以便选用轻型断路器。
5所用电气设备较多,投资较大，操作过程复杂，易造成误操作。
6在任一出线断路器检修时,该回路仍需停电或短时停电。
7双母线分段接线比双母线接线增加了两台断路器,且隔离开关数量较大，同时也增加了母线的长度，结构复杂，投资增大.
所以:
A方案一般适用于10KV6回路及以上的装置中，B方案一般适用于出线回路数较多的电力系统中，且可靠性和灵活性较高，并考虑到远期发展可能需要增加出线回路，所以选择B方案双母线分段接线比较实用于10KV侧主接线方案.
第六章负荷计算
要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。
首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。
由公式
式中
—-某电压等级的计算负荷
——同时系数（35kV取0。
9、10kV取0。
85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0。
85）
а％-—该电压等级电网的线损率，一般取5％
P、cos
——各用户的负荷和功率因数
第七章电气主设备的选择及校验
1）大持续工作电流一览表
回路名称
计算公式及结果
110KV母线
Ig.max=
=0。
496KA
110KV进线
Ig。
max=
=0.710KA
35KV母线
Ig.max=
=1.475KA
35KV出线
Ig.max=
=0。
311KA
10KV母线
Ig.max=
=5。
456KA
10KV出线
Ig。
max=
=0.475KA
0。
4KV母线
Ig.max=
=0.798KA
2）断路器的选择及校验
高压断路器的选择
断路器型式的选择：
除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。
根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器，电压110－330kV电网，可选 用SF6或空气断路器,大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。
断路器服选择的具体技术条件如下：
①电压:
Ug≤UnUg---电网工作电压
②电流:
Ig.max≤InIg.max-—-最大持续工作电流
③开断电流：
Ip.t≤Inbr
Ipt---断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量
Inbr——-断路器额定开断电流
④动稳定:
ich≤imax
imax—-—断路器极限通过电流峰值
ich---三相短路电流冲击值
⑤热稳定：
I∞²tdz≤It²t
I∞—-—稳态三相短路电流
tdz—-—短路电流发热等值时间
It—-—断路器t秒热稳定电流
其中tdz=tz+0.05β"²由β”=I"/I∞和短路电流计算时间t，可从《发电厂电气部分课程设计参考资料》P112，图5－1查出短路电流周期分量等值时间 ,从而可计算出tdz。
3）断路器101、102、110、111、112的选择及校验。
①电压:
因为Ug=110KVUn=110KV所以Ug=Un
②电流:
查表4—1得:
Ig。
max=0.496KA＝496A
查书158页表5—26,选出断路器型号为SW4－110－1000型如下表：
型号
电压（KV）
额定电流（A）
额定断开
电流（KA）
断开容量（MVA）
极限通过电流（KA）
热稳定电流（KA）
合闸时间（s）
固有分闸时间（s）
重合性能
额定
最大
额定
重新*
最大
有效
1S
2S
3S
4S
电流休止时间（s）
重合时间（s）
SW4-110
110
126
1000
18。
4
3500
3000
55
32
32
15。
8
21
14。
8
0.25
0.06
0。
3
0。
4
因为In=1000AIg。
max==496A
所以Ig.max③开断电流:
Idt≤Ikd
因为Idt=0。
090KAIkd=18。
4KA所以Idt④动稳定：
ich≤imax
因为ich=0。
231KAimax=55KA所以ich〈imax
⑤热稳定:
I∞²tdz≤It²t
t=2+0.06=2。
06s（t为后备保护动作时间和断路器固有分闸时间之和）
查书112页图5—1得,tz=1。
85s〉1s
所以tdz=tz=1.85
因为I∞²tdz=0。
0902×1.85=0。
015It²t=322×1=1024
所以I∞²tdz〈It²t
经以上校验此断路器满足各项要求.
4）断路器113、114的选择及校验
①电压：
因为Ug=110KVUn=110KV所以Ug=Un
②电流:
查表4—1得：
Ig.max=0.710KA＝710A
查书158页表5-26,选出断路器型号为SW4－110－1000型.
故Ig.max〈In,此断路器型号与断路器101型号一样，故这里不做重复检验.
5）断路器030、031、032、033、034的选择及检验
①电压：
因为Ug=35KVUn=35KV所以Ug=Un
②电流:
查表4—1得:
Ig.max=1.475KA＝147.5A
查书158页表5—26，选出断路器型号为SW2－35－1500（小车式）型,如下表：
型号
电压（KV）
额定电流（A）
额定断开
电流（KA）
额定断开容量（MVA）
极限通过电流（KA）
4s热稳定电流（KA）
合闸时间（s）
固有分闸时间（s）
额定
最大
最大
有效
SW2-35（小车式）
35
40.5
1500
24。
8
1500
63.4
39.2
24.8
0。
4
0.06
因为In=1000AIg.max==496A
所以Ig.max③开断电流:
Idt≤Ikd
因为Idt=0.236KAIkd=24.8KA所以Idt④动稳定：
ich≤imax
因为ich=0。
603KAimax=63.4KA所以ich〈imax
⑤热稳定：
I∞²tdz≤It²t
t=2。
5+0.06=2。
56s
由
和t查书112页图5-1得，tz=2.25s〉1s
所以tdz=tz=2。
25s
因为I∞²tdz=0。
2362×2.25=0。
125It²t=24。
82×4=2460.16
所以I∞²tdz6）断路器035、036的选择及校验
①电压：
因为Ug=35KVUn=35KV所以Ug=Un
②电流：
查表4—1得:
Ig.max=0.311KA＝311A
查书158页表5—26，选出断路器型号为SW3－35－600型,如下表：
型号
额定电流（A）
额定断开
电流（KA）
断开容量（MVA）
极限通过电流（KA）
4s热稳定电流（KA）
合闸时间（s）
固有分闸时间（s）
重合性能
额定
重新＊
最大
有效
电流休止时间（s）
重合时间（s）
SW3—35
600
6。
6
1500
17
9。
8
6。
6
0。
12
0。
06
0。
5
0.12
因为In=600AIg。
max=311A所以Ig.max〈In
③开断电流：
Idt≤Ikd
因为Idt=0.236KAIkd=6.6KA所以Idt④动稳定:
ich≤imax
因为ich=0.603KAimax=17KA所以ich〈imax
⑤热稳定：
I∞²tdz≤It²t
t=2。
5+0.06=2。
56s
由
和t查书112页图5—1得，tz=2.25s>1s
所以tdz=tz=2。
25s
因为I∞²tdz=0。
2362×2。
25=0.125It²t=6。
62×4=177.24
所以I∞²tdz7）断路器001、002、010、012、013的选择及校验
①电压：
因为Ug=10KVUn=10KV所以Ug=Un
②电流:
查表4—1得：
Ig。
max=5。
456KA＝5456A
查书156页表5-25，选出断路器型号为SN4－10G－6000型，如下表：
型号
额定电压（KV）
额定电流（A）
额定断开
电流（KA）
额定断开容量（MVA）
极限通过电流（KA）
热稳定电流（KA）
合闸时间（s）
固有分闸时间（s）
最大
有效
1s
5s
10s
SN4—10G
10
6000
105
1800
300
173
173
120
85
0.65
0。
15
因为In=6000AIg。
max=5456A所以Ig。
max③开断电流：
Idt≤Ikd
因为Idt=0.886KAIkd=105KA所以Idt〈Ikd
④动稳定：
ich≤imax
因为ich=2.259KAimax=300KA所以ich⑤热稳定：
I∞²tdz≤It²t
t=3+0。
15=3。
15s
查书112页图5-1得，tz=2。
6s>1s
故tdz=tz=2。
6s
因为I∞²tdz=0.8862×2.6=2.041It²t=1732×1=29929
所以I∞²tdz〈It²t
8）断路器011、014、015、016的选择及校验
①电压:
因为Ug=10KVUn=10KV所以Ug=Un
②电流:
查表4-1得：
Ig.max=0.475KA＝475A
查书156页表5-25，选出断路器型号为SN1－10－600型,如下表所示：
型号
额定电压（KV）
额定电流（A）
额定断开
电流（KA）
额定断开容量（MVA）
极限通过电流（KA）
热稳定电流（KA）
合闸时间（s）
固有分闸时间（s）
最大
有效
1s
5s
10s
SN1—10
10
600
11.6
200
52
30
30
20
14
0。
23
0.1
因为In=600AIg。
max=475A所以Ig.max③开断电流：
Idt≤Ikd
因为Idt=0。
355KAIkd=11.6KA所以Idt〈Ikd
④动稳定：
ich≤imax
因为ich=0。
905KAimax=52KA所以ich⑤热稳定:
I∞²tdz≤It²t
t=3+0。
1=3。
1s
查书112页图5—1得，tz=2。
55s〉1s
故tdz=tz=2。
55s
因为I∞²tdz=0.3552×2.55=0.321It²t=302×1=900
所以I∞²tdz〈It²t
9）站用变开关001、002的选择：
①电压：
因为Ug=380VUn=380V所以Ug=Un
②电流：
查表4-1得:
Ig。
max=0。
798KA＝798A
查书168页表5-38，选出断路器型号为DW5－1000－1500型，如下表所示:
型号
额定电压（V）
触头额定电流（A）
脱扣器类别
DW5—1000-1500
380
1000－1500
过电流、失压分励
10）各断路器型号一览表
10KV、35KV、110KV少没式断路器
型号
电压（KV）
额定电流（A）
额定断开
电流（KA）
断开容量（MVA）
极限通过电流（KA）
热稳定电流（KA）
合闸时间（s）
固有分闸时间（s）
重合性能
额定
最大
额定
重新＊
最大
有效
1S
4S
5S
10S
电流休止时间（s）
重合时间（s）
SW4-110
110
126
1000
18。
4
3500
3000
55
32
32
21
14。
8
0。
25
0.06
0。
3
0.4
SW2—35（小车式）
35
40.5
1500
24。
8
1500
63。
4
39。
2
24.8
0。
4
0.06
SW3—35
35
600
6。
6
400
17
9.8
6。
6
0。
12
0。
06
0。
5
0.12
SN4-10G
10
6000
10.5
1800
300
173
120
85
0.65
0.15
SN1—10
10
600
11.6
200
52
30
20
14
0.23
0.1
第八章隔离开关的选择及校验
隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行比较然后确定.
参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件.
1）隔离开关101-1、101—3、102-2、102-3、110-1、110-2、111-1、111-3、112-2、112—3的选择及检验
①电压：
因为Ug=110KVUn=110KV所以Ug=Un
②电流：
查表4—1得：
Ig.max=0。
496KA＝496A
查书165页表5-33，选出GW2－110－600型,如下表所示:
型号
额定电压（KV）
额定电流（A）
动稳定电流（KA）
热稳定电流（s）（KA）
GW2－110
110
600
50
14（5）
因为In=600AIg。
max=496A所以Ig。
max〈In
③动稳定:
ich≤imax
因为ich=0。
231KAimax=50KA所以ich④热稳定：
I∞²tdz≤It²t
前面校验断路器时已算出I∞²tdz=0.015
It²t=142×5=980
所以I∞²tdz〈It²t
2）隔离开关113-1、113—3、113—4、114—2、114-3、114—4的选择及校验.
①电压：
因为Ug=110KVUn=110KV所以Ug=Un
②电流：
查表4—1得：
Ig.max=0。
710KA＝710A
查书165页表5-33，选出GW4－110－1000型，如下表所示：
型号
额定电压（KV）
额定电流（A）
动稳定电流（KA）
热稳定电流（s）（KA）
GW4－110
110
1000
80
14（5）
因为In=1000AIg。
max=710A所以Ig。
max③动稳定：
ich≤imax
因为ich=0.231KAimax=80KA所以ich④热稳定：
I∞²tdz≤It²t
前面校验断路器时已算出I∞²tdz=0。
015
It²t=23.72×4=94。
8
所以I∞²tdz
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