毕业设计110KV降压变电站初始设计.docx

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毕业设计110KV降压变电站初始设计

摘要刖言正文

1:

设计任务书

6

2:

设计说明书

（1）

原始资料分析

9

（2）

主变压器及所用变选择

9

（3）

所用变压器的选择

11

（4）

电气主接线选择

12

（5）

短路电流计算

19

（6）

主要电气设备（7）

选择

25

（8）

防雷保护

44

（9）

电气设备（10）

一览表

47

四：

参考文献

五：

谢辞

六：

小结

附录1:

变电站主接线图

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经

济运行，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。

电气主

接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气

设备的选择、配电装臵的布臵、继电保护和自动装臵的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

本次设计建设一座110KV降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。

其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲

击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路

稳态电流和冲击电流的值。

最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后

进行校验。

Abstract:

Theknow-whythelearns,realcircumstancesofthisengineeringofcombinationareused,theanalysisconscientiouslycarefulbywayoftotheprimarysources,aswellasshortcircuitcalculationtodecidesonthescheme.Theselectionoftheelectricownergraspingthetransformersubstationwiringscheme,themouldselectingofmajorelectricinstallation,theselectionofmaintransformerplatformnumber,capacityandmodel,aswellasthevariousprotectionsaresurelycalmly.Definefinallythis110KVtransformersubstationelectricowner'swiringdiagram,andaccomplishesthepreliminarydesigntothe110KVtransformersubstation.Designingbywayofthis,Ihavehadamoreoverallunderstandingtothedesignoftransformersubstation,andmakesmelearn,notonlythereliabilitywillfullybethoughtoverintheengineeringdesignationandtheflexibility,andstillmorewillgiveconsiderationtomanythingseconomy,Iong-rangenatureandtechnical.

前言

经过三年的系理论知识的学习，及各种实习操作，还有老师精心培育下，对电力系统各部分有了初步的认识与了解。

在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读《发电厂电气部分课程设计参考资料》、《电力网及电力系统》、《发电厂一次接线》和《电气设备》以及《高电压技术》等参考书籍，在指导老师的指导下，经过周密的计算，完成了此次毕业设计。

设计内容由以下：

第一部分：

设计任务书；

第二部分：

110/35/10KV降压变压所初步设计说明书（主接线部分）；第三部分：

10/35/10KV降压变电所的计算书；第四部分：

变电所主接线图；

四周的毕业设计，使我了解设计的要求，及设计内容，更加深刻了解课本中的内容，使知识与理论相结合，使基础知识与实际操作紧密联系。

尤其对主接线,电气设备以及导本选择方法进一步掌握。

由于水平所限，设计书中难免出现错误和不妥之处，希望指正。

设计任务书

一、原始资料：

根据系统规律，需要建成一座110KV降压变电站，设计条件如下：

1电压等级：

110/35/10KV

2主变压器两台，每台容量为31.5MVA本期一次设计建成。

3、进出回数：

（1）110KV进出线共六回，其中两回与系统连接的双回线，每回送电容量为45MVA其余四回为单电源出线，送电容量为5MVA

（2）35KV出线共四回，其中两回送电容量为8MVA另外两回出线，送电容量为7MVA6MVA

（3）10KV出线共10回，其中六回架空出线，每回输电容量为2MVA四回电缆线路，每回输电容量为1.8MVA

（4）10KV另有两面三组并联电容器，每组电容器容量为5Mvar。

4、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。

系统阻抗如下：

（基准容量为100MVA：

5、地理环境：

变电站海拔高度为800m附近无污染区，户外最拭热平均气温为35r&线路长度：

7、所用电主要负荷表:

序号

名称

额定容量（KW）

功率因数

安装台数

工作台数

备注

1

充电机

30

0.88

1

1

周期性

2

浮充电机

6.5

0.85

1

1

经常性

3

主变通风

0.15

0.73

32

32

经常性

4

蓄电池及装置通风

2.7

0.82

3

3

周期性

5

交流焊机

10.5

0.5

1

1

周期性:

6

检修间实验

13

0.8

1

1

经常性

7

载波远动

0.96

0.69

1

1

经常性

8

照明

20

经常性

9

生活水泵

8

经常性

10

采暖及其他

16

周期性

、设计任务：

1、设计变电站主接线，论证所设计的主接线是最佳方案

2、计算短路电流。

3、选择导体及主要电气设备。

三、设计成果：

1、设计说明书及计算书一份。

2、变电所主接线图一张。

设计说明书

根据设计任务书的要求，依据《电力工程电气设计手册》中有关内容，遵照《变电所设计技术规程》中有关规定，现对110KV变电所进行设计，其设计的方法和步骤如下：

一、原始资料分析：

1、分析本变电站在电力系统中的作用：

本变电所的电压等级为110KV为一降压变电所，在系统中的地位比较重要,高压侧同时接收和变换功率，供35KV负荷和10KV负荷，属于地区一般变电所。

2、建设规模：

1、110KV进出线共六回，其中两回是与系统连接的双回线，每回送电容量为45MVA其余四回为单电源出线，送电容量为5MVA

2、35KV出线共四回，其中两回出线每回送电容量为8MVA另外两回出线,送电容量为7MVA6MVA

3、10KV出线共十回，其中六回架空出线，每回输电容量为2MVA四回电缆

线路，每回输电容量为1.8MVA

二、主变压器的选择：

变压器是变电站的重要设备，其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装臵的结构，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。

1、主变压器台数：

为保证供电可靠性，变电所一般设有两台主变压器。

2、变压器容量：

装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%考虑变压器的事故过负荷能力为40%则可保证80%负荷供电。

3、在330KV及以下电力系统中，一般选三相为压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯一低压一中压一咼压线圈，咼与低之间阻抗最大。

4、绕组数和接线组别的确定：

该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110KV以上电压，变压器绕组都采用丫。

连接，35KV采用丫形连接，10KV采用△连接。

5、调压方式的选择：

普通型的变压器调压范围小，仅为土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%^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。

6冷却方式的选择：

主变压器一般采用的冷却方式有：

自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。

考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。

所以用两台SFSZ—31500/110型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数如下：

额定电压：

110±8X1.25%/35±4X1.25%/10.5KV

阻抗电压：

5-2%=10.5U1-3%=17.8U2-3%=6.5

联接组别号：

Yn、yno、dn

三、所用电接线设计和所用变压器的选择

变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决分期建设引起的问

题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先

进，保证变电所安全，经济的运行。

所用变台数的确定：

一般变电所装设一台所用变压器，对于枢纽变电所、装有两台以上主变压器的变电所中应装设两台容量相等的所用变压器，互为备用，如果能从变电所外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台所用变压器。

根据如上规定，本变电所选用两台容量相等的所用变压器。

所用变压器的容量应按所用负荷选择。

计算负荷可按照下列公式近似计算：

S二照明负荷+其余负荷x0.85（kVA）

所用变压器的容量：

Se>S=0.85刀P十P照明（kVA）

根据任务书给出的所用负荷计算：

S=0.85（30+6.5+0.15x32+2.7x3+10.5+13+0.96+8）+20+16

=105.581（kVA）

根据容量选择所用电变压器如下：

型号：

SL7—125/10;容量为：

125（kVA）

连接组别号：

Yn,yn0调压范围为：

高压：

土5%

阻抗电压为（%）:

4

所用电接线方式：

一般有重要负荷的大型变电所，380/220V系统采用单母线分段接线，两台所用变压器各接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分段开关设有自动投入装臵。

每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供电，在另一台所用变压器故障

或检修停电时，工作着的所用变压器还能担负另一段母线上的重要负荷，以保证

变电所正常运行。

四、电气主接线的选择：

电气主接线的确定对电力系统整体及发电厂，变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择配电装臵选择，继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须正确外理为各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

（1）设计的基本要求为：

1、满足对用户供电必要的可靠性和保证电能质量。

2、接线应简单，清晰且操作方便。

3、运行上要具有一定的灵活性和检修方便。

4、具有经济性，投资少，运行维护费用低。

5、具有扩建和可能性。

（2）设计主接线的原则：

采用分段单母线或双母线的110—220KV配电装臵，当断路点不允许停电检修时，一般需设臵旁路母线。

对于屋内配电装臵或采用SF6全封闭电器的配电装

臵，可不设旁母。

35—6KV配电装臵中，一般不设旁路母线，因为重要用户多系双回路供电，且断路器检修时间短，平均每年约2-3天。

如线路断路器不允许停电检修时，可设臵其它旁路设施。

6—10KV配电装臵，可不设旁路母线，对于初线回路数多或多数线路向用户单独供电，以及不允许停电的单母线，分段单母线的配电装臵，可设臵旁路母线，采用双母线6—10KV配电装臵多不设旁路母线。

对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路一变压器组或桥形接线等。

若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。

拟定可行的主接线方案2—3种，内容包括主变的形式，台数以及各级电压配电装臵的接线方式等，并依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰差的方案，保留一种较好的方案。

（三）方案的比较：

110KV侧的接线

（1）单母分段带旁路

断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修，为了检修出线断路

器，不致中断该回路供电，可增设旁路母线。

优点：

接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装臵，检修与其相连的任一回线的断路器时，该回路均可以不停电，可以提高供电的可靠性。

缺点：

此种接线多装了价格较高的断路器和隔离开关，增大了投资。

（2）双母线接线

优点：

检修任一母线时，不会停止对用户的连续供电，当检修任一母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此刀闸相连的该组母线，其它回路均可

通过另一组母线继续运行，从而提高了供电可靠性。

缺点：

1、投资较大，所用设备多，占地面积大，增加了一组母线和一组刀闸。

2、配电装臵复杂，经济性差。

3、在运行中隔离开关做为操作电器，易发生误操作事故。

从以上两种方案比较，方案一虽然用设备较少，减少了投资，但由于供电可靠性较低故不易采用；方案二虽然操作复杂、设备较多，投资较大，且根据《电力设计手册》可知110-220KV配电装臵中当线路回数为四条以上时，易采用双母线接线方式，提高了可靠性，易于扩建，故选择方案二。

35KV侧的接线：

所设计的变电所35KV出线，最终四回，本期工程一次完成，在考虑主接线方案时，应首先满足运行可靠，操作灵活，节省投资。

方案一：

单母线接线方式：

接线简单、清晰。

操作方便，投资少便于扩建；母线或隔离开关检修或故障时连接在母线上的所有回路必须停止工作；检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电；当母线或母线上的隔离开关上发生短路以及断路器在继电保护作用下都自动断开，因而造成全部停电。

单母分段接线方式：

当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。

当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。

以上两种方案比较，在供电可靠性方面，方案一较差，故35KV侧应采用单

母分段接线

10KV侧接线：

方案一：

单母线接线：

具有接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资少等优点，但当母线或母侧隔离开关检修故障时，连接在母线上的所有回路都将停止工作，当母线发生短路时，所有电源回路的断路器在继电保护作用中自动跳闸，因而造成母线电

压失压全部停电，检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电

万案一：

单母分段接线：

AlZ

接线简单清晰，设备少，且操作方便，可提高供电可靠性和灵活性，不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围，对于重要用户可以从不同段引两个回路，而使重要用户有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障，由于分段断路器在继电保护装臵的作用下，能自动将故障段切除，因而保证了正常段母线不间断供电。

综上所述，单母分段接线的可靠性较高，而且比较经济，故10KV侧接线应

选方案二，单母分段接线

五、短路电流计算：

（2）选择导体和电器；（3）确定中性点接地方式；

6）验算接

短路电流计算的目的：

（1）电气主接线比选；

（4）计算软导线的短路摇摆；（5）确定分裂导线间隔棒的间距；（地装臵的接触电压和跨步电压；（7）选继电保护装臵，进行整定。

㈠、系统负荷情况计算

4%

5

=26.46MVA

1、35KV最终四回出线，负荷同时率按0.6考虑，负荷增长率为

35KV总负荷为：

（8/0.8+8/0.8+7/0.8+6/0.8）X0.6X（1+4%

2、10KV最终十回出线，负荷同时率按0.6考虑，负荷增长率为4%

10KV负荷为：

（6X2/0.8+4X1.8/0.8）X0.6X（1+4%）5=17.52MVA

所以变电站考虑扩建后送出的总负荷为：

5总=S35+S°=43.98MVA

㈡短路电流的计算：

1、变压器阻抗计算：

系统参数：

阻抗电压：

5i-2）%=10.5;5i—可％=17.8;匕（2—可％=6.5

X10=0.102;S=100MVAU=Upj

所选出的SFSZ—31500/110型变压器参数：

Ui—2%=10.5;U-3%=17.8;U2—3%=6.5

5%=1/2（U-2%U1—3%-U2—3%）=1/2（10.5+17.8-6.5）=10.9

Ud2%=1/2（U—2潜U2—3%-U1—3%）=1/2（10.5+6.5—17.8）=—0.4〜0

Ud3%=1/2（U-3%U2—3%-U1—2%）=1/2（17.8+6.5—10.5）=6.9

X1*=Ud1%/100XS/S=10.9/100X100/63=0.173

X2*=0

X3*=Ud3%/100XS/S=69/100X100/63=0.1095

变压器的等值电路：

1

X1*/0.173

X2*/0

2

X3*/0.1095

3

短路电流计算等值电路图及短路点选择:

S

C

X

1*/0.102

d

1

115KV

X

2/0.173

X

3/0.173

d

235KV

X

4/0.1095

X

5/0.1095

d

3

10.5KV

2、d1点短路电流计算：

110KV侧提供的电流：

I*=1/x1=1/0.102=9.8

基准电流:

110KV短路电流的有名值：

I〃二I*•lj=9.8X0.502=4.922KA

Kch取1.8

冲击电流:

电流最大有效值：

Ich=1.51XI〃=1.51X4.922=7.48KA

短路容量:

1/0.102

3、d2点短路电流计算:

X1/0.102

X2/0.173X

X

3/0.173

X6=X1+1/2X2=0.102+1/2X0.173=0.1885短路电流：

I*=1/X6=1/0.1885=5.31

基准电流:

有名值：

I〃二I*•lj=5.31X1.56=8.276KA

冲击电流：

电流最大有效值：

Ich=1.51X|〃=1.51X8.276=12.50KA

短路容量：

4、d3点短路电流计算:

a、并列

X2X3

X5

X忧=Xi+X2//X3+X//X5=0.102+1/2X0.173+1/2X0.1095=0.243短路电流：

I*=1/X*刀=1/0.243=4.11

基准电流：

有名值：

I//=I*•lj=4.11X5.5=22.61KA

冲击电流

ich=2.55XI//=2.55X22.61=57.66KA

电流最大有效值：

Ich=1.51XI//=1.51X22.61=34.14KA

短路容量：

b、分列

SC

Xi

X2X3

X5

X忧=X计X2//X3+X4=0.102+1/2X0.173+0.1095=0.298短路电流：

I*=1/X*刀=1/0.298=3.356

基准电流：

有名值：

I//=I*•Ij=3.356X5.5=18.46KA

冲击电流

ich=2.55XI//=2.55X18.46=47.06KA

短路容量：

由于10KV母线采用分段进行，短路电流为18.46KA，小于并列运行时的短路电流22.61KA，所以无需加装电抗器来限制短路电流。

计算参数表

短路点

名称

短路电流I//⑶

冲击电流ich

全电流Ich

短路容量

S〃

d1

110KV母线

4.922KA

12.55KA

7.48KA

980.37MVA

d2

：

35KV母线

8.276KA

21.1KA

12.50KA

[530.36MVA:

d3

10KV母线

22.61KA

57.66KA

34.14KA

411.19MVA

六、主要电气设备的选择及校验：

电气设备的选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是

使电气主接线和配电装臵达到安全运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据

工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术并注意节约，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。

（一）断路器及隔离开关的选择及校验：

1、选择：

（1）按正常工作条件选择：

a、按额定电压选：

额定电压和最高工作电压，一般按所选电器和电缆允许最高工作电压Ugmax不低于所按电网的最高运行电压Umax。

即：

Umax》Umax

b、按额定电流选：

在额定周围环境温度下长期允许电流Iy，应不小于该回

路最大持续工作电流Igmax

即：

Iy》Igmax

主变侧：

110KV

35KV

10KV

110KV负荷侧

35KV负荷侧

10KV负荷侧

短路计算参数如下：

110KV:

l〃=4.922KAich=12.55AS〃=980.37MVA

35KV:

l〃=8.276KAich=21.1AS〃=530.36MVA

10KV:

I〃=22.61KAich=57.66AS〃=411.19MVA

110KV选择LW4—110型断路器

计算数据

LW—110

U（KV）

110

Ue（KV

110

Igma（A）

174

Ie（A）

2000:

1〃（KA）

4.922

Ir（KA）

31.5

ich（KA）

12.55

id«KA）

80

12-tdz

~2~

4.92X0.5

Ir2t

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