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电厂课程设计

成绩

南京工程学院

课程设计说明书（论文）

题目110/10KV变电所电气部分设计

课程名称发电厂电气部分

院（系、部、中心）电力工程学院

专业电力系统及其自动化

班级电力081

学生姓名王驰

学号206080137

指导教师陈跃

设计起止时间：

2011年05月30日至2011年06月10日

一、课程设计任务书------------------------------------------------------1

二、110/10KV变电所设计说明书--------------------------------------------3

1、对待设计变电所在系统中的地位和作用及对用户的分析

2、选择待设计变电所主变的太熟、容量、型式

3、分析确定高、低压侧主接线及配电装置形式

4、分析确定所用主接线形式方式

5、进行互感器配置

6、进行选择设备和道题所必须的短路电流计算

7、选择变电所高、低压侧及10KV馈线断路器、隔离开关

8、选择10KV硬母线

9、进行继电保护配置

三、110/10KV变电所设计计算书-------------------------------------------9

1、对待设计变电所在系统中的地位，作用及用户的分析

2、选择待设变电所的台数、容量及型式

3、进行选择设备和导体所必须的短路电流计算

4、选择变电所高、低压侧及10KV馈线断路器、隔离开关

5、选择10KV硬母线

四、变电所主接线图--------------------------------------------------------15

设计说明书

一、对待设计变电所在电力系统中的地位，作用及电力用户的分析：

1，变电所在电力系统中的地位与作用，

由发电厂变电所地理位置图可以得出，变电所A在整个供电网络中的作用为地区变电所，所谓地区变电所，是以对地区用户供电为主，为一个地区或城市的主要变电所电压等级一般110KV~220KV，全所停电时，仅使该地区中断供电，变电所所址选择农村户外，接近负荷中心，电压等级为110KV。

（Ⅰ、Ⅱ级负荷，保证不间断供电：

Ⅰ：

两个独立电源供电；Ⅱ：

双回路供电）

2，对电力用户的分析：

由任务书中，原始资料图表可得：

A变电所的重要负荷占总负荷65%，按其供电可靠性的要求，负荷被分为三个等级，其中等级一，等级二为重要负荷，要保证不间断供电，通常，第一级负荷需要采用两个独立的电源供电，当其中的任一电源发生故障而停电时，不会影响另一个电源持续供电，保证供电连续性。

第二等级要求双回路供电，按照此规则，A变电所65%的负荷采用双回路供电，35%负荷单回路供电。

由Pmax=P1=29MW，每回10KV馈线功率为1.5~2MW，则29

0.65=18.85MW。

重要负荷回路数：

（18.85/1.6）

2=24（回）

非重要负荷回路数：

（29-18.85）/1.6=7（回）

回路数目：

24+7=31（回）

二、选择待设计变电所的台数，容量，型式：

（一）台数：

一般装设两台主变

原因：

考虑到发展，主变压器的容量应根据电力系统的规划负荷来选

择，当一台主变检修和故障时，另一台主变应保证60%~70%的全部负荷，或重要的主要生产负荷，故A变电所的主变压器台数确定为2台。

（二）选择主变压器的容量

变电所主变压器的容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷考虑，并应按照其中一台变压器停运时，其余变压器的满足变电所最大负荷

的60%~70%，即：

S=70%

=（0.7

）/

=0.7

29/0.9=22.56MW=

故选择

=20000KVA（偏小选择，过负荷检验）

=20000/21777=0.9184

过负荷系数：

欠负荷系数：

查图可知，对应于

允许的

比实际算出的

=1.1278大，所以

=20000满足正常过负荷。

（选择SFZ7-20000/110）

（三）选择主变压器的形式

由于变电所所址选择在农村户外，故主变选择户外型。

1、在330KV以下变电所中，一般选用三相式变压器。

A变电所位110/10KV变电所，有两个电压等级，故采用双绕组变压器。

自耦变压器虽然电压变化率小，电压稳定，但是一二次侧有直接联系，要求内部绝缘性好，加强短路保护，调压困难，相比之下，双卷变压器结构更简单，运行方便，费用低，所以A选用双卷变压器。

2、绕组接线组别的确定

变压器的绕组接地方式必须使其线电压与系统线电压相位一致。

110KV电压侧均为“YN”，35KV以下电压侧一般为“0”，所以主变绕组的接线方式为“YND11”，综上选择2台SFZ7-20000/110。

变压器参数如下：

型号：

SF13-20000/110,总容量20000KVA

2=40000KVA

变压器高压侧电压为U1=110KV，其调压范围为-8

1.25%~+8

1.25%

变压器低压侧电压为U2=10.5KV，

=104KW，

=30.0KW，

%=1.2，

%=10.5，SFZ7-20000/110型电力变压器连接标号为YNd11

三、分析确定高、低压侧主接线以及配电装置型式。

（一）高、低压侧主接线的确定：

电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用，连接方式与回路间的相互关系。

所以，它的设计直接关系到全所电气设备的选择，配电装置的位置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定性作用。

对电气主接线的要求，包括可靠性，灵活性经济性三个方面。

本变电所110KV高压侧有2个回路进出线，采用桥式接线，10KV低压侧的接线根据负荷的重要性分为两类：

重要负荷：

n=[（0.65

29）/0.9]/（1.5~2.0）=10.4722~13.9630

非重要负荷：

n=[（0.35

29）/0.9]/（1.5~2.0）=5.6389~7.5185

内桥接线的优缺点、适用范围：

连接桥断路器接在线路断路器的内侧。

优点：

1、高压断路器数量少，四回路只需三台断路器。

2、线路的投入和切除比较方便。

具有较高的经济性。

缺点：

1、变压器的投入和切除操作较复杂，需动作两台断路器，切换主变时一回线路需要暂时停运。

2、出线断路器检修或者维护时，线路需要长时间停运。

3、连接桥断路器检修时，两个回路需要解列运行。

适用范围：

容量较小的变电所，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较低的情况。

经过以上分析，110kv侧主接线决定采用内桥接线形式。

例如图1。

图1

（二）配电装置型式的确定：

配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备的外形尺寸，运行维护，巡视，操作，检修，运输的安全距离及运行中可能发生的过电压等因素而决定的。

设计原则：

①形式选择应考虑所在地理情况和环境条件下优先选择占地面积；

②要考虑有利于降低噪声的选择与布置；

③城市和农村的110KV配电采用中性布置，10KV采用室内配电。

基本要求：

①节约用地；

②保证运行可靠；

③保证人身安全和防火要求；

④安装，运输，维护，巡视，操作和检修方便；

⑤保证安全前提下，布置紧凑，力求节省材料和降低造价；

⑥便于分期建设和扩建。

四、分析确定所用电接线方式：

按GB50059-1992《35~110KV，容量为110KV的变电所的总负荷为150~200KVA，35~110KV变电所，有两台及以上主变压器时，宜装设两台容量相同，可互为备用所用工作变压器。

“电源引接点相互独立”：

当所内有较低压母线时，一般均由较低压母线上引接1~2台所用变压器。

所以若A变电所为110/10（KV）时，应当从10KV侧引线，这种引接方式具有经济性，可靠性较高的特点。

（1）选择的原则及考虑的因素：

1变压器原、副边分别与引接点和所用电系统的额定电压相适应；

2联结组别宜使用同一电压级别的所用工作，备用变压器输出电压的相位一致；

3阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点、电压及所用电负荷正常波动范围内，所用各级母线的电压偏移不超过额定电压的-5%~+5%；

4变压器的容量必须保证所用机械及设备能以电源获得足够的功率，所以不能过载容量必须大于150KV。

（2）选用Y，yn0接线的干式变压器，

型号：

Sc10-200/10，额定容量200KVA，空载损耗620W，短路损耗2210W；

空载电流（%）=0.7，阻抗电压（%）=4，噪音水平：

48dB，总体质量：

850kg；

五、进行互感器配置：

（1）电压互感器的配置：

1母线：

一般各段工作母线及备用母线上各装一组电压互感器，必要时旁路母线也装一组电压互感器；

2主变压器回路：

主变压器回路中，一般低压侧装一组电压互感器，使发电厂与系统的低压侧同步用，并供电给主变压器的测量和保护，当发电厂与系统在高压侧同步，或利用6-10KV备用母线同步时，这组互感器可不装设。

3线路：

当对端有电源时，在出线侧上装设一组电压互感器，供监视线路无电压，进行同步和设置重合闸，其中，35~220KV线路在一相上装设；300~500KV线路在三相上装设。

（2）电流互感器：

电流互感器的配置原则：

每条支路的电源都应装设足够数量的电流互感器，供支路测量、保护使用。

特点：

1一次绕组串联在电路中，并且匝数少，故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。

2电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以在正常情况下电流互感器在近于短路状态下运行，B变电所电流互感器的具体配置：

1）110KV进线，外桥及主变高压、低压侧均装设三相电流互感器。

所选电流互感器：

作用：

监测，保护相应支路；

2）10KV分段及出线，配置两相流变，所选电流互感器确定：

作用：

监测各种电流，保护相应支路。

六、进行选择设备和导体所必须的短路电流计算

（一）短路计算的一般规定：

1，计算的基本情况：

（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；

（2）所有同步发电机都具有自动调整励磁装置；

（3）短路发生在短路电流为最大值瞬间；

（4）所有电源的电动势相位角相同

（5）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。

2，计算容量：

应按工程设计的最经规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，一般工程建成后5~10年。

3，接线方式：

计算短路电流作用的接线方式，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的运行方式。

4，短路种类：

按三相短路计算。

5，短路计算点：

在正常接线方式时，通路设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。

（二）短路电流的计算：

1，主接线后备保护动作时间tpr

10KV出线：

1s10KV分段：

1.5s主变低压侧：

主变高压侧：

2.5s110KV分段：

3s110V进线：

3.5s

2，短路电流计算条件：

（1）忽略电阻，仅计电抗，110KV馈线，电抗x=0.4/km计；

（2）选择通过导体或电器的Ik为最大短路点及运行方式；

（3）每个短路点计算均为需校验导体或电器所需的三个短路电流；

（4）短路计算电路图：

3,短路点计算：

短路点

持续时间

用途

出线:

1.1

A所10KV出线回路

主变:

1.4

A所主变压器低压侧

主变:

1.7

A所主变高压侧

分段:

2.0

A所110KV进线

4,短路计算结果：

短路点

2.0

4.387

4.312

4.418

11.1868

37.450

1.7

4.387

4.293

4.393

11.1869

31.570

1.4

8.873

22.626

131.841

1.1

15.187

15.462

15.737

38.727

262.995

七、选择变电所高、低压侧及10KV馈线的断路器、隔离开关

（一）断路器的选择：

短断路器时最完善的高压开关，在开关电器中，它结构最复杂，地位最重要，它的制造水平往往反映电力系统的发展水平。

1.选择的基本要求：

（1）在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也足够稳定；

（2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘；

（3）应有足够的短路能力和尽可能短的分段时间；

（4）应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单，体积小，重量轻，安装维护方便。

2.断路器选择的具体技术条件：

（1）型式：

高压侧（110KV）：

户外SF6断路器

低压侧（10KV）：

户内真空断路器

（2）额定电压：

≥

（工作电压）

（3）额定电流：

≥

（最大持续工作电流）

（4）额定开断电流：

≥

（或

）

（5）额定关合电流：

≥

（6）动稳定校验：

≥

（7）热稳定校验：

t≥

同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。

3.断路器选择的结果：

断路器

设备型号

技术参数

计算参数

（kV）

（A）

（kA）

（kV）

（A）

（kA）

QF1

SW4-110

110

1000

18.4

110

437.387

4.387

11.187

4.327

QF2

110

109.93

4.387

11.187

4.310

QF3

ZN12-10

1250

31.5

1209.23

8.873

22.626

9.958

QF4

1860.35

15.187

38.727

15.462

（二）隔离开关的选择：

隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器，是一种最简单的开关，它的主要用途是保证高压装置检修工作的安全，用隔离开关构成明显的断开点，将需要检修的高压设备与带电部分可靠的断开隔离。

1．选择的基本要求：

（1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开；

（2）隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间网络的情况下，不到引起击穿而危及工作人员的安全；

（3）隔离开关应具有足够的热稳定性，动稳定性，机械硬度，绝缘强度；

（4）隔离开关在跳闸合闸时的周期性要好，要有最佳的跳合闸速度，以尽可能的降低过电压；

（5）隔离开关的结构简单，动作要可靠；

（6）带有接地刀闸的隔离开关，必须安装连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。

3．结论

110kv出线端

主变压器高压侧

分段母线

10kv出线端

SW4--110

SN10--10

八、选择10KV硬母线

1.母线材料，截面形状和布置方式选择

⑴材料：

一般情况下采用铝母线优点：

电阻率高且密度小。

⑵截面形状：

在35KV及以下，持续工作电流在400A及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线，当电路的工作电流超过最大截面积的单条母线的允许载流量时，每相可用2～4条并列使用

⑶布置方法：

三相竖直垂放优点为：

便于观察，对矩形母线，兼有水平布置的2重方式的优点，适用于此种情况且因为考虑到散热面积最大，通风冷却效果较好，即导体竖放。

⑷开关柜资料：

使用开关柜型号为KYN28-12型移开式交流金属封闭开关设备，由结构图可知，母线为三角形排列

结论：

选每相1条125mm*10mm=1250mm2铝导线

项目

选择10KV硬母线

计算值

动稳定校验

1250

146.2

载流量校验

1209

1765.9

九、配置继电保护装置

变压器主保护的配置

主变型号为：

SFZ7-20000/110

1、非电气量保护：

瓦斯保护。

（保护变压器本身）

作用：

针对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低。

轻瓦斯保护动作于信号；重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源测的断路器。

2、电气量保护：

差动保护。

（保护变电所）

作用：

根据高、低压侧TA的测量值，针对变压器绕组、套管及引出线上的故障而动作。

后备保护的配置

1、过电流保护

原理：

根据保护的启动电流Ik*act躲过变压器的最大负荷电流IL*max整定

公式：

Iact=KMs

ILmax

式中Krel--------可靠系数

Kre---------返回系数

KMs--------自启动系数

2、复合电压闭锁保护

作用：

降低动作电流，提高灵敏度。

3、过负荷保护

作用：

用于变压器过载时发出警告信号。

公式:

Iact=

INT

十、主要参考文献

1.姚春球.发电厂电气部分.北京：

中国电力出版社，2008

2.范锡普.发电厂电气部分.北京：

中国电力出版社,2004

3.陈跃.电气工程专业毕业设计指南.电力系统分册.北京：

中国水利水电出版社，2008

4.35～110kV变电所设计规范（GB50059-1992）.北京：

中国计划出版社，1993

5.导体和电器选择设计技术规定（DL／T5222－2005）.北京：

中国电力出版社，2005

6.高压配电装置设计技术规程（DL／T5352-2006）.北京：

中国电力出版社，2007

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