110kV变电所毕业设计说明书.docx

1、110kV变电所毕业设计说明书110kV变电所毕业设计说明书前 言第一章 电气主接线选择第二章 变压器的选择第三章 短路电流计算第四章 电气设备选择第五章 所用电的选择第六章 防雷规划第七章 直流系统第八章 继电保护配置第九章 电缆基础设施第十章 工程投资估算第十一章 参考文献第十二章 英文资料翻译附图1：电气主接线图附图2：继电保护配置图前 言本毕业设计为兰州理工大学二二级电力系统及自动化专业（专科）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们小组对本专业各科知识的掌握程度，培养我们小组各成员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四年以来的学

2、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。设计小组共有19人组成，在设计过程中，各成员进行了分工共同学习，分工协作

3、，查阅大量相关技术资料，经多次修改，形成设计稿。小组设计学员有：。一、主要设计技术原则本次110KV变电站的设计，经过四年的专业课程学习，在已有专业知识的基础上，了解了当前我国变电站技术的发展现状及技术发展趋向，按照现代电力系统设计要求，确定设计一个110KV综合自动化变电站，采用微机监控技术及微机保护，一次设备选择增强自动化程度，减少设备运行维护工作量，突出无油化，免维护型设备，选用目前较为先进的一、二次设备。将此变电站做为一个枢纽变电站考虑，三个电压等级，即110KV/35KV/10KV。设计中依据变电所总布署设计技术规程、交流高压断路器参数选用导则、交流高压断路器订货技术条件、交流电气装

4、置的过电压保护和绝缘配合、火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程、高压配电装置设计技术规程、110KV-330KV变电所计算机监控系统设计技术规程及本专业各教材。二、设计任务：随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建武南变电所。1. 实测待建的变电所各电压级负荷数据，回路数，同时率见表4，武南变电所每年负荷增长率5%，需考虑五年近期发展计划。变电所总负荷：S110=Ki（S35+S10）（1+5%）52. 电力系统各厂、所、输电线等主设备的技术参数见表1、2、3、5。三、其它原始资料：所址地形地势平坦，土石方开挖较少，土壤电阻率为1.5X104欧姆.厘米，地处海拔

5、1600米，高于百年一遇最高洪水位。该地区气候，平均气温15 。C最高气温35。C，最低气温-20。C。交通，新建武南变电所西侧有一条国家二级公路，进所公路为0.4公里。水源：新建武南变电所附近有河流，供水方便，水量充足。1、 设计内容：a) 变电所接入系统及用户供电线路设计：根据待建变电所供用电用户总负荷、用电用户对变电所供电可靠性要求与系统接入点的距离，确定待建变电所接入系统的方式、线路电压等级、回路数、导线规格。分析各用户对供电不中断可靠性的要求，确定各用户供电线路方案：回路数、导线规格。b) 变电所电气主接线和所用电设计拟定满足供电可靠性，运行灵活性要求的主变比较，确定待建变电所的主变

6、方案。对技术上满足要求的主变方案通过经济比较，确定待建变电所的主变方案。根据所确定的主变方案和进出线回路数，通过技术比较，论证，确定待建变电所各电压等级的主接线方式。确定待建变电所所用电方案所用变压器台数、型号、容量和所用电接线方式（所用电负荷按0.1%变电所容量计）。2、短路电流计算（1） 为保证变电所所选用的电器设备，在短路故障状态时的安全，采用三相短路时的电流进行校验。（2） 三相短路电流的计算，采用标幺值和运算曲线，分别计算0秒、0.1秒、4秒时的值，并进而计算短路电流的最大值ich、0.1秒短路容量Sd(0.1s)和4秒短路容量Qd(4s)作为电气设备动稳定、切断容量、热稳定的校验。

7、3、选择变电所电气设备选择变电所110KV、35KV、10KV的断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器避雷器及中性点接地设备。4、配置变电所保护方式。四、设计要求1 设计及计算说明书（1）说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。（2）计算书内容：为各设计内容最终成果的 确定提供依据进行的 技术分析、论证和定量计算，如供电线路导线的选择、短路电流的计算、电气设备选择、及继电保护的配置等。（3）计算书要求：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计内容列表汇总。2图纸（1） 绘制变电所电气主接图一张（A1纸）和变电所继电保护配置图2张（A4纸）。（2） 图纸要求：用标准符号绘制，布置

8、均匀，设备符号大小合适，清晰美观。表1发电机主要参数厂名机号型号P0（MW）U0（KV）COSXd*南营火电站#1-2QFS-50-25010.50.80.226刘沛火电站#1-2QFQ-50-25010.50.80.199大河火电站#1-2QFS-50-25010.50.80.226系统表2(a)主变压器主要技术参数厂所名台数型号容量比(MVA)短路电压百分比空载电流(%)U-(%)U-(%)U-(%)南营火电站2SSPL1-60/1106010.50.85凉州变1SSPLQ1-60/11060/60/3017.510.56.50.8发放变2OSFPSL-120/220120/120/608

9、.42918.40.178刘沛火电站2SSPL1-60/1106010.50.8武威变2SSPL-60/11060/60/3017.510.56.50.8大河火电站2SSPL1-60/1106010.50.85黄羊变1SSPL1-60/11060/60/3017.510.56.50.8武南变2自选表2(b) 主变压器主要技术参数厂所名称损耗（KW）110KV侧空载高-低中-低高-低总计最大负荷最小负荷南营火电站130310是最大负荷的80%凉州变5335025530050+j24发放变130746525827690+j75刘沛火电站130310武威变5335025530090+j72大河火电站

10、130310黄羊变5335025530045+j35表3主变压器高压侧实际电压发电厂名称110KV侧实际电压UmaxUmin南营火电站115110刘沛火电站115110大河火电站113112系统（发放变220KV）230220表4待建武南变电所各电压级负荷数据电压等级线路标号最大负荷（MW）功率因数负荷级别甲乙丙丁35KVA所1514131450.852同时率K1=0.9Tmax=5000小时B所1151211120.82C所1010870.82造纸厂885890.81化工厂151511100.81医院11512450.85110KV站甲213220.91同时率K1=0.85Tmax=3500

11、小时站乙1519231.70.92毛纺厂108091.10.92水泥厂121091.30.92纺织厂0808080.90.92水厂215192.20.91方案分配方案1234567835KV甲乙丙丁甲乙丙丁10KV甲乙丙丁丁丙乙甲表5线路参数起址厂所长度（Km）型号黄-大70LGJ-240黄-城50城-凉60城-发50凉-南50LGJ-150凉-发55LGJ-240发-武60LGJ-185武-刘80LGJQ-300发-系统100LGJ-400第一章电气主接线选择现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、

12、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线应合理。一、主接线的设计依据：1 变电所在电力系统中的地位和作用。2 变电所的分期和最终建设规模。3 负荷的大小和重要性，一级负荷必须设两个独立电源供电；二级负荷一般也设两个独立电源供电；三级负荷一般只设一个电源供电。4 系统备用容量大小。5 系统专业对电气主接线提供的具体资料。二、主接线的设计原则：1 接线方式。2 主变压器的选择。3 断路器的设置。三、主接线设计的基本要求：1 运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2 具有一

13、定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。3 操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4 经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5 应具有扩建的可能性由于我

14、国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。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。四、高压配电装置的基本接线及适用范围1单母接线的优缺点：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置。缺点：不够灵活可靠，任意元件故障或检修，均须使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部母线仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：一般只适用于一台发电机和一台主变压器以下三种况：1）、6-10KV配电装置的出线回路数不

15、超过5回； 2）、35-63KV配电装置的出线回路数不超过3回；3）、110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。2、单母分段接线的优缺点：优点：1）、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同断引出两个回路由两个电源供电。2）、当一段母线发生故障，分开母联断路器，自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1）、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2）、当出现为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3）、扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：1）、6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时。2）、35-63KV配电装置出线回

16、路数为4-8回时。3）、110-220KV配电装置出线回路数为4-8回时。3、双母线接线优缺点：优点：1）、供电可靠。通过两组母线隔离开关得到换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2）、调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3）、扩建方便。向双母线的任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母分段那样导致出线交叉跨越。4）、便于试验。当个别回路需要单

17、独进行试验时，可将该回路断开，单独接至一组母线上。缺点：1）、增加一组母线时每回路就需要增加一组母线隔离开关。2）、当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：当出线回路数和母线上的电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：1）610KV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。 2）3563 KV配电装置，当出线回路数超过8回时；或连接的电源较多、负荷较大时。3）11022

18、0 KV配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110220 KV配电装置在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。4带旁路母线的单母线分段接线优缺点：当检修短路器时，将迫使用户停电。尤其是电压为35KV以上的线路输入电功率较大，短路器检修需要时间较长，会带来较大的经济损失，为此可增设旁路母线，可以保证重要用户的供电。适用范围：当110KV出现在6回及以上时，220KV在4回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线，在不允许停电检修断路器的殊殊场合下设置旁路母线。五经济技术分析根据以上经济技术分析：（1）110KV母线选择双母线接线。由于所共35KV和10KV都为、类负荷供电要求高，为了保

19、证供电的可靠性和灵敏性所以选择双母线接线形式；（2）35KV选择单母分段接线。对于35KV电压侧，因为待建变电所35KV有、类负荷。类负荷50%，类负荷50%，供电可靠性要求很高，同时全部采用双回线供电，为满足供电的可靠性和灵活性，应选择单母分段接线形式；（3）10KV选择单母线分段接线。因为待建变电所10KV出线有、类负荷。类负荷33%，类负荷67%，供电可靠性要求较高，同时负荷采用双回线供电且采用手车式开关柜，所以单母分段接线可以满足要求，为满足供电的可靠性和灵活性，应选择单母分段接线形式。根据设计资料提供的电力系统接图1，选择由发放变接引110KV两回主供线路供电，同时由110KV黄羊变

20、和110KV凉州变分别接引110KV备用线路一回。当发放变故障时可投入110KV黄羊变或110KV凉州变线路，从而提高本变电站的供电可靠性。第二章 变压器的选择一、 主变压器选择1选择原则1） 为保证供电可靠性，在变电所中，一般装设两台主变压器；2） 为满足运行的灵敏性和可靠性，如有重要负荷的变电所，应选择两台三绕组变压器，选用三绕组变压器占的面积小，运行及维护工作量少，价格低于四台双绕组变压器，因此三绕组变压器的选择大大优于四台双绕组变压器；3） 装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故后其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%以上，并保证用户的一级和二级全部负荷的供电。2.变电所主

21、变压器台数的确定主变台数确定的要求：1）.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2）.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用双母线接线的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。3.变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求：1）.主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。35KV系统10KV系统S甲 = 86.81MVAS甲 = 9.44MVAS乙 = 87.47MV

22、AS乙 = 8.11MVAS丙 = 67.51MVAS丙 = 9.78MVAS丁 = 70.41MVAS丁 = 13.43MVA故35 KV选择S丙方案,10KV选择S乙方案。变电所总负荷：S110= Ki（S35+ S10）（1+5%）5=（0.967.5+0.85 8.11）（1+5%）5=86.57MVA主变容量: S总 = 86.5770%=60.6MVA2）.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证

23、全部负荷的6070%。S总=60.6MVA由于上述条件所限制。故选两台63000KVA的主变压器就可满足负荷需求。4.变电站主变压器型式的选择具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连

24、接。故主变参数如下：型号及容量(KVA)额定电压高/中/低(KV)连接组别损耗(KW)阻抗电压U(%)空载电流(%)重量(t)空载短路高中高低中低84.7高中高低中低SFSZ7-6300011081.25%/38.5/11Y0/ Y0/-12-1135030025510.517.56.51.240.5第三章 短路电流计算短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进

25、行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有3个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV母线短路（K3点）。一110KV短路电流计算X1* = Xd*(Sj/PN)COS= 0.199(1000.8)/100 = 0.1592X2* = X3* = (UK1%/100)(Sj/SN) = (10.5100)(10060) = 0.175X4* = X5* = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.480(100/1152) = 0.242X6* = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.460(100/1152) = 0.181X7*

26、= Xd*(Sj/PN)COS = 0.226(1000.8)/100 = 0.181X8* = X9* = (UK1%/100)(Sj/SN) = (10.5100)(10060)= 0.175X10* = X11* = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.450(1001152) = 0.151X12* = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.455(1001152) = 0.166X13* = X14* = 0.4L(Sj/Uj2) = 0.4100(1002302) = 0.0756X15* = 1/200(UdI-UdI-Ud-)100/120= 1/200(8.42918.4) = 0

27、.0792X16* = 1/200(UdI-Ud-UdI-)100/120= 1/200(8.418.529)100/120 = 0X17* = X18* = 0.4L1(Sj/Uj2) = 0.450(1001152) = 0.151 X19* = X20* = 1/200(UdI-Ud-UdI-)100/63 = 1/200(17.5+6.5-10.5) 100/63 = 0.107X21* = X22* = 1/200(UdI-UdI-Ud-)100/63= 1/200(17.5+10.5-6.5) 100/63 = 0.1706X23* = X24* = 1/200(Ud I-Ud-UdI-)100/63= 1/200(10.5+6.5-17.5) 100/63 = 0X1*= X1*X2*X3* +X4*X5*+X6*= 0.1592+0.175/2+0.242/2+0.181 = 0.5487X