110kV变电站课程设计Word下载.docx

1、本设计的难点和重点在于等值电路的绘制与短路电流的计算。 正确的短路计算是电力系统能够正常、安全运行的必要条件，另一方面短路计算以设 备选择密切相关，是能否经济恰当的选择电力设备的关键因素。短路计算是 每一个从事电力事业的工作者所必需掌握的基本技能。110KV变电站届于高压网络，电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直关系着全厂电气设备的选择、是变电站电气部分投资大小的决 定性因素。通过其变换、分配、输送与保护等功能，它直接影响整个电力系 统的安全与经济运行然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备 的场所。电力系统中的电力设备是电力系统的中枢神经， 熟练掌握电力系统中的 电力设备

2、是每一个从事电力事业者的基本要求。 通过本次设计需要掌握电力 系统常用设备如：主变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、 母线、架空线、避富器、无功补偿设备的选择方法。第一章主变压器的选择1.1变电所主变压器的选择1.本次课程设计采用两个电源供电电压等级为： 110kV/35kV/10kV,且35 kV侧、10 kV侧绕组的功率分别达到该变压器容量的 65%、35%,从电力 工程电气设计手册（一）电气一次部分上查得，在具有三种电压的变 电所中，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，主变压器宜采用三绕组变压器。SE = 60 X （1 + 3骊）5 叫 69.5

3、6 MVASE 金咛=0.82 X 69.56 陌 57.04 MVA2.按照电力工程电气设计手册（一）电气一次部分规定知道装设两台变压器时当其中一台变压器退出运行时，另一台变压器应能承担 70%容变，所以每台变压器的容量为：言:提巫X兴防；?. W MVA因该系统三电压等级固定变比输送和分配电力， 根据电力工程电气设备手册选择110kV三绕组无励磁调压电力变压器：表1 110kV三绕组无励磁调压电力变压器型号容量比额定电压（kV）X1-2X1-3X2-3高压中压低Ux1-2%X*1-2Ux1-3X*1-3Ux2-3SFPSL40000100/100/10012138.510.517.50.4

4、3810.50.2636.500.1631.2站用变压器的选择站用变压器可以按照变送容量的 0.2%0.5球进行选取，考虑到变电站 3%的负荷增长率。息69.56MVA，本次变电站设计考虑使用变送容量的0.5%来选择站用变压器则： L二/嘛|钏35酬通过电力工程电气设备手册（电气一次部分）查得型号为:绕组形式阻抗 电压 （%）空载电流（%）局压低压S7-400/10Y, yn010/6.3640042.4第二章电气主接线设计2.1方案设计因为，进线为2回，另外由电力工程电气设计手册（一）电气一次部分上查 得当负荷类型为皿级时一般要有两个电源供电， 且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分n级

5、负荷的供电。2.2接线方案设计a、 主接线选择要求：1.可靠性2.灵活，性3.经济性b、 对变电所电气主接线的具体要求：1按变电所在电力系统的地位和作用选择。2.考虑变电所近期和远期的发展规划。3.按负荷性质和大小选择。4.按变电所主变压器台数和容量选择。5. 当变电所中出现三级电压且低压侧负荷超过变压器额定容量 15%寸，通常 采用三绕组变压器。6.电力系统中无功功率需要分层次分地区进行平衡，变电所中常需装设无功 补偿装置。7.当母线电压变化比较大而且不能用增加无功补偿容量来调整电压时，为了 保证电压质量，则采用有载调压变压器。8.如果不受运输条件的限制，变压器采用三相式，否则选用单相变压器

6、。9.对220kv及以上的联络变压器通常采用自耦变。10.各级电压的规划短路电流不能超过所采用断路器的额定开断容量。11.各级电压的架空线包括同一级电压的架空出线应尽量避免交义。2.3初选方案方案1: 110kV侧进线采用桥型接线，内桥接线穿越功率将通过 3台断路器，继电保护配置复杂，并且其中一台断路器断开时都将使穿越功率无法通过， 或使环形电网开环运行，但考虑到进线距离不会较短且变压器不经常切换不选择 外桥接线所以选择内桥接线；35kV侧为皿级负荷且建设一期有 6回出线，二期 建设完出线将达到8回出线，负荷比例达到65%,由电力工程电气设计手册（一） 电气一次部分上查得3563kV配电装置出

7、线回路8回及以上且负荷较大时采用 双母线接线；10kV侧建设完成后出线回数达到14回，一期有10回出线，由电 力工程电气设计手册（一）电气一次部分上查得 610kV配电装置出线回数为6回及以上时采用单母分段接线。方案2: 110kV侧进为了保证当任何一个电源失去后能保证全部或大部分 二级负荷的供电线采用单母线分段接线；35kV侧为皿级负荷且建设一期有6回 出线，二期建设完出线将达到8回出线，负荷比例达到65%,由电力工程电气 设计手册（一）电气一次部分上查得3563kV配电装置出线回路8回及以上且 负荷较大时采用双母线接线；10kV侧建设完成后出线回数达到14回，一期有10 回出线，由电力工程

8、电气设计手册（一）电气一次部分上查得 610kV配电 装置出线回数为6回及以上时采用单母分段接线。方案3: 110kV侧进线采用直接接入两会进线；35kV侧为II级负荷且建设 一期有6回出线，二期建设完出线将达到 8回出线，负荷比例达到65%由电 力工程电气设计手册（一）电气一次部分上查得 3563kV配电装置出线回路8回及以上且负荷较大时采用双母线接线；10kV侧建设完成后出线回数达到14回, 一期有10回出线，由电力工程电气设计手册（一）电气一次部分上查得610kV 配电装置出线回数为6回及以上时采用单母分段接线。2.4接线方案经济比较a.以上三个方案出llOkV侧接入形式不同外其他条件均

9、相同，均能够实现 供电及可靠方面的需求，都是可行的。比较两个方案所使用的断路器数目相同都 为3个；但是方案1 110kV没有使用母线而方案2 110kV侧使用了单母接线，从 扩建上来看方案1方案2都便于扩建，从经济上看方案 1显得更经济。方案3 进线比较简单，而且所使用的断路器、隔离开关也比较少，但是不便于以后扩建， 因而不予以考虑。b. 方案1接线简单、活晰，使用开关量相对较少。具有一定的 可靠性和 灵活性。相比较而言方案2 110kV侧采用单母线接线；优点：母线分段后，对重要用户，可以重不同段供电。另外，当一段母线发生故 障时，分段断路器能够自动将故障切除， 保证正常段母线不问断供电，但是

10、选用 的母线显得不够经济，且当母线故障时，该母线上的回路都要停电，而且扩建时 需要向两个方向均衡扩建，即两段母线负荷容量要对称。采用方案1更便于建设及其运行操作，更加经济。2.5方案确定经过2.1.2比较后选用方案1进行变电所的设计。第三章短路电流计算3.1短路电流计算概述短路：短路是电力系统常见的，并且对系统正常运行产生重要影响的故障。1、电力系统中可能发生的短路主要有：三相短路、两相短路、笆和单相 短路。一般情况下三相短路电流大于两相和单相短路电流。 三相短路时，由于短路回路中各相的阻抗相等，尽管三相的短路电流比正常时的电流大，幅度增大， 电压也比正常时急剧降低，但三相仍然保持对称，故称之

11、为对抗短路。在计算短路电流时，通常把电源容量视为无穷大的电力系统， 在这样的系统 中，当某处发生短路时，电源电压维持不变，即短路电流周期分量在整个短路过 程中不衰减，为了选择和校验电气设备，载流导体，一般应计算下列短路电流。 IK （短路电流周期分量有效值）、 、（稳态短路电流有效值）b （短路全电流最大瞬时冲击值）、IB （短路全电流最大有效值）、Sk （短路容量）2.短路的危害及预防： 短路的原因：主要是电气设备载流部分之间的绝缘被损坏， 引起绝缘损坏的原因有过电压，绝缘的自然老化和污秽，运行人员维护不同及机械损伤。 危害：a、电力系统发生短路时，短路回路的电流急剧增大这个急剧增大的电 流

12、称为短路电流，短路电流可能达到正常负荷电流的十几倍甚至几十 倍,数值不能达到几十千安甚至几白千安, 严重使导体发热损坏设备。b、 短路时往往伴随有电弧的产生，能量极大，温度极高的电弧不仅可 能烧坏故障元件本身，还可能烧坏周围设备危害人身安全。c、 电力系统发生短路故障时，由丁短路电流来势迅猛，电路中的阻抗 主要是感性的。因此，短路电流基本上是感性的，它所产生的去磁的电 枢反映使发电机端电压下降，同时巨大的短路电流会增大电力系统中各 元件的电压损失，使系统电压大幅下降，严重时，可能造成电力系统电 压崩溃直至系统瓦解，出现大面积停电的严重事故。d、 短路时电力系统中功率分布的突然变化和电压严重下降

13、，可能破坏 各发电机并列运行的稳定性，使整个系统分裂成不同运行的几个部分。 这时某些发电机可能过负荷，因此必须切除部分负荷，另一些发电机 可能由丁功率送不出去，而被迫减少出力，短路时，电压下降得越多， 持续时间越长，系统运行的稳定性受到破坏的可能性越大。3.短路计算的目的：1.在设计电气主接线时，为了比较各种方案，确定某种接线方式是否有 必要采取限制短路电流的措施等。2.在进行电气设备和载流导体的选择时，以保证各种电气设备和导体的 正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作， 需要根据短路电流对电气设 备进行动、热稳定的校验。3.在选择继电保护装置及进行整定计算时，必须以各种不同类型短路时的短路电

14、流作依据4.屋外配电装置时，要按短路条件校验，软导线的相问，相对地安全距 离5.设计接地装置。6.进行电力系统运行及故障分析等。4.短路计算的一般原则。1.计算短路电流用丁验算电气和导体的开断电流，动稳定和热稳定时， 应按本工程的设计规划内容计算。一般应以最大运行方式下的三相短路 电流为依据。2.计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行。 短路点应选择在短路电流最大地点。3.导体和电器的动稳定，热稳定，以及电器的开断电流。一般按三相短 路电流验算。5.短路电流实用计算的基本假设。1.系统正常运行，短路前，三项是对称的。2.因为短路时，各元件磁路不饱和，也就是各元件的电抗与电流

15、大小无 关，因此可用叠加原理。3.系统中发电机的电动势的相位在短路过程中相等，频率与正常时相 同。4.变压器的励磁电流忽略不计，相当丁励磁开放，可以简化变压器等值 电路5.输电线路的分布忽略不计。3.2短路电流计算过程3.2.1短路电流计算SN = 40MVA稣槌=4500MVAs. = 100MVAIjllO100 =0.5kVV3X115T 100=1.56kVV3X37Ijio= XlQ.S=5.50kV6SUT12 = 17.5 UT13 = 10.5计算各元件的参数标么值：1变压器:, 、 1 一UT1% = -（U. % UT13% UT23%） = - 10.5 17.5-6.5

16、） =10.75212 21, 、 1 一UT2% = -（ UT12% UT23% UT13%）= - 10.5 6.517.5） = -0.25221， 、 1 一 一 一 _、 一一UT3% = -（ UT23% UT13% UT12%） = - 17.5 6.510.5） =6.752 2与=0.26875习=-0.00625=0.16875进行Y-?变换后电抗为:x皿翔-3.41* 0.13Xm 第 0.079当在K1处发生三相短路时: 短路电流周期分量的有名值VXllO = 23也kAL 9冲击电流y二L8xV2I：M95kA短路全电流最大有效值y二伯I靶43*p当在K2处发生三相

17、短路时：设35kV侧短路容量为3000MVA电源至短路点的总电抗的标么值为： 短路电流周期分量的有名值：1 = = 49,49kAuew2.额定电流：所选电气设备的额定电流 I e不得低丁装设回路最大持续工作电流Imax I e I max。计算回路的I max应该考虑回路中各种运行方式下的在持续工 作电流：变压器回路考虑在电压降低 5%时出力保持不变，所以Imax= 1.05 I et母联断路器回路一般可取变压器回路总的 Imax；出线回路应该考虑出线最大负荷情况下的Imax。按短路状态校验的具体条件：1 .热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应该超过 允许值：QyQ2.动

18、稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的 电动力效应而造成变形或损坏：i ch M i dw3选择设备的基本原则a、 设备按照主接线形式进行配置b、 按装置位置及系统正常运行情况进行选择，按短路情况进行校验c、 所选择设备在系统中最恶劣运行方式下仍能可靠工作，动作。d、 同类设备尽量同一型号，便丁设备的维护，订货和相互备用e、 考虑近期5年发展的要求4.2导体的选择设计 导体截面可以按长期发热允许电流或经济电流密度选择。 对丁年负荷利用小时数 Tm双 5000h,传输容量大，长度在20m以上的导体其截面一般按经济电流密度 选择，而配电装置的汇流母线通常按长期发热允许电流来选

19、择。4.2.1 110kV侧导线的选择110kV进线按经济电流密度选择截面:Id = K*879设置环境温度为= 30oc ,取得修正系数K=0.91 ,0二缶+ （扁一扁）平m * 40丁查表不同温度裸导体的C值,得C=99,由电力工程电气设计手册查得T皿二泓OOh l = H3 ,由公式:寻=号 * 424.42（mni2）由电力工程电气设计手册查得选择导体 LGJ-400/25型热稳定校验：Qk圈 T（取T=3s,再二 国，以9451（赫），所以满足条件。4.2.2 35kV侧母线的选择设置环境温度为= 30C取得修正系数 K=0.91 ,二% + （喝一扁）畔 * 40丁查表不同温度裸

20、导体的C值,得C=99由电力 kt工程电气设计手册查得T 皿二42嗣他缱娜就二皿35kV侧按经济电流密度：Sn = 40MVA1.OS X SN q ,、S-=牛点 S5739（nmi2）由电力工程电气设计手册查得选择导体 LGJ-800/55型导体- 1 | 校 nun 二 KQkXK?1U件。35kV侧出线侧即接用户端按经济电流密度选择由公式:1.05 XSN ,虹广舌液艘* 661.35（A）因为有i期有6回出线所以【呗取侦奚二110.22Sj =牛泌 97.54（mm2）由电力工程电气设计手册查得选择导体 LGJ-120/7型Qk圈rj f取t=4顼二18）, 451 （mnf），所以

21、满足条件。 iiJlA !4.2.335kV 侧母线选择 有上面的短路计算已知35kV侧的冲击电流为：U =123.72kA，母线固定间距取l=1200mm相问距 a=300mm计算母线受到的电动力F = 176 X / X 1时 1077.61Kgf = 10560.62N （iKgf 二 9.8N）pl计算母线受到弯曲力矩； .母线水平放置截面为125则b=8mm h=125mm计算截面系数M 12931,37 s财 , - 拧,0二一二 二6070.78 X 10小于铝母线极限网力6860X lOPa满足动稳定W 20.875要求，热稳定要求最小截面SmiE = /（）2X103 = 6

22、7.8mm: 1000m萨满足热稳定要求，故选择LMY-12熨8型母线。4.2.410kV侧母线的选择设置环境温度为 = 30flC取得修正系数 K=0.91扁+ （8虹确）普洋40C查表不同温度裸导体的C值,得C=99，由电力工程电气设计手册查得 如=伽椰缢觥溉=113。10kV侧按 长期发热允许电流选择.一 ,1.05 XSM ,max X 103 剧 2309.47（AJV3X 10.5由电力工程电气设计手册查得选择导体2XLGJ- 500/35 + 16 XLJ-185型 导体- 1 I1 imn 二Mqk圈-t（取t=4s,冲二，锵M29446 % （mnf ），所以满足条件10kV

23、出线按经济电流密度，由公式：SN = 16000kVA1.05 XS ,叩-TXIO 923.79（A）V X llJ.b因为有i期有io回出线所以取专二9238ASj =志 8L7S（mm）由电力工程电气设计手册查得选择导体 LGJ-95/55型 将=K Qk * &LQk 圈 r , T（取 t=4s, Kf = l.S），膈 卯415281（伽） ,所以满足条件。10k V侧母线选择有上面的短路计算已知10kV侧的冲击电流为：U =214.68kA,母线固定间距取F = 176 X 如，X 102 好 324441Kgf = 3179521N （iKgf 二 9.8N）El计算母线受到弯

24、曲力矩I -一I母线水平放置截面为125则b=10mm h=125mm计算截面系数W = 0167bh关26.09 ，计算母线受到最大应力0二二二:_二13231.99 X伸小丁铜母线极限应力13720X （）4pa满足动稳 W 明渺定要求，热稳定要求最小截面S丽二上Y0.2 X 10 = 6d65nmr 1000mm2满C足热稳定要求，故选择LMY-125 1。型母线导体选择结果表：110k V主变进线LGJ-400/2535 kV主变进线LGJ-800/535 kV出线 LGJ-120/710k V主变进线2X LGJ- /35 + 16 X LJ- 18510k V出线LGJ-95/5535k V母线LMY-125 810k V母线LMY-125 104.3主要设备的选择4.3.1断路器的选择高压断路器和隔离开关是发电厂与变电站中主要系统的重要开关电器。高 压断路器主要功能是：a.正常运行时倒换运行方式，把设备或线路接入电