110kV变电站设计计算书.docx

1、110kV变电站设计计算书110kV变电站设计计算书 计 算 书 目录 第一章 负荷资料的统计分析。2 第二章 短路电流的计算。4 第一节 最大运行方式下的短路电流计算。4 第二节 最小运行方式下的短路电流计算。10 第三章 主要电气设备的选择及校验。18 第一节 设备的选择。18 第二节 隔离开关的选择。20 第三节 导线的选择。22 第四节 互感器的选择。24 第四章 布置形式。26 第一章 负荷资料的统计分析 一、10KV侧供电负荷统计 S10（1.6+1.4+2.6+0.5+2.2+1.02+1.2+4.00）1.050.9/0.85_.82KVA 二、35KV侧供电负荷统计 S35（

2、5+6+5+6）1.050.9/0.85_.82KVA 三、所用电负荷统计 计算负荷可按照下列公式近似计算： 所用电计算负荷S=照明用电+生活区用电+其余经常的或连续的负荷之和0.85（KVA） 根据任务书给出的所用负荷计算： S所用（3.24+3.24+4.5+2.7+1.1+2.5+9.7+10+20+4.5+5+10.6）0.85/0.8577.08KVA 四、110KV供电负荷统计 S110（S10 S35 S所用）1.05 （_.82+_.82+77.08）1.05_.66KVA 五、主变压器的选择 经计算待设计变电所的负荷为_.66KVA。单台主变容量为 Se=P*0.6_.66*

3、0.6=_.59KVA 六、主变型式确定 选用传递功率比例100/100/50 35KV侧输送功率为 _0.8_KW_.50.80.51.15_.39KW 经比较合理 10KV侧输送功率为 _0.80.5_KW_.60.80.51.158591.7KW 经比较合理 因此，三绕组变压器选用传递功率比例100/100/50 SFS7_/110三绕组变压器参数： 额定容量：_KVA 额定电压:11022.5%/38.522.5%/11KV 连接组别：YN，yn0,d11 空载损耗：46kW 短路损耗：175kW 空载电流：1.0% 阻抗电压：Uk1-3%=17 Uk2-3%=6 Uk1-2%=10.

4、5 七、经济比较 计算综合投资Z: Z=Z0(1+a/100) =1.9 Z0 (万元) 计算年运行费用U： U=a*A*10+U1+U2 = 2A+0.08Z（万元） 式中：U1小修、维护费，一般为（0.022-0.042）本次设计取0.022Z（变电工程） U2折旧费，一般为（0.005-0.058）Z，本次设计取0.058Z。（变电工程） a电能电价，由各省市实际电价确定。本次设计取0.20元/KWh A变压器年电能损失总值（KWh） 第二章 短路电流的计算 (运行方式:根据系统运行方式，110KV电站不是电压枢纽点，没有特殊调压要求； 另外，有部分系统功率由110KV电网经过变电站送到

5、35KV变电站。设系统的最大运行方式为：电厂机组满发，各电源短路容量为最大； 系统的最小运行方式为：电厂容量不变，其余2个电源的最小短路容量为最大短路容量的75%。) 一、最大运行方式下的短路电流计算 1、选取基准功率Sj=100MVA； 基准电压Uj= Up 计算各元件参数的标么值： （1）110KV系统变电所及进线 X1*=1/(Sx/SB)+X0LSB/Uav2=100/533+0.49100/1152=0.215 Sx=533MVA 等值电路： （2）110KV火电厂及进线 发电机阻抗计算： XG1*=SBXG%/100SN=0.11*100*0.85/25=0.374 XG2*=XG

6、3*=SBXG%/100SN=0.151000.85/12=1.063 变压器阻抗计算： XT1*= SBUd%/100SN=10.5/31.5=0.333 已知T2,T3参数: Ud1-2%=10.5, Ud1-3%=17,Ud2-3%=6，则 Ud1%=1/2（Ud1-2%Ud1-3%Ud2-3%）=10.75 Ud2%=1/2（Ud1-2%Ud2-3%Ud1-3%）=0.25 Ud3%=1/2（Ud1-3%Ud2-3%Ud1-2%）=6.25 X1T1= X2T1= SBUk1%/100SN=10.75/31.5=0.341 X1T2= X2T2= SBUk2%/100SN=0.25/3

7、1.5=0.008 X1T3= X2T3= SBUk3%/100SN=6.25/31.5=0.198 则 XT2*=XT3*=0.341+(0.008)=0.333 14KM线路阻抗计算： _=X1L1SB/Uav20.414100/1152=0.042 等值电路： 简化后的等值电路： X2*0.7071.3961.3960.0420.393 （3）35KV变电站及进线 X3*=1(S1/SB)+X0LSB/Uav2100/300+0.45100/372=0.479 Sx=300MVA 等值电路： （4）所选出的SFS7_/110型变压器阻抗计算： 变压器参数： U12%=10.5 ； U13

8、%=17； U23%=6 Ud1%=1/2（Ud1-2%Ud1-3%Ud2-3%）=10.75 Ud2%=1/2（Ud1-2%Ud2-3%Ud1-3%）=0.250 Ud3%=1/2（Ud1-3%Ud2-3%Ud1-2%）=6.25 X4*= Ud1%100 Sj Sn=10.75100100630.171 X5*=0 X6*= Ud3%100 Sj Sn=6.25100100630.099 两台变压器并联的等值电路： （5） 短路电流计算等值电路图及短路点选择： d1点短路电流计算： 110KV 基准电流：Ij Sj /3Uj=100/1.732115=0.502KA a.110KV变电站侧

9、提供的电流：I（3）dz*=1/ X1*=1/0.215=4.651KA 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=4.6510.502=2.335KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.552.335=5.954KA 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.512.335=3.526KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=4.651100=465.1MVA b.110KV火电厂侧提供的电流： I（3）dz*=1/ X1*=1/0.393=2.545 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=2.5450

10、.502=1.277KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.551.277=3.256KA 电流最大有效值： Ich=1.52I（3）dz =1.521.277=1.941KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=2.545100=254.5 MVA c.35KV变提供的电流：I（3）dz*=1/（X3*X4*X5*）=1/（0.47900.171）=1.538 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.5380.502=0.772KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.550.772=1.969

11、KA 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.510.772=1.166KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=1.538100=153.8MVA (6)、d2点短路电流计算： 35KV 基准电流：Ij Sj /1.732Uj=100/1.73236.75=1.571KA a.110KV变电站侧提供的电流：I（3）dz*=1/（X1*X4*X5*）=1/0.386=2.591 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.5712.591=4.070KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.554.070=10.379K

12、A 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.514.070=6.146KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=2.591100=259.1MVA b.110KV火电厂侧提供的电流： I（3）dz*=1/ （X2*X4*X5*）=1/0.564=1.773 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.7731.571=2.785KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.552.785=7.102KA 电流最大有效值： Ich=1.52I（3）dz =1.522.785=4.233KA 短路容量： S（3）d= I（3）d

13、z* Sj=1.773100=177.3MVA c.35KV变提供的电流：I（3）dz*=1/X3*=1/0.479=2.088 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=2.0881.571=3.280KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.553.280=8.364KA 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.513.280=4.953KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=2.088100=208.8 MVA (7)、d3点短路电流计算： 10KV 基准电流：Ij Sj /1.732Uj=100/1.73210.

14、5=5.499KA a.110KV变电站侧提供的电流：I（3）dz*=1/（X1*X4*X6*）=1/0.485=2.062 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=2.0625.499=11.339KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.5511.339=28.914KA 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.5111.339=17.122KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=2.062100=206.2MVA b.110KV火电厂侧提供的电流:I（3）dz*=1/ （X2*X4*X6*） =1/0.663=1

15、.508 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.5085.499=8.292KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.558.292=21.145KA 电流最大有效值： Ich=1.52I（3）dz =1.528.292=9.467KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=1.508100=150.8 MVA c.35KV变提供的电流：I（3）dz*=1/(X3*X6*)=1/0.578=1.730 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.7305.499=9.513KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）

16、ch=2.55I（3）dz=2.559.513=24.258KA 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.519.513=14.365KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=1.730100=173 MVA 计算参数表 短路点 名称 110KV变电所 110KV火电厂 35KV变电所 短路电流KA 冲击电流KA 全电流KA 短路容量MVA 短路电流KA 冲击电流KA 全电流KA 短路容量MVA 短路电流KA 冲击电流KA 全电流KA 短路容量MVA d1 110KV母线 2.335 5.954 3.526 465.1 1.277 3.256 1.941 254.5

17、0.772 1.969 1.166 153.8 d2 35KV母线 4.070 10.379 6.146 259.1 2.785 7.102 4.233 177.3 3.280 8.364 4.953 208.8 d3 10KV母线 11.339 28.914 17.122 206.2 8.292 21.145 9.467 150.8 9.513 24.258 14.365 173 二、最小运行方式下的短路电流计算 1、选取基准功率Sj=100MVA； 基准电压Uj= Up 计算各元件参数的标么值： （1）110KV变电站及进线 X1*=1/(Sx/SB)+X0LSB/Uav2=100/（53

18、30.75）+0.49100/1152=0.277 Sx=5330.75399.75MVA 等值电路： （2）110KV火电厂及进线 发电机阻抗计算： XG1*=SBXG%/100SN=0.11*100*0.85/25=0.374 XG2*=XG3*=SBXG%/100SN=0.151000.85/12=1.063 变压器阻抗计算： XT1*= SBUd%/100SN=10.5/31.5=0.333 已知T2,T3参数: Ud1-2%=10.5, Ud1-3%=17,Ud2-3%=6，则 Ud1%=1/2（Ud1-2%Ud1-3%Ud2-3%）=10.75 Ud2%=1/2（Ud1-2%Ud2

19、-3%Ud1-3%）=0.25 Ud3%=1/2（Ud1-3%Ud2-3%Ud1-2%）=6.25 X1T1= X2T1= SBUk1%/100SN=10.75/31.5=0.341 X1T2= X2T2= SBUk2%/100SN=0.25/31.5=0.008 X1T3= X2T3= SBUk3%/100SN=6.25/31.5=0.198 则 XT2*=XT3*=0.341+(0.008)=0.333 14KM线路阻抗计算： _=X1L1SB/Uav20.414100/1152=0.042 等值电路： 简化后的等值电路： X2*0.7071.3961.3960.0420.393 （3）3

20、5KV变电站及进线 X3*=1(S1/SB)+X0LSB/Uav2100/（3000.75）+0.45100/372=0.590 Sx=225MVA 等值电路： （4）所选出的SFS7_/110型变压器阻抗计算： 变压器参数： U12%=10.5 ； U13%=17； U23%=6 Ud1%=1/2（Ud1-2%Ud1-3%Ud2-3%）=10.75 Ud2%=1/2（Ud1-2%Ud2-3%Ud1-3%）=0.250 Ud3%=1/2（Ud1-3%Ud2-3%Ud1-2%）=6.25 X4*= Ud1%100 Sj Sn=10.75100100630.171 X5*=0 X6*= Ud3%1

21、00 Sj Sn=6.25100100630.099 两台变压器并联的等值电路： （5） 短路电流计算等值电路图及短路点选择： d1点短路电流计算： 110KV 基准电流：Ij Sj /3Uj=100/1.732115=0.502KA a.110KV变电站侧提供的电流：I（3）dz*=1/ X1*=1/0.277=3.610KA 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=3.6100.502=1.812KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.551.812=4.621KA 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.511.812=2.

22、736KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=3.610100=361MVA b.110KV火电厂侧提供的电流： I（3）dz*=1/ X2*=1/0.393=2.545 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=2.5450.502=1.277KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.551.277=3.256KA 电流最大有效值： Ich=1.52I（3）dz =1.521.277=1.941KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=2.545100=254.5 MVA c.35KV变提供的电流：I（3）dz*=1/（

23、X3*X4*X5*）=1/（0.59000.171）=1.314 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.3140.502=0.660KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.550.660=1.683KA 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.510.660=0.997KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=1.314100=131.4MVA (6)、d2点短路电流计算： 35KV 基准电流：Ij Sj /1.732Uj=100/1.73236.75=1.571KA a.110KV变电站侧提供的电流：I（3）d

24、z*=1/（X1*X4*X5*）=1/0.448=2.232 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.5712.232=3.506KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.553.506=8.940KA 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.513.506=5.294KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=2.232100=223.2MVA b.110KV火电厂侧提供的电流： I（3）dz*=1/ （X2*X4*X5*）=1/0.564=1.773 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.77

25、31.571=2.785KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.552.785=7.102KA 电流最大有效值： Ich=1.52I（3）dz =1.522.785=4.233KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=1.773100=177.3MVA c.35KV变提供的电流：I（3）dz*=1/X3*=1/0.590=1.695 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.6951.571=2.663KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.552.663=6.791KA 电流最大有效值： Ich

26、=1.51I（3）dz =1.512.663=4.021KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=1.695100=169.5MVA (7)、d3点短路电流计算： 10KV 基准电流：Ij Sj /1.732Uj=100/1.73210.5=5.499KA a.110KV变电站侧提供的电流：I（3）dz*=1/（X1*X4*X6*）=1/0.547=1.828 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.8285.499=10.052KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.5510.052=25.633KA 电流最大有效值： Ich

27、=1.51I（3）dz =1.5110.052=15.179KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=1.828100=182.8MVA b.110KV火电厂侧提供的电流:I（3）dz*=1/ （X2*X4*X6*） =1/0.663=1.508 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.5085.499=8.292KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.558.292=21.145KA 电流最大有效值： Ich=1.52I（3）dz =1.528.292=9.467KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=1.508

28、100=150.8 MVA c.35KV变电站提供的电流：I（3）dz*=1/(X3*X6*)=1/0.689=1.451 短路电流的有名值： I（3）dz= I（3）dz*Ij=1.4515.499=7.979KA Kch取1.8 冲击电流: I（3）ch=2.55I（3）dz=2.557.979=20.346KA 电流最大有效值： Ich=1.51I（3）dz =1.517.979=12.048KA 短路容量： S（3）d= I（3）dz* Sj=1.451100=145.1 MVA 计算参数表 短路点 名称 110KV变 110KV火电厂 35KV变 短路电流KA 冲击电流KA 全电流K

29、A 短路容量MVA 短路电流KA 冲击电流KA 全电流KA 短路容量MVA 短路电流KA 冲击电流KA 全电流KA 短路容量MVA d1 110KV母线 1.812 4.621 2.736 361 1.277 3.256 1.941 254.5 0.660 1.683 0.997 131.4 d2 35KV母线 3.506 8.940 5.294 223.2 2.785 7.102 4.233 177.3 2.663 6.791 4.021 169.5 d3 10KV母线 10.052 25.633 15.179 182.8 8.292 21.145 9.467 150.8 7.979 20.

30、346 12.048 145.1 第三章主要电气设备的选择及校验 一、 设备的选择 1、断路器的选择 （一）110kV侧断路器的选择 （1）、该回路为 110 kV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。 （2）、断路器安装在户外，故选户外式断路器。 （3）、回路额定电压Ue110kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流 ImaX=1.050.547（kA） 型号 额定 电压 kV 额定 电流 A 最高 工作 电压 kV 额定 开断 电流 kA 动稳 定电流 kA 3S热稳 定电流 kA 额定峰值耐受电流 kA 固有分闸时间 S 合闸 时间 S OFPT-110 110 16

31、00 126 31.5 80 31.5 80 0.03 0. （4）、为了维护和检修的方便，选择统一型号的SF6 断路器。如下表： （5）、进行校验计算 开断电流能力校验 因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，断路器的额定开断电流比系统短路电流大得多，可用次暂态短。，故选I =4.166kA进行校验 所选断路器的额定开断电流 I。= 31.5kA I =4.166kA，则断流能力满足要求。 短路关合电流的校验 在断路器合闸之前，若线路已存在断路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时 及产生巨大的短路电流，更容易发生触头破坏和曹遭受电动力的损坏。而且不可避免接通后又自动跳闸。此时还要求能够切断电流。因此要进行短路关合电流的校验。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为 80kA，流过断路器的冲击电流为10.624kA，则短