110KV变电站站用电负荷统计及配电计算.docx

1、110KV变电站站用电负荷统计及配电计算110KV变电站站用电负荷统计及配电计算初步设计研究报告变电一次批 准：审定：校核：编制：摘要 （4）前言 （5）第一章110KV变电站选址 （ 6）第二章 电气主接线设计以及主变电压器容量选择 （6）第三章主变压器的选择 （7）第四章 变电站主接线的原则 （7）第五章主接线设计方案 （8）第六章负荷计算 （16）第七章电气主设备的选择及校验 （16）第八章隔离开关的选择及校验 （23）第九章熔断器的选择 （28）第十章电流互感器的选择及校验 （29）第十一章 电压互感器的选择 （36）第十二章避雷器的选择及检验 （39）第十三章 母线及电缆的选择及校验

2、 （49）第十四章 防雷保护规划 （47）第十五章 变电所的总体布置简图 （21）第 3 页 共 51 页摘要： 根据设计任务书的要求，本次设计 110KV 变电站站用电负荷统计及 配电计算并绘制电气主接线图，防雷接地，以及其它附图。该变电站 设有两台主变压器，站内主接线分为 110kV 、35kV 和 10kV 三个电 压等级。各电压等级配电装置设计、 直流系统设计以及防雷保护的配 置。 本设计以35110kV变电所设计规范、供配电系统设计 规范、35110kV高压配电装置设计规范工业与民用配电 设计手册等规范规程为设计依据， 主要内容包括：变电站负荷计算、 短路电流计算、变压器的选型、保护

3、、电气主接线的设计、设备选型 以及效验！、尸 、 亠前言变电站的概况： 变电站是电力系统中重要的一个环节， 有变换分配电能的作用。 电气 主接线是变电站设计的第一环节，也是电力系统中最重要的构成部 分；设备选型要严格按照国家相关规范选择， 设备的选型好坏直接关 系到变电站的长期发展，利用效率，以及实用性。第一章 110KV 变电站选址1）接近负荷中心 2）接近电源侧3）进出线方便4）运输设备方便5）不应设在有剧烈振动和高温场所6）不宜设在多沉或有腐蚀性气体的场所7）不宜设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方，不宜相临贴8）不应设在地势低洼和可能积水的场所9）不应设在有爆炸危险的区域内10）不

4、宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方第二章 电气主接线设计以及主变电压器容量选择1） 主变压器的台数和容量， 根据当地的供电条件， 气候，负荷性质， 用电容量和运行方式，近期和远期发展的关系，做到远近期相结合， 以近期为主，并应考虑未来的负荷供应。2）主变压器在保证供电可靠，维护方便，节省投资，坚持先进，适 用，经济，美观的原则综合考虑。3）主变压器的容量一般按建成后 510 年的规划负荷确定， 并考虑长 期发展负荷的考虑。4）供配电设计要求，当有一、二级负荷的变电站中，宜设置两台主 变电器； 考虑到长期发展对于负荷量要求越来越大， 及大型枢纽变电 站，根据工程的需要， 可以考虑 24台主变压

5、器； 当供电负荷较小或 地区供电困难，造价成本比较高，并且可以从中、低压侧电力取得负 荷容量，也可装设一台主变压器。5）装有两台主变压器的变电站，当断开一台时，另一台不应同时受 到损坏，并且主变压器的容量不低于全部负荷的 60%，并保证一、 二 级负荷的使用！6）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。第三章 主变压器的选择1）110KV 及以上电压的变压器绕组一般均为 YN 连接； 35KV 的变 压器绕组采用 YN 或 D 连接，采用 YN 连接其中性点一般通过消弧线 圈接地，但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态

6、电流对电 气设备的影响、对通信的影响和继电保护装置技术要求以及本地的运 行经验等； 10KV 单相接地故障电容电流较小时，为了防止谐振、间 歇性电弧接地过电压等对设备的损害，也可以采用高电阻接地方式。 2）本电站具有 110KV/35KV/10KV 三个等级的，其主变压器宜采用 三相三绕组变压器。第四章 变电站主接线的原则1）在 610KV 配电装置中出现回路数不超过五个回路时一般采用单 母线接线方式，出线回路在六个回路及以上时采用单母线分段接线， 当短路电流较大，回路较多，功率较大，出线需带电抗器时可采用双 母线接线2） 566KV 配电装置中，当出线回路数超过三个回路时，一般采用 单母线接

7、线，当出线回路为 48 回路时，一般采用单母线分段接线， 若接电源较多，出线较多，负荷较大，也可采用双母线接线。3）在 110220KV 中，当出线回路数不超过两个回路时，采用单母 线接线，出线回路为 3 4 个回路时，采用单母线分段接线，出线回 路在五个回路及以上时，一般采用双母线接线。4）当采用 SF6 等性能可靠、检修周期长的断路器一级更换迅速的手 车式断路器时均可不设旁路设施。5）变电站类型： 110KV 变电站6）主变压器台数：考虑到近期和远期的规划负荷容量采用两台有载 调压变压器。7）电压等级： 110KV 、35KV 、 10KV 三个电压等级。第五章 主接线设计方案1） 110

8、KV 侧主接线方案单母线接线方式（方案一）单母线分段接线（方案二）110KV接线方案比较:项目方案方案一单母线方案二单母线分段技术1.接线简单清晰、 设备较少、操作方 便、占地少、和便 于扩建和采用成套 配电装置2.不够灵 活可靠，任一兀件 故障或检修时，均 需要整个配电装置 停电1.接线简单清晰、 设备较少、操作方 便、占地少、和便 于扩建和采用成套 配电装置2.当一段 母线发生故障，可 保证正常母线不间 断供电，不致使重 要负荷断电适用范围：单母线接线只适用 于容量小、线路少 和对二、三级负荷具有两回电源线 路，一、二回路转 送线路和两台变电供电的变电所器的变电所，而且 话用在大中型企业

9、比较多经过实际比较，110KV变电站有两回出线，方案二的可靠性和灵活 性高于方案一，所以110KV采用方案二。2）35KV侧主接线方案：单母线接线（A方案）单母线分段接线（B方案）A方案的优缺点：1接线简单、清晰、设备少、投资少、运行操作方便且利于扩建，但 可靠性和灵活性较差。2当母线或母线隔离开关发生故障或检修时， 各回路必须在检修或故 障消除前的全部时间内停止工作。3出线开关检修时该回路停止工作4任一出线的开关检修时，该回路必须停止工作。5当出线为双回路时，会使架空线出线交叉跨越。B方案一般适用于35KV出线为48回路的装置中。所以：B方案单母综合比较AB两个方案，考虑到安全，方便，实用，

10、可知线分段接线比较适用于35KV侧变电站的主接线。3）10KV侧主接线方案单母线分段接线（A方案）双母线分段接线（B方案）A方案的优缺点：1母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线扔继续工作。2对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接到不同母线分段上， 以保证对重要用户的供电。3当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该母线上的全部电源和引出线，减少发电量，并使该段母线供电的用户停电。4任一出线的开关检修时，该回路必须停止工作。5当出线为双路时，会使架空线出线交叉跨越。B 方案的优缺点：1双母线分段断路器将工作母线分为I段H段，每段工作母线用各 自的母连断路器与备用母线项连，电源盒出线回路均

11、匀的分布在 两段工作母线上。2当工作母线发生故障时，双母分段接线有一部分用户发生短时停 电，可以减少用户停电范围，并在任何时候都备用母线，有较高 的可靠性和灵活性。3双母线分段母线一般适用于出线回路数较多的电力系统。410KV 母线采用双母线分段接线，为限制短路电流，母线分段断 路器上串接有母线电抗器，电缆出线上串接有线路电抗器，分别 用于限制发电厂内部故障和出线故障时短路电流，以便选用轻型 断路器。5所用电气设备较多，投资较大，操作过程复杂，易造成误操作。6在任一出线断路器检修时，该回路仍需停电或短时停电。7双母线分段接线比双母线接线增加了两台断路器，且隔离开关数 量较大，同时也增加了母线的

12、长度，结构复杂，投资增大。所以：A 方案一般适用于 10KV 6 回路及以上的装置中， B 方案一般适用于 出线回路数较多的电力系统中， 且可靠性和灵活性较高， 并考虑到远期发展可能需要增加出线回路，所以选择 B方案双母线分段接线比较实用于10KV侧主接线方案。第六章负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持 续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负 荷和照明负荷）、10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。由公式 S厂KV : %i=i cos式中 sC 某电压等级的计算负荷kt 同时系数（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷

13、与10kV各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85 ）a %该电压等级电网的线损率，一般取 5%P、cos 各用户的负荷和功率因数第七章电气主设备的选择及校验1）大持续工作电流一览表回路名称计算公式及结果110KV母线lg.max=1.05Sn =聖聖聖=0.496KA13 汉 Un J3 汉 110110KV进线2P/2 2：（35 + 8O）/2=o.71okaJ3Uncos J3 107.8535KV母线. 1.05 汇 Sn 1.05汉 90 dIg.max二厂“=厂 =1.475KAJ3Pn J3T535KV出线Ig.max-P/1 =严80/10 =0.311KA3UnC0S 73x

14、35x0.8510KV母线I J.OSn 1.05x90 =5 456KAIg.max l _ L 5.456KAJ3 汉Un S1010KV出线I = 2P/10 2x35/10 =0 475KAIg.max l 小 一 L 0.475KAv3U n co 屈幻0域0.850.4KV母线岁5.5 =0.798KAJ3 汉Un V0.382）断路器的选择及校验高压断路器的选择断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外， 还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当 前制造情况，电压6-220kV的电网一般选用少油断路器，电压 110-330kV电网，可选 用SF

15、6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母 线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。断路器服选择的具体技术条件如下：1电压：UgW Un Ug 电网工作电压2电流：Ig.maxW In Ig.max-最大持续工作电流3开断电流IpL-断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量Inbr-断路器额定开断电流4动稳定：GW imaximax断路器极限通过电流峰值ich-三相短路电流冲击值5热稳定：I -2tdzw It2tI a-稳态三相短路电流tdz -短路电流发热等值时间It- 断路器t秒热稳定电流其中tdz二tz+0.05卩2由3 =I /I和短路电流计算时间t,可从发电厂 电气部分课程设计

16、参考资料P112,图5- 1查出短路电流周期分量 等值时间，从而可计算出tdz。3)断路器101、102、110、111、112的选择及校验。1电压：因为 Ug=110KV Un=110KV 所以 Ug= Un2电流：查表 4-1 得：lg.max=0.496KA = 496A查书158页表5-26,选出断路器型号为SW4 - 110- 1000型如下 表：号 型额额定断开 电流(KA)量 容VV WMVIB鹅流定IK刍心热固有；时旬F 重额最大疋电流内额重新最大有JS122B3_4S牖休止时间(S重合时间O 1 1-SO 11620018.4350O00B5532325812480爲40因为

17、 In = 1000A Ig.max=496A所以 Ig.max In3开断电流：Idt Ikd因为 Idt=0.090KA Ikd=18.4KA 所以 1亦阮4动稳定：ich imax因为 ich =0.231KA imax=55KA 所以 ichimax5热稳定：I -2tdz1s所以 tdz=tz=1.85因为 I-2tdz=0.0902 X 1.85=0.015 It2t=322X 仁 1024所以 I “2tdzlt2经以上校验此断路器满足各项要求。4)断路器113、114的选择及校验1电压：因为 Ug=110KV Un=110KV 所以 Ug= Un2电流：查表 4-1 得：Ig.

18、max=0.710KA = 710A查书158页表5-26,选出断路器型号为 SW4 110- 1000型。 故Ig.max In，此断路器型号与断路器101型号一样，故这里不做 重复检验。5)断路器030、031、032、033、034的选择及检验1电压：因为Ug=35KV Un=35KV 所以Ug= Un2电流：查表 4-1 得：Ig.max=1.475KA = 147.5A查书158页表5-26,选出断路器型号为SW2 35 1500(小车式)型，如下表:型号额定断 电流 (KA)额定 断开 容量(MVA极限通过电4s热稳定(KA)合闸合闸(s)固有分 闸时间(s)额疋最最大有效SW2-

19、35(小车式)13540.5150024.8150063.439.224.80.40.06因为 In = 1000A lg.max=496A所以 Ig.max In3开断电流：Idt Ikd因为 Idt=0.236KA Ikd=24.8KA 所以 IdtVkd4动稳定：ich imax因为 ich =0.603KA imax=63.4KA 所以 ichimax5热稳定：I -2tdz1s所以 tdz=tz=2.25s因为 I-2tdz=0.2362 X 2.25=0.125 辺=24.8冬 4=2460.16所以 I 2tdzlt26)断路器035、036的选择及校验1电压：因为Ug=35KV

20、 Un=35KV 所以Ug= Un2电流：查表 4-1 得：Ig.max=0.311KA = 311A型号额定(A)额定 断开 电流 (KA)断开容量(MVA)13极过4s热稳合闸合闸(s)固有分 闸时间(s)重合性能理疋新* 新最大有效定电流(KA)电流 时间(s)重合 时间(s)SW3-356006.61500179.86.60.120.060.50.12所以 Ig.max In查书158页表5-26,选出断路器型号为SW3 - 35- 600型，如下 表：因为 In=600A Ig.max=311A3开断电流：Idt Ikd所以 IdtIkd所以ichi max因为 Idt=0.236K

21、A Ikd=6.6KA4动稳定：GW imax因为 G =0.603KA imax=17KA5热稳定：I -2tdz1s所以 tdz=tz=2.25s因为 I2tdz=0.2362 X 2.25=0.125 It2t=6.62X 4=177.24所以 I a 2tdz热稳定电合闸合闸i (s)最有1s5s10sSN4-10G1060001051800300173173120850.650.15因为 In=6000A Ig.max=5456A 所以 Ig.max In3开断电流：Idt Ikd因为 Idt=0.886KA Ikd=105KA 所以 ldtlkd4动稳定：GW imax因为 ich

22、 =2.259KA imax=300KA 所以 ichimax5热稳定：I -2tdz1s故 tdz=tz=2.6s因为 I-2tdz=0.8862 X 2.6=2.041 It2t=1732 X 仁29929所以 I a 2tdzlt28）断路器011、014、015、016的选择及校验1电压：因为 Ug=10KV Un=10KV 所以Ug= Un2电流：查表 4-1 得：Ig.max=0.475KA = 475A查书156页表5-25,选出断路器型号为SN1 10 600型，如下 表所示：型号额定电 压(KV)额(1A)额定断 开 电流(KA)额定断(MVA)极限通过(KA)、，热流定电合

23、闸合闸(a9 F固有分 闸时间(s)最大有效1s1 5S10s SN1-101060011.620052303020140.230.1因为 In=600A Ig.max=475A所以 I g.max I n开断电流：Idt Ikd因为 Idt=0.355KAIkd=11.6KA所以 IdtIkd动稳疋：ich imax因为咕=0.905KAimax=52KA所以 i chimax热稳定：I -2tdz1s因为 I-2tdz=0.3552X2.55=0.321 h2t=302X 仁900所以 I “2tdzlt29)站用变开关001、002的选择：1电压：因为 Ug=380V Un=380V 所

24、以Ug= Un2电流：查表 4-1 得：Ig.max=0.798KA = 798A查书168页表5-38,选出断路器型号为 DW5- 1000- 1500型, 如下表所示：型号额定电压 (V)触头额疋电流 (A)脱扣器类别DW5-1000-15003801000-1500过电流、失压分励10)各断路器型号一览表10KV、35KV、110KV少没式断路器第八章隔离开关的选择及校验隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等 因素，进行比较然后确定。参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件。1)隔离开关 101-1、101-3、102-2、102-3、110-1、110-2、111-1、

25、 111-3、112-2、112-3的选择及检验1电压：因为 Ug=110KV Un=110KV 所以 Ug= Un2电流：查表 4-1 得：lg.max=0.496KA = 496A查书165页表5-33,选出GW2 110-600型，如下表所示:型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳疋电流(KA)热稳定电流(s)(KA)GW2 1101106005014(5)因为 In=600A lg.max=496A 所以 Ig.max In3动稳定：ich imax因为 ich =0.231KA imax=50KA 所以 ichimax4热稳定：I -2tdz lt2t前面校验断路器时已算出I a2d

26、z=0.015lt2t=142 X 5=980所以 I 2tdzlt22)隔离开关 113-1、113-3、113-4、114-2、114-3、114-4 的选择 及校验。1电压：因为 Ug=110KV Un=110KV 所以 Ug= Un2电流：查表 4-1 得：Ig.max=0.710KA = 710A查书165页表5-33,选出GW4 110 1000型，如下表所示：型号额定电压(KV)额定电流(A)动稳疋电流(KA)热稳定电流(s)(KA)GW4 11011010008014(5)因为 In = 1000A Ig.max=710A 所以 Ig.max In3动稳定：ich imax因为 ich =0.231KA imax=80KA 所以 ichimax4热稳定：I -2tdz It2t前面校验断路器时已算出I “ 2dz=0.015It2t=23.72x 4=94.8所以 I a2tdzlt23)隔离开关 030-1、030-2、031-1、031-3、032-2、032-3、033-1、 033-3、034-2、034-3的选择及检验1电压：因为Ug=35KV Un=35KV 所以Ug= Un2电流：查表 4-1 得：Ig.max=1.475KA = 1475A查书165页表5-3