110KV變電站課程設計范例(本科課設)

1、發(fā)電廠電氣部分課程設計學生姓名：學號：專業(yè)班級：指導教師：錄（二號字體）1 .課程設計目的22.110KV變電站設計題目和要求23主變壓器臺數、容量、型式的選擇34電氣主接線方案的確定45所用電設計86短路電流的計算97電氣設備的選擇121課程設計目的電氣主接線是發(fā)電廠，變電站電氣設計的首要部分，也是構成電力系統的主要環(huán)節(jié)，而電氣設備的選擇是電氣設計的主要內容之一。本次課設通過110/10kv變電站的設計,對變壓器選擇，限制短路電流的方法進行分析，通過對電氣主接線經濟性，靈活性，可靠性的分析，選出最優(yōu)方案。2 110KV變電站設計依據和要求2.1 依據根據設計任務書下達的任務和原始數據設計。2

2、.2 設計內容為了滿足該縣負荷發(fā)展及電網電力交換的需要，優(yōu)化該縣的電網結構，擬在縣城后山設計建設一座110/10的降壓變電所，簡稱110kV變電所。2.3電力系統概述110kV 變說明110kV變電所通過兩回110kV線路接至該變電所，再與電力系統相連。這里將S取為100MVA系統側提供短路電流為22.17kA;按供電半徑不大于5kM要求,110kV線路長度定為4.8kM。110kV變電所在電力系統中的地位和作用1、根據110kV變電所與系統聯系的情況，該變電站屬于終端變電所。2、110kV變電所主要供電給本地區(qū)用戶，用電負荷屬于II類負荷。2.4110kV變電所各級電壓負荷情況分析2.4.1

3、 供電方式110kV側：共有兩回進線，由系統連接雙回線路對110kV變電所供電。10kV側：本期出線6回，由110kV變電所降壓后供電。2.4.2 負荷數據1、全區(qū)用電負荷本期為27MW共6回出線，每回按4.5MW計；遠期50MW14回路，每回按3.572MW設計；最小負荷按70%計算，供電距離不大于5kM2、負荷同時率取0.85,cos小=0.8,年最大利用小時數Tma=4250小時/年。3、所用電率取0.1%。2.4110kV變電所的自然條件2.4.1 水文條件1、海拔80M2、常年最高溫度40.3C3、常年最低溫度1.7C4、雷暴日數一一62日/年5、污穢等級為3級2.4.2 所址地理位

4、置與交通運輸情況地理位置不限制，交通便利。3主變壓器臺數、容量、型式的選擇3.1 主變壓器的選擇原則1、主變壓器臺數1）為了保證供電可靠性，變電所一般裝設兩臺主變壓器。2）當只有一個電源或變電所可由低壓側電網取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設一臺。3）對于大型樞紐變電所，根據工程具體情況，可安裝2至4臺變壓器。2、主變壓器的容量1）主變壓器的容量應根據5至10年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，并考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。2）對裝有一臺變壓器的變電所，變壓器的額定容量應滿足用電負荷的需要，按下式選擇：Sn>KSSm或SKEP/cos小式中，Sn變壓器額定容量（kVA）,Sm,Pm變電所

5、最大負荷的視在功率和有功功率（kVA,kW,cos（|）負荷功率因子，K負荷同時率，取0.85。3）對裝有兩臺變壓器的變電所中，當一臺斷開時，另一臺變壓器的容量一般保證70吩部負荷的供電，但應保證用戶的一級負荷和大部分二級負荷。每臺變壓器容量一般按下式選擇：S>0.7Sm或Sn>0.7PM/cos也3、主變壓器的型式1）相數；2）繞組數與結構；3）繞組接線方式；4）主變調壓方式；5）冷卻方式；3.2 .計算、選擇、校驗1、總負荷計算根據負荷數據，近期6回出線，每回按4.5MW計，近期總負荷12PM=6X4.5=27MW2、主變壓器臺數、容量選擇計算1）計算主變容量三Sm本期：匯麗匯

6、”cos后27/0.8=33.75MVA選擇主變容量、臺數a、Sn>KESm=0.85X33.75=28.688MVAb、選兩臺主變壓器，則每臺主變容量Sn>KESm/2=14.34MVA。校驗：按主變壓器容量選擇原則第3點，要求任一臺主變&>0.7三8Se=0.7X33.75=23.625MVA,遠期：ZZSZZPm/cos后50/0.8=62.25MVA選擇主變容量、臺數a、Sn>KESm=0.85X62.25MVAb、選兩臺主變壓器，則每臺主變容量Sn>KESJ2=26.563MVA校驗：按主變壓器容量選擇原則第3點，選遠期，要求任一臺主變Sn>

7、;0.7ESMSE=0.7X62.5=47.75MVA,選擇變壓器SFZ9-50000/110變壓器。結合系統對本變電所的技術要求，最終選擇110kV變電所主變容量S=50MVA故所選變壓器容量滿足要求。3、主變型式選擇按任務書要求并查110kV變電站設計指導手冊附錄2-3。近期主變壓器型式選擇SFZ7-50000/110;列表如下：型號額定容量(kVA)額定電壓(kV)空載電流(%空載損耗(kW)損耗(kW)阻抗電壓(%)連接組別高壓低壓SFZ7-31500/11050000110±8X1.25%10.50.54714810.5YN,d114電氣主接線方案的確定4.1電氣主接線設計

8、的基本要求對電氣主接線有以下幾方面的基本要求：1、根據系統和用戶的要求，保證必要的供電可靠性和電能質量。2、具有運行、維護的靈活性和方便性。3、具有經濟性：在滿足技術要求的前提下，力求經濟合理。4、具有將來發(fā)展和擴建的可能性。4.2電氣主接線設計方案的技術、經濟比較與確定4.2.1 各級電壓配電裝置接線方式的擬定根據電氣主接線設計的基本要求及設計基本原則來擬定各級電壓配電裝置接線方1、10kV電壓母線接線方式1)單母線接線2 )單母線分段3 )雙母線接線2、110kV電壓母線接線方式1)單母線接線2)單母線分段3)一臺半斷路器3、主變臺數為了保證供電可靠性，裝設兩臺主變壓器。4.2.2110k

9、V變電所可能采用的電氣主接線方式如下:力殺IRmIVV110kV單母線分段接線單母線一臺半斷路器接線多角形內橋接線10kV單母線分段單母線雙母線接線單母線分段單母線分段110kV變電所主接線方案簡圖如下：方案I:方案H:LIL2LIL2圖一圖二方案的技術比較萬案I:110kV電壓母線采用單母線分段接線，當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器能自動把故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不至于造成用戶停電。缺點是當一段母線或母線側隔離開關故障或檢修時，接在該母線上的回路都要在檢修期間停電?？梢钥紤]采用此接線方式。10kV電壓母線采用單母線分段接線，對重要用戶可以從不同段母線引出兩回路，有兩個電源供電，增

10、加了供電的可靠性。缺點是當一段母線或母線側隔離開關故障或檢修時，接在該母線上的回路都要在檢修期間停電。可以考慮采用此接線方式。方案n:110KV采用單母線，10KV亦用單母線接線。優(yōu)點是接線簡單，操作方便，擴建方便，缺點是可靠性差，母線或是隔離開關檢修或是故障時，所有回路都要停電運行，造成全廠長期停電。方案出：110KV側采用一臺半斷路器交叉接線。優(yōu)點是任何一臺母線故障和檢修，均不停電，任何一斷路器故障檢修，也不會引起停電。缺點是接線復雜，占地面積大。10KV側采用雙母線接線，優(yōu)點是供電可靠，可以輪流檢修一組母線而不至于造成供電中斷，一組母線發(fā)生故障后，能迅速恢復供電，調度領會擴建方便。方案I

11、V:110KV側采用多角形接線，優(yōu)點是所以所用斷路器比單母線分段還少一臺，卻具有雙斷路器雙母線的可靠性，任何一臺斷路器檢修時，只需斷開兩側隔離開關，不會引起任何回路停電，沒有母線，不會產生母線故障帶來的影響，操作方便，任何一回路故障時，只需斷開與它相連的二臺斷路器，不會影響其它回路工作。缺點是任何一臺斷路器端來，多角形就開環(huán)運行，且運行方式變化大，亦給電氣設備的選擇造成困難。10KV側采用單母線分段。方案V:110KV電壓測采用內橋接線，內橋接線時在線路故障切除、投入時不會影響其它回路工作，而缺點是在變壓器故障或切除，投入時，要使得相應線路短時停電，一般使用與線路較長，變壓器不需要經常切換的地

12、方，我們可以通過選擇可靠性比較高的SF6變壓器來解決這個問題。10kV處依舊選擇單母線分段接線。結論：從上述分析比較確定兩個技術較好方案：選擇方案I和方案V,這兩者皆接線簡單，并且有一定的可靠性。4.3 方案的經濟比較1、從電氣設備數目及配電裝置比較（因為10KV側均采用單母線分段接線，所以這邊比較以110KV側主要設備投資為主。）項目-r-力殺I方案V10kV配電裝置單母線分段單母線分段110kV配電裝置單母線分段內橋接線主義甘數22高壓斷路器110kV53局壓隔離開關110kV66綜合投資（萬元）242.4156.62、計算綜合投資Z=Z0(1+a/100)乙主體設備投資，包括主變、高壓斷

13、路器、高壓隔離開關及配電裝置綜合投資等。a附加投資，110kV電壓等級取90%年運行費用U年運行費用U=aAA+Ui+U2a電能電價(0.08元/KW.H)?A變壓器電能損失；?A=En(?P+K?Q)+1似？P+K?Q)x(S/SN)2tUi檢修維護費，一般取(0.0220.042)Z,Z為綜合投資額。L2折舊費，一般取(0.050.058)Z。I。（%P0（kW）R（kW）U（%）0.547.76194.410.5Q=I0%*50000=250KVAQk=U%*50000=5250KVAK®0.1TmahJ4250h/年。萬案I乙=2*600+5*22.2+1.6*60=242.

14、4Z=242.4*（1+0.9）=460.56U1=0.03*460.56=13.82U2=0.05*242.4=12.12n=2K=0.12?A=2*47.760.1*2501/21480.1*525062.5/100*4250=117.71（萬兀）U=0.08*177.71+13.86+12.12=40.197（萬元）方案V乙=2*600+3*22.2+1.6*60=156.6Z=156.6*（1+0.9）=297.54U1=0.03*297.54=8.92U2=0.05*156.6=7.83n=2K=0.12.?A=2*47.760.1*2501/21480.1*525062.5/100

15、*4250=117.71（萬兀）U=0.08*177.71+8.92+7.83=30.967（萬元）由此可見，設備投資省的運行投資也較深，故選擇方案V,即110KV選擇內橋接線，10KV選擇單母線分段接線。確定方案V為最佳方案。4.4 最佳方案的確定選擇方案V,及110KV側采用內橋接線，10KV側采用單母線接線，這要不僅滿足可靠性，而且比方案一經濟。110kV變電所主接線圖5所用電設計5.1 基本要求：1 .廠用電接線應滿足正常運行的安全、可靠、靈活、經濟和檢修維護方便。2 .盡量縮小廠用電系統的故障范圍，并應盡量避免引起全廠停電事故。3 .充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、起動等運行方式下的

16、供電要求，切換操作簡便4 .便于分期擴建或連續(xù)施工，對公用負荷的供電要結合遠景規(guī)模統籌安排。5 .2設計原則：1 .變電站設計電壓為380/220V。2 .母線接線方式A）大型樞紐變電站采用單母線分段接線；B）中小型變電站采用單母線接線。3 .60MVA&以上變電站應裝設兩臺所用變壓器5.3所用變的確定5.3.1 所用電變壓器確定1 .所用電變壓器臺數：2臺2 .所用電變壓器容量：(1)所用電率0.1%(2)所用變容量：SN=nXSn=2X50000KVA=100000kVA(3)所用電負荷Sjs1=0.1%*ESn=0.1%)x100000=100kVA(4) Sn>Sjs*0

17、.7Sn=100*0.7=70KVA3 .所用電變壓器的型式查110kV變電站設計指導附表2-8,選擇干式變壓器SC-315/10。變壓器參數如下表型號額定容量(kVA)空載損耗(W負裁損耗(W高壓(kV)低壓(V)阻抗電壓(%)S9-M-80800.251.251040044 .3.2所用電接線方式：通過一個熔斷器直接從母線上迎接，采用10KV/400的聯接組別，中性點接地，兩個變壓器分別接在不同段母線上，互為備用5 .3.3所用電的電源1 .工作電源：保證變電站基本運行的電源2 .備用電源：用于工作電源因事故或是檢修而失電時替代工作電源，起后備作用。6短路電流計算6.1 短路電流計算的條件

18、1、因為系統電壓等級較高，輸電線截面較大，電阻較小，在計算短路電流過程中忽略R,計及X。2、計算短路電流時所用的接線方式，按可能發(fā)生最大短路電流的正常運行方式，而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3、計算容量按無窮大系統容量進行計算。4、短路種類按三相短路進行計算。6.2 短路電流計算方法和步驟1、選擇計算短路點；短路計算點如下：di110kV母線短路時的短路計算點d210kV母線并列時母線短路的計算點d310kV母分分列時母線短路的計算點2、畫出等值網絡圖；1）選取基準容量與和基準電壓U（kV）（一般取各級的平均電壓），計算基準電流Ib=Sb/q3u（kA）。2）計算各組件換算為同

19、一基準值的標么電抗。3）繪制等值網絡圖，并將各組件統一編號，分子標各組件編號，分母標各組件電抗標么值。3、化簡等值網絡圖；1）為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形的等值網絡。2） 求出各電源與短路點之間的電抗Xs。4、計算短路電流周期分量有名值；5、計算短路電流沖擊值；6、繪制短路電流計算結果表。6.3三相短路電流計算1、電力系統與110kV變電所接線圖110kV10kV400V設取基準容量為100MVA各級基準短路電流計算，通常采用標幺值的近似計算。電壓UB,則各級電流及阻抗的基準值計算如下：選Sb=100MVAIbSb3UbZbUb3Ib（依此類推計算

20、）3、網絡中各組件阻抗標么值計算1、系統:Xi（系統側提供的短路電流為22.17kA）所以X1=100/(311022.17)=0.02372、線路:X2X3XlXlXbUb=4.80.400/1152=0.01453、110kV變壓器:X4X5.3IbUd%1100SB=10.5/100100/50=0.21SN4、10kV變壓器:U%邑=4/100100/0.08=50100SN4、繪制等值電路圖X6X75、化簡等值電路并計算短路電流1、d-1:計算電抗標幺值：Xjs1=0.5X2*+X*=0.50.0145+0.0237=0.030951)、2)、d-1點短路電流標幺值：I（d1）（）有

21、名化I（d1）有名I（d1）1-=1/0.03095=32.31Xjs1IB=32.31502=1622A3 ）、短路沖擊電流ish： ishJ-“J-2kshI=,21.851622=4232A2、d-2:1)、計算電抗標幺值：Xjs1=0.5X4*+0.5X2*+X*=0.50.21+0.03095=0.13612)、d-1點短路電流標幺值：I(d1)=1/0.136=7.35Xjs1有名值:I(d°有名I(d1)IB=7.355498.57=40.4KA3)、短路沖擊電流ish：ish72kshI'=V21.8540414=105.73KA3、d-3:1)、計算電抗標幺

22、值：Xjs1=X4*+0.5X>*+X*=0.21+0.03095=0.24112)、d-1點短路電流標幺值：I(d1)=1/0.241=4.15Xjs1有名值:I(d1)有名I(d1)IB=4.155498.57=22.82KA3)、短路沖擊電流ish：ish，2kshI'=近1.8522.82=59.7KAs6、短路電流計算結果表短路點編號基準電壓Ub（kV）短路地占八、計算電抗Xs（標么值）短路電流沖擊電流標么值I*有名值I（kA）標么值icj*有名值icj(kA)d-1115110kV母線0.0309532.311.6228.434.232d-210.510kV母線（母合

23、位）0.1367.3540.419.23105.73d-310.510kV母線（母分位）0.2414.1522.8210.8659.77電氣設備選擇7.1電氣設備選擇的一般條件7.1.1按正常工作條件選擇1、允許電壓方最高工作電壓UnUns2、允許電流最高持續(xù)電流INImax7.1.2短路狀態(tài)校驗1、熱穩(wěn)定性：I；tQk2、動穩(wěn)定性：iesish3、短路電流計算條件為使所選的導體或電器具有可靠性和合理性，作校驗用的短路電流應按下列情況確定。1)容量和接線；2)短路種類；3)計算短路點。4、短路計算時間熱穩(wěn)定短路計算時間tk等于繼電保護動作時間tpr和相應斷路器的開斷時間tbr之和,tk=tpr

24、+tbr斷路器選擇Imax=1.0550/(.3110)=826.7AUN*NIN>Imax初選選擇LW-110I/2500斷路器斷路器類型額定電壓(KV)額定電流(A)額定開斷電流(KA)極限通過電流峰值(KA)熱穩(wěn)定電流(4s)LW-110I/2500斷路器10KV250031.512550額定開斷電流INb=31.5KA>I"=16.22KAies=125KA>Sh=43.58KA熱穩(wěn)定校驗：tk=1.5+0.03+0.06=1.59s取2sQ=16.222*2=526.2(KA2.s)502*4=10000>Q隔離開關選擇隔離升關類型額定電壓(KV)額

25、定電流(KA)極限通過電流(KA»熱穩(wěn)定電流(KA»改為GW-110/2031.5(4s)ies=80KA>sh=43.58KA熱穩(wěn)定校驗：tk=1.5+0.03+0.06=1.59s取2s1Q=16.222*2=526.2(KA2.s)31.52*4=3969>Q110V母線選擇因為是110KM選擇LGJImax=1.05一100r=551選擇截面積210mm110，370度說允許載流量為577A,80度時允許載流量為586A滿足Ial>Imax對于無延時保護，傳磁電磁保護裝置一般為0.5s至0.6sSF6燃弧時間為0.02s至0.04s,ta取0.03

26、s,開斷時間為0.06s,tk=0.06+0.03+0.5=0.59s,取tk=1s'熱穩(wěn)定校驗SminQ=16.222*1*106=263.2*106由附表21知C=87551 4.8 (0.15 0.8 0,405 0.6)%=1.51%<5%J263.1*103=186.4mn2<210mm滿足要求型號rX(110kv)LGJ-210/3510.150.405電壓降校驗173.一.、U%ImaxL(rcos+xsin)U173U311010滿足要求電暈校驗Ucr49.3m1m2rlg Dm m1 取 0.83 , m2取 1 , r取 1 r=0.15 Dm= 3 2 4003 504cmUcr=49,3T0.83*0.15Tlg504142.62KV0.15Uph=110=63.5kkv所以電暈校驗滿足因為 63,5<142.62SminU%110 103滿足要求 電暈校驗Ucr49.3m1m2rIg Dm m1 取 0.83 , m2取 1 , r取 1 r=0.15 Dm= 3 2 4003 504cm進出線選擇c按照經濟電流密度Smin=1max=竺1=440.8m