BY市110kv降壓變電所設(shè)計(jì)-牛

課程設(shè)計(jì)電氣工程與其自動(dòng)化專業(yè)班級(jí)題目BY市110kV降壓變電所設(shè)計(jì)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師二。年月日

變電站概括1.1變電站總體分析BY市變電站位于市邊緣，供給城市和近郊工業(yè)、農(nóng)業(yè)與生活用電，是新建地區(qū)變電所。變電站做為電力系統(tǒng)中起著重要的連接作用，是聯(lián)系發(fā)電廠與負(fù)荷的重要環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計(jì)主要是關(guān)于本變電站的一次設(shè)計(jì)，為了是變電站的一次設(shè)計(jì)能夠很好的接入電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，下面對(duì)本變電站做初步分析的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。.變電站類型：110KV地方降壓變電站.電壓等級(jí)：110/10KV.線路回?cái)?shù)：110KV:2回，備用2回；10KV:13回，備用2回；.地理?xiàng)l件：平均海拔100m,地勢(shì)平坦，交通方便，有充足水源，屬輕地震區(qū)。年最高氣溫+42C,年最低氣溫-18C,年平均溫度+16C,最熱月平均最高溫度+32C。最大風(fēng)速35m/s,主導(dǎo)風(fēng)向西北，覆冰厚度。.負(fù)荷情況：主要是一、二級(jí)負(fù)荷，市內(nèi)負(fù)荷主要為市區(qū)生活用電、棉紡廠、印染廠等工業(yè)用電；郊區(qū)負(fù)荷主要為郊區(qū)變電站與其他工業(yè)用電。.系統(tǒng)情況：根據(jù)任務(wù)書中電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖可以看到，本變電站位于兩個(gè)電源中間，有兩個(gè)發(fā)電廠提供電能，進(jìn)而經(jīng)過該變電站降壓后用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等負(fù)荷用電，需要一定的可靠性。1.2負(fù)荷分析與主變壓器的選擇負(fù)荷計(jì)算的目的：計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計(jì)算負(fù)荷確定過小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計(jì)算負(fù)荷重要性。負(fù)荷分析10KV側(cè)：近期負(fù)荷：P近=(2+2+1+1+2+3+2+1.5+1.5+1.5)MW=17.5MW遠(yuǎn)期負(fù)荷：P遠(yuǎn)=(3+3+1.5+1.5+3+4.5+3.5+2+2+2+2+2)=30MWnPi=17.5MW+30MW=47.5MW綜合最大計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式“nPi:綜合最大計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式“nPi:Sjs=Kt*i1cos-*(1+%)(注:Kt:同時(shí)系數(shù)，取85%;%:線損，取5%)nPimax近6$近=《**(1+%)i1cosi=Kt*(一0.820.81=Kt*(一0.820.81 10.80.782 3 20.750.780.81.5 1.50.80.75JI)*(1+%)=0.85*17.755*(1+0.05)=15.85MVASjs遠(yuǎn)Sjs遠(yuǎn)=Kt*Pimax遠(yuǎn)*(1+%)cosi=Kt*(_2_0.831.51.534.53.5222)*(1+%)=Kt*(_2_0.808080780.7507808080.7508=0.85*33.065*1.05=29.51MVA視在功率：S=Sjs近+Sjs遠(yuǎn)=15.85MVA+29.51MVA=45.36MVA1.3主變壓器的選擇一.相數(shù)的確定：330KV以下的電力系統(tǒng)，在不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，應(yīng)用三相變壓器。二.繞組數(shù)的確定：對(duì)深入引進(jìn)負(fù)荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器。三.主變壓器臺(tái)數(shù)的確定在這次變電站設(shè)計(jì)中，可以采用一臺(tái)或兩臺(tái)主變壓器，下面對(duì)單臺(tái)變壓器和兩臺(tái)變壓器進(jìn)行比較：比較單臺(tái)變壓器兩臺(tái)變壓器技供電安全比滿足要求滿足要求術(shù)供電可靠性基本滿足要求滿足要求指供電質(zhì)量電壓損耗略大電壓損耗略小標(biāo)靈活方便性靈活性差靈活性好擴(kuò)建適用性稍差好由前設(shè)計(jì)任務(wù)書可知、正常運(yùn)行時(shí)，變電所負(fù)荷由110kV系統(tǒng)供電，考慮到重要負(fù)荷達(dá)到47.5MW,并考慮到現(xiàn)今社會(huì)用戶需要的供電可靠性的要求更高，應(yīng)采用兩臺(tái)容量相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行。3.3.變壓器容量和型號(hào)的確定容量選擇與檢驗(yàn)公式：容量選擇與檢驗(yàn)公式：nSnS10kv遠(yuǎn),n1Sn0.6S10kv遠(yuǎn),n1SNS10kv.區(qū)，SNS10kv近(其中n為變電站設(shè)計(jì)中變壓器的臺(tái)數(shù)，在這次設(shè)計(jì)中，n=2)因此根據(jù)上述式子與負(fù)荷分析可以選擇兩臺(tái)型號(hào)為SFQ720000/110的有載調(diào)壓變壓器，變壓器的技術(shù)參數(shù)如下表所示：型號(hào)額定電壓(KV)聯(lián)接組執(zhí)勺損耗(KV)空載電流(％)阻抗電壓(％)高壓低壓空載負(fù)載SFQ20000/110110士2*2.5%11,10.5,6.6,6.3YN,d1127.51040.910.5二、主接線的選擇對(duì)電氣主接線的基本要求變電所主接線選擇的主要原則有以下幾點(diǎn)：(1)供電可靠性：如何保證可靠地(不斷地)向用戶供給符合質(zhì)量的電能是發(fā)電廠和變電站的首要任務(wù)，這是第一個(gè)基本要求。(2)靈活性：其含義是電氣主接線能適應(yīng)各種運(yùn)行方式(包括正常、事故和檢修運(yùn)行方式)并能方便地通過操作實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的變換而且在基本一回路檢修時(shí)，不影響其他回路繼續(xù)運(yùn)行，靈活性還應(yīng)包括將來擴(kuò)建的可能性。(3)操作方便、安全：主接線還應(yīng)簡(jiǎn)明清晰、運(yùn)行維護(hù)方便、使設(shè)備切換所需的操作步驟少，盡量避免用隔離開關(guān)操作電源。(4)經(jīng)濟(jì)性：即在滿足可靠性、靈活性、操作方便安全這三個(gè)基本要求的前提下，應(yīng)力求投資節(jié)省、占地面積小、電能損失少、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、電器數(shù)量少、選用輕型電器是節(jié)約投資的重要措施。根據(jù)以上的基本要求對(duì)主接線進(jìn)行選擇。110kV側(cè)接線的選擇方案(一)單母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：(1)母線發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。(2)對(duì)雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對(duì)重要用戶的供電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí)，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的供電量，并使該回路供電的用戶停電方案（二）：橋形接線110kV側(cè)以雙回路與系統(tǒng)相連，而變電站最常操作的是切換變壓器，而與系統(tǒng)聯(lián)接的線路不易發(fā)生故障或頻繁切換，因此可采用內(nèi)橋式線，這也有利于以后變電站的擴(kuò)建。優(yōu)點(diǎn)：高壓電器少，布置簡(jiǎn)單，造價(jià)低，經(jīng)適當(dāng)布置可較容易地過渡成單母線分段或雙母線分接線。缺點(diǎn)：可靠性不是太高，切換操作比較麻煩。方案（三）：雙母線接線優(yōu)點(diǎn)：（1）供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電，檢修任一組的母線隔離開關(guān)時(shí)只停該回路。（2）擴(kuò)建方便，可向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷的平均分配，不會(huì)引起原有回路的停電，以致連接不同的母線段，不會(huì)如單母線分段那樣導(dǎo)致交叉跨越。（3）便于試驗(yàn)，當(dāng)個(gè)別回路需要時(shí)單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)可將該架路分開，單獨(dú)接至一組母線上。缺點(diǎn)：（1）增加一組母線和每回路需增加一組母線隔離開關(guān)，投資大。（2）當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器容易誤操作，為了避免隔離開關(guān)誤操作需在隔離開關(guān)和斷路之間裝設(shè)連鎖裝置。對(duì)于110kV側(cè)來說，因?yàn)樗┙o較多的一類、二類負(fù)荷、因此其要求有較高的可靠性。對(duì)比以上三種方案，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等多方面因素考慮，最佳設(shè)計(jì)方案為方案（一）具有一定的可靠性和可擴(kuò)展性，而且比雙母線投資小。2.310kV側(cè)接線選擇方案（一）：?jiǎn)文妇€接線優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建。缺點(diǎn)：可靠性、靈活性差、母線故障時(shí)，各出線必須全部停電。方案（二）：?jiǎn)文妇€分段接線優(yōu)點(diǎn)：（1）母線發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。（2）對(duì)雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對(duì)重要用戶的供電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí)，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的供電量，并使該回路供電的用戶停電。方案（三）：分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線分段優(yōu)點(diǎn)：有較大的可靠性和靈活性，且檢修斷路器時(shí)合出線不中斷供電。缺點(diǎn)：投資增大、經(jīng)濟(jì)性能差。對(duì)比以上三種方案：?jiǎn)文妇€接線可靠性低，當(dāng)母線故障時(shí)，各出線須全部停電，不能滿足I、II類負(fù)荷供電性的要求，故不采納；將I、II類負(fù)荷的雙回電源線不同的分段母線上，當(dāng)其中一段母線故障時(shí)，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠性；雖然分段斷路器兼作旁路斷路器的單母線分段也能滿足要求，但其投資大、經(jīng)濟(jì)性能差，故采用方案（二）單母線分段接線。3.1電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖ftBz溫了皿TT尸,S2圖3-1電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖注：LGJ150:0.416Q/kmLGJ185:0.410Q/kmLGJ240:0.401Q/km3.2各回路阻抗的計(jì)算（取SB=100MVA,V3.2各回路阻抗的計(jì)算（取SB=100MVA,VB=Vav）圖3-2電力系統(tǒng)化簡(jiǎn)圖最大運(yùn)行方式下：TOC\o"1-5"\h\zSb100X1Xsl0,6*0,048S11250Sb100X2Xs20,8*0,229S2350

X30.410*14*11520.043X40.416*6*10011520.019X50.401*10*10011520.030X60.410*20*10011520.063X70.410*26*10020.08110.5100——*10.5100——*一100200.5251Vs%SbXT—??-2100Stn3.3110KV側(cè)短路分析:圖形化簡(jiǎn):圖3-3110KV側(cè)短路線路化簡(jiǎn)圖X10X10X11X12X9X5X5X6X9X9X6X5X6X9X5X6X5X6X9⑴X8X2X70.2290.080.310X9X3X40.0430.0190.062△—Y0.062*0.0300.0120.0300.0620.0620.062*0.0620.0250.0300.0620.0620.062*0.0300.0120.0300.0620.062Y—△

/、(X1X10)X12X13(XiX10)X120.0907X8Xii(X8X11)X12Xi4(X8Xii)X120—0.0399XiXioXfXi3//Xi40.074起始次暫態(tài)電流：I''EIBi.08SbI''EIBi.08SbXf Xf.3Uavi.08* i00 *- 0.074；3*ii57.32KA沖擊電流:Iishkim*2*I"i.8*2*7.32i8.63KA計(jì)算電抗:XjsSISII

*XjsSISII

* SB0.074*i250i00350i.i84查表得：t=0.2S時(shí)，IP*0.920If0.26.73KAt=2S與2s后時(shí)，Ip*i.029If7.53KA3.4i0KV側(cè)短路分析：圖3-4i0KV側(cè)短路線路化簡(jiǎn)圖⑴X8X2X70.2290.0830.3i2X9X3X40.0430.0i90.062XioX9X50.062*0.030X11X12X5X6X9X9X6X5X6X9X5X6X5X6X90.0300.0620.0620.062*0.0620.0120.0250.0300.0620.0620.062*0.0300.0120.0300.0620.062X13XiX100.0640.0120.076X14X8X110.3120.0250.337X15XTX120.5250.0120.537(4)Y—△X13X15X16X13X150.734X14X17X14X15X14X153.255X13XfX16//X170.599起始次暫態(tài)電流：I''旦IBI''旦IBXf1.08_Sb_Xf：3Uav1.08_100_0.599、、3*10.59.91KA沖擊電流:hmkim*、2*I"1.8*2*9.9125.23KA計(jì)算電抗:XjsS SiX*XjsS SiX* SB0.599*12503501009.584當(dāng)計(jì)算電抗Xjs<3.45時(shí),其短路電流查表得出；當(dāng)計(jì)算電抗Xjs>3.45時(shí),則可以近似地認(rèn)為短路周期電流的幅值已不隨時(shí)間而變即If0.29.91KAIf9.91KA四、電氣設(shè)備的配置與選擇4.1110kV側(cè)斷路器的選擇1、該回路為110kV電壓等級(jí)，故可選用六氟化硫斷路器。2、斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。3、回路額定電壓Ue〉110kV勺斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過

斷路器的最大持續(xù)電流Imax=1.05X20000=0.1054(kA)=105.4(A),31154、為方便運(yùn)行管理與維護(hù)，選取110kVSF6斷路器為同一型號(hào)產(chǎn)品，選為OFPT(B)-110斷路器，其主要技術(shù)參數(shù)如下：5、對(duì)所5、對(duì)所路器進(jìn)(1)斷校驗(yàn)所選斷額定開I0 =>I''型號(hào)額定電壓kV額定電流A最高工作電壓kV額定電流kA動(dòng)穩(wěn)止電流kA4S熱穩(wěn)定電流kA自動(dòng)重合閘無電流問隔時(shí)間S固有分閘時(shí)間S合閘時(shí)間SOFPT-110110125012631.58031.50.030.12選的斷行校驗(yàn)流能力路器的斷電流31.5kA=7.32kA,則斷流能力滿足要求。(2)短路關(guān)合電流的校驗(yàn)所選斷路器的額定關(guān)合電流，即動(dòng)穩(wěn)定電流為80kA,流過斷路器的沖擊電流為18.63kA,則短路關(guān)合電流滿足要求，因?yàn)槠鋭?dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)參數(shù)與關(guān)合電流參數(shù)一樣，因而動(dòng)穩(wěn)定也滿足要求。(3)熱穩(wěn)定校驗(yàn)設(shè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間1s,所選斷路器的固有分閘時(shí)間0.03s,選擇熄弧時(shí)間t=0.03S則短路持續(xù)時(shí)間t=1+0.03+0.03=1.063因?yàn)殡娫礊闊o限大容量，非周期分量因短路持續(xù)時(shí)間大于1s而忽略不計(jì)，則短路熱效應(yīng)Qk=I”2t=7.322X1.06=56.79kA2.s允許熱效應(yīng)Ir2t=31.52X4=396卜2t>Qk熱穩(wěn)定滿足要求。以上各參數(shù)經(jīng)校驗(yàn)均滿足要求，故選用OFPT(B)-110斷路器。(4)斷路器配用CD5-XG型電磁操作機(jī)構(gòu)6.210kV側(cè)斷路器的選擇1、該回路為10kV電壓等級(jí)，故可選用真空斷路器。2、該斷路器安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式斷路器。3、回路額定電壓為10kV,因此必須選擇額定電壓Ue>10kV勺斷路器，且其額定電流不小于流過斷路器的最大持續(xù)電流Imax=1.05X20000=1150.7(A)\310.54、初選SN9-10真空斷路器，主要數(shù)據(jù)如下:額定額定額定開動(dòng)穩(wěn)定4s熱穩(wěn)定電流kA固有分型號(hào)電壓電流斷流電電流閘時(shí)間kVkAkAkAsSN9-10101.252563250.055、對(duì)所選的斷路器進(jìn)行校驗(yàn)(1)斷流能力的校驗(yàn)流過斷路器的短路電流Ik=9.91kA。所選斷路器的額定開斷電流I=25kV>Ik,即斷路器的斷流能力滿足要求。(2)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)所選斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流為63kA,流過斷路器的沖擊電流ish=25.22KA<63KA則動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。(3)熱穩(wěn)定校驗(yàn)設(shè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間1s,所選斷路器的固有分閘時(shí)間0.05s,選擇熄弧時(shí)間t=0.03so則短路持續(xù)時(shí)間t=1+0.05+0.03=1.083貝UQk=9.912X1.08=94.01kA2s允許熱效應(yīng)卜21=2524=2500kA2.s由于短路時(shí)間大于1s非周期分量可忽略不計(jì)則Qk=94.01kA2s,由于卜2t>QK,所以熱穩(wěn)定滿足要求從以上校驗(yàn)可知該斷路器滿足要求，所以確定選用SN9-10真空斷路器。4、該斷路器配用CD10-III型操作機(jī)構(gòu)4.2110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇1、為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，選擇隔離開關(guān)帶接地刀閘。2、該隔離開關(guān)安裝在戶外，故選擇戶外式。3、該回路額定電壓為110kV,因此所選的隔離開關(guān)額定電壓Ue>110kV且隔離開關(guān)的額定電流大于流過斷路器的最大持續(xù)電流ImaX=1.05X20000=105.4(A)31154、初選GW4—110D型單接地高壓隔離開關(guān)其主要技術(shù)參數(shù)如下鼓號(hào)額定電壓kV額定電流A最大工作電壓kV接地刀閘A極限通過電流kA4S熱穩(wěn)定電流kA功效值峰值GW4-110D110125012620003255105、校驗(yàn)所選的隔離開關(guān)(1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定電流等于極限通過電流峰值即idw=55kA流過該斷路器的短路沖擊電流ish=18.54kA.s即idw>ish(55KA>18.63KA)動(dòng)穩(wěn)定要求滿足。(2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)

斷路器允許熱效應(yīng)卜21=102必=400kA2.s短路熱效應(yīng)Qk=I'2t=7.322X1.06=56.79kA2sGW4—110D型高壓隔離開關(guān)。卜2GW4—110D型高壓隔離開關(guān)。經(jīng)以上校驗(yàn)可知，所選隔離開關(guān)滿足要求，故確定選用4.3l0kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇1、為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，隔離開關(guān)選擇不帶接地刀閘。2、隔離開關(guān)安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式。3、該回路的額定電壓為10kV所選隔離開關(guān)的額定電壓Ue>1kV,額定電流大于流過隔離開關(guān)的最大持續(xù)電流Imax=1.05X20000=1150.7(A)310.54、初選GN19—10型隔離開關(guān)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下:型號(hào)額定電壓(KV)額定電流(A)允許熱效應(yīng)(kA2.s)動(dòng)穩(wěn)態(tài)電流(KA)GN19-1010125032001005、校驗(yàn)所選的隔離開關(guān)(1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)所選隔離開關(guān)白動(dòng)穩(wěn)定電流100kA短路沖擊電流ish=23.79kAidw>ish,動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。(2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)斷路器允許熱效應(yīng)12rt=3200KA2s短路熱效應(yīng)Qk=94.01KA2SI2rt>Qk熱穩(wěn)定滿足要求.從以上校驗(yàn)可知，所選隔離開關(guān)滿足要求，故確定選用GN19—10型隔離開關(guān)。(3)該隔離開關(guān)配用CS6型手動(dòng)式杠桿操作機(jī)構(gòu)。4.4導(dǎo)線的選擇本設(shè)計(jì)的110kV為屋外配電裝置，故母線采用鋼芯鋁絞線LGJ,而10kV采用屋內(nèi)配電裝置，故采用硬母線。110KV母線的選擇與校驗(yàn)：1、按最大工作電流選擇導(dǎo)線截面S20000/八Imax=1.05X-f=105.4(A)3115年最高平均溫度為+32C,而導(dǎo)線長(zhǎng)期允許溫度為+80C,查表得溫度修正系數(shù)K0=0.89IYj=Imax/K0=105.4/0.89=118.4(A)選擇110KV母線型號(hào)為：LGJ—150/25,查表得Iy=472A。

Imax=118.4A<KeIy=0.89X472=420.08A滿足要求2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)：S=150mm2>Smin=^K.tdz=73202=127.9mm2滿足熱穩(wěn)定要求。10KV母線的選擇與校驗(yàn)：由于安裝在室內(nèi)，選用硬母線1、按最大持續(xù)工作電流選擇母線截面：Imax=1.05XJ000=1150.7(A)

310.5lYj=Imax/k0=1150.7/0.89=1292.9(A)選才?10KV母線型號(hào)為h100Xb8(單條矩形)，查表得Iy=1547A。Imax=1150.7A<KoIy=0.89X1547=1376.8A滿足要求2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)：S=800mm2>Smin=—tdz=9910.-2=158.