3009.《某110kV變電所電氣部分的設(shè)計(jì)

1、某110kv變電所電氣部分的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求1、原始資料分析；2、確定變電站主接線；3、短路電流計(jì)算；4、主要電氣設(shè)備的選擇；5、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主接線圖。二、系統(tǒng)資料系統(tǒng)容量系統(tǒng)電抗（sb=100mva）電壓等級(jí)線路電抗（/km）系統(tǒng)c10.021110kv0.4系統(tǒng)c2三、負(fù)荷資料電壓等級(jí)最大mw最小mw功率因數(shù)costmax小時(shí)回路數(shù)負(fù)荷類型35kv 60300.8500010二類10kv40200.8520010二類注：所用電為0.38mw，cos0.8，電壓：380/220v。四、站地理位置示意圖(其中a/b表示回路的最大最小負(fù)荷數(shù)，單位：mw，虛線表示不同等級(jí)分區(qū)。)c123km35kv

2、110kv9km設(shè)計(jì)的站地理位置12km3km10kv五、其它資料1）年最高氣溫為40c，平均為20c。 2）系統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)組均有自動(dòng)調(diào)壓裝置。 3）站后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為0.35秒。六、設(shè)計(jì)成果1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書（內(nèi)容：主接線方案選擇的分析和論證；電氣設(shè)備選擇的計(jì)算和校驗(yàn)；短路電流計(jì)算書作為附錄）；2）繪制電氣主接線圖。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電所電氣部分的設(shè)計(jì)，分為主接線方案選擇的分析和論證，電氣設(shè)備選擇的計(jì)算和校驗(yàn)，短路電流計(jì)算等三部分。設(shè)計(jì)中的變電所，為聯(lián)系110kv電壓等級(jí)的無(wú)窮大系

3、統(tǒng)，與電壓等級(jí)分別為35kv，10kv兩個(gè)的二類負(fù)荷系統(tǒng)。此變電所的特點(diǎn)為出線回路數(shù)較多，35kv和10kv電壓等級(jí)的負(fù)荷系統(tǒng)各含10回出線回路，因此電氣主接線應(yīng)采用雙母線接線方式或者雙母線分段接線方式或者雙母線帶旁路母線線接線方式。變電所總的最大負(fù)荷容量為100mw，因此各種電氣設(shè)備選擇要滿足要求。第一節(jié) 主接線方案選擇的分析和論證；1.1 主接線方案選擇的分析電氣主接線是變電所的主要環(huán)節(jié)，變電所主接線形式與電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。所以主接線設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展要求

4、，著重分析變電所在系統(tǒng)中所處的地位、性質(zhì)、規(guī)模及電氣設(shè)備特點(diǎn)等，做出符合實(shí)際需要的經(jīng)濟(jì)合理的電氣主接線。變電所主接線設(shè)計(jì)是電力系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的組成部份。變電所主接線形式應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。主接線設(shè)計(jì)的基本要求為：(1)供電可靠性。主接線的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足這一要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求停電范圍小，恢復(fù)供電快。(2)適應(yīng)性和靈活性。能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平變化；改變運(yùn)行方式時(shí)操作方便，便于變電所的擴(kuò)建。(3)經(jīng)濟(jì)性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，要盡量節(jié)省建設(shè)投資和運(yùn)行

5、費(fèi)用，減少用地面積。(4)簡(jiǎn)化主接線。配網(wǎng)自動(dòng)化、變電所無(wú)人化是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展必然趨勢(shì)，簡(jiǎn)化主接線為這一技術(shù)全面實(shí)施，創(chuàng)造更為有利的條件。(5)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。同類型變電所采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，有利于系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備檢修。下面根據(jù)設(shè)計(jì)的具體情況，對(duì)變電所主接線設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，主要粗略確定變電所的整體主接線，包括各電壓等級(jí)的主接線形式，主變壓器和所用變壓器的選擇。對(duì)于110 kv側(cè)，由于此側(cè)僅有一回進(jìn)線，在進(jìn)行110 kv 側(cè)接線方案比較選擇時(shí),對(duì)雙母線接線方式，雙母線分段接線方式，雙母線帶旁路母線線接線方式等方案作技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較：采用雙母線接線方式相對(duì)投資最少，且運(yùn)行的可靠性

6、也基本符合要求。而對(duì)于雙母線分段接線方式和雙母線帶旁路母線線接線方式的投資增大，且增加了接線的復(fù)雜程度,也增加了設(shè)備的布置場(chǎng)地，但可靠性很高，同時(shí)也有利于將來(lái)擴(kuò)建間隔。綜合考慮各種接線方式，110 kv側(cè)最終選擇雙母線接線方式。對(duì)于35kv和10kv側(cè)，進(jìn)行接線方案比較選擇時(shí)，對(duì)單母線接線,單母線分段接線,單母線分段帶旁路母線接線,雙母線接線,雙母線帶旁路母線接線和雙母線分段接線進(jìn)行分析比較。采用單母線接線，若母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障和需要檢修時(shí)，都必須斷開全部電源，造成整個(gè)變電所停電，無(wú)法滿足對(duì)重要用戶供電的需要。而雙母線接線,雙母線帶旁路母線接線和雙母線分段接線方式則具有很高的可靠性。綜

7、合考慮各種接線方式，主要由于35kv和10kv側(cè)的輸出回路數(shù)較多，為提高供電可靠性，同時(shí)為了方便變電所的容量擴(kuò)建，同時(shí)考慮適當(dāng)節(jié)約資金，35kv和10kv側(cè)最終也選擇雙母線接線方式。對(duì)變壓器進(jìn)行選擇。主變壓器的容量，臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定要根據(jù)傳遞容量的基本原始資料和電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃，輸送功率大小，饋線回路數(shù)，電壓等級(jí)以及介入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。對(duì)重要變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器在計(jì)及過(guò)負(fù)荷允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足一類及二類負(fù)荷的供電，對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%80%。由變電

8、所的最大總負(fù)荷為100mw，其中35kv為60mw，10kv為40mw。因此，選用三臺(tái)容量均為40mw三繞組變壓器為合理選擇。對(duì)所用電系統(tǒng)供電要選兩臺(tái)雙繞組變壓器1.2 主接線方案選擇的論證由上述分析可得到以下兩種主接線備選方案，如圖所示：方案一三個(gè)電壓等級(jí)的主接線均為雙母線接線方式，主變壓器為三臺(tái)三繞組變壓器，所用變?yōu)閮膳_(tái)雙繞組變壓器。方案二110kv電壓等級(jí)的主接線為雙母線接線方式，35 kv和10 kv兩個(gè)電壓等級(jí)的主接線均為雙母線接線帶旁路母線接線方式。主變壓器為三臺(tái)三繞組變壓器，所用變?yōu)閮膳_(tái)雙繞組變壓器，和方案一相同。兩方案的綜合比較方案一方案二可靠性1、方案各電壓等級(jí)主接線方式可靠

9、性均較高；2、 三個(gè)電壓等級(jí)正常運(yùn)行情況下，用三臺(tái)三繞組變壓器聯(lián)系，提高了運(yùn)行的可靠性；3、 負(fù)荷分布較均勻，有利于平衡潮流；4、 35kv和10kv負(fù)荷故障互不影響，整體的供電及運(yùn)行可靠性高。1、 35 kv和10 kv兩個(gè)電壓等級(jí)的主接線均為雙母線接線帶旁路母線接線方式，方案主接線方式可靠性非常高；2、 35kv和10kv負(fù)荷故障互不影響，整體的供電及運(yùn)行可靠性高； 3、 負(fù)荷分布較均勻。靈活性1、 35 kv和10 kv兩個(gè)電壓等級(jí)側(cè)的接線相對(duì)簡(jiǎn)潔； 2、 三個(gè)電壓等級(jí)均有利于變電所的擴(kuò)建；3、 三個(gè)電壓等級(jí)的接線均有多種運(yùn)行方式，改變運(yùn)行方式時(shí)操作方便，調(diào)度靈活，能適應(yīng)負(fù)荷的變化。1、

10、 35 kv和10 kv兩個(gè)電壓等級(jí)側(cè)的接線相對(duì)復(fù)雜； 2、 各個(gè)電壓等級(jí)均有利于變電所的擴(kuò)建，能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平變化；3、 各個(gè)電壓等級(jí)的接線均有多種運(yùn)行方式，改變運(yùn)行方式時(shí)操作方便，調(diào)度靈活，能適應(yīng)負(fù)荷的變化。經(jīng)濟(jì)性1、三臺(tái)三繞組變壓器容量相同，均很大，正常運(yùn)行時(shí)電能損耗較大；2、整體投資較小，年運(yùn)行費(fèi)用也較小。1、35kv和10kv兩側(cè)共增加了兩組旁路母線，則相應(yīng)增加了兩組旁路斷路器，同時(shí)相應(yīng)增加了26個(gè)隔離開關(guān)，造成整體投資增加； 2、年運(yùn)行費(fèi)用增大；3、變電所的占地面積增大。由以上的分析和比較可以看出，兩種方案在靈活性方面的差別不是很大，可靠性方面存在一些差別，在經(jīng)

11、濟(jì)性方面存在較大差別?？煽啃苑矫?，方案二優(yōu)于方案一。但在經(jīng)濟(jì)性方面，方案一明顯優(yōu)于放案二。首先一次性投資資金方案一明顯少于方案二，并且年運(yùn)行費(fèi)用方案一也少于方案二。同時(shí)考慮到方案一也滿足可靠性和靈活性。最終選擇方案一作為變電所的主接線方案。第二節(jié) 電氣設(shè)備選擇的計(jì)算和校驗(yàn)2.1 短路計(jì)算一、參數(shù)分析系統(tǒng)參數(shù)：系統(tǒng)c1電抗，線路電抗。10kv線路電抗：取最大負(fù)荷，。35kv線路電抗：，取最大負(fù)荷，。取綜合負(fù)荷x0.35，e0.8；電源電勢(shì)e1。取 ，。二、參數(shù)歸算現(xiàn)在對(duì)以上各量進(jìn)行歸算： 三、短路計(jì)算設(shè)在變壓器參數(shù)已經(jīng)選定條件下，通過(guò)線路變換、歸算、化簡(jiǎn)之后，得等值電路圖，如下圖示有已選的變壓器

12、型號(hào)參數(shù)知（見后面變壓器型號(hào)的選擇），高-中:vs(1-2)%=10.5，高-低: vs(1-3)%= 17-18，取17.5，中-低: vs(2-3)%=6.5，所以有各繞組等值電抗分別為：原電路等效為則：r2=x1+x2+ x1 *x2/x3=13.0-0.3+13.0*(-0.3)/8.17=12.22r3=x1+x3+ x1 *x3/x2=13.0+8.17+13.0*8.17/(-0.3)=-332.86r4=x3+x2+ x3 *x2/x1=8.17-0.3+8.17*(-0.3)/13.0=7.68r2=r2=4.07r3=r3=-110.96r4=r4=2.56再一次進(jìn)行星角變

13、換：r2=4.07*（-110.96）/（4.07+2.56-110.96）=4.33r3=4.07*2.56/（4.07+2.56-110.96）=-0.1r4=2.56*（-110.96）/（4.07+2.56-110.96）=2.72進(jìn)行歸算：系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖如下如上圖所標(biāo)各個(gè)參數(shù)，可以計(jì)算短路電流。短路位置示意圖如下可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為短路計(jì)算（1）當(dāng)在f1處發(fā)生短路，即在110kv母線處發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)等值電路，如右圖示：此時(shí)e0.869，x0.0848，算得短路電流10.247，在110kv處得基準(zhǔn)電流為故在110kv側(cè)短路電流有名值為i=10.247*0.502=5.144ka沖擊電流

14、im=1.85*5.144ka=9.516ka短路容量其中系數(shù)1.75為短路電流最大有效值系數(shù)。（2）當(dāng)在f2處發(fā)生短路，即在35kv母線發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)等值電路，如右圖示：此時(shí)e0.852，x0.07539，得短路電流11.3，在35kv側(cè)基準(zhǔn)電流為故在35kv側(cè)短路電流有名值i1.5605*11.317.63ka沖擊電流im=1.85*17.63ka=32.61ka短路容量（3）當(dāng)在f3處發(fā)生短路，即在10kv側(cè)母線發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)等值電路，如右圖示：此時(shí)e0.8037，x0.1822，得短路電流4.411，其基準(zhǔn)電流故在10kv側(cè)短路電流有名值i4.411*5.524.2605ka沖擊電

15、流im=1.85*24.2605ka=44.88ka短路容量2.2 選擇電氣設(shè)備1 變壓器：型 號(hào)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)電壓組合(kv)空載損耗(kw)負(fù)載損耗(kw)空載電流(%)短路阻抗(%)高壓中壓低壓sfs9-40000/110ynyn0d11 110或12122.5% 3538.56.36.610.51145.41890.55降壓用 高-中:10.5高-低:17-18中-低:6.52 斷路器由上一節(jié)得知，110kv側(cè)母線正常運(yùn)行時(shí)的最大電流i，短路沖擊電流為9.516ka，短路容量，初步確定選用斷路器zn28(a)-12，參數(shù)如下， 序號(hào) no.項(xiàng) 目單位 unit數(shù) 據(jù)12.5kv20ka1額

16、定電壓 rated voltage kvkv122額定電流 rated current aa630 12503額定短時(shí)耐受電流ka/s12.5/420/44額定短路關(guān)合電流ka31.5505額定峰值耐受電流ka31.550其額定電流為1250a1.1364ka，額定短時(shí)耐受電流為20ka9.516ka，比較可以看出，zn28(a)-12符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。同理對(duì)電廠其他斷路器進(jìn)行選擇，得到的結(jié)果如下列表所示。35kv側(cè)：型號(hào)額定電流額定電壓額定斷開（ka）額定峰值耐受電流lw-126/1250-31.4ka1250a40.5ka31.4ka80ka10kv側(cè)：型號(hào)額定電流（ka）額定電壓（kv）額定

17、斷開（ka）斷開容量（mva）sn4103010.5509003 母線電壓等級(jí)110kv35kv10kv類型60*1080*10雙條125*10雙條允許載流量ka1425274534924 隔離開關(guān) 以110kv母線處隔離開關(guān)選擇為例：（1）正常運(yùn)行時(shí)最大電流為；（2）額定運(yùn)行電壓110kv；（3）動(dòng)穩(wěn)定同理可以選擇其他電壓等級(jí)的隔離開關(guān)。選擇結(jié)果如下圖：電壓等級(jí)110kv35kv10kv型號(hào)gw8-110g(w)gn1-35/630gn1-10/2000額定電壓kv1103510額定電流a4006302000動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值） ka205085熱穩(wěn)定電流ka-s8-414365 電壓互感器以

18、110kv側(cè)互感器選擇為例，其額定電壓110kv，（1）一次電壓0.8u（2）二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測(cè)量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求。110kv二次繞組電壓為v，38.5kv和10.5kv側(cè)二次繞組電壓為100v。同理可以選得其他電壓等級(jí)的設(shè)備。選擇結(jié)果如下圖示：電壓等級(jí)110kv35kv10kv型號(hào)jdc6-110gylzz7-35jdzx9-10額定變比/副繞組最大額定容量mva1000600200最大容量mva150012003006 電流互感器以110kv側(cè)互感器選擇為例，其額定電壓110kv，（1）（2）動(dòng)穩(wěn)定：缺數(shù)據(jù)（3）1s熱穩(wěn)定：同理可以選得其他電壓等級(jí)的設(shè)備。選擇結(jié)果如下圖示：電壓等級(jí)110kv35kv10kv型號(hào)lcwb6-110gyw2lcwb35lzzjb6-10額定電流比a600/51200/52000/5準(zhǔn)確等級(jí)0.2s/0.5/10p/10p/107 避雷器以110kv側(cè)互感器選擇為例，其額定電壓110kv（1）額定電壓（2）