110KV10KV變電所電氣部分設(shè)計

1、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計題目110/10KV變電所電氣部分設(shè)計日期：2015.9.21目錄課程設(shè)計任務(wù)書110/10KV變電所設(shè)計說明書?1、簡要說明所設(shè)計變電所在電力系統(tǒng)中的地位（終端）；?2、變電所主變壓器的臺數(shù)、容量、具體的型號；?3、采用的主接線的形式單母線分段（B所）；?4、其他高壓電器：斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器的規(guī)格型號;110/10KV變電所設(shè)計計算書變電所選取110kv、10kv兩個短路點，計算短路電流110/10KV變電所設(shè)計主接線圖參考文獻(xiàn)感謝課程設(shè)計任務(wù)書1 .課程設(shè)計應(yīng)達(dá)到的目的通過本次課程設(shè)計，對所學(xué)課程的知識進(jìn)行強化，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，

2、拉近課堂與工程設(shè)計的距離，使學(xué)生完全掌握變電所一次部分的設(shè)計過程、主接線和配電裝置的初步設(shè)計、變電所主設(shè)備的選擇方法等。2 .課程設(shè)計題目及要求110/10kV變電所電氣部分設(shè)計一、設(shè)計內(nèi)容1,對待設(shè)計變電所在系統(tǒng)中的地位和作用及所供用戶的分析。2. 選擇待設(shè)計變電所主變的臺數(shù)、容量及型式。3. 分析確定高低壓主接線及配電裝置型式4. 分析確定所用電接線型式。5. 進(jìn)行互感器的配置。6. 進(jìn)行選擇設(shè)備和導(dǎo)體所必須的短路電流計算。7. 選擇變電所高、低壓側(cè)的斷路器、隔離開關(guān)。8. 設(shè)計10kV硬母線系統(tǒng)。二、有關(guān)原始數(shù)據(jù)I .變電所有關(guān)資料（110/10kV）變電所編號P1P2P3負(fù)荷曲線功率因

3、數(shù)重要負(fù)荷（%）A0.965B262822B0.970C0.955II 20km,L222km,L319km,L415km。2 .環(huán)境溫度年最高溫度40C,最熱月最高平均氣溫32C3 .變電所10kV側(cè)過電流保護動作時間為1秒4 .110kV輸電線路電抗按0.4Q/km計5 .發(fā)電廠變電所地理位置圖（附圖一）6 .典型日負(fù)荷曲線（附圖二）附圖一發(fā)電廠變電所地理位置圖G:汽輪機QFQ-50-2,50MWCO=0.8,Xd=0.124T:變壓器SF740000/121±2X2.5%Po=46kWPk=174kWIo%=0.8U%=10.5附圖二典型日負(fù)荷曲線3、課程設(shè)計任務(wù)及工作量的要求

4、包括課程設(shè)計計算說明書、圖紙、實物樣品等要求成品提交的設(shè)計文件和圖紙要求：1. 設(shè)計說明書1份2. 設(shè)計計算書1份3. 圖紙1張：變電所主接線圖110/10KV變電所設(shè)計說明書（1B）第一章所設(shè)計變電所在電力系統(tǒng)中的地位電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、變壓器、輸電線路和用電設(shè)備（負(fù)荷）組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進(jìn)行生產(chǎn)（發(fā)電機），變換（變壓器，整流器，逆變器），輸送和分配（電力傳輸線，配電網(wǎng)），消費（負(fù)荷）；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等。其中變電所是

5、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。地區(qū)變電所：高壓側(cè)一般為110220kV,向地區(qū)用戶供電為主的變電所，這是一個地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。負(fù)荷資料今欲組建的110kV降壓變電站，有2條110kV進(jìn)線，10回10KV出線，主要負(fù)荷電壓等級為10kV。根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書給定的負(fù)荷資料：110kV側(cè)：L2線和L3線二回線路，由發(fā)電廠和系統(tǒng)提供電源，系統(tǒng)容量1000MVA,發(fā)電機100MVA。10kV側(cè)：10回出線，負(fù)荷28MVA,重要負(fù)荷率0.65。第二章主變?nèi)萘?、形式及臺數(shù)的選擇主變壓器是變電站（所）中的主要電氣設(shè)備之一，它的主要作用是變換電壓以利

6、于功率的傳輸，電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后，可以減少線路損耗，提高了經(jīng)濟效益，達(dá)到遠(yuǎn)距離送電的目的。而降壓變壓器則將高電壓降低為用戶所需要的各級使用電壓，以滿足用戶的需要。主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。因此，主變的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)的緊密程度，同時兼顧負(fù)荷性質(zhì)等方面，綜合分析，合理選擇。第一節(jié)主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次設(shè)計的變電站是區(qū)域變電站，主要是接受由發(fā)電廠變110kV的功率和相鄰變電所提供110kV的功率，通過主變向10kV線路輸送。假設(shè)主要為I類負(fù)荷，停電會對生產(chǎn)造成重大的影響。因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠

7、性。為了提高供電的可靠性，防止因一臺主變故障或檢修時影響整個變電站的供電，變電站中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。互為備用，可以避免因主變故障或檢修而造成對用戶的停電，若變電站裝設(shè)三臺主變，雖然供電可靠性有所提高，但是投資較大，接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，增大了占地面積和配電設(shè)備及繼電保護的復(fù)雜性，并帶來維護和倒閘操作的許多復(fù)雜化，并且會造成短路容量過大?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障的幾率較小，適合負(fù)荷的增長和擴建的需要，而當(dāng)一臺主變壓器故障或檢修時由另一臺主變壓器可帶動全部負(fù)荷的70%能保證正常供電，故可選擇兩臺主變壓器。第二節(jié)主變壓器容量的選擇主變壓器容量一般按變電站建成后5-10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期

8、10-20年的負(fù)荷發(fā)展，對于城郊變電站主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該變電站近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都已給定，所以，應(yīng)根據(jù)近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來選擇主變?nèi)萘俊８鶕?jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負(fù)荷的變電站應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停用時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷，對一般性變電站當(dāng)一臺主變壓器停用時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70-80%。該變電站的主變壓器是按全部負(fù)荷的70臥選擇，因此裝設(shè)兩臺變壓器后的總的容量為2Se=2X0.7xPm=1.4Pm當(dāng)一臺變壓器停運時，可保證對70M荷的供電?？紤]到變壓器的事故過負(fù)荷能力為30%

9、則可保證98M荷供電。因為該變電站的電源引進(jìn)線是110kV側(cè)引進(jìn)，而高壓側(cè)110kV母線負(fù)荷不需要經(jīng)過主變倒送，因此主變壓器的容量為Se=0.7So(S為10kV側(cè)的總負(fù)荷)。10kV側(cè)負(fù)荷由設(shè)計任務(wù)書可知，變電所負(fù)荷達(dá)28兆瓦，功率因素取0.9,主變?nèi)萘堪?0kV側(cè)總負(fù)荷的70%來選擇。S/cos=28/0.9=31.11(MVA總?cè)萘窟_(dá)31.11MVA,S主變=S總X70%=31.11X70%=21.78(MVA主變?nèi)萘窟x擇因此選擇2臺25兆伏安主變可滿足供電要求；第三節(jié)主變壓器形式的選擇(1)主變相數(shù)的選擇主變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及遠(yuǎn)輸條件等因素，特別

10、是大型變壓器尤其需要考慮其運輸可能性保證運輸尺寸不超過遂洞、涵洞、橋洞的允許通過限額，運輸重量不超過橋梁、車輛、船舶等運輸工具的允許承載能力，當(dāng)不受運輸條件限制時，在330kV及以下的變電站均應(yīng)選用三相變壓器。本次設(shè)計的變電站位于市郊，交通便利，不受運輸條件限制，故可選擇三相變壓器，減少了占用稻田、丘陵的面積；而選用單相變壓器相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及繼電保護和二次接線比較復(fù)雜，增加了維護及倒閘操作的工作量。(2)主變調(diào)壓方式的選擇變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在土5%

11、A內(nèi)。另一種是帶負(fù)載切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)20%對于110kV的變壓器，有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對電力系統(tǒng)一般要求10kV及以下變電站采用一級有載調(diào)壓變壓器。所以本次設(shè)計的變電站選擇有載調(diào)壓方式。(3)連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有Y和A。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0連接，35kV變壓器采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地，35kV以下電壓，變壓器繞組都采用A連接。本次設(shè)計的變電站的兩個電壓等級分別為：110kV、10kV,所以選用主變的接線級

12、別為YNd11接線（4）容量比的選擇根據(jù)原始資料可知，110kV側(cè)負(fù)荷容量與10kV側(cè)負(fù)荷容量一樣大，所以容量比選擇為100/100o（5）主變冷卻方式的選擇主變壓器一般采用冷卻方式有自然風(fēng)冷卻（小容量變壓器）、強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻（大容量變壓器）、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。在水源充足，為了壓縮占地面積的情況下，大容量變壓器也有采用強迫油循環(huán)水冷卻方式的。強迫油循環(huán)水冷卻方式散熱效率高，節(jié)約材料，減少變壓器本身尺寸，其缺點是這樣的冷卻方式要在一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量大。而本次設(shè)計的變電所位于郊區(qū)，對占地要求不是十分嚴(yán)格，所以應(yīng)采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式

13、。因此選擇2臺25兆伏安主變可滿足供電要求；選擇主變型號為：SFZ10-25000/110容量比（高/低衿：100/100電壓分接頭：121±2X2.5%/10.5kV阻抗電壓（高低）：10.5%聯(lián)結(jié)組別：YNd11第三章電氣主接線本變電所110kv有兩回進(jìn)線，可采用的方案有：一、二次側(cè)均采用單母分段接線。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動切斷故障段，保證正常母線不間斷供電。適用于兩回以上進(jìn)線或者進(jìn)出線較多的總降壓變壓所。這種接線的供電可靠性高、運行靈活，但高壓開關(guān)設(shè)備較多、投資大，用于有大量一二類負(fù)荷的變電所。主接圖見計算部分第四章電氣設(shè)備配置原則110kv配電裝置為室外普通中型布

14、置，110kv采用門型母線架，進(jìn)出線構(gòu)建寬8s10kv配電裝置為室內(nèi)成套開關(guān)柜，主變壓器10kv側(cè)經(jīng)矩形鋁母線引入開關(guān)柜，支持絕緣子間距2m相間中心距0.4m。第一節(jié)斷路器的配置下列各回路在發(fā)電機出口處宜裝斷路器：(1)聯(lián)合單元回路；以下各回路在發(fā)電機出口處必須裝設(shè)斷路器：(1)擴大單元回路；(2)三繞組變壓器或自耦變壓器回路。第二節(jié)隔離開關(guān)的配置(1)發(fā)電機或變壓器中性點上的消弧線圈，應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)。(2)接在母線上的避雷器和電壓互感器，可合用一組隔離開關(guān)。但對于330-500kV避雷器和線路電壓互感器均不應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)。因330-500kV避雷器除保護大氣過電壓外尚要限制操作過電壓，而線路

15、電壓互感器接著線路主保護，都不能退出運行，它們的檢修可與相應(yīng)回路檢修同時進(jìn)行。第三節(jié)接地開關(guān)的配置(1)為保證電器和母線的檢修安全，35kV及以上每段母線根據(jù)長度宜裝設(shè)12組接地開關(guān)或接地器，兩組接地開關(guān)間的距離應(yīng)盡量保持適中。母線的接地開關(guān)宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上和母聯(lián)隔離開關(guān)上，也可裝于其他回路母線隔離開關(guān)的基座上。必要時可設(shè)置獨立式母線接地器。(2)63kV及以上配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)宜配置接地開關(guān)。雙母線接線兩組母線隔離開關(guān)的斷路器側(cè)可共用一組接地開關(guān)。(3)旁路母線一般裝設(shè)一組接地開關(guān)，設(shè)在旁路回路隔離開關(guān)的旁路母線側(cè)。(4)63kV及以上主變壓

16、器進(jìn)線隔離開關(guān)的主變壓器側(cè)宜裝設(shè)一組接地開關(guān)。第四節(jié)電壓互感器的配置電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都能提取到電壓。(1)6-220kV電壓等級的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。(2)旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。(3)當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。(4)當(dāng)需要在330kV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。第五節(jié)電流互感器的配置(1)凡裝有斷

17、路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。(2)在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。(3)對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。(4)一臺半斷路器接線中，線路一線路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器。線路一一變壓器串，當(dāng)變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設(shè)三相電流互感器。變電所選取110kv、10kv兩個短路點，計算短路電流設(shè)計數(shù)據(jù)：11L1(X8)28km,L2(X7)25km,L3(X10)40km,L4

18、(X9)35kmP130MVA,P235MVA,P325MVA系統(tǒng)S處短路電流16A(1)根據(jù)系統(tǒng)接線圖，繪制短路等效電路圖。取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA基準(zhǔn)電壓Ud1=115kv,Ud2=10.5kv,Sn=2X50/0.8=125系統(tǒng)容量S=730MVA則Id1Sd;3Ud10.502KAId2Sd5.499KA.3Ud2B所線路阻抗X19X13X18X14/0.23X18/0.0592XMX140.09930.05920.0993005920.230.15850.01380.16930.02560.1949.118各元件電抗標(biāo)幺值計算如下；Xi*=X2*=0.195X100/(50/0.

19、8)=0.312X3*=X*=10.5/63=0.167X5*=0.4X22X100/115/115=0.067X6*=0.4X22X100/115/115=0.067X7*=X8*=10.5/25=0.42X0*=100/730=0.137(2)kl短路，短路等效電路圖。S1S261011KX9*=X1*/X2*+X3*/X4*=0.156+0.0835=0.24X12*=0.204X10*=0.378X11*=0.291系統(tǒng)1計算電抗為1Q00.4725系統(tǒng)2計算電抗為too查表;0.20.462.3021.9502.0880.482.2031.8792.5072.450.4170.399

20、0.4192.500.4090.3910.410系統(tǒng)1電抗標(biāo)幺值I"*=2.210I0.2"*=1.906I4"*=2.069系統(tǒng)2電抗標(biāo)幺值“*=0.4130.2"*=0.3954"*=0.415則流入K1點的總短路電流為I"=I"*Sn/Ud1/，3+i"*S/Ud1/V3=3.149KA查表系統(tǒng)2電抗標(biāo)幺值當(dāng)計算電抗Xjs<3.45時,其短路電流查表得出；當(dāng)計算電抗Xjs>3,45時，則可以近k2短路，短路等效電路圖。Xi3*=»*+%*=0.48Xi4*=1.343Xi5*=1.305

21、系統(tǒng)1計算電抗為Xc*=Xi4*Sn/Sd=1.679系統(tǒng)2計算電抗為Xs*=1.305X850/100=11,093系統(tǒng)1電抗標(biāo)幺值I0.2=0.577I4"*=0.631似地認(rèn)為短路周期電流的幅值已不隨時間而變。I”*=1/Xs*=0.090I0.2"*=0.090I4"*=0.090則流入K2點的總短路電流為I0.2"=I0,2"*Sn/Ud1/，3+i0.2"*S/Ud/'3=2,883KAI4"=I4"*Sn/Ud1/V3+i4"*S/Ud1/a/3=3.070KA非發(fā)電機電壓母線發(fā)電廠高壓側(cè)母線短路，Ks取1.8,沖擊電流為Ish=v/2K；hI"=8.030KA91214K21500.241.650.6220.5860.6421.750,5860.5440.602I"*=0.612I"=I"*Sn/Ud2/，3+i"*S/Ud2/v/3=11.080KAI0