完整版110KV变电所工程设计电气自动化本科毕业论文Word文档下载推荐.docx

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第三节母线的选择计算………………………………………29

第三部分电气二次部分

第一章保护配置方案…………………………………………30

第二章保护整定计算…………………………………………32

第三节110kv线路保护整定计算………………………………………35

第三节10kv线路保护整定计算…………………………………………38

第三节变压器保护整定计算………………………………………40

结束语…………………………………………………………………40

致谢……………………………………………………………………40

参考文献………………………………………………………………40

摘要

此次110kV变电站电气一次部分初步设计包括：

主变压器2台，容量为2x25000kVA,型号为SFZ7－25000110。

110kV采用单母分段带旁路接线方式；

其出线为4回，本期为2回。

其母线采用软母线，断路器采用LW6－110型SF6高压断路器，隔离开关采用GW4－110型户外高压隔离开关。

10kV采用单母分段接线方式；

其出线本期为12回，另有2回备用。

其母线采用矩形铝母线，断路器采用ZN-10型真空断路器，隔离开关采用GN10型户内高压隔离开关。

电气二次部分初步设计包括：

110kV线路保护配置及距离保护整定计算。

10kV线路保护配置及电流保护整定计算，变压器保护配置及整定计算。

关键词：

变电所电气选择

1绪论

第一节变电站总体分析

一、建站性质及规模

本所位于X市郊区，向市区工业，生活及郊区乡镇工业与农业用户，为新建变电站，在系统处于环式主干网上，在110kV侧有明显的穿越功率，该变电所一旦停电，不但对本地区的工农业生产造成很大的影响，而且影响全系统的安全运行，所以系统对本所的运行要求程度很高。

电压等级11010KV

变电站近期及远景规划如下：

⑴110KV本期出线2回；

远景发展2回

⑶10KV出线12回，本期2回。

二、电力系统接线简图

三、所址地理位置及环境条件

1、所址地理位置图

2、地形、地质、水文、气象等条件

见指导书

第二节负荷分析计算

一、负荷资料

二、负荷分析

一类负荷：

中断供电将造成人身伤亡或重大设备损坏，且难以修复，带来极大的政治、经济损失者，属于一类负荷。

一类负荷要求有两个独立电源供电。

二类负荷：

中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。

二级负荷应由两回线供电。

当两回线有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线供电。

三级负荷：

不属于一级和二级的一般电力负荷。

三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回路供电。

110KV侧负荷主要是对本变电站供电。

10KV侧负荷主要为各企业和市区用电。

棉纺厂生产区停电可能造成棉线、棉布废品等事故，对正常生产影响很大，而生活区短时停电，不会有严重后果，故1类负荷占15%，2类负荷各占25%。

印染厂停电后会产生大量废品，损坏设备，故确定1类负荷占30%，2类负荷各占30%。

毛纺厂、针织厂、柴油机厂、橡胶厂若停电，会造成减产、产品报废，损坏设备，故可确定1类负荷占10%,2类负荷占30%。

柴油机厂没有1类负荷，2、3类负荷各占50%。

市区1和市区2有区政府、市委、医院、银行等重要机关部门，故可确定1类负荷占15%,2类负荷分别各占20%和25%。

食品厂停电后会造成减产，食品报废，故确定1类负荷占15%，2类负荷各占20%。

备用1和备用2按照1类负荷占15%，2类负荷各占20%考虑。

三负荷计算

因10kV侧出线回路数较多，故取同时率Kt=0.85

1、本期：

10KV侧的总负荷为:

2、二期：

10KV侧的总负荷为：

1.2.4.3另外，选择主变压器时，还需知道SⅠ二、SⅡ二，计算如下：

3、一、二类负荷

列表如下：

本期负荷

（MVA）

二期（MVA）

Sjs

Sjs.I.远

Sjs.II.远

10kv

20.033

29.126

5.338

8.999

全所综合

第三节主变选择

主变的台数及容量选择，应根据本地区的供电条件、负荷性质、用电容量、运行方式等条件综合考虑确定。

规程规定：

在有Ⅰ、Ⅱ级负荷的变电所中宜装设两台主变压器。

因为本站有Ⅰ、Ⅱ级负荷，所以应装设两台主变，其容量相等。

容量选择应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑10-20年的负荷发展，当一台主变故障或检修时，另一台主变的容量应能保证全部负荷的70%，并保证对Ⅰ、Ⅱ级负荷用户的供电。

一、台数选择

由《35～110kv变电所设计规范》第３.1.2条“在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器。

当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变电器.....”。

而本所所带负荷有一、二级负荷，故拟采用两台主变。

二、主变型号选择

1、相数确定：

由《电力工程电气设计手册》第一册Ｐ216知：

“当不受运输条件限制时，在３３０ＫＶ及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变电器”，本所地处城市郊区，地势平坦并邻近公路，交通便利，故本所选用三相变电器。

2、绕组数量及连接组别

由《35～110kv变电所设计规范》第３.1.4条：

“具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的１５％以上，主变压器宜采用三线圈变压器”由《电力工程电气设计手册》第一册Ｐ216:

“我国１１０kv及以上电压，变压器绕组都采用Ｙ连接，３５kv以下电压，变压器绕组都采用△连接”。

本电所采用双绕组变压器，连接组别为Ｙ△

3、调压方式

对电力系统，一般要求110KV以下变电所至少采用一级有载调压变压器，所以本站采用带有载调压的变压器。

4、电压组合

高压侧为受电侧，额定电压等级同相连系统电压即110kv；

10kV侧向用户电压供电，电压提高１０％，即额定电压分别为11kv,电压组合方式为110±

2*2.5%11kv.

5、冷却方式：

油浸风冷

6、线圈材料

为节约投资和节约有色金属，选用铝导线

7、选用节能型变压器

三、容量选择

由已知S总本=20.033MVA，S总二=29.126MVA，则

1、容量选择

若近期上一台主变，应满足S单≥S总近，即S单≥20.033MVA

远景上一台主变，应满足2S单≥S总远，即S单≥29.1262=14.563MVA

故可选择S单≥20.033MVA的变压器，即S=25MVA的变压器。

校验：

（1）:

单台主变的容量应满足S单≥70%S总二，即S单≥

＝29.126*0.7=20.388MVA

b:

还应满足S单≥SⅠ二+SⅡ二=5.339+8.999=14.337MVA

由此可知，变压器选择容量为25MVA。

综合考虑以上因素，可确定所选单台主变容量为25MVA，选定型号为：

SFZ7—25000110.

四、主变中性点接地方式设计

1、主变110kv侧

由《手册》“直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备立即切除，增加了断路器负担，降低供电连续性，但由于过电压较低，绝缘水平可以下降，减少了设备造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著，故采用于110kv及以上电网中，”主变110kv侧采用中性点直接接地方式。

2、10kv侧

主变10KV侧采用中性点不接地方式。

第三节电气主接线设计

一、主接线的基本要求和设计原则

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。

主接线代表了变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。

根据我国能源部关于《35~1100kv变电所设计技术规程》中规定，“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。

并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡和扩建的要求。

1、可靠性

（1）断路器检修时，不宜影响系统的供电。

（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停电的回路数和停运时间并要保证对Ｉ类负荷及全部或大部分Ⅱ类负荷的供电。

（3）尽量避免全所停电的可能性

（4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求

2、灵活性

（1）调度要求：

可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷；

能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。

（2）检修要求：

可以发表的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不至影响对用户的供电。

（3）扩建要求：

可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。

3、经济性

主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理，主要是：

（1）投资省

（2）占地面积少

（3）电能损失少

4、可扩性

便于发展，扩建

二、各电压级主接线方案

变电站各电压等级侧都有自己的主接线方式，对不同主接线方式的实际要求也不同。

线回路在4-8回；

6-10KV配电装置，出线回路在6回以上。

双母线接线适用于出线回路或母线上电流较大、输送或穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对灵活性有以上；

35-63KV配电装置，出线回路超过8回，或连接的电源较多，负荷较大时；

6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需带电抗器时。

1、110KV配电装置主接线方案

本站110KV侧进出线共2回，由规程知，变电站在系统中地位非常重要，110出线回路在3回及以上时，可采用双母线接线，也可采用单母分段接线。

对两个方案比较如下：

示意图

可靠性

重要用户可从两段母线上引出两个回路，相当于两个电源供电，当检修出线断路器时，只使该回路停电，而不影响其他回路，当母线检修或故障时，可将所有的负荷倒到另一母线上，从而不会造成任何用户停电，同时，环网此时不会解开，系统可以正常运行。

任何一段母线故障时，连接在该段母线上的线路都将停电；

对重要用户可以从两段母线上分别引两段线路供电，增加可靠性。

灵活性

各个电源和各回路负荷可任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流度变化的需要，通过倒闸操作可以组成各种运行方式，但倒闸操作容易发生误操作。

调度灵活，可以方便地投入或切除任一出线回路，但母线检修时影响整段母线上的线路供电。

经济性

这种接线方式需要的配电装置较多，经济性较差。

这种接线方式接线简单，需要的配电装置较少，占地面积少，经济性较好。

可扩建性

扩建时可向任意一方向扩展，扩建方便，并且扩建时不致使该母线上负荷停电，不会影响用户系统的安全运行。

扩建时需向两个方向均衡发展，扩建时影响该母线供电。

通过比较可知，110KV出线比较少,考虑到经济性、灵活性单母分段比双母线接线要好，为了节省投资,应选择单母分段接线方式。

2、10KV配电装置主接线方案

重要用户可从两段母线上引出两个回路，相当于两个电源供电，当检修出线断路器时，可通过倒闸操作把用户倒到旁母上，不致使该出线停电，当检修一段母线故障时，该母线的用户可由另一母线和旁母供电而不使其用户停电。

重要负荷可以从两段母线上供电，能灵活供电，但电源和负荷在母线上需均衡分配，通过倒闸操作可以完成多种运行方式，但倒闸操作易发生误操作。

这种接线需要的配电装置较单母分段复杂，因为有一组旁母，使占地面扩大，设备较多，增加了设备投资，经济性较差。

扩建时，需向两个方向均衡发展，扩建时可把母线负荷通过倒闸操作倒到另一组母线或旁母上运行。

两种方案相差不大，虽然单母分段兼旁路断路器接线可靠性较高，有利于保证对Ⅰ、Ⅱ类负荷的供电，但经济性较差。

10KV的重要负荷由双回路供电，可靠性有保证，故选用单母分段接线。

最终确定各电压等级的主接线方式如下：

110KV——单母分段接线

10KV——单母分段接线

第四节所用变设计

1、所用变台数选择

由《规范》第3.3.1条“在有两台及以上主变压器的主电所中，宜装设两台容量相同互为备用的所用变压器。

故本变电所选用２台所用变。

2、所用变电源连接方式

由《手册》①Ｐ110“当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接１～２个所用电用电源。

”

本变电所电源由10kv两段母线上分别引接。

3、所用变低压侧接线方式

由《手册》①Ｐ112“所用电系统采用380220v中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源。

”“所用变压器低压侧多采用单母线接线方式，当有两台所用变压器时，采用单母线分段接线方式，平时分别运行。

4、所用变容量选择

本所选用两台所用变，容量为50KVA。

主要供给充电机、通风电机、检修试验用电、载波通讯用电、室内外照明、水泵、福利区用电等。

所用变：

型号：

S-5010采用Yyn0接线，油浸自冷式

第二章最大持续工作电流及短路计算

第一节各回路最大持续工作电流

根据公式，可以计算出各回路最大持续工作电流。

其中：

ＳnT为主变额定容量，Ue为各电压级额定电压。

计算结果见下表：

110kV系统联络线：

601A

110kV主母线：

变压器低压侧引出线：

1443A

10kV主母线:

10kV出线（双回）:

308A

第二节短路电流计算点的确定和短路电流计算结果

一、基本原则和规定

短路计算的目的：

为了选择导体和电器，并进行有关的校验。

基本假定：

短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：

（1）正常工作时，三相系统对称运行。

（2）所有电源的电动势相位角相同。

（3）系统中的同步和异步电机为理想电机，不考虑电机饱和、磁滞、锅流及导体集肤效应等影响；

转子结构完全对称；

定子三相绕组空间相差1200电气角。

（4）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小变化。

（5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧。

（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。

（7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

（8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

（9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。

（10）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。

（11）输电线路的电容略去不计。

（12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。

一般规定：

（1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成的5~10年）。

确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

（2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响。

（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

对电抗器的6~10kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。

（4）导体和电器的动稳定、热稳定和电器的开断电流，一般按三相短路验算。

若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。

设计中只按三相短路进行短路电流计算，并选择在110kV、10kV母线上（变压器分列运行）、10kV母线上（变压器并列运行）和10kV用户线末端，4个可能发生最大短路电流的短路电流计算点分别为K1、K2、K3。

二、计算的基本步骤

1、选择短路点

2、画出计算用等值网络

利用标幺值计算

（1）基准值选取：

Sb=100MVAUb=Uav

（2）各种标幺值的计算

（3）各元件的电抗编号

3、网络化简，求转移电抗X*∑（Sb）

4、求相应的计算电抗Xjs

Xjs=X*∑

5、当Xjs>

3.45时有I,,=

或查汽轮机运算曲线：

求I,,、Ish

6、求短路电流有名值

I,,=I,,

7、求冲击电流Ish=1.8I,,=2.55I,,

短路计算过程见计算书，计算结果如下表：

电压等级（kV）

短路点

I,,（KA）

110

K1

4.115

10kV母线上（变压器分列运行）

K2

10.9

10kV母线上（变压器并列运行）

K3

16.49

10kV用户线末端

K4

3.426

第三章主要电气设备选择

电气选择的一般原则为

应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；

应按当地环境条件校验；

年最高气温40℃年最低气温－20℃

年平均气温32℃

应力求技术先进和经济合理；

与整个工程的建设标准应协调一致；

同类设备应尽量减少品种。

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。

第一节高压断路器的选择

考虑到可靠性、经济性，方便运行维护和实现变电所设备的无油化目标，故在110kV侧采用六氟化硫断路器、10kV侧采用真空断路器。

断路器规范的选择按照《电力工程设计手册（1册）》第259页的表4-6确定。

项目

按工作电压选择

按工作电流选择

按断流容量选择

按动稳定校验

按热稳定校验

断路器

Uzd≥Ug

Ie≥Ig

Idn≥I〃

igf≥ich

It≥I∞

110kV侧系统联络线LW6-110型断路器

变压器低压侧回路ZN12-101600型真空断路器

10kV任一出线回路ZN5-10630型真空断路器

以上所选均满足环境温度的要求

第二节隔离开关的选择

隔离开关型式的选择，除应满足各项技术条件和环境条件外，应根据配电装置特点和使用要求等因素，进行综合技术比较后确定。

隔离开关规范的选择按照下表确定110kV侧、10kV侧隔离开关。

隔离开关

—

110kV选择户外型GW系列高压隔离开关，10kV侧选用GN系列户内型隔离开关。

110kV侧系统联络线GW4-110G（D）型户外高压隔离开关

变压器低压侧回路GN2-102000型户内高压隔离开关

10kV任一出线回路GN8-10T400型户内高压隔离开关

第三节母线的选择

1、选择材料：

鉴于铝廉价、丰富，采用铝或铝合金作为导体材料。

选择为变电所母线，故110kV母线选软母线、10kV母线选硬母线

2、导体截面选择：

母线按照导体长期发热允许电流选择

变压器低压侧母线桥按经济电流密度选择

3、电晕电压校验：

对110kV侧母线进行电晕电压校验

4、热稳定校验：

由Smin=计算出由热稳定决定的导体最小截面

5、动稳定校验：

导体按弯曲情况进行应力计算

110kV母线—选择LGJQ-300的钢芯铝绞线母线

变压器低压侧母线桥—选择双条LMY—100*8的矩形铝母线

10kV母线—选择单条LMY—125*6.3的矩形铝母线

各主要电气设备选择结果一览表:

设备名称

电压等级

类型

型号

备注

高压断路器

110kV侧系统联络线

SF6断路器

LW6-110

变压器低压侧回路

真空断路器

ZN12-101600

10kV任一出线回路

ZN5-10630