110KV變電所畢業(yè)設(shè)計

設(shè)計任務(wù)書

目錄

第一章

第二章

第三章

第四章

第五章

第六章

第七章

第一章

電氣主接線的設(shè)計及變壓器選擇

分析任務(wù)書給定的原始資料，根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位和建設(shè)規(guī)模，考慮變電所運行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，全面論證，確定主接線的最佳方案。

第一節(jié)

原始資料分析

1.

本站經(jīng)2回110KV線路與系統(tǒng)相連，分別用35KV和10KV向本地用戶供電。

2.

任務(wù)：110KV變壓器繼電保護(hù)。

3.

環(huán)境參數(shù)：海拔<1000米，地震級<5級，最低溫度0℃，最高溫度35℃，雷暴20日/年。

4.

系統(tǒng)參數(shù)：110KV系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)，距離本站65KM，線路阻抗按0.4歐/KM計算。

5.

35KV出線7回，最大負(fù)荷10000KVA，cos∮＝0.8，Tmax＝4000h；10KV出線10回，最大負(fù)荷3600KVA，cos∮＝0.8，Tmax＝3000h，均為一般用戶。

6.

站用電為160KVA。

根據(jù)本站為2回110KV線路進(jìn)線，35KV、10KV最大負(fù)荷時間分別為4000h、3000h，可以判斷本站為重要變電站，在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)該側(cè)重于供電的可靠性和靈活性。

第二節(jié)

電氣主接線方案確定

方案一

方案二

方案三

主接線方案比較

名稱

開關(guān)

主變

經(jīng)濟(jì)性

可靠性

方案確定

方案一

11臺，110kv4臺，35kv5臺、10kv

2臺

4臺，

0.7×4＝2.8

最差，變壓器總?cè)萘孔畲?，開關(guān)最多。

最好，充分考慮了變壓器，開關(guān)在檢修、試驗時仍然能保證供電。

110kv終端變電站，采用雙回110kv進(jìn)線，應(yīng)該是比較重要的變電站，設(shè)計思想應(yīng)側(cè)重于可靠性。所以選擇方案一為最終方案。方案一雖然建設(shè)投資大，但在以后運行過程中，小負(fù)荷時可以切除一臺主變運行，降低了損耗。

方案二

7臺，110kv5臺，35kv、10kv各1臺

2臺，1

最好，變壓器總?cè)萘孔钚　?/p>

中，35kv、10kv負(fù)荷分別供電，故障時互不影響。但是設(shè)備檢修時，必然造成供電中斷。

方案三

7臺，110kv4臺，35kv2臺、10kv

1臺

2臺，1.6

中，介于方案一、方案二之間。

最差，高壓側(cè)故障時，低壓側(cè)必然中斷供電。

第三節(jié)

容量計算及主變壓器選擇

1.

按年負(fù)荷增長率6％計算，考慮8年。

2.

雙變壓器并聯(lián)運行，按每臺變壓器承擔(dān)70％負(fù)荷計算。

3.

35kv負(fù)荷是

KVA，10kv負(fù)荷是

KVA，總負(fù)荷是

KVA。

4.

變壓器容量：1）負(fù)荷預(yù)測

35kv負(fù)荷：10000KVA×（1＋6％）8

＝15036.30KVA；

10kv負(fù)荷：

3600

KVA×（1＋6％）8

＝5413.07

KVA，共計20449.77KVA。

2）變壓器有功和無功損耗計算，因為所占比重較小，而本站考慮的容量裕度比較大，所以不計算。3)站用變選型

因為設(shè)計任務(wù)書已經(jīng)給出用電容量為160KVA，所以直接選擇即可，從主接線方案分析，站用變接于35KV母線更可靠，所以選型為SL7－160/35。

變壓器選擇確定：

主變壓器

承擔(dān)負(fù)荷

容量選擇

確定型號

1#B

20449.77×0.5×0.7＝7157.42KVA

8000KVA

SZL7-8000/110

2#B

同1＃B

3#B

5413.07×0.5×0.7＝1894.57KVA

2000KVA

SL7－2000/35

4#B

同3＃B

站用變

160KVA

160KVA

SL7－160/35

5.

變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)

型號

額定容量（KVA）

額定電壓(kv)

損耗（KW）

阻抗電壓（％）

空載電流（％）

連接組別

高壓

低壓

空載

負(fù)載

SZL7－8000/110

8000

110

38.5

15

50

10.5

1.4

Yn,d11

SL7-2000/35

2000

35

10

3.4

19.8

6.5

1.4

Y,d11

SL7-160/35

160

35

0.4

0.47

3.15

6.5

2.5

Y,yno

第二章

短路電流計算

第一節(jié)

短路電流計算的目的

為了確定線路接線是否需要采取限制短路電流的措施，保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，為選擇繼電保護(hù)方法和整定計算提供依據(jù)，驗算導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流計算，應(yīng)考慮5－10年的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。

第二節(jié)

電路元件參數(shù)的計算

1.等值網(wǎng)絡(luò)圖

圖2－1

主接線

圖2－2

等值網(wǎng)絡(luò)

圖2－3

最小運行方式下等值網(wǎng)絡(luò)

2.電路元件參數(shù)計算

常用基準(zhǔn)值（Sj＝100MVA）

基準(zhǔn)電壓Uj（kv）

6.3

10.5

37

115

230

基準(zhǔn)電流Ij（kA）

9.16

5.50

1.56

0.502

0.251

基準(zhǔn)電抗X（歐）

0.397

1.10

13.7

132

529

1）

系統(tǒng)容量為無限大，Sc=∞，取基準(zhǔn)容量Sj＝100MVA，基準(zhǔn)電壓Uj取各級平均電壓，即Uj＝Up＝1.05Ue，Ue為額定電壓。

Sj

基準(zhǔn)電流

Ij＝―――

基準(zhǔn)電抗Xj＝

2）

線路阻抗X1=0.4×65＝26歐姆

3）

變壓器電抗為

XB1＝XB2，XB3＝XB4

XB1＝Ud％/100×Sj/Se

=10.5/100×100/8

=1.3125

XB3=6.5/100×100/2

=3.25

3.短路電流計算

1）d1點短路時：Up＝115kv

所以，三相短路電流

I(3)＝115/26√3＝2.55kA

兩相短路電流

I(2)=I(3)

√3/2

=2.55×1.73/2

＝2.26kA

短路容量

S（3）＝√3UpI（3）

＝1.73×115×2.55

＝507.32MVA

全電流最大有效值

Icb＝1.52

I（3）

=1.52×2.55

=3.876kA

2）d2點短路時：Up＝37kv

d2點短路時，阻抗圖由圖2－4（a）簡化為圖2－4（b）

圖2－4（a）

圖2－4（b）

X1＝26Ω

根據(jù)變壓器電抗有名值換算公式Xd＝Ud％/100×Ue2/Se，得出

X2＝10.5/100×1102/8

＝158.81Ω

X2＝X3

X2//

X3

X6＝79.41Ω

三相短路電流

I（3）＝Up/√3/X

＝115/1.73/105.41

＝0.63kA

兩相短路電流

I（2）＝0.886

I（3）

＝0.886×0.63

＝0.56kA

三相短路容量

S（3）＝√3Up

I（3）

＝1.73×37×0.63

＝40.32MVA

全電流最大有效值

Icb＝1.52

I（3）

=1.52×0.63

=0.96kA

3）d3點短路時：Up＝37kv

d3點短路時，阻抗圖由圖2－5（a）簡化為圖2－5（b）

圖2－5（a）

圖2－5（b）

X1＝26Ω

X6＝79.41Ω

根據(jù)變壓器電抗有名值換算公式Xd＝Ud％/100×Ue2/Se，得出

X4＝6.5/100×352/2

＝39.81Ω

X4＝X5

X4//

X5

X7＝19.91Ω

三相短路電流

I（3）＝Up/√3/X＝115/1.73/125.32＝0.53kA

兩相短路電流

I（2）＝0.886

I（3）

＝0.886×0.53

＝0.47kA

三相短路容量

S（3）＝√3Up

I（3）

＝1.73×10.5×0.53

＝9.63MVA

全電流最大有效值

Icb＝1.52

I（3）

=1.52×0.53

=0.81kA

3.最小運行方式下短路電流計算

本站最小運行方式為B1、B3停運或B2、B4停運，據(jù)此作等值網(wǎng)絡(luò)圖2－6

圖2－6

1）d2點短路時：Up＝37kv

X1＝26Ω

根據(jù)變壓器電抗有名值換算公式Xd＝Ud％/100×Ue2/Se，得出

X2＝10.5/100×1102/8

＝158.81Ω

三相短路電流

I（3）＝Up/√3/X

＝115/1.73/184.81

＝0.36kA

兩相短路電流

I（2）＝0.886

I（3）

＝0.886×0.36

＝0.32kA

三相短路容量

S（3）＝√3Up

I（3）

＝1.73×37×0.36

＝23.04MVA

全電流最大有效值

Icb＝1.52

I（3）

=1.52×0.36

=0.55kA

2）d3點短路時：Up＝10.5kv

X1＝26Ω

X2＝158.81Ω

根據(jù)變壓器電抗有名值換算公式Xd＝Ud％/100×Ue2/Se，得出

X4＝6.5/100×352/2

＝39.81Ω

三相短路電流

I（3）＝Up/√3/X

＝115/1.73/224.62

＝0.29kA

兩相短路電流

I（2）＝0.886

I（3）

＝0.886×0.29

＝0.26kA

三相短路容量

S（3）＝√3Up

I（3）

＝1.73×10.5×0.29

＝5.27MVA

全電流最大有效值

Icb＝1.52

I（3）=1.52×0.29=0.44kA

4.短路電流計算結(jié)果表

短路點編號

支路名稱

短路電流（kA）

最小運行方式短路電流（kA)

全短路電流有效值(KA)

短路容量(MVA)

d(3)

d(2)

d(3)

d(2)

d(3)

d(2)

d(3)

d(2)

d1

110kv母線

2.55

2.26

2.55

2.26

3.876

3.876

507.32

507.32

d2

35kv母線

0.63

0.56

0.36

0.32

0.96

0.55

40.32

23.04

d3

10kv母線

0.53

0.47

0.29

0.26

0.81

0.44

9.63

5.27

第三章

導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計（不做動熱穩(wěn)定校驗）

第一節(jié)

最大持續(xù)工作電流計算

1.

110KV母線導(dǎo)體的選擇

母線最大持續(xù)工作電流計算

Igmax＝1.05Se/√3Ue

＝1.05×16000/1.73/110

＝88.28A

1＃B、2#B變壓器引線最大持續(xù)工作電流為母線最大持續(xù)工作電流的50％，即44.14A。

2.

35KV母線導(dǎo)體的選擇

1.

母線最大持續(xù)工作電流計算

Igmax＝1.05Se/√3Ue

＝1.05×16000/1.73/35

＝277.46A

1＃B、2#B變壓器引線最大持續(xù)工作電流為母線最大持續(xù)工作電流的50％，即138.73A。

2.

主變壓器35KV的引線按經(jīng)濟(jì)電力密度選擇軟導(dǎo)體。

最大運行方式下35KV引線的最大持續(xù)工作電流按1.05倍變壓器額定電流計算

3.

10KV母線導(dǎo)體的選擇

母線最大持續(xù)工作電流計算

Igmax＝1.05Se/√3Ue

＝1.05×4000/1.73/10

＝242.77A

3＃B、4＃B變壓器引線最大持續(xù)工作電流為母線最大持續(xù)工作電流的50％，即121.38A。

4.

3＃B、4＃B變壓器35KV側(cè)引線最大持續(xù)工作電流

Igmax＝1.05Se/√3Ue

＝1.05×2000/1.73/35

＝34.68A

第二節(jié)

導(dǎo)體的選擇

不考慮同時系數(shù)，Tmax均按3000h計算。

1.

110kv母線導(dǎo)體選擇

查《發(fā)電廠和變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)》圖5－4，圖5－1

得出

Tmax＝3000h，鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為J＝1.53A/mm2

Sj＝Ig/j

＝88.28/1.53

＝57.69mm2

考慮留一定的裕度，選擇LGJ－95鋼芯鋁絞線為110kv母線導(dǎo)體。

2.

35

kv母線導(dǎo)體選擇

查《發(fā)電廠和變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)》圖5－4，圖5－1

得出

Tmax＝3000h，鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為J＝1.53A/mm2

Sj＝Ig/j

＝277.46/1.53

＝181.35mm2

考慮留一定的裕度，選擇LGJ－240鋼芯鋁絞線為35kv母線導(dǎo)體。

3.

10

kv母線導(dǎo)體選擇

查《發(fā)電廠和變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)》圖5－4，圖5－1

得出

Tmax＝3000h，鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為J＝1.53A/mm2

Sj＝Ig/j

＝242.77/1.53

＝158.67mm2

考慮留一定的裕度，選擇LGJ－240鋼芯鋁絞線為10kv母線導(dǎo)體。

4.

變壓器引線選擇

1）

1＃B、2#B變壓器110kv側(cè)引線選擇LGJ－95鋼芯鋁絞線；

2）

1＃B、2#B變壓器35kv側(cè)引線選擇LGJ－120鋼芯鋁絞線；

3）

3＃B、4＃B變壓器35KV側(cè)引線選擇LGJ－95鋼芯鋁絞線；

4）

3＃B、4＃B變壓器35KV側(cè)引線選擇LGJ－120鋼芯鋁絞線。

第三節(jié)

電器設(shè)備的選擇

1.

斷路器及電流互感器的選擇

根據(jù)斷路器的選擇定型應(yīng)滿足的條件，參考《發(fā)電廠和變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)》附表選擇如下：

序號

斷路器形式

型號

額定電壓（kv）

額定電流（A）

開斷電流（KA）

工作電流（A）

電流互感器

1DL

少油斷路器

Sw7-110

110

1200

15.8

88.28

LCW－110

2DL

少油斷路器

同上

88.28

同上

3DL

少油斷路器

同上

44.14

同上

4DL

少油斷路器

同上

44.14

同上

5DL

少油斷路器

SW3－35

35

1000

16.5

138.73

LCW－35

6DL

少油斷路器

同上

138.73

同上

11DL

少油斷路器

同上

7DL

少油斷路器

SW3－35

35

600

6.6

34.68

同上

8DL

少油斷路器

同上

34.68

同上

9DL

真空斷路器

ZN－10

10

600

8.72

121.38

LFC－10

10DL

真空斷路器

同上

121.38

同上

35kx出線開關(guān)

SW3－35

35

600

6.6

277.44－34.68×2＝208.08

/7＝29.7A

LCW－35

10kv出線開關(guān)

ZN－10

10

300

3

242.77/10＝24.28A

LFC－10

電流互感器技術(shù)參數(shù)

序號

額定電壓（kv）

工作電流（A）

電流互感器型號

數(shù)量（臺）

準(zhǔn)確度等級

額定電流A

二次負(fù)荷阻抗Ω

1s熱穩(wěn)倍數(shù)

動穩(wěn)倍數(shù)

1DL

110

88.28

LCW－110

0.5

100/5

1.2

75

150

2DL

88.28

同上

0.5

3DL

44.14

同上

0.5

50/5

1.2

75

150

4DL

44.14

同上

0.5

5DL

35

138.73

LCW－35

0.5

150/5

2

65

100

6DL

138.73

同上

0.5

150/5

7DL

35

34.68

同上

0.5

40/5

8DL

34.68

同上

0.5

40/5

9DL

10

121.38

LFC－10

0.5

125/5

0.6

75

165

10DL

121.38

同上

0.5

125/5

0.6

75

165

35

277.44－34.68×2＝208.08

2.8.08/7＝29.7A

LCW－35

0.5

30/5

2

65

100

10

242.77/10＝24.28A

LFC－10

0.5

350/5

0.6

75

155

2.

隔離開關(guān)的選擇

根據(jù)隔離開關(guān)的選擇定型應(yīng)滿足的條件，參考《發(fā)電廠和變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)》附表選擇如下：

序號

安裝位置

型號

額定電壓（kv）

額定電流（A）

1

1DL－4DL兩側(cè)

GW5－110

110

600

2

5DL－8DL兩側(cè)，35kx出線開關(guān)兩側(cè)，站用變

GW4－35

35

600

3

9DL，10DL兩側(cè)

GW1－10

10

600

4

10kv出線開關(guān)兩側(cè)

GW1－10

10

400

5

3.

電壓互感器PT的選擇

根據(jù)電壓互感器的選擇定型應(yīng)滿足的條件，參考《發(fā)電廠和變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)》附表選擇如下：

序號

安裝地點

型式

型號

數(shù)量（臺）

額定電壓kv

額定變比

1

110kv線路

戶外單相

JCC1－110

2

110

110000/√3：100/√3/100/3

2

110kv母線

戶外單相

JCC1－110

3

110

110000/√3：100/√3/100/3

3

35kv母線

戶外單相

JDJJ－35

3

35

35000/√3：100/√3/100/3

4

10kv母線

戶內(nèi)單相

JDJ－10

3

10

10000/100

4.高壓限流熔斷器的選擇

序號

類別

型號

數(shù)量（只）

額定電壓kv

額定電流A

1

35kv互感器

RW3－35

3

35

0.5

2

10kv互感器

RN2

3

10

0.5

3

站用變35kv側(cè)

RW3－35

3

35

5

5.

各級電壓避雷器的選擇

避雷器是發(fā)電廠、變電所防護(hù)雷電侵入波的主要措施。硬根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平和使用條件，選擇避雷器的形式、額定電壓等。并按照使用情況校驗所限避雷器的滅弧電壓和工頻放電電壓等。

避雷器的選擇結(jié)果

序號

型號

技術(shù)參數(shù)（KV）

數(shù)量

安裝地點

滅弧電壓

工頻放電電壓

沖擊放電電壓

殘壓

1

FCZ－110J

100

170－195

265

265

110kv系統(tǒng)側(cè)

2

FZ－35

41

84－104

134

134

35kv側(cè)及出線

3

FZ－10

12.7

26－31

45

45

10kv母線及出線

6.

接地開關(guān)的選擇

安裝地點

型號

額定電壓kv

動穩(wěn)電流kA

2s熱穩(wěn)電流KA

長期能通過電流A

110kv側(cè)

JW2－110（w）

110

100

40

600

35kv側(cè)

隔離開關(guān)自帶

第四章

繼電保護(hù)配置及整定計算

一、根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行保護(hù)配置。

1.

變壓器繼電保護(hù)：縱差保護(hù)，瓦斯保護(hù)，電流速斷保護(hù)，復(fù)合過流保護(hù)（后備保護(hù)）

序號

保護(hù)配置

保護(hù)功能及動作原理

出口方式

繼電器型號

1

縱差保護(hù)

變壓器內(nèi)部故障保護(hù)，例如斷線，層間、匝間短路等變壓器兩側(cè)電流不平衡起動保護(hù)。

斷開變壓器兩