畢業(yè)設(shè)計(jì)-變電站110KV電氣設(shè)計(jì)

1 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、變電站的型式： 該站為降壓站，有 110、 35 及 10kV 電壓。 110kV 以雙回線與 150kM外的系統(tǒng)相連，系統(tǒng)最大方式容量為 1200MVA，相應(yīng)的系統(tǒng)電抗為 0.2；系統(tǒng)最小運(yùn)行 方式 下 相應(yīng)的系統(tǒng)電抗為 0.3。（以系統(tǒng)容量及電壓為基準(zhǔn)的標(biāo)么值）。 二、 35kV 及 10kV 最大負(fù)荷列于下表： 35kV 最大負(fù)荷表 ： 用戶名稱 容量（ MVA） 性質(zhì) 距離（ kM） 301 線路 10 、 15 302 線路 9 、 5 303 線路 5 、 5 304 線路 6 5 10kV 最大負(fù)荷表： 用戶名稱 功率 MW 性質(zhì) 線路類型 線路長（ kM） 901 線路 3 、 架空 5 902 線路 2.5 、 架空 4 903 線路 2 、 架空 3 904 線路 2 、 架空 2 905 線路 1 電纜 1 三 、設(shè)計(jì)任務(wù)： 1、 電氣 主接線設(shè)計(jì)； 2、 短路電流計(jì)算； 3、 電氣設(shè)備選擇 （主變壓器，斷路器，隔離開關(guān)，母線， 10kV 電纜，電流互感器和電壓互感器 ） ； 4、 10kV 高壓開關(guān)柜選擇 。 5、 繼電保護(hù)整定計(jì)算。 （ 1） 主變壓器繼電保 護(hù)整定計(jì)算。 （ 2） 35kV 線路 301 和 302 繼電保護(hù)整定計(jì)算。 2 四 、應(yīng)交 的 設(shè)計(jì)成果： 1、 設(shè)計(jì)說明書一份。 2、 主接線圖一張 3、 開關(guān)柜圖一張。 附：主要參考資料： 所發(fā)翻印的資料。 發(fā)電廠電氣部份課程設(shè)計(jì)參考資料（黃純?nèi)A編）。 發(fā)電廠電氣部分（劉永儉編）。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（課本）。 自動裝置（課本）。 設(shè)計(jì)題目后所附資料。 3 摘要 此次設(shè)計(jì)涉足變電站的主接線圖設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、二次部分設(shè)計(jì)等，我根據(jù)課題的要求及目前國內(nèi)外的發(fā)展概況，并參考供電局一些變電站的實(shí) 際情況，進(jìn)行了大量的計(jì)算和作圖，認(rèn)真獨(dú)立地完成了設(shè)計(jì)。通過此次設(shè)計(jì)，讓從事變電運(yùn)行工作的我在掌握變電運(yùn)行技能的同時，也了解和弄懂了變電站的設(shè)備配備、保護(hù)配備原則以及一些設(shè)計(jì)原理，通過學(xué)以致用，讓我獲益菲淺。 但由于時間倉促，加上本人水平有限，存在問題是在所難免的，不正之處懇請各位老師給予批評指正。 4 目錄 一、主接線圖設(shè)計(jì) 5 、 110kV 母線接線型式 5 、 35kV 母線接線型式 6 、 10kV 母線接線型式 7 、全站主接線形式 8 二、短路電流計(jì)算 14 、選擇短路點(diǎn) 14 、畫出短路阻抗圖 15 、計(jì)算各元件阻抗 15 、計(jì)算各短路點(diǎn)短路電流 16 、統(tǒng)計(jì)短路計(jì)算結(jié)果 21 三、電氣設(shè)備選擇 21 、斷路器選擇與校驗(yàn) 21 、隔離開關(guān)選擇與校驗(yàn) 23 、母線選擇與校驗(yàn) 24 、 10kV 電纜選擇與校驗(yàn) 26 、電壓互感器選擇 28 、電流互感器選擇 28 、設(shè)備選擇結(jié)果表 28 四、二次部分設(shè)計(jì) 30 、主變壓器保護(hù)配置 30 、變壓器差動保護(hù)整定計(jì)算 31 、變壓器復(fù)壓過流保護(hù) 35 、變壓器過負(fù)荷保護(hù) 35 、 35kV301 線路 繼電保護(hù)整定計(jì)算 35 、 35kV302 線路繼電保護(hù)整定計(jì)算 37 5 110kV 變電站電氣設(shè)計(jì)說明書 一、 主接線設(shè)計(jì) 、 110kV 母線接線型式 1、初擬接線方案 根據(jù)任務(wù)要求， 110kV 系統(tǒng)以雙回線與 150kM 外的系統(tǒng)相連，因此可不必裝設(shè)旁路母線，所以 110kV 母線可選擇以下幾種型式：、橋形接線；、單母接線；、單母分段接線；、雙母接線； 如下圖： 2、比較接線方案 根據(jù)電氣主接線的要求，主接線應(yīng)滿足供電可靠性：斷路器檢修時，能否不影響供電；線路，斷路器或母線故障時，停電時間長短以及能否保證重要用 6 戶的供電。運(yùn)行靈活性：調(diào)度靈活，操作簡便，檢修安全，擴(kuò)建方便。經(jīng)濟(jì)性：投資省，占地面積小，電能損耗少。 、橋形接線 ： 可靠性低 ，當(dāng)聯(lián)絡(luò)斷路器停電檢修時，兩條線路均需停電，使全站失電。但投資省，設(shè)備少，操作簡便，適用于變電站建設(shè)初期，負(fù)荷少，出線少時。 、單母接線：可靠性和靈活性低，當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)檢修和發(fā)生短路故障時，兩條線路均需停電，使全站失電。但操作簡單，擴(kuò)建方便，設(shè)備少、投資少，適用于出線少的變電站。 、單母分段接線：可靠性高，檢修方便，任一斷路器停電檢修或任一母線故障時，只需將該斷路器或該段母線停電檢修，此時能保證有一回出線和一臺主變可靠運(yùn)行，這樣可以保證對 35kV 或 10kV 的重要用戶的不間斷供電。這種接線方式調(diào)度 靈活，操作簡單，而且投資省，占地面積少，電能損耗少，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性高，適用于出線不超過 4 回的變電站。 、雙母接線：可靠性高，當(dāng)任一母線故障時，可將該母線上的負(fù)荷倒到另一母線上繼續(xù)運(yùn)行，不影響供電，當(dāng)任一出線斷路器停電檢修時，另一回出線可以通過母聯(lián)保證兩條母線帶電。這種運(yùn)行方式調(diào)度靈活，但操作復(fù)雜，而且投資大，占地面積大，在出線少的情況下經(jīng)濟(jì)性差，適用于出線在 4 回以上。 3、確定接線方案 經(jīng)比較上述 4 種接線的運(yùn)行可靠性和運(yùn)行靈活性以及經(jīng)濟(jì)性，選擇、單母分段接線型式。 、 35kV 母線接線型式 1、 初擬接線方案 根 據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求， 35kV 有 4個用戶，其中類用戶兩個，類用戶 一 個 、累用戶一個 。另據(jù)設(shè)計(jì)要求， 35kV 配電裝置一般不裝設(shè)旁路母線，因此可選擇以下接線方案： 7 2、 比較接線方案 根據(jù)電氣主接線的要求，主接線應(yīng)滿足供電可靠性：斷路器檢修時，能否不影響供電；線路，斷路器或母線故障時，停電時間長短以及能否保證重要用戶的供電。運(yùn)行靈活性：調(diào)度靈活，操作簡便，檢修安全，擴(kuò)建方便。經(jīng)濟(jì)性：投資省，占地面積小，電能損耗少。 、單母線接線：可靠性和靈活性低，當(dāng)母線故障時，兩臺主變均需停電，使 35kV 負(fù)荷失電。但操作簡單，擴(kuò) 建方便，適用于負(fù)荷不重要以及出線不多的情況。 、單母分段接線：可靠性高，檢修方便。重要負(fù)荷設(shè)置為雙回線分別接在不同段母線上，任一斷路器停電檢修或任一母線故障時，只需將該斷路器或該段母線停電檢修，此時能保證有一臺主變和一條母線可靠運(yùn)行，保證了對重要負(fù)荷的不間斷供電，這種接線方式調(diào)度靈活，操作簡單，而且投資省，占地面積少，電能損耗少，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性高，適用于 35kV 出線不超過 8 回的變電站。 3、 確定接線方案 經(jīng)比較上述 2 種接線的運(yùn)行可靠性和運(yùn)行靈活性以及經(jīng)濟(jì)性，選擇、單母分段接線型式。 、 10kV 母線接線型式 1、 初 擬接線方案 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求， 10kV 有 5個用戶，其中類用戶 一 個，類用戶 4 個。 8 另據(jù)設(shè)計(jì)要求， 10kV 配電裝置一般不裝設(shè)旁路母線，因此可選擇以下接線方案： 2、 比較接線方案 、單母線接線：可靠性低，當(dāng)母線故障時，兩臺主變均需停電，使 10kV負(fù)荷失電。適用于負(fù)荷不重要的情況。 、單母分段接線：可靠性高，檢修方便。重要負(fù)荷設(shè)置為雙回線分別接在不同段母線上，任一斷路器停電檢修或任一母線故障時，只需將該斷路器或該段母線停電檢修，此時能保證有一臺主變和一條母線可靠運(yùn)行，保證了對重要負(fù)荷的不間斷供電，這種接線方式 調(diào)度靈活，操作簡單，而且投資省，占地面積少，電能損耗少，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性高，適用于 10kV 負(fù)荷容量不超過 50MW 的變電站。 3、 確定接線方案 經(jīng)比較上述 2 種接線的運(yùn)行可靠性和運(yùn)行靈活性以及經(jīng)濟(jì)性，選擇、單母分段接線型式。 、全站主接線形式 1、 初擬接線方案 對于單側(cè)供電的變電站，當(dāng)有重要負(fù)荷時，單臺變壓器難以滿足可靠性要求，此時變電站一般裝設(shè)兩臺主變壓器。因此初擬方案如下： 9 2、 比較接線方案 10 由于 110/35kV 變壓器無現(xiàn)成產(chǎn)品，需去廠家訂做，投資非常大，故方案、不可取。下面對方案、按靜態(tài)方法進(jìn)行比較 （選擇變壓器、確定投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用）： 主變壓器選擇： 由設(shè)計(jì)任務(wù)可知，變電站的最大負(fù)荷： S35=（ 10+9+6+5） =30MVA P10=（ 3+2.5+2+2+1） =10.5MW 考慮負(fù)荷的同時系統(tǒng) K1=0.85,線路損耗 Ks 取 5%，功率因數(shù) cos =0.8，則35kV 和 10kV 的綜合最大負(fù)荷為： S35.Z.MAX=（ 1+Ks） K1S35=(1+0.05) 0.85 30=26.775MVA S10.Z.MAX=（ 1+Ks） K1P10 / cos = (1+0.05) 0.85 10.5/0.8=11.71MVA 對于方案 : 110/10kV 雙卷變的容量為 : S1e= 0.6S10.Z.MAX=0.6 11.71=7.026MVA 35/10kV 雙卷變的容量為 : S2e=0.6S10.Z.MAX=0.6 11.71=7.026MVA 110/35/10kV 三卷變的容量為 : S3e=0.6 （ S35ZMAX +S10ZMAX） =0.6（ 26.775+11.71） =23.09MVA 故選擇變壓器及綜合投資如下：（查畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附表） 型號及容量kVA 額定電壓（ kV） 損耗（ KW） 空載電流 % 阻抗電 壓 % 綜合投資（萬元） 數(shù)量（臺） 空載 短路 高中 高低 中低 高中 高低 中低 SFL7 -20000 110 /11 27.5 104 0.9 10.5 15 1 SFL7-20000 35 /11 22.5 93 0.7 8 14.35 1 SFS -31500 121/38.5/11 46 207 207 165 1 10.5 18 6.5 32.86 1 對于方案 : 11 110/10kV 雙卷變的容量為 : S1e= 0.6S10.Z.MAX=0.6 11.71=7.026MVA 35/10kV 雙卷變的容量為 : S2e=0.6S10.Z.MAX=0.6 11.71=7.026MVA 故選擇變壓器及綜合投資如下：（查畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附表） 型號及容量（ kVA） 額定電壓（ kV） 損耗（ KW） 空載電流 % 阻抗電 壓 % 綜合投資（萬元） 數(shù)量（臺） 空載 短路 SFL7 -20000 110 /11 27.5 104 0.9 10.5 15 2 S7-31500 35 /11 31.6 132 0.6 8 14.35 2 對于方案 : 110/35/10kV 三卷變的容量為 : S3e=0.6 （ S35ZMAX +S10ZMAX） =0.6（ 26.775+11.71） =23.09MVA 故選擇變壓器及綜合投資如下：（查畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附表） 型號及容量（ kVA） 額定電壓（ kV） 損耗（ KW） 空載電流 % 阻抗電 壓 % 綜合投資（萬元） 數(shù)量（臺） 空載 短路 高中 高低 中低 高中 高低 中低 SFSL7 -31500 121/38.5/11 46 207 207 165 1 10.5 18 6.5 32.86 2 方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較： 綜合投資 Z： (注： a 為 不明的附加費(fèi)用比例系數(shù)， 110kV 取 90) 方案 ： Z=Z0（ 1+a/100） =（ 15+14.35+32.86） (1+90/100)=118.484 萬元 方案 ： Z=Z0（ 1+a/100） =（ 15 2+14.35 2） (1+90/100)=111.53 萬元 方案 ： Z=Z0（ 1+a/100） =（ 32.86 2） (1+90/100)=124.868 萬元 變壓器年電能損耗總值 A： (無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量 K=0.1) 方案 ： 12 110/10kV 雙卷 變 : A1=n( P0+K Q0)T0+(1/n)( P+ K Q)(S/Se)2 =(27.5+0.1 0.9 20000/100) 8000 +(104+0.1 10.5 20000/100)(0.8) 2 5010 =1370809.6kWh 35/10kV 雙卷變 : A2=n( P0+K Q0)T0+(1/n)( P+ K Q)(S/Se)2 =(22.5+0.1 0.7 20000/100) 8000 +(93+0.1 8 20000/100) (0.8) 2 5010 = 1103219.2 kWh 110/35/10kV 三卷變 : P1=( P1-2+ P1-3 P2-3)/2=(207+207 165)/2=124.5kW P2=( P1-2+ P2-3 P1-3)/2=(207+165 207)/2=82.5 kW P3=( P1-3+ P2-3 P1-2)/2=(207+165 207)/2=82.5 kW Q1= ud1 %Se /100 =( ud1-2 %+ ud1-3 % ud2-3 %) Se /2 100 =(10.5+18 6.5) 31500/200 =3465kVar Q2= ud2 %Se /100 =( ud1-2 %+ ud2-3 % ud1-3 %) Se /2 100 =(10.5+6.5 18) 31500/200 0kVar Q3= ud3 %Se /100 =( ud1-3 %+ ud2-3 % ud1-2 %) Se /2 100 =(6.5+18 10.5) 31500/200 =2205kVar A3=n( P0+K Q0)T0 +(1/2n)( P1+ K Q1)(S1/Se)2+( P2+ K Q2)(S2/Se)2 +( P3+ K Q3)(S3/Se)2 13 =(46+0.1 1 31500/100) 8000 +0.5 (124.5+0.1 3465) 0.82 +(82.5+0.1 0 ) 0.82+(82.5+0.1 2205) 0.82 5010 =1993140.8kWh A = A1+ A2+ A3 =1370809.6+1103219.2 +1993140.8 =4467169.6 kWh 方案 ： 110/10kV 雙卷變 : A1=n( P0+K Q0)T0+(1/n)( P+ K Q)(S/Se)2 =2 (27.5+0.1 0.9 20000/100) 8000 +0.5 (104+0.1 10.5 20000/100)(0.8) 2 5010 =1231404.8kWh 35/10kV 雙卷變 : A2=n( P0+K Q0)T0+(1/n)( P+ K Q)(S/Se)2 =2 (22.5+0.1 0.7 20000/100) 8000 +0.5 (93+0.1 8 20000/100) (0.8) 2 5010 =989609.6kWh A= A1+ A2 =1231404.8+989609.6=2221014.4 kWh 方案 ： 110/35/10kV 三卷變 : A=n( P0+K Q0)T0 +(1/2n)( P1+ K Q1)(S1/Se)2+( P2+ K Q2)(S2/Se)2 +( P3+ K Q3)(S3/Se)2 =2 (46+0.1 1 31500/100) 8000 +0.25 (124.5+0.1 3465) 0.82 +(82.5+0.1 0 ) 0.82+(82.5+0.1 2205) 0.82 5010 =1926570.4kWh 年運(yùn)行費(fèi)用 u： 14 方案 ： u= A 10-4+0.1Z ( 電能價格，取 0.2 元 / kWh) =0.2 4467169.6 10-4+0.1 118.484 =101.192 萬元 方案 ： u= A 10-4+0.1Z ( 電能價格，取 0.2 元 / kWh) =0.2 2221014.4 10-4+0.1 111.53 =55.573 萬元 方案 ： u= A 10-4+0.1Z ( 電能價格，取 0.2 元 / kWh) =0.2 1926570.4 10-4+0.1 124.868 =51.018 萬元 3、 確定接線方案 根據(jù)上述結(jié)果列表如下： 方案 變壓器數(shù)量（臺） 綜合投資（萬元） 年運(yùn)行費(fèi)用（萬元） 3 118.484 101.192 4 111.530 55.573 2 124.868 51.018 經(jīng)比 較， 方案年運(yùn)行費(fèi)用高， 一次性綜合投資也不低； 方案的投資最省，但是有 4臺主變，這樣會使運(yùn)行中維護(hù)檢修工作量大，并且在保護(hù)配置方面也要相應(yīng)增加，操作復(fù)雜 ； 方案的 一次性投資雖然大，但年運(yùn)行費(fèi)用 最省，只有兩臺主變，比方案少了兩臺，維護(hù)檢修工作少，操作簡單， 故主接線圖的最終方案確定為方案。 二、短路電流計(jì)算 、選擇短路點(diǎn) 。如圖： 15 、畫出短路阻抗圖 ： 、計(jì)算各元件阻抗 16 用標(biāo)么值進(jìn)行計(jì)算，取基準(zhǔn)容量 Sj=100MVA，基準(zhǔn)電壓 Uj 用各級電壓的平均 電壓，平遠(yuǎn)均電壓為 1.05 額定電壓，即 Uj110=1.05Ue110=1.05 110=115kV Uj35=1.05Ue35=1.05 35 37kV Uj10=1.05Ue10=1.05 10=10.5kV 取線路每相每公里電抗值 X0=0.4 /kM，最大運(yùn)行方式下系統(tǒng)容量SS=1200MVA， 系統(tǒng)電抗 XSMin=0.2，最小運(yùn)行方式下 系統(tǒng)電抗 XSMAX=0.3。 則各元件電抗標(biāo)么值為： 1、系統(tǒng) ： X1MAX*= XSMAXSj/SS=0.3 100/1200=0.025（最小運(yùn)行方式 ） X1Min*= XSMinSj/SS=0.2 100/1200=0.017（最大運(yùn)行方式） 2、線路： X2*= X3*=X0 lSj/ Uj1102=0.4 150 100/1152=0.45369 X10*= X0 lSj/ Uj352=0.4 15 100/372=0.43828 X302*= X0 lSj/ Uj352=0.4 5 100/372=0.1461 3、變壓器： ud1 %=0.5( ud1-2 %+ ud1-3 % ud2-3 %)=0.5 (10.5+18 6.5)=11 ud2 %=0.5( ud1-2 %+ ud2-3 % ud1-3 %)=0.5 (10.5+6.5 18) 0 ud3 %=0.5( ud1-3 %+ ud2-3 % ud1-2 %)=0.5 (18+6.5 10.5)=7 X4*= X5*=ud1 %Sj/ 100Se=(11 100000)/ (100 31500) =0.34921 X6*= X7*=ud3 %Sj/ 100Se=(7 100000)/ (100 31500) =0.22222 X8*= X9*=ud2 %Sj/ 100Se=(0 100000)/ (100 31500) =0 X11*= ud %Sj/ 100Se=(0.4 15 100000)/ (100 10000) =0.6 X302*= ud %Sj/ 100Se=(0.4 5 100000)/ (100 9000) =0.2222 在短路阻抗圖上標(biāo)明各元件阻抗標(biāo)么值。 、計(jì)算各短路點(diǎn)短路電流。 1、 K1點(diǎn)： 、最大運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： 17 XK1*= X1MAX*+ X2*/2=0.017+0.45369/2=0.243845 計(jì)算電抗： Xjs= XK1*SSMAX/ Sj=0.243845 1200/100=2.92614 3 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 I*=I *=1/ Xjs=1/2.92614=0.34175 =I= I* SSMAX/ Uj110=0.34175 1200/ ( 115)=2.05888kA 沖擊電流： ich =2.55I=2.55 2.05888=5.250144kA 短路容量： S= Uj110I= 115 2.05888=410MVA 、最小運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： XK1*= X1Min*+ X2*=0.025+0.45369=0.47869 計(jì)算電抗： Xjs= XK1*SSMin/ Sj=0.47869 1200/100=5.74428 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 I*=I *=1/ Xjs=1/5.74428=0.17409 =I= I* SSMin/ Uj110=0.17409 1200/ ( 115)=1.04879kA 沖擊電流： ich =2.55I=2.55 1.04879=2.67445 kA 短路容量： S= Uj110I= 115 1.04879=209MVA 2、 K2點(diǎn)： 、最大運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： XK2*= X1MAX*+ X2*/2+ X4*/2=0.017+0.45369/2+ 0.34921/2=0.41845 計(jì)算電抗： Xjs= XK2*SSMAX/ Sj=0.41845 1200/100=5.0214 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 18 I*=I *=1/ Xjs=1/5.0214=0.199148 =I= I* SSMAX/ Uj35=0.199148 1200/ ( 37)=3.72901kA 沖擊電流： ich =2.55I=2.55 3.72901=9.50899kA 短路容量： S= Uj35I= 37 3.72901=239MVA 、最小運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： XK2*= X1Min*+ X2*+ X4*=0.025+0.45369+0.34921=0.8279 計(jì)算電抗： Xjs= XK2*SSMin/ Sj=0.8279 1200/100=9.9348 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 I*=I *=1/ Xjs=1/9.9348=0.10066 =I= I* SSMin/ Uj35=0.10066 1200/ ( 37)=1.88478kA 沖擊電流： ich =2.55I=2.55 1.88478=4.8061 kA 短路容量： S= Uj35I= 37 1.88478=121MVA 3、 K3點(diǎn)： 、最大運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： XK3*= X1MAX*+ X2*/2+ X4*/2+ X6*/2=0.017+0.45369/2+ 0.34921/2+ 0.22222/2=0.52956 計(jì)算 電抗： Xjs= XK3*SSMAX/ Sj=0.52956 1200/100=6.35472 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 I*=I *=1/ Xjs=1/6.35472=0.15736 =I= I* SSMAX/ Uj10=0.15736 1200/ ( 10.5)=10.3832kA 沖擊電流： 19 ich =2.55I=2.55 10.3832=26.47738kA 短路容量： S= Uj10I= 10.5 10.3832=189MVA 、最小運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： XK3*= X1Min*+ X2*+ X4*+ X6*=0.025+0.45369+0.34921+0.22222=1.05012 計(jì)算電抗： Xjs= XK3*SSMin/ Sj=1.05012 1200/100=12.60144 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 I*=I *=1/ Xjs=1/12.60144=0.07936 =I= I* SSMin/ Uj10=0.07936 1200/ ( 10.5)=5.2361kA 沖擊電流： ich =2.55I=2.55 5.2361=13.3522kA 短路容量： S= Uj10I= 10.5 5.2361=95MVA 4、 K4點(diǎn)： 、最大運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： XK4*=X1MAX*+X2*/2+X4*/2+X10*=0.017+0.45369/2+0.34921/2+0.43828 =0.85673 計(jì)算電抗： Xjs= XK4*SSMAX/ Sj=0.85673 1200/100=10.28076 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 I*=I *=1/ Xjs=1/10.28076=0.09727 =I= I* SSMAX/ Uj35=0.09727 1200/ ( 37)=1.82135kA 沖擊電流： ich =2.55I=2.55 1.82135=4.6444kA 短路容量： S= Uj35I= 37 1.82135=117MVA 20 、最小運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： XK4*= X1Min*+ X2*+ X4*+ X10*=0.025+0.45369+0.34921+0.43828=1.26618 計(jì)算電抗： Xjs= XK4*SSMin/ Sj=1.26618 1200/100=15.19416 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 I*=I *=1/ Xjs=1/15.19416=0.06581 =I= I* SSMin/ Uj35=0.06581 1200/ ( 37)=1.23237kA 沖擊電流： ich =2.55I=2.55 1.23237=3.14255kA 短路容量： S= Uj35I= 37 1.23237=79MVA 5、 K5點(diǎn)： 、最大運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： XK5*= X1MAX*+ X2*/2+ X4*/2+ X10*+ X11* =0.017+0.45369/2+ 0.34921/2+ 0.43828+0.6 =1.45673 計(jì)算電抗： Xjs= XK5*SSMAX/ Sj=1.45673 1200/100=17.48076 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 I*=I *=1/ Xjs=1/17.48076=0.05721 =I= I* SSMAX/ Uj10=0.05721 1200/ ( 10.5)= 3.7746kA 沖擊電流： ich =2.55I=2.55 3.7746=9.62523kA 短路容量： S= Uj10I= 10.5 3.7746=69MVA 、最小運(yùn)行方式下： 短路點(diǎn)總電抗： 21 XK5*= X1Min*+ X2*+ X4*+ X10*+ X11* =0.025+0.45369+0.34921+0.43828+0.6 =1.86618 計(jì)算電抗： Xjs= XK5*SSMin/ Sj=1.86618 1200/100=22.3942 Xjs 3，求短路電流不用查運(yùn)算曲線，用倒數(shù)法 I*=I *=1/ Xjs=1/22.3942=0.04465 =I= I* SSMin/ Uj10=0.04465 1200/ ( 10.5)=2.9464kA 沖擊電流： ich =2.55I=2.55 2.9464=7.5134kA 短路容量： S= Uj10I= 10.5 2.9464=54MVA 、統(tǒng)計(jì)短路計(jì)算結(jié)果 列表如下： 短路點(diǎn) 最大方式 最小方式 I* I(kA) ich(kA) S（ MVA） I* I(kA) ich(kA) S（ MVA） K1 0.34175 2.05888 5.25014 410 0.17409 1.04879 2.6744 209 K2 0.199148 3.7290 9.50899 239 0.10066 1.88478 4.8061 121 K3 0.15736 10.3832 26.47738 189 0.07936 5.2360 13.3522 95 K4 0.09727 1.82135 4.6444 117 0.06581 1.23237 3.14255 79 K5 0.05721 3.7746 9.62523 69 0.04465 2.9464 7.5134 54 三、電氣設(shè)備選擇 、斷路器 選擇與校驗(yàn) 1、最大工作電流 IgMAX： IgMAX110= S110ZMAX/ Ue110 =（ 26.775+11.71） / （ 110） 0.20199kA=201.99A 22 IgMAX35= S35ZMAX/ Ue35=26.775/ （ 35） 0.44167kA=441.67A IgMAX10= S10ZMAX/ Ue10=11.71/ （ 10） 0.67608kA=676.08A 2、列出電網(wǎng)條件： 電網(wǎng)工作電壓 Ug(kV) 最大工作電流 IgMAX(A) 最大暫態(tài)短路電流 I(kA) 短路容量 S （ MVA） 110 201.99 2.05888 410 35 441.67 3.7290 239 10 676.08 10.3832 189 3、選擇斷路器： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 110kV、 35kV 系統(tǒng) 選擇 SF6 斷路器，并根據(jù)電網(wǎng)條件選擇了斷路器，其參數(shù)如下： 型號 額定電壓 Ue(kV) 額定電流 Ie(A) 額定開斷電流 Ikd(kA) 額定開斷容量 Se （ MVA） LW-110 110 2000 40 3500 LWS-35 35 600 20 750 SN10-10 10 1200 31.5 750 4、校驗(yàn)： 、動穩(wěn)定： 型號 極限通過電流峰值iMAX(kA) 或 沖擊電流ich(kA) 備注 LW-110 100 5.25014 滿足要求 LWS-35 50 9.50899 滿足要求 SN10-10 80 26.47738 滿足要求 、熱穩(wěn)定： 設(shè)斷路器跳閘時間為 0.1S，過流保護(hù)動作時間為 2S，則短路時間 t=0.1+2=2.1S，而 =I/ I =1，由 和 t 在設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第 9 頁上查得 tz=1.75S，所以 短路電流發(fā)熱等值時間： 23 tdz=tz 0.05=1.75+0.05=1.8S 熱穩(wěn)定： I2 110tdz=（ 2.05888） 2 1.8=7.630kA2S I2 35tdz=（ 3.7290） 2 1.8=25.03 kA2S I2 10tdz=（ 10.3832） 2 1.8=194.06 kA2S 經(jīng)比較： 型號 4S 熱穩(wěn)定電流 I t(kA) I2 tt 或 I2 tdz(kA2S ) 備注 SW4-110 40 6400 7.630 滿足要求 SW2-35 20 1600 25.03 滿足要求 SN10-10 31.5 3969 194.06 滿足要求 、隔離開關(guān) 選擇與校驗(yàn) 1、選擇： 根據(jù)電網(wǎng)條件選擇了隔離開關(guān)，其參數(shù)如下： 型號 額定電壓 Ue(kV) 額定電流 Ie(A) GW4-110D 110 600 GW2-35D 35 600 GN8-10 10 1000 2、校驗(yàn)： 型號 動穩(wěn)定電流iMax(kA) 或 沖擊電流 ich(kA) 熱穩(wěn)定電流 I t (kA,S) I2 tt (kA2S ) 或 I2 tdz (kA2S ) 備注 GW4-110D 50 5.25014 15.8(4) 998.56 7.630 滿足要求 GW2-35D 50 9.50899 14(5) 980 25.03 滿足要求 GN8-10 75 26.47738 30(5) 4500 194.06 滿足要求 24 、母線 選擇與校驗(yàn) 1、 110kV 和 35kV母線選擇與校驗(yàn) 、選擇： 110kV 和 35kV 配電裝置的母線采用鋼芯鋁絞線。 按最大工作電流選擇導(dǎo)線截面 S 即 IgMAX KIY 表 a：鋼芯鋁絞線長期允許截 流量 IY（ A） 導(dǎo)線型號 導(dǎo)線最高允許溫度 LGJ-50 LGJ-70 LGJ-95 LGJ-120 LGJ-150 LGJ-185 70 210 265 330 380 445 510 80 215 260 352 401 452 531 表 b：裸導(dǎo)體在不同海拔調(diào)度及環(huán)境溫度下的綜合校正系數(shù) K 導(dǎo)體最高允許溫度 適用 范圍 海拔調(diào)度 (m) 實(shí)際環(huán)境溫度（） +20 +25 +30 +35 +40 +45 +50 +80 計(jì)及日照時戶外軟導(dǎo)線 1000 及以下 1.05 1 0.95 0.89 0.83 0.76 0.69 2000 1.01 0.96 0.91 0.85 0.79 3000 0.97 0.92 0.87 0.81 0.75 4000 0.93 0.89 0.84 0.77 0.71 設(shè) 變電站的最高年平均溫度為 +20，月平均最高氣溫 32下， 海拔1000m 以下， 變電站的實(shí)際平均溫度為（ 20 32） /2 26，在導(dǎo)體最高允許溫度 +80時，由表 b 查出 K=1 所以從表 a 中選擇 110kV 和 35kV 母線型號如下： 110kV： LGJ-70 IgMAX110=201.99A KIY=1 260=352A 35kV： LGJ-185 IgMAX35=441.67A KIY=1 531=531A 25 、熱穩(wěn)定檢驗(yàn) 110kV： LGJ-70 S=70mm2 Smin =I 110 /C=2.05888 1000 /87=31.8 mm2 ，滿足要求。 35kV： LGJ-185 S=185mm2 Smin =I 35 /C=3.7290 1000 /87=57.5 mm2 ，滿足要求。 2、 10kV 母線選擇與校驗(yàn) 、選擇 ： 10kV 配電裝置的母線采用硬母線（鋁排）。 按最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面 S 即 IgMAX10=676.08A KIY 表 c：矩形鋁導(dǎo)線長期允許載流量 IY（ A） 導(dǎo)體尺寸 h b(mm2) 636.3 63 10 806.3 80 10 1006.3 10010 1256.3 12510 單條 平放 872 1129 1100 1411 1363 1663 1693 2063 豎放 949 1227 1193 1535 1481 1807 1840 2242 雙條 平放 1211 1800 1517 2185 1840 2613 2276 3152 豎放 1319 1954 1649 2375 2000 2840 2474 3426 設(shè)變電站的最高年平均溫度為 +20，月平均最高氣溫 32下，海拔1000m 以下，變電站的實(shí)際平均溫度為（ 20 32） /2 26，在導(dǎo)體最高允許溫度 +80時，由表 b 查出 K=1 所以從表 c 中選擇 10kV 母線 尺寸為 63 6.3 mm2 ，單條平放。 26 IgMAX10=676.08A KIY=1 872 872A 、熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 鋁排截面： S=63 6.3=396.9mm2 Smin =I 10 /C=10.3832 1000 /87=160.1 mm2 ，滿足要求。 、動穩(wěn)定校驗(yàn)： 10kV 母線三相短路時短路沖擊電流 ich=26.47738kA=26477.38A 對于單條平放母線，支持絕緣子間的跨距 L=1.2m，截面系數(shù) w=0.167bh2（ b 為母線厚度， h為母線寬度，單位 m3），母線相間距離 a=0.25m，振動系數(shù) =1，則作用在母線上的最大應(yīng)力 max=(1.73 i2chL2 10-8)/(aw) =(1.73 26477.382 1 1.22 10-8) /(0.25 0.167 6.3 10-3 632 10-6) =16.729 106 Pa 母線材料的允許應(yīng)力 (硬鋁 )y=69 106 Pa max=16.729 106 Pa，滿足要求。 、 10kV 電纜選擇與校驗(yàn) 1、 10kV905 線路 的直埋電纜選擇： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用 10kV 鋁芯、鋁包、鋼帶鎧裝的 ZLL12 型三芯油浸紙絕緣電力電纜。 、按最大持續(xù)工作電流選擇電纜截面 S： 905 線最大持續(xù)工作電流： IgMAX= SZMAX/ Ue cos=1000/( 100.8)=72.17A 由表 d 查得，選用截面 S 70mm2，其在土壤熱阻系數(shù) 80時，額定長期允許電流 Iy=150A。另 設(shè) 變電站最熱月地下 0.8m 深處最高溫度 25，由表 e查得溫度校正系數(shù) k=1。經(jīng)校正后 S 70mm2 電纜的長期允許電流 K Iy=1 150=150A IgMAX=72.17A 表 d： 10kV 電纜長期允許載流量 Iy（ A） 27 纜芯截面 （ mm2） 空氣中敷設(shè) 直埋敷設(shè) 土壤熱阻系數(shù)80 土壤熱阻系數(shù)120 50 120（ 105） 130 115 70 145（ 130） 150 140 95 180（ 160） 185 165 120 205（ 185） 215 185 150 235（ 210） 245 215 185 270（ 245） 275 240 注：括弧內(nèi)數(shù)字適用于裸鉛（鋁）包電纜。 表 e：環(huán)境溫度變化時電纜載流量的校正系數(shù) K 纜芯工作溫度( ) 不同環(huán)境溫度下的載流量校正系數(shù) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 80 1.17 1.13 1.09 1.04 1 0.954 0.905 0.853 0.798 65 1.22 1.17 1.12 1.06 1 0.935 0.865 0.791 0.707 60 1.25 1.20 1.13 1.07 1 0.926 0.845 0.756 0.655 50 1.34 1.26 1.18 1.09 1 0.895 0.775 0.623 0.447 、 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面 S = IgMAX /J J=1.54 S = 72.17/ 1.54 = 46.86 mm S=70 mm2 根據(jù)上述兩個條件 查表可選擇 10kV 鋁包電纜，纜芯面 70mm2 、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)電纜時，只考慮速動保護(hù)動作，設(shè)斷路器的跳閘時間為 0.1S，保護(hù)動作時間為 0.1S， t=0.1+0.1=0.2S，在 =1 時，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第 8 頁圖 2，得 tz=0.17S tdz=tz+0.05=0.17+0.05=0.22S 電纜的熱穩(wěn)定系數(shù) C 95，所以電纜的最小截面 Smin =I 10 /C=10.3832 1000 /95=51.264 mm2 S=70 mm2，滿足要求。 28 、按允許電壓降校驗(yàn) 取電纜電阻率 =0.029mm2 /m，則電 壓降 U% = IgMAXL 100/(UeS) = 72.17 0.029 1 100/(10 70) =0.518% 5%，滿足要求。 、電壓互感器選擇 1、根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件選擇電壓互感器的類型。 110kV 選用電容式電壓互感器， 35kV 選用電磁式電壓互感器， 10kV 選用澆注絕緣的電磁式電壓互感器。 2、按一次回路電壓選擇和二次側(cè)額定電壓選擇。 選擇結(jié)果如下： 型號 額定電壓(kV) 接線方式 形式 基本二次繞 組電壓 (V) 輔助二次繞組電壓(V) 備注 JCC1-110 110kV Y0/Y0/ 單相式 100/ 100 3 只 JDJJ-35W 35kV Y0/Y0/ 單相式 100/ 100/3 3 只 配熔斷器RW9-35 JDZJ-10 10kV Y0/Y0/ 單相式 100/ 100/3 3 只 、電流互感器選擇 按安裝地點(diǎn)、安裝使用條件及一次電路的電壓和電流選擇電流互感器型號如下： 110kV： LCWD-110 (400/5) 35kV： LCWD-35W (主變： 1000/5 線路： 300/5) 10kV： LZZ1-10 (主變： 2000/5 線路： 300/5) 、設(shè)備選擇結(jié)果表 設(shè)備 型號 備注 29 主變 SFSL7-31500 Se =31500kVA 斷路器 110kV LW-11