畢業(yè)設(shè)計（論文）110Kv降壓變電站電氣初步設(shè)計.doc

1、華北電力大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要隨著工業(yè)時代的不斷發(fā)展，人們對電力供應(yīng)的要求越來越高，特別是供電的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電站的合理設(shè)計和配置。一個典型的變電站要求變電設(shè)備運行可靠、操作靈活、經(jīng)濟(jì)合理、擴(kuò)建方便。出于這幾方面的考慮，本論文設(shè)計了一個降壓變電站,此變電站有三個電壓等級：高壓側(cè)電壓為110kv有四回線路；中壓側(cè)電壓為35kv有十回出線；低壓側(cè)電壓為10kv,有十四回出線,其中有六回是雙回路供電。同時對于變電站內(nèi)的主設(shè)備進(jìn)行合理的選型。本設(shè)計選擇選擇兩臺sfpsl-63000/110主變壓器，其他設(shè)備如站用變，斷路器，隔離開關(guān)，電

2、流互感器，高壓熔斷器，電壓互感器，無功補(bǔ)償裝置和繼電保護(hù)裝置等等也按照具體要求進(jìn)行選型、設(shè)計和配置，力求做到運行可靠，操作簡單、方便，經(jīng)濟(jì)合理，具有擴(kuò)建的可能性和改變運行方式時的靈活性。使其更加貼合實際，更具現(xiàn)實意義。 目 錄第一章 電氣主接線的設(shè)計41.1 原始資料分析41.2 主接線的設(shè)計41.3 主變壓器的選擇14第二章 短路電流計算18第三章 電氣設(shè)備的選擇及校驗 263.1 設(shè)備選擇與校驗的一般原則 263.2 110kv側(cè)設(shè)備的選擇及校驗273.3 35kv側(cè)設(shè)備選擇及校驗 333.4 10 kv側(cè)設(shè)備選擇及校驗37第四章 室內(nèi)外配電裝置設(shè)計394.1 配電裝置特點394.2 配電

3、裝置類型及應(yīng)用394.3 配電裝置的確定404.4 電氣總平面布置414.5 電氣總平面布置的要求41第五章 防雷保護(hù)和接地設(shè)計425.1 直擊雷保護(hù)425.2 雷電侵入波保護(hù)43第六章體會與總結(jié)46參考文獻(xiàn)47 附圖前 言本次設(shè)計是在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。綜合系統(tǒng)的考核三年來所學(xué)專業(yè)理論技術(shù)知識，旨在提高自身的技術(shù)水平，綜合能力，以達(dá)到理論聯(lián)系實際，學(xué)有所用，學(xué)有所成的目的。設(shè)計中依據(jù)發(fā)電廠電氣設(shè)備、電力工程電氣設(shè)計電氣一次部分、導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)程、繼電保護(hù)及安全自動裝置技術(shù)規(guī)程、35110kv變電所設(shè)計規(guī)范、10110kv高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范等國家的技術(shù)規(guī)程，對本設(shè)計變電所

4、進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的選擇，主要是電氣一次系統(tǒng)。通過本次對主變壓器，電氣主接線的選擇及短路電流計算，高壓電器設(shè)備的選擇，達(dá)到理論聯(lián)系實際的目的。這次設(shè)計得到了指導(dǎo)老師的大力幫助，同時也吸取了同學(xué)們的經(jīng)驗，在此向他們表示由衷的感謝。由于本人掌握的知識有限，又無設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計中難免存在不足及錯誤，懇請大家批評指正。第一章 電氣主接線的設(shè)計1.1原始資料分析（一）原始資料： 1變電所類型：110kv降壓變電所 2電壓等級：110/35/10kv3負(fù)荷情況： 35kv側(cè)：最大負(fù)荷50mw，最小負(fù)荷40mw，tmax=5500小時，cos=0.8510kv側(cè)：最大負(fù)荷25mw，最小負(fù)荷16mw，tmax=55

5、00小時，cos=0.85負(fù)荷性質(zhì)：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電 4出線情況： 110kv側(cè)：4回（架空線） 35kv側(cè)：10回（架空線） 10kv側(cè)：14回（電纜） 5系統(tǒng)情況： （1）系統(tǒng)經(jīng)雙回線給變電所供電； （2）系統(tǒng)110kv母線短路電流標(biāo)幺值為25（sb=100mva）。 6.環(huán)境條件： (1)最高溫度38，最低溫度-5，年平均溫度20 (2)土壤電阻率 3.5，故直接由查0秒曲線得35kv側(cè)短路電流：查0.2秒曲線得35kv側(cè)短路電流：查4秒曲線得35kv側(cè)短路電流：沖擊電流： (取1.8)10kv側(cè)簡化網(wǎng)絡(luò)圖： 圖1-8將它化成星形 圖1-9將、合并成；將、合并成：將、合并成：計算

6、各電源點到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，化成：圖1-10為s2到短路點的轉(zhuǎn)移電抗，是s1到短路點的轉(zhuǎn)移電抗。它們分別對應(yīng)的計算電抗： 又由于3.5，故直接由查0秒曲線得10kv側(cè)短路電流：查0.2秒曲線得10kv側(cè)短路電流：查4秒曲線得10kv側(cè)短路電流：沖擊電流： (取1.8)2.6 短路電流計算結(jié)果表1-2 短路電流計算結(jié)果表三相短路電流起始值i（ka）(ka）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值（ka）短路電流沖擊值（ka）110kv13.1233.4619.9435kv4.454.244.5511.3310kv14.413.414.435.4第三章 主要電氣設(shè)備的選擇及校驗3.1設(shè)備選擇與校驗的一般原則3.1.1

7、選擇的一般原則(1)應(yīng)滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。(2)應(yīng)滿足安裝地點和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。(3)應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。(4)同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。各種高壓電器的一般技術(shù)條件如下表所示：序號電器名稱額定電壓(kv)額定電流(a)機(jī)械負(fù)荷（n）額定開斷電流（ka）短路穩(wěn)定性絕緣水平熱穩(wěn)定動穩(wěn)定1高壓斷路器2隔離開關(guān)3電壓互感器4電流互感器5限流電抗器6避雷器7絕緣子3.1.2 技術(shù)條件選擇的高壓電器應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓過電流的情況下保持正常運行。電器的最高工作電壓umax不得

8、低于所在回路的最高運行電壓ug ，umaxug選用的電器額定電流ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流ig ，即ieig3.1.3 校驗的一般原則（1）電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。（2）用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗熱穩(wěn)定。（3）短路的熱穩(wěn)定條件it2tqkqk在計算時間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（ka2s）it t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ka2s）t設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間ts按下式計算t=td+tkd式中td 繼電保護(hù)裝置動作時間（s）tkd斷路的全分閘時間（s

9、） （4）動穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是： 上式中 短路沖擊電流幅值及其有效值 允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值（5）絕緣水平： 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。3.2 110kv側(cè)設(shè)備選擇及校驗3.2.1 110kv側(cè)主母線的選擇：110kv側(cè)進(jìn)、出線dl，g及母聯(lián)dl，g的選擇高壓斷路器的選擇原則：額定電壓的選擇：ueue = 110kv 額定電流的選擇：ieigmax 開斷電流的選擇：iekdi額定關(guān)合電流的選擇：iec1ishie進(jìn) i

10、gmax=2 x 1.05s/u =440.8aie出 igmax=1.05s/u =220.4a選擇根據(jù)高壓斷路器的選擇原則及計算最大持續(xù)電流，所選擇的斷路器型號為lw6-110型dl，gw5-110g型 g表2-1斷路器和隔離開關(guān)選擇結(jié)果表：計算數(shù)據(jù)lw25-110wgw-110gu(110kv)ue 110kv110kvigmax 440.8ie 1250a1250aiz 14.3iekd 31.5aish 36.5ieg 80ka80kaqk 14.34 i31.54kas 31.54kasi 36.5i 80ka 50ka經(jīng)驗算，動、熱穩(wěn)定滿足要求。3.2.2 110kv側(cè)主母線的選

11、擇1、 按長期發(fā)熱允許電流選sie進(jìn) igmax=2 x 1.05s/u =440.8a igmaxkiy k= = = 0.8iy= =440.8/0.8= 551 a選用lgj-185型鋼芯鋁鉸線， igmax0.8879= 703.2a2、 熱穩(wěn)定校驗：ssmin smin=正常運行時導(dǎo)體溫度50查表：c= 95smin=3852 所以，滿足要求.2.2.3 110kv側(cè)進(jìn)、出線ct的選擇 ie出 igmax=2x1.05xs/u = 440.8a選用lb7-110w/2x600（2x300）型動穩(wěn)定 80ka4秒熱穩(wěn)定電流31.5 ka(1) 內(nèi)部動穩(wěn)定校驗： kd = 36.5/x2

12、x600（300）=21.5（43）滿足要求(2) 熱穩(wěn)定檢驗：q=i2t=14.32x431.52x4滿足要求。在大、中型變電所中110kv及以上配電裝置多采用屋外配電裝置，屋外配電裝置的軟母線為鋼芯鋁絞線，三相呈水平布置，用懸式絕緣子懸掛在母線構(gòu)架上。1、型式：采用外軟母線2、型號：lgj185型額定截面（ ）根數(shù)及直徑（mm）計算截面（mm2）電阻計算質(zhì)量(kg/km)長期允許電 流（a）鋁芯鋼芯18528/2.887/2.5216.80.1637746183.2.4 110kv出線側(cè)設(shè)備的選擇1、dl的選擇：斷路器種類和型式應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點環(huán)境和技術(shù)條件特點選擇，采用可靠性高，檢修

13、周期長的sf6斷路器。型式：選擇屋外式；型號：lw25-110型型號額定電壓(kv)最高工作電壓(kv)額定電流（a）額定開斷電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)短路關(guān)合電流(ka)lw25-110110126125031.580401002、隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的型式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。隔離開關(guān)按額定電壓和額定電流選用gw5-110g(d)型型號額定電壓(kv)最高工作電壓(kv)額定電流（a）動穩(wěn)定電流(ka)2秒熱穩(wěn)定電流（ka）gw5-110g11012612508031.53、出線側(cè)pt的選擇電力工程電氣設(shè)計手冊248頁，3

14、5110kv配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器，接在110kv及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通訊，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合。統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。35kv及以上的戶外裝置，電壓互感器都是單相的出線側(cè)pt是當(dāng)首端有電源時，為監(jiān)視線路有無電壓進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘。型號額定電壓（v）二次繞組額定輸出（va）一次繞組二次繞組剩余電壓繞組0.5級0.2s6ptyd110/-0.01110000/100/100150va300va準(zhǔn)確度為:電壓互感器按一次回路電壓、二次電壓、安裝地點二次負(fù)荷及準(zhǔn)確等級要求進(jìn)行選擇。所以選用 tyd110/-0.01 型電容式電壓互感器。4、出線側(cè)c

15、t的選擇根據(jù)設(shè)計手冊35kv及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。出線側(cè)ct采用戶外式，用于表計測量和保護(hù)裝置的需要準(zhǔn)確度。當(dāng)電流互感器用于測量時，其一次額定電流盡量選擇回路中正常工作電流的1/3左右以保證測量儀表的最佳工作，并在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)。根據(jù)ueugmaxijigmax 選擇型號為lb7-110w型型號額定電流比二次負(fù)荷（va）4s熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流0.5級0.2s10p10plb7-110w2*600/5506031.5803.2.5 110kv側(cè)母線pt的選擇一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器。用于同期測量儀表和保護(hù)裝置。用于電度計量，準(zhǔn)確度

16、不應(yīng)低于0.5級，用于電壓測量不低于1級，用于繼電保護(hù)不應(yīng)低于3級，油浸式絕緣主要用于110kv及以上的電壓互感器110kv及以下的電磁式電壓互感器普通制成串級結(jié)構(gòu)。型號額定電壓(v)二次繞組額定輸出(va)一次繞組二次繞組剩余電壓繞組0.2s0.56p級jcc-110110000/100/10050010003.2.6 110kv主變側(cè)設(shè)備的選擇1、dl的選擇：斷路器種類和型式應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點環(huán)境和技術(shù)條件特點選擇，采用可靠性高，檢修周期長的sf6斷路器。型式：選擇屋外式；型號：lw25-110型型號額定電壓(kv)最高工作電壓(kv)額定電 流（a）額定開斷電流(ka)動穩(wěn)定 電流(k

17、a)熱穩(wěn)定 電流(ka)短路關(guān)合電流(ka)lw25-110110126125031.580401002、高壓側(cè)g的選擇型號額定電壓(kv)最高工作電壓(kv)額定電流（a）動穩(wěn)定電流(ka)4秒熱穩(wěn)定電流（ka）gw5-110g（d）11012612505031.53、高壓側(cè)ct的選擇型號額定電流比二次負(fù)荷(va)2s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定電流0.5、0.2s10p、10plb7-110w2*300/5506031.5803.3 35kv側(cè)設(shè)備選擇及校驗3.3.1變壓器進(jìn)線側(cè)dl 、g的選擇：（1） ue uew = 35 kvie igmax ie出 igmax=1.05xs/3u. = 693

18、a 選用zw35/1250型真空斷路器 gw535/1250型隔離開關(guān)表2-2斷路器和隔離開關(guān)選擇結(jié)果表計算數(shù)據(jù)zw-35gw5-35gu(35kv)ue 35kv35kvigmax 693aie 1250ka1250aiz 9.2aiekd 25ka ish 23.46 kaidg 80ka50qd 9.24 ka2sit2t 254ka2s31.54ka2sicj 13.89 kaidw 80 ka50ka（2）動穩(wěn)定效驗： ichidw滿足動穩(wěn)定要求。（3）熱穩(wěn)定效驗： qd it2t 滿足熱穩(wěn)定要求。3.3.2 35kv出線dl,g,選擇 ueuew= 35kvieigmax ie出

19、igmax=1.05s/u. = 51.9a 故選用zw35/630型真空dl gw535/630型g檢驗同上。3.3.3 35kv旁路dl和g選擇 ueuew= 35kv ieigmaxigmax = =693選用zw35/1250型真空斷路器 gw535/1250型隔離開關(guān)校驗同上。3.3.4 35kv主母線選擇1、按長期發(fā)熱允許電流選sie進(jìn) igmax= 1.05s/u = 693a igmaxkiy k= = = 0.8 iy= =693/0.8= 866 a所以，選用lgj-500型鋼芯，鋁鉸線， igmax0.81039= 831a1、 穩(wěn)定校驗：ssmin smin=正常運行時

20、導(dǎo)體溫度50查表：c= 95smin=2302 所以，滿足要求.3.3.5變壓器中壓側(cè)dl和g及分段dl和g的選擇因35kv側(cè)配電裝置選用戶外式，故選用zw-35/1250型真空斷路器和gw-35/1250型隔離開關(guān)。列表如下：1、35kv真空斷路器型號額定電壓(kv)最高工作電壓(kv)額定電流（a）額定開斷電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)短路關(guān)合電流(ka)zw-353540.51250258031.5802、35kv隔離開關(guān)型號額定電壓(kv)最高工作電壓(kv)額定電流（a）動穩(wěn)定電流(ka)4秒熱穩(wěn)定電流（ka）gw5-35/12503540.512508031.53

21、.3.6 35kv母線pt及其高壓熔斷器的選擇（1）型式工程手冊35-11kv配電裝置安裝三臺單相電壓互感器用于測量和保護(hù)裝置。選三臺單相帶接地保護(hù)油浸式j(luò)dxn-35型。型號額定電壓(v)一次繞組二次繞組剩余電壓繞組jdjj6-3535000/100/100/3（2）pt與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，pt本身不遭受短路電流作用，因此不校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。3.3.7電流互感器ct選擇型號額定電流比二次組合4秒熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流lzzbj-35200-1000/50.2s/0.5/10p/10p31.5803.4 10kv側(cè)設(shè)備的選擇及校驗3.4.1 10kv側(cè)主母線選擇 igmax=1.05

22、se/ue=2424.9a選雙條平直放置100*10硬銅線3.4.2 10kv出線導(dǎo)線的選擇，出線負(fù)荷按4kw考慮igmax= =242=igmax/j=242/0.9= 256mm2 所以選yjv22-1853.4.3 10kv進(jìn)線dl的選擇:igmax= igmax=1.05se/ue =2425a 表2-3計算結(jié)果列表計算數(shù)據(jù)zn-10u 10kvue 10kvigmax 2424.9 aie 2500kaiz 21.65aiekd 25kaicj 55.2kaidg 63kaqd 21.652 ka2sit2t 4024ka2sicj 44.8 kaidw 100 ka10kv出線dl

23、的選擇: 出線負(fù)荷按4kw考慮igmax= igmax=1.05se/3ue=242a選zn12-10型表2-4計算結(jié)果列表如下：計算數(shù)據(jù)zn12-10u 10kvue 10kvigmax 242 aie 400aiz 21.65aiekd 40kaish 55.2kaidg 100kaqd 21.6524ka2sit2t 4024ka2sicj 31.65 kaidw 100 ka3.4.4變壓器低壓側(cè)ct選擇 igmax=1.05se/3ue=2424.9a:型號：lzzb10型電壓等級10kv 額定電流比2500/5一秒熱穩(wěn)定倍數(shù)80 動穩(wěn)定倍數(shù)160經(jīng)校驗滿足要求3.4.5出線ct選擇

24、出線ct選擇電流比400/5秒熱穩(wěn)定倍數(shù)120動穩(wěn)定倍數(shù)225經(jīng)校驗滿足要求3.4.6 室內(nèi)、外穿墻套管的選擇進(jìn)線套管選用戶內(nèi)、外導(dǎo)體式ucug=10kvieigmax= =1.05se/3ue=2425a 所以 選用cwwl10/3000型10kv配電裝置為屋內(nèi)配電裝置，選用xgn-10高壓開關(guān)柜。3.4.7 10kv主母線的選擇按長期發(fā)熱允許載流量選擇截面，因電氣設(shè)備選用xgn-10高壓開關(guān)柜，選用100*10雙片銅條式。3.4.8 絕緣子和穿墻套管出線套管選用戶內(nèi)導(dǎo)體式，型號為clb-10型號額定電壓(kv)套管長度(mm)機(jī)械破壞負(fù)荷(kg)額定電流（a）cwwl-1010450600

25、2500第四章電氣總平面布置及配電裝置的選擇概述配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的聯(lián)結(jié)方式，由開關(guān)電器、保護(hù)和測量電器，母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。配電裝置按電器裝設(shè)地點不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。4.1.1 配電裝置特點屋內(nèi)配電裝置的特點：1、由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較??；2、維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，不受氣候影響；3、外界污穢空氣對電器影響較小，可減少維護(hù)工作量；4、房屋建筑投資較大。屋外配電裝置的特點：1、土建工作量和費用較少，建設(shè)周期短；2、擴(kuò)建比較方便；3、相鄰設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)；4、占地面積大；5

26、、受外界環(huán)境影響，設(shè)備運行條件差，須加強(qiáng)絕緣；6、不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作有影響。4.1.2 配電裝置類型及應(yīng)用根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置的高度，屋外配電裝置可以分為中型、半高型和高型等。1、中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便工作人員能在地面安全地活動，中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面。這種布置特點是：布置比較清晰，不易誤操作，運行可靠，施工和維修都比較方便，構(gòu)架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈

27、度較高地區(qū)建用。這種布置是我國屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運行方面和安裝槍修方面積累了比較豐富的經(jīng)驗。2、半高型配電裝置：半高行配電裝置是將母線置于高一層的水平面上，與斷路器、電流互感器、隔離開關(guān)上下重疊布置。半高型配電裝置介于高型和中型之間。具有以下優(yōu)點：1)占地面積約在中型布置減少30%；2)節(jié)省了用地，減少高層檢修工作量；3)旁路母線與主母線采用不等高布置實理進(jìn)出線均帶旁路很方便。缺點：上層隔離開關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺，檢修不夠方便。3、高型配電裝置，它是將母線和隔離開關(guān)上下布置，母線下面沒有電氣設(shè)備。該型配電裝置的斷路器為雙列布置，兩個回路合用一個間隔，因此可大大縮小占地面積，約為普通中型的5%，但其耗鋼多，安裝檢修及運行條件均較差，一般適用下列情況：1）配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人