110KV變電所電氣一次部分初步設(shè)計參考資料要點

1、 目錄一、110KV變電所電氣一次部分初步設(shè)計-1二、設(shè)計任務(wù)書-4三、設(shè)計成品-四、主接線設(shè)計-一 負荷分析統(tǒng)計-二 主變選擇-三 主接線方案擬定-四 可靠性分析-五、經(jīng)濟比較-六、短路電流計算-七、電氣設(shè)備設(shè)計選擇-一選擇母線-二選擇斷路器、隔離開關(guān)-三選擇10KV母線的支持絕緣子-四選擇110KV一回出線上一組CT-八、配電裝置設(shè)計-一110KV變電所電氣一次部分初步設(shè)計參考資料1. 本所設(shè)計電壓等級：110/35/10K2. 系統(tǒng)運行方式：不要求在本所調(diào)壓3. 電源情況 與本所連接的系統(tǒng)電源共有3個，其中110KV兩個，35KV一個.具體情況如下： (1)110KV系統(tǒng)變電所 該所電源

2、容量(即110KV系統(tǒng)裝機總?cè)萘?為200MVA(以火電為主)。在該所等電壓母線上的短路容量為634MVA，該所與本所的距離為8.2KM.以一回路與本所連接。(2)110KV火電廠 該廠距離本所10.2KM.裝有3臺機組和兩臺主變，以一回線路與本所連接,該廠主接線簡圖如圖1：(3)35KV系統(tǒng)變電所 該所距本所6.17KM.以一回線路相了解，在該所高壓母線上的短路容量為250MVA.。 以上3個電源,在正常運行時,主要是由(1)(2)兩個110KV級電源來供電給本所。35KV變電所與本所相連的線路傳輸功率較小，為聯(lián)絡(luò)用。當3個電源中的某一電源出故障，不能供電給本所時，系統(tǒng)通過調(diào)整運行方式，基本

3、是能滿足本所重要負荷的用電，此時35KV變點所可以按合理輸送容量供電給本所。4. 本所地理概況：5. 本地區(qū)氣象及地質(zhì)條件年最高氣溫：40最高月平均氣溫：34年最低氣溫：-4地震烈度：7度以上 年平均雷電日 ：90天海拔高度：75M6. 負荷資料（1）35KV負荷用戶名稱容量（MW）距離（KM）備注化工廠15類負荷鋁廠13類負荷水廠 5類負荷塘源變7 4類負荷35KV用戶中，化工廠，鋁廠有自備電源（2）10KV遠期最大負荷用戶名稱容量（MW）負荷性質(zhì)機械廠自行車廠食品加工廠電臺紡織廠木材廠齒輪廠 10KV用戶在距本所1-3KM范圍內(nèi)（3）本變電所自用負荷約為60KVA（4）一些負荷參數(shù)的取值：

4、c.年最大負荷利用小時數(shù)max4500小時/年d表中所列負荷不包括網(wǎng)損在內(nèi)，故計算時因考慮網(wǎng)損，此處計算一律取網(wǎng)損率為5%e.各電壓等級的出線回路數(shù)在設(shè)計中根據(jù)實際需要來決定。各電壓等級是否預(yù)備用線路請自行考慮決定。二設(shè)計任務(wù)書 1電氣主接線設(shè)計 2短路電流計算 3主要電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體選擇 4配電裝置的設(shè)計三設(shè)計成品說明書一份。（包括對設(shè)計基本內(nèi)容的論證：短路電流計算過程。電氣設(shè)備選擇計算過程。）110KV變電所的初步設(shè)計計算一主接線設(shè)計一負荷分析統(tǒng)計 （1）35KV側(cè)負荷：S35KV =(1+5%)××0.9=18.455MVA 其中類負荷：S35KV =(1+5%)&

5、#215;× 類負荷占總負荷百分數(shù)：×100%=×100%=57.8%（2）10KV側(cè)負荷：S10KV=(1+5%)×× 其中類負荷：S10KV=(1+5%)××類負荷：S10KV=(1+5%)××類負荷總負荷百分數(shù)：類負荷占總負荷百分數(shù)：（3）110KV側(cè)負荷：S110KV =(1+5%)(S35KV+S10KV+S所用) =(1+5%)(18.455+4.781+0.06)VA二主變選擇(1)臺數(shù)分析：為了保證供電的可靠性，選兩臺主變壓器(2)主變壓器容量：主變壓器容量應(yīng)根據(jù)510年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇

6、，并考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。所以每臺變壓器的額定容量按SnM （ PM為變電所最大負荷）選擇，即Sn×24460.7=17122.5KVA這樣當一臺變壓器停用時，可保證對70%負荷的供電?？紤]變壓器的事故過負荷能力40%，則可保證對98%的負荷供電由于一般電網(wǎng)變電所大約有25%的非重要負荷，因此采用SnM對變電所保證重要負荷來說是可行的。(3)繞組分析：通過主變壓器各側(cè)繞組的功率。均達到15%Sn以上時，可采用三繞組變壓器。因15%Sn=2568.4KVA。所以S1S2S315%Sn。即通過主變壓器各繞組的功率均達到15%Sn以上，又因中性點具有不同的接地方式，所以采

7、用普通的三繞組變壓器。選為SFSL120000型，容量比為100/100/50三主接線方案擬定型號及容量（KVA）額定電壓高 /中 /低損耗（KW）阻抗電壓（%）空載電流（%）參考價格（萬元）綜合投資（萬元）空載短 路高-中高-低中-低高-中高-低中-低SFSL-2000013118 110KV側(cè)：本所在正常運行時主要是由（1）（2）兩個110KV級電源來供電。所以必須考慮其可靠性。 35KV側(cè)：因為此側(cè)類負荷占57.8%占的比例重大，考慮類用戶的可靠性，應(yīng)采用帶有旁路的接線方式。 10KV側(cè)：此側(cè)類負荷占26.7%比重不大，但負荷較多，且本所用電即從本側(cè)取，所以應(yīng)考慮帶旁路和分段。方案、11

8、0KV：采用橋形設(shè)備少，接線簡單清晰，為了檢修橋連斷路器時不致引起系統(tǒng)開環(huán)運行，增設(shè)并聯(lián)的旁路隔離開關(guān)以供檢修用。但橋形可靠性不高。35KV：采用單母線分段帶專用旁路。接線簡單清晰，操作簡單，當檢修出線斷路器時可不停電，可靠性比較高，但當母線短路時要停電。 10KV側(cè)：采用單母線分段帶專用旁路，所用電采用雙回路供電提高了所用電可靠性。方案：110KV：采用橋形接線，同方案35KV：雙母線帶專用旁路，可靠性更高，靈活。檢查出線斷路器不會停電。母線短路只出線短時停電，可靠地保證類用戶用電，但投資大，操作較復(fù)雜，易出現(xiàn)誤操作。10KV：采用單母線分段帶專用旁路，同方案方案110KV：采用橋形接線，同

9、方案35KV：采用單母線分段兼專用旁路，接線清晰明了，可靠性較高，但做母聯(lián)和做旁路時切換復(fù)雜。10KV：采用單母線分段，接線簡單，但在檢修出線斷路器時需停電，可靠性不高。四可靠性分析方案：110KV側(cè)采用橋形接線，使斷路器達到最簡。鑒于110KV為兩回進線，所以采用橋形較合理?？煽啃员葐卧泳€要高，并易發(fā)展成單母線分段，為以后的發(fā)展大下基礎(chǔ)。又因，兩個110KV電源離本所不遠出現(xiàn)故障的機率不多，所以雖可靠性不很多，但仍可滿足需要。35KV：采用單母線分段帶旁路，當檢修出線斷路器時可不停電，因為進行分段且是斷路器分段，所以當一段母線發(fā)生故障時，可以保證正常段母線不間斷供電，因為設(shè)置旁路母線，可以

10、保證.類用戶用電要求，同時它結(jié)構(gòu)簡單清晰，運行也相對簡單，便于擴建和發(fā)展。同時它投資小，年費用較低，占地面積也比雙母線帶旁路小，年費用較小，所以滿足35KV側(cè)用戶的要求，但當母線故障時，可能出現(xiàn)一半容量停運。10KV：采用單母線分段帶旁路，因為本側(cè)類用戶僅占26.7%。所以完成可靠滿足供電要求。方案：110KV側(cè)采用橋形接線，可靠性同方案。35KV：采用雙母線帶旁路，通過兩組母線隔離開關(guān)的到閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一出線斷路器無需停電。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上。能靈活地適應(yīng)各種運行方式調(diào)度和潮流變化需要。擴建方便

11、，但投資大，占地多，配電裝置復(fù)雜，容易發(fā)生誤操作。10KV：采用單母線分段，所用電因較重要，采用雙回路供電來提高它的可靠性，同方案。方案：110KV側(cè)采用橋形接線，可靠性同方案。35KV：采用單母線分段兼專用旁路，這種接線方式具有了旁路的優(yōu)點，同時減少了一個斷路器使投資減少，但要檢修任一斷路器時，操作步驟復(fù)雜，對本級類用戶的供電可靠性有一定影響。10KV：采用單母線分段，這種接線方式使當一段母線發(fā)生故障時，不致造成政策母線也同時停電，縮小了停電范圍。對本級出線多，很適合，但因為沒有帶旁路，使當檢修出線斷路器時需要停電，這樣就不能保證本級類負荷的要求。所以，選用方案與方案進行經(jīng)濟比較五經(jīng)濟比較統(tǒng)

12、一初選同一類型主變壓器和斷路器 主變壓器 型號 SFSL120000110KV斷路器 型號 DW311035KV斷路器 型號 DW33510KV斷路器 型號 GG1A25方案：電壓等級 接線形式 價格變壓器年電能損失總量AQ0=I0（%）Q=Ud（%）=36萬元A=n（P0+KQ0）T0+×（1.496+0.85+0.1143）×3000計算年運行費用 U1 U2 U=方案： Z=（23.6+31.4+25.786+8.415）1.9=169.482（萬元） U××10-4+U1+U2××10-4 =21.21（萬元） I2 I1 U

13、 U經(jīng)比較選用方案I六短路電流計算（1） 短路電流計算，求各支路元件電抗標幺值取SB=100MVA UB=Upj 計算各元件參數(shù)標幺值110KV系統(tǒng)： X1= 線路： X2×× 110KV火電廠：X12= 線路： X16××火電廠變壓器（見等值電路圖2） VS1%=（V12%+V31%-V23%）= VS2%=（V12%+V23%-V31%）=VS3%=（V23%+V31%-V12%）=因為第二繞組與本線路無關(guān)，所以可以不算它的電抗 X14=VS1%X13=VS3%110KV火電廠化簡（見圖3）其中X12=X12=X12“X17=X12/X12/X12“

14、 X18=（X13+X14）/（X13+X14本所變壓器 VS1%=（18+10.5-6.5）=11 VS2%=（18+6.5-10.5）=7 VS3%=設(shè)在d1 ，d2 ，d3點短路（見圖4）計算各點短路時的電流標幺值 X5=X6=X7=其中因為本所所取的兩臺主變型號相同，所以有 X8=X5 X9=X6 X10=X735KV系統(tǒng)： SS取250MVA X11=線路 X11××因為本所的第三繞組的電抗標幺值為負數(shù)，所以可以視為一導(dǎo)線，所以總等值電路圖可化簡為圖4 X19=X1+X2 X20=X3+X4 X21=X5/X8 X22=X6/X9 X23=X11+X12（2）設(shè)在

15、d1. d2. d3點短路（見圖4）計算各點短路時的電流標幺值1. d1點短路，電路圖化簡圖X14=X21+X22+X23各電源到短路點的轉(zhuǎn)移電抗為 X1f=X19 X2f=X20 X3f=X24計算電抗為Xjs1×X js2×因為35KV側(cè)系統(tǒng)視為無限大容量電源，所以直接得IPS*=2. d2點短路（見下圖） X25=X22+X21計算轉(zhuǎn)移電抗，用星三角變換可求：X26=X1f=X19+X25+ =0.1828+0.45+X27=X2f=0.2633+0.45+計算電抗為Xjs1×Xjs2×IPS*=3. d3點短路（見下圖）X28=X22+X23計算

16、轉(zhuǎn)移電抗，用星三角變換可求；X29=X1f=X19+X21+ =0.1828+0.275+X30=X2f=0.2633+0.275+X28=X3f求計算電抗Xjs1=X1f×XjS2×IPS*=至此，已將各點短路時。各電源的計算電抗求出，據(jù)此查電力系統(tǒng)分析及電力網(wǎng)分析上冊附表，可得到各電源在不同點短路電流（標幺值）制成下表計算時間為方便設(shè)計，此處規(guī)定保護時間統(tǒng)一取0.4S，斷路器動作時間可取0.2S。各電源在不同點短路時的短路電流（tK=0.4+0.2=0.6S）短路點110KV火電廠110KV系統(tǒng)35KV系統(tǒng)00 0d1d2d3（2） 計算短路電流周期分量有名值根據(jù)公式

17、Iztm=Itm*×IN=Itm*×（KA）計算基準電流IN1. d1點短路（1）110KV系統(tǒng)變 IN=1.004（KA）（2）110KV火電廠 IN=0.4717（KA）（3）35KV系統(tǒng)變 IN=0.502（KA）計算短路電流有名值（1）110KV系統(tǒng)變 I×1.004=2.9116（KA）I×1.004=2.30（KA）I×1.004=2.1545（KA）（2）110KV火電廠 I×0.4717=2.113（KA）I×0.4717=1.417（KA）I×0.4717=1.287（KA）（3）35KV系統(tǒng)變

18、I=I=I×0.502=0.4872（KA）2點短路（1）110KV系統(tǒng)變 IN=3.121（KA）（2）110KV火電廠 IN=1.463（KA）（3）35KV系統(tǒng)變 IN=1.560（KA）計算短路電流有名值（1）110KV系統(tǒng)變 I×3.121=1.685（KA）I×3.121=1.610（KA）I×3.121=1.698（KA）（2）110KV火電廠 I×1.463=1.1836（KA）I×1.463=1.104（KA）I×1.463=1.145（KA）（3）35KV系統(tǒng)變 I=I=I×1.560=2.68

19、8（KA）3點短路（1）110KV系統(tǒng)變 IN=10.997（KA）（2）110KV火電廠 IN=5.155（KA）（3）35KV系統(tǒng)變 IN=5.499（KA）計算短路電流有名值（1）110KV系統(tǒng)變 I×10.997=8.721（KA）I×10.997=8.160（KA）I×10.997=8.468（KA）（2）110KV火電廠 I×5.155=6.186（KA）I×5.155=5.593（KA）I×5.155=5.73（KA）（3）35KV系統(tǒng)變 I=I=I×1.324=7.281（KA）將以上電流有名值制成下表短路點

20、110KV火電廠110KV系統(tǒng)變35KV系統(tǒng)變總短路電流 00 00d12.113 d2d3七電氣設(shè)備設(shè)計選擇（一） 選擇母線（按最大允許電流選擇） 1 d1點短路。（110KV側(cè)）母線最大工作電流按一臺（主）變?nèi)萘縼碛嬎?Imax=（A）按長期發(fā)熱允許電流選擇截面。因為110KV側(cè)為戶外配電裝置。所以選用軟導(dǎo)線。查設(shè)計資料表5-13初選用型號為LGJ50的鋼芯鋁絞線，由于是戶外裝置，所以按最熱月平均最高溫。即34查電氣附表3得環(huán)境修正系K=0.88。數(shù)（LGJ50型導(dǎo)線在基準溫度25時，載流量為210.0A）Ial34×210.0=184.8（A）>110.22（A） 熱穩(wěn)定

21、校驗（tk=0.4+0.2=0.6S）周期分量熱效應(yīng)QP=因tk<1秒，所以要計算非周期分量熱效應(yīng)Qnp Qnp=T×I2×2 故QP+Qnp=QK 正常運行時的導(dǎo)體溫度=0+（al-0） =34+（70-34）查電氣表4-6得C=88，滿足短路時發(fā)熱的最小截面 Smin=所以選擇LGJ-50型導(dǎo)線滿足要求由于是軟導(dǎo)線，所以可不必校驗動穩(wěn)定2d2點短路 35KV側(cè)35KV母線。按一臺主變?nèi)萘縼碛嬎?。因?5KV電壓母線接于主變二次側(cè)，所以Imax=（A）因為35KV為室外設(shè)備，所以選用軟導(dǎo)線，查設(shè)計資料表5-13。初選用LGJ-120型導(dǎo)線。在基準溫度25時載流量為3

22、80A，K值取0.88。則Ial34×380=334.4>314.918（A）熱穩(wěn)定校驗 （tk=0.4+0.2=0.6S）同期分量熱效應(yīng)QP=因為tk<1S，所以應(yīng)算非周期分量熱效應(yīng)QnpQnp=I22×故：Qk=Qp +Qnp正常運行時導(dǎo)體溫度=0+（al-0） =34+（70-34）查電氣表4-6得C=89，滿足短路時發(fā)熱的最小截面 Smin=滿足熱穩(wěn)定要求。3d3點短路 10KV側(cè)該側(cè)采用室內(nèi)配電裝置。所以0應(yīng)取最熱月平均最高溫度再加5，即34+5=39。查電氣附表3，K取0.81。導(dǎo)體采用矩形。因為矩形導(dǎo)體一般用于35KV及以下，電流在400A及以下的

23、配電裝置中。而且矩形導(dǎo)體散熱條件好，便于固定和連接。查手冊表5-4。選用1條80×10矩形導(dǎo)體，平放允許電流為1411A。豎放允許電流為1535A，集膚效應(yīng)系數(shù)KS Ial34×1411=1142.91（A）10KV母線按一臺主變?nèi)萘縼碛嬎?因為10KV電壓母線接在主變低壓側(cè),所以 Imax=（A） Ial34> Imax熱穩(wěn)定效驗： （tk=0.4+0.2=0.6S）周期分量熱效應(yīng)： QP= 非周期分量熱效應(yīng)QnpQnp=I22×故：Qk=Qp +Qnp正常運行時導(dǎo)體溫度=0+（al-0） =39+（70-39）查電氣表4-6得C=92，滿足短路時發(fā)熱的最

24、小截面 Smin=滿足熱穩(wěn)定要求。動穩(wěn)定效驗：導(dǎo)體 自振頻率由以下求得 m=h×b×pw××2700=2.16（kg/m） I=bh3×3×10-7（m4）按匯流母線為兩端簡支多跨梁方式查表4-5，Nf則f1= （L取1m） =418.289（HZ）>155（HZ）故 =1變壓器出口斷路器側(cè)短路時，（K=1.8）則沖擊電流IshI××22.188=56.481（KA）母線相間引力 （a=0.25m） fph×10-7××10-7×（） =2207.585（N/m）導(dǎo)體截

25、面系數(shù)2××2=32×10-6 m3則 =6.899*106 （Pa）硬鋁最大允許應(yīng)力al=70×106×106 （Pa）絕緣子間最大允許跨距 Lmax= = = （m）所以L=1m滿足要求。（二）選擇斷路器1設(shè)在110KV火電廠側(cè)變電站短路，則應(yīng)將110KV系統(tǒng)和35KV系統(tǒng)變兩個電源送出的短路電流與110KV火電廠送出的短路電流相比較，以兩者間大者為基準選擇斷路器和隔離開關(guān)。III周期分量熱效應(yīng)Qp= （KA）2·SQnp=TI2×2=0.5776（KA）2·SQk=Qp+Qnp=4.811+0.5776=5.

26、3886（KA）2·S沖擊電流ish=8.652 （KA）imax=0.135 （KA）由以上計算參數(shù)，參考設(shè)計資料表5-26可選擇SW6110型斷路器。其計算參數(shù)與SW6110參數(shù)比較如下： 計算數(shù)據(jù) SW6110 UNS 110KV UN 110KV ImaxIN 1200KA IInbr 21KA ish 8.652KA iwt 55KAQK 5.3886（KA）2·S It2×4（KA）2·S通過以上比較SW6110型斷路器完全能滿足要求235KV側(cè)出線斷路器選擇 最大持續(xù)工作電流 Imax=0.1297 （KA） 最大短路電流 I=1.1836

27、+1.685=2.8686（KA）I=1.104+1.610=2.714（KA）I=1.145+1.698=2.843 （KA） 沖擊電流ish=7.302 （KA）周期分量熱效應(yīng)Qp= （KA）2·S 非周期分量 Qnp=I22× 故：Qk=Qp +Qnp由計算數(shù)據(jù)與SW335/600參數(shù)比較如下： 計算數(shù)據(jù) SW335/600 UNS 35KV UN 35KV Imax 129.7A IN 600A I 2.8686KA Inbr ish 7.302KA iwt 17KAQK 5.321（KA）2·S It22×4（KA）2·S通過以上比較

28、：SW335/600型斷路器完全能滿足要求310KV側(cè)斷路器選擇Imax=0.0648（KA）=64.8（A） I=6.186+8.721=14.907（KA）I=5.593+8.160=13.753（KA）I=5.730+8.468=14.198 （KA）周期分量熱效應(yīng)Qp= （KA）2·S 非周期分量 Qnp=I22× 故：Qk=Qp +Qnp沖擊電流ish=53.665（KA）由計算數(shù)據(jù)與SN1010/1000參數(shù)比較如下： 計算數(shù)據(jù) SN1010/1000 UNS 10KV UN 10KV Imax 64.8A IN 1000A I 14.904KA Inbr is

29、h 53.665KA iwt 71KAQK 126.874（KA）2·S It2 *t 292×4（KA）2·S通過以上比較：SN1010/1000型斷路器完全能滿足要求（三）選擇隔離開關(guān)1110KV側(cè)選 GW2110 計算數(shù)據(jù) GW2110 UNS 110KV UN 110KV Imax 135A IN 600A ishies 50KAQK 5.3886（KA）2·S It2 *t 142×5（KA）2·S235KV側(cè)選 GW235 計算數(shù)據(jù) GW235 UNS35KV UN35KV ImaxAIN 600A ishKAies 50KAQK（KA）2·SIt2 *t 142×5（KA）2·S310KV側(cè)選 GN610/1000計算數(shù)據(jù) GN610/1000 UNS 10KV UN 10KV ImaxA ishKAQK（KA）2·S（四）選擇10KV母線的支持絕緣子 由前面的計算可知 UN=10KV Imax ish=53.665KA QK（KA）2·S查表5-52，試選用型號為ZNA10的支持絕緣子 Fmax =m=ZNA10支持絕緣子的機械