3009.《某110kV变电所电气部分的设计

1、某110kv变电所电气部分的设计一、设计要求1、原始资料分析；2、确定变电站主接线；3、短路电流计算；4、主要电气设备的选择；5、设计系统的主接线图。二、系统资料系统容量系统电抗（sb=100mva）电压等级线路电抗（/km）系统c10.021110kv0.4系统c2三、负荷资料电压等级最大mw最小mw功率因数costmax小时回路数负荷类型35kv 60300.8500010二类10kv40200.8520010二类注：所用电为0.38mw，cos0.8，电压：380/220v。四、站地理位置示意图(其中a/b表示回路的最大最小负荷数，单位：mw，虚线表示不同等级分区。)c123km35kv

2、110kv9km设计的站地理位置12km3km10kv五、其它资料1）年最高气温为40c，平均为20c。 2）系统汽轮发电机组均有自动调压装置。 3）站后备保护的动作时限为0.35秒。六、设计成果1）设计说明书（内容：主接线方案选择的分析和论证；电气设备选择的计算和校验；短路电流计算书作为附录）；2）绘制电气主接线图。变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所电气部分的设计，分为主接线方案选择的分析和论证，电气设备选择的计算和校验，短路电流计算等三部分。设计中的变电所，为联系110kv电压等级的无穷大系

3、统，与电压等级分别为35kv，10kv两个的二类负荷系统。此变电所的特点为出线回路数较多，35kv和10kv电压等级的负荷系统各含10回出线回路，因此电气主接线应采用双母线接线方式或者双母线分段接线方式或者双母线带旁路母线线接线方式。变电所总的最大负荷容量为100mw，因此各种电气设备选择要满足要求。第一节 主接线方案选择的分析和论证；1.1 主接线方案选择的分析电气主接线是变电所的主要环节，变电所主接线形式与电力系统整体及变电所本身运行可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。所以主接线设计是一个综合性问题，应根据电力系统发展要求

4、，着重分析变电所在系统中所处的地位、性质、规模及电气设备特点等，做出符合实际需要的经济合理的电气主接线。变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。主接线设计的基本要求为：(1)供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。(2)适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方便，便于变电所的扩建。(3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行

5、费用，减少用地面积。(4)简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。(5)设计标准化。同类型变电所采用相同的主接线形式，可使主接线规范化、标准化，有利于系统运行和设备检修。下面根据设计的具体情况，对变电所主接线设计进行分析，主要粗略确定变电所的整体主接线，包括各电压等级的主接线形式，主变压器和所用变压器的选择。对于110 kv侧，由于此侧仅有一回进线，在进行110 kv 侧接线方案比较选择时,对双母线接线方式，双母线分段接线方式，双母线带旁路母线线接线方式等方案作技术经济分析比较：采用双母线接线方式相对投资最少，且运行的可靠性

6、也基本符合要求。而对于双母线分段接线方式和双母线带旁路母线线接线方式的投资增大，且增加了接线的复杂程度,也增加了设备的布置场地，但可靠性很高，同时也有利于将来扩建间隔。综合考虑各种接线方式，110 kv侧最终选择双母线接线方式。对于35kv和10kv侧，进行接线方案比较选择时，对单母线接线,单母线分段接线,单母线分段带旁路母线接线,双母线接线,双母线带旁路母线接线和双母线分段接线进行分析比较。采用单母线接线，若母线或母线隔离开关发生故障和需要检修时，都必须断开全部电源，造成整个变电所停电，无法满足对重要用户供电的需要。而双母线接线,双母线带旁路母线接线和双母线分段接线方式则具有很高的可靠性。综

7、合考虑各种接线方式，主要由于35kv和10kv侧的输出回路数较多，为提高供电可靠性，同时为了方便变电所的容量扩建，同时考虑适当节约资金，35kv和10kv侧最终也选择双母线接线方式。对变压器进行选择。主变压器的容量，台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定要根据传递容量的基本原始资料和电力系统510年发展规划，输送功率大小，馈线回路数，电压等级以及介入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。对重要变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器在计及过负荷允许时间内，应满足一类及二类负荷的供电，对一般性变电所，当一台主变停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70%80%。由变电

8、所的最大总负荷为100mw，其中35kv为60mw，10kv为40mw。因此，选用三台容量均为40mw三绕组变压器为合理选择。对所用电系统供电要选两台双绕组变压器1.2 主接线方案选择的论证由上述分析可得到以下两种主接线备选方案，如图所示：方案一三个电压等级的主接线均为双母线接线方式，主变压器为三台三绕组变压器，所用变为两台双绕组变压器。方案二110kv电压等级的主接线为双母线接线方式，35 kv和10 kv两个电压等级的主接线均为双母线接线带旁路母线接线方式。主变压器为三台三绕组变压器，所用变为两台双绕组变压器，和方案一相同。两方案的综合比较方案一方案二可靠性1、方案各电压等级主接线方式可靠

9、性均较高；2、 三个电压等级正常运行情况下，用三台三绕组变压器联系，提高了运行的可靠性；3、 负荷分布较均匀，有利于平衡潮流；4、 35kv和10kv负荷故障互不影响，整体的供电及运行可靠性高。1、 35 kv和10 kv两个电压等级的主接线均为双母线接线带旁路母线接线方式，方案主接线方式可靠性非常高；2、 35kv和10kv负荷故障互不影响，整体的供电及运行可靠性高； 3、 负荷分布较均匀。灵活性1、 35 kv和10 kv两个电压等级侧的接线相对简洁； 2、 三个电压等级均有利于变电所的扩建；3、 三个电压等级的接线均有多种运行方式，改变运行方式时操作方便，调度灵活，能适应负荷的变化。1、

10、 35 kv和10 kv两个电压等级侧的接线相对复杂； 2、 各个电压等级均有利于变电所的扩建，能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；3、 各个电压等级的接线均有多种运行方式，改变运行方式时操作方便，调度灵活，能适应负荷的变化。经济性1、三台三绕组变压器容量相同，均很大，正常运行时电能损耗较大；2、整体投资较小，年运行费用也较小。1、35kv和10kv两侧共增加了两组旁路母线，则相应增加了两组旁路断路器，同时相应增加了26个隔离开关，造成整体投资增加； 2、年运行费用增大；3、变电所的占地面积增大。由以上的分析和比较可以看出，两种方案在灵活性方面的差别不是很大，可靠性方面存在一些差别，在经

11、济性方面存在较大差别。可靠性方面，方案二优于方案一。但在经济性方面，方案一明显优于放案二。首先一次性投资资金方案一明显少于方案二，并且年运行费用方案一也少于方案二。同时考虑到方案一也满足可靠性和灵活性。最终选择方案一作为变电所的主接线方案。第二节 电气设备选择的计算和校验2.1 短路计算一、参数分析系统参数：系统c1电抗，线路电抗。10kv线路电抗：取最大负荷，。35kv线路电抗：，取最大负荷，。取综合负荷x0.35，e0.8；电源电势e1。取 ，。二、参数归算现在对以上各量进行归算： 三、短路计算设在变压器参数已经选定条件下，通过线路变换、归算、化简之后，得等值电路图，如下图示有已选的变压器

12、型号参数知（见后面变压器型号的选择），高-中:vs(1-2)%=10.5，高-低: vs(1-3)%= 17-18，取17.5，中-低: vs(2-3)%=6.5，所以有各绕组等值电抗分别为：原电路等效为则：r2=x1+x2+ x1 *x2/x3=13.0-0.3+13.0*(-0.3)/8.17=12.22r3=x1+x3+ x1 *x3/x2=13.0+8.17+13.0*8.17/(-0.3)=-332.86r4=x3+x2+ x3 *x2/x1=8.17-0.3+8.17*(-0.3)/13.0=7.68r2=r2=4.07r3=r3=-110.96r4=r4=2.56再一次进行星角变

13、换：r2=4.07*（-110.96）/（4.07+2.56-110.96）=4.33r3=4.07*2.56/（4.07+2.56-110.96）=-0.1r4=2.56*（-110.96）/（4.07+2.56-110.96）=2.72进行归算：系统的等值网络图如下如上图所标各个参数，可以计算短路电流。短路位置示意图如下可进一步简化为短路计算（1）当在f1处发生短路，即在110kv母线处发生短路时，系统等值电路，如右图示：此时e0.869，x0.0848，算得短路电流10.247，在110kv处得基准电流为故在110kv侧短路电流有名值为i=10.247*0.502=5.144ka冲击电流

14、im=1.85*5.144ka=9.516ka短路容量其中系数1.75为短路电流最大有效值系数。（2）当在f2处发生短路，即在35kv母线发生短路时，系统等值电路，如右图示：此时e0.852，x0.07539，得短路电流11.3，在35kv侧基准电流为故在35kv侧短路电流有名值i1.5605*11.317.63ka冲击电流im=1.85*17.63ka=32.61ka短路容量（3）当在f3处发生短路，即在10kv侧母线发生短路时，系统等值电路，如右图示：此时e0.8037，x0.1822，得短路电流4.411，其基准电流故在10kv侧短路电流有名值i4.411*5.524.2605ka冲击电

15、流im=1.85*24.2605ka=44.88ka短路容量2.2 选择电气设备1 变压器：型 号联结组标号电压组合(kv)空载损耗(kw)负载损耗(kw)空载电流(%)短路阻抗(%)高压中压低压sfs9-40000/110ynyn0d11 110或12122.5% 3538.56.36.610.51145.41890.55降压用 高-中:10.5高-低:17-18中-低:6.52 断路器由上一节得知，110kv侧母线正常运行时的最大电流i，短路冲击电流为9.516ka，短路容量，初步确定选用断路器zn28(a)-12，参数如下， 序号 no.项 目单位 unit数 据12.5kv20ka1额

16、定电压 rated voltage kvkv122额定电流 rated current aa630 12503额定短时耐受电流ka/s12.5/420/44额定短路关合电流ka31.5505额定峰值耐受电流ka31.550其额定电流为1250a1.1364ka，额定短时耐受电流为20ka9.516ka，比较可以看出，zn28(a)-12符合各项标准。同理对电厂其他断路器进行选择，得到的结果如下列表所示。35kv侧：型号额定电流额定电压额定断开（ka）额定峰值耐受电流lw-126/1250-31.4ka1250a40.5ka31.4ka80ka10kv侧：型号额定电流（ka）额定电压（kv）额定

17、断开（ka）断开容量（mva）sn4103010.5509003 母线电压等级110kv35kv10kv类型60*1080*10双条125*10双条允许载流量ka1425274534924 隔离开关 以110kv母线处隔离开关选择为例：（1）正常运行时最大电流为；（2）额定运行电压110kv；（3）动稳定同理可以选择其他电压等级的隔离开关。选择结果如下图：电压等级110kv35kv10kv型号gw8-110g(w)gn1-35/630gn1-10/2000额定电压kv1103510额定电流a4006302000动稳定电流（峰值） ka205085热稳定电流ka-s8-414365 电压互感器以

18、110kv侧互感器选择为例，其额定电压110kv，（1）一次电压0.8u（2）二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。110kv二次绕组电压为v，38.5kv和10.5kv侧二次绕组电压为100v。同理可以选得其他电压等级的设备。选择结果如下图示：电压等级110kv35kv10kv型号jdc6-110gylzz7-35jdzx9-10额定变比/副绕组最大额定容量mva1000600200最大容量mva150012003006 电流互感器以110kv侧互感器选择为例，其额定电压110kv，（1）（2）动稳定：缺数据（3）1s热稳定：同理可以选得其他电压等级的设备。选择结果如下图示：电压等级110kv35kv10kv型号lcwb6-110gyw2lcwb35lzzjb6-10额定电流比a600/51200/52000/5准确等级0.2s/0.5/10p/10p/107 避雷器以110kv侧互感器选择为例，其额定电压110kv（1）额定电压（2）