2台200kVA的厂用变压器课程设计内容讲解

1、一、课题的内容和要求：（一）、工程概况1、工程建设规模：（1）主变压器： 260mva。（2）电压等级：110/35/10kv （3）各级电压出线回路数：1）110kv：电源进线2回，分别距本站13.6km、18.5km。2）35kv：远期出线10回。35kv最大线路负荷为9.2mw。3）10kv：远期出线12回10kv单回架空线路最大负荷为3mw，电缆线路最大负荷为1.5mw。（4）站用变台数及容量选用2台200kva的厂用变压器。2、 系统电源 根据本变电所接入电网情况，假设110kv系统电源为无穷大电源。3、环境条件（1）当地年最高温度35c；年最低温度-8c；最热月平均最高温度26c；

2、最热月平均地下0.8m土壤最高温度18c。第一章 电气主接线选择1.1 电气主接线设计的要求 电气主接线是发电厂、变电站设计中的重要部分，电气主接线又称电气一次接线，它是将电气设备用规定的表示符号将电能生产、传输、分配的顺序及相关要求绘制成的单相接线图。电气主接线的设计要求有以下几点：1、可靠性 保证供电的可靠性是电力系统的基本要求，停电不仅给人民的生活造成混乱，更会造成严重的经济损失，人员伤亡，因此必须考虑主接线的可靠性。2、灵活性 主要从一下几个方面考虑：操作的方便性、 调度的方便性、扩建的方便性。3经济性、主要考虑一下方面：节省一次投资、占地面积少、电能损耗少。电气主接线方案的选择主要从

3、可靠性，灵活性和经济性等几个方面去论证，综合各个方面的影响，最后通过论证得到工程要求的最优方案。1.2 电气主接线方案选择1.2.1 110kv侧电气主接线方案一 桥型接线 方案二 双母接线 双母接线 内桥接线 外侨接线分析：双母线接线有两组母线，并且可以互为备用，每一回出线或进线有一个断路器和两个隔离开关，这两个隔离开关分别与两组母线连接，两组母线通过母联断路器联系。桥型接线适合于两台主变和两条线路的情况，分为外桥和内桥，外桥适用于线路较短和变压器经常切换的情况，内桥适用于线路较长，变压器不经常切换的情况。比较：双母接线可靠性高，调度灵活，扩建方便，但是缺点是占地面积大，所需的开关设备比较多

4、，投资大，与双母接线相比，桥型接线所用的开关设备少，较为经济，但是桥型接线可靠性差，操作复杂，假若110kv侧停电，不考虑35kv侧连接的两座变电站倒送电，则会出现很大的停电范围，因此，110kv侧可靠性要求高一点，所以采用双母接线方式。1.2.2 35kv侧电气主接线 考虑到该侧连接有两座变电站，并且出线较多，断路器故障几率大，为了不停电检修断路器考虑一下方案。方案一双母带旁路 方案二单母分段带旁路 方案三单母带旁路分析：双母线带旁路接线可靠性高，两组母线互为备用，但所需的设备较多，价格昂贵，占地面积大；单母分段带旁路可靠性较高，可以对断路器进行检修，增加旁路占地面积大，设备较多。单母带旁路

5、可靠性差，但是比较经济，由于35kv连接两座变电站，所以必须要求有较高的可靠性，必须保证不停电检修断路器，综合考虑经济性和可靠性，考虑用单母带旁路，为了解决经济性问题，用分段断路器兼做旁路断路器的接线。综上35kv侧采用分段断路器兼做旁路短路器的单母带旁路接线。 单母分段带旁路 单母带旁路 双母带旁路1.2.3 10kv侧电气主接线方案一单母分段 方案二双母分析：双母虽然可靠性较高但是不够经济，配电装置占地面积大，单母分段也能保证足够的可靠性所需设备较少所以选用单母分段。主接线简图如下： 单母分段接线图 双母接线图第二章 主变的选择2.1 主变型号选择主变选用单行还是三相，应对主变的制造条件、

6、可靠性要求、运输条件等进行对比，三相变压器与同等容量的单相变压器组相比，制作的金属材料较少，而且占地面积少，在不受运输条件限制，应选用三相变压器。根据设计书给定的每台变压器的容量和额定电压等级，本设计采用三相三绕组强迫油循环水冷带负荷调压的主变，其参数如下: 型号额定电压（kv） 短路阻抗（%）高中高低中低sfspz9-110/60000121/38.5/10.518.510.56.52.2 主变绕组连接方式根据电气工程电气手册可知，我国110kv及以上大电压等级，主变的110kv侧采用y0接线，其中性点经过接地刀闸直接接地；35kv侧采用y接线，其中性点经消弧线圈接地；10kv侧采用三角接。

7、第三章 厂用电设计3.1厂用低压侧接线方案一 单母线接线 方案二 单母分段接线分析：单母缺点是可靠性、灵活性差，优点是经济，占地面积小，接线简单，操作方便；单母分段接线可靠性较高，保证对重要用户的供电，不会造成全所停电，缺点是运行复杂，所需隔离开关、断路器较多，不够经济。厂用电应该要求有较高的可靠性，所以选择方案二，采用单母分段的接线。3.2 厂用电设计低压侧采用380/220的三相四线制，配电屏采用智能式开关柜，低压侧分段的两条母线采用智能开关实现双电源投切。厂用变高压侧电源都接在10kv的母线上，由于10kv为单母分段，一段母线各接一台厂用变。两台变压器都布置在10kv配电室，高低压侧分别

8、用电缆和相应的开关柜连接。3.2 厂用变选型根据任务书所给所用变容量还有厂用变一次侧的电压等级，采用10kv标准容量系列变压器，型号为sjl1-200（三相油浸自冷铝芯双绕组），技术参数如下：型号和容量 (kva)低压侧额定电压（ka）阻抗电压（）短路损耗空载损耗空载电流sjl1-2000.443.60.582.8第四章 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的短路是指电力系统正常情况以外的相与相之间或相与地之间的连接，短路对电力系统的危害非常大，短路电流通过电气设备的导体时会引起导体或其绝缘的损坏，短路电流很大，电气设备会遭受很大的电动力冲击从而变形甚至损坏，所以电气设备应该有足够的热稳定度和

9、动稳定度，更为严重的是短路还会引起电力系统电网电压的降落，使并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定等等。在发电厂、变电站进行短路计算，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度载流导体等设备，在电力系统中合理配置继电保护，确定限流措施的重要依据。4.2 短路计算的过程线路的单位电抗约为0.4 /km，取基准功率为100mva,基准电压为各个电压等级的平均额定电压进行标幺值计算变压器的短路电压为：%=0.5(%+%-%)=0.5(18.5+10.5-6.5）=11.25%=0.5(%+%-%)=0.5(18.5+6.5-10.5)=7.25 %=0.5(%+%-%)=0.5(10.5

10、+6.5-18.5)=-0.50变压器绕组的等值电抗标幺值为： =%/(100)=11.25100/(10063)=0.18 = %/(100)= 7.25100/(10063)=0.12 = %/(100)= -0.5100(10063) =-0.008(取0)线路电抗标幺值为：=0.041=0.056选择短路点进行计算，可能发生最大短路电流的短路点有3个，110kv侧母线k1，35kv侧母线k2，10kv侧母线k3,计算过程如下：1、110kv侧的短路电流基准值为当k1点短路时，假设110kv系统电源为无穷大电源所以短路电流标幺值为 ：短路电流有名值为：冲击电流：最大电流有效值：短路容量:

11、2、当k2点短路时35kv侧的短路电流基准值为:系统到短路点处的等值电抗 短路电流标幺值短路电流有名值为冲击电流最大电流有效值短路容量:3、当k3点短路时10kv侧的短路电流基准值为系统到短路点处的等值电抗短路电流标幺值短路电流有名值为冲击电流最大电流有效值短路容量:第五章 电压互感器、电流互感器配置5.1电压互感器的配置电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，应该满足测量、保护、同期和自动装置的要求，电压互感器的配置应能保证运行方式改变时，保护装置不失压，同期点的两侧都能提取到电压。（1）母线：6220kv电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线则视各回路出线外侧装设电压互感器

12、的需要确定。（2） 发电机：发电机出口应该装设两组电压互感器，供测量、保护、自动调压装置使用。（3）变压器：主变压器进线则根据继电保护装置、自动控制装置和测量仪表的要求，在一相或三相上装设，变压器低压侧有时为了满足同期或者保护的需要，设有一组不完全星接的电压互感器（4）线路：当对端有电源时，35kv及以上的电压等级，没回线路可装设一台单相电压互感器；110kv及以上的电压等级，每回线路配置一组单相电容式电压互感器，用于线路的保护、测量表计、自动重合闸、同期和载波通道。（5） 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。5.2电流互感器的配置（1）凡是装有断路器的回路都应该

13、装设电流互感器，其数量应该满足仪表、保护和自动装置的要求，（2）在未装设断路器的以下地方也要装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥型接线的跨条上等等。（3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，按照具体要求按两相或三相装设。（4）一台半断路器接线中，线路线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可以装设三组电流互感器。线路变压器串，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。用于线路和变压器的电流互感器，对110kv者，通常设45个二次绕组，对220kv者，电流互感器通常可设56个二次绕组。第六章 电气设备选择电气设备选择的

14、一般条件：（1）设备的额定电压大于等于电网的工作电压。（2）设备的额定电流大于等于电网的最大负荷电流。（3）短路热稳定校验 短路电流流过设备时，电气设备的各部件发热效应应不超过允许值，校验式为：（4）电动力稳定校验，校验式为：。6.1 高压断路器的选择 1、高压断路器的选择条件：（1）断路器的额定电压大于等于电网的工作电压,即（2）断路器的额定电流大于等于电网的最大负荷电流 ，即。（3）断路器的额定开断电流大于等于次暂态短路电流，即（4）断路器的额定关合电流大于等于短路电流最大冲击值（5）热稳定校验式 （6）动稳定校验式 。2 、 三个电压等级侧最大持续工作电流的计算由于任务书里给出线路侧每回

15、的最大有功负荷，因此最大工作电流计算分为线路侧和变压器侧，线路侧用线路的最大负荷计算，变压器侧用单台变压器容量计算。国内功率因素一般要求为0.91.0之间，这里取功率因素为0.9。 35kv线路侧的最大视在功率为： 10kv侧线路的最大视在功率为：35kv线路侧的最大工作电流35kv变压器侧的最大工作电流10kv线路侧的最大工作电流10kv变压器侧的最大工作电流110kv变压器侧的最大工作电流计算数据表如下：电网电压等级 (a) (ka) （ka）线路侧变压器侧110kv 330.66 20.92 53.2535kv177.021039.23 8.97 22.810kv201.873637.3

16、1 26.956 68.6193、拟选择断路器由于六氟化硫断路器灭弧能力强，灭弧效果好，运行可靠性高，维护工作少，广泛的用于110kv以上的电压等级。故110kv侧考虑采用六氟化硫断路器，真空断路器具有灭弧时间快，低噪声，高寿命，检修周期长，可频繁操作等优点，广泛地用于35kv及以下的配电装置，油断路器在低压10kv及其以下电压等级中还有广泛的应用，故本设计35kv考虑使用真空断路器，10kv侧考虑使用真空断路器或油断路器。按照前面断路器的选择条件拟定选择如下断路器：技术参数表等压等级kv型号额定电压kv额定电流a额定开断电流ka极限通过电流ka峰值热稳定电流ka固有分闸时间（s）110kv线

17、路侧和变压器侧lw-110/2500110250031.512550(3s)0.0635kv线路侧zn12-35351250254025(4s)0.07535kv变压器侧zn12-35351250254025(4s)0.07510kv线路侧zn2810125031.58031.5(2s)0.0610kv变压器侧sn5-10g105000105300173(1s)0.154、 断路器校验热稳定校验为： ，式中为断路器t秒热稳定电流，为短路电流发热等效时间。 （1）110kv侧断路器热稳定校短路计算时，无延时时断路器的全开段时间选0.1s,后备保护的动作时间为0.5s,主保护时间为0s,则短路热稳

18、定计算时间为=0.5+0.1+0=0.6s334a。（3）软母线不用校验动稳定。（4）电晕校验 ：110kv不用电晕校验的最小导体型号为lgj-70，所以不用电晕校验，综上计算可知，所选的钢芯铝绞线lgj-210/10满足条件。2、35kv侧母线选择：（1）、按最大工作电流选择导体长期发热允许电流。通过查表可知，lgj-630/45在导体最高温度80时的长期允许载流量1182a,拟选定此导体。（2） 热稳定校验热稳定要求最小截面：s=630，因此选择的lgj-630/45满足要求（3） 软母线不用进行动稳定校验。（4） 电压等级小于110kv的不用进行电晕校验。3、10kv侧母线选择与校验（1

19、）、按最大工作电流选择导体长期发热允许电流。10kv的电压等级较低。根据电力工程设计手册，10kv侧宜选用硬母线，矩形铝导体参数如下：导体尺寸(mmmm)双条三条平放(a)竖放（a）平放(a)竖放(a)12510300532821.45372541941.80拟选用三条平放的矩形铝导体12510,它的长期允许载流量为3725a，集肤效应系数为1.80。（2） 、热稳定校验热稳定要求最小截面：而s=312510=3750，,所以满足条件。所以选择三条竖放的矩形铝导体。（3）、动稳定校验：由于采用的是硬母线，所以需要进行动稳定校验。同相母线由多条矩形导体组成时，母线中中最大机械应力由相间应力和同相

20、条间应力叠加而成，母线的动稳定校验式为相间距 ，冲击电流 单位长度上的相间电动力：w为导体垂直垂直于作用力方向轴的截面系数，在三相系统平行布置时，对于长边为h，短边为b的矩形导体，当长边为呈水平布置，每相为三条时，w为。 单条矩形导体构成母线的应力计算，导体最大相间计算应力为 （l为支柱绝缘子间的跨距，取典型值1.2）母线同相条间作用应力计算如下：因同相由三条母线组成，认为中间条通过20的电流，两侧条各通过40的电流，当条间中心距离为2b时，受力最大的边条作用力为 ，由导体形状系数曲线查得 其中，所以动稳定校验满足要求。6.3.2 各个电压等级出线的选择1、110kv侧出线的选择110kv侧出

21、线的选择同110kv母线，选用钢芯铝绞线lgj-210/10。2、35kv侧出线的选择（1）、按最大工作电流选择导体长期发热允许电流=177.02a导体长期发热允许电流为：a拟选用钢芯铝绞线lgj-50/8,它在导体最高温度80时的长期允许载流量为240a。（2）热稳定校验：因为，不满足，所以选用lgj-300/15，标称截面为300252.55,长期允许载流量为742a,满足条件。（3）软母线不用动稳定校验。3、10kv侧架空线的选择：（1）、按最大工作电流选择导体长期发热允许电流。 =201.87a 拟选用钢芯铝绞线lgj-240/35 ,最高导体温度80时的长期允许载流量为664a。（2

22、）热稳定校验：=240.04 标称截面240240.04,长期允许载流量为742a,满足条件。4、10kv侧电缆的选择 （1）、截面选择：按经济电流密度选择截面 10kv电缆出现的最大持续工作电流为： ka=101.04a经济电流截面：其中j为经济电流密度，通过查表变电站铝芯电缆=5000h以上时j大概为0.7.所以选用zlq2三芯油浸纸绝缘铝芯铅包钢带铠装防腐电缆，每根电缆s=120，（2） 、按长期发热允许电流校验。当土壤实际温度为18，由综合修正系数得，当电缆间距取200mm时，查表得两根并排修正系数=0.9，缆芯截面为120140，土壤热阻系数为80时的校正系数=1.0，1.0610.

23、9215=205.11a101.04a（3）热稳定校验：电缆芯线一般由多股绞线组成，集肤效应系数为1，所以=1000/97=224.05a，所以采用一回线路两根电缆并列埋设，2120=240224.05，所以热稳定校验满足要求。（4）、电缆不需要动稳定校验。6.4 电流互感器的选择6.4.1 电流互感器的选择原则 1、种类和型式选择：根据安装地点和安装方式选择电流互感器的型式，320kv的屋内配电装置多采用瓷绝缘或树脂浇注绝缘的互感器，35kv及以上的配电装置多采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式互感器。 2、一次回路额定电压和电流的选择：一次回路额定电压和电流要满足一下条件： 3、准确级和额定容量

24、的选择：电流互感器的精确级要高于测量仪表的精确级，以提高测量仪表的准确度，供运行监视、100w及以下发电机组的厂用电、控制盘上仪表的电流互感器准确级应为0.51级；配置在重要回路比如中小型发电机和变压器、厂用馈线上的电流互感器准确级应为0.20.5；对精确度要求较高的大容量发电机和变压器，一般采用0.2级。电流互感器的额定容量大于等于二次侧所接负荷。 4、热稳定校验： 5、动稳定校验：多砸式一次绕组主要经受内部电动力，单砸式的动稳定只与外部电动力有关系，不存在内部电动力。内部动稳定校验式：6.4.2 电流互感器的选择1、110侧电流互感器选择（1）额定电压：（2）额定电流：通过查电气设计手册，拟选用lcwd-110型电流互感器，其技术参数如下表：型号额定电流a准确度等级1s热稳定倍数动稳定倍数lcwd-110600/5d1/d2/