变电站一次系统总体设计

1、变电站一次系统总体设计变电站一次系统总体设计1目目 录录1 1绪论绪论?1 ?1? 1.1 变 电 站 的 发 展 现 状?2?1?2?聚?墟？ 站的基本情况？?!?， 中里变电站改造的原因及内容?!?2?2?WW?W?择 负 荷 计 算 及 变 压 器 选 择 ?&?他?： 算？?？?2.1.1 ?!?1计算？?？2?主变压器台数、容量及型式的确定?5?!?2>.?悭?？?!?？?？?？?WJ确定？?2物2?变?的确?？定？5?确？' 定？仅必4?1? 变压器技术参数？?2.4.2 无 功 功 率 补 偿 装 置?2?®?数、容量及型式的确定？?5?3?3?甯

2、钝?， 主接线设计 电气主接线设计 ? 电 气 主 接 线 的 基 本 要 求 ?卿? 分析？?？?？?？?？ 主接线设计？?3.3,1110kV 电 气 主 接 线 设 计?5?计？?？?？?？?？线设计？5? 线？?？?？?？?？? 路 电 流 计 算 短 路 电 流 计 算?14.1短路电流计算的目的、条件及短路电流计算点的确定?5?短 路 电 流 计 算?1 准值 的选取与计算？?4.2,2等 值电 路 图?4?俯？ 电抗标么值的计算？?5?短?' 路 点 短 路 电 流 计 算?15?5?5?W?1 选择电气设备的选择?仅？?5>.?1 电气设备选择的原则?15?5?2

3、?v?, 设备的选择？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？ 110kV 断路器及隔离开关的选择 ？? 5.2.2 110kV 电 流 互 感 器 的 选 择?5?i?/3?/1/1/0kV? ?嚣即？选择？5?5?2?1?1?»?0?逸？择？5?5?2r5?1?0kV?W? 的选择?5?5?1?1?0W?Z 气设备汇总表？?？?？?？?35kV 电 气 设 备 的 选 择?5>?5>.?35W?1 柜 的选择？5?寥?5W?' 断路器和隔离开关的选择？?5?5? 35kV 电流互感器 的选择？?？?？?？?？?？?？?？5? 5.4.4 3

4、5kV 电 压 互 感 器 的 选 择?5?4?V?线?？?？?5?5?V?W?1 选择？?5?5?5>?35W?？?？5?10kV 电 气 设 备 的 选 择?5VBz?”父？： 柜 的选择？5?5?寥?0W?' 断路器 的选择？?？? 10kV 电流互感器的选择？?？?？?？?？?？?？?？?5? 5.6.410kV 电 压 互 感 器 的 选 择?5?6?3?V?线?？?6?!?V?gW?1 选择？?？?宛? 设备汇总表？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?？?6?仅？?？?？?1 配 电 装 置 配 电 装 置?56.1 中 里 变 电站 的配 电装置 ?酣?？： 装置

5、?T5?67P,2?!S5kV?电装置？?76?77?77V?7配电装置？?7?7777?5致致?5 参 参 考 考 文 文 献 献?1 5摘摘 要要 随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素，而且随着负荷密度迅速增长，对电能的质量和可靠性都提由了更高的要求，但是由于许多变电站建站时间较早，站内配电装置陈旧，跟不上 经济及用电发展的要求，因此对变电站的改造和设计成为首要解决的问题。本文第一章主要阐述了变电站的发展现状以及中里变电站的基本情况。第二章为负荷计算和主变压器的选择。首先运用需用系数法计算由4该变电站的负荷大小，然后以此为依据，并结合发展趋势和经济技术性确定主变

6、压器。第三章阐述了电气主接线的设计，根据进曲线、负荷的性 质等因素综合确定电气主接线的形式。先确定每一级电压下的基本接线形式，最后确定整个变电站可靠的、经济的电气主接线形式。第四章为短路电流计算。明确短路电流计算的目的，确定了短路电流计算点，并做由等值电路图，从而进行标幺值的换算。同一点的短路电流计算包 括: 三相短路电流、冲击短路电流。第五章为电气设备的选择与校验。主要内容有母线、进曲线、断路器、隔离开关、以及电 流和电压互感器的选择等。一般是按正常条件选择，按短路电流校验。第六章介绍了配电装置。结合中里变电站的实际情况，确定中里变电站配电装置的 形式。关键词：:负荷计算 变压器选择短路电流

7、计算电气设备 SummaryAlong with the fast growth of our country national economy, electricity has become the check and supervision important factor of the economic development. and along with the quick growth of the burden density, the circumstance all put forward the higher request to the quantity and cred

8、ibility of the electric power, but because the years of many transformer substations is 5 very early, station inside go together with the electricity device are so old that can not keep up with the economy and the request of using electrity, the reformation and designs of the transformer substation

9、has become the problem that need to be resolved. This text chapter 1 mainly elaborated the development of present condition of the transformer substation and basic circumstance of the transformer substation of Zhongli.Chapter 2 computes for the burden and the choice of the main transformer.Working o

10、ut the burden size of the transformer substation with the coefficient method, then take this as the basis, and combining the developing trend, then choose the main transformer. Chapter 3 elaborated the design of electricity lord connecting line, according to pass in and out the line, burden of prope

11、rty etc,then make sure the form of the connecting line .First make sure each class electric voltage under the basic connecting line form, and then make sure the whole transformer substation' s dependable, economic connecting line form. Chapter 4 for short-circuits current computation. Explicated

12、 short-circuit current computation goal, determined the short-circuiting current computation spot, and makes the equivalent circuit diagram, thus carries on the sign value conversion. The identical spot short-circuit current computation includes: Three-phase short- circuit current, impact short-circ

13、uit current. Chapter 5 for electrical equipment choice and verification. The main content has the bus, enters the going beyond a line, the circuit breaker, the isolator, as well as the electric current and the voltage transformer choice. Generallythe choice is according to the normal condition and t

14、he check of the electricity equipments is under short-circuiting electric current. Chapter 6 introduces the electric device. Combine the actual circumstance of the transformer substation of Zhongli; make sure that the transformer substation of Zhongli ' s form of electric device. Keyword: the lo

15、ad calculation the choice of transformer; short-circuit 6 electric current calculation electricity equipments 1 1 1绪论绪论 1.11.1变电站的发展 现状变电站的发展现状近十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电站的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用最少的支由（含投资和运行成本）为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。这里所指的 充足”，从国

16、民经济的总体来说，是要求变电站的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的备用。变电站由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安 全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。各个环节和各个阶段都有各自不同 的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后，需要设计由一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电站，用以协调各专业系统和各阶段有关

17、的各项工作，以求取得最 佳技术经济的综合效益。1.21.2中里变电站的基本情况中里变电站的基本情况 中里变电站原始数据(1)中里110kV变电站位于博爱县城东郊。1983年建成投运，站内 35kV、10kV配电装置陈旧，所 用变为高耗能变压器。(2)中里110kV变电站是以110kV太中线为主电源， 以中城线为联 络电源及冯中线为备用线的降压变电站。(3)中里110kV变电站所在地的气象条件为年最高温 度42C,平均2气温25度，条件一般，无特殊要求。(4)中里110kV 变电站主要有 110kV、35kV 和10kV 三个电压等级，担负着博爱城区和部分乡镇的供电任务。(5)其上一级变电站(太

18、子庄变电站)110kV曲线的短路容量为 3011MVA。(6)中里110kV变电站所在地的土质为砂质粘土，具冻土厚度0.30m气候情况四季分 明，其最热月室外最高气温：mv =42 C，最热月室内最高气温：mn =30C。最热月土壤最高气温：t =25 c。1.31.3中里变电站改造的原因中里变电站改造的原因及内容及内容 （1）改造的原因 随着博爱县经济建设的发展 和人民物质文化生活水平的提高，县城规模的不断扩大，市政及生活用电比例逐年上升，负荷密度迅速增长，对电能的质量和可靠性都提由了更高的要求。为缓解这一供求矛盾，博爱县农村电网和城网改造正在紧锣密豉的进行着。为了满足城网工程要求，积极配合

19、城网改造工作，缓解周边区域电力供求矛盾，改善供电质量，提供优质服务，位于博爱县城东部，与县城毗邻的110kV中里变电站改 扩建 工程提到议事日程上来。然而，由于中里变建站时间较早， 站内35kV、10kV配电 装置陈旧，所用变为高耗能变压器，跟不上经济及用电发展的要求。鉴于中里变电站在博爱电网中的重要作用。为消除中里 变的安全运行隐患，提高供电可靠性。经过仔细勘察、认真分析，一致认为对中里变电站进行彻底改造是必要的。（2）改造的内容 拆除站内35kV配电装置，在原35kV 设备区建设集 35kV、10kV、控制室为一体的综合楼。原基础上重建变电站的一次系统，原中里变负荷经过线路梯接进行转移 3

20、5kV、10kV曲线仍维持原设计最终规模， 分 别为 6回（本期 5回）和15回，更换 110kV、35kV、 10kV配电装置，更 3换电容器2组。2 2负荷计算及变压器选择负荷计算及变压器选择 新建 一个变电站或者将现有的一个变电站进行扩建或改建时，都 必须进行电气设计。遇到的首要问题是如何估计变电站各曲线、进线的负荷,以便选择变压器。在电力系统中，用电设备需用的电功率称为电力负荷， 简称负荷或功率。功率是表示能量变化速率的一个重要物理量。电功率又分为有功功率、无功功率和视在功率。电阻性用电设备总是消耗能量的，电阻所消耗的功率称为有功功率，用字母 P表示； 纯电感（或纯电容）性设备能 够储

21、存能量，但不消耗能量，它只是与电源之间进行能量的 交换，时而 由电源吸收能量储存在磁场 （或电场）中，时而又 将所储存的能量释放，电感（或电容）并未真正消耗能量。这种与电源进行交换能量的功率，称为无功功率，用 Q在进行变电站设计时，基本的原始资料为工艺部门提供 的各种用电 设备的产品铭牌数据，如额定容量、额定电压 等，这是设计的依据。但是，不能简单地用设备额定容量来选择导体和各种供 电设备。因为所安 装的设备并非都同时运行，而且运行着的设备 实际需用的负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时大时小地变化着。所以直接用额定容量（也称安装容量）选择供电设备和供配电

22、系统，必将导致有色金属的浪费和工程投资的增加。因而，变电 站的设计过程中负荷计算及其重要，它是选 择主变压器以及其它电气设备的基础。2.12.1负荷负荷计算计算中里变电站为三个电压等级的枢纽变电站，110kV线路3回，分别4与太子庄变电站 和城西变电站联网，35kV线路由线5回，分别向柏山变 电 站、磨头变电站、唐村变电站、金城变电站以及药厂变电站 供电，10kV线路曲线15回。2.1.1负荷统计如表2.1所示。表2.1中里变电站负荷统计表电压等级线路名称负荷值（MW）功率因数10kV城生I线2.50.9亚星线20.9苏 农线2.20.9化肥线 2.60.95小中里线 2.80.9阳工线2.3

23、0.95面粉线2.40.9阳庙线20.9鸿昌东线 2.10.9城生n线 20.9 35kV中柏线6.50.9中磨线60.9中唐线50.9中金线5.50.9 5 中药线5.40.9 2.1.22.1.2负荷计算负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各由线侧的最大持续工作电流，首先必须要计算各侧的负荷。视在功率，在三相交流电路中是3乘以线电压与线电流，用S表示。S、p、Q三者关系式22SPQ o(1)35kV 曲线负荷计算 1 ILL PQ xtan0=6+5xtan (arccos0.9) =3.122LLPQ xtan9=6xtan (arccos。 =2.88 33LL PQ

24、Xtan9=5tan ( arccos0.9 )=2.4 44LLPQ xtan0=5.5xtan ( arccos0.9 )=2.64 55LLPQ xtan9=5.4xtan (arccos0.9) =2.59 (2) 10kV 曲线负荷 计算 1L Q= 1L Ptan e =2.5 Xtanarccos0.9) =1.2 2L Q= 2L Ptan 0 =2 x tanarccos0.9) =0.96 3L Q= 3L Ptan 0 =2.2 x tan(arccos0.9) =1.06 4L Q= 4L Ptan 0 =2.6 x tairccos0.9) =1.255L Q= 5L

25、 Ptan 9=2.8 X6arccos0.9) =1.344 6L Q= 6L Ptan 0 =2.3 x faarccos0.95) =0.759 7L Q= 7L Ptan 0 =2.4 x tan (arccos0.9) =1.152 8L Q= 8L Ptan 0 =2X tamrccos0.9) =0.969L Q= 9L Ptan 9=2.1 x (aarccos0.9) =1.01 10L Q= 10L Ptan 0 =2X tanrccos0.9) =0.96于是母线侧的总负荷为 cDc PKP Imax + 2cD PK =085x(6.5+6+5+5.5+5.4)6+0.

26、8 X2.5+2+2.2+2.6+2.8+2.3+2.4+2+2.1+2 ) =4246MWcDc QKQ Imax + 2cD QK =0.85乂(3.1+2.88+2.4+2.64+2.59)+0.8 X(1.2+0.96+1.06+1.25+1.344+0.759+1.152+0.96+1.01+0.96 )= 20Mvar则系统的计算负荷为：9346201642 222 max 2 maxmaxccc QPSMVA2.22.2主变压器台数、容量主变压器台数、容量及型式的确 定及型式的确定2.2.1主变压器台数及容量的确定对于变压器的容量选择，考虑到此变电站中有重要负荷，我们考虑 当一台

27、停运时，压器容量在设计过负荷能力后的允许时间 内，应保证用 户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷6070%。由上一节的负荷计算结果可知，S总=46.93MVA,所以，两台主变压器 应各自承担23.47MVA,当一台停运时，另一 台则承担70%为32.85MVA。故选两台40MVA的主变压器就可满足负荷需求。2.2.2主变压器型式的确定(1)相数的确定 主变压器选用三相或是单相，主要考虑技术经济性和运输条件确定， 在330kV及以下发电厂和变电站采用三相变压器，由于中 里变电站为110kV变电站，因此选用三相变压器。(2)绕组数量的确定 在具有三种电压的变电站

28、中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。7根据中里变电站的负荷统计、负荷计算及其无功功率 补偿等实际情 况，中里变电站主变压器宜采用三绕组变压 器。(3)绕组接线组别的确定 变压器绕组的连结方式必须 和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连结方式只有星形和三角形两种， 高、中、低 三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110kV电压等级变压器 绕组都采用星形连接，35kV 电压等级变压器绕组也都采用星形连接，10kV电压等级变压器绕组采用三角形连接。中里变电站主变压器因

29、此采用星形/星形/三角形连结方式。(4)变压器电压调整方式的确定为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有无激磁调压和有载调压两种，一般接于时而 为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络电压采用有 调压方式， 保证供电质量、母线电压恒定。由于中里变电站既可作为始端变电站，向其联络变电站 一城西变电站供电，也可作为终端变电站，由其它变电站 供电，考虑这两种因素，中里变电站的主变压器应选用有载调压方式的变压器。2.42.4主变压器的主变压器的确定确定中里变目前最大负荷32000kVA,在博爱县

30、电网中的地位非常重要，担负着博爱县5个35kV变电站和城区大部分工农业生产和生 活的供电任务。根据以上分析可知，中里变电站应选择两台三相 40000kVA的有载调 压变压器，其三绕组联结组别为：110kV电压变压器绕组采用 Y0连接，35kV采用 Y0连 接，其中性点通过消弧线圈接地，10kV绕组都采用 接 法。容量比 100/50/100。8综上所述，中里变电站变压器选择的型号为SZSF9-40000/110/35/10。2.4.1主变压器技术参数主变压器的技术参数如表2.2所示。表2.2主变压器技术参数 主变名称项目#1主变 型号 SFSZ7-40000/110 使用条件户外 冷却方式 O

31、NAN/ONAF 相数周波 3相50HZ 接线组别 Y0/Y0/-12-11 额定容量（kVA）40000 额定电压（kV）121 ±8X1.25%/38.5 =5%/1 1 电压比（kV）121 台 X1.25%/38.5 5%/11 电流比(A)190.9/600/2100 空载电流(%)0.5 空载损耗(kW)42.0 负载 损耗(kW)181/203/168 阻抗电压()9.93/17.5/6.74 9 2.4.2 无 功功率补偿装置中里变电站现有主变压器2台，容量均为40000kVA。按照无功功率就近平衡的原则，补偿容量主要考虑对主 变压器本身 无功的补偿，取主变压器变容量的10%15%,按4800kvar记取。在10kV负荷变动的情况下，为使无功能得到合理补偿， 考虑对补偿装置进行分档投切。分档容量为：4800kvar。中里变进曲线负荷无谐波源存在，为限制合闸涌流，空 心串联电抗 器的电抗率取1%。结论：中里变电站配用 4800kvar成套电容器补偿装置2套，空心串 联电抗器的电抗率取1%。该变电站的无功补偿