电气0k2设计题目0350kV变电站一次

110kV建设与城市建设之间的日益突出。为了更好地解决这一，提出了在城市中建造大容量变电站、紧凑型变电站和变电站等。5～10ADESIGNOFELETRICFORSTEP-DOWNTRANSFORMER-Thesubstationisthepowerfacilitieswhichistotransformthevoltage,receiveanddistributethepower,controltheflowofelectricityandadjustthevoltageinpowersystem.Itlinksvoltagegridatalllevelsthroughthetransformer.Withtherapiddevelopmentofurbaneconomy,electricityloadgrowsrapidlyanddensityofregionalloadisincreasinghigherandhigher;theplanningandlocationofthesubstationbenefitfromgeographicalandenvironmentalrestrictions,whichleadstotheincreasinglyprominentcontradictionbetweenthepowergridconstructionandurbanconstruction.Inordertobetterresolvethiscontradiction,largecapacitysubstations,compactsubstationandundergroundsubstationsinthecityareputtedforward.Throughthedesignassignmentoftheoriginalmaterialofsubstation:substationtype,voltagegrade,loadconditions,qualification,systemandenvironmentconditionsetc,combiningwithreferencematerialsatthecompletiondesign.Theincludes:themaintransformercapacityandmodelsofchoiceshouldbebasedon5~10yearsofpowersystem'sdevelopmentplanning,accordingtotheroleofthesubstationinthepowersystemandthenumberofthecircuits,wechoosethemainelectricalwiring,Accordingtothedesignofthemainofthewiringdiagram,drawtheequivalentnetworktocalculateshort-circuitcurrent.Accordingtotheshortcircuitcurrenttochooseelectricequipments,Accordingtoqualifythevoltagecircuitchoosethehousepowerdistributionequipmentandoutsidedistributiondevice,accordingtoavoidthunderdevicedesignprincipleinlightningprotectiondeviceofchoice.Keywords：Substation;powerfacilities;concrete...............................................................................................................................................1 原始数 主变压器的选 概 主变压器的台数的选 主变压器的容量的选 主变压器的型式的选 主变压器最终方案的确 概 主接线的接线方 主接线的比较选 短路电流的计 网络的等值变换与简 重要的电气设备选 断路器的选 断路器选择原则与技术条 断路器型号的选择及校 开关的选 开关的选择原则及技术条 开关型号的选择及校 电流互感器的选 电流互感器的特 电流互感器的选择标 电流互感器的选择与校 电压互感器的选 电压互感器的特 电压互感器的选择标 电压互感器的选择计 母线的选 导体的选择条件选择和校 母线及电缆截面的选 母线选择计 支持绝缘子的选 支持绝缘子的选择标 支持绝缘子选择计 110kV侧：根据条件选取ZS-110绝缘子，其技术数据见表5- 穿墙套管的选 方案1与方案2的技术经济比 方案的总投资比 方案的综合投资比 方案的年运行费比 最终方案的确 电气总平面布置及配电装置的选 概 高压配电装置的选 防雷设计规 防雷保护的设 主变中性点放电间隙保 避雷器的选 避雷针的选 保护全面积的校 接地网的设 设计说 接地体的设 接地网设计计 参考文 变电站类型：110kV电压等级：110/35/1035kV30MW10kV10MW出线情况：110kV：1回，LGJ-185/20km；35kV：8回；10kV：10回（电缆（1）110kV30（Sb=100MA）（1）最高温度：40℃，最低温度：- 年平均温度土壤电阻 ρ＜400欧当暴 40日/变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的和电力系统的稳定性。因此，确定合理在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及变压器等，，由原始资料可知本次所设计的变电所是110kV降压变电所，它是以110kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至35kV及10kV母线上，再将电能分配出去。因此选，主变容量一般按变电所建成近期负荷，5～1010～20根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的70%～80%70% ++=+则S=0.6×S总1主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及条件等船舶等工具的允许承载能力。当不受条件限制时，在330kV及以下的变电所，均应选用三相变压器对于500kV变电所，除需考虑条件外，尚应根据所供负荷和系统情况。尤其215%组变压器。少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行和操作的工作量及占地在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、变以及普通三绕组变压器变压器变压器约比同容量的普通变压器贵20%变压器虽然它的路阻抗较大当低压侧绕组产生接地故障时很大的电流向一侧绕组流去在变压器铁芯中失去磁势平衡在轴向上产生巨大的短路机械应力变器中对两端低压母线供电时如果两端负荷不相等两端母线上的电压也不相等损耗也就增大所以受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择变压器。3为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，110kV10%95%。电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线95%～100%切换，称为无激磁调压，调整范围通常在±%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，30%。45635kV

S2n

33.33MVA10kV

35.2941MVA

35294.1100%23.53%27500035kV30%100/100/50100/100/100。100/100/100。（kA：SFSZ-空载损耗（kW：38.4（kW：高（%：高空载电流（%：0.8

123投资省：主接线应力求简单，以节省断路器、开关、电流和电压互感器、避电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器1优点，但是不够灵活可靠，任意一个元件（母线及母线开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级2重要用户停电。但是，一段母线或母线开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使线路出现交叉，扩建时需向两个方向均衡35～63kV4～8回，6～10kV63使每回路就需要增加一组母线开关另外当母线故障或检修时，开关作为倒换操作电器，容易误操作。4回及以上时。4220kV10～1415220kV5、变压器—67、3~53～5角3～5110kV及以上配电装置。不宜用于有再扩 4 4

5 53-1110kV侧、35kV侧、10kV侧均选用单母线分段接线，可靠性好很好的经济性。可以3535558 3-2110kV侧选用单母接线，35kV侧选母线接线，10kV侧选用单母线分段接线。6回及以上；35kV8回，或连接电源较大、负荷较大时；10kV进444103-3110kV侧选用单母接线侧，35kV侧均选用单母线分段接线，10kV侧选母线接线44553-5110kV35kV 10kV4 4

5 53-6d1,d2,d3基准电抗为132Ω，系统为无穷大系统，发生短路时，短路电流的周期分量在整个短路过系统到110kVXU

(4- 又由所选的变压器参数阻抗电压：18(高-中)，10.5(高-低)，6.5%（中-低）XU(12)%U(13)%U(23)%

(4- U(12)%U(23)%U(13)% XU(13)%U(23)%U(12)%

(4-3X1

X1

(4-(4- X2

X2

(4- X3

n n

(4-AB的短路计算的系统化简阻抗图及各阻抗值、短路点均一样。系统阻抗图（4-1）4-14-2

4-24-3d1Xjs1X 1XI 3 I" I300.502 II"

（4-（4-（4-（4-（4- I

Ich

2KI"12(Kch12(Kch

（4-（4-（110kvKchS

3UI"

315.06115

（4-bbI"：起始次暂态电 I∞：t=∞时的稳态电 S∞：短路容d2

Xjs20.0330.13750.0875d 1 d

（4-（4-33

3Ub3Ub

(4-d2I" I3.881.560d2

(4-II"

I"

(4- 12(Kch12(Kch

(4-b 3UI"bd3

3376.05

(4-Xjs30.0330.13750.00625d 1 d

(4-3X3

(4-d3I" I6.15.5d3

(4-II"33.55(kA) (4- 2kI"

(4- b 3UI"b

310.533.55

(4-短路计算结果列表于下 表4-1短路计算成果基准电压短路电流冲击电流短路容量本设计中，电气设备的选择包括：断路器和开关的选择，电流、电压互感器的选5-11√√√√√√√2√√√√√√3√√√√√√4√√√√√√5√√√√√√6√√√7√√√√√√8√√√√√√9√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√断路器选择原则与技术条缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。电压：Uj（电网工作电压）UnIgmax（最大持续工作电流）Inmaxmax开断电流（或开断容量

IdtIkd（或SdtSkd （5-IdttSdttIkdSkd5-25～5-29。式中ich

ich

（5-imaxI II2

（5-tdz——短路电流发热等值时间（又称假想时间Itt I其中

dz

0.05''，由 和短路电流计算时间I5-1中查出短路电流周期分量等值时间tz，从而算出tdz。110kV2.8断路器型号的选择及校110kV35kV

UNUg110kVUNUg38.5kVUNUg

Imax

1.05(351.05(353110110kV

35kV10kV

ImaxImax

1.0531.05338.5310.5110kV侧： I"35kV侧： I"10kV侧： I"110kVImaxich=38.34kA35kVImaxich=15.4kA10kVImaxich=85.4kA

SkdSSkdSSkdS110kV 选定

SW4110G.额定电压 额定电流额定开断电流 极限通过电流（峰值：55kA额定开断容量 热稳定电流（5s有效值35kV侧 选定为SW235.(小车式)各项技术数据如下： 极限通过电流（峰值 4s热稳定电流10kV侧 选定为SN410G各项技术数据如下： ：120kA（1）110kV

ich I t0.05 tdztz

imax5s时

ichimax，I 15.062（2）35kV

I 2tich imax ichimax， tdztz

4s时

I 6.052（3）10kV

2t28.42

显然：I 2t，满足热稳定ich imax

ich

，满足动稳定 tdztz0.05 当取5s时 I 33.552

2t1052

显然：I 2t，满足热稳定开关的选择原则及技术条（1（2（310kV

UN动稳定校验

ich热稳定校验：I I 开关型号的选择及校（1）110kV 选定为GW5110G，各项技术数据为额定电压 额定电流热稳定电流（4s有效值：25kA 动稳定电流（峰值：83kA（2）35kV侧 选定设备为GN235T,各项技术数据如下：额定电压:35kV 热稳定电流（5s：25kA 动稳定电流（峰值：64kA（3）10kV侧 选定设备为GN1010T/3000160,各项技术数据如下： 热稳定电流 动稳定电流（峰值：160kA

ich

(5- 其 t0.05

I

II

(5-（5-（1）110kV侧tdztz

imax4s时

ichimax，满足动稳定t t I （2）35kV

I2t252

显然：I I2t，所以满足热稳定t tich15.4kAtdzt t

imax5s时

ichimax，满足动稳定I （3）10kV

I2t2525，显然I I2t满足热稳定ich

ichimax、满足动稳定t tdztzt

5s时

I

I2t1602

，显然I I2t,满足热稳定电流互感器的特电流互感器的选择标II 10%（Bl在系统短路时工作，因此准确级要求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过-10%10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过-10%2f1/3左右以保证测量仪表的最佳工作，电流互感器的一次额定电压UNI1N选择必须满足：UNUgI1NIgmax，为了确保所供仪表的准确度，互种类和型式的选择选择电流互感器种类和型式时，应满足继电保护、自动装置和测量热稳定检验:电流互感器热稳定能力常以tdzI1NKt来表I

(IK

（5- 动稳定校验：电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（

2I1N）Kdw（ich

2I1N

（5-电流互感器的选择与校110kVLCWD1105-5-11LCWD-1100.51sD1一次回路电压：Ug110kV110kV一次回路电流 )1.0575(3110)I1N(250)~(2600)则ich

Igmax413A2I1Nich13.008kA

2260060

2I1NKdw, 热稳定：I (I t0.05''2t0.05I

0.)8II

5.100920.830.3334)2IK)2 35kVLBJ10

LBJ1010%1s级13LBJ2432一次回路电压：Ug35kV35kV一次回路电流：Igmax1.05 3UN1.0575(335)1299ich

Igmax1299A15001.12I1Nich22.849kA

2150090

2I1NKdw 热稳定： t0.05''2t0.05(I''I)20.780.050.83 II

8.960420.831.550)2IK)2,则满足热稳定1N10kVLAJ101N5-13LAJ1010%1s热稳定级13LAJ1D一次回路电压：Ug10kV10kV

Igmax1.05

3UN1.0575(310)4547ich8.665kA

26153

2I1NKdw 热稳定： t0.05''2t0.05(I''I)20.780.05 II

3.398120.831.150)2IK)2,则满足热稳定1N1NLQZ355-5-14LQZ3510%5sLQZ一次回路电压：Ug35kV35kV一次回路电流IgmaxP

3UNcos)60(6

3350.85)Igmax194.1A6001.1

ich22.849kA

20.66100

2I1NKdw,

t0.05''2t0.05(I

I)24.40.054.45 I

8.960424.45650.66)2IK)2,则满足热稳定1N10kV出线侧：LFZB101N5-15LFZB101s热稳定LFZB一次回路电压：Ug10kV10kVUN一次回路电流IgmaxP

3UNcos)30

3100.85)203.4Igmax203.4A4001.1AI1N，满足要求ich8.665kA

20.44153

2I1NKdw 热稳定： t0.05''2t0.05(I''I)20.780.05 II

3.398120.83850.44)2IK)2,则满足热稳定1N1N电压互感器的特电压互感器的选择标压应在（1.1～0.9）UN5-16选择。5-16接 型电网电压型二次绕组电压一台PT100/100/100/3（相110～220kV配电装置中一般采用半级式电磁电压互感器的选择计110kV侧：JCC1105-

JCC110在下列准确等级下0.513 100 35kVJDJJ-355-185-18JDJJ-35在下列准确等级下额最大容0.513 10kVJDZJ-105-5-19JDZJ-10在下列准确等级下额最大容0.513 导体的选择条件选择和校3）110kV及以下配电装置，母线及电缆截面的选Ig.maxIy种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数Tmax将有一个年计算费用最低的电流密度—经（JSjIg

J(mm2

（5-—J热稳定校验：按上述情况选择的导体截面SICtdzSICtdzC—I—稳态短路电流

—短路等值时间动稳定校验：maxy式中：为母线材料的允许应力，硬铝为69106ymax为作用在母线上的最大计算应力，其值与母线的截面形状有关

1.73108

aW)i2

（5-ich：短路冲击电流L：支柱绝缘子间的跨距a：相间距离W：母线截面系数母线选择计110kVLGJ-185/20185mm280C长期允531A。20C117K=1.05*531=557.55A>Ig.maxt热稳定校验 tC=87，取tdz

（5-S1855100.935kV侧母线

/87108.11I

hb80 IgmaxK

（5-Iu为该母线布置方式和环境温度为+20度时的导体长期允许载流量，K为温度修6-21K=1.05Igmax1.05

3UN1.05 Igmax1299A1.051249AKIy

5-21K度,7005J（6-

SjIg

J(mm2

（5-JS应尽量接近经济计算的Sj。最大负荷利用小时数最大负荷利用小时数3000500035按

=5000J则SjIg

J(mm2)12991.15

公式SSmin

(I

C)

（5-SSminCIItdz S7510(8.9604873.4)I

其中II''8.9604kAtdztdz=3.4热稳定系数C5-23C5-23稳定系数热稳定系数（C铝铜

max

（5-式中：y为母线材料的允许应力，硬铝为69106Pa,max为作用在母线上的最大计算

1.73108

aW)i2查《发电厂电气部分课程设计参考资料》1465-19，可知单条矩形铝母线的截面W0.167bh20.16788028550.4mm3惯性半径ri0.289h0.2898023.12mm

1.73108

aW)i2 i：短路冲击电流(kA),35kV母线侧 2.55I'' L：支柱绝缘子间的跨距a：相间距离W：母线截面系数10kVhb三 四竖 平125 IgmaxKIu为该母线布置方式和环境温度为+20度时的导体长期允许载流量，K为温度修6-25K=1.05Igmax1.05

3UN1.0575(310)4547Igmax4547A4788A1.054560KIy

5-25K度,7005J（6-

SjIg

J(mm2JS应尽量接近经济计算的Sj。5-26最大负荷利用小时数3000500035kV以按

=4800J则SjIg

J(mm2)38191.732207.5mm21250mm212510

公式S

(I

C)SSminCIItdz则S125103398其中II''

I

tdztz

.0''2t.0

I2''

z热稳定系数C5-27Cz5-27稳定系数热稳定系数（C铝铜动稳定校验：maxy式中：为母线材料的允许应力，硬铝为69106ymax为作用在母线上的最大计算应力，其值与母线的截面形状有关,500-700。

1.73108

aW)i2查《发电厂电气部分课程设计参考资料》1465-19系数：W 125.惯性半径:

1.73108

aW)i2

2

ich：短路冲击电流(kA),35kVchL：支柱绝缘子间的跨距a：相间距离W：母线截面系数

5I''

23.

58.6kA支持绝缘子的选择标根据 无论支持绝缘子或套管均要负荷产品额定电压大于或等于所在电网电压要求，UgUn支持绝缘子选择计110kVZS-1105-5-28ZS-11035kVZS-355-5-29ZS-3510kVZS-105-5-30ZS-10穿墙套管的选

UgUnIgmaxIn35kV

Un35

IgmaxP

3UNcos60(6

3350.85)根据条件选取CLB355-5-31kg10kV

Un10

IgmaxP

3UNcos)30

3100.85)根据条件选取CLD105-5-32CLD1012方案 SFSL-40000/110主变压27.7万元×2SW4-110G4.55万元×3SN4-10G0.4万元×13GW5-110G/1000-83开0.16万元×6GN2-35T/600-64开0.03万元×22GN10-10T/3000-160开总投资 （万元0.5万元×26方案 SSZ9-40000/110主变压27.7万元×2SW4-110G4.55万元×1SW2-351.2万元×11SN4-10G0.4万元×13GW5-110G/1000-83开0.16万元×8GN2-35T/600-64开0.03万元×22GN10-10T/3000-160开0.5万元×26总投资：102.67（万元6.2ZZ0(1（万元（6-式中： 为不明显的附加费用比例系数，110kVZaZb

（万元（万元UA104u1

（万元 （6-式中 小修，维修费，一般为 折旧费，一般为 0.06～0.08元/（kW·h 其中，ΔA S S SAn(PKQ)T

(PKQ)(123

（6-

S S S n式中 （kW，（%）Sn/100（kvar （kW（%）Sn/100（kvar 无功经济当量，即为每多发送（或补偿）1kvar的值.0.1～0.15 一台变压器额定容量 n台变压器三侧分别担负的最大总负荷（kA （kA

P

QI0

0.840000100320kv

P1

] P1

] P1

] Ud%Ud1%Ud2%Ud3%1170.5QUd(%)Sn17.6400001007040kvarS2320.8537.65kVAS3200.85

6- S S SAn(PKQ)T (PKQ)(12

S S S

2355414

n

Ua23.74（万元 方案

Ub23.72（万元综上所得，Z1＜Z2，U1＜U21211作为主接线方案。

少工作量；④房屋建筑投资大。配电装置的设计必须执行国家基本建设方针和技术经济政策保证导体和电器在污秽、和高海拔地区的安全运行配电装置的整个结构尺寸是综合考虑到设备外形尺寸检修和搬运的安全距离，7-17-2（见下文）的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行、搬运和检修工具活动范围及施工误差7-1屋外配电装置的安全净距（mm（CD7-2屋内配电装置的安全净距额 电压36J（mm（CDE注：110J、22J、330J、500J110kV、35kV、10kV根据《电力工程电气设计手册》规110kV、35kV采用屋外配电装置，10kV采用屋内配电装置。基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便能在地面安全地活动，中型配电在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的式，而且运行方面和安装抢修方面积2）半高型配电装置，它是将母线及母线开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备A.占地面积中型布置减少B.节省了用地，减少检修工作量缺点：上层开关下方未设置检修平台，检修不够方便。3）高型配电装置，它是将母线和开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电5%，但其耗钢多，安装检修及运行中条件均较差，一般适用下列情况：110kV35kV10kV侧采用屋内配电装置，各级电业部门无论在运行还是安装检修方面都积累了比较丰富的

装设避雷器外，还需装设放电间隙，直接接地运行时零序电流保护起作用，动作接地变110kV由Un

kVFZ-1108-18-1FZ-110kVkV

Umi

（7-其中Uxgk为系数（因 kUxg=1×110/3=64.71kV，Umi所 Umi

Ugfx

（7-因 Ugfx=254kV，3.5Uxg=3.5×110/3所 Ugfx35kV由Un35kVFZ-358-28-2FZ-35kVkV

UmikUxg=135/3=20.588kV，Umi所 Umi

Ugfx因 Ugfx=84kV，3.5Uxg=3.5×35/3=72.06所 Ugfx

10kV由Un10kVFZ-108-38-3FZ-10kVkV

Umi因 Uxg=10/3=5.882kV，Umi所