110kv变电站一次系统设计毕业设计

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辑。

沧州职业技术学院

毕业设计

《110kv变电站一次系统设计》

名目

引言...................................................................................................................................-1第1章概述.....................................................................................................................-2第2章负荷计算及变压器选择.....................................................................................-42.1负荷计算.................................................................................................................-4

2.1.1计算负荷的目的..............................................................................................-4

2.1.2负荷分析..........................................................................................................-42.2主变压器的选择.....................................................................................................-5

2.2.1主变压器台数和容量的确定..........................................................................-5

2.2.2变压器型号的选择..........................................................................................-52.3本变电站站用变压器的选择.................................................................................-62.4小结.........................................................................................................................-7第3章无功补偿装置的选择.........................................................................................-8

3.1补偿装置的意义.....................................................................................................-83.2无功补偿装置类型的选择.....................................................................................-8

3.2.1无功补偿装置的类型......................................................................................-8

3.2.2常用的三种补偿装置的比较及选择..............................................................-8

3.3无功补偿装置容量的确定.....................................................................................-93.4并联电容器装置的分组.........................................................................................-9

3.4.1分组原则..........................................................................................................-9

3.4.2分组方式..........................................................................................................-93.5并联电容器装置的接线.......................................................................................-10第4章电气主接线设计...............................................................................................-114.1主接线的设计原则...............................................................................................-11

4.1.1主接线设计的基本要求：............................................................................-11

4.1.2主接线的设计依据........................................................................................-124.2110KV主接线的选择...........................................................................................-124.335KV主接线的选择.............................................................................................-124.410KV主接线的选择.............................................................................................-134.5所用电设计...........................................................................................................-13第5章电路电流计算...................................................................................................-14

5.1节短路电流计算的目的.....................................................................................-145.2短路电流计算的条件...........................................................................................-145.3短路电流计算.......................................................................................................-15

5.3.1计算步骤......................................................................................................-15

5.3.2变压器参数的计算......................................................................................-16

5.3.3短路点的确定..............................................................................................-16

5.3.4各短路点的短路计算..................................................................................-17第6章电气设备选择与校验.....................................................................................-22

6.1电气设备选择的一般规定...................................................................................-22

6.1.1一般原则......................................................................................................-22

6.1.2有关的几项规定............................................................................................-226.2各回路持续工作电流的计算...............................................................................-236.3高压电气设备选择...............................................................................................-23

6.3.1断路器的选择与校验....................................................................................-23

6.3.2隔离开关的选择及校验................................................................................-28

6.3.3电流互感器的选择及校验............................................................................-30

6.3.4电压互感器的选择及校验..........................................................................-35

6.3.5母线的选择及校验......................................................................................-36

6.3.6熔断器的选择..............................................................................................-39结论.................................................................................................................................-41

引言

电力行业是国民经济的基础工业，它的进展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防供应必不行少的动力。电力系统规划设计及运行的任务是：在国民经济进展方案的统筹支配下，合理开发、利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满意国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，供应牢靠充分、质量合格的电能。所以在本次设计中选择变电站电气部分的初步设计，是为了更多的了解现代化变电站的设计规程、步骤和要求，设计出比较合理变电站。

依据设计要求的任务，在本次设计中主要通过变电站电气主接线、短路电流计算、设备选择与校验、无功补偿、主变爱护和配电装置部分的设计，使我对四年来所学的学问更进一步的巩固和加强，并从中获得一些较为实际的工作阅历。由于在设计中查阅了大量的相关资料，所以开头逐步把握了查阅，运用资料的力量，又可以总结四年来所学的电力工业的部分相关学问，为我们日后的工作打下了坚实的基础。

第1章概述

由于某地区电力系统的进展和负荷增长，拟建一座110KV变电站，向该地区用35KV和10KV两个电压等级供电。

本变电站由两个系统供电，对35KV侧来讲，本所供电对象是A厂、B厂的厂区和生活区及A、B两座变电站，10KV侧供电对象是a厂、b厂、c厂、d厂的厂区和生活区及a、b两个居民区。详细数据如下：

表1-1系统与线路参数表

表1-235KV侧负荷资料表

注：35KV负荷同时系数为0.9

表1-310KV侧负荷资料表

注：10KV负荷同时系数为0.85

依据上表所述，一旦停电，就会造成地区断电、断水等后果严峻影响人们的正常生活，还将造成机器停运，整个生产处于瘫痪状态，严峻影响各厂生产的质量和数量。因此对本所得运行牢靠性必需保证在非特别状况下一本不允许对他们断电。

鉴于以上状况，110KV侧线路回数采纳4回，其中2回留作备用，35KV侧线路回数采纳6回，另有2回留作备用，A、B厂采纳双回路供电，10KV侧线路回数采纳8回，另有2回留作备用，c、d厂采纳双回路供电，以提高供电牢靠性。

在建站条件方面，本站地势平坦，属轻地震区，年最高气温+40℃，站最低气温-5℃，站平均温度+18℃，属于我国Ⅷ类标准气象区。

本变电站自用电主要负荷如表1-4：

表1-4110kV变电站自用电负荷

本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成了变电站一次部分设计。

第2章负荷计算及变压器选择

2.1负荷计算

2.1.1计算负荷的目的

计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗铺张，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷重要性。

2.1.2负荷分析

要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必需要计算出各侧的负荷，包括35kV侧负荷、10kV侧负荷和站用电负荷（动力负荷和照明负荷）。

系统负荷的计算公式为：

(式2-1)

式中——各出线的最大负荷；——功率因数；——同时系数；——线损率，取5%；

依据第1章所给资料，可以计算出以下数据：

35KV侧负荷：

10KV侧负荷：

站用电负荷：

＝(照明负荷+动力负荷0.85)＝0.85)1.524.51152.7320.154.5(204.55.2÷+?++++?++++＝78.5235

变电站的总负荷：

=33.6+22.75+0.0785=56.428MVA

2.2主变压器的选择

2.2.1主变压器台数和容量的确定

1、主变压器台数的选择

主变压器台数的选择原则：

（1）对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的状况下，变电所以装设两台变压器为宜。

（2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。

（3）对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的1—2级设计，以便负荷进展时，更换变压器的容量。

通过上述分析，本变电站硬装设两台主变压器。

2、主变压器容量的选择

主变压器容量一般按变电所建成后5~10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10~20年的负荷进展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。

依据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量过负荷力量后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%。

单台变压器的容量=(0.7~0.8)

依据负荷计算算出本变电站总的负荷为：=56.428MVA

=0.756.428=39.43MVA

2.2.2变压器型号的选择

1、绕组数量的确定

依据《电力工程电气设计手册》所述：在具有三种电压的变电所中，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，但在变电所内需设无功补偿设备时，主变压器宜采纳三绕组变压器。

在本变电所中：

=27.4480.857.5364=0.3816＞15%

=35.00970.857.5364=0.4868＞15%

因此，主变压器选为三绕组变压器。

2.相数的确定

依据《电力工程电气设计手册》变压器相数选择原则：当不受运输条件限制时，在330KV及以下发电厂和变电站，均应选用三相变压器。

3.绕组数和接线组别的确定：

该变电全部三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必需和系统电压相位全都，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采纳Y0连接，35KV采纳Y形连接，10KV采纳Δ连接。

4.调压方式的选择：

一般型的变压器调压范围小，仅为±5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整一般变压器的分接头方法就无法满意要求。另外，一般变压器的调整很不便利，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量状况下，有载调压变压器，可以实现，特殊是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持肯定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。

5.冷却方式的选择：

主变压器一般采纳的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电牢靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。

根基上述条件本变电站应用两台SFSZ7—型有载调压变压器，采纳暗备用方式，查变压器的参数如下：

表2-1SFSZ7—型变压器参数数据

2.3本变电站站用变压器的选择

变电站的站用电是变电站的重要负荷，因此，在站用电设计时应根据运行牢靠、检修和维护便利的要求，考虑变电站进展规划，妥当解决分期建设引起的问题，乐观慎重地采纳经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电站平安，经济的运行。

一般变电站装设一台站用变压器，对于枢纽变电站、装有两台以上主变压器的变电站中应装设两台容量相等的站用变压器，互为备用，假如能从变电站外引入一个牢靠的低压备用电源时，也可装设一台站用变压器。依据如上规定，本变电站选用两台容量相等的站用变压器。

站用变压器的容量应按站用负荷选择：

＝78.5235

考虑肯定的站用负荷增长裕度，站用变10KV侧选择两台S9—10010型号配电变压器，互为备用。依据容量选择，站用电变压器为S9—10010型变压器，其参数如下：

表2-1SL7—12510型变压器参数数据

其容量比为：

2.4小结

在本章中，依据本变电站的实际状况选择了变电站的主变压器和站用变压器：主变压器为两台SFSZ7—型有载调压变压器；站用变压器两台S9—10010型号配电变压器。

第3章无功补偿装置的选择

3.1补偿装置的意义

无功补偿可以保证电压质量、削减网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增加系统的稳定性有重要意义。

3.2无功补偿装置类型的选择

3.2.1无功补偿装置的类型

无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。

目前常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。

3.2.2常用的三种补偿装置的比较及选择

这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变配电所的母线上。

同步调相机：

同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统供应无功功率而起到无功电源的作用，可提高系统电压。

装有自动励磁调整装置的同步调相机，能依据装设地点电压的数值平滑地转变输出或吸取的无功功率，进行电压调整。特殊是有强行励磁

装置时，在系统故障状况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。但是同步调相机是旋转机械，运行维护比较简单。它的有功功率损耗较大。小容量的调相机每千伏安容量的投入费用也较大。故同步调相机宜于大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不装设。在我国，同步调相机常安装在枢纽变电所，以便平滑调整电压和提高系统稳定性。

静止补偿器：

静止补偿器由电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可汲取无功功率，依据调压需要，通过可调电抗器汲取电容器组中的无功功率，来调整静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。

静止补偿器是一种技术先进、调整性能、使用便利、经纪性能良好的动态无功功率补偿装置。静止补偿器能快速平滑地调整无功功率，以满意无功补偿装置的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷，且调整不能连续的缺点。与同步调相机比较，静止补偿器运行维护简洁，功率损耗小，能做到分相补偿以适应不平衡负荷的变化，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统得到越来越广泛的应用。（但此设备造价太高，不在本设计中不宜采纳）。

电力电容器：

电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所供应的无功功率值与所节点的电压成正比。

电力电容器的装设容量可大可小。而且既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功率，运行时功率损耗亦较小。此外，由于它没有旋转

部件，维护也较便利。为了在运行中调整电容器的功率，也可将电容器连接成若干组，依据负荷的变化，分组投入和切除。

综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置。

3.3无功补偿装置容量的确定

（依据现场阅历）

现场阅历一般按主变容量的10％--30％来确定无功补偿装置的容量。

此设计中主变容量为40000KVA

故并联电容器的容量为：4000KVA—12000KVA为宜，在此设计中取12000KVA。

3.4并联电容器装置的分组

3.4.1分组原则

1、并联电容器装置的分组主要有系统专业依据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定。

2、对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置，不必分组，可直接与设备相联接，并与该设备同时投切。

对于110KV—220KV、主变代有载调压装置的变电所，应按有载调压分组，并按电压或功率的要求实行自动投切。

3、终端变电所的并联电容器设备，主要是为了提高电压和补偿变压器的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引