220kV降压变电所电气一次部分设计2

220kV降压变电所电气一次部分设计220kV降压变电所电气一次部分设计/220kV降压变电所电气一次部分设计`广东工业大学华立学院课程设计（论文）课程名称发电厂电气部分题目名称某110～220kV降压变电所电气一次部分设计学生学部（系）机电与信息工程学部专业班级学号学生姓名指导教师周展怀2013年06月20日广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书题目名称某110～220kV降压变电所电气一次部分设计学生学部（系）机电与信息工程学部专业班级姓名学号课程设计（论文）的内容课程设计的内容大体相当于实际工程设计电气一次部分初步设计的内容，其中一部分可基本达到技术设计的要求深度。具体内容如下：（1）对原始资料的分析：a）本工程情况：发电厂、变电所类型与设计规划容量（*近期与远景），单机容量与台数，运行方式，*最大负荷利用小时数等。b）电力系统情况：电力系统本期与远景发展规划（本期工程建成后5～10年），发电厂、变电所在电力系统中的位置和作用，本期和远景规划与电力系统的连接方式，各级电压中性点接地方式等。c）负荷分析：负荷的性质与其地理位置，输电电压等级、出线回路与输送容量等。（2）电气主接线设计：a）主变压器的选择：容量、台数、相数、绕组数量和接线方式、阻抗、调压方式、电压等级、全绝缘或半绝缘问题、自耦变压器问题、冷却方式等。b）各级电压母线接线方式（本期、远景）以与*分期过渡接线等。c）绘制电气主接线图。（3）厂（所）用电与供电方式选择设计：a）厂（所）用电接线方案比较，负荷计算与变压器选择，中性点接线方式选择。b）高低压厂用电工作电源、起动/备用电源、事故保安电源连接方式、设备容量、分接头与阻抗的选择。c）厂（所）用配电装置与设备选型等。d）绘制厂（所）用电接线图。（3）短路电流实用计算方法；a）确定主线路的运行方式。b）绘制等值网络图。c）计算各短路计算点的三相短路电流与不对称短路电流。（4）电气设备选择：对主变压器、厂（所）用变压器、断路器、隔离开关、*熔断器、电抗器、互感器、*消弧线圈、*避雷器、*绝缘子、导线和电缆等进行选择，并汇总电气设备表。（5）绘制工程设计的其他相关图纸，编制电气一次设备概算表，并编写说明书。说明书部分包括设计任务书、所采用的基本资料和原始数据、方案选择论证、主要计算方法和结果。其计算过程可作为附件，列在说明书后面。3、课程设计文件。课程设计文件由说明书（含附件）与设计图纸组成。要求文字说明简明扼要，计算准确，有分析论证，并能正确地反映情况、说明问题。设计图纸应做到内容完整、清晰整齐。课程设计（论文）的要求与数据要求：程设计应根据设计任务书以与国家的有关政策和相关专业的设计规范、规程和技术标准进行。数据：原始资料之一：减压比110kV/35kV。35kV侧负荷如下：①单回6000kW，cosφ=0.65，架空线长6km；②单回8000kW，cosφ=0.73，架空线长8km；③单回5000kW，cosφ=0.75，架空线长15km；④双回7000kW，cosφ=0.70，架空线长12km；⑤单回5000kW，cosφ=0.7，架空线长10km；所用电380/220V,100kW，cosφ=0.8.三、课程设计（论文）应完成的工作对原始资料的分析、电气主接线设计、厂（所）用电与供电方式选择设计、短路电流计算、电气设备选型与配电装置设计、总平面布置设计、撰写设计说明书四、课程设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段内容工作日1对原始资料的分析0.52电气主接线设计0.53厂（所）用电与供电方式选择设计0.54短路电流计算0.55电气设备选型与配电装置设计0.56总平面布置设计0.57撰写设计说明书18合计5发出任务书日期：年月日指导教师签名：计划完成日期：年月日教学单位责任人签章：目录摘要一、电气主接线的设计1.1、对原始资料的分析…………………11.2、110KV侧主接线的设计……………….11.3、35KV侧主接线的设计……………….11.4、10KV侧主接线的设计………………...11.5、主接线方案的比较选择………………..21.6、主接线中的设备配置…………………41.6.1．隔离开关的配置…………………...…41.6.2电压互感器的配置…………………...51.6.3电流互感器的配置…………………...5二、主变压器的选择2.1负荷计算2.2、主变压器台数的确定…………………..52.3、主变压器相数的确定…………………..62.4、主变压器容量的确定…………………..7三、短路电流计算3.1计算变压器电抗…………83.2系统等值网络图………………………..83.3短路计算点的选择……………………..93.4短路电流计算…………..9四、主要电气设备的选择4.1断路器与隔离开关选择………………134.1.1110KV电压等级的断路器与隔离开关的选择…………………124.1.235KV电压等级的断路器与隔离开关的选择…………………..144.1.3、10KV电压等级的断路器与隔离开关的选择…………………..174.2电流互感器的选择4.2.1110KV侧电流互感器的选择……………………204.2.235KV侧电流互感器的选择…………………..…214.2.310KV侧电流互感器的选择…………………..…22参考文献:摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备与配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置与系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉与方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务与用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络与导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面与剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）电气主接线的设计（3）短路电流的计算（4）电气设备的选择（5）防雷与接地保护等内容。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。

一、电气主接线的设计1.1对原始资料的分析在本区建110kV\35kv\10kv降压变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。110kV出线2回，35kV出线6回，10kV线路12回。35kV侧最大负荷25MW,10kV侧最大负荷为15MW，变电站最大负荷96KVA，,负荷同时率为0.81.2、110KV侧主接线的设计110KV侧是以双回路与系统相连。由《电力工程电气一次设计手册》第二章第二节中的规定可知：35—110KV线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。故110KV侧采用桥形的连接方式。1.3、35KV侧主接线的设计35KV侧出线回路数为6回。由《电力工程电气一次设计手册》第二章第二节中的规定可知：当35—63KV配电装置出线回路数为4—8回，采用单母分段连接，当连接的电源较多，负荷较大时也可采用双母线接线。故35KV可采用单母分段连接也可采用双母线连接。1.4、10KV侧主接线的设计10KV侧出线回路数为7回。由《电力工程电气设计手册》第二章第二节中的规定可知：当6—10KV配电装置出线回路数为6回与以上时采用单母分段连接。故10KV采用单母分段连接。1.5、主接线方案的比较选择由以上可知，此变电站的主接线有两种方案方案一：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连接，10KV侧采用单母分段连接，如图2-1所示。图2-1110KV电气主接线方案一方案二：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用双母线连接，10KV侧采用单母分段连接，如图2-2所示。此两种方案的比较：方案一110KV侧采用外桥形的连接方式，便于变压器的正常投切和故障切除，35KV、10KV采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，配电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作。由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连线，10KV侧采用单母分段连接。图2-2110KV电气主接线方案二1.6、主接线中的设备配置1.6.1．隔离开关的配置（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW与以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。（2）在出线上装设电抗器的6—10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。（3）接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。（4）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。1.6.2电压互感器的配置（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。（2）旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。（3）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。（4）当需要在330KV与以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。（5）发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。1.6.3电流互感器的配置（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。（3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。（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。二、主变压器的选择2.1负荷计算最大综合计算负荷的计算可按照公式：（3-1）求得。式中—同时系数，出线回数较少时，可取0.9～0.95，出线回数较多时，取0.85～0.9；—线损，取5%2.2、主变压器台数的确定对大城市郊区的一次变电所，在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。此设计中的变电站符合此情况，因此选择两台变压器即可满足负荷的要求。2.3、主变压器相数的确定（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、可靠性要求与运输条件等因素。（2）当不受运输条件限制时，在330KV与以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。2.4、主变压器容量的确定装有两台与以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%的全部最大综合计算负荷。即（n-1）（3-2）由上可知，此变电站单台主变压器的容量为：×60%=79.8×60%=47.88MVA所以应选容量为50MVA的主变压器综合以上分析计算，选择变压器型号为SFSZ7—50000/110型，其参数如表3-1所示。表3-1SFSZ7—50000/110变压器参数变压器型号额定容量（KVA）电压（KV）阻抗电压（%）SFSZ7—50000/11050000高压侧中压侧低压侧高中高低中低110±8×1.25%38.5±5%10.51710.56.5三、短路电流计算取基准容量为,基准电压为，又依公式：;。计算出基准值如下表1-1所示：SB=100MVA表1-1基准值1153710.50.5521.7166.048120.2312.451.003.1计算变压器电抗=

=10.5==6.5==03.2系统等值网络图系统等值网络图如下图1-1所示：图1-1系统等值网络图3.3短路计算点的选择选择上图中的各点。3.4短路电流计算（1）点短路时（如图1-2所示）：次暂态短路电流标幺值的计算：次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：两相短路电流为：冲击电流为：短路容量为：图1-2点短路时的系统网络等值简化(2)点短路时（如图1-3所示）：图1-3点短路时的系统网络等值简化次暂态短路电流标幺值的计算：次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：两相短路电流为：冲击电流为：短路容量为：（3）点短路时（如图1-4所示）：图1-4点短路时的系统网络等值简化次暂态短路电流标幺值的计算：次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：两相短路电流为：冲击电流为：短路容量为：（4）点短路时（如图1-5所示）：图1-5点短路时的系统网络等值简化次暂态短路电流标幺值的计算：次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：两相短路电流为：冲击电流为：短路容量为：（5）点短路时（图1-6所示）：四、主要电气设备的选择4.1断路器与隔离开关选择为了方便运行管理，每个电压等级按照工作条件最严格的地点，最严格的条件选择一台断路器，该电压等级均采用该型号。4.1.1110KV电压等级的断路器与隔离开关的选择（1）主变压器侧断路器的选择：额定电压选择：额定电流的选择：开断电流选择：(点短路电流)选用型断路器，其技术参数如下表2-1所示：表2-1LW6-110型断路器的技术参数断路器型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定断流容量KA极限通过电流KA热稳定电流KA固有分闸时间S峰值3SLW6-1131.5125500.03热稳定效验：电弧持续时间取0.04s，热稳定时间为：因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，所以，满足热稳定效验。动稳定效验：满足动稳定效验。因此所选断路器合适。（2）主变压器侧隔离开关的选择额定电压选择：额定电流的选择：极限通过电流选择：(点短路电流)选用GW5-110I/630型，具体参数如下表2-2所示：表2-2GW5-110I/630型隔离开关的技术参数隔离开关型号额定电压KV额定电流A极限通过电流KA热稳定电流KA峰值4SGW5-110I/63.5热稳定效验：动稳定效验：满足动稳定和热稳定要求因此所选隔离开关合适4.1.235KV电压等级的断路器与隔离开关的选择（1）出线侧断路器、母联断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流：额定电压选择：额定电流的选择：开断电流选择：(点短路电流)选用SW2-35型断路器，其技术参数如下表2-3所示：表2-3SW2-35型断路器的技术参数断路器型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定断流容量KA极限通过电流KA热稳定电流KA固有分闸时间S峰值4SSW2-3535200040.56.6176.60.06热稳定效验：电弧持续时间取0.04s，热稳定时间为：因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，所以，满足热稳定效验。动稳定效验：满足动稳定效验。因此所选断路器合适。（2）主变压器侧短路器的选择额定电压选择：额定电流的选择：开断电流选择：(点短路电流)由上表可知，同样满足主变压器侧断路器的选择。其动稳定，热稳定计算与母联相同。（3）出线侧隔离开关，母联断路器隔离开关的选择额定电压选择：额定电流的选择：极限通过电流选择：(点短路电流)选用GW5-35IIDW型，具体参数如下表2-4所示：表2-4GW5-35IIDW型隔离开关的技术参数隔离开关型号额定电压KV额定电流A极限通过电流KA热稳定电流KA峰值4SGW5-35IIDW35200010031.5热稳定效验：动稳定效验：满足动稳定和热稳定要求因此所选隔离开关合适（4）主变压器侧隔离开关的选择额定电压选择：额定电流的选择：极限通过电流选择：(点短路电流)由上表可知同样满足主变压器侧隔离开关的选择。其动稳定，热稳定计算与母联侧相同。4.1.3、10KV电压等级的断路器与隔离开关的选择（1）出线侧断路器、母联断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流：额定电压选择：额定电流的选择：开断电流选择：(点短路电流)选用型断路器，其技术参数如下表2-5所示：表2-5SN10-10型断路器的技术参数断路器型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定断流容量KA极限通过电流KA热稳定电流KA固有分闸时间S峰值1SSN10-128.97143.20.06热稳定效验：电弧持续时间取0.04s，热稳定时间为：因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，所以，满足热稳定效验。动稳定效验：满足动稳定效验。因此所选断路器合适。（2）主变压器侧断路器的选择额定电压选择：额定电流的选择：开断电流选择：(点短路电流)由上表可知，SN10-10同样满足主变压器侧断路器的选择。其动稳定，热稳定计算与母联相同。（3）出线侧隔离开关，母联断路器隔离开关的选择额定电压选择：额定电流的选择：极限通过电流选择：(点短路电流)选用GN10-10T型，具体参数如下表2-6所示：表2-6GN10-10T型隔离开关的技术参数隔离开关型号额定电压KV额定电流A极限通过电流KA热稳定电流KA峰值5SGN10-10T1热稳定效验：动稳定效验：满足动稳定和热稳定要求因此所选隔离开关合适（4）主变压器侧隔离开关的选择额定电压选择：额定电流的选择：极限通过电流选择：(点短路电流)由上表可知GN10-10T同样满足主变压器侧隔离开关的选择。其动稳定，热稳定计算与母联侧相同。4.2电流互感器的选择4.2.1110KV侧电流互感器的选择一次回路电压：二次回路电流：根据以上两项，初选LCWB4-110型电流互感器，其参数如下表2-7所示：表2-7LCWB4-110型电流互感器的技术参数型号额定电压（KV）电流比准确级次组合热稳定电流（KA）动稳定电流（KA）LCWB4-11011075135动稳定效验：满足动稳定要求热稳定效验：满足热稳定要求总是所述，所选LCWB4-110型电流互感器满足要求。4.2.235KV侧电流互感器的选择（1）主变压器侧电流互感器的选择一次回路电压：二次回路电流：根据以上两项，初选LDB-35型电流互感器，其参数如下表2-8所示：表2-8LDB-35型电流互感器的技术参数型号额定电压（KV）电流比准确级次组合热稳定电流（KA）动稳定电流（KA）LDB-35353075动稳定效验：满足动稳定要求热稳定效验：满足热稳定要求总是所述，所选户外独立式电流互感器满足要求。（2）35KV母联电流互感器的选择由于35KV母联与变高35KV侧的运行条件相应，故同样选用型电流互感器。4.2.310KV侧电流互感器的选择（1）主变压器侧电流互感器的选择一次回路电压：二次回路电流：根据以上两项，初选LMZD-10型电流互感器，其参数如下表2-9所示：表2-9LMZD-10型电流互感器的技术参数型号额定电压（KV）电流比准确级次组合热稳定电流（KA）动稳定电流（KA）LMZD-10104090动稳定效验：满足动稳定要求热稳定效验：满足热稳定要求总是所述，所选LMZD-10户外独立式电流互感器满足要求。（2）10KV母联电流互感器的选择由于10KV母联与变高10KV侧的运行条件相应，故同样选用LMZD-10型电流互感器。图1-6点短路时的系统网络等值简化次暂态短路电流标幺值的计算：次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：两相短路电流为：冲击电流为：短路容量为：

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