110kV芙蓉变电站设计项目说明指导书.doc

目 录

绪论 电气设计概述---------------------------------------------------2
§1 负荷数据记录分析------------------------------------------4
§2 电气主接线拟定---------------------------------------------4
§3 短路电流计算------------------------------------------------6
§4 导体和电器选取设计---------------------------------------7
§5 电气设备配备-----------------------------------------------10
§6 主接线设计--------------------------------------------------11
§7 微机保护--------------------------------------------------------11
§8 微机保护选取-----------------------------------------------12
绪论
电力系统浮现，使电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域变化，开创了电力时代，浮现了近代史上第二次技术革命。20世纪以来，电力系统大发展使动力资源得到更充分开发，工业布局也更为合理，使电能应用不但深刻地影响着社会物质生产各个侧面，也越来越广地渗入到人类寻常生活各个层面。电力系统发展限度和技术水准已成为各国经济发展水平标志之一。
由于经济飞速发展，负荷不断增长，对电力系统规定越来越高，负荷供电可靠性也不断升高，在芙蓉经济开发区电能供求之间矛盾加剧，所觉得理解决以上浮现问题，通过勘察、计算、综合分析及关于部门批准后拟定建设110kV芙蓉变电站。
220kV胡明变电站作用与长处
中华人民共和国电力工业开始于1882年，当中华人民共和国成立于1949年时刚好达到与1.85GW装机容量，总发电量为4.3TWh。截至一九九九年年终，装机容量达294GW。在20世纪50年代和60年代间,省级电力输电网络逐渐形成。1972年今天,第一次建立了330kV输电线络并建立跨省电网-西北电力网络。自1981年,中华人民共和国开始建立500千伏电力网络。从20世纪80年代和90年代初,中华人民共和国电力工业：大型发电机组、超高压、大电力网络开始进入历史舞台。兴建110kV芙蓉变电站可以与220kV枢纽变电站并联运营，可以减少损耗，也可以稳定电力系统，提高供电可靠、优质、经济、环保性；该电压级别变电站作为中间变电站高压侧以互换潮流为主，中低压侧可以直接面向顾客供电，重要起了中间作用。
由上可知建设该变电站后，形成并联运营电力系统在技术和经济上有如下长处。
（1） 提高了供电可靠性。系统中一种电厂或者变电站发生故障后，顾客还可以从系统中获得能量。
（2） 提高供电稳定性。电力系统容量越大，受到冲击时受到响越小。
（3） 提高运营经济性。可实现电厂之间合理分派，实现经济调度；可采用更大装机容量，减小投资、运营费用；可减少总装机容量，减少投资和损耗。
110kV芙蓉变电站目
该地区负荷发展后由本来配电系统已近无法满足供电规定，加上502厂、污水厂、纺织厂、机械厂、食品厂等建设，用电比此前更多，同步为了兼顾该地区负荷用电；110KV芙蓉变电站就是为了适应这种状况而建设市郊中间变电站，在供应周边负荷同步，也传递某些系统互换功率。
电气设计概述
发电厂、变电所设计是一门综合性科学，它是在各种专业有机配合协作下完毕统一整体。电力专业技术人员重要进行电气设计工作，它是整个设计核心环节，并贯穿始终。
一、发电厂、变电所设计普通程序如下：
1、一方面依照负荷增长需求及系统发展规定，分析拟定建立新厂、所必要性进行初步可行研究，提出项目建议书。
2、确立项目后，要多方勘察收集各方面详细资料，如气象、地形、地质、交通、负荷分布等等，进行可行性研究，提出设计任务书。
3、依照设计任务书，组织人员正式进行工程初步设计、勾画出工程概貌，控制工程投资，贯行技术经济政策，提出相应初步设计檔。
4、初步设计经批准后，便可开展施工图设计，提出相应设计图纸和阐明，满足设备订货所需，并保证施工顺利进行。

二、本次电气课程设计条件和内容
在进行本次设计前已规定了设计项目、任务书，并已收集了各方原始数据，即前期数据准备工作已不需要同窗们考虑，而后期施工图设计亦不在咱们本次设计范畴内，咱们本次设计重要是进行电气初步设计。因而本电气课程设计指引数据是针对初步设计阶段进行，其设计内容见本指引数据所列各章节内容。

三、电气课程设计办法（环节）
1、一方面咱们要弄清晰《电气课程设计》事实上是环绕着咱们已经学习过某些专业知识来进行设计，它需要咱们把本来学过《电路基本》《电机学》《电力系统分析》《发电厂变电所电气设备》等多门课程知识内容进行复习和巩固，通过做一种项目把这些知识连贯地串接起来，使咱们可以明白本来分散学习这些课程是如何配合？她们之间存在着如何互相交叉联系关系？如何应用这些知识来解决某些实际问题？从而达到提高咱们综合解决问题能力目。
为此，人们在设计之初和在设计过程中，要不断地翻书，相应查找本来讲过内容，对原有专业知识进行复习，并运用本次设计把本来在学习某门课程过程中不太明白地方重新弄清晰，并且通过这样设计训练，更学习到某些新知识，特别是运用知识解决问题思维和思考能力，这样就可以达到提高目。
因此，设计就是一种庞大系统工程，需要调动许多知识内容并通过综合整顿判断才干完毕，不会有现成东西照抄。
2、那么，如何进行设计呢？
普通，咱们在做设计之前，应当先把设计任务书通读几遍，弄清晰要咱们做什么？需要用到哪些知识（课本）？咱们已经懂得了哪些设计条件？大概也许怎么做？
然后依照教师授课指引和提示，按照设计规定项目，一步一步地往下编写。在这个过程中，会遇到不少困难和问题，这就需要同窗们要进行数据查找，并应当与其他同窗进行探讨分析。固然教师也会及时地给人们进行一定做法解说，引导人们最后完毕设计。但最重要是自己一定要积极参加和思考问题，独立自主地完毕本次设计。
§1 负荷数据记录分析
负荷数据记录对于主接线拟定有很大影响，对于重要负荷规定供电可靠性比较高，规定要可靠性较高主接线形式，二类负荷规定供电可靠性较低，可以选取可靠性相对较低简朴主接线。在两类负荷都要状况下就要综合考虑，取其在技术和经济上较为合理主接线。
110kV芙蓉变电站所带电负荷类重要性分别为：110kV为100％，35KV为,67％，10kV为56％，两个电压级别都用了双回路线路供电，可视为一类负荷，其总容量为：
负荷记录与分析
依照公式：，则各电压级别负荷如下。
∵最小负荷为最大负荷60%
（1）35kV负荷记录：
，,线损为5%
已知35kV最大负荷总计： = （3400+2800+4200+5000）=15400KW=15.4MW
∴35kV最小负荷总计为=60％×15.4=9.24MW
35kV计算总负荷容量：
则
=[(15.4+9.24）／0.85]×（1+5%）×0.85
=25.872MVA
（2）10kV负荷记录：
，,线损为5%
已知10kV最大负荷总计： = （800+4200+1400+2500+4000+1100+4300+2500+4000）=24800KW=24.8MW
∴10kV最小负荷总计为=60％×24.8=14.88MW

10kV计算总负荷容量：
则
=[(24.8+14.88）／0.85]×（1+5%）×0.85
=41.664（MVA）
（2）110kV负荷记录：

（4） 待建变电站计算负荷容量为：
∵==67.536MVA ∴
=25.872+41.664=67.536MVA

§2 电气主接线拟定（初拟5个主接线方案）
（1）主变压器选取：110kV芙蓉变电站所带电负荷类型一类负荷，一、二类负荷若中断供电，将导致生命危险及设备安全，给国民经济导致很大损失，影响十分严重，故必要有两个电源供电，且当任何一种电源失去后，能保证对所有已一类负荷不间断供电和大某些二类负荷供电；同步为了以便变压器和其他设备检修，因而在110kV芙蓉变电站中设计两台主变压器。
依照负荷规定，单台主变压器其容量普通按最大负荷60%来选，

考虑到变压器有一定事故过负荷能力，因此选取主变压器容量为40MVA，依照负荷需要，选取了有载调压方式，型号及参数如下：
型号
容量
（KVA）
额定电压组合
（kV）
连接组别
损耗（KW）
短路阻抗（%）
空载电流（%）
参照价格
（万元）
高压
中压
低压
空载
负荷
升压
降压
SFSZ9-50000/110
50000
110
38.5
10.5
Ynyn0d11
49.52
225.0
高17.18
高10.5
中低6.5
高中8
高低28
中低18
0.91
461

（2）电气主接线拟定基本规定：
l 可靠性；
l 灵活性；
l 经济性；
l 便于扩建
l 尽量减少一次投资和年运营费用
（3）主接线设计要考虑原则：
1. 发电厂和变电所在电力系统中地位和作用。
2. 近期和远期发展规模。（供电电压、负荷大小和分布等）
3. 出线回路数和负荷重要性分级。
4. 无功补偿装置选取（形式、容量、数量）。
5. 与系统链接方式。
（4）依照可靠性、灵活性两个基本规定通过讨论，咱们初步拟定五个方案：
方案一：110kV：双母线 35kV：双母线 10 kV：双母线
方案二：110 kV：双母线 35kV：单母线分段 10 kV：双母线
方案三：110 kV：双母线 35kV：单母线分段 10 kV：单母线分段
方案四：110kV：双母线 135 kV：内桥接线 10 kV：单母线
方案五：110 kV：双母线 35KV：双母线 10 kV：单母线分段

依照技术指标分析裁减方案一、方案二、方案五，保存方案,三、方案四进一步进行经济比较。从综合投资和年运营费用上比较，见下表。

方案三、方案四经济指标成果比较表（有关计算见计算书）：

综合投资Z
年运营费用U
方案三
2376.8万元
213.959万元
方案四
2428万元
218.055万元

方案三：110kV：双母线 35kV：单母线分段 10kV：单母线分段

方案四：110kV：双母线 35kV：内桥接线 10kV：单母线分段

经比较后得出以上成果，可知方案四造价比喻案三造价多51.2万，运营费用也多4.096万，但是从供电可靠与运营方式来说方案三有操作更简朴；从发展角度考虑，方案四要扩建才干满足供电规定，这样一算在经济上反而没有优势，因此本次拟用方案三：110kV双母线；35kV单母线分段；10kV单母线接线。
注：上表综合造价仅涉及一次设备费用。
§3 短路电流计算
计算短路电流是为了保证电力系统安全运营，在设计和选取电气设备时，都要用到也许流经该设备最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证该设备在运营中能经受住突发短路引起短路电流和点动力冲击。同步，为了尽快切断电源对短路点供电，继电保护装置将自动使关于断路器跳闸，因而对短路电流计算是必要。
对优选方案三胡明变电站110kV母线、35kV母线，10KV母线三个电压级别进行短路电流计算，计算出系统在最大运营方式下三相短路电流，为设备选取和校验提供根据。有关计算见计算书。
短路电流计算成果表汇总见表：
表3—1 10kV母线短路电流计算成果表（参照格式）
短路点

基值电压
UB(kV)
支路计算电抗标么值Xjs*
短路电流周期分量
短路电流冲击值ich(KA)
标么值I″*
有名I″(KA)
0秒
10.5

0.683
12.35
8.248
31.493
0.6秒
11.25
7.148
1.2秒
11.415
7.313

表3—1 35kV母线短路电流计算成果表（参照格式）
短路点

基值电压
UB(kV)
支路计算电抗标么值Xjs*
短路电流周期分量
短路电流冲击值ich(KA)
标么值I″*
有名I″(KA)
0秒
38.5

2.061
5.358
3.363

13.663

0.6秒
4.468
2.793
1.2秒
4.535
2.86

表3—1 110kV母线短路电流计算成果表（参照格式）
短路点

基值电压
UB(kV)
支路计算电抗标么值Xjs*
短路电流周期分量
短路电流冲击值ich(KA)
标么值I″*
有名I″(KA)
0秒
110

0.224
2.986
2.269
7.614
0.6秒
2.076
1.359
1.2秒
2.007
1.29

各电压级别短路热效应表
短路热效应
35kV（0.1s）
110kV（0.1s）
10kV（0.6s）

§4 导体和电器选取设计
导体和电器设备选取，必要执行国家关于技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运营以便和恰当留有发展余地，以满足电力系统安全经济运营需要。
（一） 选取普通原则：
1. 应满足正常运营、检查、短路和过电压状况下规定、并考虑 远景发展需要；
2. 应按本地环境条件校核；
3. 应力求技术先进和经济合理；
4. 选取导体时应当尽量减少品种；
5. 扩建工程应尽量使新老电器型号一致；
6. 选用新产品，均应具备可靠实验资料，并经正式鉴定合格。

（二） 设备选取及校验项目：（有关计算见计算书）
1.设备选取：
A)、母线及绝缘子选取

35kV
110kV
10kV
母线
铜型管母
1570
铝绞线
300
矩形铝母线
63×10
绝缘子
zsw-35/4
ZS-110/4
ZA-10Y

B)、断路器选取
35kV断路器
型号
额定电压
额定电流

额定开断电流

动稳定电流

3s热稳定电流
SW2-35I
35kV
1600A
40kA
100kA
40kA

110kV断路器
型号
电压

额定电流

额定开断电流
极限通过电流

3s热稳定电流
OFPI-110
110kV
1250A
31.5kA
80
31.5kA

10kV断路器
型号
电压

额定电流

额定开断电流
极限通过电流

3s热稳定电流
LN-10
10kV
1250A
25kA
80kA
25kA

C)、隔壁开关
35kV隔离开关
型号
额定电压

额定电流

极限通过电流
4s热稳定电流
GN2-35T
35kV
1000A
50KA
21KA

110V隔离开关
型号
电压

额定电流

极限通过电流
4s热稳定电流
GW4-110D
110kV
1000A
80kA
21.5kA

10kV隔离开关
型号
额定电压
额定电流
极限通过电流
10s热稳定电流

GW6-10T
10kV
1000A
75kA
30kA

D)、电流互感器选取
35kV电流互感器
型号
额定电压

额定电流

精确级次
1s热稳定倍数
动稳定倍数

LZZW--35
35kV
（4*300）/5A
0.2-5P
21
38

110kV电流互感器

型号
额定电压

额定电流

精确级次
1s热稳定倍数
动稳定倍数

LCWD2--110
110kV
（2*400）/5A
0.2-5P
75
130

10kV电流互感器
型号
额定电压
额定电流

精确级次
1s热稳定倍数
动稳定倍数

LAJ--10
10kV
800/5A
0.2-5P
50
90
LBJ--10(出线侧）
10kV
800/5A
0.2-5P
50
90

E)、电压互感器选取

型号
额定电压（kV）
二次额定容量（VA）
最大容量（VA）
重量(kg)
一次绕组
二次绕组
辅助绕组
0.5级
1级
3级
JSJW-10

0.1/3
120
200
480
960
190
JCC2-110

0.1/3
--
500
1000

350
JCC2-35

0.1

--
350
630
1570
220

§5 电气设备配备
断路器配备 单位元（台）
电压级别
线路断路器
变电站断路器
10
10
3
35
4
3
110
2
3

隔离开关配备 单位元（组）
电压级别
线路断路器
变电站断路器
10
10
3
35
4
3
110
2
3

电流互感器配备 单位元（台/组）
电压级别
线路断路器
变电站断路器
10
10台/3组
3台/4组
35
2台/4组
3台/4组
110
4台/4组
3/台4组
注：10kV线路出线采用A、C相配备电流互感器，在B相出线出家一台零序电流互感器；在两台主变基地刀出分别加设一台零序电流互感器。

电压互感器配备 单位元（台/组）
电压级别
线路断路器
变电站断路器
10
10台/2组
2台/4组
35
4台/2组
2台/4组
110
2台/2组
2/台4组

§6 主接线设计（见计算书和CAD制图）
§7 微机保护
各个电气设备配备保护如下表：
电气设备
保护配备
主变
A、差动保护 B、过电流保护或复合电流闭锁（方向）保护 C、零序过电流保护 D、接地短路后备保护 E、非电量保护：轻瓦斯保护、重瓦斯保护、温度升高保护、温度过高保护
母线
A、电流差动保护 B、电流速断保护 C、低频保护 D、断路器失灵保护
110kV线路
A、距离保护（接地距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段；相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段） B、零序保护（零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段） C、过流保护 D、自动重叠闸
35kV线路
A、纵联电流差动保护
B、距离保护（接地距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段；相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段）
C、过电流保护D、电流、电压速断保护

电气设备
保护配备
10kV线路
A过流（Ⅰ段：电流速断保护，Ⅱ段：时限过电流保护）保护 B绝缘监察 C自动重叠闸

§8 微机保护选取
通过查阅资料，与教师同窗讨论后，从南瑞、四方、许昌灯多家知名品牌中选取微机保护，本次拟用南瑞保护方案。选取初步选取南瑞微机保护装置如下，视详细状况而定，有局限性者另行选取。
保护类型
型号
主变
RCS-978GE型变压器保护装置
110kV线路
PCS-941系列高压输电线路保护装置
35kV线路
PCS-941A系列高压输电线路保护装置
10kV吸纳路
RCS-9623馈线保护测控装置
母线
RCS-915AB型母线保护装置
综合自动化
RCS-9700系列变电站自动化系统

结束语

本次设计在教师与同窗协助下，通过人们多次讨论并修改，最后初步形成了本计算书。咱们依照任务书上所给系统与线路以及所有负荷参数进行了分析、整定、计算、以及整顿，然后依照计算成果拟定了220kV胡明变电站主变压器容量和型号，再通过查阅了大量资料以及通过技术和经济比较，最后拟定了220KV、110KV、10KV胡明变电站主接线方式采用方案三：220kV：双母线 110kV：单母线分段 10kV：单母线分段。另一方面，咱们为设备选取进行了最大值短路计算，再依照所算数据选取了相应电气设备和导体。
变电所设计是一种思维创造与运用过程，在这个过程中，咱们做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。通过查阅了有关资料，能结合自己思路去设计。虽然有许多地方是不懂，但在教师指引与协助和与同窗讨论和协助下得以解决。
在设计期间，咱们都自己动手查阅了许多资料，一方面，充分地检查自己设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电所设计方面知识，为自己将来从事该专业打下了坚实基本；另一方面，使咱们体会到搞设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和敢于献身精神。这次设计，咱们最大收获就是学到了变电所设计环节与办法，还学会了如何使用资料。
由于所学知识和时间有限，加上缺少实践经验，在设计过程中难免会浮现错误，敬请教师批评指正，也请读者谅解！在设计期间，指引教师给了咱们悉心指引，同窗们也做到了互相协助，因而咱们解决了诸多技术困难，使咱们能顺利完毕设计任务，在此表达衷心感谢！

参照文献
1 陈光会 王敏.《 电力系统基本》.北京：中华人民共和国水利水电出版社，
2 李丽娇 齐云娇 《 .发电厂变电所电气设备》.北京：中华人民共和国电力出版社，
3 王士政.《 电力类专项课程设计与毕业设计指引教程》.北京：中华人民共和国水利水电出版社，
4 《 发电厂变电所电气一次某些设计指引数据》： 广西水利电力职业技术学院，电力工程系，.3
5魏涤非 戴源生《电机技术》北京：中华人民共和国水利水电出版社，.8
6.郭光荣 李 斌《电力系统继电保护》北京：高等教诲出版社，.7
7.继电保护技术规程GB14285-
8.互联网搜