本科毕业论文---110kv变电站一次部分初步设计设计说明书.doc

110kv变电站一次部分初步设计设计说明书 本次设计为110KV降压变电站的初步设计，共分为说明书、计算书两部分，同时附有图纸并加以说明。为确保供电可靠性，该变电站采用2台三相式变压器，分三个电压等级：110KV、35KV、10KV。主变压器容量根据510年的发展规划进行选择，并考虑到变压器正常运行和事故时的过负荷能力。各个电压等级均采用单母分段带旁路的主接线方式供电。本次设计中进行了短路电流和负荷电流计算，对主要设备选择及校验，包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等作了初步的分析和选型。该课题来源于工程实际，建设此变电站是为了满足该地区输变电的需要。本次设计的变电站高压侧从相距6.5km的PX110kV变电站受电，经过降压后分别以35kV、10kV两个电压等级输出。它在系统中起着重要的作用，它是变换电压、汇集和分配电能的电网环节，可以降低输电时电线上损耗，主要的是将高压电降为低压电，经过降压后的电才可接入用户。 目 录设计说明书原始资料.2一、建站规模.2二、 短路阻抗2三、 地区环境条件2第一章 说明书.11.1对电气主接线的基本要求11.2断路器的选择71.3隔离开关的选择81.4电流互感器的选择91.5电压互感器的选择.11第二章 计算书122.1三相短路电流计算.122.1.1. 进行参数计算122.1.2. 各短路点计算122.1.3 线路最大长期工作电流计算.132.1.4 各电压等级电器正常工作条件及短路情况如下：.142.2高压断路器的选择.152.3 隔离开关选择182.4电流互感器选择.202.5电压互感器选择.222.6电气总平面及各级电压配电装置型式简述.232.7配电装置设计.242.7.1 配电装置应满足以下基本要求.242.7.2 配电装置设计的基本步骤.25总 结.26致 谢.27参考资料28原始资料一、建站规模（1）变电站类型：待建电站属于110kV变电工程。（2）主变台数及容量：待建DK110kV变电站主变台数及容量为：本期231.5MVA，远景规划：231.5MVA。（3）电压等级：待建DK110kV变电站有三个电压等级，分别为：110kV、35kV和10kV。（4）进出线：待建DK110kV变电站从相距6.5km的PX110kV变电站受电，线径LGJ-240；变电站进出线(全部为架空线)，110kV共2回；35kV共4回；10KV共16回。 （5）负荷情况：待建DK110kV变电站年负荷增长率为5%，变电站总负荷考虑五年发展规划。（6）无功补偿：待建DK110kV变电站无功补偿装置采用电力电容两组，容量为23000kvar。（7）建站规模：待建DK110kV变电站所占地面积可采用半高型布置。二、 短路阻抗系统作无穷大电源考虑，归算到本站110kV侧母线上的阻抗标幺值= ( , )三、 地区环境条件待建DK110kV变电站所在地区年最高气温35，年最低气温15，年平均气温15。25第一章 说明书1.1对电气主接线的基本要求电气主接线是发电厂和变电站最重要的组成部分之一，是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路。对主接线的基本要求有可靠性、灵活性、经济性和发展性等四个方面：（1）可靠性。为了向用户提供持续、优质的电力，主接线首先必须满足可靠性要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠性的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显得尤为重要。主接线的可靠性不仅包括开关、母线等一次设备，而且包括相应的继电保护、自动装置等二次设备在运行中的可靠性，不要孤立地分析一次系统的可靠性。为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，做出切合实际的决定。（2）灵活性。电气主接线的设计，应当适用在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，并方便地设置安全措施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。（3）经济性。方案的经济性主要体现在投资省、占地面积小和电能损耗小三方面。主接线力求简单，以节省一次设备的使用数量；继电保护和二次回路在满足技术要求的前提下，简化配置、优化控制电缆的走向，以节省二次设备和控制电缆的长度；采取措施限制短路电流，得以选用价廉的轻型设备，节省开支。主接线的选型和布置方式，直接影响到整个配电装置的占地面积。应经济合理地选择变压器的类型（双绕组、三绕组、自藕变、有载调压等）、容量、台数和电压等级。 （4）发展性。主接线可以容易地从初期接线方式过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，完成过渡期的改扩建，且对一次和二次部分的改动的工作量最少。为满足供电可靠性要求，本次设计中110KV、35KV、10KV均采用单母线分段带旁路接线；最终可两台变压器并联运行；站用电由两台站用变供电；主要负荷采用双回线供电。本次设计的电气主接线图，如图1.1所示：短路点等值电路图，如下： 本次设计中的主变压器的选择原则是：1、主变压器台数。为保证供电可靠性，变电站一般采用两台主变压器；当只有一个电源或变电站可由低压侧取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。2、主变压器容量。主变压器容量应根据510年发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对装置两台变压器的变电站，每台变压器额定容量一般按该式：Sn=0.6Pm 选择，式中：Pm为变电站的最大负荷。这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般电网变电站大约有25%的非重要负荷，所以，采用Sn=0.6Pm，对变电站保证重要负荷来说多数是可行的，能够满足一、二级负荷的供电要求。3、主变压器的型式。一般情况下采用三相式变压器，具有三种电压的变电站，若通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。其中，当高压电网为110220KV，而中低压电网为35KV和10KV时，由于负荷较大，其最大和最小运行方式下电压变化也较大，所以采用带负荷调压的三绕组变压器。 综上所述，本变电站选择三相油浸风冷铜线三绕组有载调压电力变压器 SFSZ931500/110型的变压器两台，具体参数如表1.1所示。表1.1 主变压器技术参数型号SFSZ931500/110联接组标号YN，yn0，d11额定容量(KVA)31500空载电流(%)0.75空载损耗（KW）38.5额定电压(KV)高压 中压低压110 38.510.5阻抗电压(%)高-中 高低 中低10.5 17.56.51.1.2 变压器短路阻抗标幺值电压等级（KV）1103510符号短路阻抗标准值0.3412-0.00790.2142表1.1.43 主变压器额定电流值电压等级（KV）1103510额定电流（A）173.6545.61909.61.2断路器的选择断路器型号的选择，除了需要满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试及运行维护，并经技术经济比较后才能给予确定。断路器的选择及校验条件如下： 热稳定校验 动稳定校验 经计算并校验，将所选结果列表如下：表1.2.1 110KV侧断路器选择结果名称型号额定电压/最高电压额定电流110KV母线分段断路器LW14126110KV/126KV3150A110KV主变压器进线断路器LW14126110KV/126KV3150A各回路出线断路器LW14126110KV/126KV3150A表1.2.2 35KV侧断路器器结果名称型号额定电压/最高电压额定电流35KV母线分段断路器LW83535KV/40.5KV1600A35KV主变压器进线断路器LW83535KV/40.5KV1600A各回路出线断路器LW83535KV/40.5KV1600A表1.2.3 10KV侧断路器选择结果名称型号额定电压/最高电压额定电流10KV母线分段断路器SN121210KV/11.5KV2000A10KV主变压器进线断路器SN121210KV/11.5KV2000A1.3隔离开关的选择 隔离开关的主要用途是：1、隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，用以确保检修的安全。2、倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时常常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。3、用来分、合小电流。隔离开关的选择和校验原则是： 热稳定校验 动稳定校验 经计算并校验，将所选结果列表如下：表1.3.1 110KV侧隔离开关名称型号额定电压额定电流110KV母线分段隔离开关GW5110GD 110KV600A110KV主变压器进线隔离开关GW5110GD110KV600A表1.3.2 35KV侧隔离开关名称35KV主变出线隔离开关35KV母线分段隔离开关型号GW535G/600GW435/1000额定电压35KV35KV额定电流630A1000A表1.3.3 10KV侧隔离隔离开关名称10KV侧隔离开关型号GN2210/3150额定电压10KV额定电流3150A1.4电流互感器的选择互感器是电力系统中的测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100、100/）和小电流（5、1A），其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表业继电保护等。1、根据配置地点和安装方式确定结构型式，即户内或者户外式，独立式还是装入式，支持式或穿墙式。2、有适合测量或者保护要求的相应准确度级次。3、有适合的参数范围。(1)互感器的作用有： 1.将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。2.使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。(2)互感器的配置：1.为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；2.在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点；3.对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；4.当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。本次设计电流互感器的选择和配置应按下列条件：型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于620KV屋内配电装置，可采用瓷瓶绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器，对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。 热稳定校验 动稳定校验 经计算并校验，将所选结果列表如下；表1.4.1 110KV侧电流互感器选择名称110KV侧电流互感器型号LCWB6110额定电压110KV额定电流 2300A表1.4.2 35KV侧电流互感器选择名称35KV侧电流互感器型号LR35额定电压35KV额定电流800A表1.4.3 10KV侧电流互感器选择名称10KV侧电流互感器型号LZZB10额定电压10KV额定电流 4000A1.5电压互感器的选择本次设计电压互感器的选择和配置应按下列条件：型式：电压互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。另外，还要根据电压互感器的用途，确定电压互感器的接线，选择单相的或者三相的。一个二次绕组的或者二个绕组的电压互感器，尽可能将负荷均匀分布在各相上。电压互感器的选择和配置如下：表1.5.1 电压互感器名称型号额定电压（KV）备注110KV侧PTJCC-110110kv中性点直接接地35KV侧PTJDX6-3535kv中性点非直接接地10KV侧PTJDX-1010KV中性点不接地第二章 计算书2.1三相短路电流计算2.1.1. 进行参数计算变压器短路电压百分比 无限大容量选取基准值 各元件等值电抗标幺值2.1.2. 各短路点计算1）当K1点三相短路时短路回路总阻抗稳态短路电流标幺值 稳态短路电流 冲击短路电流2) 当K2点三相短路时短路回路总阻抗 稳态短路电流标幺值 稳态短路电流冲击短路电流3）当K3三相短路时短路回路总阻抗稳态短路电流标幺值稳态短路电流冲击短路电流 2.1.3 线路最大长期工作电流计算 110KV侧 ：35KV侧：10KV侧：2.1.4 各电压等级电器正常工作条件及短路情况如下：110KV线路侧及变压器： 35KV线路侧及变压器： 10KV线路侧及变压器： 短路计算表三相短路点序号电压等级（KV）稳态短路电流标幺值（KA）稳态短路电流有名值（KA）冲击电流（KA）i=11102513.1233.4i=2356.4510.6427.13i=3103.7921.955.752.2高压断路器的选择高压断路器应该根据断路器安装地点（选择户内式或户外式）、环境和使用技术条件等要求，并考虑其安装调试和运行维护，并经技术比较后选择其各类的型式。 高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。1）110KV线路侧及变压器侧选用LW14-126型断路器。参数如下：型号 LW14-126 额定电压(KV)126额定电流(A)3150额定开断电流(KA)31.5额定热稳定电流(KA)50额定动稳定电流(KA)120额定电压：，合格；额定电流：，合格；额定开断电流： ，合格；热稳定校验： ， , ，合格动稳定校验： ，合格 2）35 KV线路侧及变压器侧选用LW8-35型断路器。 参数如下；型号 LW8-35 额定电压(KV)35额定电流(A)1600额定开断电流(KA)63额定热稳定电流(KA)25额定动稳定电流(KA)63额定电压：，合格；额定电流：，合格；额定开断电流： ，合格；热稳定校验： ， , ，合格动稳定校验： ，合格2）10 KV线路侧及变压器侧选用SN1212型断路器。 参数如下：型号SN1212额定电压(KV)10额定电流(A)1909.6额定开断电流(KA)21.9额定电压：，合格；额定电流：，合格；额定开断电流： ，合格；热稳定校验： ， , ，合格动稳定校验： ，合格断路器表格；名称型号额定电压/最高电压额定电流110KV断路器LW14-126110KV/126KV3150A35KV断路器LW83535KV/40.5KV1600A10KV断路器SN12-1210KV/12KV2000A2.3 隔离开关选择 隔离开关也是变电站中常用的电器，它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。2.3.1隔离开关的主要用途：（1）隔离电压：在检修电器设备时，用隔离开关将检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。（2）倒闸操作：投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。（3）分、合小电流：因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行一下操作： 1）分、合避雷器、电压互感器和空载母线； 2）分、合励磁电流不超过2A的空载变压器； 3）关合电容电流不超过5A的空载线路。2.3.2 本变电站隔离开关的选择（1）110KV：选择GW5110GD型隔离开关。（2）35KV：选择GW535G型隔离开关。（3）10KV：选择GN2210型隔离开关。 110KV线路侧及变压器侧选用GW5110GD型隔离开关。 参数如下：型号GW5-110GD额定电压(KV)110额定电流(A)600额定热稳定电流(KA)16额定动稳定电流(KA)72额定电压：，合格；额定电流：，合格；热稳定校验：， ,合格；动稳定校验：，合格35KV线路侧及变压器侧选用GW535G型隔离开关。参数如下：型号 GW5-35G额定电压(KV)35额定电流(A)600额定热稳定电流(KA)16额定动稳定电流(KA)72额定电压：，合格；额定电流：，合格；热稳定校验：， ,合格；动稳定校验：，合格10KV侧线路选用GN2210型隔离开关。参数如下：型号GN22-10额定电压(KV)10额定电流(A)3150额定热稳定电流(KA)40额定动稳定电流(KA)100额定电压：，合格；额定电流：，合格；热稳定校验：， ,合格；动稳定校验：，合格电压等级110KV隔离开关35KV隔离开关10KV隔离开关型号GW5-110GDGW5-35GN22-10额定电压110KV35KV10KV2.4电流互感器选择110KV线路侧选用LCWB6110型电流互感器。参数如下：型号 LCWB6110额定电压(KV)110额定电流比(A)600/5动稳定电流（KA）257热稳定电流（KA）222.5（1s）额定电压：，合格；额定电流：，合格； 热稳定校验： , 合格；内部动稳定校验: ，合格。 35KV线路侧选用LR35型电流互感器。额定电压：，合格；额定电流：，合格； 热稳定校验： ，合格 内部动稳定校验： ，合格。 10KV线路侧选用LZZB810型电流互感器。 参数如下：型号LZZB810额定电压(KV)10额定电流比(A)50-3000/0.2动稳定电流（KA）17.5-157.5热稳定电流（KA）7-63（2-3s） 额定电压：，合格；额定电流：，合格； 热稳定校验： ,合格 内部动稳定校验： ，合格。电压等级110KV电流互感器35KV电流互感器 10KV电流互感器 型号LCWB6-110LR-35LZZB8-10额定电流2300A800A4000A2.5电压互感器选择110KV线路侧选用JCC110型电压互感器。按一次回路电压选择： ，合格。按二次负荷校验：，合格。35线路侧选用JDX635型电压互感器。按一次回路电压选择： ，合格。按二次负荷校验：，合格。10线路侧选用JDX10型电压互感器。按一次回路电压选择： ，合格。按二次负荷校验：，合格。名称型号额定电压（KV）备注110KV侧JCC-110110kv中性点直接接地35KV侧JDX6-3535kv中性点非直接接地10KV侧JDX-1010KV中性点不接地 2.6电气总平面及各级电压配电装置型式简述本变电站的配电装置型式选择，考虑到所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，同时，结合运行、检修及安装要求，通过技术经济比较给予确定。在确定配电装置型式时，必须满足四点要求。即：节约用地；运行安全，操作巡视方便；便于检修和安装；节约材料，有效降低成本。屋外配电装置的布置应符合以下条件： 设备套管和绝缘子最低绝缘部位离地的距离小于2.5米时应加围栏； 围栏向上延伸线距离地面2.5米处与上方带电部分，其净距不应小于A1值（见表1.7）； 车道上运设备时，其外廊至裸导线的净距离不小于B1值（见表1.7）； 不同时停电检修的无遮栏裸导线的净距大于B1（见表1.7）； 带电部分至建筑无顶部或围墙的净距大于D值（见表1.7）； 实际因风力、温度、结冰等使上述尺寸偏短，故设计时取的值大得多，如母线桥母线相同一般取60-80。表2.6.1 屋外配电装置规定的最小安全净值 Un(KV)净距值()名 称1-1035110J110200J330J导电体地（A1）204090100180260异相带电部分间(A2)2040100110200280带电体栅栏（B1）95115165175255335裸导线地面（C）270290340350430510不同时停电检修裸导体间水平距离（D）2202402903003804602.7配电装置设计配电装置是变电站的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关设备、保护和测量电路、母线和必要的辅助设备组建而成。2.7.1 配电装置应满足以下基本要求：（1）配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策。（2）保证运行可靠。按照系统和自然条件，合理选用设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离。（3）便于检修、巡视和操作。（4）在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价。（5）安装和扩建方便。2.7.2 配电装置设计的基本步骤：（1）根据配电装置的电压等级、电器的型式、出线多少和方式、有无电抗器、地形、环境条件等因素选择配电装置的型式。（2）拟定配电装置的配置图。（3）按照所选设备的外形尺寸、运输方法、检修及巡视的安全和方便等要求，遵照配电装置设计技术规程的有关规定，设计绘制配电装置的平、断面图。普通中型配电装置，我国有丰富的经验，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力好，造价比较低，缺点是占地面积大；半高型配电装置占地面积为普通中 型的47%，而总投资为普通中型的98.2%，同时，该型布置在运行检修方面除设备上方有带电母线外，其余布置情形于中型布置相似，能适应运行检修人员的习惯与需要。高型一般适用于220KV及以上电压等级。本变电站有三个电压等级，110KV主接线不带旁路母线，配电装置采用屋外半高型布置；35KV主接线配电装置采用屋外半高型布置；10KV配电装置采用屋内成套高压开关柜布置。总 结时至今日，在指导老师杨明老师的带领下，我的毕业设计基本完成。从最开始的茫然到慢慢的进入状态。历经了半个多月的奋战，紧张又充实的毕业设计落下了帷幕，我很享受这个过程。变电站设计是一个思维创造与运用的过程，在这个过程中，我做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。在相关资料的帮助下，能结合自己的思路去设计。有许多地方是不懂的，但在老师的指导与帮助下得以解决。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了我自己的知识还很欠缺，要学的东西还太多，以前的自己太懒散不努力。才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作生活中都应该不断的学习，努力丰富自己的知识和提高自己的综合素质。通过这次毕业设计，进一步巩固了电力生产的专业知识，掌握了CAD绘图方面的知识和方法。对自己的只是方面也有了进一步的提高。由于所学知识和时间有限，加上缺乏实践经验，在设计过程中难免出现错误，敬请各位老师谅解。致 谢经过几个星期的努力，我的毕业设计在老师的悉心指导下终于完成。值此论文答辩之际，我衷心地感谢我的指导老师杨明老师。在设计过程中杨老师给予了我细心的指导和精辟的建议，使得本设计得以顺利完成。在毕业设计的过程中，杨老师对我们是倾注了大量的心血和汗水，她严谨的治学态度、渊博的知识水平和踏实的工作作风给我留下了深刻的印象：特别是在设计的最初阶段，杨老师耐心细致地指导我查阅资料，为我排除困扰，使我走出困境，能够顺利开始设计。杨老师那爱岗敬业的精神让我感动，使我终身受益。在此，我向杨老师致以最诚挚的敬意。在毕业设计的过程中，我通过查阅大量相关资料，与同学交流及自学，丰富了自我阅历，虽经历了不少艰辛，但收获巨大，不仅树立了对自己工作能力的信心，而且大大提高了动手能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。相信对今后的学习、工作、生活有着很大的鼓励，感谢生活。 在毕业设计的过程中，在设计的整理、资料的收集、制图等方面，得到了班上同学的积极帮助，占用了他们许多宝贵时间，在此也向他们表示由衷的感谢。同时也感谢学院图书馆给我们提供的资料信息平台。 参考资料1电力工程电气设计手册电力工业部西北电力设计院编.北京：水利电力出版社,19892电力工程电气设备手册电力工业部西北电力设计院编.北京：中国电力出版社,19983CAD中文版实用教材 主编 黄大足 电子工业出版社 20044发电厂电气部分 主编 熊信银 中国电力出版社 20045电力系统继电保护主编 陈生贵 重庆大学出版社 2006635 110kv变电工程通用图集主编 朴在林 中国水利水电出版社 20017电力系统分析主编 温增银 华中科技大学出版社 20028国家电网公司输变电工程典型设计(220kV变电站分册2005年版) 主编 刘振亚 中国电力出版社 20059国家电网公司输变电工程典型设计(220kV输电线路分册2005年版) 主编 刘振亚 中国电力出版社 200510变电设备合理选择与运行检修主编 狄富清 机械工程出版社 2006