110千伏变电站设计计算报告书.doc

第1章 主变容量拟定1.1主变压器负荷计算 N 主变台数 STe单台主变额定容量 Sjs计算负荷容量 Sjs143.05（18%）5=210(MVA) (国民经济增长率按8%，负荷按5年规划考虑)由于该变电站存在一类负荷，是本地枢纽变电站之一，为了保证供电可靠性，变电站至少应装设两台主变压器。 规定：nSTeSjs 单台主变容量为：STeSjs/n210/2105（MVA） 依照变压器容量额定值，选取单台变压器容量为120MVA。 当一台变压器停运时：（120/143）*100%83%70% 符合规定因此，选取两台容量为120MVA主变，主变总容量为240MVA。1.2变压器技术参数型号SSPSZL10/220连接组标号Yn /Yn0/d11额定电压（KV）高压中压低压2208*1.5%12111；10.5阻抗电压%高-中高-低中-低14237容量比100/100/50型号中各个符号表达意义：从左至右S：三相 SP：强水 S：三绕组 Z：有载调压 L：铝 10：额定容量 220：电压级别第2章 短路电流计算2.1选取基准容量一、依照公式 式中 SB 所记录各电压侧负荷容量 UB 各电压级别额定电压 IB 最大持续工作电流已知SB =100MVA UB1230KV UB2 =115KV UB3=10.5KV则基准电流: 2.2基准值及短路点选用 等值电路图 1、 在短路计算基本假设前提下，选用基准容量SB =100MVA，UB 为各级电压平均值（230、115、10.5KV）2、 短路点分别选用变电站三级电压汇流母线：220kvd1,110kvd2,10kvd3。3、 计算变压器各绕组电抗标幺值 阻抗电压%高中低14237 4、 各绕组等值电抗VS（1-2）=14% VS（1-3）=23% VS（2-3）=7%高压侧：VS1%=VS（1-2）%+VS（1-3）%-VS（2-3）% =（14+23-7）=15中压侧： VS2%=VS（1-2）%+VS（2-3）%-VS（1-3）% =（14+7-23）=-1低压侧： VS3%=VS（1-3）%+VS（2-3）%-VS（1-2）% =（23+7-14）=8 5、 各绕组等值电抗标幺值为：高压侧： X高=VS1%100/120100=0.125 中压侧： X中=VS2%100/120100=-0.08 低压侧： X低=VS3%100/120100=0.07X9=X3X40.125-0.0080.117X10=X6X70.125-0.0080.117X11=X9/20.117/20.0585X12=X1X11（X1X11）/X2=0.2+0.0585+(0.20.585)/0.3=0.298X13=X3+X11+(X3X11)/X1 =0.3+0.0585+(0.30.585)/0.3=0.446 X14=X3X5=0.1250.07=0.195 X15=X6X8=0.125+0.07=0.195 X16=X14/2=0.195/2=0.0975 X17=X1X16（X1* X16）/X2 =0.2+0.0975+(0.20.585)/0.3=0.363X18=X2X16（X3* X16）/X10.3+0.0975+(0.30.585)/0.2=1.862.3各短路点短路计算一、 d1点短路 Xjs=0.2（941/100）=1.882 各电源供应短路电流标么值电源计算式I4”I0.1I0.2I4发电机查图4-8，4-9，4-10（P120）0.540.510.50.59系统1/0.33.33.33.33.3 各电源短路电流周期分量有效值电 源额 定 电 流（KA）短 路 电 流（KA）计算式电流值计算式I”I0.1I0.2I4发电机941/2302.362.36标么值1.2741.2031.181.392系统100/2300.250.25标么值0.8250.8250.8250.825共计2.0992.0282.0052.0171、短路容量和短路电流最大值 Sd=求得： S=836MVAS0.1=807.8MVAS0.2=798.7MVA S4=883MVA 冲击电流 ich=2.552.099=5.35KA 全电流 Ich=I1+2（1.8-1）21/2=3.17KA二、d2点短路电流计算 Xjs120.298941/1002.804 各电源供应短路电流标么值电 源计 算 式II0.1I0.2I4发电机查图4-84-94-10（P130）0.360.340.340.35系统1/0.4462.2422.2422.2422.242 各电源短路电流周期分量有效值电源额定电流（KA）短路电流（KA）计算式电流值计算式I”I0.1I0.2I4发电机941/1154.7244.724标么值1.71.6061.6061.653系统100/1150.5020.502标么值1.1251.1251.1251.125共计2.8252.7312.7312.778短路容量和短路电流最大值短路容量Sd求得：S=562MVAS0.1=544MVAS0.2=544MVA S4=553MVA 冲击电流 ich=2.552.285=7.2KA 全电流 Ich=I1+2（1.8-1）21/2=4.266KA三、d3点短路电流计算Xjs120.298941/1002.804 各电源供应短路电流标么值电源计算式II0.1I0.2I4发电机查图4-84-94-10（P130）0.30.270.270.28系统1/1.860.5380.5380.5380.538 各电源短路电流周期分量有效值电源额定电流（KA）短路电流（KA）计算式电流值计算式I”I0.1I0.2I4发电机941/10.551.7451.74标么值15.52213.9713.9714.49系统100/10.55.55.5标么值2.9592.9592.9592.959共计18.48116.92916.92917.449短路容量和短路电流最大值短路容量 Sd求得： S=336MVA S0.1=307.87MVAS0.2=307.87MVA S4=317.33MVA 冲击电流 ich2.5518.48147.13KA 全电流 IchI”1+2（1.8-1）21/227.91KA短路计算成果表短路点短路容量（MVA）ich冲击电流（KA）全电流有效值Ich（KA）SS0.1S0.2S4d1836807.8798.78835.333.17d25625445445537.24.266d3336307.87307.87317.3347.1327.91第三章 重要电气设备选取与校核3.1电流Igmax220KV侧：Ie=0.315（KA） Igmax1.05 Ie1.050.3150.331（KA）Icr=211.7、(*220)=0.556(KA)110KV侧：Ie=0.63（KA） Igmax1.05 Ie1.050.630.664（KA） 10KV侧： Ie=6.929（KA） Igmax1.05 Ie1.056.9297.275（KA）站用电： Ie=0.081（KA） Igmax1.05 Ie1.050.081=0.085（KA）3.2断路器校验1、 按短路热稳定校验：1）220KV侧： 热稳定所用计算时间：tjs=td+tb tdz=0.2+0.06=0.26(s)”=I”/I=2.099/2.217=0.95查得tj20.25s0.1stjs1s，故应考虑非周期分量热效应，有：tjf0.05”20.050.9520.045（s）即得短路电流发热量为： Qd=I2(tj2+tjf)=2.2172(0.25+0.045)=1.45(KA2s)断路器容许热效应： Qxu31.5243969(KA2s)因此，QdQxu，故主保护动作时，满足热稳定规定。 tb=4.2 td0.06 tjs=td+tb=4.2+0.06=4.26(s) ”=I”/I=2.099/2.217=0.95查得tj23.6s由于tjs1s，故可略去非周期分量热效应，取：tjf0（s）短路电流发热量为： Qd=I2(tj2+tjf)=2.21723.6=17.69(KA2s)断路器容许热效应： 已知Qxu3969(KA2s)因此，QdQxu，故当主保护拒动时，也可满足热稳定规定2）110KV侧 tb=0.2s td0.07s tjs=td+tb=0.2+0.07=0.27(s) ”=I”/I=2.825/2.778=1.017查得tj20.3s 0.1stjs1s，故应考虑非周期分量热效应，有：tjf0.05”20.051.01720.052（s）即得短路电流发热量为： Qd=I2(tj2+tjf)=2.7782(0.3+0.052)=2.716(KA2s)断路器容许热效应： Qxu15.824998.56(KA2s)因此，QdQxu，故主保护动作时，满足热稳定规定。 tb=3.2 td0.07 tjs=td+tb=3.2+0.07=3.27(s) ”=I”/I=2.825/2.778=1.017查得tj22.77s由于tjs1s，故可略去非周期分量热效应，取：tjf0（s）短路电流发热量为： Qd=I2(tj2+tjf)=2.77822.77=21.38(KA2s)断路器容许热效应：已知Qxu998.56(KA2s)因此，QdQxu，故当主保护拒动，后备保护动作时，也可满足热稳定规定。3）10KV侧 tb=0.2s td0.105s tjs=td+tb=0.2+0.105=0.305(s) ”=I”/I=18.481/17.449=1.059查得tj20.27s由于0.1stjsSj故满足规定 导体短路前发热温度为： =30+（70-30）（）2 = 36.4 满足规定动稳定校验 1）短路电动力产生水平弯矩Msd及短路电动力fd为 fd = 1.76=1.76= 0.1kg/mMsd = 0.125 fdjs 29.8=0.1250.112.529.8=19.14N/m2）在内过电压作用下风速产生水平弯矩Msf及风压fV为 fV=dvkvD1=11.20.12=2.025kg/m Msf = 0.125 fvljs 29.8 =0.1252.02512.529.8=387.6N/m3）短路状态时母线所受最大弯矩Md及应力 Md= =1351.77N/m = = = 2708.9N/cm2此值不大于材料容许应力8820N/cm2,故满足规定3、110KV侧母线选取与校验 按照最大负荷持续工作电流进行选取： Igmax=1.05=0.662KA 依照最大负荷运用小时数Tmax6000h，长期容许载流量选取1786A，相应参数为：可用80/72型铝锰合金管型导体，其计算截面Sej954mm2SjIgmax/J=330/0.95347.4mm2SSj故满足规定 导体短路前发热温度为： =30+（70-30）（）2 = 35.51 满足规定动稳定校验1） 短路电动力产生水平弯矩Msd及短路电动力fd为 fd = 1.76 = 1.76= 0.38(kg/m) Msd = 0.125 fdjs 29.8=0.1250.38829.8=29.8(N/m)2）在内过电压作用下风速产生水平弯矩M、sf及风压f、V为 fV=dvkvD1=11.20.08=1.35(kg/m) Msf = 0.125 fvljs 29.8 =0.1251.35829.8=105.84(N/m)3）短路状态时母线所受最大弯矩及应力为：Md= =1296.25(N/m)Qd = = = 100 = 7492.77(N/cm2) 此值不大于材料容许应力8820N/cm2,故满足规定。4、10KV侧母线选取与校验 按照最大负荷持续工作电流进行选取： Igmax=1.05=0.08KA 依照最大负荷运用小时数Tmax6000h，长期容许载流量选取355.32A，相应参数为：可用LGJ-95/55型铝锰合金管型导体，其计算截面Sej152.81mm2导体短路前发热温度为： =30+（70-30）（）2 = 32.03 满足规定动稳定核校验3.5电压互感器校验：1) 220KV电压互感器：电压互感器选用JCC-220 0.9UN=198KVU1=220KV1.1UN=242KV 满足规定2）110KV电压互感器：电压互感器选用JCC-110 0.9UN=99KVU1=110KV1.1UN=121KV 满足规定3）10KV电压互感器：电压互感器选用JDZJ 1-10 0.9UN=9KVU1=110KV1.1UN=11KV 满足规定3.6.电流互感器校验1、热稳定校验： I2tdz（IlnKl）2 其中Kl为电流互感器在t=1s时容许通过一定额定电流倍数220KV侧：I2tdz=17.69 (KA2S) （IlnKl）2*1=(0.321)2=39.69(KA2S) （按最小变比考虑）110KV侧：I2tdz=21.38(KA2S) （IlnKl）2*1=(0.1575)2=126.5(KA2S) （按最小变比考虑）10KV侧：I2tdz=99.26(KA2S) （IlnKl）2*1=(0.2120)2=576(KA2S) （按最大变比考虑）则I2tdz（IlnKl）2，故热稳定校验所有合格。2、动稳定校验：1）内部动稳定检查：ich 2 IlnKdw 其中Kdw为动稳定倍数220KV侧：ich1=5.35KA 2 IlnKdw= 20.438=21.5KA110KV侧：ich2=7.2KA 2 IlnKdw= 20.15130=27.5KA10KV侧：ich3=47.13KA 2 IlnKdw= 20.2215=60.8KA2)外部动稳定校验： ich 2 IlnKdw 50a/40L10-3其中a取40cm，L取50cm220KV侧： 2 IlnKdw 50a/40L10-3= 2380.4 5040/(4050) =21.49KA因此 ich=5.35 2 IlnKdw 50a/40L10-3110KV侧： 2 IlnKdw 50a/40L10-3= 21300.15 5040/(4050) =22.23KA因此ich=7.2 2IlnKdw 50a/40L10-310KV侧： 2 IlnKdw 50a/40L10-3= 22150.2 5040/(4050) =60.8KA因此ich=47.13 2IlnKdw 50a/40L10-3 故外部动稳定所有合格。3.7. 支持绝缘子及穿墙套管选取选用LXP-10型悬式绝缘子，片数选取如下：1）按照额定电压和泄漏比距选取 nUe/Le 110、220KV中性点直接接地取=1.7（cm/KV）10KV中性点非直接接地取=2.0（cm/KV）Ue：额定电压 Ue1=220KV Ue2=110KVUe3=10KVLe：每片绝缘子泄漏距离 Le=29cm当Ue1=220KV时n（1.7220）/29=12.9当Ue2=110KV时n（1.7110）/29=6.4 当Ue2=10KV时n（2.010）/29=0.68 2) 按内过电压选取220KV及如下电压倍数和绝缘子串工频湿闪电压按照下式按下式选取：UsKuxg/Kz（见设计手册式（6-29）式中：Us：绝缘子湿闪电压（KV）K：内过电压计算倍数 （见设计手册P867）220KV、110KV（直接接地）K=3；10KV（中性点非直接接地）K=4K：综合系数 普通为K=0.9Uxg：系统最运营相电压220KV Ugx=1.15220/=146.1KV110KV Ugx=1.15110/=73KV10KV Ugx=1.1510/=6.64KV220KV侧 UsKUxg/ K =3146.1/0.9 =487KV110KV侧 UsKUxg/ K =337/0.9 =243.3KV10KV侧 UsKUxg/ K =46.64/0.9 =29.5KV由于每片LXP-10型悬式绝缘子湿闪电压为45KV220KV侧 nUs/45 =487/45=10.7片110KV侧 nUs/45 =243.3/45=5.4片10KV侧 nUs/45 =29.5/45=0.655片3）通过上面选取比较选定各侧绝缘子片数如下：220KV侧 n12.913片110KV侧 n6.47片10KV侧 n0.6551片考虑到绝缘子老化，每串绝缘子要预留零值绝缘子为35220KV耐张串2片、悬垂串1片故最后选定片数如下：220KV侧 耐张串15片 悬垂串14片110KV侧 耐张串9片 悬垂串8片110KV侧 耐张串2片 悬垂串1片2、10KV侧支柱绝缘子及穿墙套管选取与校验1) 支持绝缘子选取：10KV屋外支柱绝缘子宜采用高一级电压产品，依照这项规定，咱们选取ZS-35/800型支柱绝缘作屋外使用，而选取ZB-10Y（T）型支柱绝缘子在屋内使用：它们技术参数如下：型号额定电压破坏荷重（Kg）绝缘子高度（cm）ZS-35/8003580030ZB-10Y（T）1075022.52) 支柱绝缘子动稳定校验：按短路稳定校验，规定P0.6PxuPxu：支柱绝缘子破坏荷重（N）P：短路时作用于支柱绝缘子上动力（N）P=KfF=Kf1.7610-1i2CHLp/a式中Kf=H1/H ZS-35/800型 Kf=H1/H=（H+12+h/2）/H=（300+12+ h/2）/300=1.053ZB-10Y（T）型 Kf=H1/H=（H+12+h/2）/H=（225+12+ h/2）/225=1.07ich=49.485（KA） Lp=140（cm） a=70（cm）求P ZS-35/800型：P=1.0531.7610-1（49.52140）/70=908.2N0.6Pxu=4704N能满足规定ZS-10Y（T）型：P=1.071.7610-1（49.52140）/700.6Pxu=0.67350=4410N两种支柱绝缘子均能满足动稳定规定3) 穿墙套管选取与校验按工作电压选CMWF-20母线型，套管长度Ltg=62.5cm，Fph=3920（N）按照式（10-33）（见发电厂变电站电气某些）计算出口处绝缘子最大支撑距离为： Lmax=6.94Fpha/i2ch-Ltg 其中Fph=3920 a=70cm Ich=49.485（KA） Lmax=6.94392070/49.4852=715.2cm综合上述状况，当取跨距L=140cm对所选穿墙套管动稳固性可以满足规定。第四章 避雷器参数计算与选取4.1.220KV避雷器选取计算1） 避雷器灭弧电压：UmiCdUm=0.8253=202.4KVUmi避雷器灭弧电压有效值Ube避雷器额定电压有效值Cd接地系数，对非直接接地20KV及如下取Cd =1.1，对直接接地系统取Cd =0.8Um最高运营线电压2）避雷器工频放电电压：UgfxK0Uxg K0内部过电压容许计算倍数。直接接地110KV 220KV，K0=3非直接接地63KV及如下K0=4，110KV如下K0=3.5。Uxg设备最高运营相电压。Ugfx3253/=438.2KV3）避雷器残压：Ubc=KbhUmi=672.66KV Kbh保护比。FZ型Kbh=2.32.354） 避雷器冲击放电电压：Uchfs=0.95Ubc=639.03KV 依照以上计算数据选用FZ220J型阀型避雷器能满足规定。4.2.110KV避雷器选取计算1）避雷器灭弧电压：UmiCdUm=0.8126.5=101.2KV2）避雷器工频放电电压：UgfxK0Uxg直接接地110KV 220KV，K0=3Ugfx3126.5/=219KV3）避雷器残压：Ubc=KbhUmi=336.3KV4）避雷器冲击放电电压：Uchfs=0.95Ubc=319.5KV 依照以上计算数据选用FZ110J型阀型避雷器能满足规定。4.3.10KV避雷器选取计算1）避雷器灭弧电压：UmiCdUm=1.111.5=12.65KV2）避雷器工频放电电压：UgfxK0UxgUgfx412.65/=29.2KV3）避雷器残压：Ubc=KbhUmi=42KV4）避雷器冲击放电电压：Uchfs=0.95Ubc=40KV 依照以上计算数据选用FZ10型阀型避雷器能满足规定。4.4.各级电压级别避雷器参数如下表：型号额定电压有效值KV灭弧电压KV工频放电电压有效值KV冲击放电电压峰值（1.5/20及1.5/40）不不不大于KV8/20雷电冲击波残压峰值不不不大于KV不不大于不不不大于510FZ220J220200448536620652715FZ110J110100224268326326358FZ101012.726314545504.5.中性点电设备选取1、中性点避备器选取1)灭弧电压Umi Umi Km Uxg (Km 系数，Km=1) 220KV： Km Uxg= Uxg=146KV110KV： Km Uxg= Uxg=73KVi. 工频放电电压下限UgfxUgfx1.68 Uxg220KV： 1.68Uxg= 1.68146=245KV110KV： 1.68Uxg= 1.6873=123KV 2) 工频放电电压下限UgfsUgfs1.15 Ugs (Ugs变压器绝缘一分钟工频实验电压)3) 残压UbcUbc51/KUcs Ubc5避雷器在5KA时残压Ucs变压器内冲击实验电压K配合系数 K=1.12、中性点刀闸选取依照资料，对于110KV、220KV变压器中性点隔离开关，当中性点装有避雷器保护时，其电压级别应与避雷器额定电压相似。因此：220KV中性点选用GW8110型刀闸110KV中性点选用GW860型刀闸4.6.依照以上计算成果选取中性点避雷器如下表：位置型号额定电压 (KV)灭弧电压(KV)工频放电电压(KV)5KA时冲击残压(KV)不不不大于不不大于不不不大于220KV侧FZ110110126254312375110KV侧FZ606070.5140173227