110KV变电站电气一次部分设计样本.doc

摘 要随着国民经济突飞猛进，电能已成为社会生产中必不可少一种能源，为国民经济各部门和人民生活提供充分，可靠，优质，便宜电能，是电力工业基本任务。变电站作为电力系统中重要构成某些，直接影响整个电力系统安全与经济运营。这次设计一方面依照任务书上所给原始资料及所有负荷参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站必要性，然后通过对拟建变电站概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料分析，安全，经济及可靠性方面考虑，拟定了110kV，35kV，10kV以及站用电主接线，然后又通过负荷计算及供电范畴拟定了主变压器台数，容量及型号，同步也拟定了站用变压器容量及型号，最后，依照最大持续工作电流及短路计算计算成果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完毕了110kV电气一次某些设计。该变电站建成，不但增强了本地电网网络构造，并且为本地工农业生产提供了足够电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运营目。核心词：电气主接线； 短路电流计算； 电气设备选取； 设计图纸AbstractAlong with the rapid development of national economy，the power has become necessary in social production of a kind of energy，for national economic sectors and peoples life quality，reliable，and provide enough power，cheap，is the basic task of the electric power industry. Substation as an important part of power system，directly affects the whole power system safety and economical operation. The first task according to the design of this book to the original material and all the parameters，the analysis of load load development trend. From the load increasing illustrates the necessity of the establishment of construction，and then through the generalization of substation and outlet to consider，and through the analysis of the data of load，safety，economy and reliability into consideration，determine the 110 kv and consumers 10kV power station，as well as 35kV main connection，and then through the load calculation and power supply range determines the main transformer capacity and models，and also identified with the capacity of transformer station，finally，according to the model and maximum sustained working current and short circuit calculation results of high-pressure fuse，isolating switch，bus，insulator and wear casing wall，voltage transformer，current transformer，the selection of 110 kv electrical once finished parts design. The substation built，not only enhances the local power grid，the network structure and the local industrial and agricultural production provides sufficient electricity，so as to achieve the network safe，reliable，economic operation.Keywords：the main electrical wiring，Short-circuit current calculation，Electrical equipment selection，Drawings目录摘 要I1 概述12 电气主接线22.1 电气主接线概述22.2 选取电气主接线时设计根据22.3 变电站主接线设计基本规定：22.4 110kv侧主接线方案32.5 35kv侧主接线方案42.6 10kv侧主接线方案52.7 站用电接线63 负荷计算及变压器选取83.1 负荷分类及定义83.2 110kv 35KV及10KV各侧负荷大小93.3 主变压器台数拟定93.4 主变压器容量拟定103.5 变电站主变压器型式选取103.6 无功补偿和电容器选用134 最大持续工作电流及短路计算154.1 各回路最大持续工作电流154.2 短路计算目及假设154.3 短路电流计算165 重要电气设备选取195.1 电气设备选取原则195.2 高压断路器选取205.3 隔离开关选取255.4 电流互感器选取275.5 电压互感器选取315.6 母线导体选取325.7 避雷器选取365.8 接地刀闸选取376 配电装置设计386.1 设计原则与规定38结论40道谢411 概述群英110kv变电站处在焦作市山阳区，地平，交通便利，进出线以便，空气污染微轻；待建变电站所选在黄沙土地上，突然电阻率p=500欧每米。平均海拔200米，最高气温40度，最低气温-10度，年平均气温20度，最热月平均气温30度，土壤湿度25度。冬季主导风向：西北；最大风速25米每秒；覆冰厚度8毫米。系统通过110kv1，2修马T架空线路向变电站供电，距离30km，系统最大运营方式折算至设计变电站高压母线阻抗标幺值0.15，sj=100mva。系统容量设计时计算值为500mva。表1-1 负荷状况电压符合名称每回最大负荷（kv）功率因数回路数供电方式线路长度35kv东城花园50000.851架空15槐店乡90000.851架空8耐火材料厂50000.851架空7化肥厂100000.851架空11白鲨针布40000.851架空3保险公司70000.851架空4机械厂80000.851架空510kv17中0.91架空5医院30000.81架空3农药厂7000.821架空7紫水社区12000.851架空4紫旋庭院10000.81架空5鑫鸳鸯集团5000.81架空2面粉厂6000.851架空5区政府0.851架空72 电气主接线2.1 电气主接线概述发电厂和变电所中一次设备、按一定规定和顺序连接成电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来电能汇集起来，并分给各顾客。它表白各种一次设备数量和作用，设备间连接方式，以及与电力系统连接状况。因此电气主接线是发电厂和变电所电气某些主体，对发电厂和变电因此及电力系统安全、可靠、经济运营起着重要作用，并对电气设备选取、配电装置配备、继电保护和控制方式拟定有较大影响。2.2 选取电气主接线时设计根据（1）发电厂、变电所所在电力系统中地位和作用（2）发电厂、变电所分期和最后建设规模（3）负荷大小和重要性（4）系统备用容量大小（5）系统专业对电气主接线提供详细资料2.3 变电站主接线设计基本规定：（1）可靠性供电可靠性是电力生产和分派首要规定，电气主接线设计必要满足这个规定。由于电能发送及使用必要在同一时间进行，因此电力系统中任何一种环节故障，都将影响到整体。供电可靠性客观衡量原则是运营实践，评估某个主接线图可靠性时，应充分考虑长期运营经验。国内现行设计规程中各项规定，就是对运营实践经验总结，设计时应当予以遵循。 （2）灵活性 电气主接线不但在正常运营状况下能依照调度规定灵活变化运营方式，达到调度目，并且在各种事故或设备检修时，能尽快退出设备、切除故障，使停电时间最短、影响范畴最小，并在检修设备时能保证检修人员安全。 （3）操作应尽量简朴、以便 电气主接线应简朴清晰、操作以便，尽量使操作环节简朴，便于运营人员掌握。复杂接线不但不便于操作，还往往会导致运营人员误操作而发生事故。但接线过于简朴，也许又不能满足运营方式需要，并且也会给运营导致不便，或导致不必要停电。（4）经济性 主接线在保证安全可靠、操作灵活以便基本上，还应使投资和年运营费用最小，占地面积至少，使变电站尽快发挥经济效益。 （5）应具备扩建也许性由于国内工农业高速发展，电力负荷增长不久，因而，在选取主接线时，应考虑到有扩建也许性。2.4 110kv侧主接线方案由电力工程电气设计手册规定可知110kv侧可选用单母线分段接线方式或双母线接线方式。单母分段接线普通合用于110kv出线为3，4回装置中。双母线接线普通合用于110KV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上装置中。本次设计装置进线2回，出线2回。因此综合比较两个方案选取单母线分段接线为110kv侧主接线方案。单母线分段接线方式重要优缺陷（1）当母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电重要顾客,可将双回路分别接于不同母线分段上,以保证对重要顾客供电；（3）一段母线发生故障或检修时，必要断开在该段母线上所有电源和引出线，这样减少了系统发电量，并使该段单回线路供电顾客停电；（4）任一出线开关检修时，该回线路必要停止工作；（5）当出线为双回线路时，会使架空线浮现交叉跨越；因而本变电站设计宜采用单母线分段接线。2.5 35kv侧主接线方案由电力工程电气设计手册可知当35kv配电装置出线回路数为48回时应采用单母线分段接线方式。本次设计配电装置出线回路数为7回故选取单母线分段接线为35kv侧主接线方案单母线分段接线重要优缺陷（1）当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电重要顾客，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要顾客供电； （3）当一段母线发生故障或检修时，必要断开在该段母线上所有电源和引出线，这样减少了系统发电量，并使该段单回线路供电顾客停电； （4）任一出线开关检修时，该回线路必要停止工作；（5）当出线为双回线时，会使架空线浮现交叉跨越。因而本变电站设计宜采用单母线分段接线。2.6 10kv侧主接线方案由电力工程电气设计手册可知10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接，本次设计配电装置出线回路数为8回故选取单母分段接线为主接线。单母线分段接线重要优缺陷（1）母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电重要顾客，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要顾客供电（3）当一段母线发生故障或检修时，必要断开在该段母线上所有电源和引出线，样减少了系统发电量，并使该段单回线路供电顾客停电；（4）任一出线开关检修时，该回线路必要停止工作；（5）当出线为双回线时，会使架空线浮现交叉跨越。因而本变电站设计宜采用单母线分段接线。2.7 站用电接线普通站用电接线选用接线简朴且投资小接线方式，故提出单母线分段接线。结论综上所述可选取110kv侧采用单母分段接线为主接线，35kv侧采用单母分段接线为主接线。10kv侧采用单母分段线接线为主接线。站用电为单母分段接线。3 负荷计算及变压器选取3.1 负荷分类及定义（1）一级负荷：中断供电将导致人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷规定有两个独立电源供电。（2）二级负荷：中断供电将导致设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才干修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），容许有一回专用架空线路供电。（3）三级负荷：不属于一级和二级普通电力负荷。三级负荷对供电无特殊规定，容许较长时间停电，可用单回线路供电。本设计中负荷分析东城花园：居民生活社区对供电无特殊规定属于三级负荷。槐店乡：负责整个乡电力供应，若中断供电将大面积停电，属于一级负荷。耐火材料厂：若中断供电，影响不大，因此应属于三级负荷。化肥厂：化肥厂生产过程随着着许多化学反映过程，一旦电力供应中断了就会导致产品报废，导致极大经济损失，因此应属于一级负荷。白鲨针布：若中断纺织厂电力供应，就会引起跳线，打结，从而使产品不合格，因此应属于二级负荷。保险公司：若中断供电，影响不大，因此属于三级负荷。机械厂：机械厂生产过程与电联系不是非常紧密，若中断供电，不会带来太大损失，因此应属于二级负荷。17中：学校属于一级负荷。医院：若中断供电将导致人员生命危害，因此属于一级负荷。农药厂：农药厂生产过程伴有化学反映，若停电就会导致产品报废，应属于一级负荷。紫水社区：生活社区属于三级负荷。紫旋庭院：生活社区属于三级负荷。鑫鸳鸯集团：中断供电不会导致重大经济损失，属于二级供电。面粉厂：若中断供电，影响不大，因此应属于三级负荷。区政府：是国家政府属于一级负荷。3.2 110kv 35KV及10KV各侧负荷大小（1）35kv侧：P1=5000+9000+5000+10000+4000+7000+8000=48000kWQ1=0.62（5000+9000+5000+10000+4000+7000+8000）=29760 kVarS1=（480002+297602）1/2 =56477kVA（2）10kv侧：P2=+3000+700+1200+1000+500+600+=11000kWQ2=0.484+30000.75+7000.698+12000.62+10000.75+5000.75+6000.62+0.62=7187 kVarS2=（110002+71872）1/2 =13139kVA（3）110kv侧P=48000+11000=59000kWQ=29760+7187=36947kVarS=（590002+369472）1/2=69613kVA考虑同步系数时容量：S=696130.85=59171kVA3.3 主变压器台数拟定主变台数拟定规定：（1）对大都市郊区一次变电站，在中、低压侧已构成环网状况下，变电站以装设两台主变压器为宜。（2）对地区性孤立一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器也许性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密。故选用两台主变压器，并列运营且容量相等。3.4 主变压器容量拟定（1）主变压器容量普通按变电所建成后5-规划负荷选取，并恰当考虑 到远期10-负荷发展。对城郊变电所，主变压器容量应与都市规划相结合。（2）依照变电所所带负荷性质和电网构造来拟定主变压器容量。对于有重要负荷变电所，应考虑到当一台主变压器停运时，别的变压器容量在计及过负荷能力后容许时间内，应保证顾客一级和二级负荷；对普通性变电所，当一台主变压器停运时，别的变压器容量应能保证所有负荷70-80。有以上规程可知，此变电所单台主变容量为：S=S0.7=591710.7=41419kVA因此应选两台容量为50MVA主变压器3.5 变电站主变压器型式选取选取主变压器型式时，应考虑如下问题：相数、绕组数与构造、绕组接线组别（在电厂和变电站中普通都选用YN，d11常规接线）、调压方式、冷却方式。主变相数选取（1）主变压器采用三相或是单相，重要考虑变压器制造条件、可靠性规定及运送条件等因素。（2）当不受运送条件限制时，在330KV及如下发电厂和变电所，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，变压器制造、运送等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所主变应采用三相变压器。主变绕组数选取在具备三种电压变电所中，如通过主变压器各侧功率均达到该变压器容量15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿装备时，主变压器宜采用三绕组变压器。依照以上规程，计算主变各侧功率与该主变容量比值：高压侧：K1=(48000+11000) 0.8/50000=0.9440.15中压侧：K2=480000.8/50000=0.7680.15低压侧：K3=110000.8/50000=0.1760.15由以上可知此变电所中主变应采用三绕组。主变绕组连接方式变压器连接方式必要和系统电压相位一致，否则不能并列运营。电力系统采用绕组连接方式只有y和，高、中、低三侧绕组如何要依照详细状况来拟定。 国内110KV及以上电压，变压器绕组都采用变压器绕组都采Y0连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线接地。35KV及如下电压，变压器绕组都采用连接。有以上知，此变电站110KV侧采用Y0接线35KV侧采用Y连接，10KV侧采用接线主变中性点接地方式：选取电力网中性点接送地方式是一种综合问题。它与电压级别、单相接地短路电流、过电压水平、保护配备等关于直接影响电网绝缘水平、系统供电可靠性和持续性、变压器和发电机运营安全以及对通信线路干扰。重要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点接地方式，决定了变压器中性点接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运营方式。35KV系统，IC=10A；10KV系统；IC Qk，tk=tin+ta，校验电气设备及电缆（36KV厂用馈线电缆除外）热稳定期，短路持续时间普通采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。 动稳定校验：iesish，用熔断器保护电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验动稳定；（3）短路校验时短路电流计算条件：所用短路电流其容量应按详细工程设计规划容量计算，并应考虑电力系统远景发展规划；计算电路应按也许发生最大短路电流正常接线方式，而不应按仅在切换过程中也许并列接线方式；短路种类普通按三相短路校验；对于发电机出口两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重状况校验。5.2 高压断路器选取电力系统中，高压断路器具备完善灭弧性能，正常状况下，用来接通和开断负荷电流，在某些电器主接线中，还担任变化主接线运营方式任务，故障时，断路器还常在继电保护配合使用下，断开短路电流，切断故障某些，保证非故障某些正常运营。110kv侧断路器选取变压器最大工作电流 =（1.05）/（）=1.0550000/110=275.5A额定电压选取：UNUNs=110KV 开断电流选取：INbrI”=5KA (f3 点短路电流)额定电流选取：INImax=275.5A 在本设计中110KV侧断路器采用SF6高压断路器，由于与老式断路器相比SF6高压断路器具备安全可靠，开断性能好，构造简朴，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护以便等长处，已在电力系统各电压级别得到广泛应用。比较各种110KVSF6高压断路器选取应采用LW36-126型号断路器。LW36-126型号断路器使用环境环境温度：-30+40风压：700Pa海拔高度：3000m地震烈度：8度空气污秽限度：级覆冰厚度：10mm完全符合变电站本地环境表5-1 LW36-126型号断路器参数断路器型号额定电压KV额定电流A 最高 工作 电压KV额定短路开断电流KA极限通过电流KA峰值热稳定电流KA4S固有分闸时间SLW36-1261103150126315100400.03热稳定校验：It2t Qk It2t=402 4=6400（KA）2S 电弧持续时间取0.04S，热稳定期间为：tk =0.15+0.03+0.04=0.22 Qk 满足热稳定校验动稳定校验： ies=100KAish =3.79KA满足动稳定校验，因而所选断路器适当。35kv侧断路器选取变压器最大工作电流 =（1.05）/（）=1.0550000/35=866A额定电压选取：UNUNs=35KV 开断电流选取：INbrI”=2.67KA (f1 点短路电流)额定电流选取：INImax=866A 本设计中35kv侧采用真空断路器，比较各种35kv真空断路器，最后选取ZW7-40.5系列户外高压真空断路器,这种断路器重要用于户外35KV输变电系统控制与保护,也可合用于城、乡电网络及工矿个业正常操作与短路保护之用。表5-2 ZW7-40.5型号断路器参数断路器型号额定电压KV额定电流A 最高 工作 电压KV额定短路开断电流KA极限通过电流KA峰值热稳定电流KA4S固有分闸时间SZW7-40.540.540.53158031.50.06热稳定校验：It2t Qk It2t=31.52 4=3969（KA）2S 电弧持续时间取0.04S，热稳定期间为：tk =0.15+0.06+0.04=0.251 S 因而需要计入短路电流非周期分量，查表得非周期分量等效时间T=0.05S周期分量热效应：=/12（+10+）=