110kv变电所2008年.docx

摘要

为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定修建1座110KV盐北变电所。
本工程初步设计内容包含变电所电气设计，新建的盐北变电所从110KV侧东郊变电所受电，其负荷分为35KV和10KV两个电压等级。
通过技术和经济比较，现采用下列方案：
1. 内设两台三绕组变压器，电压等级为121/37.8/11。
2. 110KV进线采用内桥接线形式。
3. 本工程初步设计内容包括变电所电气设计。
4. 35KV和10KV配电装置同样采用单母线分段接线。
5. 所用电分别从10KV两端母线获得。

关键词：
变电所 主变压器 潮流计算 短路计算 设备选型

SUMMARY

For satisfying the demand that economy development, the authorities concerned decide to construct a YanBei transformer substation.
This engineering first step design contents includes the transformer substation of electric Design. The new-et up salt a YanBei transformer substation obtain power form Dong Jiao substation (110KV) . There are two kinds of local loads in the substation,. One is 35KV,the other is 10KV.
Pass the technique to compare with the economy, adopt the following scheme now:
1. There are two three-winding transformers in the substation. Voltage grade adopt 121KV 38.5KV and 11KV.
2. For 110KV main electrical connections shall adopt inside bridge connection.
3. The 110KVenters the line 2 return, The adoption builds trolley wire.
4. For 35KV and 10KV main electrical connections employ single sectionalized bus.
5. Auxiliary power system get power form the 10KV sectionalized bus.

Key phrase:
Change to give or get an electric shock
Main transformer Current calculation
Short circuit calculation
The equipments choose the type

目录

第一章: 原始资料分析 第五页
第二章: 110KV盐北变电所接入系统设计 第七页
第三章: 110KV盐北变电所地方供电系统设计 第九页
第四章: 110KV盐北变电所主变选择 第十九页
第五章: 所用变选择 第二十九页
第六章: 主接线设计 第三十 页
第七章: 主接线设计 第三十三页
第八章: 变电所电气设备选择 第四十五页
第九章: 继电保护配置 第七十 页

110KV盐北变电所设计说明书

根据河海大学《电气工程及其自动化》专业（函授）毕业设计任务书的要求，设计110KV盐北变电所。
110KV盐北变电所，采用双回110KV线路接入系统。35KV、10KV配电线路均采用双回线供电。
110KV采用内桥接线，安装两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。35KV、10KV母线采用单母线分段接线。

第一章 原始资料分析

一、原始资料
1、 待建110KV盐北变电站从相距30km的110KV盐城东郊变电站受电。
2、 待建110KV盐北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。
3、 地区气温:
﴾1﴿年最高气温35℃，年最低气温 –15℃。
﴾2﴿年平均气温15℃。
4、待建110KV盐北变电所各电压级负荷数据如下表:

电压等级
线路名称
最大负荷 （MW）
COSФ
负荷级别
供电距离（KM）
Tmax 及
同时率

35KV
A
20
0.85
1
10

5000/
0.9
B
15
0.8
1
12
造纸厂
11
0.8
2
8
化工厂
20
0.8
2
7
冶炼厂
15
0.85
1
10

10KV
A
3
0.85
1
1.5

3500/
0.85
B
2
0.85
2
2.5
毛纺厂
1
0.8
2
1.0
水泥厂
1.2
0.8
2
1.5
纺织厂
0.8
0.8
2
1.0
水厂
2
0.8
1
1.5

二、对原始资料的分析计算
为满足电力系统对无功的需要，需要在用户侧装设电容器，进行无功补偿，使用户的功率因数提高，35kV线路用户功率因数提高到0.9为宜，10kV线路用户功率因数应不低于0.9。
根据原始资料中的最大有功及调整后的功率因数，算出最大无功，可得出以下数据:

电压
等级
线路
名称
最大
有功
（MW）
最大
无功
（MVAr）

COSФ
负荷级别
Tmax
同时率

35KV
A
20
9.19
0.9
1

5000

0．9
B
15
7.27
0.9
1
造纸厂
11
5.33
0.9
2
化工厂
20
9.19
0.9
2
冶炼厂
15
7.27
0.9
1

10KV
A
3
1.46
0.9
1

3500

0．85
B
2
0.92
0.9
2
毛纺厂
1
0.49
0.9
2
水泥厂
1.2
0.58
0.9
2
纺织厂
0.8
0.39
0.9
2
水厂
2
0.92
0.9
1

第二章 110KV盐北变电所接入系统设计

一、 确定电压等级
输电线路电压等级的确定应符合国家规定的标准电压等级。选择电压等级时，应根据输送容量和输电距离，以及接入电网的额定电压的情况来确定，输送容量应该考虑变电所总负荷和五年发展规划。因此待建110KV盐北变电所的最高电压等级应为110kV。
二、确定回路数
110KV盐北变电所建成后，所供用户中存在Ⅰ、Ⅱ类重要负荷，因此110KV盐北变电所应采用双回110KV线路接入系统。
三、确定110KV线路导线的规格、型号
由于待建110KV盐北变电所距离受电110KV盐城东郊变电站30KM，处于平原河网地区，因此应采用架空线路，导线选择LGJ型。
四、110KV线路导线截面选择
导线截面积选择的一般方法是：先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后进行电压损失的校验
1、待建110KV盐北变电所总负荷的计算
~S35 =P35+jQ35 =20＋15＋11＋20＋15＋j(9.19+7.27+5.33+9.19+7.27+)
=81+j38.25
~S35（1+5%）5＝（81+j38.25）×1.28＝103.7+j49
S35＝114.8
~S10 =P10+jQ10 =3+2+1+1.2+0.8+2+j(1.46+0.92+0.49+0.58+0.39+0.92)
=10+j4.76
~S10（1+5%）5＝（10+j4.76）×1.28＝12.8+j6.1
S10 =14.2
~S110=K110[K35~S35+K10~S10]（1+5%）5
　　 =0.95[0.9(81+j38.25)+0.85(10+j4.76)]*1.055
　 　=98.7+j46.65
S110=√(98.72 + 46.652 ) = 109.2
COSΦ= P110 / S110 =98.7/109.2 = 0.9
2、根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

P35*Tmax35+P10*Tmax10 81*5000+10*3500
Tmax= —————————— = —————————— = 4835(小时)
P35+P10 81+10

查图3－1得Jec＝1.15（A/mm2）

3、计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选
IJ 0.5S110/（√3 UN） (0.5*109.2/1.732*110)*103
SJ=—— = ———————— = ———————————— =249.2(mm2)
J J 1.15

4、结论：选取导线规格为2回LGJ－240/40
5、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S选=LGJ-240/40 大于 LGJ-35 ，符合要求。
(2)、接电晕校验
S选=LGJ-240/40 大于 LGJ-70 ，符合要求。
（3）、按电压降校验
① 正常运行时：n=2

PR+QX 98.7×0.12×30＋46.65×0.4×30
△U％=————= —————————————————×100％
2UN2 2×1102

＝3.8% < 10% ，符合要求。
②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电

PR+QX 98.7×0.12×30＋46.65×0.4×30
△U％=————= —————————————————×100％
UN2 1102

＝7.6% < 15% ，符合要求。

结论：本变电所经上述计算、校验，决定采用2回LGJ－240/40导线接入系统。

第三章 110KV盐北变电所地方供电系统设计

一、 35KV A线路设计
1、确定回路数
35KV A线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。
2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。
3、线路导线截面选择
(1)35KV A线路总负荷的计算
~S35 =P35+jQ35 =(20＋j9.19)*(1+5%)5 = 25.5+ j11.7
S35=√(25.52 + 11.72 ) = 28.1
COSΦ= P110 / S110 =25.5/28.1 = 0.9
(2)根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec
Tmax= 5000(小时)
查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选
IJ 0.5S35/（√3 UN） (0.5*28.1/1.732*35)*103
SJ=—— = ———————— = ——————————— =209(mm2)
J J 1.12
(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－185/30
4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S选= LGJ－185/30大于 LGJ-35 ，符合要求。
(2)、接电晕校验
S选= LGJ－185/30 大于 LGJ-70 ，符合要求。
（3）、按电压降校验

①正常运行时：n=2

PR+QX 25.5×0.17×10＋11.7×0.38×10
△U％=————= —————————————————×100％
2UN2 2×352
＝3.5% < 10% ，符合要求。
②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电
PR+QX 25.5×0.17×10＋11.7×0.38×10
△U％=————= —————————————————×100％
UN2 352

＝7% < 15% ，符合要求。
二、35KV B线路设计
1、确定回路数
35KV B线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。
2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。
3、线路导线截面选择
(1)35KV B线路总负荷的计算
~S35 =P35+jQ35 =(15＋j7.27)*(1+5%)5 =19.1+ j9.3
S35=√(19.12 + 9.32 ) = 21.2
COSΦ= P110 / S110 =19.1/21.2 = 0.9
(2)根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

Tmax= 5000(小时)
查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ 0.5S35/（√3 UN） (0.5*21.2/1.732*35)*103
SJ=—— = ———————— = ——————————— =156.1(mm2)
J J 1.12
(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－150/25
4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S选=LGJ-150/25 大于 LGJ-35 ，符合要求。
(2)、接电晕校验
S选=LGJ-150/25 大于 LGJ-70 ，符合要求。
（3）、按电压降校验

① 正常运行时：n=2

PR+QX 19.1×0.21×12＋9.3×0.387×12
△U％=————= —————————————————×100％
2UN2 2×352

＝3.7% < 10% ，符合要求。
②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电
PR+QX 19.1×0.21×12＋9.3×0.387×12
△U％=————= —————————————————×100％
UN2 352

＝7.4% < 15% ，符合要求。
三、35KV 造纸厂线路设计
1、确定回路数
35KV 造纸厂线路所供用户为Ⅱ类重要负荷，因此采用双回线路供电。
2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。
3、线路导线截面选择
(1)35KV 造纸厂线路总负荷的计算
~S35 =P35+jQ35 =(11＋j5.33)*(1+5%)5 =14+ j6.8
S35=√(142 + 6.82 ) = 15.56
COSΦ= P110 / S110 =14/15.56 = 0.9
(2)根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec
Tmax= 5000(小时)
查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ 0.5S35/（√3 UN） (0.5*15.56/1.732*35)*103
SJ=—— = ———————— = ——————————— =114.6(mm2)
J J 1.12

(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－120/25
4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S选=LGJ-120/25 大于 LGJ-35 ，符合要求。
(2)、接电晕校验
S选=LGJ-120/25 大于 LGJ-70 ，符合要求。
（3）、按电压降校验

①正常运行时：n=2

PR+QX 14×0.22×8＋6.8×0.39×8
△U％=———— = ———————————————×100％
UN2 352

＝3.7% < 10% ，符合要求。
②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电

PR+QX 14×0.22×8＋6.8×0.39×8
△U％=————= ———————————————×100％
UN2 352

＝7.4% < 15% ，符合要求。

四、 35KV 化工厂线路设计
1、确定回路数
35KV 化工厂线路所供用户为Ⅱ类重要负荷，因此采用双回线路供电。
2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。
3、线路导线截面选择
(1)35KV 化工厂线路总负荷的计算
~S35 =P35+jQ35 =(20＋j9.19)*(1+5%)5 = 25.5+ j11.7
S35=√(25.52 + 11.72 ) = 28.1
COSΦ= P110 / S110 =25.5/28.1 = 0.9
(2)根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

Tmax= 5000(小时)
查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ 0.5S35/（√3 UN） (0.5*28.1/1.732*35)*103
SJ=—— = ———————— = ——————————— =209(mm2)
J J 1.12
(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－185/30
4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S选= LGJ－185/30大于 LGJ-35 ，符合要求。
(2)、接电晕校验
S选= LGJ－185/30 大于 LGJ-70 ，符合要求。
（3）、按电压降校验

① 正常运行时：n=2

PR+QX 25.5×0.17×7＋11.7×0.38×7
△U％=————= —————————————————×100％
2UN2 2×352

＝2.45% < 10% ，符合要求。
②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电

PR+QX 25.5×0.17×7＋11.7×0.38×7
△U％=————= —————————————————×100％
UN2 352

＝4.9% < 15% ，符合要求。
五、35KV 冶炼厂线路设计
1、确定回路数
35KV 冶炼厂线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。
2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV盐北变电所处于平原河网地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。
3、线路导线截面选择
(1)35KV B线路总负荷的计算
~S35 =P35+jQ35 =(15＋j7.27)*(1+5%)5 =19.1+ j9.3
S35=√(19.12 + 9.32 ) = 21.2
COSΦ= P110 / S110 =19.1/21.2 = 0.9
(2)根据Tmax查图3－1，软导线经济电流密度表，确定Jec

Tmax= 5000(小时)
查图3－1得Jec＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积SJ，查附表1－21找出S选

IJ 0.5S35/（√3 UN） (0.5*21.2/1.732*35)*103
SJ=—— = ———————— = ——————————— =156.1(mm2)
J J 1.12

(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－150/25

4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S选=LGJ-150/25 大于 LGJ-35 ，符合要求。
(2)、接电晕校验
S选=LGJ-150/25 大于 LGJ-70 ，符合要求。
（3）、按电压降校验

①正常运行时：n=2

PR+QX 19.1×0.21×10＋9.3×0.387×10
△U％=————= —————————————————×100％
2UN2 2×352

＝3.08% < 10% ，符合要求。

②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电

PR+QX 19.1×0.21×12＋9.3×0.387×12
△U％=————= —————————————————×100％
UN2 352

＝6.16% < 15% ，符合要求。

六、10KV线路设计
1、10KV A线路
(1)确定回路数，I类负荷，采用双回路供电，即n=2
(2)确定导线规格，采用架空线路，LGJ导线
(3)考虑五年发展需要,线路的容量:
~S = (3+j1.46)(1+5%)5 =3.83 + j1.86
(4)根据Tmax = 3500h,，查图3－1得
Jec = 1.26(A/mm2)
(5)计算导线经济截面积：n=2

√P2+Q2 (√3.832+1.862)×103
Sj ＝ ———— ＝ —————————— ＝ 97.5 mm2
2√3 UN Jec 2×1.732×10×1.26

查附表1－21选取导线规格为2回LGJ－95/20
(6)对所选导线进行校验
①按机械强度校验
S选=LGJ-95/20 大于 LGJ-35 ，符合要求。
②按电压损耗校验,查附表1－25得
r1=0.332, R = r1l = 0.332×1.5 = 0.50
x1=0.356, X = x1l = 0.368×1.5 = 0.58
*正常运行时：n=2
(PR+QX)/2 (3.83×0.5+1.86×0.58)/2
△U%=——————= —————————————= 1.5 % < 10%
UN2 102
符合要求。
*故障运行时：n=1
PR+QX 3.83×0.5+1.86×0.58
△U%=————— = ——————————— = 3% < 15%
UN2 102
符合要求。
由以上可知，所选导线2回LGJ-95/20，符合要求。
2、10KV B线路
(1)确定回路数，II类负荷，采用双回路供电，即n=2。
(2)确定导线规格，采用架空线路，LGJ导线。
(3)考虑五年发展需要,线路的容量:
~S = (2+j0.92)(1+5%)5 =2.55 +1.17 j
（4）根据Tmax = 3500h,，查图3－1得
Jec = 1.26(A/mm2)
（5）计算导线经济截面积：n=2

√P2+Q2 (√2.552+1.172)×103
Sj ＝ ———— ＝ —————————— ＝ 64 mm2
2√3 UN Jec 2×1.732×10×1.26

查附表1－21选取导线规格为2回LGJ－70/10
（6）对所选导线进行校验
①按机械强度校验
S选=LGJ-70/10大于 LGJ-35 ，符合要求。
②按电压损耗校验,查附表1－25得
r1=0.45, R = r1l = 0.45×2.5 = 1.13
x1=0.368, X = x1l = 0.368×2.5 = 0.92
*正常运行时：n=2
(PR+QX)/2 (2.55×1.13+1.17×0.92)
△U%=——————= ————————————= 2.0 % < 10%
UN2 2×102
符合要求。
*故障运行时：n=1
PR+QX 2.55×1.13+1.17×0.92
△U%=————— = ——————————— = 4 % < 15%
UN2 102
符合要求。
由以上可知，所选导线2回LGJ-70/10，符合要求。
3、10KV毛纺厂线
(1)确定回路数，II类负荷，采用双回路供电，即n=2。
(2)确定导线规格，采用架空线路，LGJ导线。
(3)考虑五年发展需要,线路的容量:
~S = (1+j0.49)(1+5%)5 =1.28 + j0.63
（4）根据Tmax = 3500h,，查图3－1得
Jec = 1.26(A/mm2)
（5）计算导线经济截面积：n=2

√P2+Q2 (√1.282+0.632)×103
Sj ＝ ———— ＝ —————————— ＝ 32.7 mm2
2√3 UN Jec 2×1.732×10×1.26

查附表1－21选取导线规格为2回LGJ－35/6
（6）对所选导线进行校验
①按机械强度校验
S选=LGJ-35/6 等于 LGJ-35 ，符合要求。
②按电压损耗校验,查附表1－25得
r1=0.9, R = r1l = 0.9×1 = 0.9
x1=0.389, X = x1l = 0.389×1 = 0.39
*正常运行时：n=2
(PR+QX)/2 (1×0.9+0.49×0.39)
△U%=——————= ————————————= 0.5 % < 10%
UN2 2×102
符合要求。
*故障运行时：n=1
PR+QX 1×0.9+0.49×0.39
△U%=————— = —————————— = 1 % < 15%
UN2 102
符合要求。
由以上可知，所选导线2回LGJ-70/10，符合要求。
4、10KV水泥厂线
(1)确定回路数，II类负荷，采用双回路供电，即n=2。
(2)确定导线规格，采用架空线路，LGJ导线。
(3)考虑五年发展需要,线路的容量:
~S = (1.2+j0.58)(1+5%)5 =1.54 + j0.76
（4）根据Tmax = 3500h,，查图3－1得
Jec = 1.26(A/mm2)
（5）计算导线经济截面积：n=2

√P2+Q2 (√1.542+0.762)×103
Sj ＝ ———— ＝ —————————— ＝ 39.3 mm2
2√3 UN Jec 2×1.732×10×1.26

查附表1－21选取导线规格为2回LGJ－35/6
（6）对所选导线进行校验
①按机械强度校验
S选=LGJ-35/6 等于 LGJ-35 ，符合要求。
②按电压损耗校验,查附表1－25得
r1=0.9, R = r1l = 0.9×1 = 0.9
x1=0.389, X = x1l = 0.389×1 = 0.39
*正常运行时：n=2
(PR+QX)/2 (1.54×0.9+0.76×0.39)
△U%=——————= ————————————= 0.8 % < 10%
UN2 2×102
符合要求。
*故障运行时：n=1
PR+QX 1.54×0.9+0.76×0.39
△U%=————— = ——————————— = 1.6 % < 15%
U