110kV变电所毕业设计方案说明指导书.doc

目录第 一 章 原始资料分析（2）第 二 章 变电所接入系统设计（3）第 三 章 变电所地方供电系统设计（4）第 四 章 主变压器选取（6）第 五 章 所用变压器选取（14）第 六 章 主接线设计（16）第 七 章 变电所电器设备选取（19）第 八 节 继电保护配备（24）参照资料（27）第一章 原始资料分析一、原始资料1、 待建110KV降压变电所从相距30km110KV东郊变电站受电。2、 待建110KV降压变电所年负荷增长率为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降压变电所各电压级负荷数据如下表： 电压级别线路名称最大负荷 （MW）COS负荷级别供电距离（KM）Tmax 及同步率35KV机械厂200.851105000/0.9钢铁厂150.8112造纸厂110.828化工厂200.827冶炼厂150.8511010KV医院30.8511.53500/0.85瓦厂2 0.8522.5毛纺厂10.821.0水泥厂1.20.821.5纺织厂0.80.821.0水厂20.811.5二、对原始资料分析计算为满足电力系统对无功需要，需要在顾客侧装设电容器，进行无功补偿，使顾客功率因数提高，35kV线路顾客功率因数提高到0.9为宜，10kV线路顾客功率因数应不低于0.9。依照原始资料中最大有功及调节后功率因数，算出最大无功，可得出如下数据:电压级别线路名称最大有功 （MW）最大无功（MVAr）COS负荷级别Tmax同步率35KV机械厂209.190.91500009钢铁厂 157.270.91造纸厂115.330.92化工厂209.190.92冶炼厂157.270.9110KV医院31.460.913500085瓦厂2 0.920.92毛纺厂10.490.92水泥厂1.20.580.92纺织厂0.80.390.92水厂20.920.91第二章 变电所接入系统设计一、 拟定电压级别输电线路电压级别拟定应符合国家规定原则电压级别。选取电压级别时，应依照输送容量和输电距离，以及接入电网额定电压状况来拟定，输送容量应当考虑变电所总负荷和五年发展规划。因而待建110KV变电所最高电压级别应为110kV。二、拟定回路数该110KV变电所建成后，所供顾客中存在、类重要负荷，因而110KV变电所应采用双回110KV线路接入系统。三、拟定110KV线路导线规格、型号由于该待建110KV变电所距离受电110KV东郊变电站30KM，处在平原河网地区，因而应采用架空线路，导线选取LGJ型。四、110KV线路导线截面选取导线截面积选取普通办法是：先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后进行电压损失校验选用导线规格为2回LGJ240/40导线接入系统。第三章 变电所地方供电系统设计一、 35KV机械厂线路设计1、拟定回路数35KV机械厂线路所供顾客为类重要负荷，因而应采用双回线路供电。2、拟定线路导线规格、型号由于该待建110KV降压变电所处在平原河网地区，因而采用架空线路，导线选取LGJ型。3、线路导线截面选取选用导线规格为2回LGJ185/30，符合规定。二、35KV钢铁厂线路设计1、拟定回路数35KV钢铁厂线路所供顾客为类重要负荷，因而应采用双回线路供电。2、拟定线路导线规格、型号由于待建110KV降压变电所处在平原河网地区，因而采用架空线路，导线选取LGJ型。选用导线规格为2回LGJ150/25，符合规定。三、35KV造纸厂线路设计1、拟定回路数35KV造纸厂线路所供顾客为类重要负荷，因而采用双回线路供电。2、拟定线路导线规格、型号由于待建110KV降压变电所处在平原河网地区，因而采用架空线路，导线选取LGJ型。选用导线规格为2回LGJ120/25，符合规定。四、 35KV化工厂线路设计1、拟定回路数35KV化工厂线路所供顾客为类重要负荷，因而采用双回线路供电。2、拟定线路导线规格、型号由于待建110KV降压变电所处在平原河网地区，因而采用架空线路，导线选取LGJ型。选用导线规格为2回LGJ185/30，符合规定。五、35KV冶炼厂线路设计1、拟定回路数35KV冶炼厂线路所供顾客为类重要负荷，因而应采用双回线路供电。2、拟定线路导线规格、型号由于待建110KV降压变电所处在平原河网地区，因而采用架空线路，导线选取LGJ型。选用导线规格为2回LGJ150/25，符合规定。六、10KV线路设计1、10KV医院线路 (1)拟定回路数，I类负荷，采用双回路供电，即n=2 (2)拟定导线规格，采用架空线路，选导线2回LGJ-95/20，符合规定。2、10KV瓦厂线路 (1)拟定回路数，II类负荷，采用双回路供电，即n=2。 (2)拟定导线规格，采用架空线路，选导线2回LGJ-70/10，符合规定。3、10KV毛纺厂线 (1)拟定回路数，II类负荷，采用双回路供电，即n=2。 (2)拟定导线规格，采用架空线路，选导线2回LGJ-70/10，符合规定。4、10KV水泥厂线 (1)拟定回路数，II类负荷，采用双回路供电，即n=2。 (2)拟定导线规格，采用架空线路，选导线2回LGJ-70/10，符合规定。5、10kV纺织厂线 因纺织厂负荷较毛纺厂轻，供电距离与毛纺厂相似，又属于II类重要负荷，故选取双回LGJ-35/6导线完全符合规定。6、10KV水厂线因水厂线属于I类重要顾客，与10KV 瓦厂线路负荷相似，供电距离不大于10KV 瓦厂线路供电距离，因而选取和10KV 瓦厂线路相似双回LGJ-70/10线路完全可以满足规定。第四章 主变压器选取主变压器型式、容量、台数直接影响主接线形式和配电装置构造。它拟定除根据传递容量基本原始资料外，还应依照电力系统5发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压级别以及接入系统紧密限度等因素，进行综合分析和合理选取。在选取主变压器容量时对重要变电所，应考虑当一台主变器停运时，别的变压器容量在计及过负荷能力容许时间内，应满足类及类负荷供电；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满足所有负荷60%70%。本变电所主变容量按远景负荷选取，并考虑到正常运营和事故时过负荷能力。一、 主变方案选取1、 方案一：单台三相三绕组变压器，型号SFSZ9-10/110，电压级别110/35/10。2、 方案二：两台三相双绕组变压器，其中一台型号为SFSZ9-90000/110，电压级别110/35；另一台为SFSZ9-0/110，电压级别110/10。3、 方案三：四台三相双绕组变压器，其中两台型号为SFSZ9-90000/110，电压级别110/38.5；另两台型号为SFSZ9-1/110，电压级别110/10。4、 方案四：两台三相三绕组变压器，型号为SFSZ9-75000/110，电压级别110/35/10。二、主变方案技术比较方案比较方案一方案二方案三方案四长处接线简朴、占地面积小。接线简朴。运营可靠性、灵活性高，能满足重要顾客需要。运营可靠性、灵活性高，能满足重要顾客需要。缺陷运营可靠性、灵活性差，不能满足重要顾客需要。运营可靠性、灵活性差，不能满足重要顾客需要。选用变压器多，运营维护工作量大。待建110KV变电所有重要、类负荷，为满足运营可靠性和灵活性，应选取两台以上变压器，因而选取方案三、方案四进行经济比较分析。三、 主变容量、参数选取1、 方案三，如图35KV负荷由两台电压为110KV/35KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器容量应保证35KV顾客一级和二级所有负荷供电。 35KV顾客一级和二级所有总容量： S35 = 89.57 (MVA)，因而可选取两台SFPSZ9-90000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN，d11。10KV负荷由两台电压为110KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器容量应保证10KV顾客一级和二级所有负荷供电。 10KV顾客一级和二级所有总容量： S10 = 11.08 (MVA)，因而可选取两台SFSZ9-12500/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN，d11。2、 方案四，如图所有负荷均由两台电压为110KV/35KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器容量应保证所有顾客70所有负荷供电。 顾客70所有总容量： S110 = 76.3 (MVA)，因而可选取SFPSZ9-75000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN,yn0，d11。由于15S110 = 15109.2 (MVA)16.38(MVA) S10 = 11.08 (MVA)， 15S110 = 15109.2 (MVA)16.38(MVA) S35 = 89.57 (MVA)，因而主变110KV、35KV、10KV三侧容量分别为100 / 100 / 50。3、主变重要技术参数选取（1）方案三：主变额定电压空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压参照价（万元）SFPSZ9-90000/110110/350.35%74KW330KW10.5440SFSZ9-12500/110110/100.3%18.1KW70KW10.5110（2）方案四：主变额定电压空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压参照价（万元）SFPSZ9-75000/110110/35/100.36%98.6KW356KW18587333KW10.5304KW6.5四、主变方案经济比较1、主变及其附属设备综合投资比较(1)方案三：SFPSZ9-90000/110主变两台，2440880万元 SFSZ9-12500/110主变两台，2110220万元 110KV SF6断路器户外间隔四个，458.1=232.4万元35KV SF6断路器户外间隔两个，218.8=37.6万元10KV 真空断路器户内间隔两个，29.1=18.2万元综合投资：1388.2万元。(2)方案四：SFPSZ9-75000/110主变两台，2400800万元 110KV SF6断路器户外间隔两个，258.1=116.2万元35KV SF6断路器户外间隔两个，218.8=37.6万元10KV 真空断路器户内间隔两个，29.1=18.2万元综合投资：972万元。2、主变年运营费用比较年运营费（1 2 ）Z / 100+A式中年运营费，元/年； 1基本折旧费，取4.8； 2大修费，取1.4； Z 投资费，元； A 年电能损耗，KW.H/年； 电价，元/KW.H，取0.52元/KW.H。(1) 方案三A3308760270876027008000KW.H（4.8% 1.4%）1388.2 / 100+0.52700.8 365.3(万元)(2) 方案四A（356333304）8760/24349340KW.H（4.8% 1.4%）972 / 100+0.52434.9 226(万元)3、结论方案三方案四综合投资1388.2万元972万元年运营费用365.3万元226万元从上表比较可知，方案四比较方案三不论在综合投资方面，还是在年运营费用都要经济，因而决定选用方案四两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。五、主变110KV侧分接头选取按电力系统电压和无功电力导则（试行）规定，各级变压器额定变比、调压方式、调压范畴及每档调压值，应满足发电厂、变电所母线和顾客受电端电压质量规定。各电压级别变压器分接开关运营位置，应保证系统内各母线上电压满足规定，并在充分发挥无功补偿技术经济效益和减少线损原则下予以拟定。拟定分接头范畴分如下几种环节：一方面在最大运营方式下：（1） 从系统母线电压推算到盐北变主变压器高压侧电压。（2） 将35KV、10KV侧最大负荷距线路末端容许最低电压反推到变压器高压侧电压。（3） 参照电气工程专业毕业设计指南电力系统分册中电压调节：35KV顾客电压容许偏差值应在系统额定电压90110；10KV顾客电压容许偏差值为系统额定电压7。另一方面在最小运营方式下（考虑70容量）：（1）从系统母线电压推算到待建变电所主变压器高压侧电压。（1） 将35KV、10KV侧最大负荷距线路末端容许最低电压反推到变压器高压侧电压。（2） 参照电气工程专业毕业设计指南电力系统分册中电压调节：35KV顾客电压容许偏差值应在系统额定电压90110；10KV顾客电压容许偏差值为系统额定电压7。最后比较6组数据，取最大、最小数据拟定分接头范畴。1、系统大方式(1)从系统潮流推算到待建变电所110KV母线电压 U1=113 U2 东郊变 U3 发电厂 待建变电所98.7+46.65 东郊变51+31.6 大丰变51+31.6如图所示，U1113KV为系统大方式下盐城电厂110KV母线电压。盐城电厂至110KV东郊变线路长5KM、2LGJ-300导线R12=0.1055/20.26 X12=0.3955/20.99110KV东郊变至110KV待建变电所线路长30KM、2LGJ-240导线R23=0.13130/21.965 X23=0.40130/26.02盐城电厂至110KV东郊变潮流S(51+51+98.7)+j(31.6+31.6+46.65) 200.7j109.85则盐城电厂至110KV东郊变线路压降： PR12+QX12 200.70.26109.850.99 U12 1.42 U1 112PX12QR12 200.70.99109.850.26 U12 1.51 U1 112 _U2（U1U12）2（U12）2 _ （1121.42）2（1.51）2110.6(KV)110KV东郊变至待建110KV变电所潮流S98.7+j46.65则110KV东郊变至110KV待建变电所线路压降： PR23+QX23 98.71.96546.656.02 U23 4.25 U2 110.6PX23QR23 98.76.0246.651.965 U23 4.50 U2 110.6 _U3（U2U23）2（u23）2 _ （110.64.25）2（4.50）2106.4(KV)(2)从35KV、10KV最大负荷距推算到待建变电所110KV母线电压从35KV最大负荷距推算到待建变电所110KV母线电压依照已知条件，35KV最大负荷距为35KV 机械厂线路，S25.5+j11.7，供电距离10KM。普通应保证顾客端电压不不大于35KV。线路长10KM、2LGJ-185导线线路长R23=0.1710/20.85X23=0.3810/21.9 PR23+QX23 25.50.8511.71.9 U23 1.25 U3 35PX23QR23 25.51.911.70.85 U23 1.1 U3 35 _U2（U3+ U23）2（u23）2 _ （35+1.25）2（1.1）236.3(KV)U1KU2(110/35)36.3114.1(KV)从10KV最大负荷距推算到待建变电所110KV母线电压依照已知条件，10KV最大负荷距为10KV 钢铁厂线路，S2.55+j1.17，供电距离2.5KM。普通应保证顾客端电压不不大于10KV。线路长2.5KM、2LGJ-70导线R23=0.452.5/20.56X23=0.3682.5/20.46 PR23+QX23 2.550.561.170.46 U23 0.2 U3 10PX23QR23 2.550.461.170.56 U23 0.05 U3 10 _U2（U3+ U23）2（u23）2 _ （10+0.2）2（0.05）210.2(KV)U1KU2(110/10)10.2112.2(KV)2、系统小方式(70总容量)(1)从系统潮流推算到待建变电所110KV母线电压 U1=113 U2 东郊变 U3 发电厂 新建变电所98.7+46.65 东郊变51+31.6 大丰变51+31.6如图所示，U1113KV为系统小方式下盐城电厂110KV母线电压。盐城电厂至110KV东郊变线路长5KM、2LGJ-300导线R12=0.1055/20.26 X12=0.3955/20.99110KV东郊变至110KV待建变电所线路长30KM、2LGJ-240导线R23=0.13130/21.965 X23=0.40130/26.02 盐城电厂至110KV东郊变潮流70S(51+51+98.7)+j(31.6+31.6+46.65)70 140.5j76.9则盐城电厂至110KV东郊变线路压降： PR12+QX12 140.50.2676.90.99 U12 1 U1 113PX12QR12 140.50.9976.90.26 U12 1.06 U1 113 _U2（U1U12）2（U12）2 _ （1131）2（1.06）2112(KV) 110KV东郊变至待建110KV变电所潮流70%S(98.7+j46.65)70 69j32.7则110KV东郊变至110KV待建变电所线路压降： PR23+QX23 691.96532.76.02 U23 3 U2 111.6PX23QR23 696.0232.71.965 U23 3.15 U2 111.6 _U3（U2U23）2（u23）2 _ （1123）2（3.15）2109(KV)(2)从35KV、10KV最大负荷距70容量推算到待建变电所110KV母线电压从35KV 70最大负荷距推算到待建变电所110KV母线电压依照已知条件，35KV最大负荷距为35KV 机械厂线路，70S17.85+j8.19，供电距离10KM。 线路长10KM、2LGJ-185导线R23=0.1710/20.85X23=0.3810/21.9 PR23+QX23 17.850.858.191.9 U23 0.88 U3 35PX23QR23 17.851.98.190.85 U23 0.77 U3 35 _U2（U3+ U23）2（u23）2 _ （35+0.88）2（0.77）235.9(KV)U1KU2(110/35)35.9113(KV)从10KV 70%最大负荷距推算到待建变电所110KV母线电压依照已知条件，10KV最大负荷距为10KV 钢铁厂线路，S1.79+j0.82，供电距离2.5KM。线路长2.5KM、2LGJ-70导线R23=0.452.5/20.56X23=0.3682.5/20.46 PR23+QX23 1.790.560.820.46 U23 0.14 U3 10PX23QR23 1.790.460.820.56 U23 0.035 U3 10 _U2（U3+ U23）2（u23）2 _ （10+0.14）2（0.035）210.14(KV)U1KU2(110/10)10.14111.5(KV)结论：从上述计算得到六个电压数据分别是106.4KV、114.1KV、112.2KV、109KV、113KV、111.5KV，选用一种最高电压114.1KV和一种最低电压106.4KV就是主变110KV侧分接头电压调节范畴，因而选取110 32.5%分接开关就完全可以满足规定。第五章 所用变选取1、 选取原则：为满足整流操作电源、逼迫油循环变压器、无人值班等需要，装设两台所用变压器，所用电容量得拟定，普通考虑所用负荷为变电所总负荷0.1%0.5%,这里取变电所总负荷0.2%计算。S0.2%150000KVA300KVA。2、依照选取原则，选出110KV待建变电所两台所用变型号分别为S9-315/10 两绕组变压器 额定电压：10/0.4 接线方式：Y/Y0-12两台所用变分别接于10kV母线段和段，互为暗备用，平时半载运营，当一台故障时，另一台可以承但变电所所有负荷。第六章 主接线设计一、选取原则 电气主接线设计原则，应依照变电所在电力系统中得地位，负荷性质，出线回路数，设备特点，周边环境及变电所得规划容量等条件和详细状况，并满足供电可靠性，运营灵活，操作以便，节约投资和便于扩建等规定。详细如下:1、 变电所高压侧接线，依照技术设计规程应尽量采用断路器较少或不用断路器接线方式。2、 在35kV配电装置中，当线路为3回及以上时，依照规程普通采用单母线或单母线分段接线。3、 在10kV配电装置中，当线路在6回及以上时，依照规程普通采用单母线分段接线方式。4、 如果线路不容许停电检修，则应增设相应旁路设施。二、 110KV主接线设计1、 方案选取(1) 方案一：线路变压器单元接线(2) 方案二：单母线接线(3)方案三：单母线分段接线(3) 方案四：内桥接线 2、技术比较方案线变单元接线单母线接线单母分段接线内桥接线长处接线简朴；安装2台开关，开关使用量至少，节约投资接线简朴、清晰，操作以便。接线简朴、清晰，操作以便。可靠性、灵活性较高。接线简朴、清晰，使用开关量相对较少。具备一定 可靠性和灵活性。缺陷串联回路任意设备故障或检修，整个单元停电。可靠性差。可靠性、灵活性差。安装5台开关，开关使用量最多，投资较大。不合用于主变经常投切状况。外桥接线特点与内桥接线相反，连接桥断路器在线路侧，其她两台断路器在变压器回路中，线路故障和进行投入和切除操作时，操作较复杂，且影响一台正常运营变压器。因此外桥接线用于输电线路短，检修和倒闸操作以及设备故障几率均较小，而变压器需要经常切换或电网有穿越功率通过变电所。分析待建变电所可以看出这是一座终端变电所。110KV只有两回进线，进线输电距离较长。综合四个规定考虑，选取内桥接线方式。三、 35KV主接线设计35KV共有10回浮现，依照毕业设计指引资料，35KV出线有8回及以上时，宜采用双母线，单母分段或者双母线带旁路接线方。比较以上三种接线，双母线及双母线带旁路接线，供电可靠想高，任一回路开关故障或检修，或任一回线故障或检修，都步影响顾客停电，但是倒闸操作复杂，造价高，单母线分断接线，接线简朴，操作以便，便于扩建，在一定限度上也能提高供电可靠性，但是当一段母线上刀闸检修时，该段母线上所有出线都要长时停电，对于本所35KV出线顾客均为一级，二级负荷，为保证对这些重要顾客得供电，采用双母线带分段接线方式。四、10KV主接线设计本所10KV出线共12回线路，对于10KV系统，出线回路数在6回及以上时，宜采用单母线分段接线，本变电所10KV顾客负荷较轻，负荷性质为一级，二级负荷，宜采用单母线分段接线。第七章 变电所电气设备选取电气设备选取是发电厂和变电所电气设计重要内容之一。对的选取电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运营重要条件。在进行电气设备选取时必要符合国家关于经济技术政策。技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运营要灵活，并且要符合现场自然条件规定。所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受各种短路效应。电气设备选取应遵循如下两个原则：1.按正常工作状态选取；2.按短路状态校验。按正常工作状态选取详细条件：（1）.额定电压：电气设备最高容许工作电压不得低于装设回路最高运营电压。普通220KV及如下电气设备最高容许工作电压为1.15Ue。因此普通可以按照电气设备额定电压Ue不低于装设地点电网额定电压Uew：UeUew（2）.额定电流：所选电气设备额定电流Ie不得低于装设回路最大持续工作电流Imax：IeImax。计算回路Imax应当考虑回路中各种运营方式下在持续工作电流：变压器回路考虑在电压减少5时出力保持不变，因此Imax1.05 Iet;母联断路器回路普通可取变压器回路总Imax；出线回路应当考虑出线最大负荷状况下Imax。按短路状态校验详细条件：（1）.热稳定校验：当短路电流通过所选电气设备时，其热效应不应当超过容许值：QyQd（2）.动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流电动力效应而导致变形或损坏：ichidw一、选取设备基本原则1、设备按照主接线形式进行配备2、按装置位置及系统正常运营状况进行选取，按短路状况进行校验3、所选取设备在系统中最恶劣运营方式下仍能可靠工作，动作。4、同类设备尽量同一型号，便于设备维护，订货和互相备用5、 考虑近期5年发展规定二、断路器选取高压断路器是主系统重要设备之一。它重要功能是：正常运营时，用它来倒换运营方式，把设备和线路接入电路或退出运营，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能迅速切除故障回路、保证无端障某些正常运营，能起保护作用。断路器选取和校验原则就是：按正常工作状态选取，按短路状态校验。1、110kV断路器选取选LW25-110/1250断路器符合规定。2、 主变35kV侧断路器及分段断路器选取选LW8-35/1600断路器符合规定。3、35kV出线断路器选取选LW8-35/1600断路器符合规定。4、主变10kV侧断路器及分段断路器选取 选ZN28-10/1000断路器符合规定。5、10kV出线断路器选取选ZN28-10/630断路器符合规定。三、隔离开关选取隔离开关是变电所中惯用电器，它需与断路器配套使用。因其无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流及短路电流。它重要用途是隔离电压、倒闸操作、分合小电流。1、110kV隔离开关选取选GW4-110/1250断路器符合规定。2、35kV主变总断路器及分段断路器两侧隔离开关选取选GW5-35/1600断路器完全符合规定。3、35kV出线断路器两侧及35KV母线PT隔离开关选取选GW5-35/1600断路器完全符合规定。4、主变10kV侧断路器及10KV分段断路器两侧隔离开关选取选GN19-10/1000断路器完全符合规定。5、10kV出线断路器两侧隔离开关及10KV母线PT隔离开关选取选GN19-10/630断路器完全符合规定。四、 电流互感器选取(一) 总阐明1、依照电流互感器装置处电压级别拟定额定电压2、依照Ie=Igmax110%拟定CT一次额定电压3、依照互感器CT用途，拟定其级次组别及接线方式4、110kV线路侧设立差动、过电流、测量三组CT，接成三相星形 110kV桥开关一侧设立差动、过电流、测量三组CT，接成三相星形，另一侧设立差动一组CT，接成三相星形 35kV主变出口处