课程设计---110kv降压变电所电气部分初步设计

电气工程基础课程设计说明 书设 计 题 目：110kV 降压变电所电气部分初步设计 学 生 姓 名： 学号： 学 部 （系）： 专 业 年 级： 指 导 教 师： 2011 年 12 月 29 日目 录一 设计目的及其要求1.课程设计目的2 课程设计要求二 设计基础资料1.待建变电站资料三 主变压器的选择1.主变压器选择四 电气主接线的设计1.电气主接线设计原则2.110KV 侧电气主接线选择五 短路电流的计算 1.短路计算原则2.短路计算方法3.短路计算结果六 电气设备的选择1 设备选择原则2.设备选择条件及选择参考文献附图一 课程设计目的1.) 复习和巩固电气工程基础课程所学知识； (2) 培养分析问题和解决问题的能力 ；(3) 学习和掌握变电所电气部分设计的基本原理和设计方法1 设计内容(1) 主接线设计(2) 主变压器选择(3) 短路电流计算 (4) 主要电气设备的选择：断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、消弧线圈、避雷器等2.设计要求(1) 通过经济技术比较，确定电气主接线。 (2) 短路电流计算(3) 选择主变压器台数、容量和型式(一般按变电站建成 5-10 年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力)； (4) 断路器和隔离开关选择 (5) 导线（母线及出线）选择 (6) 限流电抗器的选择（必要时）(7) 选择电压互感器 (8) 选择电流互感器 (9) 选择高压熔断器（必要时） (10) 选择支持绝缘子和穿墙套管 (11) 选择消弧线圈（必要时）(12) 选择避雷器。二设计基础资料1. 待建变电站的建设规模 (1) 变电站类型：110 kV 降压变电站 (2) 三个电压等级：110 kV、 35 kV、 10 kV (3) 110 kV：近期进线 2 回，出线 1 回；远期进线 1 回，出线 2 回35 kV：近期 3 回；远期 3 回 10 kV：近期 5 回；远期 4 回 2. 电力系统与待建变电站的连接情况 (1) 变电站在系统中地位：中间变电站 (2) 变电站仅采用 110 kV 的电压与电力系统相连，为变电站的电源 3. 待建变电站负荷(1) 110 kV 出线：负荷每回容量 8000 kVA，cos0.9，Tmax4000 h(2) 35 kV 负荷每回容量 6000 kVA，cos0.85，Tmax 3800 h； 其中，一类负荷 1 回；二类负荷 2 回(3) 低压每回负荷 2000 kW，cos0.95，Tmax 4500 h； 其中，一类负荷 2 回；二类负荷 2 回 4. 环境条件 当地年最高气温 40，年最低气温-20；当地海拔高度：600m；雷暴日：15 日/年。三电气主变压器选择1.为了发展和负荷需要，至少需要安装两台主变以提高对负荷供电的可靠性，以便当其中一台主变故障或者检修时，另一台能继续供电约为 1.2 倍最大负荷的容量。2. 主变压器的容量的选择负荷分析：1.110KV 侧负荷 近期：P 近 110=8X2x0.9=17.2MW .P 远 110=17.2+17.2X2=51.6mw2.35kV 侧负荷 近期负荷：P 近 35 =3X6X0.9=16.2MW 远期负荷：P 远 35 = 2x Pi 32.4MW3.10KV 侧负荷：P 近 10=2X5x0.95=9.5mw。 P 远10=9.5+4x2x0.95=17.1MW当一天变压器维护，另外一台应承担 60%负荷SN51.65x0.9x60%=27.864主变压器宜采用三绕组变压器，型 号 额定容量 SFSQ7-/110 采用 Y 接线方式。四电气主接线的设计1、对电气主接线的基本要求变电所主接线选择的主要原则有以下几点：1.供电可靠性灵活性：其含义是电气主接线能适应各种运行方式，并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路检修时， 不影响其他回路继 续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性。 2. 操作方便、安全：主接线还应简明清晰、运行维护方便3. 经济性：即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的前提下，应力 骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。 求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节 约投资的重要措施。4.35110kV 变电所设计规范规定，35110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。3563kV 线路为 8 回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV 线路为6 回其以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、分段单母线或双母线的 35110kV 主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。因此， 110kV 电源侧采用单母分段接线，优点是方便，经济灵活接线简单，缺点是可靠性一般；高压侧采用双母线接线，两个线路断路器、两个主变断路器、还有一个母连断路器，总共 5 个断路器，可靠性还可以了。跟单母线分段接线方式输出比较经济性欠完好。35KV,10KV 侧接线方式选择，我们要选择占地和资金少的线路，但是必须在保障安全，灵活的前提下，资金和占地相差不是多，而安全性和灵活性提高很多。可见，变电所在 10KV 侧为居民供电系统中，应该选择单母线分段接线五短路电流计算1. 短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降 低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统 的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计 和运行中，都必须对短路电流进行计算。 按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点 有 3 个，即 110KV 母线短路（K1 点） ，35KV 母线短路（K2）点，10KV 电抗 器母线短路（K3 点）. 2.短路电流的计算选基准: =100MVA =SBUBUav当 K1 点断路时:=11.1=11.1I*短路电流有名值:= =4.185KA4.185KA II*/sj3uav冲击电流:= =×1.8×4.185=10.65×1.8×4.185=10.65ich2最大电流有效值:=15.58×1.13=6.325.58×1.13=6.32Ich短路容量:=×4.185×115=833.55×4.185×115=833.55s3=4.185KA=4.185KA =10.65=10.65 =6.326.32 =833.55=833.55 IichIchs当 K2 点断路时:=1/0.83=1.2=1/0.83=1.2I*短路电流有名值:= =1.84KA=1.84KAII*/sj3uav冲击电流:= =×1.8×1.85=4.7×1.8×1.85=4.7ich2最大电流有效值:=1.85×11.85×1.51=2.851=2.8Ich短路容量:=×1.85×37.5=119.5×1.85×37.5=119.5s3=1.84KA=1.84KA =4.7=4.7 =2.82.8 =119.5=119.5IichIchs当 K3 点断路时: =1/0.145=6.9=1/0.145=6.9I*短路电流有名值:= =22.8KA=22.8KAII*/sj3uav冲击电流:= =×1.8×22.8=58.02×1.8×22.8=58.02ich2最大电流有效值:=22.8×122.8×1.51=34.4251=34.42Ich短路容量:=×22.8×10.5=414.6×22.8×10.5=414.6s3=22.8KA=22.8KA =58.02=58.02 =34.4234.42 =414.6=414.6IichIchs六、电气设备的选择 1.高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最 重要的电器设备。 选择断路器时应满足以下基本要求： 1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短 路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。电压等级型号额定电压额定电流110kVLW14-110110KV 31500A 35kVZN23-3535KV1600 10kVZN-1010KV600A 2 隔离开关的选择 选择隔离开关时应满足以下基本要求： 1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔 开。 2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪 络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。 3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。电压等级型号额定电压额定电流110kVGW4-110G110KV 1000A 35kVGW4-3535KV1000A 10kVGN8-1010KV600A 3. 电流互感器的选择 根据设计手册35KV 及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独 立式电流互感器常用 L(C)系列。 出线侧 CT 采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。 当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工 作电流的 1/3 左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的 指标。电压 等级型号110kVLCWB-6-110 35kVLCZ-35 10kVLMC-10 4 电压互感器的选择.620kV 配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位 狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用 三相五住电压互感器。 35-110KV 配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在 110KV 及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结 合。统一选用电容式电压互感器。110KV110KV：YDR-11035KV:35KV: TDJJ-3510kv10kv：TSJW-105.避雷器的选择 避雷器的选择 1、避雷器的配置 （1） 、配电装置的每组母线上，均装设避雷器。 （2） 、三绕组变压器的低压侧一相上设置一组避雷器。 （3） 、变压器高、低压侧中性点均装置避雷器。 2、避雷器的选择 （1） 、110KV 选择：FZ110 （2） 、35KV 选择：FZ35 10 KV 选择：FZ10主要参考资料1 熊信银, 张步涵.电气工程基础.华中科技大学出版社，2005 2 何仰赞 温增银，电力系统分析，华中科技大学出版社，2001 3 西北电力设计院 东北电力设计院，电力工程设计手册，上海人民出版社，19724 电力工业部西北电力设计院，电力工程电气设备手册，中国电力出版社，1998 5 电力工业部西北电力设计院，电力工程电气设计手册，中国电力出版社，19986 陈跃.电力工程专业毕业设计指南.电力系统分册.中国水利水电出版7 吴靓,谢珍贵.发电厂及变电所电气设备. 第一版.北京.中国水利水电出版社.20048 志溪.电气工程设计. 第一版.北京. 机械工业出版社.20029 张华.电类专业毕业设计指导.机械工业出版社10 陈慈萱. 电气工程基础. 第一版.北京.中国电力出版社.2003