110KV变电站电器一次部分设计说明.docx

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1、目录一、110KV变电所电气一次部分初步设计-1二、设计任务书-4三、主接线设计-5一 负荷分析统计二 主变选择三 主接线方案拟定四 可靠性分析四、经济比较-11五、短路电流计算-13.六、电气设备设计选择-22一选择母线二选择断路器 、隔离开关三选择 10KV 母线的支持绝缘子四选择 110KV 一回出线上一组CT七、配电装置设计-33一110KV 变电所电气一次部分初步设计参考资料1.本所设计电压等级 ：110/35/10K.专业专注.2. 系统运行方式 ：不要求在本所调压3. 电源情况与本所连接的系统电源共有3 个，其中 110KV 两个，35KV 一个 .具体情况如下 ：(1)110K

2、V 系统变电所该所电源容量 (即 110KV 系统装机总容量 )为 200MVA( 以火电为主 )。在该所等电压母线上的短路容量为634MVA ，该所与本所的距离为8.2KM. 以一回路与本所连接 。(2)110KV 火电厂.专业专注.该厂距离本所 10.2KM. 装有 3 台机组和两台主变 ，以一回线路与本所F13B1用户1COS =0.8L=10.2KF2X =0.4 /K待设计XB2变电所Ue=10.5kv有ZDT用户2F32121/38.5/10.5KVUUU( 图1)连接 ,该厂主接线简图如图1：(3)35KV 系统变电所该所距本所 6.17KM. 以一回线路相连 ，在该所高压母线上

3、的短路容量为 250MVA. 。以上 3 个电源 ,在正常运行时 ,主要是由 (1)(2) 两个 110KV 级电源来供电给本所 。 35KV 变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络.专业专注.用。当 3 个电源中的某一电源出故障，不能供电给本所时 ，系统通过调整运行方式 ，基本是能满足本所重要负荷的用电，此时 35KV 变电所可以按合理输送容量供电给本所。4. 本所地理概况 ：公路系统变电所待设计变电所110KV火电厂35KV系统变电所塘源变水厂N化工厂铝厂S5. 本地区气象及地质条件.专业专注.年最高气温 ：40最高月平均气温 ： 34年最低气温 ：-4 地震烈度 ： 7 度以上年平均

4、雷电日 ：90 天海拔高度 ： 75M6. 负荷资料（1）35KV 负荷用户名称 容量 距离（KM） 备注（MW ）化工厂3.515类负荷铝厂4.313类负荷水厂1.85类负荷塘源变74类负荷35KV 用户中，化工厂，铝厂有自备电源.专业专注.（ 2） 10KV 远期最大负荷用户名称容量负荷性质（MW ）机械厂0.8自行车厂1.0食品加工厂0.35电台0.25纺织厂0.9木材厂0.4齿轮厂0.610KV 用户在距本所 1-3KM范围内（ 3）本变电所自用负荷约为 60KVA（ 4）一些负荷参数的取值 ：a.负荷功率因数均取cos=0.85b.负荷同期率 Kt=0.9.专业专注.c.年最大负荷利

5、用小时数max 4500 小时 / 年d 表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为5%e.各电压等级的出线回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。二设计任务书1电气主接线设计2短路电流计算3主要电气设备及载流导体选择4配电装置的设计三设计成品说明书一份 。（ 包括对设计基本内容的论证：短路电流计算过程。电气设备选择计算过程 。）.专业专注.110KV 变电所的初步设计计算一主接线设计一负荷分析统计（1）35KV侧 负 荷 ： S35KV=(1+5%) × (3.5 4.3 1.8 7)×0.850.9=18.4

6、55MVA其中类负荷 ：S=(1+5%)×(3.5 4.3 1.8) ×35KV0.9=10.673MVA0.85类负荷占总负荷百分数： SS35 KV35 KV×100%= 10.673 ×100%=57.8% 18.455（2）10KV 侧负荷：S10KV=(1+5%) ×(0.81 0.35 0.25 0.9 0.4 0.6) 0.85×0.9=4.781MVA其中 类负荷 ：S10KV=(1+5%) ×( 0.250.9) ×0.9=1.279MVA0.85类负荷 ：S10KV=(1+5%) ×(

7、0.40.6) ×0.9=1.112MVA0.85类负荷总负荷百分数 ： S10KV1.279 100% 26.8%S10KV4.781.专业专注.类负荷占总负荷百分数 ： S10KV100%1.112100%23.3%S10KV4.781（ 3） 110KV 侧负荷：S110KV=(1+5%)(S 35KV+S10KV+S 所用 ) =(1+5%)(18.455+4.781+0.06)=24.461MKA二主变选择(1)台数分析 ：主变台数确定的要求 ：对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电

8、站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性 。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密 ，为了保证供电的可靠性 ，选两台主变压器(2)主变压气容量 ：主变压气容量应根据5 10 年的发展规划进行选择 ，并考虑变压器正常运行和事故是的过负荷能力。所以每台变压器的额定.专业专注.容 量 按Sn =0.7PM （ PM 为 变 电 所 最 大 负荷 ） 选 择 ， 即Sn =0.7 ×24460.7=17122.5KVA这样当一台变压器停用时，可保证对70% 负荷的供电 。考虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对98%的负荷供电因为一般电网变电所大约有25% 的非重要负荷 ，因

9、此采用 Sn =0.7P M 对变电所保证重要负荷来说是可行的。(3)绕组分析 ：通过主变压器各侧绕组的功率。均达到 15%Sn 以上时，可型号及容量额定电压损耗（KW）阻抗电压空载参考综合（KVA）高/中/低空短路（ %）电流价格投资载高-中 高低中 -高中高 -中低（ %万元万元低低）SFSL-2000121/38.5/50.150.7 13194.51810.56.54.118.1623.60112采用三绕组变压器 。因 15%Sn =2568.4KVA 。所以 S1 S2 S3 15%Sn。即通过主变压器各绕组的功率均达到15%Sn 以上，又因中性点具有不同的接地方式 ，所以采用普通的

10、三绕组变压器。选为 SFSL1 20000 型，容量比为 100/100/50三主接线方案拟定.专业专注.110KV 侧：本所在正常运行时主要是由（ 1）（ 2）两个 110KV 级电源来供电。 所以必须考虑其可靠性 。35KV 侧：因为此侧 类负荷占 57.8%占的比例重大 ，考虑 类用户的可靠性，应采用带有旁路的接线方式。10KV 侧：此侧 类负荷占 26.7%比重不大 ，但负荷较多 ，且本所用电即从本侧取 ，所以应考虑带旁路和分段。方案 、系统火电厂电台110KV木材厂纺织厂所用35KV机械厂自行车厂食品厂齿轮厂10KV铝 化水塘系厂 工厂源统厂变变.专业专注.110KV ：采用桥形设备

11、少 ，接线简单清晰 ，为了检修桥连断路器时不致引起系统开环运行 ，增设并联的旁路隔离开关以供检修用 。 但桥形可靠性不高 。35KV：采用单母线分段带专用旁路 。接线简单清晰 ，操作简单 ，当检修出线断路器时可不停电 ，可靠性比较高 ，但当母线短路时要停电 。10KV 侧：采用单母线分段带专用旁路，所用电采用双回路供电提高了所用电可靠性 。方案 ：.专业专注.系统火电厂电台110KV木材厂纺织厂35KV所用机械厂自行车厂食品厂齿轮厂10KV铝化水塘系厂工厂源统厂变变110KV ：采用桥形接线 ，同方案 35KV：双母线带专用旁路 ，可靠性更高 ，灵活 。检查出线断路器不会停电 。 母线短路只出

12、线短时停电，可靠地保证 类用户用电 ，但投资大，操作较复杂 ，易出现误操作 。.专业专注.10KV：采用单母线分段带专用旁路，同方案 方案 系统火电厂110KV35KV10KV系塘化水铝统源工厂厂变变厂110KV ：采用桥形接线 ，同方案 . .机械厂电台自行车厂食品厂所用木材厂纺织厂齿轮厂35KV：采用单母线分段兼专用旁路，接线清晰明了 ，可靠性较高 ，但做母联和做旁路时切换复杂。10KV ：采用单母线分段，接线简单 ，但在检修出线断路器时需停电，可靠性不高 。四可靠性分析.专业专注.方案 ：110KV 侧采用桥形接线 ，使断路器达到最简 。鉴于 110KV 为两回进线 ，所以采用桥形较合理

13、。可靠性比单元接线要高，并易发展成单母线分段，为以后的发展大下基础 。又因 ，两个 110KV 电源离本所不远出现故障的机率不多 ，所以虽可靠性不很多 ，但仍可满足需要 。35KV：采用单母线分段带旁路 ，当检修出线断路器时可不停电 ，因为进行分段且是断路器分段 ，所以当一段母线发生故障时 ，可以保证正常段母线不间断供电 ，因为设置旁路母线 ，可以保证 .类用户用电要求，同时它结构简单清晰 ，运行也相对简单 ，便于扩建和发展 。 同时它投资小 ，年费用较低 ，占地面积也比双母线带旁路小 ，年费用较小 ，所以满足 35KV 侧用户的要求 ，但当母线故障时 ，可能出现一半容量停运 。10KV：采用

14、单母线分段带旁路，因为本侧 类用户仅占 26.7% 。所以完成可靠满足供电要求 。方案 ：110KV 侧采用桥形接线 ，可靠性同方案 。35KV：采用双母线带旁路 ，通过两组母线隔离开关的到闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后 ，能迅速恢复供电，检修任一出线断路器无需停电。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上。能灵活地适应各种运行方式调度和潮流变化需要。扩建方便 ，但投资大 ，占地多，配电装置复杂 ，容易发生误操作 。.专业专注.10KV：采用单母线分段 ，所用电因较重要 ，采用双回路供电来提高它的可靠性 ，同方案 。方案 ：110KV 侧采用桥形接线 ，可靠

15、性同方案 。35KV：采用单母线分段兼专用旁路，这种接线方式具有了旁路的优点，同时减少了一个断路器使投资减少，但要检修任一断路器时，操作步骤复杂，对本级 类用户的供电可靠性有一定影响。10KV：采用单母线分段 ，这种接线方式使当一段母线发生故障时，不致造成政策母线也同时停电，缩小了停电范围 。 对本级出线多 ，很适合，但因为没有带旁路，使当检修出线断路器时需要停电，这样就不能保证本级 类负荷的要求 。所以，选用方案 与方案 进行经济比较五经济比较统一初选同一类型主变压器和断路器主变压器型号 SFSL1 20000.专业专注.110KV 断路器型号 DW 3 11035KV 断路器型号 DW 3

16、 3510KV 断路器型号 GG 1A 25方案 ：电压等级接线形式价格110KV 母线桥形 31.4 万元35KV 母线单母线带专用旁路 （分段）23.983 万元10KV 母线单母线分段带专用旁路9.315 万元U=31.4+23.983+9.315=58.495万元变压器年电能损失总量AQ0=I 0（%） S4.12000=8.2 万元n100100100 Q=U d （%） Sn1820000 =36 万元1001001001PKQ)(2S12S22S32 A=n （P0 +K Q0）T0 +(2Sn)2nSnSnS3 n=816320+38.875 ×（1.496+0.85

17、+0.1143 ）×3000.专业专注.=1101034.825计算年运行费用U1=0.022Z=3.653U2=0.058Z=9.63U=13.283方案 ：主变 23.6 万元 / 台110KV 母线桥形 31.4 万元35KV 母线双母线带旁路25.786 万元10KV 母线单母线分段带旁路8.415 万元Z= （23.6+31.4+25.786+8.415）1.9=169.482 （万元）U=0.07 ×1093112.746 ×10-4 +U 1+U 2=0.07 ×1093112.746 ×10-4 +3.728+9.83=21.2

18、1（万元）I2I1UU经比较选用方案I.专业专注.六短路电流计算总等值电路110kv火电厂等值图火电系统厂系统（图 1）（图 2）（ 1） 短路电流计算 ，求各支路元件电抗标幺值取 SB=100MVAU B=U pj 计算各元件参数标幺值S100110KV 系统： X1 =B0.158100线路：X2=0.4 ×8.2×20.0248115110KV 火电厂： X12= X d11*SB0.1361000.4352Sn250.8.专业专注.线路：X16=0.4 ×10.2 × 1000.030851152火电厂变压器 （见等值电路图 2）VS1%= 1

19、（ V12 %+V 31%-V 23%）=1（ 17+10.5-6）=10.7522VS2%= 1 （ V12 %+V 23%-V 31%）=1（ 17+6-10.5）=6.2522VS3%=1 （V23 %+V 31%-V12%）=1 （6+10.5-17 ） =-0.2522因为第二绕组与本线路无关，所以可以不算它的电抗Sb10.751000.1792X14=V S1%10060100 SnX13=V S3%Sb0.25100100Sn1000.004260火电厂化简 （见图）其中110KV3X12=X 12 =X 12( 图“X17=X 12 /X 12 /X 12 =0.145.专业专

20、注.X18= （X13 +X 14）/ （X13 +X 14 ）=0.0875本所变压器VS1%= 1 （ 18+10.5-6.5 ）=112VS2%= 1 （ 18+6.5-10.5 ）=72VS3%= 1 （ 6.5+10.5-18 ）=-0.52设在 d 1 ，d2， d3 点短路（见图 4）计算各点短路时的电流标幺值火电系统厂（图 4）系统X5= VS1 %SB111000.55100Sn10020.专业专注.VS2 % SB71000.35X6=Sn10020100VS3 % SB0.51000.025X7=Sn10020100其中因为本所所取的两台主变型号相同，所以有X8=X 5X

21、9 =X 6X10=X 735KV 系统：SS 取 250MVASB1000.4X11=250SS线路 X11 =0.4 ×6.17×1000.1803372因为本所的第三绕组的电抗标幺值为负数，所以可以视为一导线，所以总等值电路图可化简为图4X19=X 1+X 2=0.1828X20=X 3+X 4=0.2633X21=X 5/X 8=0.275X22=X 6/X 9=0.175X23=X 11 +X12=0.5803（ 2）设在 d 1.d 2.d3 点短路（见图 4）计算各点短路时的电流标幺值.专业专注.1. d 1 点短路，电路图化简图火电厂系统系统X14=X 21

22、 +X22+X 23=0.275+0.175+0.5803=1.0303各电源到短路点的转移电抗为X1f=X 19=0.1828X2f=X 20=0.2633X3f=X 24=1.0303计算电抗为.专业专注.Xjs1=0.1828 ×200 =0.3656100325Xjs2=0.2633 ×0.8 100 =0.2468因为 35KV 侧系统视为无限大容量电源，所以直接得110.9706IPS*=1.0303X 3 fd 2点短路（见下图）火电厂系统系统火电厂系统系统X25=X 22 +X 21.专业专注.=0.175+0.275=0.45计算转移电抗 ，用星三角变换可

23、求 ：X26=X 1f=X 19 +X 25+ X 19X 25X 20=0.1828+0.45+0.18280.450.2633=0.945X27=X 2f=0.2633+0.45+0.2633 0.451.360.1828计算电抗为Xjs1=0.945 ×2001.89100Xjs2=1.36 ×93.751.2751001111.723IPS*=X 23X 3 f0.58032. d 3 点短路（见下图）.专业专注.火电厂系统系统X28=X 22 +X23=0.175+0.5803=0.7553计算转移电抗 ，用星三角变换可求 ；火电厂系统系统.专业专注.X29=X1

24、f =X 19 +X21+ X 19X 21X 200.18280.275=0.1828+0.275+0.2633=0.6487X30=X2f =0.2633+0.275+0.26330.2750.9340.1828X28=X3f =0.7553求计算电抗Xjs1=X 1f×Sn0.64872001.298SB100XjS2=0.934 ×93.750.87610011.324IPS*=0.7553至此，已将各点短路时 。各电源的计算电抗求出，据此查电力系统分析及电力网分析上册附表 ，可得到各电源在不同点短路电流（标幺值）制成下表计算时间 为方便设计 ，此处规定保护时间统一

25、取0.4S，断路器动作时间可取 0.2S。各电源在不同点短路时的短路电流（t K=0.4+0.2=0.6S ）.专业专注.短110KV 火电厂110KV 系统35KV 系统路00.30.600.30.600.30.6点d 14.4963.0152.7382.902.2902.1460.9706d 20.8090.7550.7830.540.5160.5441.723d 31.21.0851.1120.7930.7420.7701.324（ 2） 计算短路电流周期分量有名值根据公式 Iztm =I tm*××Snm（）IN =I tm*3 U BKA计算基准电流 IN1.d

26、1 点短路（1）110KV 系统变 IN =200=1.004 （KA）3115（2）110KV 火电厂 IN =93.75=0.4717 （ KA）3115100（3）35KV 系统变 IN =0.502 （KA）3115计算短路电流有名值（1）110KV 系统变 I=2.9 ×1.004=2.9116 （KA）I0.3=2.290 ×1.004=2.30 （KA）I0.6=2.146 ×1.004=2.1545 （ KA）.专业专注.（2）110KV 火电厂 I=4.496 ×0.4717=2.113 （ KA）I0.3=3.015 ×0.

27、4717=1.417 （ KA）I0.6=2.738 ×0.4717=1.287 （ KA）（3）35KV 系统变 I=I 0.3=I 0.6 =0.9706 ×0.502=0.4872 （ KA）2.d 2 点短路200（1）110KV 系统变 IN =3.121 （KA）337（2）110KV 火电厂 IN =325=1.463 （KA）0.8337100=1.560 （ KA）（3）35KV 系统变 IN =337计算短路电流有名值（1）110KV 系统变 I=0.54 ×3.121=1.685 （KA）I0.3=0.516 ×3.121=1.610 （KA）I0.6=0.544 ×3.121=1.698 （KA）（2）110KV 火电厂 I=0.809 ×1.463=1.1836 （KA）I