110kV变电站初步设计毕业设计报告.doc

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1、 学 校 代 码：1605 毕业设计编号： 应天职业技术学院 机电工程系 毕业设计报告 课题名称 110kV 变电站初步设计 作 者 郑镒将 专 业 电力系统自动化技术 班级学号 0873220 指导教师 郑田娟 2010 年 12 月 1 目目 录录 摘要2 关键词 2 1.设计内容2 2.原始资料2 2.1 地区电网的特点2 2.2 建站规模2 2.3 环境条件 3 2.4 电气主接线3 2.5 短路阻抗4 3.变电器选择4 4. 短路电流计算5 4.1 短路电流即使的目的 5 4.2 短路电流计算的条件 5 4.3 电路电流计算的步骤 5 4.4 三相短路电流计算6 4.5 计算各短路点

2、的短路电流 7 小 结 16 参考文献17 2 110kV110kV 变电站初步设计变电站初步设计 郑镒将 摘要：摘要：此次的设计主变电站的基础上复习以前学过的知识并深入学习 110kV 变电站初步设 计中的短路电流要是在计算的原理和分析，并且在此达到人类需要的相对理想的效果。本 课题研究的意义主要是使实验装置的功能更加完善，并帮助我们对所学内容的理解和应用， 使设计的电路解决实际系统中出现的相关的问题，使理论和实际相结合，使我们所学的知 识更加完善和提高。 关键词：关键词：变电站 短路电流 分析 1.设计内容设计内容 1.对待设计变电所在系统中的地位和作用及供用户的分析。 2.选择待设计变电

3、所主要的台数、容量、型式。 3.分析确定主接线方式。 4.进行选择设备和导体必须的短路电路计算。 2.原始资料原始资料 2.1 地区电网的特点地区电网的特点 1.本地区即使在最枯的月份，水电站发电保证出力时亦能满足地区负荷 的需要，基本不需要外系统支援。 2.本系统的水电大多数是径流式电站，除发保证出力外的月份，均有电 力剩余，特别是 4 至 7 月份。 2.2 建站规模建站规模 1.变电站类型：110kV 变电工程。 2.主变台数：最终两台（要求第一期工程全部投入） 3.电压等级：110kV、35kV、10kV。 4.出现回路及传输容量。 (1) 110kV 出线 6 回 本变长泥坡 150

4、00kW 6km LGJ120 本变双溪变 15000kW 42.3km LGJ120 3 本变系统 30000kW 72km LGJ150 本变芷江 8000kW 36km LGJ120 备用两回 (2) 35kV 出线 8 回 本变长泥坡 8000kW 6km LGJ95 本变火电厂 10000kW 8km LGJ95 本变中方变 5000kW 15km LGJ95 本变水电站 10000kW 12km LGJ120 (两回) 本变鸭嘴岩变 5000kW 10km LGJ95 备用两回 (3) 10kV 出线 10 回 本变氮肥厂 2500kW 2km 本变化工厂 1500kW 3km 本

5、变医院 1500kW 5km (两回) 本变印刷厂 2000kW 4km 本变造纸厂 2500kW 6km 本变机械厂 2500kW 4km 备用三回 5.无偿补偿 采用电力电容两组，容量为 24500kVA 2.3 环境条件环境条件 1.当地年最高温度为 40，年最低温度为-5； 2.当地海拔高度为 800m； 3.当地雷暴日数为 55 日/年； 4.本变电站处于“薄土层石灰岩”地区，土壤电阻率可达。m1000 2.4 电气主接线电气主接线 建议 110kV、35kV、10kV 均采用单母线分段带旁路接线，并考虑设置熔 4 冰措施。 2.5 短路阻抗短路阻抗 1.系统作无穷大电源考虑： mi

6、n 1 05 . 0 X 2.火电厂装机容量为 27500kVA,，最大运行方式下，该火电125 . 0 “ Xd 厂只投入两台机组。 3.水电厂装机容量为 35000kVA，最大运行方式下，该水电27 . 0 “Xd 厂三台机组全部投入运行，并满发。 3.变电器选择变电器选择 由负荷计算可知，本变电站远景负荷为,装设两台主变压器，MVAPm95.32 两台变压器额定容量按下式选择 MVAPmSp77.1995.326 . 06 . 0 故可选择两台型号为 SSZ920000/110 变电器 % 0 . 61%100 32950 20000 当一台主变停运时，即使不考虑变压器的事故过负荷能力，

7、也能保证对 61.0%的负荷供电。 线路的阻抗/km0.4X 表 3.1 变压器的数据表 额定电压（Kv）负载损耗 （kw） 阻抗电压型号额定 电容 高 压 中 压 低 压 空载 电流 （% ） 空载损 耗 （KW）高 中 高 低 中 低 高 中 高 低 中 低 SSz9- 20000/1 10 2000011038.510.50.575.21051128510.517.56.5 5 4. 短路电流计算短路电流计算 4.1 短路电流即使的目的短路电流即使的目的 为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经改 设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能

8、 够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源 对短路的供电，继电保护设置将自动地使有关断路器跳闸。继电保护设置的整 定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。 4.2 短路电流计算的条件短路电流计算的条件 1.短路类型。通常按三相短路验算。当单相短路电流比三相短路电流更大 时，可按单相短路检验。 2.系统容量和接线。为了使选定设备在系统发展时仍能继续使用，可按 510 年远景规划的系统容量和可能发生最大短路电流的正常接线作为计算条件。 3.短路计算点。使被选设备通过最大短路电流的短路电流的短路点称为该 设备的短路计算点。 4.3 电路电流计算的步骤电路电流计算的步骤

9、 1.画出以标幺值电抗表示的等值电路图（取，） ，原MVASd100 av UUd 始网络中所有的负荷均认为是断开的（直接接在短路点出的大容量电动机除外） 。 2.进行等值的网络化简；最终要简化成各个电源与短路点之间都是只经过 一个阻抗直接相连。这个直连电抗就称为该电源对短路点的“转移电抗” （仍然 是从基准的标幺值） 。MVASd100 3.将各“转移电抗”分别换算成以各自的电源总容量为基准容量的新标幺 值、即为各电源到短路点的“计算电抗”。Xca 6 4.用各“计算电抗”在“运算曲线”上查出各电源供给的短路电流周期分 量任意时刻的标幺值。 5.将各电源供给的短路电源标幺值乘以各自的电源基准

10、值（分别以各自的 电源总容量和短路点平均电压为基准值算出） ，就得到短路点处由各电源供给的 短路电流周期分量有名值。 6.将各电源点供出的短路电流有名值相加，就得到了短路点总的三相短路 电流有名值。 7.同样可求出三相短路冲击电流的有名值。 4.4 三相短路电流计算三相短路电流计算 在最大运行方式下对三相短路的情况计算： 1 画出计算电路图 2 计算阻抗 取 MVASd100kVUd115 218 . 0 115 100 4 . 072 2 *1 l X 234 . 0 37 100 4 . 08 2 *2 l X 351 . 0 37 100 4 . 012 2 *3 l X 最大运行方式下

11、，火电站投入 2 台，水电投入 3 台 833 . 0 100 1075002 125 . 0 3 *1 G X 7 8 . 1 100 1050003 27 . 0 3 *2 G X 75.10)5 . 65 .17 5 . 10( 2 1 %U 2 1 % )32()31(2)-k(11 ）（ kKK UUU 25 . 0 ) 5 . 175 . 6 5 . 10( 2 1 %U 2 1 % )31()32(2)-k(12 ）（UUU kK 75 . 6 ) 5 . 105 . 6 5 . 17( 2 1 %U 2 1 % )21()32(3)-k(13 ）（zUUU KIk 5375 .

12、 0 20100 10075.10 100 %U 1 1 N k T S Sd X 0125. 0 20100 10025 . 0 100 %U 2 2 N k T S Sd X 3375 . 0 20100 10075 . 6 100 %U 3 3 N k T S Sd X 3 等值电路图为 4.5 计算各短路点的短路电流计算各短路点的短路电流 525 . 0 11713 XXX 525 . 0 10612 XXX 8 2625 . 0 525 . 0 525 . 0 525 . 0 525 . 0 1312 1312 14 XX XX X 067 . 1 234 . 0 833 . 0 1

13、415 XXX 9755 . 1 1755 . 0 8 . 1 2516 XXX 再用星网变换进一步化简，得出各电源的转移电抗。 火电 471 . 1 9755 . 1 067 . 1 2625 . 0 067 . 1 2625 . 0 16 1514 151417 X XX XXX 水电 724 . 2 067 . 1 2625 . 0 9755 . 1 2625 . 0 9755 . 1 15 1416 141618 X XX XXX 求各支路电抗： 水电厂：41 . 0 100 15 724 . 2 ca X 火电厂：22 . 0 100 15 471 . 1 ca X 求各支路供给的短

14、路电流 水电厂供给： 9 st08 . 2 “ * I)(21 . 0 1153 15 8 . 2 “ KAI st26 . 2 “ * I)(1957 . 0 1153 15 6 . 2 “ KAI st475 . 2 “ * I)(207 . 0 1153 15 75 . 2 “ KAI 火电厂供给： st04 . 5 “ * I)(4066 . 0 1153 15 4 . 5 “ KAI )(1957 . 0 1153 15 6 . 2 “ KAI st26 . 2 “ * I 4 . 2 “ * I st4)(18 . 0 1153 15 4 . 2 “ KAI 系统供给： 587 .

15、 4 218 . 0 1 “ * I)(2 . 2 1153 100 587 . 4 “ KAI 求总的短路电路和冲击短路电流 st0816 . 2 2 . 24066 . 0 21 . 0 1 “ kI17 . 7 816 . 2 8 . 12 )1( k ish st259 . 2 2 . 21957 . 0 1957 . 0 2 “ kI57 . 6 58 . 2 8 . 12 )2( k ish st4587 . 2 2 . 218 . 0 207 . 0 3 “ kI58 . 6 587 . 2 8 . 12 )3( k ish （2）短路点发生在 k2 点时，网络图化简为。 480

16、5 . 0 218 . 0 2625 . 0 31419 XXX 10 求各支路计算电抗 水电厂： 2963 . 0 100 15 9755 . 1 100 15 16 XXca 火电厂：1601 . 0 100 15 067 . 1 100 15 15 XXca 求各支路供给的短路电流 水电厂供给： st072 . 3 “ * I)(87 . 0 373 15 72 . 3 “ KAI st20 . 3 “ * I)(7 . 0 373 15 0 . 3 “ KAI st402 . 3 “ * I)(7 . 0 373 15 02 . 3 “ KAI 火电厂供给： st08 . 6 “ *

17、I)(6 . 1 373 15 8 . 6 “ KAI st271 . 2 “ * I)(63 . 0 373 15 71 . 2 “ KAI st448 . 2 “ * I)(58 . 0 373 15 48 . 2 “ KAI 系统供给： 506 . 0 4805 . 0 1 “ * I)(79 . 0 373 100 506 . 0 “ KAI 求总的短路电流的冲击电流 st0)(26 . 3 79 . 0 6 . 187 . 0 1 “ KAIk3 . 88 . 126 . 3 2 )1( k ish st2)(12 . 2 79 . 0 63 . 0 7 . 02 “ KAIk39

18、. 5 8 . 115 . 2 2 )2( k ish st4)(07 . 2 79 . 0 58 . 0 7 . 03 “ KAIk27 . 5 8 . 107 . 2 2 )3( k ish (3)短路点发生在 k3 点时的网络图化简。 11 2688 . 0 5375 . 0 5375 . 0 5375 . 0 5375 . 0 76 76 20 XX XX X 1688 . 0 3375 . 0 3375 . 0 033753375 . 0 98 98 21 XX XX X 4868 . 0 218 . 0 2688 . 0 20322 XXX 77 . 0 42 . 9 1688 .

19、 0 4868 . 0 ) 1111 ( 21262522 212223 XXXX XXX 12 69 . 1 42 . 9 211524 XXX 14 . 3 42 . 9 211625 XXX 求各支路计算电抗： 水电厂：471 . 0 100 15 14 . 3 ca X 火电厂：2535 . 0 100 15 69 . 1 ca X 求各支路供给的短路电流： 水电厂供给： st035 . 2 “ * I)(94 . 1 5 . 103 15 35 . 2 “ KAI st237 . 2 “ * I)(95 . 1 5 . 103 15 37 . 2 “ KAI st455 . 2 “

20、* I)( 1 . 2 5 . 103 15 55 . 2 “ KAI 系统供给： 3 . 1 77 . 0 1 “ * I)(14 . 7 5 . 103 100 3 . 1 “ KAI 求总的短路电流和冲击电流： st0)(22.1114 . 7 14 . 2 94 . 1 1 “ KAIk56.288 . 122.112 )1( k ish st2)(15.1114 . 7 06 . 2 95 . 1 2 “ KAIk38.288 . 115.112 )2( k ish st4)(22.1114 . 7 98 . 1 1 . 23 “ KAIk56.288 . 122.112 )3( k

21、 ish 当两变压器分开时： 13 7555 . 0 5375 . 0 218 . 0 7326 XXX 46 . 1 ) 1111 ( 1615926 92627 XXXX XXX 06 . 2 73 . 5 3375 . 0 067 . 1 73 . 5 91528 XXX 82 . 3 73 . 5 3375 . 0 9755 . 1 73 . 5 91629 XXX 求各支路计算电抗 水电厂：57 . 0 100 15 82 . 3 ca X 火电厂： 309 . 0 100 15 06 . 2 ca X 求各支路供给的电路电流 水电厂供给： st087 . 1 “ * I)(54 .

22、 1 5 . 103 15 87 . 1 “ KAI st212 . 2 “ * I)(75 . 1 5 . 103 15 12 . 2 “ KAI st43 . 2 “ * I)(9 . 1 5 . 103 15 3 . 2 “ KAI 火电厂供给： st06 . 3 “ * I)(97 . 2 5 . 103 15 6 . 3 “ KAI 14 st237 . 2 “ * I)(95 . 1 5 . 103 15 37 . 2 “ KAI st435 . 2 “ * I)(94 . 1 5 . 103 15 35 . 2 “ KAI 系统供给： 68 . 0 46 . 1 1 “ * I)

23、(76 . 3 5 . 103 15 68 . 0 “ KAI 求总的短路电流的冲击电流： st0)(27 . 8 76. 397 . 2 54 . 1 1 “ KAIk05.218 . 127 . 8 2 )1( k ish st2)(46 . 7 76 . 3 95. 175 . 1 2 “ KAIk198 . 146 . 7 2 )2( k ish st4)(6 . 776 . 3 94 . 1 9 . 13 “ KAIk35.198 . 16 . 72 )3( k ish 表 4.1 三相短路电流计算数据表 短路点编号短路类型0s 短路电流 周期分量有 名值（KA） 2s 短路电流 有

24、名值 （KA） 4s 短路电流 有名值 （KA） 短路电流冲 击值 （KA）ish K12.8162.582.5877.17 K23.262.122.078.3 K311.2211.1511.2228.56 K3 三相短路 8.277.467.621.05 15 本变电站主接线图 16 小小 结结 在毕业设计期间，无论是确定工作方案、收集资料还是撰写论文，我都得 到了郑老师的全力帮助和耐心指导。郑老师学识渊博、治学严谨、平易近人， 是我们学习和的榜样，在此我特向郑老师表示最崇高的敬意和由衷的感谢。 大学几年的生活转眼就要结束了，这几年是我人生中最重要的学习时间。 在大学的校园里，我不仅学到了丰

25、富的专业知识，也学到了终身受用的学习知 识和积极的生活态度，通过对课程的学习和与相关专业老师的沟通，使我深感 机会难得，获益非浅。母校严谨的学风和老师的广博丰富的知识令我敬佩。各 位老师的悉心授课使我对发电专业有了更多、更丰富的认识，为今后的学习和 工作打下了坚实的基础。 此时此刻，我要感谢机电系的全体老师几年来对我的指导和帮助，他们广 博精湛的学识，严谨的治学态度使我得到的不仅是知识，还有他们对知识孜孜 不倦的追求精神及做人的品质，这将使我终身是对郑老师表示由衷的感谢。郑 老师在百忙之中对我的设计给予了细心的指导和耐心的指导受益，尤其，他在 学术上精益求精、一丝不苟的精神和工作上严谨求实的作

26、风，以及忘我的学习 态度给我留下了深刻的印象。 另外在设计过程中还得到了设计小组成员的大力帮助，在此表示感谢，我 将在以后的工作中不断努力学习，在不久的将来成为一名优秀的技术人才。 最后再次感谢母校和各位老师对我三年的培养和帮助。 17 参考文献参考文献 1 尹克宁 . 电力工程M. 中国电力出版社 2005 年 02 月出版 2 王兆安、黄俊.电力电子技术M. 北京：机械工业出版社,2006 年. 3 陈坚. 电力电子技术及应用M. 北京：中国电力出版社,2006 年. 4 王士政、冯金光. 发电厂电气部分M.中国水利水电出版社 2002 5 马永翔. 电力系统继电保护M. 重庆大学出版社 2004