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1、1 目目 录录 1 1 绪论绪论1 1.1 变电站的发展现状1 1.2 中里变电站的基本情况1 1.3 中里变电站改造的原因及内容2 2 2 负荷计算及变压器选择负荷计算及变压器选择3 2.1 负荷计算3 2.1.1 负荷统计4 2.1.2 负荷计算5 2.2 主变压器台数、容量及型式的确定5 2.2.1 主变压器台数及容量的确定5 2.2.2 主变压器型式的确定5 2.4 主变压器的确定5 2.4.1 主变压器技术参数5 2.4.2 无功功率补偿装置5 2.5 站用变压器台数、容量及型式的确定5 3 3 电气主接线设计电气主接线设计5 3.1 电气主接线的基本要求5 3.2 对原始资料的分析
2、5 3.3 电气主接线设计5 3.3.1 110kV 电气主接线设计5 3.3.2 35kV 电气主接线设计5 3.3.3 10kV 电气主接线设计5 3.4 一次系统接线5 4 4 短路电流计算短路电流计算5 2 4.1 短路电流计算的目的、条件及短路电流计算点的确定5 4.2 短路电流计算5 4.2.1 基准值的选取与计算5 4.2.2 等值电路图5 4.2.3 各元件电抗标么值的计算5 4.3 短路点短路电流计算5 5 5 电气设备的选择电气设备的选择5 5.1 电气设备选择的原则5 5.2 110kV 电气设备的选择5 5.2.1 110kV 断路器及隔离开关的选择5 5.2.2 11
3、0kV 电流互感器的选择5 5.2.3 110kV 电压互感器的选择5 5.2.4 110kV 母线的选择5 5.2.5 110kV 进线的选择5 5.3 110kV 电气设备汇总表5 5.4 35kV 电气设备的选择5 5.4.1 35kV 开关柜的选择5 5.4.2 35kV 断路器和隔离开关的选择5 5.4.3 35kV 电流互感器的选择5 5.4.4 35kV 电压互感器的选择5 5.4.5 35kV 母线的选择5 5.4.6 35kV 出线的选择5 5.5 35kV 电气设备汇总表5 5.6 10kV 电气设备的选择5 5.6.1 10kV 开关柜的选择5 5.6.2 10kV 断路
4、器的选择5 5.6.3 10kV 电流互感器的选择5 3 5.6.4 10kV 电压互感器的选择5 5.6.5 10kV 母线的选择5 5.6.6 10kV 出线的选择5 5.7 10kV 电气设备汇总表5 6 6 配电装置配电装置5 6.1 中里变电站的配电装置5 6.1.1 110kV 配电装置5 6.1.2 35kV 配电装置5 6.1.3 10kV 配电装置5 结结 论论5 致致 谢谢5 参参 考考 文文 献献5 摘摘 要要 随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要 因素,而且随着负荷密度迅速增长，对电能的质量和可靠性都提出了更高 的要求，但是由于许多变电站建站时间
5、较早，站内配电装置陈旧，跟不上 经济及用电发展的要求，因此对变电站的改造和设计成为首要解决的问题。 本文第一章主要阐述了变电站的发展现状以及中里变电站的基本情 况。第二章为负荷计算和主变压器的选择。首先运用需用系数法计算出 4 该变电站的负荷大小，然后以此为依据，并结合发展趋势和经济技术性 确定主变压器。第三章阐述了电气主接线的设计，根据进出线、负荷的 性质等因素综合确定电气主接线的形式。先确定每一级电压下的基本接 线形式，最后确定整个变电站可靠的、经济的电气主接线形式。第四章 为短路电流计算。明确短路电流计算的目的，确定了短路电流计算点， 并做出等值电路图，从而进行标幺值的换算。同一点的短路
6、电流计算包 括：三相短路电流、冲击短路电流。第五章为电气设备的选择与校验。 主要内容有母线、进出线、断路器、隔离开关、以及电流和电压互感器 的选择等。一般是按正常条件选择，按短路电流校验。第六章介绍了配 电装置。结合中里变电站的实际情况，确定中里变电站配电装置的形式。 关键词：负荷计算 变压器选择 短路电流计算 电气设备 Summary Along with the fast growth of our country national economy, electricity has become the check and supervision important factor of t
7、he economic development. and along with the quick growth of the burden density, the circumstance all put forward the higher request to the quantity and credibility of the electric power, but because the years of many transformer substations is 5 very early, station inside go together with the electr
8、icity device are so old that can not keep up with the economy and the request of using electrity, the reformation and designs of the transformer substation has become the problem that need to be resolved. This text chapter 1 mainly elaborated the development of present condition of the transformer s
9、ubstation and basic circumstance of the transformer substation of Zhongli.Chapter 2 computes for the burden and the choice of the main transformer. Working out the burden size of the transformer substation with the coefficient method, then take this as the basis, and combining the developing trend,
10、then choose the main transformer. Chapter 3 elaborated the design of electricity lord connecting line, according to pass in and out the line, burden of property etc,then make sure the form of the connecting line .First make sure each class electric voltage under the basic connecting line form, and t
11、hen make sure the whole transformer substations dependable, economic connecting line form. Chapter 4 for short-circuits current computation. Explicated short-circuit current computation goal, determined the short-circuiting current computation spot, and makes the equivalent circuit diagram, thus car
12、ries on the sign value conversion. The identical spot short-circuit current computation includes: Three-phase short- circuit current, impact short-circuit current. Chapter 5 for electrical equipment choice and verification. The main content has the bus, enters the going beyond a line, the circuit br
13、eaker, the isolator, as well as the electric current and the voltage transformer choice. Generally the choice is according to the normal condition and the check of the electricity equipments is under short-circuiting electric current. Chapter 6 introduces the electric device. Combine the actual circ
14、umstance of the transformer substation of Zhongli; make sure that the transformer substation of Zhonglis form of electric device. Keyword: the load calculation the choice of transformer; short-circuit 6 electric current calculation electricity equipments 1 1 1 绪论绪论 1.11.1 变电站的发展现状变电站的发展现状 近十年来，随着我国国
15、民经济的快速增长，用电也成为制约我国经 济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电站的规划、 设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发 和利用动力资源，用最少的支出(含投资和运行成本)为国民经济各部门 与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。这里所指的“充足”， 从国民经济的总体来说，是要求变电站的供电能力必须能够满足国民经 济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的 备用。变电站由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安全自动、 继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、 设计、建设和生产运行等不同阶段。各个环节和
16、各个阶段都有各自不同 的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有 关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。为了适应我国 国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全 局着眼，瞻前顾后，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电 的变电站，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最 佳技术经济的综合效益。 1.21.2 中里变电站的基本情况中里变电站的基本情况 中里变电站原始数据 （1）中里 110kV 变电站位于博爱县城东郊。1983 年建成投运，站内 35kV、10kV 配电装置陈旧，所用变为高耗能变压器。 （2）中里 110kV
17、变电站是以 110kV 太中线为主电源，以中城线为联 络电源及冯中线为备用线的降压变电站。 （3）中里 110kV 变电站所在地的气象条件为年最高温度 42，平均 2 气温 25 度，条件一般，无特殊要求。 （4）中里 110kV 变电站主要有 110kV、35kV 和 10kV 三个电压等级， 担负着博爱城区和部分乡镇的供电任务。 （5）其上一级变电站（太子庄变电站）110kV 出线的短路容量为 3011MVA。 （6）中里 110kV 变电站所在地的土质为砂质粘土，其冻土厚度 0.30m。气候情况四季分 明，其最热月室外最高气温：=42 mv ，最热月室内最高气温：=30。最热月土壤最高气
18、温：C mn C =25。 t 1.31.3 中里变电站改造的原因中里变电站改造的原因及内容及内容 （1）改造的原因 随着博爱县经济建设的发展和人民物质文化生活水平的提高，县城 规模的不断扩大，市政及生活用电比例逐年上升，负荷密度迅速增长， 对电能的质量和可靠性都提出了更高的要求。为缓解这一供求矛盾，博 爱县农村电网和城网改造正在紧锣密鼓的进行着。为了满足城网工程要 求，积极配合城网改造工作，缓解周边区域电力供求矛盾,改善供电质量， 提供优质服务，位于博爱县城东部，与县城毗邻的 110kV 中里变电站改 扩建工程提到议事日程上来。然而，由于中里变建站时间较早，站内 35kV、10kV 配电装置
19、陈旧，所用变为高耗能变压器，跟不上经济及用 电发展的要求。鉴于中里变电站在博爱电网中的重要作用。为消除中里 变的安全运行隐患，提高供电可靠性。经过仔细勘察、认真分析，一致 认为对中里变电站进行彻底改造是必要的。 （2）改造的内容 拆除站内 35kV 配电装置，在原 35kV 设备区建设集 35kV、10kV、 控制室为一体的综合楼。原基础上重建变电站的一次系统，原中里变负 荷经过线路梯接进行转移 35kV、10kV 出线仍维持原设计最终规模，分 别为 6 回(本期 5 回)和 15 回，更换 110kV、35kV、10kV 配电装置，更 3 换电容器 2 组。 2 2 负荷计算及变压器选择负荷
20、计算及变压器选择 新建一个变电站或者将现有的一个变电站进行扩建或改建时，都必 须进行电气设计。遇到的首要问题是如何估计变电站各出线、进线的负 荷，以便选择变压器。 在电力系统中，用电设备需用的电功率称为电力负荷，简称负荷或 功率。功率是表示能量变化速率的一个重要物理量。电功率又分为有功 功率、无功功率和视在功率。电阻性用电设备总是消耗能量的，电阻所 消耗的功率称为有功功率，用字母 P 表示； 纯电感(或纯电容)性设备能 够储存能量，但不消耗能量，它只是与电源之间进行能量的交换，时而 由电源吸收能量储存在磁场(或电场)中，时而又将所储存的能量释放， 电感(或电容)并未真正消耗能量。这种与电源进行
21、交换能量的功率，称 为无功功率，用表示。Q 在进行变电站设计时，基本的原始资料为工艺部门提供的各种用电 设备的产品铭牌数据，如额定容量、额定电压等，这是设计的依据。但 是，不能简单地用设备额定容量来选择导体和各种供电设备。因为所安 装的设备并非都同时运行，而且运行着的设备实际需用的负荷也并不是 每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时 大时小地变化着。所以直接用额定容量(也称安装容量)选择供电设备和 供配电系统，必将导致有色金属的浪费和工程投资的增加。因而，变电 站的设计过程中负荷计算及其重要，它是选择主变压器以及其它电气设 备的基础。 2.12.1 负荷负荷计算计算 中
22、里变电站为三个电压等级的枢纽变电站，110kV 线路 3 回，分别 4 与太子庄变电站和城西变电站联网，35kV 线路出线 5 回，分别向柏山变 电站、磨头变电站、唐村变电站、金城变电站以及药厂变电站供电， 10kV 线路出线 15 回。 2.1.1 负荷统计 如表 2.1 所示。 表 2.1 中里变电站负荷统计表 电压等级线路名称负荷值 （MW） 功率因数 10kV城生线2.50.9 亚星线20.9 苏农线2.20.9 化肥线2.60.95 小中里线2.80.9 阳工线2.30.95 面粉线2.40.9 阳庙线20.9 鸿昌东线2.10.9 城生线20.9 35kV中柏线6.50.9 中磨线
23、60.9 中唐线50.9 中金线5.50.9 5 中药线5.40.9 2.1.22.1.2 负荷计算负荷计算 要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大 持续工作电流，首先必须要计算各侧的负荷。视在功率，在三相交流电 路中是乘以线电压与线电流，用 S 表示。S、P、三者关系式3Q 。 22 SPQ （1）35kV 出线负荷计算 tan=6.5tan（arccos0.9）=3.1 11LL PQ tan=6tan（arccos0.9）=2.88 22LL PQ tan=5tan（arccos0.9）=2.4 33LL PQ tan=5.5tan（arccos0.9）=2.64 4
24、4LL PQ tan=5.4tan（arccos0.9）=2.59 55LL PQ （2）10kV 出线负荷计算 =tan=2.5tan（arccos0.9）=1.2 1L Q 1L P =tan=2tan（arccos0.9）=0.96 2L Q 2L P =tan=2.2tan（arccos0.9）=1.06 3L Q 3L P =tan=2.6tan（arccos0.9）=1.25 4L Q 4L P =tan=2.8tan（arccos0.9）=1.344 5L Q 5L P =tan=2.3tan（arccos0.95）=0.759 6L Q 6L P =tan=2.4tan（arc
25、cos0.9）=1.152 7L Q 7L P =tan=2tan（arccos0.9）=0.96 8L Q 8L P =tan=2.1tan（arccos0.9）=1.01 9L Q 9L P =tan=2tan（arccos0.9）=0.96 10L Q 10L P 于是母线侧的总负荷为 + cDc PKP 1max 2cD PK =0.85（6.5+6+5+5.5+5.4） 6 +0.8（2.5+2+2.2+2.6+2.8+2.3+2.4+2+2.1+2）=42.46MW + cDc QKQ 1max 2cD QK =0.85（3.1+2.88+2.4+2.64+2.59） +0.8（1
26、.2+0.96+1.06+1.25+1.344+0.759+1.152+0.96+1.01+0.96）= 20Mvar 则系统的计算负荷为： MVA93.462016.42 222 max 2 maxmax ccc QPS 2.22.2 主变压器台数、容量主变压器台数、容量及型式的确定及型式的确定 2.2.1 主变压器台数及容量的确定 对于变压器的容量选择，考虑到此变电站中有重要负荷，我们考虑 当一台停运时，压器容量在设计过负荷能力后的允许时间内，应保证用 户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保 证全部负荷 6070%。 由上一节的负荷计算结果可知，S=46.93MVA
27、,所以，两台主变压器 总 应各自承担 23.47MVA，当一台停运时，另一台则承担 70%为 32.85MVA。 故选两台 40MVA 的主变压器就可满足负荷需求。 2.2.2 主变压器型式的确定 （1）相数的确定 主变压器选用三相或是单相，主要考虑技术经济性和运输条件确定， 在 330kV 及以下发电厂和变电站采用三相变压器，由于中里变电站为 110kV 变电站，因此选用三相变压器。 （2）绕组数量的确定 在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达 到该变压器容量的 15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设 无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。 7 根据中里变电
28、站的负荷统计、负荷计算及其无功功率补偿等实际情 况，中里变电站主变压器宜采用三绕组变压器。 （3） 绕组接线组别的确定 变压器绕组的连结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运 行。电力系统采用的绕组连结方式只有星形和三角形两种，高、中、低 三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国 110kV 电压等级变压器 绕组都采用星形连接，35kV 电压等级变压器绕组也都采用星形连接， 10kV 电压等级变压器绕组采用三角形连接。中里变电站主变压器因此采 用星形/星形/三角形连结方式。 （4）变压器电压调整方式的确定 为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压 器的分接头开关切换，
29、改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比， 实现电压调整。切换方式有无激磁调压和有载调压两种，一般接于时而 为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络电压采用有调压方式， 保证供电质量、母线电压恒定。 由于中里变电站既可作为始端变电站，向其联络变电站城西变电 站供电，也可作为终端变电站，由其它变电站供电，考虑这两种因素， 中里变电站的主变压器应选用有载调压方式的变压器。 2.42.4 主变压器的主变压器的确定确定 中里变目前最大负荷 32000kVA，在博爱县电网中的地位非常重要， 担负着博爱县 5 个 35kV 变电站和城区大部分工农业生产和生活的供电任 务。 根据以上分析可知，中里变电站应
30、选择两台三相 40000kVA 的有载调 压变压器，其三绕组联结组别为：110kV 电压变压器绕组采用 Y0 连接， 35kV 采用 Y0 连接，其中性点通过消弧线圈接地，10kV 绕组都采用接 法。 容量比 100/50/100。 8 综上所述，中里变电站变压器选择的型号为 SZSF9- 40000/110/35/10。 2.4.1 主变压器技术参数 主变压器的技术参数如表 2.2 所示。 表 2.2 主变压器技术参数 主 变 名 称 项 目 #1主变 型号SFSZ7-40000/110 使用条件户外 冷却方式ONAN/ONAF 相数周波3相 50HZ 接线组别Y0/Y0/-12-11 额定
31、容量(kVA)40000 额定电压(kV)12181.25%/38.55%/1 1 电压比(kV)12181.25%/38.55%/1 1 电流比(A)190.9/600/2100 空载电流(%)0.5 空载损耗(kW)42.0 负载损耗(kW)181/203/168 阻抗电压(%)9.93/17.5/6.74 9 2.4.2 无功功率补偿装置 中里变电站现有主变压器 2 台，容量均为 40000kVA。 按照无功功率就近平衡的原则，补偿容量主要考虑对主变压器本身 无功的补偿，取主变压器变容量的 10%15%，按 4800kvar 记取。在 10kV 负荷变动的情况下，为使无功能得到合理补偿，
32、考虑对补偿装置进 行分档投切。分档容量为：4800kvar。 中里变进出线负荷无谐波源存在，为限制合闸涌流，空心串联电抗 器的电抗率取 1%。 结论：中里变电站配用 4800kvar 成套电容器补偿装置 2 套，空心串 联电抗器的电抗率取 1%。 该变电站的无功补偿本着分层分区，就地平衡的原则，本期装设并 联电容补偿 9600kvar。 并联电容器补偿装置选用 TBB-10-3000 型成套补偿装置，接线方式 为单星形接线。并联电容器补偿装置采用集合式电容器成套装置，户内 布置，安装于综合楼底层。 为了限制电容器组投入时产生的涌流和高次谐波，装设干式空心串 联电抗器，型号为 CKK-60/10
33、-6,电抗率 6%。 2.52.5 站用变压器台数、容量及型式的确定站用变压器台数、容量及型式的确定 对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要， 考虑到该变电站具有两台主变压器和两段 10kV 母线，为提高站用电的 可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，本站采用一台站用变运行， 另一台站用变空载运行的方式，正常由运行站用变压器带全站低压负荷， 另一台空载运行站用变压器的低压侧刀闸在断开位置。 站用变压器容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需 要和留有 10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变 压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工
34、作变压 10 器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负 荷则由完好的站用变压器承担。 S照明负荷+其余负荷0.85(kVA) 站用变压器的容量：大于等于 S S0.85（25+4.5+3+16+0.96）+20+20=82.041kVA 考虑以上因素，结合中里变电站的实际情况，选用两台三相站用变 压器，容量为 100kVA，连接组别分别为 yd11、Yyn0，型号为 SC9- 100/10。 站用变压器技术参数如表 2.3 所示。 表 2.3 站用变技术参数 主 变 名 称 项 目 #1站用变 型号SC9-100/10 使用条件户内 冷却方式AN 相数周波3相 50HZ
35、接线组别yd11 额定容量(kVA)100 额定电压(kV)1022.5%/0.4 电压比(kV)10/0.4 电流比(A)2.89/72.17 空载电流(%)2.33 空载损耗(kW)0.28 负载损耗(kW)0.974 阻抗电压(%)3.98 11 3 3 电气主接线设计电气主接线设计 电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重 要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电站本身运行的可靠性、灵 活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保 护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系， 全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线