110kv降压变电站一次部分课程设计

目录

第1章设计说明................................................................................................... - 1 -

1.1 环境条件.................................................................................................. - 1 -

1.2 电力系统情况.......................................................................................... - 1 -

1.3 设计任务.................................................................................................. - 1 -第2章电气主接线的设计................................................................................... - 2 -

2.1 110KV侧主接线的设计......................................................................... - 2 -

2.2 35KV侧主接线的设计........................................................................... - 2 -

2.3 10KV侧主接线的设计........................................................................... - 2 -

2.4 主接线方案的比较选择.......................................................................... - 2 -第3章主变压器的选择....................................................................................... - 5 -

3.1 负荷计算.................................................................................................. - 5 -

3.2 主变压器台数的确定.............................................................................. - 5 -

3.3 主变压器相数的确定.............................................................................. - 5 -

3.4 主变压器容量的确定.............................................................................. - 6 -第4章短路电流的计算....................................................................................... - 7 -

4.1 计算变压器电抗........................................................................................ - 7 -

4.2 系统等值网络图...................................................................................... - 7 -

4.3 短路计算点的选择.................................................................................. - 8 -

4.4 短路电流计算......................................................................................... - 8 -第5章电气设备选型......................................................................................... - 13 -

5.1 断路器及隔离开关选择........................................................................ - 13 -

5.1.1 110KV电压等级的断路器及隔离开关的选择........................ - 13 -

5.1.2 35KV电压等级的断路器及隔离开关的选择.......................... - 14 -

5.1.3 10KV电压等级的断路器及隔离开关的选择.......................... - 15 -

5.2 母线选择................................................................................................ - 17 -

5.2.1 110KV母线选择........................................................................ - 17 -

5.2.2 35KV母线选择.......................................................................... - 17 -

5.2.3 10KV母线选择.......................................................................... - 17 -

5.4 电流互感器的选择.................................................................................. - 18 -

5.4.1 110KV侧电流互感器的选择.................................................... - 18 -

5.4.2 35KV侧电流互感器的选择...................................................... - 18 -

5.4.3 10KV侧电流互感器的选择...................................................... - 18 -

5.5 高压熔断器的选择................................................................................ - 19 -

5.5.1 35KV侧熔断器的选择.............................................................. - 19 -

5.5.2 10KV侧熔断器的选择.............................................................. - 19 -附录：电气主接线图............................................................................................. - 20 -

第1章设计说明

1.1 环境条件

（1）变电站所在高度70M

（2）最高年平均气温19摄氏度，月平均气温27摄氏度

1.2 电力系统情况

（1）110KV变电站，向该地区用35KV和10KV两个电压等级供电。110KV以双回路与35km外的系统相连。系统最大方式的容量为2900 MV A，相应的系统电抗为0.518；系统最小的方式为2100 MV A，相应的系统电抗为0.584，（一系统容量及电压为基准的标么值）。系统最大负荷利用小时数为TM=5660h。（2）35KV电压级，架空线6回，3回输送功率12MV A；3回输送功率8MV A。（3）10KV电压级，电缆出线3回，每回输送功率3MW；架空输电线4回，每回输送功率4MW。

1.3 设计任务

（1）变电站电气主接线的设计

（2）主变压器的选择

（3）短路电流计算

（4）主要电气设备选择

第2章电气主接线的设计

2.1 110KV侧主接线的设计

110KV侧是以双回路与系统相连。

由《电力工程电气一次设计手册》第二章第二节中的规定可知：35—110KV 线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。

故110KV侧采用桥形的连接方式。

2.2 35KV侧主接线的设计

35KV侧出线回路数为6回。

由《电力工程电气一次设计手册》第二章第二节中的规定可知：当35—63KV 配电装置出线回路数为4—8回，采用单母分段连接，当连接的电源较多，负荷较大时也可采用双母线接线。

故35KV可采用单母分段连接也可采用双母线连接。

2.3 10KV侧主接线的设计

10KV侧出线回路数为7回。

由《电力工程电气设计手册》]4[第二章第二节中的规定可知：当6—10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接。

故10KV采用单母分段连接。

2.4 主接线方案的比较选择

由以上可知，此变电站的主接线有两种方案

方案一：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连接，10KV 侧采用单母分段连接，如图2-1所示。

图2-1 变电站电气主接线方案一

方案二：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用双母线连接，10KV 侧采用单母分段连接，如图2-2所示。

图2-2 变电站电气主接线方案二

此两种方案的比较

方案一110KV侧采用外桥形的连接方式，便于变压器的正常投切和故障切除，35KV、10KV采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。

方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，配电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作。

由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连线，10KV侧采用单母分段连接。

第3章 主变压器的选择

3.1 负荷计算

最大综合计算负荷的计算可按照公式：

()%1cos 1max

.max

α?

+???

? ??=∑=m i i i t P K S （3-1） 求得。

式中 t K —同时系数，出线回数较少时，可取0.9～0.95，出线回数较多时，取0.85～0.9；

%α—线损，取5%

()%1cos 1max

.max

α?

+???

? ??=∑=m i i i t P K S ()

%5185.0485.0485.0485.0485.0385.0385.0388812121285.0+???? ?

?

++++++++++++?= ()%1052904

16085.0?+?= MVA 80.79=

3.2 主变压器台数的确定

对大城市郊区的一次变电所，在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。此设计中的变电站符合此情况，因此选择两台变压器即可满足负荷的要求。

3.3 主变压器相数的确定

（1） 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。

（2） 当不受运输条件限制时，在330KV 及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等

等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。

3.4 主变压器容量的确定

装有两台及以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%的全部最大综合计算负荷。即

（n-1）max 6.0S S N ≥ （3-2）

由上可知，此变电站单台主变压器的容量为：

≥N S max S ×60%=79.8×60%=47.88 MV A 所以应选容量为50 MV A 的主变压器

综合以上分析计算，选择变压器型号为SFSZ7—50000/110型]5[，其参数如表3-1所示。

表3-1 SFSZ7—50000/110变压器参数

第4章 短路电流的计算

取基准容量为MVA S B 100=,基准电压为av B U U =，又依公式：B

B

B U S I 3=

;

B

B B S U X 2

=

。计算出基准值如下表4-1所示：()MVA S B 100=

表4-1 基准值

4.1 计算变压器电抗

()%%%21

%)32()13()21(1----+=

k k k k U U U U =()5.65.101721-+=10.5 ()%%%21%)13()32()21(2----+=k k k k U U U U =()5.105.61721

-+=6.5

()%%%21%)21()32()13(3----+=k k k k U U U U =()5.105.61721

-+=0

(

)()21.0501001005.10100%1*1=?=??? ?????? ??=N B k T S S U X ()()13.0501001005.6100%2*2=?=??? ?????? ??=N B k T S S U X ()()

0501001000100%3*3=?=??? ?????? ?

?=N B k T S S U X 4.2 系统等值网络图

系统等值网络图如下图4-1所示：

图4-1 系统等值网络图

4.3 短路计算点的选择

选择上图中的54321d d d d d 、、、、各点。

4.4 短路电流计算

（1）1d 点短路时（如图4-2所示）：KA U av 37

图4-2 1d 点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

13.1888

.00

.11

*

1*''*≈===∞X I I

次暂态（0s ）和4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

KA U S I I av

B

76.1)

373(10013.13''*''≈??=?=

两相短路电流为：KA 52.176.1866.0≈? 冲击电流为：KA I i sh 49.476.155.255.2''≈?== 短路容量为：MVA I U S B 79.11276.13733''≈??==

KA I I sh 66.276.151.151.1''=?==

(2) 2d 点短路时（如图4-3所示）：KA U av 5.10=

图4-3 2d 点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

22.1823

.00

.11

*

2*''*≈===∞X I I

次暂态（0s ）和4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

KA U S I I av

B

71.6)

5.103(10022.13''*''≈??=?=

两相短路电流为：KA 81.571.6866.0≈? 冲击电流为：KA I i sh 11.1771.655.255.2''≈?== 短路容量为：MVA I U S B 03.12271.65.1033''≈??==

KA I I sh 13.1071.651.151.1''=?==

（3）3d 点短路时（如图4-4所示）：KA U av 115=

图4-4 3d 点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

27.1786

.00

.11

*

3*''*≈===∞X I I

次暂态（0s ）和4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

KA U S I I av

B

64.0)

1153(10027.13''*''≈??=?=

两相短路电流为：KA 55.064.0866.0≈? 冲击电流为：KA I i sh 98.364.055.255.2''≈?== 短路容量为：MVA I U S B 48.12764.011533''≈??==

KA I I sh 97.064.051.151.1''=?==

（4）4d 点短路时（如图4-5所示）： KA U av 37=

图4-5 4d 点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

05.1953

.00

.11

*

4*''*≈===∞X I I

次暂态（0s ）和4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

KA U S I I av

B

64.1)

373(10005.13''*''≈??=?=

两相短路电流为：KA 42.164.1866.0≈? 冲击电流为：KA I i sh 18.464.155.255.2''≈?== 短路容量为：MVA I U S B 1.10564.13733''≈??==

KA I I sh 48.264.151.151.1''=?==

（5）5d 点短路时（图4-6所示）：KA U av 5.10=

图4-6 5d 点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

15.1866

.00

.11

*

1*''*≈===∞X I I

次暂态（0s ）和4s 时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

KA U S I I av

B

32.6)

5.103(10015.13''*''≈??=?=

两相短路电流为：KA 47.532.6866.0≈? 冲击电流为：KA I i sh 12.1632.655.255.2''≈?== 短路容量为：MVA I U S B 94.11432.65.1033''≈??==

KA I I sh 54.932.651.151.1''=?==

第5章 电气设备选型

5.1 断路器及隔离开关选择

为了方便运行管理，每个电压等级按照工作条件最严格的地点，最严格的条件选择一台断路器，该电压等级均采用该型号。 5.1.1 110KV 电压等级的断路器及隔离开关的选择

（1） 主变压器侧断路器的选择：

()

(

)

()(

)A U S I N

N 55.275110

350000

05.1305.1max ≈??=??=

额定电压选择：KV U U NS N 110== 额定电流的选择：A I I N 55.275max =>

开断电流选择：64.0"=>I I Nbr (3d 点短路电流) 选用1106-LW 型断路器，其技术参数如下表5-1所示：

表5-1 1106-LW 型断路器的技术参数

（2） 主变压器侧隔离开关的选择 额定电压选择：KV U U NS N 110== 额定电流的选择：A I I N 55.275max =>

极限通过电流选择：KA i i sh es 98.3=> (3d 点短路电流) 选用630/1105Ⅰ-GW 型，具体参数如下表5-2所示：

表5-2 630/1105Ⅰ-GW 型隔离开关的技术参数

5.1.2 35KV 电压等级的断路器及隔离开关的选择

（1） 出线侧断路器、母联断路器的选择

流过断路器的最大持续工作电流：

()()()()

A U S I N N 57.164935

350000232max ≈??=??=

额定电压选择：KV U U NS N 35== 额定电流的选择：A I I N 57.1649max => 开断电流选择：76.1"=>I I Nbr (1d 点短路电流) 选用352-SW 型断路器，其技术参数如下表5-3所示：

表5-3 352-SW 型断路器的技术参数

（2） 主变压器侧断路器的选择

()

(

)

()(

)A U S I N

N 03.86635

350000

05.1305.1max ≈??=??=

额定电压选择：KV U U NS N 35== 额定电流的选择：A I I N 03.866max =>

开断电流选择：64.1"=>I I Nbr (4d 点短路电流)

由上表可知，352-SW 同样满足主变压器侧断路器的选择。

其动稳定，热稳定计算与母联相同。

（3）出线侧隔离开关，母联断路器隔离开关的选择

()

(

)

()(

)A U S I N

N 57.164935

350000

232max ≈??=??=

额定电压选择：KV U U NS N 35== 额定电流的选择：A I I N 57.1649max =>

极限通过电流选择：KA i i sh es 49.4=> (1d 点短路电流) 选用W GW D 355Ⅱ-型，具体参数如下表5-4所示：

表5-4 W GW D 355Ⅱ-型隔离开关的技术参数

5.1.3 10KV 电压等级的断路器及隔离开关的选择

（1） 出线侧断路器、母联断路器的选择

流过断路器的最大持续工作电流：

()()()()

A U S I N N 5.577310

350000232max ≈??=??=

额定电压选择：KV U U NS N 10== 额定电流的选择：A I I N 5.5773max =>

开断电流选择：71.6"=>I I Nbr (2d 点短路电流) 选用1010-SN 型断路器，其技术参数如下表5-5所示：

表5-5 1010-SN 型断路器的技术参数

（2） 主变压器侧断路器的选择

()

(

)

()(

)A U S I N

N 09.303110

350000

05.1305.1max ≈??=??=

额定电压选择：KV U U NS N 10== 额定电流的选择：A I I N 09.3031max => 开断电流选择：32.6"=>I I Nbr (5d 点短路电流)

由上表可知，1010-SN 同样满足主变压器侧断路器的选择。 （3） 出线侧隔离开关，母联断路器隔离开关的选择

()

(

)

()(

)A U S I N

N 5.577310

350000

232max ≈??=??=

额定电压选择：KV U U NS N 10== 额定电流的选择：A I I N 5.5773max =>

极限通过电流选择：KA i i sh es 11.17=> (2d 点短路电流) 选用T GN 1010-型，具体参数如下表5-6所示：

表5-6 T GN 1010-型隔离开关的技术参数

（4）主变压器侧隔离开关的选择

()()()()

A U S I N N 09.303110

35000005.1305.1max ≈??=??=

额定电压选择：KV U U NS N 10==

额定电流的选择：A I I N 09.3031max =>

极限通过电流选择：KA i i sh es 12.16=> (5d 点短路电流) 由上表可知T GN 1010-同样满足主变压器侧隔离开关的选择。

5.2 母线选择

5.2.1 110KV 母线选择

因为桥型接线是一种无母线方式的接线，本设计中110KV 电压等级采用的是桥型接线，故本设计中110KV 电压等级不需选择母线。 5.2.2 35KV 母线选择

（1） 按经济电流密度选择导体截面

()()()()

A U S I N N 57.164935

350000232max ≈??=??=

采用矩形导体，根据最大负荷利用小时数TM=5660h ，由表可查得：J=0.7，经济截面为：

22max 53.23567

.057

.1649mm mm J I S ===

查矩形铝导体长期允许载流量表，选用21063mm ?双条矩形铝导体，平放。 5.2.3 10KV 母线选择

按经济电流密度选择导体截面 ()()()()

A U S I N N 5.577310

350000232max ≈??=??=

采用槽形导体，根据最大负荷利用小时数TM=5660h ，由表可查得：J=0.7，经济截面为：

22max 86.82477

.05

.5773mm mm J I S ===

查槽形铝导体长期允许载流量表，选用

,

10150,575.1,9760,16,5.12,105,2252A I K mm S mm r mm e mm b mm h al S =======cm r cm I cm W Y Y Y 20.3,490,5.6643===的槽形铝导体，平放。

5.4 电流互感器的选择

5.4.1 110KV 侧电流互感器的选择

一次回路电压：KV U U N 110g =≥

二次回路电流：A I I g m 91.349)

1103(3450000max

=??

?? ?

?

?=≥

根据以上两项，初选1104-LCWB 型电流互感器，其参数如下表5-7所示：

表5-7 1104-LCWB 型电流互感器的技术参数

5.4.2 35KV 侧电流互感器的选择

（1）主变压器侧电流互感器的选择 一次回路电压：KV U U N 35g =≥

二次回路电流：A I I g m 71.1099)

353(3450000max

=??

?? ?

?

?=≥

根据以上两项，初选35-LDB 型电流互感器，其参数如下表5-8所示：

表5-8 35

-LDB 型电流互感器的技术参数

（2）35KV 母联电流互感器的选择

由于35KV 母联与变高35KV 侧的运行条件相应，故同样选用35-LDB 型电流互感器。

5.4.3 10KV 侧电流互感器的选择

（1）主变压器侧电流互感器的选择 一次回路电压：KV U U N 10g =≥