110KV变电站课程设计范例(本科课设)

《发电厂电气部分》课程设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：二○年月日目录（二号字体）1.课程设计目的 (2)2.110KV变电站设计题目和要求 (2)3 主变压器台数、容量、型式的选择 (3)4 电气主接线方案的确定 (4)5所用电设计 (8)6短路电流的计算 (9)7电气设备的选择 (12)1课程设计目的电气主接线是发电厂，变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节，而电气设备的选择是电气设计的主要内容之一。

本次课设通过110/10kv变电站的设计，对变压器选择，限制短路电流的方法进行分析，通过对电气主接线经济性，灵活性，可靠性的分析，选出最优方案。

2 110KV变电站设计依据和要求2.1依据根据设计任务书下达的任务和原始数据设计。

2.2设计内容为了满足该县负荷发展及电网电力交换的需要，优化该县的电网结构，拟在县城后山设计建设一座110/10的降压变电所，简称110kV变电所。

2.3电力系统概述本变电所与电力系统联系1、说明110kV变电所通过两回110kV线路接至该变电所，再与电力系统相连。

这里将S取为j100MVA,系统侧提供短路电流为22.17kA;按供电半径不大于5kM要求,110kV线路长度定为4.8kM。

110kV变电所在电力系统中的地位和作用1、根据110kV变电所与系统联系的情况，该变电站属于终端变电所。

2、110kV变电所主要供电给本地区用户，用电负荷属于Ⅱ类负荷。

2.4 110kV变电所各级电压负荷情况分析2.4.1供电方式110kV侧：共有两回进线，由系统连接双回线路对110kV变电所供电。

10kV侧：本期出线6回，由110kV变电所降压后供电。

2.4.2负荷数据1、全区用电负荷本期为27MW，共6回出线，每回按4.5MW计；远期50MW，14回路，每回按3.572MW设计；最小负荷按70％计算，供电距离不大于5kM。

=4250小时/年。

2、负荷同时率取0.85，cosφ=0.8，年最大利用小时数Tmax3、所用电率取0.1%。

2.4 110kV变电所的自然条件2.4.1 水文条件1、海拔80M2、常年最高温度40.3℃3、常年最低温度1.7℃4、雷暴日数——62日/年5、污秽等级为3级2.4.2 所址地理位置与交通运输情况地理位置不限制，交通便利。

3 主变压器台数、容量、型式的选择3.1 主变压器的选择原则1、主变压器台数1）为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器。

2）当只有一个电源或变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。

3）对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，可安装2至4台变压器。

2、主变压器的容量1）主变压器的容量应根据5至10年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。

2）对装有一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足用电负荷的需要，按下式选择：S n ≥K∑SM或Sn≥K∑PM/cosφ式中，Sn —变压器额定容量（kVA），SM， PM——变电所最大负荷的视在功率和有功功率（kVA，kW），cosφ——负荷功率因子，K——负荷同时率，取0.85。

3）对装有两台变压器的变电所中，当一台断开时，另一台变压器的容量一般保证70%全部负荷的供电，但应保证用户的一级负荷和大部分二级负荷。

每台变压器容量一般按下式选择：Sn ≥0.7SM或Sn≥0.7PM/cosφ。

3、主变压器的型式1）相数；2）绕组数与结构；3）绕组接线方式；4）主变调压方式；5）冷却方式；3.2. 计算、选择、校验1、总负荷计算根据负荷数据，近期6回出线，每回按4.5MW计，近期总负荷∑PM=6×4.5=27MW。

2、主变压器台数、容量选择计算1）计算主变容量∑SM本期：∑SM =∑PM／cosφ= 27/0.8=33.75MVA选择主变容量、台数a、Sn ≥K∑SM=0.85×33.75=28.688MVAb、选两台主变压器，则每台主变容量Sn ≥K∑SM/2=14.34MVA。

校验：按主变压器容量选择原则第3点，要求任一台主变Sn ＞0.7∑SMS∑=0.7×33.75=23.625MVA，远期:∑SM =∑PM／cosφ= 50/0.8=62.25MVA选择主变容量、台数a、Sn ≥K∑SM=0.85×62.25MVAb、选两台主变压器，则每台主变容量Sn ≥K∑SM/2=26.563MVA。

校验：按主变压器容量选择原则第3点,选远期，要求任一台主变Sn ＞0.7∑SMS∑=0.7×62.5=47.75MVA，选择变压器SFZ9-50000/110变压器。

结合系统对本变电所的技术要求，最终选择110kV变电所主变容量Sn=50MVA。

故所选变压器容量满足要求。

3、主变型式选择按任务书要求并查110kV变电站设计指导手册附录2-3。

近期主变压器型式选择SFZ7—50000/110；列表如下：4 电气主接线方案的确定4.1电气主接线设计的基本要求对电气主接线有以下几方面的基本要求：1、根据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。

2、具有运行、维护的灵活性和方便性。

3、具有经济性：在满足技术要求的前提下，力求经济合理。

4、具有将来发展和扩建的可能性。

4.2 电气主接线设计方案的技术、经济比较与确定4.2.1 各级电压配电装置接线方式的拟定根据电气主接线设计的基本要求及设计基本原则来拟定各级电压配电装置接线方式。

1、10kV电压母线接线方式1）单母线接线2）单母线分段3）双母线接线2、110kV电压母线接线方式1）单母线接线2）单母线分段3）一台半断路器3、主变台数为了保证供电可靠性，装设两台主变压器。

4.2.2 110kV变电所可能采用的电气主接线方式如下：110kV变电所主接线方案简图如下：方案Ⅰ:方案Ⅱ：方案的技术比较方案Ⅰ：110kV电压母线采用单母线分段接线，当一段母线发生故障时，分段断路器能自动把故障切除，保证正常段母线不间断供电和不至于造成用户停电。

缺点是当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，接在该母线上的回路都要在检修期间停电。

可以考虑采用此接线方式。

10kV电压母线采用单母线分段接线，对重要用户可以从不同段母线引出两回路，有两个电源供电，增加了供电的可靠性。

缺点是当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，接在该母线上的回路都要在检修期间停电。

可以考虑采用此接线方式。

方案Ⅱ：110KV采用单母线，10KV亦用单母线接线。

优点是接线简单，操作方便，扩建方便，缺点是可靠性差，母线或是隔离开关检修或是故障时，所有回路都要停电运行，造成全厂长期停电。

方案Ⅲ：110KV侧采用一台半断路器交叉接线。

优点是任何一台母线故障和检修，均不停电，任何一断路器故障检修，也不会引起停电。

缺点是接线复杂，占地面积大。

10KV侧采用双母线接线，优点是供电可靠，可以轮流检修一组母线而不至于造成供电中断，一组母线发生故障后，能迅速恢复供电，调度领会扩建方便。

方案Ⅳ：110KV侧采用多角形接线，优点是所以所用断路器比单母线分段还少一台，却具有双断路器双母线的可靠性，任何一台断路器检修时，只需断开两侧隔离开关，不会引起任何回路停电，没有母线，不会产生母线故障带来的影响，操作方便，任何一回路故障时，只需断开与它相连的二台断路器，不会影响其它回路工作。

缺点是任何一台断路器端来，多角形就开环运行，且运行方式变化大，亦给电气设备的选择造成困难。

10KV侧采用单母线分段。

方案Ⅴ：110KV电压测采用内桥接线，内桥接线时在线路故障切除、投入时不会影响其它回路工作，而缺点是在变压器故障或切除，投入时，要使得相应线路短时停电，一般使用与线路较长，变压器不需要经常切换的地方，我们可以通过选择可靠性比较高的SF6变压器来解决这个问题。

10kV处依旧选择单母线分段接线。

结论：从上述分析比较确定两个技术较好方案：选择方案I和方案V，这两者皆接线简单，并且有一定的可靠性。

4.3 方案的经济比较1、从电气设备数目及配电装置比较（因为10KV侧均采用单母线分段接线，所以这边比较以110KV侧主要设备投资为主。

）2、计算综合投资Z=Z 0(1+a/100)Z 0——主体设备投资，包括主变、高压断路器、高压隔离开关及配电装置综合投资等。

a ——附加投资，110kV 电压等级取90%。

年运行费用U年运行费用U=a ΔA+ U 1 + U 2 a ——电能电价（0.08元/KW.H ） ∆A ——变压器电能损失；∆A=∑［n(∆P 0+K ∆Q 0)+1/n(∆P+ K∆Q)×(S/S N )2]tU 1——检修维护费，一般取（0.022——0.042）Z ，Z 为综合投资额。

U 2——折旧费，一般取（0.05——0.058）Z 。

00K K max =为4250h/年。

方案ⅠZ 0=2*600+5*22.2+1.6*60=242.4 Z=242.4*(1+0.9)=460.56U1=0.03*460.56=13.82 U2=0.05*242.4=12.12 n=2 K=0.1∆A=()()()()22*47.760.1*2501/21480.1*525062.5/100+++⎡⎤⎣⎦*4250=117.71（万元）U=0.08*177.71+13.86+12.12=40.197(万元)方案VZ 0=2*600+3*22.2+1.6*60=156.6 Z=156.6*(1+0.9)=297.54U1=0.03*297.54=8.92 U2=0.05*156.6=7.83 n=2 K=0.1∆A=()()()()22*47.760.1*2501/21480.1*525062.5/100+++⎡⎤⎣⎦*4250=117.71（万元）U=0.08*177.71+8.92+7.83=30.967(万元)由此可见，设备投资省的运行投资也较深，故选择方案V ，即110KV 选择内桥接线，10KV 选择单母线分段接线。

确定方案V 为最佳方案。

4.4 最佳方案的确定选择方案V，及110KV侧采用内桥接线，10KV侧采用单母线接线，这要不仅满足可靠性，而且比方案一经济。

5所用电设计5.1 基本要求：1.厂用电接线应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修维护方便。

2.尽量缩小厂用电系统的故障范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。

3.充分考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运行方式下的供电要求，切换操作简便。

4.便于分期扩建或连续施工，对公用负荷的供电要结合远景规模统筹安排。

5.2 设计原则：1.变电站设计电压为380/220V。

2.母线接线方式A)大型枢纽变电站采用单母线分段接线；B)中小型变电站采用单母线接线。