电气工程课程设计说明书-110kV变电站的设计

电力工程课程设计说明书设计题目:_______________________学院：_______________________ 专业班级：_______________________ 学号：_______________________ 姓名：_______________________ 指导教师：_______________________ 时间：________年____________学期电力工程课程设计任务书2014 年秋季学期学生姓名学号专业方向电气工程及其自动化班级题目名称某110kV变电站设计（2）一、设计内容及技术要求：根据所给条件确定变电所主接线设计方案，设备选型、校验，按要求写出设计说明书，绘出主接线图。

设计基本资料：1、系统接线：110kV系统按无限大电源系统考虑，110kV进线2回，L1=100km，L2=90km；2、35kV负荷情况：2回15km线路，每回最大输送5000kW,cosΦ=0.9；2回20km线路，每回最大输送3000kW,cosΦ=0.9。

二、课程设计总结报告要求：1、设计说明书一份；2、系统主接线图一张（#2图）；三、设计进度：1、收集、查阅资料，一天；2、方案设计，进行技术经济比较，两天；3、保护设备选型，两天；4、计算、校验，两天；5、编写设计说明书，两天；6、绘制设计图纸，一天；7、设计答辩。

指导教师签字：第一章绪论本设计叙述了110kV变电站的设计，其内容有：对原始数据资料及变电站的总体分析，拟定电气主接线的方案，按照对电气主接线的基本要求来定性地确定本次设计电气主接线的具体形式。

依据规程规定以及最初设计资料的数据，确定本次设计资料的数据。

按照电气设备选型的原则，确定此变电站中安装的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、避雷器以及接地刀闸的型号，根据型号查出相关技术数据，并逐一分析校验设备以满足运行要求，并就主变保护、配电装置过电压保护内容作出说明。

计算的内容有：通过确定具有代表性的短路点，计算三相短路电流，电气设备的选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线、避雷器等）。

图纸部分：系统主接线图一张目录第一章绪论...................................................................................................................................... I I 第二章电气主接线的设计. (1)2.1.主接线设计的基本要求 (1)2.1.1可靠性 (1)2.1.2灵活性 (1)2.1.3经济性 (2)2.2本变电站电气主接线设计 (2)2.5本变电所主接线设计方案 (4)第三章负荷统计计算 (4)3.1负荷计算目的 (4)3.2、负荷计算结果 (5)3.3负荷计算汇总表 (6)第四章变压器的选择 (6)4.1主变压器的容量和台数的确定 (6)4.1.1主变压器容量的确定 (6)4.1.2.主变压器台数的确定 (7)4.2变压器相数的确定 (7)4.3.主变压器绕组的数量和连接方式的选择 (7)4.4变压器的设计结果 (7)第五章导线选型 (8)5.1.各级电压母线的选择 (8)5.2.导线截面的选择 (8)第六章电气设备选择 (11)6.1电气设备的配置 (11)6.1.1断路器及隔离开关的配置 (11)6.1.2电流互感器的配置 (11)6.1.3电压互感器的配置 (12)6.1.4接地刀闸或接地器的配置 (12)6.1.5避雷器的配置 (12)6.2 电气设备的选择原则 (13)6.2.1高压断路器 (13)6.2.2高压隔离开关 (14)6.2.3电流互感器 (14)6.2.4电压互感器 (15)6.3设备技术参数指标 (15)6.3.1 断路器的选择 (15)6.3.2 隔离开关的选择 (17)6.3.3 电流互感器 (18)6.3.4 电压互感器的选择 (19)6.3.5 接地开关选择 (20)第七章短路电流计算及校验 (21)7.1.计算各短路电流的目的 (21)7.2.短路电流计算 (21)7.3.短路电流的校验 (24)7.3.1热稳定校验 (24)7.3.2动稳定校验 (25)第八章小结 (26)第九章参考文献 (27)第二章电气主接线的设计2.1.主接线设计的基本要求2.1.1可靠性(1)供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。

（2）应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。

主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而目前仅作为参考。

（3）主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。

（4）主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。

（5）要考虑所设计发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用。

1.2.主接线可靠性的具体要求（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电。

（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。

（3）尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。

（4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。

2.1.2灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

（1）调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。

（2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。

（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。

在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。

2.1.3经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。

1．投资省（1）主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。

（2）要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。

（3）要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。

（4）如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。

2.占地面积小主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。

3.电能损失少经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。

此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。

2.2本变电站电气主接线设计根据《电力工程电气设计手册》第二章电气主接线的基本形式，第2-2节6~220kV 高压配电装置的基本接线及试用范围1.桥型接线两回变压器—线路单元接线相连，接成桥型接线。

分为内桥与外桥形两种接线，时长期开环运行的四角形接线。

（1）内桥形接线内桥接线图优点：高压短路器数量少，四个回路三台断路器。

缺点：1）变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回路线的暂时停运。

2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。

3）出线断路器检修时，线路需较长时间停运。

为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。

桥连断路器检修时，也可利用此跨条。

适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高情况。

（2）外桥形接线外桥接线图优点：高压短路器数量少，四个回路三台断路器。

缺点：1）线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。

2）桥形断路器检修时，两个回路需解列运行。

3）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时期停运。

为避免侧缺点，可加装正常运行的跨条。

桥形断路器检修时，也可利用此跨条。

适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。

此外，线路有穿越功率是，也宜采用外桥形接线。

(3)单母线分段接线优点：1）用断路器吧母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

2）点一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。

2）当出线为单回路时，常使架空线路出线跨越。

3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：1）6~10kV配电装置出线回路数为6回以及以上时。

2）35~65kV配电装置出线回路为4~8回时。

3）110~220kV配电装置出线回路数为3~4回时。

图2-2 单母线分段接线2.5本变电所主接线设计方案通过比较确定本变电所110kV侧采用内桥方式接线，35kV侧采用单母线分段方式接线。

第三章负荷统计计算3.1负荷计算目的进行电力设计的基本原始资料是用电部门提供的用电设备的安装容量。

这写用电设备品种多、数量大、工作情况复杂，因此，如何根据这些原始资料正确估算所需的电力和用电量时非常重要的问题。

估算的准确度，将直接影响到电力设计的质量。

若估算过高，将是设备和导线选择偏大，造成投资和有色金属的浪费；而估算过低，又将使设备和导线选择过小，造成运行时过热，加快绝缘老化，减低试用寿命，增大电能损耗，影响系统的正常运行。

可见，正确计算算电力负荷具有重要意义。

求计算负荷这项工作称为负荷计算。

计算负荷时根据已知的用电设备安装容量确定的预期不变的最大假想负荷。

这个负荷是设计计算时作为选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等额定参数的依据，所以非常重要。

3.2、负荷计算结果35kV 侧负荷计算：①②、回路的负荷计算：30P =e P 5000=kV30S =ϕcos 30P 50000.9= 5546.17kV A =∙30Q =30P ϕtan 250000.48kva 400.00r =⨯=30I =N U S 3305546.17353=⨯ = 91.49 A③④、回路的负荷计算30P =e P = 3000 kV30S =ϕcos 30P 30000.9= 3327.70kV A =∙30Q =30P ϕtan 130000.48kva 440.00r =⨯=30I =N U S 3305546.17353=⨯ = 54.89 A11OkV 侧负荷计算WL1、WL2回路的负荷计算30P =∑K ∑i P .30= 0.85 ()500050003000300013600kW ⨯+++=30Q =30P ϕtan 136000.48554var 8.80k =⨯=30S =230230Q P +=22136005548.814640088.+=kV A ∙30I =N U S 330=14688.401103=⨯77.09A3.3负荷计算汇总表负荷计算汇总表线路电压有功计算负荷功率因数 功率因数正切值 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流 线路长度 单位电抗x(Ω/KM) 电抗 单位电阻r(Ω/KM)电阻 电抗 几何间距导线截面回路个数 U(K V) P30（K W) cos φ tan φ Q30(kvar) S30（KV .A ）I30（A ） L(KM ) x(Ω) X(Ω) r(Ω) R(Ω) Z(Ω) Sav(m) LGJ -S(m ㎡) WL 1 110 13600 0.9 0.48 5548.80 14688.40 77.09 100 0.378 37.8 0.27 27 46.45 2.5 120/20 WL 2 110 13600 0.9 0.48 5548.80 14688.40 77.09 90 0.386 34.74 0.33 29.7 45.71 2.5 95/20 1 35 5000 0.9 0.48 2400.00 5546.17 91.49 150.354 5.31 0.33 4.95 7.26 1.5 95/ 15 2 35 5000 0.9 0.48 2400.00 5546.17 91.49 150.354 5.31 0.33 4.95 7.26 1.5 95/ 15 3 35 3000 0.9 0.48 1440.00 3327.70 54.89 200.396 7.92 0.65 13 15.22 1.5 50/ 30 4 35 3000 0.9 0.48 1440.003327.70 54.89 200.396 7.92 0.65 13 15.22 1.5 50/ 30第四章 变压器的选择4.1主变压器的容量和台数的确定4.1.1主变压器容量的确定（1）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。