1、電子信息工程學院發電廠變電所電氣部分設計班級:學號:姓名:指導教師評語:發電廠電氣部分作業題目5： 試設計一110KV 變電所電氣主接線該變電所電壓等級為110/35/10KV ,其中110KV 側 4 回線； 35KV 側 4 回，負荷為4-6MW； 10KV 側 8 回線，負荷為 1.5-4MW 之間。組員：1、 分析原始資料該變電所向荊門市民供電，且是一座110/110/35kV 終端變電所。設計的重點是對變電所電氣主接線的擬訂及配電裝置的選擇。荊門地區的全年平均氣溫為18C,年最高氣溫45C,年最低氣溫-5. C,年日照時間1997-2100h,年平均降 水量804-1067mm每年7

2、、8月為雷雨集中期。110kv的變電所應該考慮防雷等 措施。待建110KV變電所從相距40km的荊門熱電廠受電（系統為無限大功率電 源）并采用架空線作為電能的傳輸及配送；型號為LGJ-300電抗值為0.395 Q/km, 其他線路阻抗忽略不計。從負荷特點及電壓等級可知110/35/10kv 為降壓變電所且滿足三繞組變壓器的特點：高壓側為中壓側的近似 3倍，中壓側為低壓側的近似3倍；110KV應該考慮其供電可靠性、擴建等問題；從經濟遠性選擇三繞組變壓器。35 及 10kv屬于一、二級負荷可靠性也有一定要求；35kv 側每回線負荷為4-6MW； 10kv 側負荷1.5-4MW負荷的功率因數0.8進

3、行選擇變壓器；其運行功率因數不低于 0.92；不考慮網損。2、 主接方案的初步擬定根據對原始資料的分析。此變電站有三個電壓等級：110/35/10KV ， 故可初選三相三繞組變壓器，根據變電所與系統連接的系統可知，變電所有兩條進線，為保證供電可靠性，可裝設兩臺主變壓器。110kV高壓側2進2出4回出線，可 選擇內橋型接線，單母線分段接線等。35kV和10kV側分別為4回出線、8回出線， 均可以采用單母分段接線，為保證設計出最優的接線方案，初步設計以下二種接線方案供最優方案的選擇。方案一 （圖 2-1 ） 高壓側：內橋接線；中壓側，低壓側：單母分段接線。地闌fiiSi電詼城酸乳2k.tl t2t

4、3和才1 一如幡一詞圖2-1方案一主接線圖方案二（圖2-2）高壓側：單母分段接線；中壓側，低壓側：單母分段接線*1 H3 f4*1 -H*5 *號圖2-2方案二主接線圖三、主接線各方案的討論比較1.內橋形接線：a）優點：高壓斷路器數量少，四個元件只需三臺斷路器。b）缺點：變壓器的切除和投入較復雜，需操作兩臺斷路器并影響一回線路 暫時停運；連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；出現斷路器檢修時，線路要在此期間停運。c）適用范圍：適用容量較小的變電所，變壓器不常切換或線路較長、故障率較高情況。2單母線分段接線（ 1）優點：a）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可從不同端引出兩個回路，有兩個電源供電

5、；b）當一段母線發生故障時，分段斷路器能自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。（ 2）缺點：a）當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都在檢修期間內停電；b）當出線為雙回路時，常使架空線出現交叉跨越；c）擴建時需向兩個方向均衡擴建。（ 3）適用范圍：a） 35-63kV 配電裝置出線回路數為4-8 回時；b） 110-220kV配電裝置出線回路數為 3-4回時。主接線所選的二個初步方案，主接線中壓、低壓二次側方案相同，只比較一次側方案。方案一的特點如下：當本所高壓斷路器數量少，節約斷路器的成本投入；但不利于擴建、可靠性不高。方案二的特點如下: 今后擴建也方

6、便；提高供電的可靠性在任意一段母線故障時可保證正常母線不間斷供電。四、主接線最終方案的確定在對原始資料的分析和主接線兩種方案的對比下；從經濟性來看，由于方案二增加了隔離開關，占地面積較有所增加，從設備上來綜合投資費用和運行費增加增加從可靠性來看，方案一變壓器的切除和投入較復雜，需操作兩臺斷路器并 影響一回線路暫時停運；連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；出現斷路 器檢修時，線路要在此期間停運。方案二當一段母線發生故障時，分段斷路器能 自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。從改變運行方式靈活性來看，在配電裝置的綜合投資，包括控制設備，電纜，母線及土建費用上，在運行靈活

7、性上 110KV則單母分段接線接線比橋 型線接線有很大的靈活性且方案二能適應系統中各種運行方式調度和潮流 變化需要，試驗方便。綜上所述最終選擇方案二五、主變壓器容量的確定及無功補償5.1 原始資料分析可知1、待建110KVRJ門變電立從相距40km的熱電廠受電。2、待建110KVRJ門變電站年負荷增長率為5%變電站總負荷考慮五年發展 規劃。3、待建110KVRJ門變電所各電壓級負荷數據如下表電壓等級線路名稱最大負荷(MVVCOTmax 及同時率35kv1#出線50.86000/0.92#出線4.50.83#出線60.84#出線5.50.810KV1#出線3.50.82#出線20.83#出線3.

8、50.84#出線40.85#出線1.80.86#出線2.20.87#出線3.50.88#出線40.85.2 無功補償電容器的型號選擇及負荷計算一、無功補償1) .35kv側無功補償容量分析實際功率因數為0.8 (8=37 ),補償后功率因數為0.92 (0/=23 )可知無功補償率Aqc=0.33則補償容量QcQC =Pc(tanarccos0.8- tanarccos0.92)=Pmax* qc=21*0.33=6.93Mvar故選用：TBB35-8016/334CCW :額定電壓：35,額定容量：8016kvar臺數的確定：n=Qc/q =6930/8016=1(臺)2) .10kv側無功

9、補償容量分析實際功率因數為0.8 (6=37 ),補償后功率因數為0.92 (9/=23 )可知無功補償率Aqc =0.33則補償容量QCQC =Pc(tanarccos0.8- tanarccos0.92)=Pmax* qc=24.5*0.33=8.085Mvar故選用：TBB3610-4200/ 100BL :額定電壓：10,額定容量：4200kvar臺數的確定：n=Qc/q =8.085/4200=2(臺)二、變電所的負荷計算為滿足電力系統對無功的需要，需要在用戶側裝設電容器，進行無功補償， 使用戶的功率因數至少提高到 0.92。根據原始資料中的最大有功及調整后的功率因數，算出最大無功，

10、可得出以下數據:S =，(P2+ (Q-nq) 2 ) CO =P/ S” 電壓等級線路名稱最大啟功(MW取大無功(MVA rCO同時率35KV1#出線51.840.926000/0.92#出線4.51.660.923#出線62.210.924#出線5.52.030.9210KV1#出線3.51.420.922#出線20.810.923#出線3.51.420.924#出線41.620.925#出線1.80.730.926#出線2.20.890.927#出線3.51.40.928#出線41.620.925.3待建110KVWU門變電所總負荷的計算(無功補償后) _ _ _ _ _ _ _ _S3

11、5 =A+jQ35=5+4.5+6 + 5.5+j(1.84+1.66+2.21+2.03)=21+j7.74 (tan =0.36)&5 (1+5% 5= (21+j7.74 ) X 1.28 = 26.88+j9.02$5 = 28.35 (MVA) S10 =Pio+jQio =4*2+3.5*3+2+1.8+2.2+j(1.42*3+1.62*2+0.89+0.81+0.73)=24.5+j9.93(tan =0.406 ) 5Go (1+5% = (24.5+j9.93 ) X 1.28 = 31.36+j12.71So =33.84 (MVA)二 一一 5S110=K,10K35

12、S35 +K0 S|0 (1+5%5=0.9 0.9(21+j7.74)+0.9(24.5+j9.93)*1.05=47.17+j18.32Sn0=V(47.17 2 + 18.32 2) = 50.9 (MVA)COS)= P110 / S 110 =47.17/50.9= 0.927滿足功率因數提高到 0.925.4變壓器型號的確定所有負荷均由兩臺電壓為110KV/35KV/10KV變壓器供電，其中一臺主變事故停運后，另一臺主變壓器的容量應保證所有用戶的60%全部負荷的供電。用戶的60 %全部總容量： S0.6Siio =30.54MVA 因此可選擇SFSZ7-31500/110型三相三繞

13、組有載調壓變壓器，接線組別：YN,yn0, d11 。由于 15%Siio = 15 % X 50.9 (MVA) =7.635(MVA) Sio = 33.84 (MVA),15% S110 = 15 % X 50.9 (MVA) = 7.635(MVA) S 35 = 28.35 (MVA), 因此主變110KV 35KV 10KV三側容量分別為100% / 100 % / 100 % 結論：荊門變電所三繞組變壓器，由以上計算，查發電廠電氣部分型號容量額定電壓(kV)U1-2%)U1-3 %U*2-3%高壓側中壓側低壓側SFSZ7-31500100/100/10012138.510.510

14、.5186.5六.短路電流的計算(最大工作方式)6.1 短路計算點的選擇方案二的短路計算的系統化簡圖如下(圖6-1 )所示 本設計選d1、d2和d3分別 為110kv 35kv 10kv 母上短路點計算且短路電流最大選擇主接線上的設備圖6-1主接線短路點選擇簡圖6.2 網絡的等值變換與簡化方案二的短路計算的系統化簡阻抗圖及各阻抗值，短路點均一樣；如下圖為系統 阻抗圖（圖6-2）圖6-3系統阻抗轉化圖6.3 短路點的選擇與各短路點的短路電流的計算選d1,d2,d3為短路點進行計算。（近似計算法）已知，由Sb=100MVA, UAv=115kV,系統為無窮大功率電源所以系統短路電抗Sd*1 =X

15、d*1 =02線路電抗X L*1=1/2XX0X lx S b/U b=1/2X 0.395X 40X 100/1152=0.0597總電抗X d* =0+0.0597=0.0597又由所選的變壓器參數阻抗電壓：10.5% （高-中），18% （高-低），6.5% （中- 低）算得UK1% = 1 / 2U(1-2)% +U(1-3)% - U(2-3)% = 11%UK2% = 1 / 2U(1-2)% +U(2-3)% - U(1-3)% = -0.5%UK3%=1 / 2U(1-3)% +U(2-3)% - U(1-2)%= 7%主變容量為50MVA,標幺值：Xi*= Uki% / 10

16、0 (SB/Sn)= 0.349X2* = Uk2% / 100 代b/Sn尸-0.016X3* = Uk3 % /100 (Sb/Sn)=0.222簡化后的阻抗圖如圖5-3:圖5-3系統阻抗簡化圖最終等效電抗標幺值：X* =0.0597X1*=0.154X2* =0.098X3* =-2.136(1)當d1點短路(110KV)時：Xjs*1 =0.0597Id1*= 1 / Xjs*1 = 1/0.0597= 16.751b = Sb / 何 b1 = 100/ ( V3 M15) =0.502(kA)Idi=Idi* Xb =16.75 0.502= 8.409(kA)k= I di=8.

17、409(kA)ich= 2 KchXI di=21.4429(kA)(110kv及以上網絡 Kch取 1.8)Sx= T3Ubi X= j3 X 115X 8.409=1672.9706MVA其中,Xjs* 計算電抗；I d1*短路電流周期分量標幺值；Id 起始次暫態電流；loo1二訓寸的穩態電流；ich 短路電流沖擊值；S-短路容量。(2)當d2短路(35KV)時有：Xjs2*=0.226I d2*=1/ Xjs2*=1/0.226=4.425Ib2=Sb/V3Ub2=100/(V3 M7)=1.56 (kA)Id2= I d2* M b2 =4.425 1.56=6.9 (kA)|oc=

18、I d2=6.9(kA)ich=丘 KchXI d2= 2.55m 6.9=17.595(kA)S2= J3 Ub2 431.03 MVA(3)當d3點短路:Xjs3*=0.286Id3*=1/ Xjs3*=1/0.286=3.5Ib3=Sb/V3Ub3=100/(T3 X10.5)= 5.5(kA)Id3=Id3*Mb=3.5 將5=19.25(kA)Ioo = Id3=19.25 (kA)ich=2.55 X d3=2.55 19.25=49.088 (kA)S3-=3Ub3XIcK= X0.5 19.25=349.65 MVA6.4各短路點計算參數短路點編號短路電平均電壓 U (kV)基

19、準電流I j(kA)電抗X*短路電流短路電流標么值 I d*Id(kA)1旦ich (kA)Ioo (kA)Sd (MVA)d11150.5020.059716.758.04921.44296.3071672.97d2371.50.2264.4256.917.5956.9431.03d310.565.50.2863.519.2549.08819.25349.65七.一次系統的電氣設備選擇7.1 斷路器的選擇7.1.1 斷路器選擇原則與技術條件1)電壓：Ue2U2)電流：Ie 2 I gm a x10kV 側：IN 至 1gmax =1.05Sn/ (向Un) =1.05*31500/ (血*1

20、10) =173.8A35 kV 側：IN - 1gmax = Pmax /(/3UgCOsp)=21/( V3*35*0.92)=376.6A10 kV 側：IN Igmax = Pmax/( kU xg = 3 父 I2；，= 219kVv3上限值:Uqfs =1.2Uqfx =1.2 219 = 262kV 268kV glsglx上、下限值均滿足要求。35kv側檢驗(1)滅弧電壓校驗:最高工作允許電壓：Um =1.15Un =1.15 35 =40.25kV直接接地：Umh CdUm =0.8 40.25 =32.2 kV,滿足要求。(2)工頻放電電壓校驗:下限值:40 25Ugfx

21、kUxg =35 = 69.72kV上限值： Uqfs -1.2Uqfx =1.2 69.72 =83.664 kV 104kV glsglx上、下限值均滿足要求。7.6 高壓熔斷器的選擇項目設備參數（額定值）安裝地的條件（計算值）結論額定電壓（kV）額定電流（A）斷流容量（三相）（MVA），短時&容量（MVA）RW6-1101101032001672.9706合格RW6-35350.52000431.03合格RN2-10100.51000349.65合格7.7 母線與導線的選擇與校驗（荊門年平均溫度18C）110kV側進線的校驗根據任務書已知110kV側架空線路采用LGJ-300。查表得LG

22、J-300型導線Qal80-18參數如下表所示：（修正系數K= /Qal -e =V 80-25 =1.06 %導體長期發熱允許最高溫度；備一導體的額定環境溫度；0 導體的實際溫度；IY 一在額定環境溫度時導體的允許電流；熱穩定系數 C=87）長期允許截流量（A）導線色里c+70C+80CLGJ-300753742它在 Qy=8M ,Q0=25 C 時，Iy =753A已知綜合校正系數K0= 1.06K0 Iy =1.06 X753=805.71A 所以 Ig.max=188.69A Ig.max=173.8A,可滿足長期發熱要求熱穩定校驗：S min=占qQ (mm2)tdz為主保護動作時間

23、加斷路器全分閘時間取 tdz=3.45s其中熱穩定系數C=87,滿足熱穩定要求的最小截面為：八 I .8409 -_2Smin= jtdz =;3.45=167.41(mm )可見，前面所選導線截面 S=185mm2Smin=167.41mm2,熱穩定要求。35kV母線的選擇及校驗1 .按經濟電流密度選擇母線截面35kV最大持續工作電流Ig.max=376.6A按Tmax=6000h/a,查表，可得經濟電流密度 J=0.97A/mm2則母線經濟截面為：2S= Ig.max/J=376.6/0.97=388.24mm按最大持續工作電流選擇，查設備手冊選LGJ-400型鋼芯鋁絞線，其標稱截2面為4

24、00mm , +80C長期允許載流量為835A。因實際環境溫度Q=18C,綜合修正系數K=1.06故KI y =885.1 Ig.max=388.24A,可滿足長期發熱要求。2 .熱穩定校驗：Smin=tdz (mm2)Ctdz為短路電流等值時間，即tdz=3.4+0.05=3.45s查發電廠電氣，具中熱穩定系數C=87,滿足熱穩定要求的最小截面為Smin=,Mdz = (6900/87) X，3.45= 492.6( mm2)C可見，前面所選母線截面 S=2x(80 8)= 1280 (mm2) min=492.6mm2能滿足短路熱穩定要求。35kV進線的選擇及校驗35kV進線有兩回，最大持

25、續工作電流 Ig.max=376.6 /2=188.3A,、2按Tmax=6000h/a查表，可得經濟電流密度 J=0.97A/mm則母線經濟截面為：2S= Ig.max/J=188.3/0.97=194.1 mm查LGJ鋼芯名品絞線參數型號選 LGJ-240/ 35鋼芯鋁絞線，+80 C長期允許載流量為651A。實際環境溫度18C,綜合修正系數K=1.06故KIy =690 Ig.max=376.6A ,可滿足長期發熱要求L tdz熱穩止校驗：S Smin=C(mm2)tdz為主保護動作時間加斷路器全分閘時間取 tdz=3.45s其中熱穩定系數C=87,滿足熱穩定要求的最小截面為：一二 td

26、z /、2Smin=C = (6900/87/2) 乂 3.45 =79.11 ( mm )可見，前面所選導線截面 S=300mm2Smin=79.11 mm2滿足熱穩定要求。35kV出線的選擇及校驗35kV進線有4回，最大持續工作電流Ig.max=376.6 /4=94.15A,、2按Tmax=6000h/a查表，可得經濟電流密度 J=0.97A/mm則母線經濟截面為：S= Ig.max/J=94.15/0.97=97.06 mm2查設備手冊選LGJ-120鋼芯鋁絞線，+80 C長期允許載流量為380A實際環境溫度18C,綜合修正系數K=1.06故KI y =402.8 Ig.max=94.

27、15A,可滿足長期發熱要求。I -O熱穩止校驗：SSmin= ,/tdz (mm )Ctdz為主保護動作時間加斷路器全分閘時間取 tdz=3.45s其中熱穩定系數0=87,滿足熱穩定要求的最小截面為(6900/87/4) X J3.45 =36.82 mm2)可見，前面所選導線截面 S=120mm2Smin=36.82mm2,滿足熱穩定要求 10kV母線的選擇及校驗1 .按經濟電流密度選擇母線截面Ig.max=1537.5A,、2按Tmax=6000h/a查表，可得經濟電流密度 J=0.97A/mm則母線經濟截面為:2S= Ig.max/J=1537.5/0.97=1585.05 mm查矩形鋁

28、導體長期允許截流量表表，應選 (100 X 10)型雙條豎放鋁導體。它在 Qy=80C ,Q0=25C ,平放布置時 Iy=2558A因實際環境溫度Q=18C,查表，綜合修正系數 K=1.06故KIy=2711.48A Ig.max=1537.5A ,可滿足長期發熱要求。I 一I t 一 tdz22 .熱穩定校驗：SSmin=C ( mm)tdz為短路電流等值時間，即tdz=4.4+0.05=4.45s查表，其中熱穩定系數C=87,滿足熱穩定要求的最小截面為(19250/87) X *4.45 =466.76(mm2)可見，前面所選母線截面 S=2100M0)=2400(mm2) min=466.76(mm2)能滿足短路熱穩定要求。10kV進線的選擇及校驗35kV進線有2回，最大持續工作電流Ig.max=1537.5 /2=768.75A按Tma戶6000h/a,查表，可得經濟電流密度 J=0.97A/ mm2則母線經濟截面為：S= I g.max/J=768.75/0.97=792.5 mm2查設備手冊選LGJ-1000/55鋼芯鋁絞線，+80 C長期允許載流量為1399A實際環境溫度18C,綜合修正系數K=1.06故K