1、. . . . 發電廠電氣部分綜合設計題目 110kV變電站一次接線設計 專 業電氣工程與自動化班 級 學生 任課教師 _ 2012年06月19日目錄(1)摘要（2）概 述 (2）第一章 變壓器電氣主接線（3）11 110kv電氣主接線（4）12 35kv電氣主接線 （5）13 10kv電氣主接線 （6）14 站用變接線 （7）第二章 負荷計算與變壓器選擇 .（9） 21 主變臺數、容量和型式的確定（10） 22 站用變臺數、容量和型式的確定（11） 2.3負荷計算(11)第三章 短路電流的計算（12） 31 短路電流計算點的確定和短路電流計算結果（12）第四章 主要電氣設備選擇（12） 41

2、 高壓斷路器的選擇（13 42 隔離開關的選擇（13） 43 母線的選擇（14） 44 電流互感器的選擇（14） 45電壓互感器的選擇（14）46各主要電氣設備選擇結果一覽表（14）附錄I 設計計算書 （16 附錄II電氣主接線圖 （21）參考文獻 .（22）摘 要本文首先根據任務書上所給系統與線路與所有負荷的參數，分析負荷發展趨勢。從負荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以與出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，安全，經濟與可靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以與站用電的主接線，然后又通過負荷計算與供電圍確定了主變壓器臺數，容量與型號，同時也確定了站用變

3、壓器的容量與型號，最后，根據最大持續工作電流與短路計算的計算結果，對高壓熔斷器，隔離開關，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，從而完成了110kV電氣一次部分的設計。關鍵詞：變電站 變壓器 接線 概 述1.按照電力先行的原則，依據遠期負荷發展，決定在某區興建1中型110kV變電所。該變電所建成后，任務以對本區用戶供電為主，尤其對本地區大用戶進行供電。改善提高供電水平。同時和其他地區變電所聯成環網，提高了本地供電質量和可靠性。該變電站110kV出線4回，2回備用；35kV出線8回，2回備用； 10kV線路12回，另有2回備用。2變電站負荷情況與所址概況：本變電站的電壓等級為

4、110/35/10kv。變電站由兩個系統供電，系統S1為600MVA，容抗為0.38, 系統S2為800MVA，容抗為0.45.線路1為30KM, 線路2為20KM, 線路3為25KM。該地區自然條件：年最高氣溫 40攝氏度，年最底氣溫- 5攝氏度，年平均氣溫 18攝氏度。出線方向110kV向北，35kV向西，10kV向東。所址概括，黃土高原，面積為100×100平方米，本地區無污穢，土壤電阻率7000.cm。 本論文主要通過分析上述負荷資料，以與通過負荷計算，最大持續工作電流與短路計算，對變電站進行了設備選型和主接線選擇，進而完成了變電站一次部分設計。第一章 變電站電氣主接線設計現

5、代電力系統是一個巨大的、嚴密的整體。各類發電廠、變電站分工完成整個電力系統的發電、變電和配電的任務。其主接線的好壞不僅影響到發電廠、變電站和電力系統本身，同時也影響到工農業生產和人民日常生活。因此，發電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。1 運行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數目的多少和停電時間的長短，以與能否保證對重要用戶的供電。2 具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備。切除故障停電時間最短、影響圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。 3 操作應盡可能簡單、

6、方便主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。4 經濟上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發揮經濟效益。5應具有擴建的可能性由于我國工農業的高速發展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統中的地位、環境、負荷的性質、出線數目的多少、電網的結構等。1.1 110kV電氣主接線由于此

7、變電站是為了某地區電力系統的發展和負荷增長而擬建的。那么其負荷為地區性負荷。變電站110kV側和10kV側，均為單母線分段接線。110kV220kV出線數目為5回與以上或者在系統中居重要地位，出線數目為4回與以上的配電裝置。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35kV110kV系統中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線。根據以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案，如圖1.1與圖1.2所示。圖1.1單母線分段帶旁母接線圖1.2雙母線帶旁路母線接線表1-1 主接線方案比較表 項目 方案 方案方案技術 簡單清晰、操作方便、易于發展 可靠性、靈活性差 旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進行不停電檢

8、修出線斷路器，保證重要用戶供電 運行可靠、運行方式靈活、便于事故處理、易擴建 母聯斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作 倒閘操作復雜，容易誤操作經濟 設備少、投資小 用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節省投資 占地大、設備多、投資大 母聯斷路器兼作旁路斷路器節省投資在技術上（可靠性、靈活性）第種方案明顯合理，在經濟上則方案占優勢。鑒于此站為地區變電站應具有較高的可靠性和靈活性。經綜合分析，決定選第種方案為設計的最終方案。 1.2 35kV電氣主接線電壓等級為35kV60kV，出線為48回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接線時，

9、可增設旁路母線。但由于設置旁路母線的條件所限（35kV60kV出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時間短，約為23天。）所以，35kV60kV采用雙母線接線時，不宜設置旁路母線，有條件時可設置旁路隔離開關。據上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。如圖1.3與圖1.4所示。圖1.3單母線分段帶旁母接線圖1.4雙母線接線對圖1.3與圖1.4所示方案、綜合比較。見表1-2表1-2 主接線方案比較項目 方案方案單方案雙技術簡單清晰、操作方便、易于發展可靠性、靈活性差旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電 供電可靠 調度靈活 擴建方便 便于試驗 易誤操作經濟設備

10、少、投資小用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節省投資 設備多、配電裝置復雜 投資和占地面大經比較兩種方案都具有易擴建這一特性。雖然方案可靠性、靈活性不如方案，但其具有良好的經濟性。鑒于此電壓等級不高，可選用投資小的方案。1.3 10kV電氣主接線610kV配電裝置出線回路數目為6回與以上時，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。上述兩種方案如圖1.5與圖1.6所示。圖1.5單母線分段接線圖1.6雙母線接線對圖1.5與圖1.6所示方案、綜合比較，見表1-3表1-3 主接線方案比較項目 方案方案單分方案雙技術 不會造成全所停電 調

11、度靈活 保證對重要用戶的供電 任一斷路器檢修，該回路必須停止工作供電可靠調度靈活擴建方便便于試驗易誤操作經濟 占地少 設備少設備多、配電裝置復雜投資和占地面大經過綜合比較方案在經濟性上比方案好，且調度靈活也可保證供電的可靠性。所以選用方案。1.4 站用電接線一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式。故提出單母線分段接線和單母線接線兩種方案。上述兩種方案如圖1.7與圖1.8所示圖1.7單母線分段接線圖1.8單母線接線對圖1.7與圖1.8所示方案、綜合比較，見表1-4。表1-4 主接線方案比較項目 方案方案單分方案單技術不會造成全所停電調度靈活保證對重要用戶的供電任一斷路器檢修，該回路必須停止

12、工作擴建時需向兩個方向均衡發展 簡單清晰、操作方便、易于發展 可靠性、靈活性差經濟占地少設備少設備少、投資小經比較兩種方案經濟性相差不大，所以選用可靠性和靈活性較高的方案。第二章 主變臺數、容量和型式的確定2.1.1變電所主變壓器臺數的確定主變臺數確定的要求：1.對大城市郊區的一次變電站，在中、低壓側已構成環網的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。2.對地區性孤立的一次變電站或大型專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性。2.1.2變電所主變壓器容量的確定主變壓器容量確定的要求：1.主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規劃負荷選擇，并適當考慮到遠期1020年的負荷發展。2.根據

13、變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設計與過負荷能力后的允許時間，應保證用戶的一級和二級負荷：對一般性變電站停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的6070%。S=68.494MVA由于上述條件所限制。所以，兩臺主變壓器應各自承擔34.247MVA。當一臺停運時，另一臺則承擔70%為47.946MVA。故選兩臺50MVA的主變壓器就可滿足負荷需求。2.1.3 變電站主變壓器型式的選擇 具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側雖無負荷，但在變電站需裝設無功補償

14、設備時，主變壓器采用三饒組。而有載調壓較容易穩定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調壓方式，且規程上規定 對電力系統一般要求10kV與以下變電站采用一級有載調壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國110kV與以上電壓變壓器繞組都采用Y連接；35kV采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。故主變參數如下：型號電壓組合與分接圍阻抗電壓空載電流連接組高壓中壓低壓高-中高-低中-低13YN，yn0,d11SFSZ9-50000/110110±8×1。25%385±5%1051110.51756.52.2 站用變臺數、容量和型式的

15、確定2.2.1站用變臺數的確定對大中型變電站，通常裝設兩臺站用變壓器。因站用負荷較重要，考慮到該變電站具有兩臺主變壓器和兩段10kV母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設兩臺站用變壓器，并采用暗備用的方式。2.2.2站用變容量的確定站用變壓器 容量選擇的要求：站用變壓器的容量應滿足經常的負荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用。考慮到兩臺站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態下運行，當任意一臺變壓器因故障被斷開后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。S站=96.075/(1-10%) =106KVA2.2.3 站用變型式的選擇考慮到

16、目前我國配電變壓器生產廠家的情況和實現電力設備逐步向無油化過渡的目標，可選用干式變壓器。故站用變參數如下：型號電壓組合連接組標號空載損耗負載損耗空載電流阻抗電壓高壓高壓分接圍低壓S9-200/1010;6.3;6±5%0.4Y,yn00.482.61.34因本站有許多無功負荷，且離發電廠較近，為了防止無功倒送也為了保證用戶的電壓，以與提高系統運行的穩定性、安全性和經濟性，應進行合理的無功補償。2.3 負荷計算要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側的最大持續工作電流。首先必須要計算各側的負荷，包括站用電負荷（動力負荷和照明負荷）、10kV負荷、35kV負荷和110kV側負

17、荷。由公式 （2-1）式中 某電壓等級的計算負荷同時系數（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV荷與10kV各負荷之間取0.9、站用負荷取0.85）%該電壓等級電網的線損率，一般取5%P、cos各用戶的負荷和功率因數2.3.1 站用負荷計算S站=0.85×(91.5/0.85)×(1+5%)=96.075KVA0.096MVA2.3.2 10kV負荷計算S10KV=0.85(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)×0.85+3/9×4×(1+5%) =38.675WVA2.3.3 35kV負荷計算S35KV=0.9×

18、(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85×(1+5%)=27.448MVA2.3.4 110kV負荷計算S110KV=0.9×(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9) ×(1+5%)+ S站=68.398+0.096=68.494MVA第三章 工作電路短路計算3.1 短路電流計算點的確定和短路電流計算結果短路是電力系統中最常見的且很嚴重的故障。短路故障將使系統電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統的穩定性，并損壞電氣設備。因此，在發電廠變電站以與整個電力系統的設計和運行中，都必須對短路

19、電流進行計算。短路電流計算的目的是為了選擇導體和電器，并進行有關的校驗。按三相短路進行短路電流計算。可能發生最大短路電流的短路電流計算點有個，即110KV母線短路（K1點），35KV母線短路（K2）點，10KV電抗器母線短路（K3點），0.4KV母線短路（K4點）。3.2 各回路最大持續工作電流根據公式 = （3-1） 式中 - 所統計各電壓側負荷容量 - 各電壓等級額定電壓 - 最大持續工作電流=/則：10kV =38.675MVA/×10KV=2.232KA35kV =27.448 MVA/×35KV=1.58KA 110kV =68.494 MVA/×110

20、KV=3.954 KA (計算過程見附錄)第四章 主要電氣設備選擇由于電氣設備和載流導體得用途與工作條件各異,因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不一樣。但是，電氣設備和載留導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。電氣設備選擇的一般原則為：1.應滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠景發展。2.應滿足安裝地點和當地環境條件校核。3.應力求技術先進和經濟合理。4.同類設備應盡量減少品種。5.與整個工程的建設標準協調一致。6.選用的新產品均應具有可靠的試驗數據并經正式簽訂合格的特殊情況下選用未經正式鑒定的新產品應經上級批準。1.電壓 選用的電器允許最高

21、工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug,即，Umax>Ug2.電流 選用的電器額定電流Ie不得低于 所在回路在各種可能運行方式下的持續工作電流Ig ，即Ie>Ig校驗的一般原則：電壓等級型號額定電壓額定電流動穩定電流110kVGW4-110G110KV 1000A8035kVGW4-3535KV1000A5010kVGN8-1010KV600A751.電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動熱穩定校驗，校驗短路電流一般取最嚴重情況的短路電流。2.用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩定。3.短路的熱穩定條件Qdt在計算時間ts，短路電流的熱效應（KA2S）Itt秒設

22、備允許通過的熱穩定電流有效值（KA2S）T設備允許通過的熱穩定電流時間（s）校驗短路熱穩定所用的計算時間Ts按下式計算t=td+tkd式中td 繼電保護裝置動作時間（S）tkd斷4.1 高壓斷路器的選擇選擇斷路器時應滿足以下基本要求：1.在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應該具有足夠的熱穩定性和動穩定性。2.在跳閘狀態下應具有良好的絕緣性。3.應有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。電壓等級型號額定電壓額定電流動穩定電流110kVLW14-110110KV 31500A31.580KA35kVZN23-3535KV16002563KA10kVZN-1010KV

23、600A8.7kA3.應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結構簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。4.2 隔離開關的選擇隔離開關是高壓開關設備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關時應滿足以下基本要求：1.隔離開關分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別設備是否與電網隔開。2.隔離開關斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓與相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危與工作人員的安全。3.隔離開關應具有足夠的熱穩定性、動穩定性、機械強度和絕緣強度。4.隔離開關在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。5.隔離開關的結構簡單

24、，動作要可靠。6.帶有接地刀閘的隔離開關，必須裝設連鎖機構，以保證隔離開關的正確操作。4.3 各級電壓母線的選擇選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應考慮如下容：、選擇母線的材料，結構和排列方式；、選擇母線截面的大小；、檢驗母線短路時的熱穩定和動穩定；、對35kV以上母線，應檢驗它在當地睛天氣象條件下是否發生電暈；、對于重要母線和大電流母線，由于電力網母線振動，為避免共振，應校驗母線自振頻率。4.4電流互感器的配置和選擇一.參數選擇1.技術條件（1） 正常工作條件一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側負荷，準確度等級，（2） 短路穩定性動穩定倍數，熱穩定倍數（3） 承受過電

25、壓能力絕緣水平，泄露比2.環境條件環境溫度，最大風速，相對濕度。電壓等級型號110kVLCWB-6-11035kVLCZ-3510kVLMC-10二.型式選擇35kV以下的屋配電裝置的電流互感器，根據安裝使用條件與產品情況，采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構。35kV以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結構的獨立式電流互感器，在有條件時，如回路中有變壓器套管，穿墻套管，應優先采用套管電流互感器，以節約投資，減少占地。4.5 電壓互感器的配置和選擇一.參數選擇1.技術條件(1)正常工作條件一次回路電壓，一次回路電流，二次負荷，準確度等級，機械負荷(2)承受過電壓能力絕緣水平，泄露比距。二.環境條件環境溫

26、度，最大風速，相對濕度，海拔高度，地震烈度型號額定電壓（V）二次繞組額定輸出（VA）電 容 量載 波耦 合電 容一次繞組二次繞組剩余電壓繞組0.5級1級高壓電容中壓電容YDR-110110000/100/100150VA300VA12.550104.6 各主要電氣設備選擇結果一覽表電壓等級電氣設備110kV35kV10kV高壓斷路器LW14-110ZN23-35ZN-10隔離開關GW4-110GGW4-35GN8-10電流互感器LCWB-6-110LCZ-35LMC-10電壓互感器YDR-110TDJJ-35TSJW-10絕緣子ZSW-110ZSW-35/400ZSW-10/500母線LGJQ

27、-150LGJ185LGJ-150主變壓器SFSZ9-50000/110站用變壓器S9-200/10附錄: 短路電流計算書 0.4KV 35KV K4 10KV K2 K3 110KV K1等效電路圖查表知 LGJQ-150 X*=0.1989/KM選基準: =100MVA = 0.4KV 9 K435KV 4 5 1 2 K3K2 3 6 10KV K1 110KV 7 8 10 11等效電路圖當K1點斷路時:Us(1-3)%=10.5 % Us(2-3)%=6 % Us(1-2)%=17%X1= X4=1/200(17+10.5-6)×100/50=0.215X2= X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125X6= X3=1/200(17+6-10.5)×100/50=0Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95= X7 X8X10=0.38×/600=7.7X11=0.45×/800=6.8X9=4%/100×100/0.22=0.18 X12=0.1075 X13=0.0625 X14=0X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56(b) (c)X= X12(X13+ X9