110KV降压变电所设计方案

-1-110KV降压变电所设计方案第一章原始资料分析1.1变电所性质与规模本110KV变电站是为满足某市区生产及生活的供电要求新建的一个110kV降压变电所；该变电站设计装2台主变压器。电压等级：110/10kV线路回数：110kV；3回，备用1回；10kV；16回，备用2回；1.2负荷概况本变电所是10KV出线，出线回路数为16回，备用2回，每回的最大输送容量为4MW，负荷功率因数COSφ=0.8，同时率为0.85；远景合计负荷30MW；负荷均有一级、二级负荷。1.3所址地理及气象条件所址地区平均海拔高度200m，地势平坦，属于轻震区。年最高气温+40℃，年最低气温-18℃，年等值气温+15℃，最热月平均最高气温+32℃，最大风速为28m/s，主导风向西北，最大覆冰厚度b=10mm。微风风速为3.5m/s，属于我国Ⅷ类标准气象区。土壤热阻率为120℃·cm/W,土温20℃。1.4系统情况（1）最大运行方式时：S1=550MVA，XS1=0.7；S2=1350MVA，XS2=0.55；（2）最小运行方式时：S1=500MVA，XS1=0.75；S2=1300MVA，XS2=0.6；（3）系统可保证本所110kV母线电压波动在±5%以内。1.5设计内容1.电气一次部分。①变电所总体分析；②负荷分析与主变压器选择；③电气主接线设计；④短路电流计算；⑤电气设备选择；⑥配电装置与电气总平面设计；⑧防雷保护设计。2.电气二次部分。①110kV线路保护整定计算；②10kV线路保护整定计算；③变压器保护整定计算；④110kV母线保护整定计算；⑤变压器保护、控制、测量、信号及端子排设计计。-2-第二章电气主接线设计把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。2.1电气主接线的设计原则和要求电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。(1)接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110kV～220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电站中，当110～220kV出线在4回及以上时，一般采用双母接线。（2）设计主接线的基本要求：在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。①可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。②灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：a、作的方便性b、调度的方便性c、扩建的方便性③经济性：在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑：a、节省一次投资b、占地面积少c、电能损耗少2.2电器气主接线设计步骤电气主接线的具体设计步骤如下：（1）分析原始资料-3-①工程情况：主要包括变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。②电力系统情况：电力系统近期及远景发展规划（5～10年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。③负荷情况：包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。④环境条件：包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响。⑤设备供货情况：这往往是设计能否成立的重要前提，为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较。保证设计的先进性、经济性和可行性。(2)拟定主接线方案根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。（3）短路电流计算对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。（4）主要电器选择包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。（5）绘制电气主接线图将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。2.3本变电站电气主接线设计（1）110kV侧主接线从原始资料可知，110kV母线有4回进线，4回出线。110kV～220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线分段或双母线的35kV～110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。方案（一）：采用单母线分段带旁路接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线。单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但是这也增加了一台断路器和一条母线的投资。方案（二）：双母线接线优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔-4-离开关时只停该回路。（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点：（1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投次大。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于110kV侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。对比以上两种方案，双母线接线供电可靠性高，但无旁路母线检修断路器时需要停电而且双母线接线复杂，使用设备多、投资较大；采用单母线分段带旁路的电气接线可将I、II类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；而且带旁路可以在检修断路器时对用户进行供电。故经过综合考虑采用方案（一）。（2）10KV侧主接线方案（一）:采用单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点：可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。方案（二）：单母线分段优点：(1)母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。(2)对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II类负荷供电性的要求，故不采纳；将I、II类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性。故采用方案（二）-5-第三章负荷计算及变压器选择3.1负荷计算负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的可靠性非常重要。计算负荷由公式%1cos1nitcpKS式中sC——某电压等级的计算负荷kt——同时系数（这里取0.85）%——该电压等级电网的线损率，取5%P、cos——各用户的负荷和功率因数10kv侧计算负荷：近期负荷：P近10=0.8+4+1.5+1.2+2.5+3.5+0.4+1.3+1.5+1.2=17.9MW远期负荷：P远10=1.5+6+3+3+4+5+1+2+2.5+2+21+1=52MW则10KV侧计算负荷MVA21.58%518.012125.221543678.030.751.5*0.85=S103.2主变压器的选择主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否，所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。一、变电所主变压器的选择有以下几点原则（1）在变电所中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器；对于330kV、550kV变电所，经技术经济为合理时，可装设3~4台主变压器。（2）对于330kV及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，均采用三相变压器。500kV变电所，应经技术经济论证后，确定是采用三相变压器，还是单相变压器组，以及是否设立备用的单相变压器。（3）装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事帮停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。-6-（4）具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。（5）与两种110kV及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况，校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。（6）500kV变电所可选用自耦强迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压(即短路电压)，应根据电网情况、断路器断流能力以及变压器结构选定。（7）对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。二、主变台数的确定由原始资料可知，待建变电站是为满足某市区生产及生活的供电要求新建一个110kV降压变电所。负荷大，出线多，所以考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器，可保证供电的可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。三、主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后5~10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10~20年的负荷发展，所以我们选择大容量变压器以满足未来的经济发展要求。确定变压器容量:（1）变电所的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的70%，即MVASSB75.40%7021.58%7010（2）单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电需要10KV侧负荷全为一、二级负荷故一、二级负荷为58.21MVA所以变压器的容量最少为58.21MVA，这里选60MVA综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数表：型号额定容量KVA高压KV高压分接范围低压KVSF9-63000/11063000110110±2*2.5%10.5空载损耗KW负载损耗KW空载电流I%阻抗电压s%U联结组标号452340.3510.511NYd-7-第四章短路电流计算4.1短路电流计算条件⑴因为系统电压等级较高，输电导线的截面较大、电阻较小、