10KV变电所电气部分设计

电气工程基础课程设计220/110/10KV降压变电所电气部分（10KV侧电气部分设计）学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化姓名:学号：指导教师：设计完成日期：2013年2月14日0220/110/10KV降压变电所电气部分设计目录摘要...............................................（3）1变电所原始资料...................................(3）2变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择.........(4）主变台数的确定.............................................(5）2.1.3、主变压器容量的确定........................................(5）2.1.4、变压器类型的确定.........................................(5）2.1.5、变压器参数的确定..........................................(5）2.2变电所主接线方案的选择及供电接线形式的选择..................(6）2.2.1主接线的基本要求..........................................(6）2.2.2电气主接线的设计原则......................................(7）2.2.3主接线的设计步骤..........................................(7）2.3变配电所的主接线方案的技术比较...............................(7）2.3.1主接线的设计方案............................................(7）2.3.2主接线方案的确定............................................(9）3短路电流计算.....................................(10）3.1短路电流计算条件............................................（10）3.2短路电流计算方法与步骤......................................（10）3.2.1方法.....................................................（10）3.2.2短路电流计算的步骤........................................（10）3.3短路电流的原因及其计算......................................（11）410KV侧电气设备的选择............................（13）4.1电气设备的选择原则...........................................（13）4.2电气设备选择的技术条件.......................................（13）4.3主要电气设备的选择...........................................（14）参考文献.......................................................（18）摘要变电所是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。变电所涉及方面很多，需要考虑的问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电所高低压电气设备，为变电所平面及剖面图提供依据。在变电站的设计中，既要求所变电能能很好地服务于工业生产，又要切实保证工厂生产和生活的用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：1安全：在变电过程中，不发生人身事故和设备事故。可靠：所变电能应满足电能用户对用电的可靠性的要求。优质：所变电能应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。经济：变电站的投资要少，输送费用要低，并尽可能地节约电能、减少有色金属的消耗量和尽可能地节约用地面积。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）配电系统设计与系统接线方案选择。【关键词】：变电所.变压器.接线.配电系统1变电所原始资料1.变电所与电力系统的连接方式：系统以双回220KV线路向变电所供电，S=2100MVA，x=0.004。2.负荷资料：设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷。确定本变电所的电压等级为220/110/10KV，220KV是本变电所的电源电压，110KV和10KV是二次电压。在中压侧110KV母线，送出2回线路，主要供给炼钢厂（一类负荷），最大负荷为42000KW,其中重要负荷占65%，COSФ=0.95；在低压侧10KV母线，送出12回线路，主要给部分工厂和民用（主要为二三类负荷），最大负荷为9800KW，其中重要负荷占62%；在本所220KV母线有三回输出线路。最大负荷利用小时数Tmax=5500h，同时率取0.9，线路损耗取5%。该变电所的所址，地势平坦，交通方便，环境最高温度为40ºC。2变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择主变的容量、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。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60%以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。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。25)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。主变台数的确定由原始资料可知，待建变电站是在城市近郊建设的。负荷大，出线多，且本所是枢纽变电所，在中低压侧已形成环网，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。随着未来经济的发展，可再投入一台变压器。2.1.3、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，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。此待建变电站坐落在城市近郊，当地主要负荷有炼钢厂,部分工厂和民用等地区负荷。考虑到城市近郊的发展速度非常快，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:两台总容量：∑S≥Smax=19600KVA单台运行时最大容量：S≥(60%～70%)×Smax=11760～13720KVA2.1.4、变压器类型的确定依设计原则，只要不受运输条件限制，应优先考虑三相变压器。该变电所主变压器为220kV降压变电所，单台容量不大40000KVA，不会受到运输条件限制，故选用三相变压器。由于本变电所具有三种电压等级220KV、110KV、10KV，各侧的功率均达到变压器额定容量的15%以上，低压侧需装设无功补偿，因此主变压器宜采用三绕组变压器，且本变电所的接地方式适合采用自耦变压器。2.1.5、变压器参数的确定表2—1变压器的参数型号OSFP7—40000/220额定容量（kVA）40000电压组合及其分接头范围高压(kV)220±2×2.5%中压(kV)121低压(kV)10.5连接组标号YN,a0,d11空载损耗(kW)33负载损耗(kW)135空载电流(%)0.8阻抗电压(%)高—中8—103高—低28—34中—低18—24注:容量分配为100/100/50.由表所知：%)32(SV=36)50100(18)%('3)32(NNSSSV由此可计算出各绕组的等值电抗如下：归算到10KV侧得：X1=(VS1%/100)*(VN2/SN)*103=(14/100)*(102/40000)*103=0.35ΩX2=(VS2%/100)*(VN2/SN)*103=(-6/100)*(102/40000)*103=-0.15X3=(VS3%/100)*(VN2/SN)*103=(42/100)*(102/40000)*103=1.05选取基准值MVASB100,VB=10.5KV,化为标幺值为：X1*=X1*SB/VB2=0.35*100/10.52=0.3175X2=X2*SB/VB2=-0.15*100/10.52=-0.1361X3*=X3*SB/VB2=1.05*100/10.52=0.95242.2变电所主接线方案的选择及供电接线形式的选择2.2.1主接线的基本要求主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。在满足上述技术要求的前提下，主接线方案应力求接线简化、投资省、占地少、运行费用低。采用的设备少，且应选用技术先进、经济适用的节能产品。总之，变电所通过合理的接线、紧凑的布置、简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。2.2.2电气主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。（2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电；三级用电负荷一般只需一个电源供电。（3）考虑主变