110KV无人值班变电站方案设计书陈文1Word文件下载.docx

1、（3）出线回路数和负荷重要性分级。出线回路和负荷重要分级对主接线的确定影响甚大。要确切的定出输电线路的回路数以及输送容量、导线型号和出线的方向等。对电力负荷按其重要性可分为：a）一级负荷：是指对此种负荷如中断供电，将造成人民生命危险、设备损坏。造成重大的国民经济损失、使市政生活中的要害部门发生混乱。b）二级负荷：是指对此种负荷停止供电，会造成大量减产、居民生活受到影响。c）三级负荷：除一、二级以外的负荷。对于一级负荷必须要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，保证一级负荷不间断供电。对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，保证大部分二级负荷不间断供电。对于三级负荷一

2、般只需要有一个电源供电。2）主变压器选择。包括主变压器台数、容量和型式、变压器各侧的额定电压调节范围分接头选择及在各种运行方式下通过变压器的功率潮流。3）变压器的备用容量。为了保证可靠供电，要求系统的装机备用容量不少于全系统容量的20%，运行备用容量不少于810%的适应负荷实增、机组检修和故障停运三种情况。4）无功补偿装置的选择。为平衡无功功率而要求在变电站或发电厂升压站中装设的并联电抗器、串联电容补偿装置、静止补偿装置、调相机和并联电容器等的形式、数量和容量。5）系统内过电压的模拟和计算，以及限制内过电压的措施。6）系统短路容量或归算的电抗值和变压器中性点接地方式，以及限制系统短路电流的措施

3、。7）根据地区负荷，确定610KV的出线回路数。8）拟定本期及远景变电站与系统的连接方式和推荐的主接线方案。从设计变电站电气主接线的角度来看，上述前提必须首先明确，否则不会符合系统的安全、灵活、经济运行和远景发展的要求，就会出现技术上、经济上的不合理性。2.1.2主接线的设计要求我国变电站设计技术规程SDJZ79规定，变电站的主接线应根据变电站在电力系统的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠简单灵活、操作方便和节约投资等要求。可靠性：断路器检修时，能否不影响供电；线路断路器或母线故障时以及母线检修时，停运的回路和停运的回路数、停运的时间长短以及能否保证对重要用户的供电

4、。变电站全部停运的可能性；应满足可靠性准则的要求。灵活性：满足调度灵活，操作方便的基本要求，既能灵活的投、切变压器或线路调配电源和负荷，又能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求，不致过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行；（2）在设计主接线时应留有发展扩建的余地。1）经济性（1）投资省；（2）占地面积少；（3）电能损耗小；2.1.3 主接线的方式对于110kV变电站来说，主接线的接线方式主要有两种：1）单母分段接线2）桥式接线（1）单母分段接线由于单母分段接线既具有单母线接线简单、经济、方便的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，提高了供电可靠性，故这种接线的应用范围有所扩大，但单

5、母线分段接线仍存在缺点，就是当一段母线或母联隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要在检修期间长时间停电，再有单母线是母线制最原始和简单的接线，这种接线的特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都在同一母线上，其优点是简单、清晰、采用设备少、操作方便、便于扩建，缺点是不够灵活，任一元件母线或母线隔离开关故障或检修均需使整个配电装置停电。为了克服单母线这种缺点，我们采用单母分段接线，这种接线方式分段的数目取决于电源的数量和容量，段数越多故障时停电范围越小。但使用断路器设备增多且配电装置和运行也越复杂。由于以上原因。这种接线方式对于出线不多，容量不大的35110KV的变电站较实用，对于

6、110KV出线四回为宜。（2）桥形接线依照连接桥的位置可分为内桥和外桥。当输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切换时，采用内桥接线较合适。当输电线路较短，变压器随经济要求需经常切换时，采用外侨接线较合适。内桥接线中，当变压器故障时，需停相应的线路。外桥接线时，当线路故障时，需停相应的变压器，而且隔离开关又做为操作电气，所以可靠性较差。由于断路器少、布置简单、造价低，往往在35220KV配电装置中广泛应用，故我们设计的无人值班变电站采用内桥接线方式。（图 2-1）图 2-1 桥形接线2.2 变压器的选择2.2.1 主变压器选择正确合理地选择主变压器的台数、容量和类型是电力系统规划和具体变

7、电站主接线设计中的一个主要问题，根据我国的实践经验应考虑以下一些原则：1）主变压器台数选择为保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站一般装设两台变压器。对于大型超高压枢纽变电站装设两台大型变电站，由中压侧供给整个城市及工业区。在一台变压器故障时，要切断大量的负荷是非常困难的，根据各工程的具体情况，安装24台主变压器可提高其可靠性。2）主变压器的容量选择主变压器的容量选择就根据电力系统510年的发展规划进行选择。变压器容量的选择必须力求使其切合实际需要。为此，必须尽力能把510年负荷发展规划做得正确，这是最根本的。变电站的最大负荷按以下公式确定： （2-1） （2-2）式中：

8、Pm变电站最大负荷。Ko同时率。P按负荷登记统计的综合用电负荷。以变压器的正常过负荷能力来承担变压器所遭受的短时高峰负荷（连续运行时间不宜超过1小时），过负荷以不缩短变压器的寿命为限。从原则上讲，因为变压器和自耦变压器具有高度的可靠性和较低的事故率，可允许其在网络的事故状态下有较大的过负荷，而其寿命不怎么缩短。对于两台变压器变电站的主变容量按下式选择： （2-3）Pm变电站最大负荷SH变压器容量即按70%全部负荷选择。因此，装设两台变压器变电站的总容量为： （2-4）当一台变压器停用时，可保证对70%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%的负荷供电。若取，则当一台变压器

9、停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器事故过负荷能力40%，则可保证对80%负荷的供电。由于一般电网变电站中，大约有25%的非重要负荷，在事故运行方式下可以被切除，因此采取0.6 Pm，对变电站保证重要负荷来说也是可行的。根据原始资料，本变电站负荷为：3500KVA2 （45002）KVA （50002）KVA 6300KVA2，其中一、二、三类负荷均有。代入公式（2-3）查发电厂电气部分课程设计参考资料110kV双绕组变压器技术数据及综合投资表，选择的变压器为SFZL131500，参数见表2-1所示。表 2-1 110kV双绕组变压器技术数据及综合投资型号及容量低压侧额定电压连接组损耗

10、（kw）阻抗%空载电流运输重量短路主变SFZL1-3150011YO/31.119010.50.762.2.2 所用变的选择目前采用的计算负荷的重要方法是分别将每台电动机的KW换算成KVA，再考虑不同时运行情况的计算方法。按每台电动机的功率因数、效率、负荷系数分别由KW换算成KVA，再考虑不同时运行的情况，计算出总负荷（表2-2）。以中性110kV变电站的变压器的选择为例，需要计入的经常性电力负荷：主变压器风扇、蓄电池的充电和浮充电机组、蓄电池室通风、取暖器照明等；短时不经常及断续不经常运行的设备为检修负荷等不计算在内。充电机系统不经常连续运行的设备，故其负荷应予以计算，但此时可考虑浮充电机不

11、运行，不必计算。计算公式：电力负荷： （2-5）P1计算容量功率Kf电动机的负荷率 一般取1.04效率功率因数照明和加热负荷： （2-6）所用电总负荷： （2-7）式中各符号含义同前。该110kV变电站所用变压器选择结果见表2-3所示：表 2-3 所用变压器技术数据及综合投资型号及容量阻抗电压所用变S11500.4Y/ YO6.221.1545.40.34表 2-2 所内负荷统计表序号名称计算容量（KW）额定容量（KW）功率因数和效率经常性负荷安装数（台）运行数（台）运行容量（KW）（KVA）1充电机17.4200.7822.42浮充电机3.24.50.723主变压器风扇0.150.51324

12、.89.4蓄电池室通风机2.73.755室内配电装置通风机1.10.622.2电焊0.477检修用电0.68电热159通信用电3.810取暖水泵0.2操动机构加热0.312远东装置用电0.750.6813照明14屋内工作照明5.66屋外工作照明1.7416事故照明2.6717福利区照明2.03计算总容量（KVA）50.552.3 电流计算说明2.3.1 计算Igmax1）110kV母线工作电流的计算（一台主变停运）由于变压器在电压降低50%时出力保持不变，故其相应回路的Imax为变压器额定电流的1.05倍。2）10kV母线工作电流的计算（一台主变停运）3）各个馈路工作电流的计算表 2-4 Ig

13、电流计算结果电流（Ig）A110KV侧213.16810KV侧2233.1908各馈路363.7307259.8076288.675202.0732.3.2选择短路点计算短路电流1）短路电流计算的目的在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要有以下几个方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较多种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相同和

14、相对的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时短路电流为依据。（5）接地装置的设计也需用短路电流。图 2-2 短路点的选择2）短路电流计算条件为使所选电器具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，做验算用的短路电流应按下列条件确定：（1）容量和接线，按本工程最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划。（2）短路的种类：一般按三相短路验算，若其它种类较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。（3）计算短路点，选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。3）选择短路点d1、d2、d3变压器回路中的断路器，应比较断路器前后短路时通过断路器的

15、电流值，则其大者为短路点：（1）当在d1情况下发生短路时流过的短路电流为I1+I2，故选d1为短路点。（2）当在d2情况下发生短路时流过的短路电流为I1+I2，故选d2为短路点。（3）当在d3情况下发生短路时流过的短路电流为I1，故选d3为短路点。4）计算各点的短路电流（1）d1点短路电流的计算（取线路长为10km）a）最大运行方式下的短路电流如图2-3：图 2-3功率基准值：。电压基准值: b）最小运行方式下的短路电流如图2-4：图 2-4（2）d2点短路电流的计算a）最大运行方式下的短路电流：如图2-5：图 2-5如图2-6：图 2-6（3）d3点短路电流的计算如图2-7：图 2-7如图2

16、-8：表2-5 短路电流的计算结果短路点编号基值Ub（kv）Ib（A）支路计算电抗Xja*额定In稳态短路电流冲击值Ich（ka）S（MVA）标幺值I*有名I（KA）2.552.71d11150.502110kv系统0.06193.77216.6714.49336.9572761.287d25.49910kv系统0.2252122.6144.4424.4162.246422.79d32.26410.4422.436.19742.0892.4 导线的选择及校验2.4.1 110kV母线的选择及校验裸导线应根据具体使用情况按下列条件选择和校验：1）型式：载流导体一般采用铝制材料：110KV及以上高

17、压配电装置，一般采用软导线。2）最大持续工作电流选择导线截面积S，即 （2-8）Ig相应环境温度为+25时的导体长期允许载流量。K温度修正系数：根据参考资料全国主要城市气象资料数据平均最高32.5，据参考资料裸体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合修正系数K为0.89根据计算出的导体长期允许载流量，查表（钢芯铝绞线长期允许载流量）可选110KV进线导线为LGJ70。校验：（1）电流密度 J选择：查参考资料，采用钢芯铝绞线，当时，J导体的经济电流密度，查参考资料，按此条件选择的导线截面S，应尽量接近经济计算截面Sj，当无合适导体时允许小于Sj，考虑到环境温度的修正，修正系数K为0.89（2）按

18、热稳定校验裸导线热稳定校验为 （2-9）式中Smin根据热稳定的导体最小允许截面（mm2）C稳定系数 I稳态短路电流tdz短路电流等值时间（S）（3）按电晕，电压校验： （2-10）ULj临界电晕电压（kv）,其值按下式计算 （2-11） K水平布置为0.96Mr导线表面粗糙系数，多股绞线Mr=0.85空气相对密度0.955r导线半径（cm）相间距离（cm）查表，满足电晕要求的最小母线直径和截面，取计算过程详见计算书2.4.210kV母线的选择1）按最大持续工作电流选择导线截面S，即 （2-12）当环境温度为35时，温度修正系数K为0.89（查电力工程设计手册表416），多条矩形母线载流量选铝

19、母线LMY截面为 2）按热稳定校验矩形导线按热稳定校验为 （2-13）3）按动稳定校验单条矩形母线 （2-14）max作用在母线上的最大应力（取硬铝）L支持绝缘子间的跨距（m）W截面系数（m3）,是指垂直于作用方向的轴而言的抗弯距。震动系数 取1母线间的相间距离 取0.7（m）表 2-6 导线校验结果F（N/M）母线相间应力957.57每相两条母线间应力3390.24条间允许应力4511106Pa条间衬垫允许最大跨距0.7742.5 配电设备的选择2.5.1 110kV断路器的选择按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器，由于少油断路器制造简

20、单，价格便宜，维护工作量少，故3220KV一般采用少油断路器。1）按开断电流选择：由于断路器的开断时间较长，短路电流非周期分量衰减较多，能满足国家标准规定，非周期分量不超过周期分量幅值20%的要求，故高压断路器的额定开断电流应满足 式中：Id高压断路器触头实际开断瞬间的短路电流周期分量有效值，查发电厂电气部分课程设计参考资料表5-26（35220KV少油断路器），故选SW3110S少油式 W户外2）按动稳定校验 （2-15）Ich三相短路电流冲击值 36.957Imax断路器极限通过的电流峰值 413）按热稳定校验 （2-16）I稳态三相短路电流tdz短路电流发热等值时间（又称假想时间）It断

21、路器t热稳定电流查发电厂电气部分课程设计参考资料表526 算出：tdz表 2-7 110kV侧断路器选择结果表计算数据SW3110Uns 110（KV）Un 110（KV）Imax 213.168（A）In 1200（A）I 14.493（KA）Inbr 15.8（A）Ish 36.957（KA）Ind 41（KA）Qk 724.66（KA2.S）I*t 998.56（KA2.S）2.5.2110kV隔离开关的选择隔离开关是发电厂和变电站中常用的电器，它需要与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的形式比较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三株式。它对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。1）按最大持续电流选 （2-17）由额定电流选，查发电厂电气部分课程设计参考资料表5-33（户外隔离开关主要技术参数）故选GW4110 G隔离开关 W户外2）按动稳定校验： （2-18）3）按热稳定校验： （2-19）表 2-8 110KV侧隔离开关选择结果表GW4110In 600（A）