变电站一次系统总体设计文档格式.doc

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5电气设备的选择 5

5.1电气设备选择的原则 5

5.2110kV电气设备的选择 5

5.2.1110kV断路器及隔离开关的选择 5

5.2.2110kV电流互感器的选择 5

5.2.3110kV电压互感器的选择 5

5.2.4110kV母线的选择 5

5.2.5110kV进线的选择 5

5.3110kV电气设备汇总表 5

5.435kV电气设备的选择 5

5.4.135kV开关柜的选择 5

5.4.235kV断路器和隔离开关的选择 5

5.4.335kV电流互感器的选择 5

5.4.435kV电压互感器的选择 5

5.4.535kV母线的选择 5

5.4.635kV出线的选择 5

5.535kV电气设备汇总表 5

5.610kV电气设备的选择 5

5.6.110kV开关柜的选择 5

5.6.210kV断路器的选择 5

5.6.310kV电流互感器的选择 5

5.6.410kV电压互感器的选择 5

5.6.510kV母线的选择 5

5.6.610kV出线的选择 5

5.710kV电气设备汇总表 5

6配电装置 5

6.1中里变电站的配电装置 5

6.1.1110kV配电装置 5

6.1.235kV配电装置 5

6.1.310kV配电装置 5

结论 5

致谢 5

参考文献 5

摘要

随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素,而且随着负荷密度迅速增长，对电能的质量和可靠性都提出了更高的要求，但是由于许多变电站建站时间较早，站内配电装置陈旧，跟不上经济及用电发展的要求，因此对变电站的改造和设计成为首要解决的问题。

本文第一章主要阐述了变电站的发展现状以及中里变电站的基本情况。

第二章为负荷计算和主变压器的选择。

首先运用需用系数法计算出该变电站的负荷大小，然后以此为依据，并结合发展趋势和经济技术性确定主变压器。

第三章阐述了电气主接线的设计，根据进出线、负荷的性质等因素综合确定电气主接线的形式。

先确定每一级电压下的基本接线形式，最后确定整个变电站可靠的、经济的电气主接线形式。

第四章为短路电流计算。

明确短路电流计算的目的，确定了短路电流计算点，并做出等值电路图，从而进行标幺值的换算。

同一点的短路电流计算包括：

三相短路电流、冲击短路电流。

第五章为电气设备的选择与校验。

主要内容有母线、进出线、断路器、隔离开关、以及电流和电压互感器的选择等。

一般是按正常条件选择，按短路电流校验。

第六章介绍了配电装置。

结合中里变电站的实际情况，确定中里变电站配电装置的形式。

关键词：

负荷计算变压器选择短路电流计算电气设备

Summary

Alongwiththefastgrowthofourcountrynationaleconomy,electricityhasbecomethecheckandsupervisionimportantfactoroftheeconomicdevelopment.andalongwiththequickgrowthoftheburdendensity,thecircumstanceallputforwardthehigherrequesttothequantityandcredibilityoftheelectricpower,butbecausetheyearsofmanytransformersubstationsisveryearly,stationinsidegotogetherwiththeelectricitydevicearesooldthatcannotkeepupwiththeeconomyandtherequestofusingelectrity,thereformationanddesignsofthetransformersubstationhasbecometheproblemthatneedtoberesolved.

Thistextchapter1mainlyelaboratedthedevelopmentofpresentconditionofthetransformersubstationandbasiccircumstanceofthetransformersubstationofZhongli.Chapter2computesfortheburdenandthechoiceofthemaintransformer.Workingouttheburdensizeofthetransformersubstationwiththecoefficientmethod,thentakethisasthebasis,andcombiningthedevelopingtrend,thenchoosethemaintransformer.Chapter3elaboratedthedesignofelectricitylordconnectingline,accordingtopassinandouttheline,burdenofpropertyetc,thenmakesuretheformoftheconnectingline.Firstmakesureeachclasselectricvoltageunderthebasicconnectinglineform,andthenmakesurethewholetransformersubstation’sdependable,economicconnectinglineform.Chapter4forshort-circuitscurrentcomputation.Explicatedshort-circuitcurrentcomputationgoal,determinedtheshort-circuitingcurrentcomputationspot,andmakestheequivalentcircuitdiagram,thuscarriesonthesignvalueconversion.Theidenticalspotshort-circuitcurrentcomputationincludes:

Three-phaseshort-circuitcurrent,impactshort-circuitcurrent.Chapter5forelectricalequipmentchoiceandverification.Themaincontenthasthebus,entersthegoingbeyondaline,thecircuitbreaker,theisolator,aswellastheelectriccurrentandthevoltagetransformerchoice.Generallythechoiceisaccordingtothenormalconditionandthecheckoftheelectricityequipmentsisundershort-circuitingelectriccurrent.Chapter6introducestheelectricdevice.CombinetheactualcircumstanceofthetransformersubstationofZhongli;

makesurethatthetransformersubstationofZhongli’sformofelectricdevice.

Keyword:

theloadcalculationthechoiceoftransformer;

short-circuitelectriccurrentcalculationelectricityequipments

59

1绪论

1.1变电站的发展现状

近十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。

变电站的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用最少的支出（含投资和运行成本）为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。

这里所指的“充足”，从国民经济的总体来说，是要求变电站的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的备用。

变电站由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。

各个环节和各个阶段都有各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。

为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电站，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。

1.2中里变电站的基本情况

中里变电站原始数据

（1）中里110kV变电站位于博爱县城东郊。

1983年建成投运，站内35kV、10kV配电装置陈旧，所用变为高耗能变压器。

（2）中里110kV变电站是以110kV太中线为主电源，以中城线为联络电源及冯中线为备用线的降压变电站。

（3）中里110kV变电站所在地的气象条件为年最高温度42℃，平均气温25度，条件一般，无特殊要求。

（4）中里110kV变电站主要有110kV、35kV和10kV三个电压等级，担负着博爱城区和部分乡镇的供电任务。

（5）其上一级变电站（太子庄变电站）110kV出线的短路容量为3011MVA。

（6）中里110kV变电站所在地的土质为砂质粘土，其冻土厚度0.30m。

气候情况四季分明，其最热月室外最高气温：

=42，最热月室内最高气温：

=30。

最热月土壤最高气温：

=25℃。

1.3中里变电站改造的原因及内容

（1）改造的原因

随着博爱县经济建设的发展和人民物质文化生活水平的提高，县城规模的不断扩大，市政及生活用电比例逐年上升，负荷密度迅速增长，对电能的质量和可靠性都提出了更高的要求。

为缓解这一供求矛盾，博爱县农村电网和城网改造正在紧锣密鼓的进行着。

为了满足城网工程要求，积极配合城网改造工作，缓解周边区域电力供求矛盾,改善供电质量，提供优质服务，位于博爱县城东部，与县城毗邻的110kV中里变电站改扩建工程提到议事日程上来。

然而，由于中里变建站时间较早，站内35kV、10kV配电装置陈旧，所用变为高耗能变压器，跟不上经济及用电发展的要求。

鉴于中里变电站在博爱电网中的重要作用。

为消除中里变的安全运行隐患，提高供电可靠性。

经过仔细勘察、认真分析，一致认为对中里变电站进行彻底改造是必要的。

（2）改造的内容

拆除站内35kV配电装置，在原35kV设备区建设集35kV、10kV、控制室为一体的综合楼。

原基础上重建变电站的一次系统，原中里变负荷经过线路梯接进行转移35kV、10kV出线仍维持原设计最终规模，分别为6回（本期5回）和15回，更换110kV、35kV、10kV配电装置，更换电容器2组。

2负荷计算及变压器选择

新建一个变电站或者将现有的一个变电站进行扩建或改建时，都必须进行电气设计。

遇到的首要问题是如何估计变电站各出线、进线的负荷，以便选择变压器。

在电力系统中，用电设备需用的电功率称为电力负荷，简称负荷或功率。

功率是表示能量变化速率的一个重要物理量。

电功率又分为有功功率、无功功率和视在功率。

电阻性用电设备总是消耗能量的，电阻所消耗的功率称为有功功率，用字母P表示；

纯电感（或纯电容）性设备能够储存能量，但不消耗能量，它只是与电源之间进行能量的交换，时而由电源吸收能量储存在磁场（或电场）中，时而又将所储存的能量释放，电感（或电容）并未真正消耗能量。

这种与电源进行交换能量的功率，称为无功功率，用表示。

在进行变电站设计时，基本的原始资料为工艺部门提供的各种用电设备的产品铭牌数据，如额定容量、额定电压等，这是设计的依据。

但是，不能简单地用设备额定容量来选择导体和各种供电设备。

因为所安装的设备并非都同时运行，而且运行着的设备实际需用的负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时大时小地变化着。

所以直接用额定容量（也称安装容量）选择供电设备和供配电系统，必将导致有色金属的浪费和工程投资的增加。

因而，变电站的设计过程中负荷计算及其重要，它是选择主变压器以及其它电气设备的基础。

2.1负荷计算

中里变电站为三个电压等级的枢纽变电站，110kV线路3回，分别与太子庄变电站和城西变电站联网，35kV线路出线5回，分别向柏山变电站、磨头变电站、唐村变电站、金城变电站以及药厂变电站供电，10kV线路出线15回。

2.1.1负荷统计

如表2.1所示。

表2.1中里变电站负荷统计表

电压等级

线路名称

负荷值（MW）

功率因数

10kV

城生Ⅰ线

2.5

0.9

亚星线

2

苏农线

2.2

化肥线

2.6

0.95

小中里线

2.8

阳工线

2.3

面粉线

2.4

阳庙线

鸿昌东线

2.1

城生Ⅱ线

35kV

中柏线

6.5

中磨线

6

中唐线

5

中金线

5.5

中药线

5.4

2.1.2负荷计算

要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流，首先必须要计算各侧的负荷。

视在功率，在三相交流电路中是乘以线电压与线电流，用S表示。

S、P、三者关系式。

（1）35kV出线负荷计算

×

tanθ=6.5×

tan（arccos0.9）=3.1

×

tanθ=6×

tan（arccos0.9）=2.88

×

tanθ=5×

tan（arccos0.9）=2.4

tanθ=5.5×

tan（arccos0.9）=2.64

tanθ=5.4×

tan（arccos0.9）=2.59

（2）10kV出线负荷计算

=tanθ=2.5×

tan（arccos0.9）=1.2

=tanθ=2×

tan（arccos0.9）=0.96

=tanθ=2.2×

tan（arccos0.9）=1.06

=tanθ=2.6×

tan（arccos0.9）=1.25

=tanθ=2.8×

tan（arccos0.9）=1.344

=tanθ=2.3×

tan（arccos0.95）=0.759

=tanθ=2.4×

tan（arccos0.9）=1.152

=tanθ=2.1×

tan（arccos0.9）=1.01

于是母线侧的总负荷为

+

=0.85×

（6.5+6+5+5.5+5.4）+0.8×

（2.5+2+2.2+2.6+2.8+2.3+2.4+2+2.1+2）=42.46MW

+

=0.85×

（3.1+2.88+2.4+2.64+2.59）+0.8×

（1.2+0.96+1.06+1.25+1.344+0.759+1.152+0.96+1.01+0.96）=20Mvar

则系统的计算负荷为：

MVA

2.2主变压器台数、容量及型式的确定

2.2.1主变压器台数及容量的确定

对于变压器的容量选择，考虑到此变电站中有重要负荷，我们考虑当一台停运时，压器容量在设计过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：

对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷60～70%。

由上一节的负荷计算结果可知，S=46.93MVA,所以，两台主变压器应各自承担23.47MVA，当一台停运时，另一台则承担70%为32.85MVA。

故选两台40MVA的主变压器就可满足负荷需求。

2.2.2主变压器型式的确定

（1）相数的确定

主变压器选用三相或是单相，主要考虑技术经济性和运输条件确定，在330kV及以下发电厂和变电站采用三相变压器，由于中里变电站为110kV变电站，因此选用三相变压器。

（2）绕组数量的确定

在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15％以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。

根据中里变电站的负荷统计、负荷计算及其无功功率补偿等实际情况，中里变电站主变压器宜采用三绕组变压器。

（3）绕组接线组别的确定

变压器绕组的连结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。

电力系统采用的绕组连结方式只有星形和三角形两种，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。

我国110kV电压等级变压器绕组都采用星形连接，35kV电压等级变压器绕组也都采用星形连接，10kV电压等级变压器绕组采用三角形连接。

中里变电站主变压器因此采用星形/星形/三角形连结方式。

（4）变压器电压调整方式的确定

为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。

切换方式有无激磁调压和有载调压两种，一般接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络电压采用有调压方式，保证供电质量、母线电压恒定。

由于中里变电站既可作为始端变电站，向其联络变电站—城西变电站供电，也可作为终端变电站，由其它变电站供电，考虑这两种因素，中里变电站的主变压器应选用有载调压方式的变压器。

2.4主变压器的确定

中里变目前最大负荷32000kVA，在博爱县电网中的地位非常重要，担负着博爱县5个35kV变电站和城区大部分工农业生产和生活的供电任务。

根据以上分析可知，中里变电站应选择两台三相40000kVA的有载调压变压器，其三绕组联结组别为：

110kV电压变压器绕组采用Y0连接，35kV采用Y0连接，其中性点通过消弧线圈接地，10kV绕组都采用接法。

容量比100/50/100。

综上所述，中里变电站变压器选择的型号为SZSF9-40000/110/35/10。

2.4.1主变压器技术参数

主变压器的技术参数如表2.2所示。

表2.2主变压器技术参数

主变名称

项目

#1主变

型号

SFSZ7-40000/110

使用条件

户外

冷却方式

ONAN/ONAF

相数周波

3相50HZ

接线组别

Y0/Y0/-12-11

额定容量（kVA）

40000

额定电压（kV）

121±

8×

1.25%/38.5±

5%/11

电压比（kV）

电流比（A）

190.9/600/2100

空载电流（%）

0.5

空载损耗（kW）

42.0

负载损耗（kW）

181/203/168

阻抗电压（%）

9.93/17.5/6.74

2.4.2无功功率补偿装置

中里变电站现有主变压器2台，容量均为40000kVA。

按照无功功率就近平衡的原则，补偿容量主要考虑对主变压器本身无功的补偿，取主变压器变容量的10%~15%，按4800kvar记取。

在10kV负荷变动的情况下，为使无功能得到合理补偿，考虑对补偿装置进行分档投切。

分档容量为：

4800kvar。

中里变进出线负荷无谐波源存在，为限制合闸涌流，空心串联电抗器的电抗率取1%。

结论：

中里变电站配用4800kvar成套电容器补偿装置2套，空心串联电抗器的电抗率取1%。

该变电站的无功补偿本着分层分区，就地平衡的原则，本期装设并联电容补偿9600kvar。

并联电容器补偿装置选用TBB-10-3000型成套补偿装置，接线方式为单星形接线。

并联电容器补偿装置采用集合式电容器成套装置，户内布置，安装于综合楼底层。

为了限制电容器组投入时产生的涌流和高次谐波，装设干式空心串联电抗器，型号为CKK-60/10-6,电抗率6%。

2.5站用变压器台数、容量及型式的确定

对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。

因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，本站采用一台站用变运行，另一台站用变空载运行的方式，正常由运行站用变压器带全站低压负荷，另一台空载运行站用变压器的低压侧刀闸在断开位置。

站用变压器容量选择的要求：

站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。

考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。

每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。

S＝照明负荷+其余负荷×

0.85（kVA）

站用变压器的容量：

大于等于S

S＝0.85×

（25+4.5+3+16+0.96）+20+20=82.041kVA

考虑以上因素，结合中里变电站的实际情况，选用两台三相站用变压器，容量为100kVA，连接组别分别为yd11、Yyn0，型号为SC9