本科毕业论文--110kV变电站设计(上海电力学院)(免费)(牛人).doc

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上海电力学院毕业设计专用笺（E型）作者：

施春迎第54页

本科毕业论文

发电厂设计

上海电力学院施春迎

第一章主变及所用变的选择

第一节主变压器的选择

一、负荷统计分析

1、35kV侧

Q1max=

Q2max=

Q3max=

Q4max=

Q5max=

=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max=10000+10000+6000+6000+6000=38000（KW）

=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max

=6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500=25113.35（KVar）

S35MAX===45548.66（KVA）

===0.83

考虑到负荷的同时率，35kV侧最大负荷应为：

S’35MAX=S35MAX=45548.660.85=38716.36（KVA）

2、10kV侧:

Q1max=

Q2max=

Q3max=

Q4max=

Q5max=

Q6max=

Q7max=

Q8max=

Q9max=

Q10max=

=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max+P6max+P7max+P8max+P9max+P10max

=2500+2000+1500+2000+2000+1000+1000+1000+1500+1500＝16000（KW）

=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max+Q6max+Q7max+Q8max+Q9max+Q10max

=1549.36+1239.49+1125+1239.49+1500+619.74+750+620+1125+929.62=10697.7（KVar）

S10MAX===19246.84（KVA）

===0.83

考虑到负荷的同时率，10kV侧最大负荷应为：

=S10MAX=19246.840.85=16359.81（KVA）

3、110kV侧:

S110MAX=

=

=55076（KVA）

考虑到负荷的同时率，110kV侧最大负荷应为：

=S110MAX=550760.85=46815（KVA）

二、主变台数的确定

根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.2条规定“在有一、二级负荷的变电所宜装设两台及以上主变压器。

如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。

”

三、主变容量的确定：

根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.3条规定“装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60％的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。

”

故本设计满足两个条件：

1、两台总容量∑S≧

2、S≧（60－75）％

本变电所按建成后5年进行规划，预计负荷年增长率为5%，因此：

∑S＝（1+m）t=46815（1+0.05）5=59749（KVA）

式中t为规划年限，m为增长率

S=60%∑S＝0.659749=35849.4（KVA）

查产品目录，选择两台变压器容量一样，每台容量为40000KVA。

四、主变型式

1、优先考虑选三相变压器

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110kV降压变，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。

2、具有三个电压等级

/＝38716.36/46815＝0.83＞0.15

/＝16359.81/46815＝0.35＞0.15

根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.4条规定“具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达该变压器容量的15％以上，主变压器宜采用三线圈变压器。

”上述两式均大于15％，故选择主变为三圈变压器

3、本设计110kV主网电压采用中性点直接接地方式（大电流接地系统），而中压电网为35kV（采用小电流接地系统）由于中性点具有不同的接地方式，而自耦变压器高低压侧之间有电的直接联系，要求高、低压绕组的中性点运行方式须一致，所以本所不宜采用自耦变压器，选择普通的三绕组变压器。

4、容量比

由上述计算可知：

主变压器额定为40000KVA，35kV侧负荷占主变容量的97％，大于50％，为满足35kV侧负荷的要求与需要，故35kV侧容量取100％的额定容量。

10kV侧负荷占额定容量的41％，小于50％，故10kV侧绕组容量取50％。

从以上分析得出主变压器各绕组的容量比为100/100/50。

5、调压方式的选择

根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.5条规定“变压器的有载调压是改善电压质量，减少电压波动的有效手段，对电力系统，一般要求110kV及以下变电所至少采用一级有载调压变压器。

”而本设计110kV变电所110kV及35kV侧负有化工厂、变电所、医院等重要负荷，对电能的质量和可靠性的要求较高，为保证连续供电和满足对电能质量的要求，并能随时调压，扩大调压幅度而不引起电网的波动，故应采用有有载调压方式的变压器，以满足供电要求。

6、中性点接地方式的确定

中性点直接接地系统主要优点是发生三相短路时，未故障相对地电压不升高，因此，电网中设备各相对地绝缘水平取决于相电压，使电网的造价在绝缘方面的投资越低，当电压越高，其经济效益越明显，因此我国规定电压大于或等于110kV的系统采用中性点直接接地。

本变电站为终端变，中性点是否接地，由系统决定，所以在中性点加隔离刀闸接地。

6.135kV系统：

Ic＝=＝26（A）

由电气专业资料可知：

当35kV系统对地电容电流大于等于10A，应采用中性点经消弧线圈接地，所以本所35kV系统中性点采用经消弧线圈接地。

6.210kV系统

架空线：

Ic1＝=＝5.2（A）

电缆线：

Ic2＝0.1UN2=0.110（10×2+5+10×2）=45（A）

＝Ic1+Ic2=5.2+45=50.2（A）

由于＞30A，由电气专业资料可知：

当10kV系统对地电容电流大于30A，中

性点必须接地，本所10kV系统对地电容电流大于30A，因此中性点需采用经接

地变压器接地。

6.3接地变选择：

S＝UIc＝10×50.2＝869.49KVA

因此选择接地变压器为S＝1000KVA（Y/Yn11）

型号

额定

容量

电压组合

联结

标号

阻抗

电压

（％）

空载电流（％）

空载损耗（KW）

负载损耗（KW）

高压

低压

S9－1000/10

1000KVA

10kV

0.4kV

Ｙ,yn11

4.5

0.7

1.70

10.30

7、接线组别

《电气设计手册》规定：

变压器绕组的连接方式必须与系统电压相位一致，否则不能并列运行。

由于110kV系统采用中性点直接接地，35kV系统采用中性点经消弧线圈接地，10kV系统采用中性点经接地变压器接地，故主变的接线方式采用Y0/Yn0－11

8、绕组排列方式

由原始资料可知，变电所主要是从高压侧向中压侧供电为主，向低压侧供电为辅。

因此选择降压结构，能够满足降压要求，主要根据的依据的《电力系统分析》，其绕组排列方式如下图所示：

低中高

根据以上分析结果，最终选择型号如下：

SFSZ7－40000/110，其型号意义及技术参数如下：

SFSZ7–40000/110

高压绕组额定电压等级：

110kV

额定容量：

40000KVA

性能水平代号

有载调压方式

绕组数：

三绕组

冷却方式：

风冷

相数：

三相

外形尺寸：

8180×5050×6160mm总重量：

86.5吨参考价格：

100.3万元

第二节所用变选择

为保证所用电的可靠性，采用两台所用变互为备用，分别接于两台主变的两组10kV母线上，互为暗备用。

一般选主变容量的（0.1－0.5）％为其容量，考虑到用电负荷不大，本设计以0.1％来选择，采用Y/Yn0接线组别

单台所用变容量S所N=0.1％∑SN＝0.1％80000＝80（KVA）

查产品目录，选所用变型号为Ｓ9－80/10，装于室内

其主要技术参数如下：

型号

额定

容量

电压组合

联结

标号

阻抗

电压

（％）

空载电流（％）

空载损耗（KW）

负载损耗（KW）

高压

低压

S9－80/10

80KVA

10kV

0.4kV

Ｙ,yn0

4

1.8

0.24

1.25

外形尺寸：

1210×700×1370mm总重量：

0.595吨参考价格:

1.173万元

第三节消弧线圈的选择

一、经上述计算，35kV中性点电容电流＝26A＞10A，采用中性点经消弧线圈接地

1、根据额定电压选：

UN＝=35kV

2、补偿容量：

Q＝＝＝709.3（KVA）

3、安装位置选择：

按设计规程：

在选择安装位置时，在任何形式下，大部分电网不得失去消弧线圈的补偿，应尽量避免整个电网只装一台消弧线圈，并且不应将多台消弧线圈集中安装在一处。

本设计选择一台XDJ－275/35及一台XDJ－550/35消弧线圈，两台消弧线圈并联在主变35kV侧中性点侧。

4、调谐值和分接头选定

消弧线圈各分接头补偿电流值如表：

消弧线圈型号

分接头序号

1

2

3

4

5

XDJ－550/35

实际补偿电流（A）

12.5

14.9

17.7

21

25

XDJ－275/35

6.2

7.3

8.7

10.5

12.5

550KVar的消弧线圈选III档，实际补偿电流为17.7A

275KVar的消弧线圈选IV档，实际补偿电流为10.5A

总补偿电流IL＝17.7+10.5＝28.2（A）＞26A

脱谐度ν＝＝＝－0.085＝－8.5%，其ν＜10％，满足要求

中性点位移电压U0＝＝＝8.11%＜15%

式中：

——消弧线圈投入前电网的不对称电压，一般为0.8%；

d——阻尼率，35kV及以下架空线取0.05；

ν——脱谐度

因此选择上述分接头是合适的。

二、无功补偿电容的选择

35kV采用分散补偿，电容装在下一级线路内

10kV采用集中补偿，为了实现无功分压，就地平衡的原则，改善电网的功率因数，保证10kV侧电压正常，所以需在本所10kV母线上装设电容补偿装置，以补偿无功，并把功率因数提高到，其负荷所需补偿的最大容性无功量为

Q＝∑P10（－）

＝16000[（arcCos0.831）－（arcCos0.9）]＝3002.9（KVar）

式中∑P10－母线上最大有功负荷

－补偿前的最大功率因数

－补偿后的最小功率因数

10kV电容器一般接成星形，查《常用高低压电器手册》，选用BGF-11/-100-1型电容器，其型号意义如下：

BGF–11/-100-1

单相

额定容量：

100KVar

额定电压：

UN=11/kV

纸膜复合介质

浸渍剂：

G表示苯甲基础油

并联电容器

其额定容量为100KVar,UN=11/kV，标算电容C＝7.89，则每相并联个数

n＝，故并联10只BGF-11/-100-1型电容器，分别接于10kvI、II段母线上，即每段母线每相并联5只电容器。

第二章电气主接线的确定

第一节电气主接线选择

主接线设计依据：

《35-110kV变电所设计规范》有以下几条规定

第3.2.1条：

变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。

并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。

第3.2.2条当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。

第3.2.3条35－110kV线路为两回及以下时，宜采用挢形、线路变压器组或线路分支接线。

超过两回时，宜采用扩大挢形、单母线的接线。

35－63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。

110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。

第3.2.4条在采用单母线、分段单母线或双母线的35－110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。

一、110kV主接线的选择：

从原始资料可知，110kV母线有2回进线，2回出线。

根据设计规范第3.2.3条规定，主接线若采用双母线，必然供电可靠性较高，但占地大、投资大、操作易出差错，故不考虑；外桥接线虽然设备少，但线路没有跨越功率，倒闸操作很不方便，亦不考虑。

现采用以下二种主接线进行比较：

即内桥接线、单母线分段，分析表如下页。

从以下分析可知,1、虽然内桥接线经济性优于单母分段，但可靠性、灵活性均不如单母线分段。

从原始资料可知，本变电所是终端变，两回进线，只有两回出线，且110kV侧为双电源双回线供电，采用分段单母线接线其供电可靠性基本能满足要求，为了倒闸操作方便，同时提高本设计的经济性，考虑长期发展，应以单母线分段接线能基本满足要求。

本变电所回路不多，且电源侧为双回路供电，不用增设旁路母线。

其接线简图如下页：

内桥接线

单母线分段

可靠性

1、当出线开关检修时，线路需要较长时间停电，影响线路供电

2、运行方式改变，对桥开关的继电保护整定不利

3、桥开关检修时，两个回路解列运行

1、当一段母线发生故障时，分断断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电

2、当出线开关检修，该回路停电

3、继电保护简化，动作可靠性高

灵活性

1、线路停电时，操作简单，主变停电时，操作复杂，需动作两台开关，影响一回路的暂时运行

2、可以扩建，扩建后接线型式发生变化

1、任一台开关检修或故障，操作都较简单，且操作过程不影响其它出线正常运行

2、扩建裕度大，容易扩建

经济性

1、共用三台开关，10台隔离刀闸，投资较小

2、占地面积较小

共用五台开关，10台隔离刀闸，投资较大

倒闸操作

变压器停电检修时，如＃1主变检修，需断开DL1及DL3，拉开G1，＃1变才能检修，需要线路投入，则配合上DL1及DL3

主变检修时，断开相应的DL及拉开相应刀闸即可，不会影响线路的运行

110kV主接线图如下：

进线Ⅰ

出线Ⅰ

#1主变

进线Ⅱ

出线Ⅱ

110kVⅠM

110KVII

分段DL

#2主变

二、35kV母线接线的选择

35kV共有5回出线，有三路负荷采用双回路供电，依设计规范第3.2.3条规定，可采用双母线或单母分段式接线，35kV出线双回出线较多，变电所C、变电所D应有其它进线，若采用双母线设备多，投资大，继电保护复杂，倒闸操作易出现误操作，故单母线分段已满足要求，而重要负荷已有双回路供电，故不用增设旁路母线。

接线简图如下：

35kVⅠM

35kVⅡM

变电所DⅡ

变电所B

变电所CⅡ

变电所DⅠ

变电所A

#1主变

#2主变

分段DL

变电所CⅠ

化工厂Ⅱ

化工厂Ⅰ

三、10kV母线接线选择

10kV侧通常采用单母线或单母线分段接线，单母线虽使用设备少，经济性好，但可靠性差，本变电所10kV有化工厂等重要负荷，且出线多，故采用单母线分段接线，可靠性较好，操作方便，重要负荷已有双回线，故不考虑设置旁路母线，综上所述：

本变电所最终选用单母分段。

接线简图如下：

炼油厂Ⅱ

化工厂Ⅱ

炼油厂Ⅰ

化工厂Ⅰ

配电站AⅠ

配电站AⅡ

医院Ⅱ

宾馆Ⅱ

的

配电站EⅡ

剧院

配电站C

医院Ⅰ

宾馆Ⅰ

配电站EⅠ

配电站B

配电站D

10kVⅡM

10kVⅠM

分段DL

#2主变

#1主变

变电站主接线简图如下：

出线Ⅱ

进线Ⅰ

进线Ⅱ

出线Ⅰ

35kVⅠM

变电所A

110kVⅡM

110kVⅠM

变电所CⅠ

变电所DI

分段DL

化工厂I

#2主变

#1主变

分段DL

变电所B

变电所CⅡ

变电所DⅡ

化工厂Ⅱ

35kVⅡM

10kVⅡM

10kVⅠM

分段DL

宾馆Ⅱ

配电站EII

剧院

配电站C

配电站AII

炼油厂II

炼油厂Ⅰ

化工厂Ⅰ

医院Ⅰ

宾馆Ⅰ

配电站EI

配电站D

化工厂Ⅱ

配电站B

配电站AI

医院Ⅱ

第三章短路电流计算

第一节短路电流计算的目的及一般规定

一、短路电流计算目的

1、选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定某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，为了保证各种电器设备和导体在正常运行和故障情况下都能保证安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要用短路电流进行校验。

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间和相对地安全距离。

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。

二、短路电流计算的一般规定

1、验算导体和电器的动、热稳定及电器开断电流所用的短路电流、应按工程的设计手册规划的容量计算、并考虑电力系统5－10年的发展。

2、接线方式应按可能发生最大短路电流和正常接线方式，而不能按切换中可能出现的运行方式。

3、选择导体和电器中的短路电流，在电气连接的电网中，应考虑电容补偿装置的充放电电流的影响。

4、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时，Id最大的点，对带电抗器的6－10kV出线应计算两点，电抗器前和电抗器后的Id。

短路时，导体和电器的动稳定、热稳定及电器开断电流一般按三相电流验算，若有更严重的按更严重的条件计算。

三、短路电流计算方法：

实用短路电流计算法——运算曲线法

假设：

①正常工作时，三相系统对称运行；

②所有电源的电动势相位角相同；

③系统中的同步和异步电机均为理想电机；

④电力系统中各元件磁路不饱和；

⑤短路发生在短路电流为最大值瞬间；

⑥不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

⑦除计算短路电流的衰减时间常数外，元件的电阻不考虑；

⑧元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数误差和调整范围；

⑨输电线路电容略去不计。

计算说明书

一、短路电流计算短路点选择

短路点选择（只选择六点）

1、最大运行方式时，在110kV母线上发生三相短路d1

2、最大运行方式时，在35kV母线上发生三相短路d2

3、最大运行方式时，在10kV母线上发生三相短路d3

4、最大运行方式时，在10kV配电站B线路末端发生三相短路d4

5、最小运行方式时，在10kV配电站B线路末端发生两相短路d5

6、最小运行方式时，在10kV配电站B线路首端发生两相短路d6

二、短路点选择示意图（详见后面一页图）

三、绘制次暂态等值电路，用标么值计算，选择基准值Ｓj＝100MVA，Ｕj＝Ｕav，，

1、125ＭＷ发电机组：

ＳF＝125/0.85＝147.06（KVA）

Ｘ１*＝Ｘ3*＝＝=0.12

2、150ＭＷ变压器：

Ｘ2*＝Ｘ4*＝＝＝0.07

3、100KM长线路：

Ｘ5*＝Ｘ6*＝＝0.3

4、80KM长线路：

Ｘ7*＝Ｘ8*＝＝0.24

5、U*＝1发电机：

最大运行方式Ｘ9*＝＝＝0.05

最小运行方式Ｘ10*’＝＝=0.06

短路点选择示意图

SDmax=2000MVA

SDmIN=1800MVA

C

G

G

2×125MW

σ*=

13.8KV

cosφ=0.85

x’d=0.18

U*=1

σ*=

2×150MVA

UK%=10.5

13.8/121

TT

100KM

110kv

80KM

d1（3）

110kV

35kV

d2（3）

d3（3）

10kV

d6（3）

d4（3）

d5

（2）

Pmax=2000KWcosφ=0.85L=15KM

配电站B

将计算结果标注于等值电路图中

C

G

G

9

0.06

3

0.12

1

0.12

4

0.07

2

0.07

TT

6

0.3

5

0.3

8

0.24

7

0.24

d1（3）

110kV

d2（3）

13

0.26

11

0.26

14

0.16

12

0.16

35kV

d.3（3）

10kV

d6（3）

30

5.44

d4（3）

d5

（2）

配电站B

本设计选＝40000KVA＝40MVA

，，，则

XI%=（+–）=（17+10.5–6.5）=10.5

XII%=（+–）=（6.5+10.5–17）=0

XIII%=（+–）=（17+6.5–10.5）=6.5

7、主变110kV侧计算电抗Ｘ11*＝Ｘ13*＝＝＝0.26

主变10kV侧计算电抗Ｘ12*＝Ｘ14*＝＝＝0.16

最大运行方式：

两台发电机组满载，110kV线路双回运行，主变并列运行

最小运行方式：

，125MW发电机组、150MVA变压器各停一台,100KM线路单回线运行

用运算曲线法：

（一）最大运行方式下，在110kV母线上发生d1点三相短路时，

C

d1点三相短路的等值简化网络如图（a）→（b）→（C）：

G

C

G

G

C

G

9

0.05

3

0.12

1

0.12

16

0.05

15

0.25

4

0.07

2

0.07

19

0.19

18

0.94

5

0.3

6

0.3

17

0.12

8

0.24

7

0.24

d1

d1

d1

（c）

（b）

（a）

X15*＝（Ｘ１*+Ｘ2*+Ｘ5*）//（Ｘ3*+Ｘ4*+Ｘ6*）

＝（0.12+0