[工学]110kv变电站.doc

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1、变电站负荷分析计算及主变的选择 P=SCOS Q=SSin S=PCOS Q=由题意有：35 kV市镇变1： P=6000 kW COS=0.9 S=PCOS =60000.9=6666.67 kVA Q=2905.94 kvar市镇变2： P=7000 kW COS=0.92 S=PCOS =70000.92=7608.70 kVA Q=2981.99 kvar煤矿变: P=45002=9000 kW COS=0.85 S=PCOS =90000.85=10588.24 kVA Q=5577.70 kvar化肥厂： P=43002=8600 kW COS=0.88 S=PCOS =86000

2、.88=9772.72 kVA Q=4641.79 kvar砖厂： P=5000 kW COS=0.85 S=PCOS =50000.85=5882.35 kVA Q=3098.27 kvar10 kV镇区变： P=10003=3000 kW COS=0.9 S=PCOS =30000.9=3333.33 kVA Q=1452.97 kvar机械厂： P=8002=1600 kW COS=0.89 S=PCOS =16000.89=1797.75 kVA Q=819.70 kvar纺织厂1： P=700 kW COS=0.89 S=PCOS =7000.89=786.52 kVA Q=358.

3、63 kvar纺织厂2： P=:8002=1600 kW COS=0.88 S=PCOS =16000.88=1818.18 kVA Q=863.59 kvar农药厂： P=600 kW COS=0.88 S=PCOS =6000.88=681.82 kVA Q=323.85 kvar面粉厂： P=700 kW COS=0.9 S=PCOS =7000.9=777.78 kVA Q=339.03 kvar耐火材料厂： P=8002=1600 kW COS=0.9 S=PCOS =16000.9=1777.78 kVA Q=774.92 kvar此110 kV 降压变电站总的有功功和总的无功功率

4、为：P=6000+7000+9000+8600+5000+3000+1600+700+1600+600+700+1600=45400 kWQ=2905.94+2981.99+5577.70+4641.79+3098.72+1452.97+819.70+358.63+ 863.59+323.85+339.03+774.92=24138.83 kvar 查询得 同时系数 有功功率取0.85；无功功率取0.8则 总的有功功率为 P=454000.85=38590 kW 总的无功功率为 Q=24138.830.8=19311.06 kvar所以 总的视载功率为 S=43152.12 kVA由电力工程电

5、气设计手册电气一次部分（以下简称设计手册）变电所主变压器容量的确定（P214）可知，对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。则 110 kV 降压变电站主变压器的容量应不小于43152.120.8=34521.69 kVA由变压器容量型号可知 主变压器容量的选择 40000 kVA主变压器台数的选择 2台 （设计手册P214）主变压器相数的选择 三相变压器（设计手册P216）主变压器绕组数量的选择 三绕组变压器 （设计手册P216）主变压器调压方式的选择 有载调压（设计手册P226） 主变压器绕组连接方式 YN,yn0,d11 （设计手册P216）主变

6、压器冷却方式选择 油浸风冷综上，110 kV三绕组有载调压电力变压器型号选择（电力工程电气设备手册电气一次部分P350）型号SFSZL7-40000110额定容量（kVA）40000额定电压（kV）高压110；中压38.5；低压10.5空载电流（%）1.3空载损耗（kW）60.2负载损耗（kW）高-中/;高-低210；中-低/阻抗电压（%）高-中10.5;高-低17.5；中-低6.5连接组标号YN,yn0,d11质量（t）器身52；上节油箱5.25；油26.796；运输88，总质量96轨距 横向/纵向20002/1435外形尺寸（长宽高，mm）8900480063500参阅图号2-1-222生

7、产厂电气主接线设计参考了发电厂电气设备、电力工程电气设计手册电气一次部分，对110 kV、35 kV、10 kV各电压等级选择合适的接线方式，做出了两种变电站主接线方案。方案一：110 kV选择双母线带旁路母线接线；35 kV、10 kV均选择单母线分段接线方案二：110 kV、35 kV、10 kV均选择单母线分段接线经分析，上述两种方案供电可靠性、灵敏性均满足要求，方案二更经济、简单、运行简单、投资相对较少。故变电站电气主接线选择方案二。负荷大小和重要性：一级负荷、二级负荷、三级负荷，按负荷要求合理接线分布：（1） 对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一

8、级负荷不间断供电。（2） 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，能保证全部或大部分二级负荷的供电。（3） 对于三级负荷一般只需一个电源供电。一级负荷：煤矿变、化肥厂、砖厂、耐火材料、机械厂二级负荷：市镇变1、市镇变2、纺织厂2、农药厂、镇区变三级负荷：纺织厂1、面粉厂互感器的配置：参考发电厂电气设备P40-P42电流互感器的配置： 往往电流互感器与断路器紧邻布置； 变压器中心点接地处配置电流互感器以监视零序电流； 与避雷器配套使用：间隙处配电流互感器保护。电压互感器的配置： 母线处：6-220kv电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器； 线路：监视和检测线路断路器外

9、侧有无电压，装设一台单相电压互感器（出线为110kv及以上电压等级）。避雷器的配置： 变压器中性点引出线上； 母线保护； 总进线空开前端（一般）； 保护间隙多用于3-10kv配电系统。地刀的配置： 工作接地:变压器中性点接地处； 保护接地：母线、设备外壳； 防雷接地：防雷保护装置不可或缺的部分； 防静电接地无功补偿装置及容量的确定由电力工程电气设计手册电气一次部分P469-P472分析：选择 并联电容补偿装置确定并联电容补偿装置安装的“最大容性无功量”的原则(P476)粗略计算如下：安装的最大容性无功量应约等于装置所在母线上的负荷按提高功率因数所需补偿的最大容性无功量。负荷所需补偿的最大容性无

10、功量计算式为：=(-) =（-） =又=0.8 取0.96（设计手册-P476 表9-7） -=0.458查表9-8中，取0.46=0.46=385900.46=17751.4 kvar综上：负荷所需补偿的最大容性无功量为17751.4 kvar。由电力工程电气设备手册P1002，选择出并联补偿成套装置技术，相关数据如下：（2组装置）型号：TBB310-10200/100额定电压（kv）：10总标称容量（kvar）：10200单台标称容量（kvar）：100接线方式：双Y外形尺寸 宽深高（LBH,mm）：912116863236分析：补偿后 =+ =+ =38590+j19311.06-2j1

11、0200 =38590-j1088.94 =38605 kVA=0.99960.95符合要求。短路计算要考虑短路点及短路类型，用标幺值进行计算。求每个短路点的短路电流周期分量的有效值、冲击电流、短路全电流最大有效值。分析短路类型：单相短路接地、两相短路接地、三相短路接地短路点选取：某电压等级下最大电流处，故分别选取110kv、35kv、10kv母线上为短路点。同时，查询选出合适的设备：发电机、变压器的型号，并记录相关参数。选最大运行方式：4200MW发电机并列运行。由电力工程电气设备手册P10,发电机选择如下：型号：QFQS-200-2视在功率（MVA）：235有功功率（MVA）：200额定电

12、压（kV）：15750额定电流（A）：8625转速（r/min）：3000功率因数：0.85效率(%)：98.63超瞬变电抗(%):14.44220kV双绕组无励磁调压：4240MVA变压器，见电力工程电气设备手册P204：型号：SFP7-240000/220额定容量（kVA）：240000额定电压（kV）：高压220（242）22.5% 低压15.75空载电流（%）：0.5空载损耗（kW）：185负载损耗（kW）：620阻抗电压（%）：142120MVA变压器，由电力工程电气设备手册P270：型号：SFPSZ7-120000/220额定容量（kVA）：高压/中压/低压：120000/1200

13、00/60000额定电压（kV）：高压22081.5% 中压121 低压10.5空载电流（%）：0.7空载损耗（kW）：140负载损耗（kW）：高-中440 高-低143 中-低117阻抗电压（%）：高-中13.5 高-低22.4 中-低7.4连接组标号：YN，yn0，d11由题中给出的接线图画出等值电路图如下：简化后的等值电路图如下 ：由查询记录的参数及接线图，计算各元件的电抗标幺值。由已知条件：基准容量 =1000 MVA 则 = 又 = = =1322.5 MVA =0.756对4200MW发电机并联后总的电抗标幺值为： =(%)=0.1535对4240MVA发电机并联后： =0.146

14、对80km、70km、230km线路： 对2120MVA的变压器并列运行时，由选择的型号及参数可知： 2120MVA的变压器并列运行时的电抗标幺值为： 对110kV变电站的的两台主变：已知参数： 两台主变并列运行的电抗标幺值为： “Y” “”转换，并联支路合并后：如下图 当点短路时：由“Y” “”转换可知： 同理： 当点短路时，短路点对电源的电抗为： 短路电流周期分量的有效值为： 有名值为： kA此时，冲击系数,查电力系统P120； 短路冲击电流为： 为短路电流周期分量幅值， 有名值为： kA短路全电流最大有效值为： 有名值为： kA 当点短路时： 当点短路时，短路点对电源的电抗为： 短路电流

15、周期分量的有效值为： 有名值为： kA此时，冲击系数,查电力系统P120； 短路冲击电流为： 为短路电流周期分量幅值， 有名值为： kA短路全电流最大有效值为： 有名值为： kA 当点短路时：如右图： 当点短路时，短路点对电源的电抗为： 短路电流周期分量的有效值为： 有名值为： kA此时，冲击系数,查电力系统P120； 短路冲击电流为： 为短路电流周期分量幅值， 有名值为： kA短路全电流最大有效值为： 有名值为： kA各级电压配电装置设计参考发电厂电气设备P139及P153页：110kV电压等级配电装置选择：全封闭组合电器35kV及10kV电压等级配电装置选择屋内式：具体：35kV：（P13

16、9-P143）选择单层式屋内配电装置 10Kv:（P139、P143、P144、P151）选择单层式屋内成套配电装置主要电气设备的选择及校验断路器的选择： 形式：110kV选用断路器；35kV选用户内高压真空断路器；10kV选用户内高压少油断路器。 按额定电压选择：断路器的额定电压不小于装设断路器所在电网的额定电压，一般在10kV及其以上装置中均选择两者相同。 按额定电流选择：断路器的额定电流不小于装设断路器回路的最大持续工作电流。 按额定开断电流选择：额定电压下能保证开断的最大短路电流的有效值。 按使用环境（机械负荷）选择：断路器允许的负荷不大于断路器引线在正常运行和短路时所承受的最大电动力

17、。见发电厂电气设备P123，表9.4。110kV电压等级断路器选择：查看电力工程电气设备手册P666，型号：LW6-110I气体压力（MPa）：0.4额定电压（kV）：110最高工作电压（kV）：126额定电流（A）：3150额定开断电流（kA）： （* ：为端子短路开断电流，只适用于无近区故障要求处）近区故障开断电流（kA）：28.4动稳定电流（峰值）（kA）：100热稳定电流（3s有效值）（kA）：40额定关合电流（峰值）（kA）：100失步开断电流（kA）：10空载线开断电流（实验室）（A）：500固有分闸时间（ms）：30分闸时间（ms）：90全开断时间（ms）：50金属短接时间（ms

18、）：655操作周期（ms） 相间：分闸（3） 合闸（5）校验：动稳定校验：断路器的额定峰值耐受电流（）不小于通过断路器的最大短路冲击电流【】。即。 由上诉断路器型号及参数可知，=100kA，而断路 器的最大短路冲击电流=8.267kA。 所以，满足。选择的设备符合要求。热稳定校验：断路器允许的最大短路热效应不小于短路热效应， 即：。 选择的设备符合要求。 35kV电压等级断路器的选择，P656型号：ZN-35/额定电压（kV）：35最高工作电压（kV）：40.5额定电流（A）：额定短路开断电流（kA）： 动稳定电流（峰值）（kA）：额定关合电流（峰值）（kA）：额定短路开断电流开断次数（次）：

19、122s热稳定电流（kA）：一次自动重合闸无电流间隔时间（s）：0.5合作时间（不大于）（s）：0.2固有分闸时间（不大于）（s）：操刀机构额定电压（V）：110/220操刀机构额定电流：合闸（A）： 分闸（A）：5/2.5机械寿命（次）：5000校验动稳定校验：同理 =20kA =13.897kA 。选择的设备符合要求。热稳定校验： 选择的设备符合要求。10kV电压等级断路器的选择，P617型号：SN10-10 SN10-10/3000-43.3额定电压（kV）：10额定电流（A）：3000额定开断电流（kA）：43.3额定断流容量（MVA）：750极限通过电流峰值（kA）:130热稳定电流

20、有效值（kA）：43.3(4s)合闸时间（s）：0.2固有分闸时间（s）：0.6操作循环：分180s合 分180s合分校验 动稳定校验：同理 =130kA =37.494kA 。选择的设备符合要求。热稳定校验： 选择的设备符合要求。高压隔离开关选择原则： 根据配电装置的特点，选择隔离开关的类型； 根据安装地点选择户内式或户外式； 隔离开关的额定电压应大于装设电路所在电网的额定电压； 隔离开关的额定电流应大于装设电路的最大持续工作电流。110kV电压等级隔离开关的选择，P778型号：GW4-110DW额定电压（kV）：110额定电流（A）：2000动稳定电流峰值（kA）：100热稳定电流（kA）

21、：（4s）操刀机构型号：校验动稳定校验：应满足条件： ，满足动稳定校验。热稳定校验：应满足条件： 选择的设备符合要求 35kV电压等级隔离开关的选择：型号：GW4-35DW额定电压（kV）：35额定电流（A）：2000动稳定电流峰值（kA）：100热稳定电流（kA）：（4s）校验动稳定校验：应满足条件： ，满足动稳定校验。热稳定校验：应满足条件： 选择的设备符合要求10kV电压等级隔离开关的选择：型号：GN10-10T/3000额定电压（kV）：10额定电流（A）：3000动稳定电流峰值（kA）：160热稳定电流（kA）：（5s）75校验动稳定校验：应满足条件： ，满足动稳定校验。热稳定校验：

22、应满足条件： 选择的设备符合要求互感器的选择电流互感器的选择 形式的选择：根据安装场所、使用条件，一般620kV户内配电装置中的电流互感器多采用户内式瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构；620kV户内配电装置中额定电流大于2000A的电流互感器多采用母线式；35kV及其以上的电流互感器多采用油浸式或油浸瓷箱式瓷绝缘结构。 按额定电压选择：电流互感器的额定电压应不小于装设电流互感器回路所在电网的额定电压； 按额定电流选择：电流互感器的一次额定电流不小于装设回路的最大持续工作电流。电流互感器的二次额定电流，可根据二次负荷的要求分别选择5A、1A或0.5A。 按准确度级选择：电流互感器的准确度级应符合其二次测

23、量仪表的要求。110kV电压等级电流互感器的选择，P488型号：LB6-110额定电流比（A）：(2500)(2750)/5级次组合：准确级次：0.510%倍数：二次负荷（）2 倍数（倍）：151s热稳定倍数（倍）：45动稳定倍数（倍）：115校验动稳定校验：电流互感器的内部动稳定能力用动稳定倍数表示，互感器内部动稳定条件为：。 热稳定校验：电流互感器的热稳定能力用热稳定倍数表示，热稳定条件为： J KJ 选择的设备满足要求。 35kV电压等级电流互感器的选择，P488型号：LB6-35额定电流比（A）：52000/5准确级次：0.210%倍数：二次负荷（）1.2额定一次电流（A）：400-2

24、0001s热稳定倍数（倍）：40动稳定倍数（倍）：102.0校验动稳定校验： 热稳定校验：J KJ 选择的设备满足要求。10kV电压等级电流互感器的选择，P537型号：LDZ1-10额定电流比（A）：级次组合： 准确级次：二级负荷（）： 10%倍数： 1s热稳定倍数（倍）：50动稳定倍数（倍）：90校验动稳定校验： 热稳定校验：J KJ 选择的设备满足要求。电压互感器的选择发电厂电气设备P132 型式的选择：场所、接线及用途； 按额定电压：为保证测量的准确性，电压互感器一次额定电压应在所安装电网额定电压的90%110%之间； 按容量和准确度级选择：电压互感器二次最大一相的负荷不超过设计要求准确

25、度级的额定二次负荷。110kV电压等级出线选择电容式电压互感器，P584型号：TYD110/0.008 旧型号：YDR-110额定电压（kV）： 二级负荷（VA）: 最大容量（VA）:1200阻尼电阻功率（W）：400分压电容量:0.08母线保护选择电磁型电压互感器：110kV母线上电压互感器的选择，P592型号：JDFB1-110A最大容量（VA）：2000额定电压（kV）： 二级负荷（VA）: 剩余电压绕组：输出（VA）：300 准确级：3B避雷器的选择110kV电压等级（带有均压环）型号：FZ-110额定电压有效值（kV）：110灭弧电压有效值（kV）：126工频放电电压有效值（kV）：

26、 冲击放电电压峰值（1.5/20us及1.5/40us）*不大于（kV）：3758/20us雷电冲击波残压峰值 不大于（kV）:35kV电压等级型号：FZ-35额定电压有效值（kV）：35灭弧电压有效值（kV）：41工频放电电压有效值（kV）： 冲击放电电压峰值（1.5/20us及1.5/40us）*不大于（kV）：1348/20us雷电冲击波残压峰值 不大于（kV）:10kV电压等级型号：FZ-10额定电压有效值（kV）：10灭弧电压有效值（kV）：12.7工频放电电压有效值（kV）： 冲击放电电压峰值（1.5/20us及1.5/40us）*不大于（kV）：458/20us雷电冲击波残压峰值

27、 不大于（kV）:母线的选择按经济电流密度选择母线截面按经济电流密度选择截面时应满足以下条件： ()式中 经济截面，。 最大回路工作电流，A; J 经济电流密度，A/.参考电力工程电气设计手册P336火力发电厂的最大负荷利用小时数T平均可取5000h，水力发电厂平均可取3200h，变电所应根据负荷性质确定。查T-J经济电流密度可知：因为T取5000h，则J查得0.8 A/。 110kV侧： 35kV侧： 10kV侧： 110kV母线选择：P340导体尺寸hb（mmmm）：636.3导体截面S（）：397机械强度要求最大跨距（cm）： 机械共振允许最大跨距（cm）： 竖放： 平放： 35kV母线

28、选择：P340导体尺寸hb（mmmm）：1258导体截面S（）：1000机械强度要求最大跨距（cm）： 机械共振允许最大跨距（cm）： 竖放： 平放： 10kV母线选择：P340导体尺寸hb（mmmm）：3（10010）导体截面S（）：3000机械强度要求最大跨距（cm）： 机械共振允许最大跨距（cm）： 片间作用力:竖放： 平放： 校验动稳定校验： 条件：母线的允许应力不小于短路电流所产生的最大应力，即。查发电厂电气设备P117，表9.2可知，母线的允许应力=140（母线材料：硬铜）110kV侧： (平放;跨距数为2) （N） 式中母线形状系数，当母线相间距离远大于母线截面周长时，=1。 l

29、母线跨距1.2(m);a母线相间距0.035(m)。F= (N) (Nm) （Pa） 满足动稳定校验。35kV侧： (平放;跨距数为2) （N） 式中母线形状系数，当母线相间距离远大于母线截面周长时， =1。 l母线跨距1.2(m);a母线相间距0.035(m)。F= (N) (Nm) （Pa） 满足动稳定校验。10kV侧： (平放;跨距数为2) （N） 式中母线形状系数，当母线相间距离远大于母线截面周长时， 。 l母线跨距1.2(m);a母线相间距0.035(m)。F= (N) (Nm) （Pa） 满足动稳定校验。当母线动稳定不合格时，还可以采用如下措施减小母线应力： 改变母线的布置方法增大截面系数； 增大母线截面，使母线截面系数增大； 增大母线相间距离a值，使最大电动力减小； 减小短路电流值，使最大电动力减小等。选择每相具有多条母线时（如10kV母线），检验动稳定除考虑相间电动力之外，还应计及同相母线的条间电动力。热稳定校验：合格条件： 式中 短路时母线的最高温度，. 母线短路时的最高允许温度，铜为300.如果母线热稳定校验不合格，可以采用如下措施：增加母线的截面积、减少短路电流数值及其通过母线的时间等。