成績 南京工程學院課程設計說明書(論文)題 目 110/10KV變電所電氣部分設計 課 程 名 稱 發(fā)電廠電氣部分 院（系、部、中心） 電力工程學院 專 業(yè) 電力系統(tǒng)及其自動化 班 級 電力091班 學 生 姓 名 王舒瀟 學 號 指 導 教 師 陳躍 設計起止時間： 2011 年05月21日 至2011 年06月 01日 目錄一、 課程設計任務書-1二、 110/10KV變電所設計說明書-31、 對待設計變電所在系統(tǒng)中的地位和作用及對用戶的分析2、 選擇待設計變電所主變的臺數(shù)、容量、型式3、 分析確定高、低壓側主接線及配電裝置形式4、 分析確定變電所主接線形式和所用電的接線方式5、 進行選擇設備和導體所必須的短路電流計算6、 選擇變電所高、低壓側及10KV饋線斷路器、隔離開關和熔斷器7、 進行互感器配置8、 選擇10KV硬母線三、 110/10KV變電所設計計算書-91、 對待設計變電所在系統(tǒng)中的地位，作用及用戶的分析2、 選擇待設變電所的臺數(shù)、容量及型式3、 進行選擇設備和導體所必須的短路電流計算4、 選擇變電所高、低壓側及10KV饋線斷路器、隔離開關和熔斷器5、 選擇10KV硬母線四、變電所主接線圖-15課程設計任務書1 課程設計應達到的目的通過本次課程設計，對所學課程的知識進行強化，提高學生分析問題和解決問題的能力，拉近課堂與工程設計的距離，使學生完全掌握變電所一次部分的設計過程、主接線和配電裝置的初步設計、變電所主設備的選擇方法等。2 課程設計題目及要求110/10kV變電所電氣部分設計一、設計內(nèi)容1.對待設計變電所在系統(tǒng)中的地位和作用及所供用戶的分析。2.選擇待設計變電所主變的臺數(shù)、容量及型式。3.分析確定高低壓主接線及配電裝置型式4.分析確定所用電接線型式。5.進行互感器的配置。6.進行選擇設備和導體所必須的短路電流計算。7.選擇變電所高、低壓側的斷路器、隔離開關。8.設計10kV硬母線系統(tǒng)。二、有關原始數(shù)據(jù)1. 變電所有關資料（110/10kV）變電所編號P1P2P3負荷曲線功率因數(shù)重要負荷（）A0.965B262822B0.970C0.955L1 20 km，L2 22 km，L3 19 km，L4 15 km。2. 環(huán)境溫度年最高溫度40，最熱月最高平均氣溫323. 變電所10kV側過電流保護動作時間為1秒4. 110kV輸電線路電抗按0.4/km計5. 發(fā)電廠變電所地理位置圖（附圖一）6. 典型日負荷曲線（附圖二）附圖一 發(fā)電廠變電所地理位置圖 G：汽輪機 QFQ502，50MW COS=0.8， Xd=0.124T：變壓器SF740000/121±2×2.5%Po = 46kW PK = 174kW Io% = 0.8 UK% = 10.5附圖二 典型日負荷曲線 3、課程設計任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書、圖紙、實物樣品等要求成品提交的設計文件和圖紙要求：1設計說明書1份2設計計算書1份3圖紙1張：變電所主接線圖110/10KV變電所設計說明書一、 對待設計變電所在系統(tǒng)中的地位和作用及對用戶的分析1. 項目：待設變電所B在系統(tǒng)中的地位根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的重要程度可以分為：樞紐變電所樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)的高、中壓的幾個部分，匯集有多個電源和多回大容量聯(lián)絡線，變電容量大，高壓側電壓為330500kV。全所停電時，將引起系統(tǒng)解列，甚至癱瘓。中間變電所中間變電所一般位于系統(tǒng)的主要環(huán)路線路中或系統(tǒng)主要干線的接口處，匯集有23個電源，高壓側以交換潮流為主，同時又降壓給當?shù)赜脩?，主要起中間環(huán)節(jié)作用，電壓為22030kV。全變電所停電時，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。地區(qū)變電所地區(qū)變電所以對地區(qū)用戶供電為主，是一個地區(qū)或城市的主要變電所，電壓一般為110220kV。全所停電時，僅使該地區(qū)中斷供電。終端變電所終端變電所位于輸電線路終端，接近負荷點，經(jīng)降壓后直接向用戶供電，不承擔功率轉(zhuǎn)送任務，電壓為110kV及以下。全所停電時，僅使其所用的用戶中斷供電。待設變電所C在系統(tǒng)中的地位和作用由變電所地理位置圖可以得出，變電所C在整個供電網(wǎng)絡中的地位是終端變電所。終端變電所位于輸電線路終端，接近負荷點，經(jīng)降壓后直接向用戶供電，不承擔功率轉(zhuǎn)送任務，電壓為110kV及以下。全所停電時，僅使其所用的用戶中斷供電。由設計任務書中的原始數(shù)據(jù)得變電所A的最大負荷為30W，變電所B的最大負荷為28MW，變電所C的最大負荷為27MW。 2. 項目：對所供用戶的分析按重要性不同將負荷分為三類：I類負荷。即使短時停電也將造成人員傷亡和重大設備損壞最重要負荷為I類負荷。如礦井、醫(yī)院、電弧煉鋼爐等。II類負荷。停電將造成減產(chǎn)，使用戶蒙受較大的經(jīng)濟損失的負荷為II類負荷。重要的工礦企業(yè)一般都屬于II類負荷。III類負荷。I、II類負荷以外的其他負荷均稱為III類負荷。電力用戶對供電可靠性及電源要求：I類負荷的供電要求任何時間都不能停電。I類負荷要求兩個電源獨立供電，即一個電源因故停止供電時，不影響另一個電源供電。并要求設置備用電源II類負荷的供電要求是：僅在必要時可短時（幾分鐘到幾十分鐘）停電。II類負荷也要求兩個電源獨立供電。III類負荷對供電可靠性無特殊要求，停電不會造成大的影響，必要時可長時間停電。 按照以上要求，C變電所有55%的重要負荷采用雙回路供電，45%非重要負荷采用單回路供電。由最大負荷Pmax =35MW,每回10kV饋線功率為3MW，則重要負荷回路數(shù)： 根據(jù)對稱性，重要負荷回路數(shù)為8。 雙回路供電，則為16非重要負荷回路數(shù)：根據(jù)對稱性，非重要負荷回路數(shù)選為6所以回路數(shù)目：18+6=22，選擇N=22回二、 選擇待設變電所主變的臺數(shù)、容量及型式1. 項目：選擇待設變電所主變的臺數(shù)依據(jù)：有35110KV變電所設計規(guī)范篇3.1.2條：在有一、二級負荷的變電所中宜裝設兩臺主變壓器；本次設計，10KV側負荷有55&的重要負荷，所以設置兩臺主變壓器。2. 項目：選擇待設變電所主變的容量根據(jù)35 -110kv變電所設計規(guī)范（GB50059-1992）的規(guī)定：第3.1.3條 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于60的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。S=18000SN=25000KVAK1=0.62查表得K2=1.23>符合3. 項目：選擇待設變電所主變的型式相數(shù)的確定根據(jù)發(fā)電廠電氣部分P167頁：在330KV及以下發(fā)電廠和變電所中，一般選用三相式變壓器。因為一臺三相式較同容量的三臺單相式投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結構簡單，運行維護較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件（如橋梁負重、隧道尺寸等）限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器。本次設計，為110KV變電所，本變電所處于城鄉(xiāng)結合部，地勢平坦，交通方便。應選擇三相式變壓器繞組數(shù)的確定根據(jù)發(fā)電廠電氣部分P167頁：只有一種升高電壓向用戶與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及只有兩種電壓的變電所，采用雙繞組變壓器。本次設計，變電所只有110、10KV兩種電壓。應選擇雙繞組。繞組接線組別的確定根據(jù)發(fā)電廠電氣部分P168頁：變壓器的繞組接地方式必須使其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)變壓器采用的繞組連接方式有星形“Y”和三角形“D”兩種。我國電力變壓器的三相繞組所采用的連接方式為：110kV及以上電壓側均為“YN”，即由中性點引出并直接接地；本次設計，繞組接線組別選擇YN,d11。變壓器二次繞組接成三角形的作用是：消除三次諧波電壓分量；用來對附近地區(qū)或所用電系統(tǒng)供電（4）調(diào)壓方式的選擇根據(jù)發(fā)電廠電氣部分P168頁：變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)的。無勵磁調(diào)壓變壓器的分接頭較少，調(diào)壓范圍只有10%（±2×2.5%）且分接頭必須在停電的情況下才能調(diào)整；有載調(diào)壓變壓器的分接頭較多，調(diào)壓范圍可達30%，且分接頭可在帶負荷的情況下調(diào)節(jié)，但其結構復雜、價格貴。在下述情況下較為合理。出力變化大，或發(fā)電機經(jīng)常在低功率因數(shù)運行的發(fā)電廠的主變壓器。具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器。電網(wǎng)電壓可能有較大變化的220kV及以上的降壓變壓器。電力潮流變化大和電壓偏移大的110kV變電所的主變壓器。本次設計，對變壓器的電壓調(diào)整無特殊要求。應選擇無勵磁調(diào)壓變壓器。冷卻方式的選擇根據(jù)發(fā)電廠電氣部分P168頁：電力變壓器的冷卻方式，隨機型式和容量的不同而異，冷卻方式有以下幾種類型。自然風冷卻。無風扇，僅借助冷卻器（又稱散熱器）熱輻射和空氣自然對流冷卻，額定容量在10000kVA及以下。強迫空氣冷卻。堅持風冷式，在冷卻器間加裝數(shù)臺電風扇，是由迅速冷卻，額定容量在8000kVA及以上。強迫油循環(huán)風冷卻。采用潛油泵強迫油循環(huán)，并用風扇對油管進行冷卻，額定容量為40000kVA及以上。強迫油循環(huán)水冷卻。采用潛油泵強迫油循環(huán)，并用水對油管進行冷卻，額定容量在kVA及以上。由于銅管質(zhì)量不過關，國內(nèi)已很少使用。強迫油循環(huán)導向冷卻。采用潛油泵將油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯預先設計好的有道中進行冷卻。水冷卻。將純水注入空心繞組中，借助使得不斷循環(huán)，將變壓器的熱量帶走。本次設計，變電所主變?nèi)萘繛?1500KVA。應選擇強迫空氣冷卻方式。本次設計，C變電所位主變的選擇為2臺，容量為25000A用雙繞組，技術數(shù)據(jù)如下表?？偨Y論： 110KV雙繞組戶外型變壓器參數(shù)表型號額定容量(KVA)額定電壓連接組損耗（KW）空載電流（%）阻抗電壓（%）總體質(zhì)量（t）高壓低壓空載短路SFZ7-20000/11020000110±8*1.25%11YN,d1130.01041.210.545.4三、 分析確定高、低壓側主接線及配電裝置型式1. 項目：高、低壓側主接線根據(jù)35 -110kv變電所設計規(guī)范（GB50059-1992）的規(guī)定：第3.2.3條 35-110KV線路為兩回及以下時,宜采用橋形接線本次設計，110KV線路為兩回 。110KV線路應選擇橋型接線。根據(jù)發(fā)電廠電氣部分內(nèi)橋接線橋連斷路器QF3在QF1、QF2的變壓器側，稱內(nèi)橋接線。1）特點 其中一回路檢修或故障時，其余部分不受影響，操作簡單。變壓器切除、投入或故障時，有一回路短時停運，操作較復雜。線路側斷路器檢修時，線路需較長時間停運。另外，穿越功率經(jīng)過的斷路器較多，使斷路器故障或檢修幾率大，從而系統(tǒng)開環(huán)的幾率大。2）適用范圍內(nèi)橋接線適用于輸電線路較長（則檢修和故障幾率大）或變壓器不需經(jīng)常投、切以及穿越功率不大的小容量配電裝置中。外橋接線橋連斷路器QF3在QF1、QF2的線路側，稱外橋接線。1）特點其中一回路檢修或故障時，有一臺變壓器短時停運，操作較復雜。變壓器切除、投入或故障時，不影響其余部分的聯(lián)系，操作較簡單。穿越功率的斷路器QF3，所造成的斷路器故障、檢修及系統(tǒng)開環(huán)的幾率小。變壓器側斷路器檢修時，變壓器需時間停運。橋連斷路器檢修時也會造成開環(huán)。2）適用范圍：適用于輸電線路較短或變壓器需經(jīng)常投、切及穿越功率較大的小容量配電裝置中。結合本次設計，C變電所110KV主接線為2回線、2臺主變時，因為主變不需經(jīng)常切換、線路較長、穿越功率不大，采用內(nèi)橋接線。根據(jù)35 -110kv變電所設計規(guī)范（GB50059-1992）的規(guī)定：第3.2.5 條 當變電所裝有兩臺主變壓器時，6-10KV側宜采用分段單母線。本次設計，變電所裝有兩臺主變壓器。10KV側應采用分段單母線分段單母線的優(yōu)點：單母線分段接線用分段斷路器 QFd 將單母線分成幾段。1）供電可靠性高。 母線 B 及母線側隔離開關 QSB 檢修，停所在母線；母線 B 及母線側隔離開關 QSB 故障，停所在母線，而母線分列運行時對另一段母線無影響；分段斷路器 QFd 檢修不停電； 2）結構可靠性高。 每段母線上的 QSB 為（N/2+1）（N 為回路數(shù)），明顯少于單母線接線，故停電幾率減小。 3）靈活性低。 母線只有二種運行方式，即兩段母線可以并列運行或分列運行。 4）方便性高。 每個回路中均有斷路器來控制，回路投切操作方便；但母線投切操作方便。（相對單母線而言，只需在(N/2+1)個回路中操作，工作量小。） 設備少，基本無交叉配置，清晰度高，方便性高。 5）投資較小。 比單母線接線，設備有所增加，故投資相應增加。 6）運行效益高。比單母線接線，供電可靠性高，運行效益高。在結構簡單的集中主接線中，單母線分段接線得到廣泛的應用。 2.項目：配電形式的確定高壓側配電裝置型式根據(jù)高壓配電裝置設計技術規(guī)程（DL/T5352-2006）的規(guī)定8.2.2 110KV和220KV電壓等級的配電裝置宜采用屋外中型配電裝置或屋外半高型配電裝置本次設計，高壓側為110KV電壓等級結論：高壓側配電裝置宜采用屋外半高型配電裝置。半高型配電裝置優(yōu)點:布置較中型緊湊，縱向尺寸較中型小。占地約為普通中型的50%70%。施工、運行、檢修條件比高型好。母線不等高布置，實現(xiàn)進、出線均帶旁路比較方便。低壓側配電裝置型式根據(jù)高壓配電裝置設計技術規(guī)程（DL/T5352-2006）的規(guī)定8.2.3 3KV-35KV電壓等級的配電裝置宜采用成套式高壓開關柜配置型式本次設計，低壓側為10KV。結論：低壓側應選擇成套式高壓開關柜配置型式。根據(jù)發(fā)電廠電氣部分335kV 高壓開關柜，也分為固定式和移開式（手車）兩類。移開式開關柜優(yōu)點：結構緊湊，能防塵和防止小動物造成短路，具有“五防”功能，運行可靠，操作方便，維護工作量小，在電力系統(tǒng)中廣泛應用。固定式開關柜缺點：體積大，封閉性能差，檢修不夠方便。結論：10kV側采用屋內(nèi)配電裝置，用成套開關柜，移開式。 根據(jù)35 -110kv變電所設計規(guī)范（GB50059-1992）的規(guī)定：結合本次設計，C變電所110kV側采用屋外半高型配電裝置；10kV側采用屋內(nèi)配電裝置，用成套開關柜，移開式。四、 分析所用電接線類型1. 項目：所用電接線型式依據(jù)；由GB50059-199235110KV變電所設計規(guī)范，容量為110KV的變電所的總負荷為150200KVA，35110KV變電所，有2臺主變壓器時，宜裝設兩臺容量相同，可互為備用的所用工作變壓器，每臺工作變壓器按全所計算負荷選擇，兩臺所用變壓器可分別由主變壓器最低電壓級的不同母線段引接；當所內(nèi)有較低電壓母線時，一般均有較低電壓母線上引接12臺所用電壓器，且這種引接方式的優(yōu)點為：經(jīng)濟性好，可靠性高。結論：選擇2臺S9-315/10干式所用變壓器 型號P0（W）Pw（W）I0（）Uk（）S9-315/107003500 1.5 4五、 進行互感器配置電流互感器配置原則凡裝由斷路器的回路均應裝設電流互感器；在發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機-雙繞組變壓器單元的發(fā)電機出口、橋型接線的跨條上等，也應裝設電流互感器。其數(shù)量應滿足測量儀表、繼電保護和自動裝置要求。測量儀表、繼電保護和自動裝置一般均有單獨的電流互感器供電或接于不同的二次繞組，因其準確度級要求不同，同時為了防止儀表開路時引起保護的不正確動作。110kV及以上大電流接地系統(tǒng)的各個回路，一般應按三相配置；35kV及以下小電流接地短路電流系統(tǒng)的各個回路，據(jù)具體要求按兩相或三相配置（例如其中的發(fā)電機、主變壓器、廠用變壓器回路為三相式）。保護用電流互感器的配置應盡量消除保護裝置的不保護區(qū)。為了防止支持式電流互感器的套管閃絡造成母線故障，電流互感器通常布置在線路斷路器的出線側或變壓器斷路器的變壓器側。 電流互感器的配置110kV進線按三相配置，每相配置4組電流互感器，型號采用倒置式瓷外套，帶金屬膨脹器電流互感器，次級排列：0.2S /0.5/5P30/5P30，用于計量、測量、差動、距離（后備。）110kV內(nèi)橋側按按三相配置，每相配置3組電流互感器，型號采用倒置式瓷外套，帶金屬膨脹器電流互感器，次級排列：0.5/5P30/5P30，用于計量、差動、后備。主變110kV套管內(nèi)三相配置，每相配置3組電流互感器，次級排：0.5/5P30/5P30，用于測量、差動、后備。主變10kV側進線三相配置，每相配置4組電流互感器，次級排列：0.2S/0.5/5P30/5P30，用于計量、測量、差動、后備。10kV出線側按兩相配置，每相配置3組電流互感器，次級排列：0.2S/0.5 /5P30，用于計量、測量、速斷。10kV分段側按兩相配置，每相配置2組電流互感器，次級排列：0.5/5P30，用于測量、后備六、 進行選擇設備和導體所必須的短路電流計算1. 項目：短路點短路電流計算。依據(jù)：由電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南：電力系統(tǒng)分冊（第二版）得：計算基本情況為：電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；計算容量：應按工程設計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，一般取工程建成后的510年。短路種類： 按三相短路計算短路計算點：在正常接線方式時，通常設備的短路電流為最大的地點為計算點。短路電流計算條件：忽略電阻，僅計電抗，110KV饋線，電抗X=0.4/km計；選擇通過導體或電器的Ik為最大短路點，及運行方式 ； 每個短路點計算均需校驗導體或電器所需的三個短路電流Ik”,Ik*0.5t，Ikt；短路計算點本設計中系統(tǒng)電抗為折算到基準值下的電抗,不考慮穿越功率。為了計算方便選取如下基準值：基準容量：SB= 100MVA基準電壓：UB（kV） 10.5 115表6.1后備保護動作時間短路點用途取值tkK1用于選擇110kV進線的電器1.1K2用于選擇主變高壓側電器1.7K3用于選擇主變低壓側電器2.0表6.3 短路電流計算表短路點（s）(kA)(kA)(kA)(kA)QkKA2·SK11.115.1115.613.2528.4250K21.79.119.119.1123.19141.09K32.03.453.433.538.7823.561. 項目： 選擇變電所高、低壓側及10KV饋線的斷路器7 選擇變電所高、低壓側的斷路器、隔離開關 7.1 斷路器的選擇高壓斷路器的主要功能是正常運行時用來倒換運行方式，把設備或線路接入電路和退出運行，起著控制作用，當設備或線路發(fā)生故障時能快速切除故障，保證無故障部分正常運行起保護作用。選擇的基本條件：型式：高壓側（110kV）：戶外SF6斷路器低壓側（10kV）：戶內(nèi)真空斷路器額定電壓：UNUNs （工作電壓）額定電流：INImax（最大持續(xù)工作電流）額定開斷電流：INbrIt額定關合電流：INclish動穩(wěn)定校驗：iesish熱穩(wěn)定校驗：It2×tQk選擇性結果110kV進線，母線橋和跨條上的斷路器的選擇如下：表7.1 110kV進線，母線橋和跨條上的斷路器型號額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流（kA）額定關合電流（峰值kA）動穩(wěn)定電流（峰值kA）熱穩(wěn)定電流（kA/4s）SW6-110110120031.5808031.5變電所C所高壓側隔離開關的選擇：表 7.2 變電所C所高壓側隔離開關型號額定電壓（kV）額定電流（A）動穩(wěn)定電流（峰值kA）熱穩(wěn)定電流（kA/4s）GW13-1101106305516變電所C所低壓側斷路器的選擇如下：表7.3 變電所C所低壓側斷路器型號額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流（kA）額定關合電流（峰值kA）動穩(wěn)定電流（峰值kA）熱穩(wěn)定電流（kA/3s）ZN12-10101600501251255010kV分段斷路器的選擇如下：表7.4 10kV分段斷路器型號額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流（kA）額定關合電流（峰值kA）動穩(wěn)定電流（峰值kA）熱穩(wěn)定電流（kA/3s）ZN12-10101600501251255010kV出線斷路器的選擇如下：表7.5 10kV出線斷路器型號額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流（kA）額定關合電流（峰值kA）動穩(wěn)定電流（峰值kA）熱穩(wěn)定電流（kA/2s）SN10-10II10100031.5808031.5七、 選擇10KV硬母線1. 項目： 母線材料，截面形狀和布置方式選擇依據(jù)：材料：一般情況下采用鋁母線 優(yōu)點：電阻率高且密度小。 截面形狀：在35KV及以下，持續(xù)工作電流在400A及以下的屋內(nèi)配電裝置中，一般采用矩形母線，當電路的工作電流超過最大截面積的單條母線的允許載流量時，每相可用24條并列使用布置方法：三相豎直垂放 優(yōu)點為：便于觀察，對矩形母線，兼有水平布置的2重方式的優(yōu)點，適用于此種情況且因為考慮到散熱面積最大，通風冷卻效果較好，即導體豎放。開關柜資料：使用開關柜型號為KYN28-12型移開式交流金屬封閉開關設備，由結構圖可知，母線為三角形排列 結論：選每相2條125 mm*10 mm =2500mm2鋁導體 十、 主要參考文獻1. 姚春球.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國電力出版社，20082. 范錫普.發(fā)電廠電氣部分.北京：中國電力出版社, 20043. 陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南.電力系統(tǒng)分冊.北京：中國水利水電出版社，20084. 35110kV變電所設計規(guī)范（GB 50059-1992）.北京：中國計劃出版社，19935. 導體和電器選擇設計技術規(guī)定（DLT 52222005）.北京：中國電力出版社，20056. 高壓配電裝置設計技術規(guī)程（DLT 5352-2006）. 北京：中國電力出版社，2007