110kv降压变电站的设计

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根据负荷计算出的Sc，由于采用两台变压器互为暗备用并联运行，单台变压器容量按70%×Sc选择，并考虑5-10年规划，留有15%的发展余地。

SNT?Sc?0.7?(1?15%) (1-7)

可知所选择的变压器容量SNT?Sc?0.7?(1?15%)即可。

考虑两台主变压器互为暗备用，单台容量按计算容量Sc的70%选择。考虑5-10年的计算规划并留有一定的裕量

S总?Sc?0.7?(1?15%)?16.7?1.15?0.7?13.4MW 则所选的变压器容量大于13.4MW即可。

本设计所以选择两台：2?SFZ9?16000/110型变压器。其技术参数如表1.1：

表1-1 2*SFZ9—16000/110型变压器技术参数

型号

额定容量KVA

16000 负载损耗KW

77.4

名称 通信 充电屏 监控电源 保护电源 动力电源 取暖通风电源 动力负荷P1 110KV加热 10KV加热 加热负荷P2

10KV配电装置照明 二次设备照明 屋外配电装置照明 照明符合P3

高压KV 110 空载电流I%

1.2

高压分接范围 110?8?1.25% 阻抗电压Uk%

10.5

低压KV 6.3；6.6；10.5 联结组标号

SFZ9?16000/110

空载损耗KW

20.24

序号 1 2 3 4 5 6 小计 7 8 小计 9 10 11 小计

YND11

负荷类型 经常、连续 经常、连续 经常、连续 经常、连续 不经常、连续 经常、连续

经常、连续 经常、连续

短时、连续 短时、连续 短时、连续

表1-2 所用变压器的选择

额定容量 4 7.5 1 1 11.5 32 57 0.7 1.6 2.3 4 3 10 17

则所用变压器的容量可选80kw，则所用变压器选择SC?80/10型，Uk%?4的干式变压器，380/220所用配电屏GGD1—54型，共3面。

2电气主接线设计

电力系统是由发电厂、变电所、线路及用户组成。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，而主接线代表了变电所的电气部分的主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电所设计的首要部分。关系着电力系统的安全、稳定和灵活经济运行。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电、用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏也影响工、农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下正确处理好各方面的关系，全面分析有关因素，力求使其技术先进，经济合理，安全可靠。同时，主接线是保证电网安全可靠，经济运行的关键，是电气设备布置，选择自动化水平和二次回路设计的原则和基础。 2.1设计原则

应根据变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量，建设规模，输送电压等级，进出线回路数，供电负荷的重要性，保证供电平衡，电力系统线路容量，电气设备性能和周围环境及自动化规划与等级条件确定，应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。 2.2方案比较

方案一：110KV采用带母线型内桥接线，10KV采用带有母联断路器的双母线接线型式，母联断路器和桥联断路器均带有备用电源自动投入装置。

方案二：110KV采用单母线分段，10KV侧采用单母线分段和带专用旁路断路器的旁路母线接线

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型式。

单母线分段用断路器进行分段，这种接线方式可以提高可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电。根据实际的运行经验，两母线同时故障的几率很小，可以不予考虑。对110KV等级进出线回数为3-4回时可以采用此接线方式，本设计变电所110KV进线为两回。

110KV带母线型内桥接线方式用于两台变压器进出线回路为两回的情况。由于本变电所的容量不是很大，根据运行经验可以知道，变压器的故障率很小，且不经常切换，并通过桥联断路器将两母线和变压器联系起来。内桥接线在线路的切除或投入时，不影响其余回路的工作，且操作简单。虽然其在切入或投入变压器时，要使相应的线路停电，并考虑复杂。但由于现实中变压器的故障率很小且不经常切换，所以不予考虑。虽然单母线分段较内桥接线操作较为方便，灵活，但其增加了两台高压断路器的投资。内桥接线的可靠性也比较高，对于本设计的变电所已经足够。从本次设计的变电所的地位可知，该变电所是一般的变电所，且是一个向负荷供电的终端变电所。因此可靠性要求不是极高，所以内桥接线可以满足要求。故110KV本设计采用内桥接线。

断路器经长期运行和切断数次断路电流，都需要进行检修，为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增设旁路。方案二中采用了单母线分段带专用旁路母线的接线，从给定的原始资料可以知道，本变电所的出线回路为10回，由于回路数较多则可以考虑架设专用的旁路母线。该接线方式的优点有：其提高了供电的可靠性性和灵活性，并可以通过旁路母线在保证向负荷不间断供电的情况下检修出线上的断路器。但这种接线一旦母线故障，有50%的停电率，这种接线增加了一格旁路断路器的投资，并且在检修断路器时其倒闸操作繁琐，根据长期的运行经验可以知道，变电所，发电厂出现的事故，多数是由人为误操作所致。单母线分段带旁路的接线出现误操作的几率很大，所以本设计不予采纳。

10KV采用带有母联断路器的双母线接线的分析：

由原始资料出线10回，Tmax=5000h 则可以知道：负荷对供电的可靠性要求比较高。双母线接线有两组母线，并可以互为备用。每一电源和出线都装有一台断路器，并有两组母线隔离开关，分别与两组母线相连，两组母线则通过母联断路器进行联系起来。双母线接线较单母线接线具有更高的可靠性和灵活性。其有显著的特点： 1.供电可靠通过两组母线的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断。一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开隔离开关所属的一条线路与此隔离开关相连的该组母线其他电路则可以通过另一母线继续运行。如：欲检修工作母线，则把全部电源倒在另一母线上。其操作步骤是：先合上母联断路器两侧的隔离开关， 再合上母联断路器，向备用母线充电至两组母线等电位，为保证供电不中断，先合上备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关，完成母线切换后再断开母联断路器及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。

2.调度灵活：各个电源和负荷可以任意分配到任一母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒闸操作可以组成各种运行方式：（1）当母联断路器断开，一组母线工作，另一母线作为备用，相当于单母线运行。（2）两组母线同时工作，并通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，这是目前采用最广泛的运行方式，它的继电保护相对较简单。

有时为了系统需要，亦可以将母联断路器断开（处于热备用状态）两组母线同时运行，此时这个变电所相当于分裂为两个电厂向各负荷送电，这种运行方式常用于最大运行方式时，以限制断路电流。根据调度的需要，双母线还可以完成一些特殊的功能。如：母联与系统进行同期或解列操作，个别回路要进行单独试验时，可以将该回路单独接到备用母线上运行，当线路利用短路方式熔冰时，亦可以将备用母线作为熔冰母线不影响其他回路工作。

双母线接线的运行方式则可以根据实际的需要进行选择，其运行的灵活性远比单母线分段带旁路母线的高，这亦是本设计采用双母线接线的一个原因。

3.扩建容易：在扩建时可以向双母线左右两方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中不会造成其他回路的停电。

由于双母线具有较高的可靠性且应用广泛，其继电保护也相对简单，继电保护对线路部分主要是保护母线，并根据实际长期的运行经验，双母线同时故障的几率很小，所以不予考虑双母线同时停运的可能性。

方案一：使用110KV高压断路器3台，110KV高压隔离开关8台，SFZ9—16000/110型变压器，10KV等级断路器13台，隔离开关36台，双母线。

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方案二：使用110KV高压断路器5台，110KV高压隔离开关10台，SFZ9—16000/110型变压器，10KV等级断路器14台，隔离开关39台，单母线分段，一组旁路母线。由此可以知道，方案一的投资较省，经济性较好。

综合可靠性，灵活性和经济性三方面，从以上的分析可以知道，方案一具有很显著的优势，所以本次设计的电气主接线选择方案一。

3短路电流计算

3.1计算目的

在发电厂、变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，也是电气设计的主要计算项目，其目的有以下几个方面：

1.在选择电气主接线时，为比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流措施等均要进行必要的短路电流计算。

2.在选择电气设备时，如高压断路器，隔离开关等，为保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值。计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流的冲击值，用以校验设备的动稳定。

3.在计算屋外高压配电装置时，需要短路条件校验的相间和相对地的距离。在选择继电保护方式和进行整定计算时，需要以各种短路时的短路电流为依据。

4.接地装置的设计，也需要短路电流计算。 3.2计算步骤

在本设计中短路电流计算采取实用计算曲线法，其具体步骤如下： 1.计算系统，线路，发电机在基准容量下的标幺值并绘制等值网络： 本设计选择基准容量 SB?100MVA,UB?Uav

发电机电抗，X\略去网络各元件的电阻输电线路电容和变压器的励磁支路，只用其标幺值。无限大功率电源内阻抗等于零，系统X''d?SB/S系

2.按网络变换的原则，将网络中的电源合成为几组，每一组用一个等值发电机代表。无限大系统另成一组。求出各等值发电机对短路点的转移电抗，以及系统对短路点的转移电抗。

3.将求出的转移电抗按相应的等值发电机容量进行归算，便得到各等值发电机对短路点的计算电抗xjs。

4.进行化简，最终化成系统，发电机对短路点的等值电路。对发电机求出的计算电抗xjs。并

''查气轮机的xjs曲线查出等效电流标幺值I*

最终的短路电流为： IK?IG?I系

IG?(SG1?SG2)/(3Uav)

I系?SB/(3?X''d?Uav)

3.3计算过程

设基准容量：SB?100MVA，基准电压UB?Uav，则基准电流

IB?SB/3UB

K1点短路电流的计算IB系??SB/3UB?100/3UB?0.502KA

''短路电抗标幺值X1?SB/S系??100/3984?0.025

线路LGJ—240/12KM经查表得其电抗X2为0.401 ?/KM,则其电抗的标么值为：

22X''2?X2?L?SB/UB?0.401?12?100/115?0.036 线路LGJ—240/10KM其电抗值X3?0.401?/KM

''2X3?X3?L?SB/UB?0.401?10?100/1152?0.03

由原始资料给定的三绕组容量为31.5MVA，查表得SFSZ9—31500/110,I%=0.6升压变压器 VS(1?2)%?17,VS(3?1)%?10.5,VS(2?3)%?6.5

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1VS1%?(VS(1?2)%?VS(3?1)%?VS(2?3)%)?10.5

21VS2%?(VS(1?2)%?VS(2?3)%?VS(1?3)%)?6.5

21VS3%?(VS(2?3)%?VS(3?1)%?VS(1?2)%)?0

2VS1%SB10.5?100X''???0.3334100SNT100?31.5V%S6.5?100''X5?S2B??0.206

100SNT100?31.5X''6?VS3%SB0?100??0100SNT100?31.5图3-1 系统的等值电抗图

SB100''?X?0.13??0.347 30MW汽轮机的电抗标么值X''7dPG/cos?300.8

由双绕组变压器容量为16MWA可以查变压器的相关手册：SF9—16000/35，

SN?16MVA,VS%?12.8,双绕组变压器的电抗标么值为：

''''X8?X9?VS%SB12.8?100??0.8

100SN100?16SB0.125?100??0.8

PGcos?12.5/0.8''''?Xd两台并联的发电机的电抗标么值为：X10下面进行简化：

当K1点发生短路时： **X12?X1?X*2?0.025?0.036?0.061**X13?X*3?X4?0.03?0.333?0.363*X*X108???X*5?0.4?0.4?0.206?1.00622对下面等值网络进行合并 *X14

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