110Kv降压变电站设计

XXX变电站电气系统初步设计目录1、概述2、设计基础资料3、主变压器选择及主接线设计4、短路电流计算5、电气设备选择6、课程设计体会及建议7、参考资料及指导老师一、概述变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。

电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

本次设计建设一座110KV降压变电站，要求实现关山口附近的中间变电站要求。

首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。

对每一个电压等级，拟定2-3个主接线方案，先进行技术比较，初步确定2-3个较好的方案，再进行经济比较，选出一个最终方案。

其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。

最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验，完成本次设计。

二、设计基础资料设计基础资料由任务书给出：一、原始资料1、待建变电站的建设规模⑴变电站类型：110 kV降压变电站⑵三个电压等级： 110 kV、 35 kV、 10 kV⑶ 110 kV：近期进线2回，出线4 回；远期进线4回，出线6 回35 kV：近期4回；远期6回10 kV：近期6回；远期8回2、电力系统与待建变电站的连接情况⑴变电站在系统中地位：中间变电站⑵变电站仅采用 110 kV的电压与电力系统相连，为变电站的电源⑶电力系统至本变电站高压母线的标么电抗（S d=100MVA）为：最大运行方式时0.25 ；最小运行方式时0.30 ；主运行方式时0.28 ；⑷上级变电站后备保护动作时间为 2.5 s3、待建变电站负荷⑴ 110 kV出线：负荷每回容量 8000 kVA，cosϕ＝0.9 ，T max＝ 4000 h⑵ 35 kV出线：负荷每回容量 4000 kVA，cosϕ＝0.85 ，T max＝ 4000 h；其中，一类负荷2回；二类负荷2回⑶低压负荷每回容量 1500kW，cosϕ＝0.95，T max＝ 4000 h；其中，一类负荷2回；二类负荷2回(4) 负荷同时率 0.84、环境条件⑴当地年最高气温400C，年最低气温-200C，最热月平均最高气温350C，年最低气温-50C⑵当地海拔高度：600m⑶雷暴日： 45日/年5、其它⑴变电站地理位置：城郊，距城区约8km⑵变电站供电范围： 110 kV线路：最长100 km，最短50 km；35 kV线路：最长60 km，最短20 km；10 kV低压馈线：最长30km，最短10km；⑶未尽事宜按照设计常规假设。

二、设计任务：1、设计变电站主接线，论证所设计的主接线是最佳方案。

2、计算短路电流。

3、选择导体及主要电气设备。

三、设计成果：1、设计说明书及计算书一份。

2、变电所主接线图一张。

三、主变压器选择及主接线设计1、主变压器选择变压器是变电站的重要设备，其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能。

可计算出：35kV 侧的总负荷 S35=6x4000kVA=24MVA10kV 侧的总负荷 S10=8x1500/0.95kVA=12.63MVA 选用2台20000kVA的主变压器。

若一台主变压器停运，另一台承担全部负荷，其负荷率为183.15%，正常运行时的负荷率为73.26%。

所以选用SFSL-20000/110型三绕组变压器其容量比为：100/100/50；电压比为：110±2×2.5%/38.5±5%/11kV；接线方式为YN，yn0，d11；阻抗电压为：U k-12=10.5%，U k-13=18%，U k-23=6.5%；2、主接线设计电气主接线的确定对电力系统整体及发电厂，变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择配电装置选择，继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须正确外理为各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

（一）设计的基本要求为：1、满足对用户供电必要的可靠性和保证电能质量。

2、接线应简单，清晰且操作方便。

3、运行上要具有一定的灵活性和检修方便。

4、具有经济性，投资少，运行维护费用低。

5、具有扩建和可能性。

（二）设计主接线的原则：35—6KV配电装置中，一般不设旁路母线，因为重要用户多系双回路供电，且断路器检修时间短，平均每年约2-3天。

如线路断路器不允许停电检修时，可设置其它旁路设施。

6—10KV配电装置，可不设旁路母线，对于初线回路数多或多数线路向用户单独供电，以及不允许停电的单母线，分段单母线的配电装置，可设置旁路母线，采用双母线6—10KV配电装置多不设旁路母线。

对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。

若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。

我拟定可行的主接线方案2—3 种，内容包括主变的形式，台数以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰差的方案，保留一种较好的方案。

（三）方案的比较：35KV侧的接线：所设计的变电所35KV出线，最终六回，本期工程两次完成，在考虑主接线方案时，应首先满足运行可靠，操作灵活，节省投资。

方案一：单母线接线方式：接线简单、清晰。

操作方便，投资少便于扩建；母线或隔离开关检修或故障时连接在母线上的所有回路必须停止工作；检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电；当母线或母线上的隔离开关上发生短路以及断路器在继电保护作用下都自动断开，因而造成全部停电。

方案二：单母分段接线方式：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，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。

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，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。

以上两种方案比较，在供电可靠性方面，方案一较差，故35KV侧应采用单母分段接线10KV侧的接线方案一：单母线接线：具有接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资少等优点，但当母线或母侧隔离开关检修故障时，连接在母线上的所有回路都将停止工作，当母线发生短路时，所有电源回路的断路器在继电保护作用中自动跳闸，因而造成母线电压失压全部停电，检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电。

方案二：单母分段接线：接线简单清晰，设备少，且操作方便，可提高供电可靠性和灵活性，不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围，对于重要用户可以从不同段引两个回路，而使重要用户有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障，由于分段断路器在继电保护装置的作用下，能自动将故障段切除，因而保证了正常段母线不间断供电。

综上所述，单母分段接线的可靠性较高，而且比较经济，故10KV侧接线应选方案二，单母分段接线。

总工程主接线见图附1-1.3、短路电流计算=100MVA。

设备按照最终完成规模考虑，按照无限大网络处理，基准容量Sd继电保护和防雷保护按照一期工程考虑。

详细见电路电流计算部分。

4、主要电气设备选择电气设备的选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术并注意节约，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。

根据任务书上的场地资料，详细见设备选择部分。

5、继电保护装置（一）主变压器保护按照BG14285-93《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，并考虑到采用危机保护的具体情况，采用双主双后的配置放置：差动保护、负荷电压闭锁的过电流保护、过负荷保护、零序过电流保护及瓦斯、油温、油位、绕组温度、压力释放等非电量保护。

（二）35kV线路保护因电流素缎保护的保护范围不能满足要求，所以采用电压速断保护作为主保护，过电压保护作为后备保护。

（三）10kV线路保护设置电流速断保护和过电流保护，作为10kV出线及母线的后备保护。

若电流速断保护的保护范围太小，可以只设置过电流保护。

6、防雷保护及接地装置避雷针、避雷器是变电所屋外配电装置和所区电工建筑物防护直击雷过电压的主要措施。

变电所借助屋外配电装置架构上的避雷针和独立避雷针共同组成的保护网来实现，主控制室和屋内配电要采用屋顶上的避雷带。

1）直击雷的过电压保护：装设独立避雷针，为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，其冲击接地电阻不宜超过10欧，为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气中的距离Sk不宜小于5m，独立避雷针的接地装置与接地网之间的地中距离Sd应大于3m。

35kV、ll0kV配电装置：在架构上装设独立避雷针，将架构支柱主钢筋作引下线接地。

主变压器装设独立避雷针。

各电压等级母线桥：装设独立避雷针。

主控制楼：屋内配电装置钢筋焊接组成接地网，并可靠接地。

2）雷电侵入波的过电压保护对入侵波防护的主要措施：变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，在ll0kV、35kV 靠近变电所l-2kM的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于30kA和75kA 保护角在25°和30°范围内，冲击接地电阻在l0Ω左右，以保证大多数雷电波只在此线段外出现，即设置进线段保护。

对于三绕组变压器，应在低压侧任一相绕组对地加装一个避雷器，对于变压器中性点保护，因中性点为直接接地，变压器为分级绝缘。

其绝缘水平为35kV等级，需在中性点上装避雷器。

3）避雷器的配置：(1)进出线设备外侧；(2)所有母线上；(3)变压器高压侧，尽量靠近变压器；(4)变压器低压侧为Δ时，只装在B相；(5)主变压器中性点，按其绝缘水平等级选设；4）避雷线的配置：(1)ll0kV及以上线路沿全长架设避雷线；(2)35kV雷电日较高应全长架设避雷线；(3)10-35kV，一般设1-2kM的进线段保护，以降低雷电波的陡度。

避雷器的选择，考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程选择氧化锌避雷器。

四、短路电流计算1、短路电流计算（1）主变压器各侧阻抗的百分值U k1=（10.5+18-6.5）%/2=11%U k2= (10.5+6.5-18)%/2=0(可认为为0)U k3= (18+6.5-10.5)%/2=7%其标幺值为：U k1*= 11×100/(100×20)=0.55U k2*= 0U k3*= 7×100/(20×100)=0.35基准电流为I d1==kA=0.502kA 110kV I d2==kA=1.56kA 35kV I d3==kA=5.5kA 10kV在最大运行方式下，三相短路电流为：110kV I d1=35kV I d1=10kV I d1=热稳定计算时间：10kV线路0.5+0.2+0.05s=0.75s主变10kV侧1.5+0.2+0.05s=1.75s主变35Kv侧2.5+0.15+0.05s=2.7s35kV线路1+0.15+0.05s=1.2s主变110kV侧3+0.1+0.05s=3.15s另计算电路一期建设最大运行方式下的电流：110kV侧为2kV；35kV侧为1.95kV ；10kV侧为4.76kV五、电气设备选择1、设备选择原则设备选择应符合使用环境的要求，并考虑到经济等原则。