【正文】 110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘要 前言 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 第一章 主接線的確定????????????????????????? 2 第一節(jié) 電氣主接線的擬訂?????????????????????? 2 第二節(jié) 對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較???????????????? 5 第三節(jié) 變壓器的選擇???????????????????????? 6 第二章 短路電流計(jì)算????????????????????????? 9 第一節(jié) 電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算條件?????????????????? 9 第二節(jié) 不對(duì)稱(chēng)短路電流的計(jì)算?????????????????? ?? 20 第三章 電氣設(shè)備的選擇???????????????????????? 26 第一節(jié) 斷路器的選擇???????????????????????? 26 第二節(jié) 隔離開(kāi)關(guān)的選擇??????????????????????? 30 第三節(jié) 母線的選擇????????????????????????? 33 第四節(jié) 互感器的選擇???????????????????????? 38 第五節(jié) 避雷器的選擇???????????????????????? 42 第六節(jié) 熔斷器的選擇???????????????????????? 44 第四章 變電站主變壓器 的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)????????????????? 47 第一節(jié) 瓦斯保護(hù)的整定??????????????????????? 47 第二節(jié) 變壓器縱差動(dòng)保護(hù)?????????????????????? 47 第三節(jié) 變壓器的電流保護(hù)?????????????????????? 48 第四節(jié) 變壓器的零序保護(hù)?????????????????????? 48 110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 2 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì) 110KV 變電所電氣部分的初步設(shè)計(jì)，說(shuō)明書(shū)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為擬訂電氣主接線方案并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、最大和最小運(yùn)行方式下短路電流計(jì)算、電氣設(shè) 備的選擇、配置主變壓器繼電保護(hù)并進(jìn)行整定計(jì)算。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是將大學(xué)四年所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行一次綜合運(yùn)用 ,也是對(duì)“電氣工程及其自動(dòng)化”所學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握程度的檢驗(yàn)。 關(guān)鍵詞 畢業(yè)設(shè)計(jì)；電氣主接線；短路電流；變壓器保護(hù) 110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 3 前 言 電能有許多的優(yōu)點(diǎn)，隨著電力工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展 ,電力已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可缺少的動(dòng)力，并廣泛應(yīng)用于一切生產(chǎn)和日常生活方面。 我們這次設(shè)計(jì)的題目是： 110KV 變電所設(shè)計(jì)。改變電站為終端降壓變電所，電壓等級(jí) 110/35/10KV 三級(jí)電壓。 2 回 110KV 架空進(jìn)線 ，線路長(zhǎng)度一條為 ，一條為 。 110KV 側(cè)平均功率因數(shù) COSФ=， T=4800h。 110KV 采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。 35KV、 10KV 采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。 8 回 35KV出線，主要供電給煤礦（一類(lèi)負(fù)荷），最大負(fù)荷為 ，其中重要負(fù)荷占 60%，最大一回負(fù)荷為 6MVA， COSФ=， Tmax=5000h。 35KV 用戶(hù)除本所外無(wú)別的電源。 10 回 10KV 出線，主要給部分工廠和民用（主要為二三類(lèi)負(fù)荷）。最大負(fù)荷為18MVA，最大一回負(fù)荷為 2MVA， COSФ=， Tmax=4200h。 110KV 線路的主保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 ， 35KV 出線過(guò)流保護(hù)時(shí)間為 2S， 10KV 出線過(guò)流保護(hù)工作時(shí)間為 。變電所地處平原地區(qū)，海拔高度 100M，年平均氣溫 17186。C，最熱平均氣溫 35186。C，絕對(duì)最高氣溫為 40186。C，最熱月土壤溫度為 18186。C。 我們組于 6 月 1 日接到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，根據(jù)要求我們組四人相互配合完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為： ； ； 選擇； 。設(shè)計(jì)任務(wù)于 2021 年 6 月 20 日之前完 成。 我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中承擔(dān)的主要設(shè)計(jì)任務(wù)是：承擔(dān)一次電氣設(shè)備的選擇；參與主接線方案的設(shè)計(jì)與短路電流的計(jì)算；參與主變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算等。 我們組在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，始終本著綜合運(yùn)用理論知識(shí)和符合畢業(yè)設(shè)計(jì)要求而展開(kāi)設(shè)計(jì)工作。查閱了發(fā)電廠電氣設(shè)備、電力系統(tǒng) 分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、高電壓技術(shù)等課程的內(nèi)容，查閱了電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)，在次基礎(chǔ)上擬定了電氣主接線，進(jìn)行了短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇，進(jìn)行了繼電保護(hù)的整定計(jì)算，最后根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪出 110KV 變電所主接線圖和保護(hù)配置圖。 這次設(shè)計(jì)檢驗(yàn)了我在大學(xué)四年里 所學(xué)的所有專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)習(xí)期間所獲得的生產(chǎn)知識(shí)。從而鞏固、加深專(zhuān)業(yè)知識(shí)。學(xué)習(xí)和掌握水電站設(shè)計(jì)的基本方法和技能，還 培 養(yǎng)和提高獨(dú)立分析和解決實(shí)習(xí)工程問(wèn)題的能力 。 設(shè)計(jì)人：吳先濤 2021 年 6 月 16 日110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、設(shè)計(jì)題目： 110KV 變電所設(shè)計(jì) 改變電站為終端降壓變電所，電壓等級(jí) 110/35/10KV 三級(jí)電壓。 2 回 110KV 架空進(jìn)線，線路長(zhǎng)度一條為 ，一條為 。 110KV 側(cè)平均功率因數(shù) COSФ=，T=4800h。 110KV 采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。 35KV、 10KV 采用中 性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。 8 回 35KV 出線，主要供電給煤礦（一類(lèi)負(fù)荷），最大負(fù)荷為 ，其中重要負(fù)荷占 60%，最大一回負(fù)荷為 6MVA， COSФ=， Tmax=5000h。 35KV 用戶(hù)除本所外無(wú)別的電源。 10 回 10KV 出線，主要給部分工廠和民用（主要為二三類(lèi)負(fù)荷）。最大負(fù)荷為 18MVA，最大一回負(fù)荷為 2MVA， COSФ=， Tmax=4200h。 110KV 線路的主保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 ， 35KV 出線過(guò)流保護(hù)時(shí)間為 2S， 10KV 出線過(guò)流保護(hù)工作時(shí)間為 。 變電所地處平 原地區(qū)，海拔高度 100M，年平均氣溫 17186。C，最熱平均氣溫 35186。C，絕對(duì)最高氣溫為 40186。C，最熱月土壤溫度為 18186。C。 系統(tǒng) 1500MVA X1min= X1max= 火電為主 X2min= X2max= SB=100MVA 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容： ； ； ； 。 設(shè)計(jì)所 110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 5 第一章 主接線的確定 第一節(jié) 主接線的擬 定 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性，靈敏性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。并且對(duì)電氣設(shè)備選擇，配電裝置布置。繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響，因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較， 確定主接線方案。 一、 接線的設(shè)計(jì)原則 在選擇電氣主接線時(shí)，應(yīng)以下 面 各點(diǎn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)； 在電力系統(tǒng)中的地位和作用 電力系統(tǒng)中的變電所有系統(tǒng)樞紐變電所、地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類(lèi)型。一般系統(tǒng)樞紐變電所匯集多個(gè)大電源，進(jìn)行系統(tǒng)功率交換和以中壓供電，電壓為330~500KV；地區(qū)重要變電所，電壓為 220~330KV，一般變電所為終端和分支變電所，電壓為 110KV；但也有 220KV。 所的分期和最終建設(shè)規(guī)模 變電所根據(jù) 5~10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般裝設(shè)兩臺(tái)（組）主變壓器；當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)， 330~500KV 樞紐變電所也可裝設(shè) 3~4 臺(tái)（組）主變壓器；終端或分支變電所如只有一個(gè)電源時(shí)， 可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。 負(fù)荷大小的重要性 （ 1） 對(duì)于一級(jí)負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。 （ 2）對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部或大部分二級(jí)負(fù)荷不間斷供電。 （ 3）對(duì)于三級(jí)負(fù)荷一般只要一個(gè)電源供電。 系統(tǒng)備用容量大小 裝有兩臺(tái)（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故斷開(kāi)，其余主變壓器的 容量應(yīng)保證該所 70%的全部負(fù)荷，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證擁護(hù)110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 6 的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。 系統(tǒng)備用容量的大小將會(huì)影 響運(yùn)行方式的變化。 例如：檢修母線或斷路器時(shí)，變壓器或發(fā)電機(jī)停運(yùn)；故障時(shí)允許切除的線路、變壓器和機(jī)組的數(shù)量等。設(shè)計(jì)主接線時(shí)，應(yīng)充分考慮這個(gè)因素。 二、 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 主接線應(yīng)滿(mǎn)足可靠性、靈敏性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)要求 （一） 可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先滿(mǎn)足這個(gè)要求具體如下； （ 1） 斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電。 （ 2） 斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回?cái)?shù)和停運(yùn)的時(shí)間，并保證 對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 （ 3） 盡量避免變電所的停運(yùn)的可靠性 （二） 靈敏性 主接線應(yīng)滿(mǎn)足在調(diào)度、檢修及擴(kuò) 建的靈敏性。 （ 1） 調(diào)度時(shí)應(yīng)可以靈敏地投入和切除電壓的線路，滿(mǎn)足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 （ 2） 檢修時(shí)可方便地停運(yùn)斷路器母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)用戶(hù)的供電。 （ 3） 擴(kuò)建時(shí)可以容易地從初期接線過(guò)渡到最終接線。在不影響連接供電或停電時(shí)間最短的情況下投入變壓器或線路而互不干擾，并且對(duì)一級(jí)和二級(jí)部分的改建工作量最少。 （三） 經(jīng)濟(jì)性 主接線在滿(mǎn)足可靠性、靈敏性的要求下做到經(jīng)濟(jì)合理。 根據(jù)以上原則結(jié)合所給的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，電氣主接線擬定以下三個(gè)方案，如圖所示； 110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 7 圖 11 方案（ 1） 圖 12 方案（ 2） 110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 8 第二節(jié) 對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較 一、 技術(shù)比較 由于該變電所為終端將壓變電所， 35KV 出線主要供電給煤礦（一級(jí)負(fù)荷），且無(wú)別的電源供電，為此必須時(shí)刻保證其用電。 10KV 出線主要供電給部分工廠及民用（二三級(jí)負(fù)荷）?？膳懦桨敢?。 二、 經(jīng)濟(jì)比較 在供電的可靠性和靈敏性大體相同的前提下，要做到經(jīng)濟(jì)合理，主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電壓互感器等一級(jí)設(shè)備。 經(jīng)濟(jì)比較主要是指主接線方案的綜合總投資 O 和年運(yùn)行非 U 兩大項(xiàng)進(jìn)行綜合效益比較 圖 13 方案（ 3） 110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 9 （ 1） 綜合 總投資 O 主要包括變壓器，配電裝置等主體設(shè)備的綜合投資及不可預(yù)見(jiàn)的附加投資，所謂綜合投資，包括設(shè)備本體價(jià)格，附屬設(shè)備費(fèi)，主要材料費(fèi)及安裝費(fèi)等各項(xiàng)費(fèi)用的總和。 即： )10 01( aOO O ?? （萬(wàn)元） （ 11） 注 — 《發(fā)電廠電氣部分》 P194 有方案（二）較方案（三）多兩個(gè)斷路器而變壓器型號(hào)相同可知 O（一） O（二） （ 2） 年運(yùn)行費(fèi) U 的計(jì)算 年運(yùn)行費(fèi) U 主要包括一年中變壓器的電能損耗費(fèi)、小修、維護(hù)費(fèi)及折舊費(fèi)。 即： ）~(10 214 ????????? AUUAU ?? （ 12） 注 — 《發(fā)電廠電氣部分》 P194 由式（ 11） 可知 U(二 )U(三 ) 通過(guò) 以上比較可最終確定方案 (三 )為最佳方案 . 第三節(jié) 變壓器的選擇 主變壓器性能直接關(guān)系到本變電站的可靠性，選擇時(shí)除依據(jù)基本資料外取決于主接線形式、電壓等級(jí)、傳輸功率以及系統(tǒng)聯(lián)系，根據(jù)主接線方案應(yīng)選擇兩臺(tái)同型號(hào)的三繞組變壓器。 一、變壓器容量的確定 （ 1）主變壓器容量一般按變電所建成 5~10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到運(yùn)期10~20 年負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于成郊變電所，主變壓器容量應(yīng)于城市規(guī)劃相結(jié)合。 （ 2）根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全負(fù)荷的 70%~80% 即： M V AnSS N )12()()1( m a x ???????? (21) n— 為變壓器的臺(tái)數(shù) ， 取 SN 為 40MVA 110KV 變電所電氣部分 設(shè)計(jì) 10 表 21 變壓器的參數(shù) 型號(hào) 額定容量（KVA） 額定電壓 （ KV） 連接組