110KV变电站电气部分设计

110KV变电站电气部分设计二〇〇九年八月目录设计任务书 (4)第一部分主要设计技术原则 (5)第一章主变容量、形式及台数的选择 (6)第一节主变压器台数的选择 (6)第二节主变压器容量的选择 (7)第三节主变压器形式的选择 (8)第二章电气主接线形式的选择 (10)第一节主接线方式选择 (12)第三章短路电流计算 (13)第一节短路电流计算的目的和条件 (14)第四章电气设备的选择 (15)第一节导体和电气设备选择的一般条件 (15)第二节断路器的选择 (18)第三节隔离开关的选择 (19)第四节高压熔断器的选择 (20)第五节互感器的选择 (20)第六节母线的选择 (24)第七节限流电抗器的选择 (24)第八节站用变压器的台数及容量的选择 (25)第九节 10kV无功补偿的选择 (26)第五章 10kV高压开关柜的选择 (26)第二部分计算说明书附录一主变压器容量的选择 (27)附录二短路电流计算 (28)附录三断路器的选择计算 (30)附录四隔离开关选择计算 (32)附录五电流互感器的选择 (34)附录六电压互感器的选择 (35)附录七母线的选择计算 (36)附录八 10kV高压开关柜的选择 (37)（含10kV电气设备的选择）第三部分相关图纸一、变电站一次主结线图 (42)二、10kV高压开关柜配置图 (43)三、10kV线路控制、保护回路接线图 (44)四、110kV接入系统路径比较图 (45)第四部分一、参考文献 (46)二、心得体会 (47)设计任务书一、设计任务：***钢厂搬迁昌北新区，一、二期工程总负荷为24.5兆瓦，三期工程总负荷为31兆瓦,四期工程总负荷为20兆瓦;一、二、三、四期工程总负荷为75.5兆瓦,实际用电负荷 34.66兆瓦,拟新建江西洪都钢厂变电所。

本厂用电负荷设施均为Ⅰ类负荷。

第一部分主要设计技术原则本次110kV变电站的设计，经过三年的专业课程学习，在已有专业知识的基础上，了解了当前我国变电站技术的发展现状及技术发展趋向，按照现代电力系统设计要求，确定设计一个110kV综合自动化变电站，采用微机监控技术及微机保护，一次设备选择增强自动化程度，减少设备运行维护工作量，突出无油化，免维护型设备，选用目前较为先进的一、二次设备。

将此变电站做为一个终端用户变电站考虑，二个电压等级，即110kV/10kV。

设计中依据《变电所总布置设计技术规程》、《交流高压断路器参数选用导则》、《交流高压断路器订货技术条件》、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》、《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》、《高压配电装置设计技术规程》、《110kV-330kV变电所计算机监控系统设计技术规程》及本专业各教材。

第一章主变容量、形式及台数的选择主变压器是变电站（所）中的主要电气设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电的目的。

而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需要。

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷性质等方面，综合分析，合理选择。

第一节主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次设计的江西洪都钢厂厂用电变电站，主要是接受由220kV双港变110kV的功率和220KV盘龙山变供110kV的功率，通过主变向10kV线路输送。

由于厂区主要为I类负荷，停电会对生产造成重大的影响。

因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。

为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器。

互为备用，可以避免因主变故障或检修而造成对用户的停电，若变电站装设三台主变，虽然供电可靠性有所提高，但是投资较大，接线网络较复杂，增大了占地面积和配电设备及继电保护的复杂性，并带来维护和倒闸操作的许多复杂化，并且会造成短路容量过大。

考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合负荷的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可带动全部负荷的70%，能保证正常供电，故可选择两台主变压器。

第二节主变压器容量的选择主变压器容量一般按变电站建成后5--10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10--20年的负荷发展，对于城郊变电站主变压器容量应与城市规划相结合，该变电站近期和远期负荷都已给定，所以，应接近期和远期总负荷来选择主变容量。

根据变电站所带负荷的性质和电网的结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电站应考虑当一台主变压器停用时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电站当一台主变压器停用时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70--80%。

该变电站的主变压器是按全部负荷的70%来选择，因此装设两台变压器后的总的容量为ΣSe=2×0.7×Pm=1.4Pm。

当一台变压器停运时，可保证对70%负荷的供电。

考虑到变压器的事故过负荷能力为30%，则可保证98%负荷供电。

因为该变电站的电源引进线是110kV侧引进，而高压侧110kV母线负荷不需要经过主变倒送，因此主变压器的容量为Se=0.7S。

(S为10kV侧的总负荷)。

1．10kV侧负荷由工厂负荷预测可知，工厂一、二、三期达到规模后，负荷达25.16兆瓦，功率因素取0.8,主变容量按10kV侧总负荷的70%来选择，四期负荷为9.5兆瓦。

S三 =P三/ cosΦ=25.16/0.8=31.45（MVA）S四=P四/ cosΦ=9.5/0.8=11.875（MVA）总容量达43.325 MVA，S总= S总×70%=43.325×70%=30.3275（MVA）主变容量选择因此选择2台31.5兆伏安主变可满足供电要求；选择主变型号为：SFZ11-31500/110容量比（高/低%）：100/100电压分接头：110±4×1.25%/10.5kV阻抗电压（高低）：10.5%联结组别：YN， d11第三节主变压器形式的选择（1）主变相数的选择主变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及远输条件等因素,特别是大型变压器尤其需要考虑其运输可能性保证运输尺寸不超过遂洞、涵洞、桥洞的允许通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载能力，当不受运输条件限制时，在330kV及以下的变电站均应选用三相变压器。

本次设计的变电站是一个江西洪都钢厂110kV变电站，位于市郊，交通便利，不受运输条件限制，故可选择三相变压器，减少了占用稻田、丘陵的面积；而选用单相变压器相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及继电保护和二次接线比较复杂，增加了维护及倒闸操作的工作量。

（2）主变调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。

切换方式有两种：不带电切换称为无激磁调压，调整范围通常在±5%以内。

另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达20%。

对于110kV 的变压器，有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV 及以下变电站采用一级有载调压变压器。

所以本次设计的变电站选择有载调压方式。

（3）连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。

电力系统采用的绕组连接方式只有Y和Δ。

我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用Y0 连接，35kV变压器采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35kV以下电压，变压器绕组都采用Δ连接。

全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，而且零序阻抗较大，对限制单相短路电流皆有利，同时也便于接入消弧线圈，但是由于全星形变压器三次谐波无通路，因此将引起正弦波电压的畸变，并对通讯设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。

如果影响较大，还必须综合考虑系统发展才能选用。

采用Δ接线可以消除三次谐波的影响。

本次设计的变电站的两个电压等级分别为：110kV、10kV，所以选用主变的接线级别为YN， d11接线方式。

（4）容量比的选择根据原始资料可知， 110kV侧负荷容量与10kV侧负荷容量一样大，所以容量比选择为100/100。

（5）主变冷却方式的选择主变压器一般采用冷却方式有自然风冷却（小容量变压器）、强迫油循环风冷却（大容量变压器）、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。

在水源充足，为了压缩占地面积的情况下，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却方式的。

强迫油循环水冷却方式散热效率高，节约材料，减少变压器本身尺寸，其缺点是这样的冷却方式要在一套水冷却系统和有关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量大。

而本次设计的变电所位于郊区，对占地要求不是十分严格，所以应采用强迫油循环风冷却方式。

因此选择2台31.5兆伏安主变可满足供电要求；故选择主变型号为：SFZ11-31500/110容量比（高/低%）：100/100电压分接头：110±4×1.25%/10.5kV阻抗电压（高低）：10.5%联结组别：YN， d11第二章电气主接线形式的选择电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。

主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟订有较大影响。

因此必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线。

在选择电气主接线时，应以下各点作为设计依据：变电所在电力系统中的地位和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵活性和经济性等多项基本要求。

（1）运行的可靠性。

断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

（2）具有一定的灵活性。

主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。

切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。

（3）操作应尽可能简单、方便。

主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。

复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。

但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

（4）经济上合理。

主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。