110KV变电站设计河南理工

1变电所概况一、系统至110kV母线的短路容量1000MVA最大负荷利用小时数为5000h/年，变电所10kV出线保护最长动作时间为1.0so110kV架空线路两回路供电，型号LGJ185,长度为25KM;10kV侧16回出线，功率因数为0.85:1#、2#:负荷为900kW长度为3KM3#、4#:负荷为1000kW长度为1.5KM5#、6#:负荷为6000kW长度为2.5KM7#、8#:负荷为1800kW,长度为2KM9#、10#:负荷为600kW,长度为5KM11#、12#:负荷为1000kW,长度为4.5KM13#、14#:负荷为950kW长度为3KM15#、16#负荷为1600kW长度为1.5KM。其中1、3、5、7、9、11、13、15出线的一、二负荷约占各自总负荷40%其余约为各自总负荷的10流右，负荷同时率为0.9。设计中应考虑保证扩建时，不中断原有负荷的供电，扩建后应保证功率因素为0.9,该变电所海拔高度为1000kM历史最高温度为35摄氏度，最低温度为-7摄氏度。最高月平均温度为27摄氏度。该所附近地势平坦，交通便利，可不考虑环境污染影响。2负荷计算负荷计算直接影响着变压器的选择，计算负荷是根据变电所所带负荷的容量确定的，这个负荷是设计时作为选择变电所电力系统供电线路的导线截面，母线的选择，变压器容量，断路器，隔离开关，互感器额定参数的依据。计算方法：根据原始材料给定的有功功率P、功率因素cos,求出无功功率。Q P tanP=+g+2+P,Q=Qi+Q2+Q3+Qn根据原始资料：cos0.85，tantan(arccos0.85)0.62，由公式可计算出P1=P2900KW,Q1Q2P1tan9000.62558kvarP3P41000KW,Q3Q4P3tan10000.62620kvarP5P66000KW,Q5P5tan60000.623720kvarP7P81800KW,Q7Q8P7tan18000.621116kvarP9P10600KW,Q9P9tan6000.62372kvarP11P121000KW,Q11Q12P11tan10000.62620kvarP13P14950KW,Q13Q14P13tan9500.62589kvarP15P161600KW,Q15Q16P15tan16000.62992kvar综上：16P=Pi60100KWi116Q=Qi37262kvari13变压器选择由于明备用投资较大，所以选择暗备用即两台变压器同时投入运行，正常情况下每台变压器各承担负荷的50%，此时，变压器的容量应按变压器最大负荷的70%选择。这样选择的合理性：1.正常情况下，变压器的最大负荷率为70%，符合变压器经济运行并留有一定的裕量。2.若一台变压器故障，另一台变压器可以在承担全部最大负荷下(过负荷40%)继续运行一段时间，即可以保证系统中一、二级负荷的供电(根据原始资料：1、3、5、7、9、11、13、15出线的一、二负荷约占各自总负荷40%，其余约为各自总负荷的10%左右。)考虑扩展规划并留有一定的裕量，扩展后功率因素为0.9，tan扩tan(arccos0.9)0.484贝UP=Q/tan扩37262/0.484=76987KWS总.P总2Q285531KVASS总0.7855310.759872KW则所选的主变容量大于59872KW即可。主变选择两台型号为SSPL-60000/110.所用变负荷为0.5%。SS、0.05855310.05427.6KW所用变选择型号为：SJL-5004电气主接线选择方案一：110KV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。方案二：110KH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16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16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。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行停运的可能性。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。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。5短路电流计算1 .基准值的选择：Sd=100MVAUd=Uv2 .计算各回路电抗变压器阻抗标幺化Xt*12%340.075100=0,06252100SN260110KV线路阻抗标幺值：X*=Xx粤=0.4X25X100=0.075U2v115210KV线路阻抗标幺值：X1=X*2=Xx粤=0.4X3X芈=0.009Uav10.5X*3=X4=Xx粤=0.4X1,5X芈=0.0045Uav10.5X*5=X*6=Xx粤=0.4X2.5X0=0.0075Uav10.5X*7=X*8=Xx粤=0.4X2X002=0,006U；v10.5X*9=X10=Xx-Sd-=0.4X5X00-=0.015U2v10.5X*11=X12=Xx粤=0,4X4,5X芈=0.0135Uav10.5*13=Xi4=Xx-Sd=0.4X3X200=0.009U：v10.52X*i5=Xi6=Xx-S2L=0.4X3X妈=0、0045Uav10.5各线路电抗标幺值：X*idi=Xid2=0.35XSd=0.35X竺0=38.88Sid0.9X*id3=Xid4=0.35xSd=0.35XI00=35Sid1X*ld5=Xid6=0.35xSd=0.35X竺0=5.8Sid6X*ld7=Xid8=0.35xSd=0.35X100=19.44Sid1.8X*ld9=Xid10=0.35x理=0.35X=58.8Sd0.6X*ld11=Xid12=0.35xSd=0.35X10=35Sid1Xld13=Xid14=0.35xSd=0.35X幽=36.8&0.95X*ld15=Xid16=0.35xSd=0.35X100=21.9“1.6110KV侧短路计算：110KV母线侧发生短路时短路电流起始电流：If*=1/X*=1/0.075=13.33Ib=100/(3*115)=0.5AIf=If*Ib=6.7KA冲击电流：Iin=2*1.8*If=17KA33Un*If=3*110*6.7=1276.4MVA6主要电气设备选择与校验由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异，因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。2.应满足安装地点和当地环境条件校核。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少品种。5.与整个工程的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合的，特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。1）高压断路器的选择选择断路器时应满足以下基本要求：1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。110kV侧断路器的选择侧断路器的选择：1、该回路为110kV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。2、断路器安装在户外，故选户外式断路器。3、回路额定电压Ue110kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流Imax=Pn1.05=S11.05=2601.05=0.632KA3Uaccos.3Uac3115预选SFM0-110/2000的断路器表6-1SFM110-110/2000断路器技术参数型号LW6-110项目技术参数额定电压（kV）110额定电流（A）2000动稳定电流（KA）80热稳定电流（KA）31.5(3S)额定开断电流（KA）31.5断路器校验：1.额定电流校验：Ie2000A623A2 .额定电压的选择为：Ue110KVUew110KV3 .额定开断电流的检验：It=I=6.7KAIek31.5KA4 .动稳定的校验条件：iin17idw63KA5 .热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,贝Utima=tr+to=0.6+0.03=0.63s.110KV贝U短路电流热稳定电流为：QdtI2tima6.720.6328.28QrIt2t31.5232976.75KA2s故：Qr2976.75KA2sQdt28.28KA2s综上：SFMk110/2000的断路器，可满足技术条件要求。2）10kv侧断路器选择表6-2ZN12-10断路器参数型号项目ZN12-10技术参数额定电压（kV）10额定电流（A）1250动稳定电流（KA）80热稳定电流（KA）31.5(4S)额定开断电流（KA）31.5按照高压短路其的校验方法进行校验，结果ZN12-10的断路器，可满足技术条件要求。3）隔离开关选择隔离开关的用途：（1）倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。（2）隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。（3）分、合小电流。隔离开关的型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术、经济比较，再根据其校验计算结果后确定。?高压隔离开关的选择：（1）预选GW41102000的隔离开关GW41102000的隔离开关参数型号项目GW41102000技术参数额定电压（kV）110额定电流（A1250动稳定电（kA）50热稳定（kA）20(4S)隔离开关的校验：1 .额定电压的选择为：5110KVUew110KV2 .额定电流的选择为：Imax=n1.05=2601.05=0.6324KA,故：Ie1250A632Amiaxe3Uaccos31153 .动稳定的校验条件：iin17idw50KA4 .热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分间时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KVU短路电流热稳定电流为：222QdtI2tima6.720.6320.28KAs_222QrItt2041600KAs故：Qr1600KA2sQdt20.28KA2s根据上述计算110kWfi4用：GW41102000的隔离开关，可满足技术条件要求。?10KVM隔离开关选择预选GN2-102000的隔离开关表6-3GN2-102000的隔离开关参数型号项目GN2-102000技术参数额定电压（kV）10额定电流（A）2000动稳定电流（kA）85热稳定（kA）36(4s)按照高压隔离开关的校验方法进行校验，结果证明所选隔离开关符合技术要求。4）电流互感器选择110kV进线及母联电流互感器选择：预选LB7-110型号额千次电流（A）额定电压（KV）4s热稳定电流（有效值kA）动稳定电流（峰值，kA）120011031.580LB7-110型号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数:额定电流比准确级次额止一次负载准确限值系数1200/50.55020(1)额定电压的选择为：Ue110KVUew110KV(2)额定电流的选择为：1mHLPn=Sn=2601.05=0.632KA,故：Ie1200a632A3Uaccos.3Uac3115(3)动稳定的校验条件：ich6.7idw80KA(4)热稳定的校验取继电保护保护装置后备保护动作时间tr=0.6s,断路器分问时间to=0.03s,则tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KVU短路电流热稳定电流为：2_22QdtI2tima6.720.6328.28KAs_2_22QrItt31.543969KAs故：Qr3969KA2sQdt28.28KA2s综上：经校验所选的电流互感器附合要求。10kV进线及母联电流互感器选择:预选LZZBJ9-1CS号额千次电流（A1s热稳定电流（有效值kA）动稳定电流（峰值，kA）250010080LZZBJ9-10ffl号的电流互感器的额定二次负载准确限值系数:额定电流比准确级次额止一次负载准确限值系数2500/50.54020按照高压隔离开关的校验方法进行校验，经校验所选的电流互感器附合要求。电气设备的选择与校验没有些完全，电压互感器、支柱绝缘子、穿墙套管等没写，还有母线的选择没有写，自己完善附图：将最下面的10回出线改成16回，两边各增加3回