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1、新疆农业大学机械交通学院发电厂电气设备课程设计说明书 题 目：110kV/10kV变电站继电保护课程设计 专业班级： 电气工程及其自动化102班 学 号： 学生姓名： 张学福 指导教师： 李春兰、艾海提 时 间： 2013年11月 第七小组人员任务分工姓名学号任务张学福短路电流计算韩克短路电流计算王存伍主接线设计马友武电气设备选择王顺电气设备选择夏兰兰二次绘图韩顺祥二次绘图王铮整定计算陈志林整定计算 目 录 前言1电气一次部分设计11.本变电所主接线的设计11.1 设计步骤11.2初步方案设计11.3选择结果22.变电站主变压器的选择：32.1主变压器的选择32.1.1主变压器台数的选择32.
2、1.2主变压器容量的选择32.1.3主变相数及接线组别的选择32.1.4选择结果33短路电流的计算43.1短路电流43.2 各回路最大持续工作电流43.3短路电流计算点的确定53.3.1 当K1点出现短路时64主要电气设备选择84.1 母线选择8 4.1.1 10.5kV侧母线选择84.1.2 110kV侧母线选择84.2 断路器的选择：94.2.1 110kV侧断路器的选择94.2.2 10kV测断路器的选择104.2.3 隔离开关的选择124.3互感器的选择及校验134.3.1 电流互感器选择134.3.2电压互感器选择164.4绝缘子的选择及校验174.5熔断器的选择174.6各主要电气
3、设备选择结果一览表18电气二次部分设计19 5继电保护规划及整定195.1主变压器保护规划与整定195.1.1瓦斯保护195.1.2纵联差动保护或电流速断保护205.1.3变压器的后备过电流流保护225.1.4变压器的过负荷保护235.1.5变压器的零序电流保护235.1.6变压器的温度保护25 6 线路保护25 7母线保护规划110KV母线保护规划26摘要：随着我国科学技术的发展，特别是计算机技术的进步，电力系统对变电站的要求也越来越高。本文以110kV地区变电站设计为例，论述了变电站电气一次部分的全过程及二次回路图。通过对变电站电气主接线设计及变压器容量的确定，工作电流与短路电流计算，导体
4、和主要电气设备选择，确定继电保护方案及整定计算，绘制主接线图及二次回路图，较为详细地完成了电力系统中变电站的设计。关键词：变电站；主接线；短路计算；设备选择； 二次回路图前言目前，我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所也正不断的更新换代。我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在，小型变电所，微机监测变电所，综合自动化变电所相继出现，并得到迅速的发展。然而，所有的变化发展都是根据变电设计的基本原理而来。本课程设计的内容为110kV/10KV变电所的系统设计，通过这次课程设计巩固和应用所学知识，初步掌握部分电气工程设计基本方法及基本技能。变电站概述本变电站的电压等级为1
5、10/10kV。变电站由2个系统供电，荷功率因数为0.8，总容量为50MVA,二类负荷0.6，三类负荷0.4，最大负荷运行时间3200 h。线路长度为1km。该地区自然条件：海拔高度为100米，土壤电阻系数2.5104.cm，土壤地下0.8米处温度20；该地区年最高温度40，年最低温度25，最热月7月份其最高气温月平均34.0，最冷月1月份，其最低气温月平均值为17；年雷暴日数为250天。电气一次部分设计1.本变电所主接线的设计1.1 设计步骤（1）拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础 上，拟订出若干可行方案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各 级电压配电装置
6、的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各 方案的优缺点，保留几个技术上相当的较好方案。（2）对几个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。（3）绘制最优方案电气主接线图。1.2初步方案设计根据此变电站的基本数据：电压等级 110/10kV，容量为50MVA,功率因数为0.8，二类负荷0.6，三类负荷0.4，Tmax为3200h，初步拟定以下两个方案。 方案1：采用单母线接线方案2：采用单母线分段接线技术比较及其优缺点分析如下图：项目方案 方案一采用单母线接线 方案二采用单母线分段接线 优点接线简单清晰、设备少 操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。用断路器把母线分段后，对
7、重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点不够灵活可靠。断路器检修时该回路需停电母线或母线隔离开关故障或检修时则需全部停电增加了投资成本与单母线接线比较线路复杂1.3选择结果结合任务书给的要求，二类负荷占总负荷的60%，三类负荷占总负荷的40%，根据本次设计的具体情况及终端变电所在可靠性、灵活性的基础上力求经性原则，参照上述方案，选择如下：在10kV侧：采用单母线接线；在110kV侧：采用单母线分段接线主接线图如下图所示： 方案一单母线分段接线2.变电站主变压器的选择：2.1主变压器的选
8、择在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换电压，进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。变压器台数和容量的选择直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应依据电力系统5-10年的发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。选择主变压器型式时，应考虑以下问题：相数、绕组数与结构、 绕组接线组别（在电厂和变电站中一般都选用YN，d11常规接线
9、）、调压方式、 冷却方式。2.1.1主变压器台数的选择因为负荷容量为50MW,功率因数为0.8，查有关资料应选SFL1-40000/110型的变压器2台满足本变电所的容量。两台正常运行且互为备用。2.1.2主变压器容量的选择(1) 主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑确定。(2) 主变压器容量一般按变电所、建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的负荷发展。对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。(3) 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的
10、备用电源时，可装设一台主变压器。(4) 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于70%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。(5)当一台事故停用时，另一台变压器事故过负荷能力查表得出过负荷倍数为1.3，允许时间为2小时。2.1.3主变相数及接线组别的选择（1）主变相数的选择根据选择主变相数所应考虑的原则：在运输条件不受限制时，330kV及以下的变电所均应选三相变压器。此次设计110/10KV变电所选择的是三相变压器。（2）主变绕组数的确定。此变电所为110/10KV两个电压等级的变电所,因此主变压器应选双绕组变压器。 （3）主变接线组别的确定。本次设计电压等级
11、为110kV、10kV降压变电所，因考虑本地区电网供电的可靠性,35kV及以下电网采用不接地或采用小电流接地方式，所以主变用Yn /d11连接组别。2.1.4选择结果根据该变电所的原始资料、选择主变压器的原则，从对用户供电可靠、保证电能质量等方面考虑，本次设计选用三台主变压器，型号为SFL1-40000/110型 。选定的主变型号、参数见表1 表1 主变压器参数表额定容量高压低压短路电压（%）空载电流（%）连接组40000KVA110kV10.5kV10.50.7YN,d113短路电流的计算3.1短路电流所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定的最大电流。造成短路
12、的主要原因是电气设备的绝缘损坏、误操作、雷击、过电压击穿等。3.1.1短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。在选择电气设备时，为了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；计算短路电流冲击值，用以校验设备动
13、稳定。在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离。3.2 各回路最大持续工作电流根据公式 = 式中 - 所统计各电压侧负荷容量 - 各电压等级额定电压 - 最大持续工作电流 = =/基准电压： 基准容量：低压侧(10.5kV): 高压侧(110kV): 3.3短路电流计算点的确定按三相短路进行短路电流计算，可能发生最大短路电流的短路电流计算点有2个。如图所示。 图2 短路点的等值电路图每公里电力线路的电抗, 在工程计算中对于高压架空电力线路一般可近似取. 线路电抗标么值：变压器电抗标么值： 因为是降压变电站，把高压侧看成无限大电源，故电抗标幺值一定为3.3.1 当K1点出现短路时 图3 K1短路点等值电路时间常数：Ta=0.05s，冲击系数：。则：系统的转移电抗为： K1点次暂态电流
