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1、郑州航空工业管理学院课 程 设 计电气工程及其自动化_专业 0806072 班级题 目 ZS 矿区 110KV 降压变电所设计姓 名 学 号 指导教师 刘顺新 二 一一年 十二 月 二十九 日- 1 -原始资料原始资料 1 建设性质及规模为满足某铁矿生产生活的供电要求，决定新建一个 110KV 降压变电所。电压等级：110/6.3KV 线路回数：110KV: 2 回，备用 1 回； 6.3 KV: 13 回，备用 2 回. 所址.负荷及电力系统资料等，详见下文。 2 电力系统接线简图钢厂变铁矿变S电力系统区域变化肥厂变东北附注：（1）图中系统容量，系统阻抗均相当于最大运行方式。 （2）最小运行
2、方式时： S=2000MVA. Xs=1.10;(3) 系统可保证本站 110KV 母线电压波动在5%以内。 3负荷资料最大穿越功率最大穿越功率 （MW）最大负荷最大负荷 （MW）负荷组成（负荷组成（%） 电压等电压等 级级负荷名称负荷名称近期近期远景远景近期近期远景远景一一 级级二二 级级三三 级级COS Tmax （h）线长线长 (km)同时同时 率率线线 损损铁钢线铁钢线 12110kV铁区线铁区线1285%5%- 2 -备用备用 10露天矿一露天矿一露天矿二露天矿二121060300.7255001.5矿井甲一矿井甲一矿井甲二矿井甲二1.534040200.7855001.5矿井乙一矿
3、井乙一矿井乙二矿井乙二1.534040200.7855002.5选矿厂一选矿厂一选矿厂二选矿厂二243040300.7555001水源地一水源地一水源地二水源地二122060200.7255002火药库火药库 0.10.152030500.7545001.8生活区生活区 11.51050400.845001农业用电农业用电 1250500.7840001.5备用一备用一 11040500.7810kV备用二备用二 11040500.78注：1. 表中空缺负荷数据可自行分析2. 10kV 负荷受电端的力率均就地补偿至 0.9 以上，表中给出为原始自然力率。4所址条件：（1）地理位置示意图- 3
4、-露天矿东北线路走廊站 址矿井乙矿井甲选矿厂（山坡）路公（山坡）火药库水源地农电生活区2 地形，地质，水文，气象等条件 所址位于某山区一个南北狭长山谷中，地形平缓，土质贫瘠，平均海拔 400 米，邻近负荷中心，水源充足，交通便利。土质为含砂黏土，土壤热阻系数度T=120CM/W，土 温 20，地震烈度 8 度。 年最高气温+40，所最低气温-22，最热月平均最高温度+32。风速 32m/s，主导 风向西北，覆冰厚度 15mm。微风风速 3.5m/s,属于我国类标准气象区。 三、设计任务设计任务 （一）电气一次部分 1、变电站总体分析；该变电所是为满足铁矿生产生活用电，有原始材料可知有两个 11
5、0kv 和 10kv 等级。变 电站主要是提供铁矿供电，110kv 配电装置出线 2 回，一回备用，可采用单母线分段接线 形式，对重要用户可以从不同段引出回馈线路，有两路电源供电；10kv 配电装置出线 13 回，备用两回，且负荷以、类负荷为主，对供电可靠性要求较高，拟采用单母线分段 或双母线接线；负荷会增加，所以对主变压器要求较大容量，满足未来几年的发展需要； 为保障、类负荷的需要，以及将来扩建的需要，至少需要安装两台主变压器以提高对 负荷供电的可靠性。 2、负荷分析计算与主变压器选择； （1）变压器容量的选择。计算 10kv 侧的计算负荷，由公式，%)1 (cos1 nitcPKS其中某电
6、压等级的计算负荷CS- 4 - 同时系数（10kv 取 0.85）tK%该电压等级电网线损，一般取 5%P、cos各用户的负荷和功率因数 =0.85*(2/0.72+3/0.78+3/0.78+4/0.75+2/0.72+0.15/0.75+1.5/0.8+2/0.78+1/0.78+1/0.10S78)*(1+5%)=19.6MVA 变电站主变压器容量一般应按 510 年规划负荷来选择。对于重要变电站，需要考虑 当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内，应满足、类负 荷的供电；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器应能满足全部负荷的 70%80%。所以一台变压器
7、各自承担 9.8MVA，当一台停运时，另一台则承担 70%为 13.72MVA 的负荷，又、类负荷为 15.9MVA，此时不能保障对、类负荷的供电，故变压器的容量应满足：，故选用两台 20MVA 的变压器。MVAS9 .15n（2）变压器型式的选择相数的选择：电力系统中大多数为三相变压器，三相变压器较之于同容量的单相变压器组，其金属材料少 20%25%，运行电能损耗少 12%15%，并且占地面积少，因此考虑优先采用。本变电站所处地理位置交通便利，不受运输条件限制，所以采用三相变压器。 绕组数与结构的选择： 本变电站共两个电压等级，110kv 和 10kv，采用双绕组变压器即可，保障了供电的经
8、济性，如采用三绕组变压器，不仅不经济，而且供电可靠性能降低。我国 110kv 及以上高 压电力系统皆采用中性点直接接地系统，绕组高压 110kv 侧采用星形接法，低压 10kv 侧采 用三角形接法，以抑制线路产生的 3 次谐波。根据 110KV 变电所设计指导，以上选择符合系统对变电所的技术要求，两台相同的变压器同时投入时，可选择型号为 SF9-25000/110 的主变，技术参数如下：表 2.1 主变压器的技术参数型号高压低压空载电流空载损耗负载电流阻抗电压连接 组别SF9-25000/11011022.5%10 50.225.2110.7105Yn,d 113、电气主接线设计；、电气主接线
9、设计；变电站主接线应满足下列要求： （1）运行的可靠 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，需要停电的用户数 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。- 5 -（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
10、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。 （5） 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时 还要考虑到具有扩建的可能性。 变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、 负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等 110kv 侧电气主接线。由于该变电站、类负荷所占比重较大，对供电 可靠性要求较 高。110kv 出线 2 回，一回备用，可采用单母线分段接线或双母线接线两种方 案，当
11、不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施，但装设 SF6断路器时，检 修周期可长达 510 年甚至 20 年，可以不设旁路设施。10kv 侧电气主接线。 10kv 出线 13 回，两回备用，可采用单母线分段或双母线接线两种方案。 高压 110kv 侧，采用单母线分段接线，优点是经济灵活，接线简单，操作 方便，缺点是可靠性一般；采用双母线接线，优点是供电可靠，扩建方便，缺 点是投资有所增加，且占地面积大，由于负荷距离比较近，经过综合比较采用 单母线分段接线。 10kv 侧，单母线分段接线经济灵活，操作方便，但是可靠性一般；双线接 线优点是供电可靠，调度灵活，扩建方便，有较高的可靠性，缺点是投资有所
12、 增加。鉴于用电负荷多为、类负荷，对可靠性要求较高，故采用双母线接 线。4、短路电流计算及电气设备选择；、短路电流计算及电气设备选择；4 4. .1 1 短短路路电电流流计计算算条条件件 因为系统电压等级较高，输电导线的截面较大、电阻较小、电抗较大，因此在短路电流的计算过程中忽略 R、只计及 X。 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式） ，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 计算容量按无穷大系统容量进行计算。 短路种类一般按三相短路进行计算。 短路计算点如下a. d-1110kV 母线短路时的短路计算点；cd-210KV 母线短路时的
13、计算点。4 4. .2 2 短短路路电电流流计计算算方方法法与与步步骤骤4.2.1 方法- 6 -在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用运算曲线法。4.2.2 短路电流计算的步骤1选择计算短路点；2画出等值网络（次暂态网络）图a. 首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机用次暂态电抗 Xd”；b. 选取基准容量 Sj和基准电压 Uj（kV） （一般取各级的平均电压） ，计算基准电流Ij= Sj/3Uj（kA） ；c. 计算各元件换算为同一基准值的标么电抗；d. 绘制等值网络图，并将各元件统一编号，分子标各元件编号，分母标各元件电抗标么值；3化简等值网络图a. 为计算不同短
14、路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形的等值网络；b. 求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗 Xnd；4求计算电抗 Xjs，即将各转移电抗换算为各电源容量（等值发电机容量）为基准的计算电抗 Xjs1，Xjs2；5由 Xjs1，Xjs2值从适当的运算曲线中查出各电源供给的短路电流周期分量标么值（运算曲线只作到 Xjs=3） ；6计算无限大容量（Xjs3）的电源供给的短路电流周期分量；7计算短路电流周期分量有名值和短路容量；8计算短路电流冲击值；9绘制短路电流计算结果表。4.2.3 三相短路电流计算过程 查资料可知，架空线电抗 X 一般取为 0.4/km.选基准: =1
15、00MVA =SBUBUav110kv 侧:=0.502 KA )3/(BBBUSI10kv 侧：=5.499 KA )3/(BBBUSI等值电路图- 7 -110kv 侧即当 f1 点断路时，等值电路及其简化电路如图 1-1 附图 11短路参数计算8 . 64 . 0172LX6 . 74 . 0193LX44 . 0104LX2 .174 . 0435LX- 8 -0423. 02360100998. 01xx0.0514221151008 . 6x0575. 01151006 . 723x0302. 0115100424x13. 01151002 .1725x =x742. 025100
16、105. 06x=x = 0.04231280271. 01151008 . 6/6 . 729x0245. 01151004/2 .17210x0516. 00245. 00271. 010913xxx216. 21002360)(13121xxxjsKAVSIavNf85.1131152360 3max 1经查表得：KAIiNf57. 585.11470. 0470. 0101. 0由KAIB502. 03115100短路电流有名值：KAIINf62.585.11474.0474.01 冲击电流:KAish33.1462. 555. 212.0s 时短路电流：KAINfI76. 585.11486. 0486
