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1、河南理工大学河南理工大学河南理工大学供配电课程设计供配电课程设计设计报告设计报告110kV 变电站供配电设计变电站供配电设计姓 名： 学 号： 专业班级： 指导老师： 所在学院：电气工程与自动化学院2011 年 11 月 19 日河南理工大学供配电课程设计报告- 1 -摘摘 要要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全
2、密切相关。本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 110kV，35kV，10kV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了 110kV 电气一次部分的设计。关键词：变电站 变压器 接线 短路电流计算目 录一、概 述
3、1 二、负荷的统计与计算2 1.负荷的预测与统计2 2.主变台数、容量和型式的确定与无功补偿3 三、电气主接线设计6 1.35kV 侧的接线 8 2.10kV 电气主接线 10 3.站用电接线11 4.变电站的主接线形式12 四、短路电流计算13 1.短路计算的一般规则13 2.短路电流数值的计算13 五、电气设备选择17 1.高压断路器的选择18 2.隔离开关的选择19 3.各级电压母线的选择19 4.电流、电压互感器的选择20 六、配电装置的选择27 七、总结29河南理工大学供配电课程设计报告- 1 -一、一、概 述按照先行的原则，依据沙洋县远期负荷的发展，决定在后港镇兴建一中型110kV
4、 变电所。该变电所建成后，主要对该区的一些小型变电站供电为主，尤其对本地区企业用电大户进行供电。改善提高供电水平，同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。该地区地势平坦，交通便利，空气污染轻微，年最高气温 45，年最底气温-5，年平均气温 18，最热月平均最高温度为 30，土壤温度 25，土壤电阻率 7000.cm。该变电站有三个电压等级分别为：110kV,35kV 和 10kV。其中 110kV 电源是从相距 50km 的 110kV 兴隆港变电站经兴后线受电的,此为正常情况下的受电方式，备用电源为相距 50km 的 110kV 沙洋变电站经沙后线受电；35kV 出线 8
5、回,其中 2 回备用；10kV 线路 14 回，其中备用 4 回，2 回接站用变压器。该变电站带负荷情况见表 1，2.主要对该变电站在电力系统的地位和作用（什么性质的变电站）、电压等级、进出线数、负荷的性质系统的短路容量以及地质、气象、环境等内容等进行简单叙述。河南理工大学供配电课程设计报告- 2 -二、二、负荷的统计与计算1.1.负荷的预测与统计负荷的预测与统计 对于选择变电站主变压器容量，电源布点以及电力网的接线方案设计等，都是非常重要的，电力负荷应在调查和计算的基础上进行，对于近期负荷，应力求准确、具体、切实可行；对于远景负荷，应在电力系统及工农业生产发展远景规划的基础之上，进行负荷预测
6、，负荷发展的水平往往需要多次测算，认真分析影响负荷发展水平的各种因素，反复测算与综合平衡，力求切合实际。电力系统在一定时段内（如一年、一天）的最大负荷值称为该时段的系统综合最大用电负荷。时段内其余负荷值称为系统综合用电负荷。系统各电力用户的最大负荷值不可能都出现在同一时刻。因此，系统综合最大用电负荷值一般小于全系统各用户最大负荷值的总和，即 Pmax=K0Pimax 中 Pmax-系统综合最大用电荷。K0-同时率，K01。Pimax-各用户最大负荷的总和。同时率的大小与用户多少、各用户特点有关，一般可根据实际统计资料或查设计手册确定。该变电站所带的主要负荷情况见如表 1，表 2。负荷名称有功功
7、率 （MW）视在功率 （MVA）功率因数拾桥镇变55.56 0.9 十里铺镇变1.31.44 0.9 蛟镇变4.85.33 0.9 管珰镇变6.57.22 0.9 古泵镇变55.56 0.9 毛李镇变4.85.33 0.9 表 1 35kV 母线侧所带负荷负荷名称有功功率 （MW）视在功率 （MVA）功率因数纺织厂 111.11 0.9 纺织厂 22.32.56 0.9 纺织厂 32.32.56 0.9 塑料厂2.22.44 0.9 加工厂22.22 0.9 材料厂1.21.33 0.9 食品厂0.80.89 0.9 化工厂0.80.89 0.9河南理工大学供配电课程设计报告- 3 -表 1
8、10kV 母线侧所带负荷要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV 负荷、35kV 负荷和 110kV 侧负荷。由公式 （2-1）%1cos 1nitcpKS式中 某电压等级的计算负荷sC kt同时系数（35kV 取 0.9、10kV 取 0.85、35kV 各负荷与 10kV 各负荷之间取 0.9、站用负荷取 0.85）%该电压等级电网的线损率，一般取 5%P、cos各用户的负荷和功率因数10kV 负荷计算: S10KV=0.8512.6/0.9 (1+5%)=12.5MVA35kV 负荷计
9、算: S35KV=0.927.4/0.9(1+5%)=28.8MVA总负荷 S=41.3 MVA。2.2.主变台数、容量和型式的确定与无功补偿主变台数、容量和型式的确定与无功补偿 2.12.1 主变台数确定的要求：主变台数确定的要求：1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。3.有大量的一级或二级负荷，季节性负荷变化较大，集中性负荷较大。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路带主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且
10、容量相等。2.22.2 主变压器容量确定的要求：主变压器容量确定的要求：1.主变压器容量一般按变电站建成后 510 年的规划负荷选择。2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。由于上述条件所限制 S=41.3MVA。所以，两台主变压器应各自承担河南理工大学供配电课程设计报告- 4 -20.65MVA。当一台停运时，另一台则承担 70%为 28.91MVA。故选两台30MVA 的主变压器就可满足负荷需求。2.32.3 变电站主变压器型式的选择变电站主变压器型式的选择根据主变压器相数选择原则，站用变压器容量选择的要求原则可知：本站主变压器选用有载三相变压器。我国 110kV 及以
11、上电压变压器绕组都采用Y 连接，35kV 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连接。考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。故主变参数如下表所示：型号电压组合及分接范围 高压中压低压 SFSZ9-50000/11011081.25%3855%10.5-11阻抗电压空载电流连接组高中高低中低 10.50%17.50%6.50%1.3kAYN，yn0,d11表 3 主变压器参数2.42.4 无功功率补偿装置无功功率补偿装置2.41 常用的三种补偿装置的比较及选择同步调相机：同步调相机相当于空载运行的同步
12、电动机在过励磁时运行，它向系统提供无功功率而起到无功电源的作用，可提高系统电压。静止补偿器：与同步调相机比较，静止补偿器运行维护简单，功率损耗小，能做到分相补偿以适应不平衡负荷的变化，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统得到越来越广泛的应用。电力电容器：电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比。电力电容器的装设容量可大可小。而且既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功率，运行时功率损耗亦较小。此外，由于它没有旋转部件，维护也较方便。为了在运行中调节电容器的功率，也可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入和切除。综合比较以河南理工大
13、学供配电课程设计报告- 5 -上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置根据设计规范自然功率应未达到规定标准的变电所（功率因数小于 0.95），应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。1)电力容器的选择原则。根据变电所设计技术规程中电容器选择规定来选择电容器。电容器组总容量应按下列要求确定：并联补偿电容器的总容量应满足所需的无功功率补偿值，其中串联组数应根据电力网和电容器的额定电压确定。串联补偿电容器组的容量应满足补偿度的要求，其中并联台数应按线路正常负荷电流选择。电容器组的接线方式应按下列要求确定：在并联补偿电容
14、器组中，当电容器和电力网的额定电压相同时，应将电容器接成三角形接线。串联补偿电容器组的接线，应根据电力系统具体情况，以及电容器故障时的放电能量不超过制造厂规定的允许值而定。电容器组的绝缘等级应和电力网的额定电压相配合：当电容器的额定电压低于电力网的额定电压时，应将每相电容器的支架绝缘，其绝缘等级和电力网的额定电压相配合。2)补偿容量的确定。为了提高待设计变电所的功率因数 cos，使其满足设计要求，需要对变电所进行无功补偿。使功率因数提高到 0.9 以上。根据公式求得补偿容量：Qcfm= aP(tan1-tan2)河南理工大学供配电课程设计报告- 6 -三、三、电气主接线设计现代电力系是统一个巨
15、大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，变电站主接线必须满足以下基本要求。1.运行的可靠2.具有一定的灵活性3.操作应尽可能简单、方便4.经济上合理5.应具有扩建的可能性6.设计主接线的原则:采用分段单母线或双母线的 110kV220kV 配电装置,当断路点不允许停电检修时,一般需设置旁路母线。对于屋内配电装置或采用 SF6 全封闭电器的配电装置,可不设旁母。35kV6kV 配电装置中,一般不设旁路母线,因为重要用户多系双回路供电,且断路器检修时间短,平均
16、每年约 23 天。如线路断路器不允许停电检修时,可设置其它旁路设施。6kV10kV 配电装置,可不设旁路母线,对于初线回路数多或多数线路向用户单独供电,以及不允许停电的单母线,分段单母线的配电装置,可设置旁路母线,采用双母线 6kV10kV 配电装置多不设旁路母线。对于变电站的电气接线,当能满足运行要求时,其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线,如线路变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时,也可采用线路分支接线。拟定可行的主接线方案 2 3 种,内容包括主变的形式,台数以及各级电压配电装置的接线方式等,并依据对主接线的基本要求,从技术上论证各方案的优缺点,淘汰差的方案,保留一种较好的方案。1.1.35kV35kV 侧的接线侧的接线1.11.1
