变电所电气课程设计报告

课程设计110kv降压变电所电气部分设计——第五小组班级：电气一班姓名：学号：同组人：时间：2011-11-04一、原始资料1.负荷情况本变电所为某城市开发区新建110kV降压变电所，有8回35KV出线，每回负荷按5000KW考虑，cosφ=0.9,maxT=4000h，一、二类负荷占50%，每回出线长度为12km；另外有6回10KV出线，每回负荷2200kw，cosφ=0.9,maxT=4500h，一、二类负荷占30%。每回出线长度为12km。2.系统情况本变电所由两回110KV电源供电，其中一回来自东南方向40Km处的火力发电厂；另一回来自正南方向20km处的地区变电所。本变电所与系统连接情况如图I—1所示。最大运行方式时，系统1两台发电机和两台变压器均投入运行；最小运行方式时，系统1投入一台发电机和一台变压器运行，系统2可视为无穷大电源系统。3.自然条件本所所在地的平均海拔1000m，年最高气温40℃,年最低气温-10℃，年平均气温20℃，年最热月平均气温30℃，年雷暴日为30天，土壤性质以砂质粘土为主。4.设计任务本设计只作电气初步设计，不作施工设计。设计内容包括：①主变压器选择；②确定电气主接线方案；③短路电流计算；④主要电气设备及导线选择和校验；⑤主变压器及出线继电保护配置与整定计算⑥所用电设计；⑦防雷和接地设计计算。二、电气部分设计说明书（一）主变压器的选择（组员：）（一）主变压器的选择本变电所有两路电源供电，三个电压等级，且有大量一.二级负荷，所以应装设两台三项三线圈变压器。35KV侧总负荷P30=5×8MW=40MW，10KV侧总负荷P30=13.2MW。因此，总计算负荷S30为S30=（40+13.2）/0.9=59.1MVA每台主变压器容量应满足全部负荷70%的需要，并能满足全部一.二类负荷的需要，即SNT≧0.7S30=0.7×59.1MVA=41.3MVASNT≧（40×50%+13.2×30%）/0.9MVA=26.6MVA故主变压器容量选为50MVA。查附录表Ⅱ-5，选用SFSZ9—50000/110型三相三线圈有载调压变压器，其额定电压为110±8×1.25%38.5±5%/10.5KV，YNyn0d11接线，阻抗电压Uk1-2%=10.5,Uk1-3%=17.5,Uk2-3%=6.5.（二）电气主接线（三）短路电流计算（组员：）1.跟据系统接线图,绘制短路等效电路图如图附Ⅰ-所示取基准容量dS=100MVA，基准电压1dU=115kV2dU=4dU=37kV3dU=10.5kV,则I1d=13ddUS=1153100kA=0.5kAI2d=I4d=23ddUS=373100kV=1.56kAI3d=33ddUS=5.103100kA=5.5kA各元件电抗标幺值计算如下：（1）系统1电抗标幺值X*1=X*2=0.1248.050100=0.198（2）变压器T1、T2抗标幺值X*3=X*4=1005.1063100=0.167（3）线路WL1电抗标幺值X*5=0.4211510030=0.091（4）线路WL2电抗标幺值X*6=0.4211510020=0.06（5）变压器T3电抗标幺值*7X=*1005.1063100=0.167（6）三绕组变压器电抗标幺值主变压器各绕组短路电压为1kU%=%)%%(21323121kkkUUU=75.10)5.65.175.10(*212kU%=%)%%(21313221kkkUUU=0)5.175.65.10(*213kU%=%)%%(21213231kkkUUU=75.6)5.105.65.17(*21故各绕组电抗标幺值为X8*=X9*=Uk1%/100*Sd/Sn=0.215X10*=X11*=Uk2%/100*Sd/Sn=0X12*=X13*=Uk3%/100*Sd/Sn=0.135(7)35KV出线线路电抗标幺值35KV出线型号为LGJ---120(见导线选择部分)，设线距为1500mm，查附录表Ⅱ—15得x1=0.347,则X14*=0.347*10*100/37/37=0.3042.系统最大运行方式下，本变电所两台主变压器(简称主变)并列运行时得短路电流计算在系统最大运行方式下，系统1两台发电机和两台变压器均投入运行，短路等效电路图如图附Ⅰ-5。图中X15*=0.456X16*=0.318(1)K1点短路系统1得计算电抗为XC*=0.57查附录Ⅲ-1汽轮发电机计算曲线得，系统1在0s，0.2s,∞时刻向K1点提供得短路电流周期分量有效值得标幺值分别为I”*=1.8，I*0.2=1.58，I∞*=1.91系统2向K1点提供得短路电流为Ik=Id1/X16*=1.5723KA则流入K1点总的短路电流为I”=I”*SN/√3Sd1+Ik=3.335KAI0.2=I*0.2SN/√3Sd1+Ik=3.19KAI∞=I∞*SN/√3Sd1+Ik=3.64KA(2)k2点短路短路等效电路图如图附Ⅰ-6所示。图中X*17=1/2X*S=1/20.216=0.108X*18=X*15+X*17+161715***XXX=0.781X*19=X*16+X*17+151716***XXX=0.389系统1的计算电抗为X*C=X*18DNSS=0.98查附录汽轮发电机计算曲线得，系统1在0s，0.2s,∞时刻向K2点提供的短路电流周期分量有效有效值的标幺值分别为I,*,=1.61,I*2.0=1.431,I*=1.819系统2向K2点提供的短路电流为IK=192*XID=4.01KA则流入K2点总的短路电流为I”=I”*23DNUS+IK=1.613738.0/502KA+4.01KA=6.03KAI2.0=I*2.023DNUS+IK=1.4313738.0/502KA+4.01KA=5.87KAI=I*23DNUS+IK=1.8193738.0/502KA+4.01KA=6.21KAK3点短路短路等效电路如图所示。图中X*20=21(X*8+X*12)=0.175X*21=X*15+X*20+162015***XXX=0.98X*22=X*16+X*20+152016***XXX=0.49系统1的计算电抗为K2点短路等效电路图最大运行方式下短路等效电路图X*c=X*21dNSS=1.25查附录表Ⅲ-1汽轮发电机计算曲线得，系统在0s、0.2s、时刻向k1点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为I'*'=0.835I*2.0=0.76I*=0.89系统2向k3点提供的短路电流为Ik=#223XId=11.22kA则流入k3点的总的短路电流为I''=I'*'33dNUS+Ik=16.96KAI2.0=I*2.033dNUS+Ik=16.58kAI=I*33dNUS+Ik=17.34kA（4）k4点短路短路等效电路图如图附Ⅰ-8所示。图中图附Ⅰ-7k3点短路等效电路图图附Ⅰ-8k4点短路等效电路图X*23=X*17+X*14=0.412X*24=X*15+X*23+*16*23*15XXX=1.7X*25=X*16+X*23+*15*23*16XXX=0.84系统1的计算电抗为X*c=X*24dNSS=2.125查附录表Ⅲ-1汽轮发电机计算曲线得，系统在0s、0.2s、时刻向k1点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为I'*'=0.482I*2.0=0.458I*=0.488系统二向k4点提供的短路电流为Ik=*223XId=1.86KA则流入k4点总的短路电流为I''=I'*'43dNUS+Ik=2.8kAI2.0=I*2.043dNUS+Ik=2.76kAI=I*43dNUS+Ik=2.81kA系统最大运行方式下，本变电所两台变电器一台运行一台备用时的短路电流计算及系统最小运行方式下短路电流计算过程与上述过程类似。仅将短路电流计算结果列于附录表I-1.附录表I-1短路电流计算结果汇总表主变压器运行方式短路点系统最大运行方式系统最小运行方式三相短路电流/kA三相短路电流/kAI''I2.0IIshI''I2.0IIsh并列运行k13.3353.193.418.5044.193.783.641.685k26.035.876.2115.3766.826.4737.2317.391k316.9616.5817.3443.24816.9916.1520.1848.425k42.82.762.817.142.952.8623.007.523一运一备k13.3353.193.418.5044.193.783.641.685k22.252.182.295.744.043.8674.19710.304k39.399.249.4223.96.686.6056.73017.034k42.1682.1402.1695.53.7923.7333.8119.669（四）主要电气设备的选择和校验（组员：）（五）假想时间tima的确定假想时间tima等于周期分量假想时间tima.p和非周期分量假想时间tima.np之和。其中tima.p可根据II/查图4-27得到。非周期分量假想时间tima.np可以忽略不计（因短路时间都大于1s），因此，假想时间tima就等于周期分量假想时间tima.p。不同地点的假想时间如附录表I-2所示。附录表I-2假想时间tima的大小地点后备保护动作时间tpc/s断路器跳闸时间Tqf/s短路持续时间tk/sII/周期分量假想时间tima.p/s假想时间tima/s主变110kv侧40.14.13.335/3.41=0.9773.43.4110kv母线分段4.50.14.63.335/3.41=0.97744主变35kv侧3.50.153.656.03/6.21=0.9713335kv母线分段30.153.156.03/6.21=0.9712.52.535KV出线2.50.152.656.03/6.21=0.97122主变10kv侧30.23.216.961/16.34=0.9782.52.510KV母线分段2.50.22.716.961/16.34=0.978222．高压电气设备的选择与校验（1）主变110KV侧主变110KV侧计算电流I30=110350000=260A，由于110Kv配电装置为室外布置，故断路器选用SW4——110/1000型；隔离开关选用GW4——110D/600型；电流互感器选用LCWD2-110,变比为Ki=400/5,次级组合为0.5/D/D,1s热稳定倍数为35，动稳定倍数为65；电压互感器和避雷器分别选用JCC2-110型和FZ-110型。各设备有关参数见附录表。附录表Ⅰ—3主变110KV侧电气设备安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目SW4-110/1000断路器GW4-100D/600隔离开关LCWD2-110电流互感器JCC2-110电压互感器FZ-110避雷器UN/KV110UN/KV110110110110I30/A262IN/A1000600400/5IK/KA3.19I∞/KA18.4Ish/KA8.504Imax/kA555036.77I2∞tima/KA2*S39.5Itt/KA*S2205980196110KV母线与110KV侧进线的电气设备与主变110KV侧所选设备相同。(2)主变35KV侧主变35KV侧计算电流I30=5.38350000=750,故断路器选用SN10-10III/1000型，隔离开关选用GN10-10T/3000型，电流互感器选用LAJ-10型，电压互感器和避雷器分别选用JDZJ-10型和FZ-10型。各35KV电气设备有关参数见附录表Ⅰ—4.附录表Ⅰ—4.主变35kv侧电气设备安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目SW2-35/1000断路器GW5-35G/1000隔离开关LCWD1-35电流互感器JDJJ-35电压互感器