110kv降压变电站一次部分课程设计报告书

目录

第1章设计说明- 1 -

1.1 环境条件- 1 -

1.2 电力系统情况- 1 - 1.3 设计任务- 1 -

第2章电气主接线的设计- 2 -

2.1 110KV侧主接线的设计- 2 - 2.2 35KV侧主接线的设计- 2 - 2.3 10KV侧主接线的设计- 2 - 2.4 主接线方案的比较选择- 2 - 第3章 主变压器的选择- 5 -

3.1 负荷计算- 5 -

3.2 主变压器台数的确定- 5 - 3.3 主变压器相数的确定- 5 - 3.4 主变压器容量的确定- 6 - 第4章短路电流的计算- 7 -

4.1 计算变压器电抗- 7 - 4.2 系统等值网络图- 7 - 4.3 短路计算点的选择- 8 - 4.4 短路电流计算- 8 - 第5章电气设备选型- 13 -

5.1 断路器与隔离开关选择- 13 -

5.1.1 110KV电压等级的断路器与隔离开关的选择- 13 - 5.1.2 35KV电压等级的断路器与隔离开关的选择- 14 - 5.1.3 10KV电压等级的断路器与隔离开关的选择- 15 - 5.2 母线选择- 17 -

5.2.1 110KV母线选择- 17 - 5.2.2 35KV母线选择- 17 - 5.2.3 10KV母线选择- 17 - 5.4 电流互感器的选择- 18 -

5.4.1 110KV侧电流互感器的选择- 18 - 5.4.2 35KV侧电流互感器的选择- 18 - 5.4.3 10KV侧电流互感器的选择- 18 - 5.5 高压熔断器的选择- 19 -

5.5.1 35KV侧熔断器的选择- 19 - 5.5.2 10KV侧熔断器的选择- 19 -

附录：电气主接线图- 20 -

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第1章 设计说明

1.1 环境条件

（1）变电站所在高度70M

（2）最高年平均气温19摄氏度，月平均气温27摄氏度

1.2 电力系统情况

（1）110KV变电站，向该地区用35KV和10KV两个电压等级供电。110KV以双回路与35km外的系统相连。系统最大方式的容量为2900 MVA，相应的系统电抗为0.518；系统最小的方式为2100 MVA，相应的系统电抗为0.584，（一系统容量与电压为基准的标么值）。系统最大负荷利用小时数为TM=5660h。

（2） 35KV电压级，架空线6回，3回输送功率12MVA；3回输送功率8MVA。 （3） 10KV电压级，电缆出线3回，每回输送功率3MW；架空输电线4回，每回输送功率4MW。

1.3 设计任务

（1）变电站电气主接线的设计 （2）主变压器的选择 （3）短路电流计算 （4）主要电气设备选择

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第2章 电气主接线的设计

2.1 110KV侧主接线的设计

110KV侧是以双回路与系统相连。

由《电力工程电气一次设计手册》第二章第二节中的规定可知：35—110KV线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。

故110KV侧采用桥形的连接方式。

2.2 35KV侧主接线的设计

35KV侧出线回路数为6回。

由《电力工程电气一次设计手册》第二章第二节中的规定可知：当35—63KV配电装置出线回路数为4—8回，采用单母分段连接，当连接的电源较多，负荷较大时也可采用双母线接线。

故35KV可采用单母分段连接也可采用双母线连接。

2.3 10KV侧主接线的设计

10KV侧出线回路数为7回。

由《电力工程电气设计手册》[4]第二章第二节中的规定可知：当6—10KV配电装置出线回路数为6回与以上时采用单母分段连接。

故10KV采用单母分段连接。

2.4 主接线方案的比较选择

由以上可知，此变电站的主接线有两种方案

方案一：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连接，10KV侧采用单母分段连接，如图2-1所示。

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图2-1 变电站电气主接线方案一

方案二：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用双母线连接，10KV侧采用单母分段连接，如图2-2所示。

图2-2 变电站电气主接线方案二

此两种方案的比较

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方案一 110KV侧采用外桥形的连接方式，便于变压器的正常投切和故障切除，35KV、10KV采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。

方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，配电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作。

由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连线，10KV侧采用单母分段连接。

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第3章 主变压器的选择

3.1 负荷计算

最大综合计算负荷的计算可按照公式：

Smax求得。

mPi.maxKtcosii1（3-1） 1% 式中 Kt—同时系数，出线回数较少时，可取0.9～0.95，出线回数较多时，取0.85～0.9；

%—线损，取5% SmaxmPi.maxKtcosii11% 33344440.8512121288815%0.850.850.850.850.850.850.85105% 0.85602904179.80MVA

3.2 主变压器台数的确定

对大城市郊区的一次变电所，在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。此设计中的变电站符合此情况，因此选择两台变压器即可满足负荷的要求。

3.3 主变压器相数的确定

（1） 主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求与运输条件等因素。

（2） 当不受运输条件时，在330KV与以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等

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等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。

3.4 主变压器容量的确定

装有两台与以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%的全部最大综合计算负荷。即

（

（3-2）

由上可知，此变电站单台主变压器的容量为：

n-1

）

SN0.6Smax

SNSmax×60%=79.8×60%=47.88 MVA 所以应选容量为50 MVA的主变压器

综合以上分析计算，选择变压器型号为SFSZ7—50000/110型[5]，其参数如表3-1所示。

表3-1 SFSZ7—50000/110变压器参数

变压器 型号 SFSZ750000/110 110±8×1.25% 38.5±5% 10.5 17 10.5 6.5 —额定容量（KVA） 50000 高压侧 中压侧 低压侧 高中 高低 中低 电压（KV） 阻抗电压（%）

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第4章 短路电流的计算

取基准容量为SB100MVA,基准电压为UBUav，又依公式：

IBSB3UB2UB;XBSB。计算出基准值如下表4-1所示：SB100MVA

表4-1 基准值

UB(KV) IB(KA) XB() 115 0.552 120.23 37 1.716 12.45 10.5 6.048 1.00 4.1 计算变压器电抗

Uk1%1Uk(12)%Uk(31)%Uk(23)% =11710.56.5=10.5 2211Uk2%Uk(12)%Uk(23)%Uk(31)%=176.510.5=6.5

2211Uk3%Uk(31)%Uk(23)%Uk(12)%=176.510.5=0

22*Uk1%SB10.5XT1000.21 1100S10050N*Uk2%SB6.5XT1000.13 2100SN10050*Uk3%SB0XT1000 3100SN100504.2 系统等值网络图

系统等值网络图如下图4-1所示：

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图4-1 系统等值网络图

4.3 短路计算点的选择

选择上图中的d1、d2、d3、d4、d5各点。

4.4 短路电流计算

（1）d1点短路时（如图4-2所示）：Uav37KA

图4-2 d1点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

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I*''I*1X1*1.00.8881.13

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I''I*''SB3Uav1.131001.76KA

(337)两相短路电流为：0.8661.761.52KA 冲击电流为：ish2.55I''2.551.764.49KA 短路容量为：S3UBI''3371.76112.79MVA

Ish1.51I''1.511.762.66KA

(2)d2点短路时（如图4-3所示）：Uav10.5KA

图4-3 d2点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

I*''I*1X2*1.00.8231.22

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I''I*''SB3Uav1.221006.71KA

(310.5)两相短路电流为：0.8666.715.81KA 冲击电流为：ish2.55I''2.556.7117.11KA 短路容量为：S3UBI''310.56.71122.03MVA

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Ish1.51I''1.516.7110.13KA

（3）d3点短路时（如图4-4所示）：Uav115KA

图4-4 d3点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

I*''I*1X3*1.00.7861.27

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I''I*''SB3Uav1.271000.KA

(3115)两相短路电流为：0.8660.0.55KA 冲击电流为：ish2.55I''2.550.3.98KA 短路容量为：S3UBI''31150.127.48MVA

Ish1.51I''1.510.0.97KA

（4）d4点短路时（如图4-5所示）：Uav37KA

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图4-5 d4点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

I*''I*1X4*1.00.9531.05

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I''I*''SB3Uav1.051001.KA

(337)两相短路电流为：0.8661.1.42KA 冲击电流为：ish2.55I''2.551.4.18KA 短路容量为：S3UBI''3371.105.1MVA

Ish1.51I''1.511.2.48KA

（5）d5点短路时（图4-6所示）：Uav10.5KA

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图4-6 d5点短路时的系统网络等值简化

次暂态短路电流标幺值的计算：

I*''I*1X1*1.00.8661.15

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I''I*''SB3Uav1.151006.32KA

(310.5)两相短路电流为：0.8666.325.47KA 冲击电流为：ish2.55I''2.556.3216.12KA 短路容量为：S3UBI''310.56.32114.94MVA

Ish1.51I''1.516.329.KA

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第5章 电气设备选型

5.1 断路器与隔离开关选择

为了方便运行管理，每个电压等级按照工作条件最严格的地点，最严格的条件选择一台断路器，该电压等级均采用该型号。 5.1.1 110KV电压等级的断路器与隔离开关的选择

（1） 主变压器侧断路器的选择：

Imax1.05SN3UN1.05500003110275.55A

额定电压选择：UNUNS110KV 额定电流的选择：INImax275.55A

开断电流选择：INbrI\"0. (d3点短路电流) 选用LW6110型断路器，其技术参数如下表5-1所示：

表5-1 LW6110型断路器的技术参数

断路器型号 额定电压KV 110 额定电流A 3150 最高工作电压KV 126 额定断流容量KA 31.5 极限通过电流KA 峰值 125 热稳定电流KA 3S 50 0.03 固有分闸时间S LW6110 （2） 主变压器侧隔离开关的选择 额定电压选择：UNUNS110KV 额定电流的选择：INImax275.55A

极限通过电流选择：iesish3.98KA (d3点短路电流) 选用GW5110Ⅰ/630型，具体参数如下表5-2所示：

表5-2 GW5110Ⅰ/630型隔离开关的技术参数

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隔离开关型号 额定电压KV 110 额定电流A 630 极限通过电流KA 热稳定电流KA 峰值 4S 31.5 80 GW5110Ⅰ/630 5.1.2 35KV电压等级的断路器与隔离开关的选择

（1） 出线侧断路器、母联断路器的选择

流过断路器的最大持续工作电流：

2SNImax25000019.57A

3UN335额定电压选择：UNUNS35KV 额定电流的选择：INImax19.57A

开断电流选择：INbrI\"1.76 (d1点短路电流) 选用SW235型断路器，其技术参数如下表5-3所示：

表5-3 SW235型断路器的技术参数

断路器型号 额定电压KV 35 额定电流A 2000 最高工作电压KV 40.5 额定断流容量KA 6.6 极限通过电流KA 峰值 17 热稳定电流KA 4S 6.6 0.06 固有分闸时间S SW235 （2） 主变压器侧断路器的选择

Imax1.05SN3UN1.0550000335866.03A

额定电压选择：UNUNS35KV 额定电流的选择：INImax866.03A

开断电流选择：INbrI\"1. (d4点短路电流)

由上表可知，SW235同样满足主变压器侧断路器的选择。 其动稳定，热稳定计算与母联一样。

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（3）出线侧隔离开关，母联断路器隔离开关的选择

Imax2SN3UN25000033519.57A

额定电压选择：UNUNS35KV 额定电流的选择：INImax19.57A

极限通过电流选择：iesish4.49KA (d1点短路电流) 选用GW535ⅡDW型，具体参数如下表5-4所示：

表5-4 GW535ⅡDW型隔离开关的技术参数

隔离开关型号 额定电压KV 35 额定电流A 2000 极限通过电流KA 热稳定电流KA 峰值 4S 31.5 100 GW535ⅡDW 5.1.3 10KV电压等级的断路器与隔离开关的选择

（1） 出线侧断路器、母联断路器的选择

流过断路器的最大持续工作电流：

2SNImax2500005773.5A

3UN310额定电压选择：UNUNS10KV 额定电流的选择：INImax5773.5A

开断电流选择：INbrI\"6.71 (d2点短路电流) 选用SN1010型断路器，其技术参数如下表5-5所示：

表5-5 SN1010型断路器的技术参数

断路器型号 额定电压KV 10 额定电流A 12500 最高工作电压KV 500 额定断流容量KA 28.9 极限通过电流KA 峰值 71 热稳定电流KA 1S 43.2 0.06 固有分闸时间S SN1010 - 15 - / 22

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（2） 主变压器侧断路器的选择

Imax1.05SN3UN1.05500003103031.09A

额定电压选择：UNUNS10KV 额定电流的选择：INImax3031.09A

开断电流选择：INbrI\"6.32 (d5点短路电流)

由上表可知，SN1010同样满足主变压器侧断路器的选择。 （3） 出线侧隔离开关，母联断路器隔离开关的选择

Imax2SN3UN2500003105773.5A

额定电压选择：UNUNS10KV 额定电流的选择：INImax5773.5A

极限通过电流选择：iesish17.11KA (d2点短路电流) 选用GN1010T型，具体参数如下表5-6所示：

表5-6 GN1010T型隔离开关的技术参数

隔离开关型号 额定电压KV 10 额定电流A 6000 极限通过电流KA 热稳定电流KA 峰值 5S 105 200 GN1010T （4）主变压器侧隔离开关的选择

1.05SNImax1.05500003031.09A

3UN310额定电压选择：UNUNS10KV 额定电流的选择：INImax3031.09A

极限通过电流选择：iesish16.12KA (d5点短路电流)

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由上表可知GN1010T同样满足主变压器侧隔离开关的选择。

5.2 母线选择

5.2.1 110KV母线选择

因为桥型接线是一种无母线方式的接线，本设计中110KV电压等级采用的是桥型接线，故本设计中110KV电压等级不需选择母线。 5.2.2 35KV母线选择

（1） 按经济电流密度选择导体截面

2SNImax25000019.57A

3UN335采用矩形导体，根据最大负荷利用小时数TM=5660h，由表可查得：J=0.7，经济截面为：

SImax19.57mm22356.53mm2 J0.7查矩形铝导体长期允许载流量表，选用6310mm2双条矩形铝导体，平放。 5.2.3 10KV母线选择

按经济电流密度选择导体截面 2SNImax2500005773.5A

3UN310采用槽形导体，根据最大负荷利用小时数TM=5660h，由表可查得：J=0.7，经济截面为：

SImax5773.5mm28247.86mm2 J0.7查槽形铝导体长期允许载流量表，选用

h225mm,b105mm,e12.5mm,r16mm,S9760mm2,KS1.575,Ial10150A,WY66.5cm3,IY490cm4,rY3.20cm的槽形铝导体，平放。

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5.4 电流互感器的选择

5.4.1 110KV侧电流互感器的选择

一次回路电压：UNUg110KV

4500003二次回路电流：ImIgmax(3110)349.91A

根据以上两项，初选LCWB4110型电流互感器，其参数如下表5-7所示：

表5-7 LCWB4110型电流互感器的技术参数

型号 额定电压（KV） 110 电流比 准确级次组合 热稳定电流（KA） 75 动稳定电流（KA） 135 LCWB4110 600/5 0.5/B1/B2/B3 5.4.2 35KV侧电流互感器的选择

（1）主变压器侧电流互感器的选择 一次回路电压：UNUg35KV

4500003二次回路电流：ImIgmax(335)1099.71A

根据以上两项，初选LDB35型电流互感器，其参数如下表5-8所示：

表5-8 LDB35型电流互感器的技术参数

型号 额定电压（KV） 35 电流比 准确级次组合 热稳定电流（KA） 30 动稳定电流（KA） 75 LDB35 2000/5 0.5/10P/10P （2）35KV母联电流互感器的选择

由于35KV母联与变高35KV侧的运行条件相应，故同样选用LDB35型电流互感器。

5.4.3 10KV侧电流互感器的选择

（1）主变压器侧电流互感器的选择 一次回路电压：UNUg10KV

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二次回路电流：ImIgmax4500003(310)3849A

根据以上两项，初选LMZD10型电流互感器，其参数如下表5-9所示：

表5-9 LMZD10型电流互感器的技术参数

型号 额定电压（KV） 10 电流比 准确级次组合 热稳定电流（KA） 40 动稳定电流（KA） 90 LMZD10 11000/5 0.5/D （2） 10KV母联电流互感器的选择

由于10KV母联与变高10KV侧的运行条件相应，故同样选用LMZD10型电流互感器。

5.5 高压熔断器的选择

5.5.1 35KV侧熔断器的选择

由于35KV采用屋外布置，选RXW10-35型熔断器，参数如下表5-10所示：

表5-10 RXW10-35型熔断器技术参数

型号 RXW10-35 额定电压（KV） 35 额定电流（A） 0.5 额定开断容量（MVA） 1000 5.5.2 10KV侧熔断器的选择

由于10KV采用屋布置，选RN2-10型熔断器，参数如下表5-11所示：

表5-11 RN2-10型熔断器的技术参数

型号 RN2-10 额定电压（KV） 10 额定电流（A） 0.5 额定开断容量（MVA） 1000

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附录：电气主接线图

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