变电站毕业设计

原始资料分析

一、用户的负荷情况及重要程度分析

用户的负荷情况及其重要负荷程度是变电所设计的重要依据，直接影响到变电所设计的合理性和供电的可靠性。对负荷的分析应根据设计任务书给定的各级电压进出线回路数，负荷种类，大小等进行综合分析，确定负荷性质及其对可靠性的要求。负荷的重要性程度可由负荷的生产过程对供电的要求及用户在国民经济中的地位来决定。对于有些在生产过程中如果发生停电会造成重大人身伤亡事故或严重经济损失的用户，必须保证足够的供电可靠性。 二、原始资料：

1、待设计变电所位于东林区，电压等级为60/10kv，60kv 侧有两回进线，

两回转供线，转供功率为10MVA,10Kv 侧有配出线10回。

2、所处地区地势平坦，海拔高度为200m ，最高气温400C ，交通方便，周围

空气无污染，最高气温400C ，最低气温-100C ，年平均气温150C 。

三、负荷情况分析：

负荷分为一类、二类、，待设计的变电所的出线中有一部分负荷由两回路供电，很显然，这些由两回路供电的负荷含一类或二类的重要负荷，在供电时应不间断对其送电。

它们是低压开关厂、电线厂、电机厂、齿轮厂、电气设备厂、啤酒厂、医院。在供电时应保证对它们不间断供电。

变电所主变的选择

在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，担负着变换网络电压、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。

主变容量选择的有关规定及原则：

1、

主变容量和台数的选择

应根据《电力系统设计技术规程》SDJ161—85有关规定和审批的电力规划设计决定进行。

2、

为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变压器 ，但一般不超过两台。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。

3、

1) 主变压器一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在110kV 的变电所中，可采用单相变压器组。当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相，当主变超过一组，且各组容量满足全所负荷的70%时，可不装设备用相。

2) 当系统有调压要求时，应采用有载调压变压器，对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应注意选用有载调压变压器。其所附加的工程造价，通常在短期内可回收。

3) 与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除降压负荷较大或与高、中压间潮流不定情况外，一般采用自耦变压器，但仍需做技术经济比较。

4、

1) 为了正确的选择主变容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并以曲线得出的变电所的年、日最高负荷和平均负荷。

2) 主变容量的确定:凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%，在计及过

主变容量的确定 主变压器型式的选择 主变台数的确定

负荷能力后的允许时间内应保证用户的一级和二级负荷。即满足S N ≥0.7P ZMAX 。(PZMAX 为综合最大负荷)

3) 应根据电力系统5～10年的发展规划进行选择。 5、

主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷，强迫油循环风冷，强迫油循环水冷，强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷。

6、

变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y 和△，高、中、低三侧绕组组合要根据工程具体情况确定。

主变压器的冷却方式

主变压器绕组的连接方式

本设计主变压器选择

概述

1、应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供电有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器，以便当一台变压器故障或检修后，另一台能对一、二级负荷继续供电。对只有二级负荷而没有一级负荷的变电所，也可以采用一台变压器，但在低压侧应敷设与其他变电所相联的联络作为备用电源。

2、对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。

3、除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但集中负荷较大者，虽为三级负荷，也可采用两台以上变压器。

4、在确定变电所主变压器的台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。

主变压器容量和台数的选择

首先应确定变电所的总装设容量。变电所总装设容量的确定根据《电力工程电气设计手册》P214页规定：一般按变电所建成后5～10年的远期规划负荷选择。其容量的大小应为低压侧所母线总计算负荷，可按下式确定：

S ca =

P 2+Q 2

（3-1）

式中 P--系统总的有功功率；

Q--系统总的无功功率。

其中，在总负荷的计算中要先计算每条线路上的功率损耗，再加上出线负荷，然后乘以同时系数，得出总负荷。 线路上的功率损耗可根据《供用电工程》P41页，公式2-41及式2-42求出，其计算公式如下：

P 2+Q 2-3

∆P L =R ⨯10

U 2

（3-2）

P 2+Q 2-3

∆Q L =X ⨯10

U 2

（3-3）

式中 △P —线路有功功率损耗（kW ）；

△Q —线路无功功率损耗(kvar)； P--负荷有功功率（kW ）； Q--负荷无功功率(kvar)； U--线路额定电压（kV ）；

R ．X--线路电阻、电抗（Ω）。

根据上述公式计算出∑∆P 、∑∆Q 。

P =K P (∑P +∑∆P ) （3-4）

Q =K q (∑Q +∑∆Q )

（3-5）

式中 K p --最大负荷时有功负荷的同时系数；

K q --最大负荷时无功负荷的同时系数。

每台变压器的容量S 的确定：

根据《电力系统设计技术规程》SDJ161-85有关规定： S N =75%⋅S ca 。 1、变电所有功总负荷：

P ∑=6500+3500+2300+2800+2500+1500+1800=20900(KW) 2、变电所无功总负荷

Q ∑=P1tg(arccos0.9)+ P2tg(arccos0.91)+……+ P7tg(arccos0.88)

=6500×tg(arccos0.93)+3500×tg(arccos0.89)+2300×tg(arccos0.91)+2

800×tg(arccos0.92)+2500×tg(arccos0.89)+1500×tg(arccos0.87)+1800×tg(arccos0.89)= 9653.2(kvar)

Q1=P1⨯tg(arcos0.93)=6500×0.395 Q2=P2⨯tg(arcos0.89)=3500×0.512 Q3=P3⨯tg(arcos0.91)=2300×0.456 Q4=P4⨯tg(arcos0.92)=2800×0.426

Q 5=P5⨯tg(arcos0.89)=2500×0.512 Q6=P6⨯tg(arcos0.87)=1500×0.567

Q 7=P7⨯tg(arcos0.89)=1800×0.512 (总负荷) S max == 23021.6 kvar

(按远期负荷)S 单 =K S max (1+5%)×65%=14141.02（KVA ） 选择SFZ-7—15000/63型变压器。

S--三相变压器 Z--有载调压 F —风冷式 7—设计序号

补偿装置容量的确定 同时率时有功及无功负荷： P ca =0.9×20900=18810KW

Q ca =0.9×9653.2=8687.88（kvar ） 低压侧的计算负荷

P= αP ca (1+5%)= 0.75×18810×1.05=14812.875KW Q=βQ ca (1+5%)=0.8×8687.88×1.05=7297.82Kvar 补偿前的功率因数 cos Φ1=P/

P 2+Q 2

=14812.875/=0.90

取补偿后的功率因数为： cosΦ2 = 0.91 需补偿的无功容量：

Qc= αP ca (tgΦ1 - tgΦ2 )=0.75×（0.48-0.46）×18810=282.15(Kvar)

(应取3的倍数300Kvar)

补偿电容器为BFF10.5-100-1型，数量3台

校验： cos Φ===0.92

通过校验得知，所选并联电容器可将变电所平均功率因数补偿到0.92>0.91满足要求。

表4-1 各种短路的△Z 和M

原图

短路电流的计算 所用计算公式

变压器：X *=Ud %*Sj /100Se 发电机：X (G)*=X d *Sj /Se 线路： Xl*=Xl *L*Sj /Uj 2 各部分电抗值

取S B =100MVA，V B =Up ，求得等值电路图中各阻抗标幺值如下： 原始资料中系统的电抗: 发电机电抗:

X (G)*=X d *Sj /Se ==0.124×100/(100*0.8)=0.155 系统电抗： =0.625 变压器电抗s

X 4*= X5*= Ud% /100×SJ/Se =0.105*100/63=0.1667 X 4*= X5*= Ud% /100×SJ/Se=0.09*100/15=0.6 线路电抗：

x 6*= x7*= x1l ×S J /U2av=0.4*65*(100/)=0.655 x 8*= x9*= x1l ×S J /U2av=0.4*88*(100/)=0.887

将原图化简得：

0. 155+0. 1667

=0. 06434

5

X 1=(X G 1+X b 1) (X G 2+X b 2) (X G 3+X b 3) (X G 4+X b X b 5)

=

X 2=X S +(X l 1X l 2) =0. 625+

0. 655

=0. 9525 2

X 3=X l 3X l 4=

0. 887

=0. 4435

2

X 4=X b 6X b 7=

0. 6

=0. 3 2

6.3设备的配置 6.3.1隔离开关的配置

（1）接在变压器引出线上或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。 （2）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。 （3）短路器两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器是隔离电流。 （4）中性点直接接地的普通形变压器均宜配置隔离开关。

6.3.2电压互感器的配置

（1）电压互感器的数量和配置与主接线有关，应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。

（2）60~220kV电压等级的每组主接线的三相应装电压互感器

（3）当需监视和检测线路有无电压时，出线侧的一组上应装设电压互感器。

6.3.3电流互感器的配置

（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动化的要求。

（2）在未装设断路器的发电机和变压器中性点，应装设电流互感器。

（3）对直接接地系统，一般按三相配置，对非直接接地系统依具体要求配置两相或三相。

6.3.4接地刀闸的配置

（1）为保证电器和母线的检修安全，35kV 以上每段母线根据长度宜装设1~2组接地刀闸，两组接地刀闸间距适中，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联开关上，也可装设于其它母线回路。

（2）63kV 及以上的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配接地刀闸，双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸。

（3）旁路母线一般装设一组接地刀闸，装设在旁路隔离开关的旁路母线侧。 （4）63kV 及以上主变母线隔离开关的主变侧宜装设一组接地刀闸。

6.3.5避雷器的配置

a. 对于35~60kV的配电装置，为防止雷击时引起反击闪落的可能，一般采用独立避雷器进行保护。如需要将避雷针装在架构上时，配电装置接地网的接地电阻，60kV 配电装置为5Ω。

b.220kV 及以下变压器到避雷器的电器距离越过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。

下列情况下的变压器中性点应装设避雷器：

(1).中性点直接接地系统中，变压器中性点分级绝缘且有隔离开关时。 (2).不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点。 (3).110~220kV线路侧一般不装设避雷器。

c. 安装避雷针的架构支柱应与配电装置接地网连接。在避雷针的支柱附近应设置辅助的集中接地装置，其接地电阻不应大于10Ω. 由避雷针与配电装置接地网上的连接处起至变压器与接地网上的接线处止，沿接地线的距离不应小于15m 。

6.4配电装置的选择

本设计为60/10kV变电所，所以采用屋外配电装置，所以，本所采用分相中型布置，既隔离开关是分相直接布置在母线的正下方，此种方法采用硬管母线配合剪刀式隔离开关，，布置清晰、美观，可省去大量构架，较普通中型配电装置方案节约用地1/3左右，但支柱式绝缘子防污、抗震能力较差，在污秽严重或地震烈度较高的地区，不宜采用。