1、建筑电气工程KV降压变电站电气初步设计（建筑电气工程）KV降压变电站电气初步设计前言2一、设计说明书35二、设计计算书 6231、主变选择6 2、主接线方案 7 3、短路电流计算9 4、设备选择 12 5、防雷保护计算 186、接地网计算 187、独立避雷针接地装置计算198、变压器差动保护计算20 9、10KV馈出线保护整定计算 2110、110KV电源侧距离三段保护整定计算2111、主变110KV侧过流及过负荷保护整定计算23三、附主要设备材料一览表24四、附设计任务书25五、附参考文献一览表26 六、附设计图纸：1、电气主楼线图2、总面积布置图3、主变保护原理展开图4、中央信号原理展开图
2、5、进线断面及避雷针保护范围图6、防雷及接地网配置图前 言毕业设计是完成全部学业的最后一课，也是至关重要的一课。通过毕业设计可以检验学员对基础理论和专业知识掌握的程度；检验学员理论结合实际的能力和技巧；检验学员毕业实习的效果和综合工作的能力。毕业设计不但需要学员掌握十几门基础和专业课程的知识，同时还需要学员具有一定的实践经验和综合协调能力。所以说，毕业设计是学员四年大学学习成果的全面体现。为此，本学员高度重视、认真对待。遵照学校和指导教师的安排，按照毕业设计任务书所要求的内容、范围和规定，在指导教师的指导下，用了两个多月的时间，完成了设计任务。在此期间，本学员翻阅查看了大量教材、资料和图纸，在
3、指导教师的指导下，学习了有关变电站设计方面的专业知识。这些，无疑对提高设计水平、完成设计任务，起到了很大作用。四年的大学函授学习已接近尾声，在这期间，本学员在学校各位领导和老师的培养教育下，学习并掌握了较为扎实的基础理论知识，学习并掌握了多门用于生产（工作）的专业知识和技能。掌握这些知识和技能无疑将大大提高自身的专业素质，并会在今后的生产（工作）中得到应用和发挥。在即将毕业之际，本学员向辛勤培养教育我多年的学校领导、各位老师们表示衷心感谢！同时对给予我大力支持和帮助的指导教师表示深深的谢意！ 设计说明书一、 设计依据本设计是依据指导教师拟定的110KV降压变电站电气初步设计任务书的要求和学校关
4、于毕业设计的相关规定，以及原始资料设计而成。二、设计范围1、电气主接线方式的确定及主变的选择。2、110KV室外配电装置和10KV室内配电装置。3、变电站的防雷与接地装置。4、变电站主要设备的继电保护配置和整定值计算。三、主接线方案的确定与说明变电站主接线方案的确定，是变电站设计中最重要的环节。主接线设计的好坏，将直接影响建设投资以及今后运行的可靠性，因此在本设计中，针对两种不同的主接线方式分别进行综合投资、年运行费用的计算，而后进行技术比较和经济比较。比较结果是：甲方案综合投资为145.16万元，年运行费用12.34万元；乙方案综合投资为161万元，年运行费用12.91万元；最终确定甲方案为
5、最佳选择方案。选择甲方案的优点是：1、采用外桥接线，能保证主变的切换灵活可靠、简便。2、110KV侧的隔离开关使用数量最少，故占地面积少，布置简单，且总投资少。3、选择2台容量为20000KVA的主变。能够满足其经济运行的条件，使主变的可变损耗大大下降；能够满足系统510年负荷增长的需要。4、110KV侧采用外桥接线的主接线方式，能够保证供电的可靠性。四、配电装置的设计与说明1、配电装置的设计和设备选择，是按其在正常工作条件下进行选择，按其在最严重短路情况下进行动、热稳定的检验。2、设备选择的技术条件为：电网电压低于所选电气设备的额定电压；所选设备的额定电流大于其运行时的最大持续工作电流。主变
6、回路和其它设备的最大持续工作电流，是按其1.05Ie计算。校验是按各侧母线上发生的三相短路电流来判定动、热稳定是否符合要求。3、短路电流的计算时间t，为继电保护动作时间与断路器固有分闸时间之和。tdztz+0.05；取1。tz由短路电流周期分量发热值的时间曲线查得。 4、本站110KV采用室外配电装置，所有电气设备（不包括主变）处于同一水平上，并以一定高度的构架为底面基础，工作人员可安全地在周围工作。110KV断路器选用少油断路器，这样占地面积小，造价低。5、10KV侧采用室内成套配电装置，型号GGA。断路器选择SN1010型可少油断路器。五、变电站防雷及接地装置设计说明1、本站防雷保护采用四
7、支避雷针，相邻两针的中心距为：a1a345.6m； b2b455.7m；针高23m。经计算、校验，保护范围及保护高度完全符合要求。除在站内装设避雷针外，110KV输电线路全线架设避雷线。本站110KV避雷器选择FZ110J型；10KV选择FZ10型。2、接地网的设计：本站为终端变电站，采用中性点不接地的小接地运行方式。按规程要求其接地电阻Rjd4，但在设计中考虑今后发展和运行安全，故按大接地运行方式设计，其接地电阻小于0.5。接地网联接方式采用复式连接，由100根直径为48mm、每根长2.5m的钢管和404mm2长700m的扁钢组成。3、避雷针接地采用独立地网，也采用复式接地方式。由7根直径为
8、48mm长2.5m的钢管和404mm2长36m的扁钢组成。 4、避雷针的独立接地网和主接地网的间隔完全按规程规定设计，故不发生反击。接地网热稳定校验是按Id6900A进行校验的，且完全合格。 六、本站继电保护的配置与整定说明 1、10KV馈出线保护是本站最基本的保护，采用二段电流保护加装绝缘监视。电流保护的段按1.5IdZd本末整定,动作时间：t0(s)；段按线路的最大负荷电流整定，过流保护的动作时间：t0.5(s)。10KV侧的绝缘监视只发出信号，不作用于跳闸。2、变压器保护是本站保护的重要部分，因此进行了以下设计：（1）、设计配置了差动保护，以保护主变的内部故障，作用于跳闸。（2）、配置了
9、瓦斯保护。轻瓦斯动作发出信号，重瓦斯动作跳开主变两侧断路器。（3）、配置了过流保护和过负荷保护。过流保护按主变的额定电流整定，动作时间为4(S)；过负荷保护是按单台变压所带最大负荷电流整定，动作时间为10(S)，仅发出信号。（4）、配置了温度监视。当主变超温时，发出信号。3、110KV电源侧设距离保护并进行整定计算。段按本段线路全长的85%线路阻抗整定；段按1.5倍的本段线路全长阻抗整定；段按最小负荷阻抗整定。七、有待探讨的问题1、 如何实现随负荷功率因数的变化,而自动分组、分段投切补偿电容。2、如何限制避免因投容而产生的高次谐波和振荡。设计计算书 一、主变选择 （一）、方案1：10KV侧:
10、P1022MW ；a0.85；补偿前 COS10.7；tg145.6； 无功补偿后COS20.9 ； tg225.8。10KV侧总无功功率：Q10Ptg122MWtg45.622.4（MVAR）未补偿前的视在功率：S10P10/ COS122/0.731.4（MVA）应补偿的无功功率： QJPa P10（tg1tg2）0.8522（1.020.484）10（MVA） 补偿后的视在功率：S0/ （a P10）2+( a P10 tg1QJP)2 （0.8522）2+( 0.85221.0210)2 21（MVA）选择单台主变的容量：Sn0.6Pm0.621（MVA）12.6（MVA）考虑主变的过
11、负荷能力（Kfh1.14），则主变容量：SeSn/ Kfh12.6/1.1411（MVA）考虑今后510年的负荷发展，可选择容量为16MVA的主变两台。（二）、方案2：S10P10Kfh/ COS1220.85/0.726.7（MVA）Sn0.6 Pm 0.626.7MVA16(MVA) 考虑到今后510年系统发展规划和变压器的经济运行，本设计选择2台20MVA主变。（三）、主变的技术数据及综合投资比较序号名称单位序号名称单位1型号:SFL1-16000KVA1型号: SFL1-20000KVA2额定电压:110/11KV2额定电压:110/11KV3P018.5KW3P022KW4PK110
12、KW4PK135KW5I0%0.9%5I0%0.8%6Ud%10.5%6Ud%10.5%7接线组别:Y0/-117接线组别:Y0/-118参考价格11.3万元8参考价格12.3万元9综合投资15万元9综合投资16万元 二、主接线方案(一)、两种方案的主接线图如下：（图一）甲方案主接线简图 (图二) 乙方案主接线简图（二）、技术比较 甲方案：110KV侧主接线采用外桥式接线，10KV侧采用分段母线。其优点：（1）投资较少，安装接线简单，配电室占地面积少。（2）能保证在输电线路其中的一条故障或停电检修时，继续向两台主变供电。（3）变压器的投切简便可靠。乙方案：110KV侧主接线采用内桥式接线，10
13、KV侧采用分段母线加旁路。其优点是：（1）能保证在输电线路其中的一条故障或停电检修时，继续向两台主变供电。（2）由于10KV侧加装了旁路母线，提高了供电的可靠性。（三）、经济比较1、 甲方案综合投资和年运行费用的计算（1）、综合投资计算： 两台主变: ZB=216=32(万元) 110KV桥形接线: ZQ=33.6(万元) 10KV单母线分段:ZDm7.5+60.5510.8（万元）Z0ZB+ ZQ+ ZDm32+33.6+10.876.4（万元）Z甲Z0（1+/100）76.4（1+90/100）145.16（万元）（2）、年运行费用计算： 根据设计要求，年负荷曲线如（图三）所示： 求出变压
14、器年电能损耗总值： 先列出参数 n2 ；K0.15Q0I0%Se/100（KVA）0.820000/100160（KVAR）QUd%Se/100（KVA）10.520000/1002100（KVAR） Sj1P10/ COS222000/0.922444（KVA） Sj2220000.75/0.918333（KVA） Sj3220000.5/0.912222（KVA） Sj4220000.25/0.961111（KVA）P0+KQ022+0.1516046（KW）P+KQ135+0.152100450（KW）An(P0+KQ0)t0+1/n(P+KQ)(SJ/Sn)2tj2468760+1/2
15、450（22444/20000）22000+1/2450（18333/20000）22000+450（12222/20000）22000+450（6111/20000）227602202784（KWh）年运行费用：U甲aA104+U1+U20.032202784104+0.035145.16+0.005145.1612.34（万元）2、乙方案综合投资和年运行费用的计算（1）、综合投资计算：两台主变: ZB=215=30(万元)110KV桥形接线: ZQ=33.6(万元)10KV单母线分段加旁路:ZDm+PL15.1+6121.1（万元）Z0ZB+ ZQ+ ZDm+PL30+33.6+21.18
16、4.7（万元）Z乙Z0（1+/100）84.6（1+90/100）161（万元）（2）、年运行费用计算： 求出变压器年电能损耗总值Q0I0%Se/100（KVA）0.916000/100144（KVAR）QUd%Se/100（KVA）10.516000/1001680（KVAR）P0+KQ018.5+0.1514440.1（KW）P+KQ110+0.151680362（KW）An(P0+KQ0)t0+1/n(P+KQ)(SJ/Sn)2tj240.18760+1/2362（22444/16000）22000+1/2362（18333/16000）22000+1/2362（12222/16000）
17、22000+362（6111/16000）227602247104（KWh）年运行费用：U乙aA104+U1+U20.032247104104+0.035161+0.00516112.91（万元） 3、甲乙两种方案的比较因为 ： Z甲145.16（万元） Z乙161（ 万元） U甲12.34（万元） U乙12.91（万元）结论：通过以上两种方案的技术和经济比较，最终选择甲方案为最佳方案。三、 短路电流计算（一）、网络参数和运行方式的确定1、 选取基准值：Sj100（MVA） ； Uj1UP1115（KV） ；Uj2UP210.5（KV ）； Ij10.502（ KA）； Jj25.5（KA）2
18、、系统短路容量及短路阻抗: Sdzd2000（MVA）；Sdzx1000（MVA）； Xcd*Sj/ Sdzd100/20000.05； Xcx*Sj/ Sdzx100/10000.13、运行方式最大运行方式：发生短路电流的正常接线方式。输电二回线和2台变压器处于运行状态。系统短路容量2000MVA。最小运行方式：输电二回线和1台变压器处于运行状态，短路容量1000MVA。4、网络参数的计算：X1*X2*0.415Sj/ UP126100/11520.0454X1*X2*0.0454/20.0227X6*X3*X4*Ud%/100Sj/ Se10.5/100100/200.525X3*X4*0
19、.525/20.263X7*X5*0.410Sj/ UP224100/10.523.628当D1短路时：Xdzd*Xcd*+ X6*0.05+0.02270.0727Xdzx*Xcx*+ X6*0.1+0.02270.1227 当D2短路时：Xdzd*Xcd*+ X6*+ X7*0.05+0.0227+0.2630.336Xdzx*Xcx*+ X6*+ X3*0.1+0.0227+0.5250.648 当D3短路时：Xdzd*Xcd*+ X6*+ X7*+ X5*0.05+0.0227+0.263+3.6283.96Xdzx*Xcx*+ X6*+ X3*+ X5*0.1+0.0227+0.52
20、5+3.6284.28 （二）、网络等值电路：（三）、短路电流计算1、当D1短路时：Id1d1/Xdzd*Ij11/0.07270.5026.9（KA）Id1x1/Xdzx*Ij11/0.12270.5024.09（KA）2、当D2短路时：Id2d1/Xdzd*Ij21/0.3365.516.37（KA）Id2x1/Xdzx*Ij21/0.6485.58.94（KA）3、当D3短路时：Id3d1/Xdzd*Ij21/3.695.51.4（KA）Id3x1/Xdzx*Ij21/4.285.51.29（KA）4、冲击电流峰值计算:ch12.55 Id1d2.556.917.6（KA）ch22.55
21、 Id2d2.5516.3741.74（KA）ch32.55 Id3d2.551.43.57（KA）5、冲击电流有效值计算:Ich11.52 Id1d1.526.910.4（KA）Ich21.52 Id2d1.5216.3724.9（KA）Ich31.52 Id3d1.521.42.13（KA）6、短路容量计算： Id1/ Id1d ； Id2/ Id2d ； Id3/ Id3d 当D1短路时： Sd13 Id1/ UP11.7326.91151374（MVA）当D2短路时： Sd23 Id2/ UP21.73216.3710.5298（MVA）当D3短路时： Sd33 Id3/ UP21.7
22、321.410.525.5（MVA）根据公式：Id(2)3/2 Id(3)0.866 Id/ ；可计算出两相短路电流。7、列出参数一览表:短路编号平均电压阻抗标么值Id/ (KA)Ich(KA)ich(KA)Id(2) (KA)SdD1115KVXd1d0.07276.910.517.661374Xd1X0.12274.09D210.5KVXd2d0.33616.3724.941.7414.18298Xd2x0.6488.49D310.5KVXd3d3.961.42.133.571.2125.5Xd3x4.281.29系统115KVXcd0.052000Xcx0.11000四、电气设备选择(一
23、)、断路器1、选择条件： 、电压：UgUe ； 、电流：IgmaxIe ；、开断容量：SdtSkd ； 、动稳定：ichimax ；、热稳定：I2tdzI2tt ；并且：tdz=tz+0.05/；/Id/I1 2、110KV侧： Igmax1.05Ie1.0520000/3110110.2（A）选择SW6110型； 取t4(S) ； 查表tZ=3.4(S)tdztZ+0.05/3.4+0.0513.45（S）热稳定校验: I2tdz6.923.45164.25（KA） 查该设备资料： It15.8（KA）； I2tt15.8241000（KA）164.25（KA） 1000（KA）； 故校验合
24、格。动稳定校验: 查该设备资料：It15.8（KA）； imax55(KA)ich17.6（KA）imax55(KA)； 故校验合格。3、10KV侧：（1）、主变回路(主变进线、母联、电容柜)进线和母联：Igmax1.05Ie1.0520000/3111102（A）选择SN1010/3000电容柜：Igmax1.05Ie1.0510（MVA）1000/310.5577（A）选择SN1010/1250因为SN1010/1250和SN1010/3000的参数基本一致所以按SN1010/3000进行校验即可。取t=2（S） tdz=1.6+0.05=1.65(S)； tz由查表而来热稳定校验: I2
25、tdz16.3721.65442(KA) I2tt43.2223732（KA）442(KA) 3732（KA）； 故校验合格动稳定校验: ich41.74（KA） imax130(KA) ； 故校验合格(2)、馈出线断路器:由于各出线负荷均等,故只选一台即可。Igmax1.05Ie1.0522000/310.50.712151（A）选SN1010/600型； t2(S) ；tz1.6（S）；tdz1.6+0.051.65（S）热稳定校验: I2tdz1.421.653.23(KA) I2tt20.222816（KA） 3.23(KA) 816（KA）； 故校验合格动稳定校验: ich3.57（
26、KA）imax52（KA）； 故校验合格断路器选择及校验结果一览表安装位置型 号组数电压(KV)电流(A)动稳定(KA)热稳定(KA)UgUeIgmaxIeichimaxI2tdzIt2t110KV侧SW6-1103110110110.2120017.655164.25100010KV主母线SN101031010110.2300041.74130442373210KV馈出线SN10101210101516003.57523.23816电容柜SN101021010577125041.7455164.251000（二）、隔离开关1、选择条件：、UgUe ； 、IgmaxIe ； 、I2tdzIt2
27、t ； 2、110KV侧：Igmax1.05Ie110.2(A)； 选GW5110GD/1000型；取t4(S)； tdz=3.4+0.05=3.45(S)热稳定校验: I2tdz6.923.45164.25(KA) It2t25242500（KA） 164.25(KA) 2500（KA）； 故校验合格动稳定校验: ich17.6（KA）imax83（KA）； 故校验合格3、10KV侧：（1）、主变回路(主变进线及母线)Igmax1.05Ie1102(A) 取t4(S)选GN210/2000 tdz=1.6+0.05=1.65(S)热稳定校验: I2tdz16.3721.65442(KA) It2t36222592（KA）442(KA) 2592（KA）； 故校验合格动稳定校验: ich41.74（KA）imax85（KA）； 故校验合格（2）、馈出线:(包括站用变和PT柜)Igmax1.05Ie151(A) 取t2(S)选GN610T/600 tdz1.6+0.051.65(S)热稳定校验: I2tdz1.421.653.23(
