110kv变电站设计论文6篇

篇一：110kv变电站设计论文

　　110kV变电站设计

　　摘要

　　本次毕业设计以110kV变电站为主要设计对象，该110kV变电站是地区重要变电站，是电力系统110kV电压等级的重要部分。该变电站设有2台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV、和10kV三个电压等级。

　　本设计的第一章为绪论，主要阐述了变电站在电力系统中的地位。设计变电站的原则和目的以及变电站的基本情况。第二章是负荷计算及变压器的选择，根据已知变电站的负荷资料对变电站进行负荷计算。通过得出的负荷确定了主变的容量和台数、主变的型式及主变阻抗。第三章是变电站电气主接线的设计，分别通过对110kV、35kV、10kV侧电气主接线的拟定，选择出最稳定可靠的接线方式。第四章是短流计算，首先确定短路点，计算各元件的电抗，然后对各短路点分别进行计算，得出各短路点的短路电流。第五章是电气设备的选择，电气设备包括母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、熔断器。第六章是配电装置，主要对变电站的配电装置进行设计。

　　通过对110kV变电站设计，使我对电气工程及其自动化专业的主干课程有一个较为全面，系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高了工程意识，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力。

　　关键词：电气主接线

　　短路计算

　　电气设备

　　AbstractThisgraduationprojecttakethe110kVtransformersubstationasthemaindesignobject,this110kVtransformersubstationisthelocalimportanttransformersubstation,istheelectricalpowersystem110kVvoltagerankimportantpart.Thistransformersubstationisequippedwith2maintransformers,inthestationthe

　　firstchapterisanintroduction,mainlyelaboratedthetransformersubstationinelectricalpowersystemstatus.Designsthetransformersubstationtheprincipleandthegoalaswellasthetransformersubstationbasicsituation.Secondchapterisshouldersthecomputationandthetransformerchoice,carriesontheloadcomputationaccordingtotheknowntransformersubstationloadmaterialtothetransformersubstation.Throughtheloadwhichobtains,thewindingwiringway,theaccentpressthewayandtheelectricity,separatelythroughto110kV,35kV,10kVsideelectricity,firstdeterminedshort-circuitsthespot,calculatesvariouspartsreactance,thentorespectivelyshort-circuitsseparatelytocarryonthecomputation,obtainsrespectivelyshort-circuitstheshort-circuitcurrent.Fifth

　　chapteristheelectricalequipmentchoice,theelectricalequipmentincludingthegeneratrix,thecircuitbreaker,theisolator,theelectriccurrentandthevoltagetransformer,thefuse.Sixthchapteristhepowerdistributionequipment,mainlycarriesonthedesigntothetransformersubstationpowerdistributionequipment.Seventhchapterisanti-radarwiththeearth,thischapterthechoicetothearrester,aswellasdesign,causesme

　　electricpowerprojectdesignquestionability.Keywords:Theelectrical

　　Electricalequipment目录

　　1绪论

　　......................................................31.1变电站设计的原因和目的以及原则

　　.........................31.2变电站的基本情况......................................31.2.1原始资料..........................................31.2.2所选地址及环境....................................42负荷计算及变压器选择

　　......................................52.1负荷计算

　　..............................................52.1.1负荷资料..........................................52.1.2负荷计算..........................................52.2主变的选择............................................72.2.1主变压器容量和台数的确定：

　　.........................72.2.2主变压器型式的确定：

　　...............................72.2.3主变压器阻抗的选择：

　　...............................2.3站用变压器的选择......................................92.3.1站用变台数的确定：

　　.................................92.3.2站用变的容量确定：

　　.................................92.4无功补偿

　　............................................102.4.1补偿作用.........................................102.4.2无功补偿容量及电容器接线方式

　　......................103变电站主接线形式

　　.........................................123.1变电站主接线的要求及原则..............................123.1.1设计要求.........................................123.1.2设计原则.........................................133.2变电站主接线形式的选取...............................143.2.1110kV侧主接线方案选取

　　............................143.2.235kV侧主接线方案选取

　　.............................173.2.310kV侧主接线方案选取

　　.............................184短路电流的计算

　　...........................................214.1短路电流计算的目的...................................214.2短路电流计算.........................................214.2.1各元件电抗计算及等值电路图

　　........................214.2.2110kV母线侧短路电流的计算：

　　......................234.2.335kV母线侧短路电流的计算

　　.........................244.2.410kV母线侧短路电流的计算

　　.........................255电气设备的选择

　　...........................................275.1电气设备选择的一般原则...............................275.2载流导体的选择.......................................25.3断路器和隔离开关的选择...............................305.4电流互感器的选择.....................................355.5电压互感器的选择.....................................385.6高压熔断器选择.......................................396配电装置

　　.................................................416.1配电装置概述.........................................416.2变电站各电压等级采用的配电装置

　　........................416.2.1110kV配电装置

　　....................................416.2.235kV～10kV配电装置

　　...............................42总结

　　.......................................................43致谢

　　.......................................................44参考资料

　　...................................................451绪论

　　变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

　　1.1变电站设计的原因和目的以及原则

　　毕业设计是本专业教学计划中的重要环节。此次毕业设计的目的是通过变电所设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国电力工业有关方针政策，理论联系实践，锻炼独立分析和解决电力工程设计问

　　题的能力。

　　该变电站主要是为营口市开发区盼盼工业园区供电和服务的，并支持当地工农业的持续发展，使初具规模的旅游事业上一新台阶，改善和提高该境内人民的物质和文化生活。本变电所属新建110kV区域性终端变电站，主要满足该地区工业用电。

　　变电站的设计应根据工程的5—10年发展规划进行，做到远近结合、以近为主，正确处理近期建设与远景发展的关系，适当考虑扩建的可能性。必须从全局出发、统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案，必须节约用地的原则。

　　本站的设计是在国家和地方的规划下进行的，是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资、就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性。

　　1.2变电站的基本情况

　　1.2.1原始资料

　　为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根据系统发展规划，拟建设一座kV的区域性终端变电站，设计原始资料要求如下：

　　1）、电压等级：kV2）、设计容量：拟设计安装两台主变压器。

　　3）、进出线及负荷情况

　　①、110kV侧，110kV侧进出线共4回,其中两回为进线，最大负荷利用时间为4200h。

　　②、35kV侧，35kV侧出线共4回，最大负荷利用时间为4000h。

　　③、l0kV侧，l0kV侧出线共计8回，无电源进线，最大负荷利用时间为5000h。

　　④、系统阻抗值为S=100MVA时的值。

　　1.2.2所选地址及环境

　　变电站位于城市的工业区附近，交通运输方便，海拔400M，地势平坦，公路交通方便，无污染源，夏季最高温度零上38度，冬季最低气温为-15度，年平均气温为零上15度，最大风速为20ms，覆冰厚度为5mm，土壤电阻率为<500Ω，冻土厚度为0.7m，主导风向：夏季为东南风，冬季为西北风。

　　2负荷计算及变压器选择

　　2.1负荷计算

　　2.1.1负荷资料

　　站用电负荷见表2-1，变电站主要负荷见表2-2。

　　表2-1站用电负荷统计

　　序号

　　12名称

　　主充电机

　　浮充电机

　　负荷值(kW)254.5功率因数

　　0.880.85345678主变通风

　　蓄电池及装置通风

　　检修间实验

　　载波远动

　　照明

　　采暖及其他

　　0.153160.9620160.730.880.80.62.1.2负荷计算

　　负荷计算采用：需用系数法计算电力负荷。公式如下：；；;最大负荷时：

　　1.

　　35kV出线侧负荷计算

　　×=6.54×tan（arccos0.91）=2.98表2-2变电站主要负荷统计

　　电压等级

　　线路

　　功率因数

　　最大负荷值(MW)

　　35kV化工厂

　　铝厂

　　水厂

　　钢厂

　　0.910.80.80.850.920.80.86.546.535.055.572.041.751.9210kV机械厂

　　齿轮厂

　　电台

　　纺织厂

　　食品加工厂

　　木材厂

　　皮革厂

　　自来水厂

　　×=6.53×tan（arccos0.87）=3.70×=5.05×tan（arccos0.88）=2.72×=5.57×tan（arccos0.85）=3.452.

　　10kV出线侧负荷计算

　　0.860.930.80.880.901.881.931.481.741.76=×=2.04×tan（arccos0.92）=0.87=×=1.75×tan（arccos0.89）=0.90=×=1.92×tan（arccos0.87）=1.09=×=1.88×tan（arccos0.86）=1.12=×=1.93×tan（arccos0.93）=0.76=×=1.48×tan（arccos0.88）=0.80=×=1.74×tan（arccos0.88）=0.94=×=1.76×tan（arccos0.90）=0.85于是母线侧的总负荷为

　　+=0.85(6.54+6.53+5.05+5.57)+0.8(2.04+1.75+1.92+1.88+1.93+1.48+1.74+1.76)=31.74MW

　　+=0.85(2.98+3.70+2.72+3.45)+0.8(0.87+0.90+1.09+1.12+0.76+0.80+0.94+0.85)=16.78Mvar则系统的计算负荷为：

　　最大运行方式下：

　　Scmax?2Pcmax2?Qcmax2?31.74?16.27?835.9MVA

　　2.2主变的选择

　　主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的形式、绕组连接方式、变压器的调压方式和对变压器的阻抗选择。以下分别根据本次设计进行详细的阐述。

　　2.2.1主变压器容量和台数的确定：

　　主变压器的容量一般按变电所建成5—lO年的规划负荷选取，并适当的考虑到远期10—20年的负荷发展。再者，可根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变故障或检修停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷，一般性变电所，应能保证全部负荷的70%。

　　根据负荷计算：Scmax?Pc2max?Qc2max?31.742?16.782?35.9MVA,主变压器的台数，对于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，变电所以装设两台主变压器为宜。故选择两台31500kVA主变压器。

　　2.2.2主变压器型式的确定：

　　变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性及运输条件等因素，在不受运输条件限制时，330kV及以下的变电所均应选用三相变压器，对具有三种电压的变电所，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15％以上时，采用三绕组变压器，本变电站变压器各侧绕组的功率均已达到了总容量的15%，故选三相三绕组变压器。

　　1）.绕组连接方式选择：

　　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星形和三角形，如何组合要根据具体工程来确定，我国ll0kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接，35kV采用Y连接，35kV以下电压等级、变压器绕组都采用△连接，所以本变电所主变压器绕组连接方式为Y0Y△。

　　2）.调压方式的选择：

　　普通型的变压器调压范围很小，仅为±5%而且当调压要求的变化趋势与实际相反(如逆调压)时，仅靠调整普通变压器的分接头就无法满足要求，有载调压它的调整范围较大，一般在15%以上，而且，既要向系统传输功率，又可能从系统倒送功率，要求母线电压恒定保证供电质量的情况下，有载调压变压器可以实现。因此选用有载调压变压器。

　　2.2.3主变压器阻抗的选择：

　　对于三绕组变压器目前在制造上有两种基本的组合方式，即“升压结构”和“降压结构”。“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为中、低、高，所以变压器中压侧阻抗最大。“降压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。

　　根据以上综合比较，所选主变压器的特性数据如下：

　　形式：SFSZ—31500ll0；各侧容量比为：100l0050连接组别号：Yn，yn0，d11调压范围为：高压ll0±8×1.25%kV中压38.5±2×2.5%kV低压10.5kV

　　阻抗电压为：高—中：10.5高—低：18中—低：6.5结构形式为：降压结构

　　空载损耗(kW)：50.3负载损耗(kW)：175空载电流(%)：1.42.3站用变压器的选择

　　变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。

　　2.3.1站用变台数的确定：

　　一般变电所装设一台所用变压器，对于枢纽变电所、装有两台以上主变压器的变电所中应装设两台容量相等的所用变压器，互为备用，如果能从变电所外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台所用变压器。根据如上规定，本变电所选用两台容量相等的所用变压器。

　　2.3.2站用变的容量确定：

　　所用变压器的容量应按所用负荷选择。计算负荷可按照下列公式近

　　似计算：；；;

　　根据原始资料给出的所用负荷计算：

　　Scmax?Pc2max?Qc2max?31.742?16.782?78.041KVA根据容量选择所用电变压器如下：

　　型号：S—80l0；容量为：80(kVA)连接组别号：Y，yn0调压范围为：高压：±5％

　　阻抗电压为(%)：4结构形式为：降压结构

　　空载损耗(W)：270负载损耗(W)：1650空载电流(%)：2.4无功补偿

　　无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有重要意义。

　　无功补偿方式有两种：即高压集中补偿和低压分散补偿本所是地区变电所采用10kV侧补偿方式：

　　补偿装置分类：串联补偿装置和并联补偿装置。

　　2.4.1补偿作用

　　（1）对110kV及以下电网中的串联电容补偿装置：用以减少线路电压降，降低受端电压波动，提高供电电压，在闭合电网中，改善潮流分布，减少有功损耗。

　　（2）在变电所中，并联电抗补偿装置常接在主变压器的低压侧，对调相机，并联电容补偿装置和静止补偿装置都直接连接或通过变压

　　器并接于需补偿无功的变电所、换流站的母线上，也可连接在变电所110kV电压母线上。

　　（3）补偿装置设置于发电厂、变电所、配电所、换流站或开关站中大部分连接在这些厂站母线上，也有的补偿装置是关联或串联在线路上。

　　2.4.2无功补偿容量及电容器接线方式

　　本设计采用并联电容器作为无功补偿装置。

　　（1）无功补偿装置容量的确定

　　现场经验一般按主变容量的10％--15％来确定无功补偿装置的容量。此设计中主变容量为31500KVA故并联电容器的容量为：3150KVA—4725KVA为宜，在此设计中取4725KVA。

　　（2）并联电容器装置的接线

　　并联电容器装置的基本接线分为星形（Y）和三角形（△）两种。经常使用的还有由星形派生出来的双星形，在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形。

　　本设计采用双星形接线。因为双星形接线更简单，而且可靠性、灵敏性都高，对电网通讯不会造成干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。

　　中性点接地方式：对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率，因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。

　　3变电站主接线形式

　　3.1变电站主接线的要求及原则

　　3.1.1设计要求

　　电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。

　　（1）可靠性

　　对于一般技术系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属可修复系统，其可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。

　　主接线可靠性的具体要求：

　　①断路器检修时。不宜影响对系统的供电：

　　②断路器或母线故障。以及母线或母线隔离井关抢修时,尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对I、II类负荷的供电。

　　③尽量避免发电厂或变电站全部停电。

　　④对装有大型机组的发电厂及超高压变电所，应满足可靠性的特殊要求。

　　（2）灵活性

　　①调度灵活，操作方便。应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路，灵活的调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊

　　运行方式下的要求。

　　②检修安全。应能方便地停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。

　　③扩建方便，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。

　　（3）经济性

　　可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活．将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。

　　①投资省。主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；应适当限制短路电流，以便选择轻型电器设备；对110kV及以下的终端或分支变电所，应推广采用直降式[110(6～l0)kV]变电所和质量可靠的简易电器(如熔断器)代替高压断路器。

　　②年运行费小。年远行费包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择变压器的型式、容量、台数。③占地面积小。主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地相节省构架、导线、绝缘子及安装费用。

　　④在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。

　　3.1.2设计原则

　　1变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支

　　接线，但在系统主干网上不得采用分支界线。

　　2在35-60kV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。

　　36-10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，线路在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线。

　　4kV配电装置中，线路在4回以上时一般采用双母线接线。

　　5当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。

　　总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。

　　3.2变电站主接线形式的选取

　　3.2.1110kV侧主接线方案选取

　　本设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.3条和第3.2.4条：110kV线路为六回及以上时，宜采用双母线接线，在采用单母线，分段单母线或双母线的35—ll0kV主接线中，当不容许停电检修断路器时，可设置旁路母线和旁路隔离开关。故预选方案为：双母接线和双母线带旁母接线。

　　方案一、双母线接线如图3－1图3-1双母线接线

　　1、优点：

　　（1）

　　供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组导线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路母线隔离开关，只停该回路。

　　（2）

　　调度灵活，各个电源和各个回路负荷可任意切换，分配到任意母线上工作，能够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。

　　（3）

　　扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。

　　（4）

　　便于实验，当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

　　2、缺点：

　　（1）

　　增加一组母线和每回路就需增加一组母线隔离开关。

　　（2）

　　当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

　　3、适用范围：

　　（1）6—l0kV配电装置，当短路电流较大，需要加装电抗器。

　　（2）35—63kV，回路总数超过8回，或连接电源较多，回路负荷较大时。

　　（3）ll0—220kV，出线回路在5回及以上时；或当ll0—220kV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。

　　方案二、单母线分段接线如图3－2。

　　1、优点：

　　（1）

　　用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。

　　（2）

　　安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。

　　2、缺点：

　　（1）

　　当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。

　　（2）

　　扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。

　　图3-2单母线分段接线

　　（3）

　　当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。

　　3、适用范围：

　　（1）6～10KV配电装置出线回路数为6回及以上时。

　　（2）35～63KV配电装置出线回路数为4～8回时。

　　（3）110～220配电装置出线回路数为3～4回时。

　　方案比较：

　　方案一相对方案二调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分

　　配到某一组母线上，所以当该母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线上的回路不需要停电，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。而且方案一在扩建时比方案二方便，在有双回架空线时也不会导致出线交叉跨越。通过对以上两种方案比较，结合现代科学进步，新型断路器的停电检修周期延长，没有必要考虑停电检修断路器，结合经济建设的需要，在满足要求的前提下，尽可能节约设备的投资故待设计的变电所110kV接线选取方案一，双母线接线，即能满足要求。

　　结论：110kV侧采用双母线接线。

　　3.2.235kV侧主接线方案选取

　　根据任务书要求，35kV侧进出线共6回，本期4回，每回最大负荷7500KVA。同样本设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第23条：35kV—60kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线为2回以上时，一般采用单母线或分段单母线的接线。

　　方案一、单母线分段接线如图3－3图3-3单母线分段接线

　　1、优点：

　　（1）

　　用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。

　　（2）

　　安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。

　　2、缺点：

　　（1）

　　当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。

　　（2）

　　扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。

　　（3）

　　当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。

　　方案二、单母线接线如图3－4图3-4单母线接线

　　由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性因此可以排除。

　　结论：35kV侧采用单母线分段接线。

　　3.2.310kV侧主接线方案选取

　　根据任务书要求，l0kV侧进出线共计6回，留两回为备用间隔，据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.5条：当变电所装有两台主变压器时，6—l0kV侧宜采用单母分段接线，线路为l2回及以上时，也可采用双母线，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。故预选方案为：单母线分段接线或分段单母线的接线。

　　方案一、单母线分段接线如图3－5图3-5单母线分段接线

　　1、优点：

　　(1)用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。

　　(2)安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。

　　2、缺点：

　　(1)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。

　　(2)扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。

　　(3)当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。

　　方案二、单母线接线如图3－6由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性因此可以排除。

　　结论：10kV侧采用单母线分段接线。

　　图3-6单母线接线

　　4短路电流的计算

　　4.1短路电流计算的目的（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

　　（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。

　　（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。

　　（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

　　（5）按接地装置的设计，也需用短路电流。

　　4.2短路电流计算

　　为选择ll0kV—35kV—l0kV配电装置的电器和导体，需计算在最大运行方式下流过电气设备的短路电流，变电站用电回路共选3个短路点，即：d1、d2、d3。

　　系统为无限大容量，选=100MVA4.2.1各元件电抗计算及等值电路图

　　等值电路图及其各元件电抗计算为了计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为以短路点为中心的等值网络，常常采用的方法有：网络等值变换、利用网络的对称性简化、并联电源支路的合并和分布系数法四种。

　　根据本次设计所选主接线方式和长期运行方式(两台主变压器并联

　　运行)，对网络图进行简化。

　　绘制网络等值电路如下图4－1：

　　图4-1短流计算网络等值电路图

　　线路电抗的计算：

　　＝(0.42)×(100)×40＝0.062＝(0.42)×(100)×l8＝0.0272变压器电抗的计算：

　　根据所选主变压器型号，查表得：

　　阻抗电压分别为：＝18＝l0.5＝6.5＝(+－)2＝(10.5+18－6.5)2＝11＝(+－)2＝(10.5+6.5－l8)2＝0＝(+－)2＝(18+6.5－10.5)2＝7阻抗的标么值：

　　＝100＝(11×l00)(100×31.5)＝0.349＝l00＝＝l00＝(7×100)(100×31.5)＝0.222由于是本次设计是两台变压器并联运行，所以：

　　＝0.3492＝0.1745＝0＝0.2222＝0.1114.2.2110kV母线侧短路电流的计算：

　　1、点短路：＝ll5kV等值电路如图：

　　图4-2点短路电流等值电路图

　　点转移阻抗：

　　对点：

　　＝0.06对点：＝0.0272总的转移阻抗：＝0.060.0272＝0.0186短路电流标么值：

　　＝l＝10.0186＝53.76有名值：＝＝(53.76×l00)(×115)＝26.99冲击值：＝2.55＝2.55×26.99＝68.825短路容量：＝＝×115×26.99=5376.025全电流最大有效值：＝1.52＝1.52×26.99=41.0254.2.335kV母线侧短路电流的计算

　　2.点短路：＝37kV等值电路如图：

　　图4-3点短路电流等值电路图

　　点的转移阻抗：

　　对点：＝0.06对点：＝0.0272、对点：＝()++=0.1931标么值：＝l＝10.1931＝5.179有名值：＝＝(5.179×l00)(×37)＝8.081冲击值＝2.55＝20.607短路容量：＝＝

　　×37×8.081=517.878全电流最大有效值：＝1.52＝12.2834.2.410kV母线侧短路电流的计算

　　3、点短路：＝10.5kV等值电路如图：

　　图4-4点短路电流等值电路图

　　点的转移阻抗：

　　对点：=0.06对点：=0.0272、对点：＝()++＝0.3041标么值：＝l＝10.3041＝3.288有名值：

　　＝＝(3.288×l00)(×10.5)＝18.081(KA)冲击值：＝2.55＝46.108短路容量：S＝＝×10.5×18.081=328.831全电流最大有效值：＝1.52＝1.52×18.081=27.483短流计算结果统计如下表4-1所示

　　表4-1短流计算统计表

　　短路形式

　　短路点编号

　　基准电流

　　基准电压

　　计算电抗全标么值

　　短路电流计算标么值

　　短路电流计算有名值

　　短路冲击电流

　　全电流最大有效值

　　短路容量(MVA)

　　0.5021150.018653.7626.9968.82541.0255376.025三相短路

　　1.56370.19315.1798.08120.60712.283517.875.49910.50.30413.28818.08146.10827.483328.8315电气设备的选择

　　5.1电气设备选择的一般原则

　　1、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；

　　2、应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致；

　　3、同类设备应尽量减少器种；

　　4、所选导体和电器力求技术先进、安全适用、经济合理、贯穿

　　以铝铜、节约占地等国策。选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格。

　　5、在选择导体和电器时，应按正常工作条件进行选择选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定。以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。

　　6、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，按本工程的设计容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。

　　7、所选的导体和电器应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件校核电器的基本使用条件。

　　5.2载流导体的选择

　　本次载流导体设计包含两部分：软导体、硬导体。对于ll0kV、35kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用软导体，对于l0kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用硬导体。下面分别进行选取：

　　1、110KV侧：

　　（1）、110kV侧主母线：

　　对于ll0KV侧主母线按照发热选取，本次设计的110kV侧的电源进线为两回，一回最大可输送60000kVA负荷，最大持续工作电流按最大负荷算：

　　＝1.05＝1.05S×＝(1.05×60000)(×ll0)＝330.66(A)查设备手册表选择LGJ—18510钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。

　　（2）、ll0kV侧主变压器引接线：

　　110kV侧主变压器引接线按主变压器的持续工作电流计算，按经济电流密度进行选取。

　　＝1.05＝1.05S×＝(1.05×31500)(×ll0)＝173.6(A)＝4200h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：J=1.2A＝J＝173.61.2＝144.67()查设备手册表选择LGJ—18510钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。

　　（3）、110KV侧出线：

　　ll0KV侧出线：＝1.05＝1.05S×＝(1.05×35000)(×110)＝192.89(A)＝4200h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：J=1.2A＝J＝192.891.2＝160.74()查设备手册表选择LGJ—15025钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为478A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。

　　2、35KV侧

　　（1）、35kV侧主母线：

　　对于35kV侧主母线按照发热选取，本次设计的35kV侧一回最大可输送7500kVA负荷，主变压器的容量为31500kVA，所以最大持续工作电流按最大负荷主变压器的持续工作电流计算：

　　＝1.05＝1.05S×＝(1.05×31500)(×35)＝545.61(A)查设备手册表选择LGJ一185钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为552A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。

　　（2）、35kV侧主变压器引接线：

　　35kV侧主变压器引接线的选择同上。

　　（3）、35KV侧出线：

　　35KV侧出线：＝1.05＝1.05S×＝(1.05×7500)(×35)＝129.9(A)＝4000h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：

　　J=1.24A＝J＝129.91.24＝104.76()查设备手册表选择LGJ—9515钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为357A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。

　　3、10KV侧：

　　（1）、10kV侧主母线：

　　＝1.05＝1.05S×＝(1.05×315002)(×10)＝954.79(A)查设备手册表选择63×8单片矩形铝母平放，平放时长期允许载流量为995A。按点的短路条件校验：

　　热稳定的校验：C：为热稳定系数

　　T＝保护时间+全分闸时间＝1.5+0.1＝1.6S＝T×（+l0＋）l2＝1.6×(+l0×+)l2＝523.076如果短路电流切除时间，导体的发热主要由周期分量来决定，在此情况下可以不计非周期分量的影响。所以：

　　≈=523.067S查表得，当硬铝在工作温度为70℃时取C＝87＝√C＝266.79所选矩形母线63×8＝504266.79,故满足热稳定要求。

　　动稳定的校验：取支持跨距：L=1m相间距离：a＝50cm＝0.5m，震动系数：β＝1截面系数：W＝b6＝8××6＝5292×

　　M=1.73×××8×a=1.73××18×0.5=32.667（Nm）

　　σ=MW=32.×=6.17×

　　硬铝的最大允许应力=70×(pa)，故能满足要求。

　　（2）、10kV侧主变压器引接线同10KV主母线。

　　（3）、10KV侧出线：

　　＝1.05＝1.05S×＝（1.05×1900）（×10）

　　＝115.18(A)＝5000h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：

　　J=1.06A＝J＝115.181.06＝108.66()查设备手册表选择LGJ—9515钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为478A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。

　　5.3断路器和隔离开关的选择

　　（一）110KV侧

　　1、ll0kV侧断路器的选择：

　　点的短路参数：

　　＝68.825(kA)；I"＝I∞＝26.99(kA)＝ll0KV＝1.05＝1.05S×＝(1.05×60000)(×ll0)＝330.66(A)查设备手册试选LW35—l26型六氟化硫断路器。LW35—l26型六

　　氟化硫断路器参数如下：

　　额定电压：＝l26kV额定电流：＝3l50A三秒热稳定电流：

　　＝40kA额定短路开断电流：＝31.5kA额定峰值耐受电流：＝＝l00kA额定短路关合电流：100kA动稳定校验：

　　＝330.66(A)＜

　　＝68.825(kA)＜＝l00(kA)动稳定校验合格。

　　热稳定校验：＝十

　　T＝保护时间+全分闸时间＝0.5+0.1＝0.6s＝T×(+l0+)l2＝0.6×(+l0×

　　十)l2＝437.076＝×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝36.423＝437.076+36.423＝473.499(·S)＝×＝×3＝4800(·S)＞热稳定校验合格。

　　所以，所选断路器满足要求。

　　2、l10kV侧隔离开关的选择：

　　＝ll0kV＝330.66(A)查设备手册试选—ll0型隔离开关，参数如下：

　　额定电压：=ll0kV额定电流:=600A动稳定电流：＝55kA5s热稳定电流：14kA动稳定校验：

　　＝4l3.33(A)＜

　　＝23.705(kA)＜＝55(kA)

　　动稳定校验合格。

　　热稳定校验：

　　＝51.85+4.32＝56.17(·S)＝×＝×5＝980(·S)＞热稳定校验合格。

　　所选隔离开关满足要求。

　　（二）35KV侧

　　1、35kV侧断路器的选择：

　　＝1.05＝1.05S×＝(1.05×31500)(×35)＝545.60(A)点的短路参数：

　　＝20.607(kA)＝＝8.081(kA)＝35kV查设备手册试选—40.5型真空断路器。

　　ZW8—40.5型真空断路器参数如下：

　　额定电压：＝40.5kV额定电流：＝2000A三秒热稳定电流：＝20kA额定短路开断电流：＝31.5kA额定峰值耐受电流：＝＝50kA额定短路关合电流：50kA动稳定校验：

　　＝545.60(A)＜

　　＝20.607(kA)＜＝50(kA)动稳定校验合格。

　　热稳定校验：＝十

　　T＝保护时间+全分闸时间＝0.5+0.1＝0.6s＝T×(+l0+)l2＝0.6×(8.0812+l0×十)l2＝39.18＝I"2×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝3.265＝39.18+3.265＝42.445(·S)＝×＝×3＝1200(·S)＞热稳定校验合格。

　　所以，所选断路器满足要求。

　　2、35KV侧隔离开关的选择

　　＝35kV＝545.60(A)查设备手册试选—35（D）型隔离开关，参数如下：

　　额定电压：=35kV额定电流:=1250A动稳定电流：＝40kA2s热稳定电流：16kA动稳定校验：

　　＝545.60(A)＜

　　＝20.07(kA)＜＝40(kA)动稳定校验合格。

　　热稳定校验：

　　＝39.18+3.265＝42.445(·S)＝×＝162×2＝512(·S)＞热稳定校验合格。

　　所选隔离开关满足要求。

　　（三）10KV侧

　　1、l0kV主变侧断路器的选择：

　　＝1.05＝1.05S×＝(1.05×315002)(×l0)＝954.79(A)点的短路参数：

　　＝46.108(kA)；＝＝18.081(kA)＝l0kV由于l0kV选用为户内成套设备，根据厂家提供的型号，选空气绝缘金属铠装移开式KYN28型开关柜。

　　断路器型号为ZN63A-12T1250A-31.5其参数如下：

　　额定电压：＝l2kV额定电流：＝l250A四秒热稳定电流：＝31.5kA额定短路开断电流：=31.5kA额定峰值耐受电流：＝＝80kA额定短路关合电流：80kA动稳定校验：

　　＝954.79(A)＜

　　＝46.108(kA)＜＝80(kA)动稳定校验合格。

　　热稳定校验：

　　＝+T＝保护时间+全分闸时间＝1.9+0.1＝2s＝T×(+l0+)l2＝2×(+l0×+)l2＝653.85＝×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝16.35＝653.85+16.35＝670.20(·S)＝×＝31.52×4＝3969(·S)＞热稳定校验合格。

　　所选断路器满足要求。

　　2、l0kV侧出线断路器的选择：

　　＝1.05＝1.05S×＝(1.05×l900)(×l0)＝l15.18(A)点的短路参数：

　　＝46.108(kA)；＝＝18.081(kA)＝l0kV与上同样，选空气绝缘金属铠装移开式KYN28型开关柜。

　　断路器型号为ZN63A-12T630A-20其参数如下：

　　额定电压：＝l2kV额定电流：＝630A四秒热稳定电流：＝20kA额定短路开断电流：=20kA额定峰值耐受电流：＝＝50kA额定短路关合电流：50kA动稳定校验：＝115.18A)＜

　　＝46.108(kA)＜＝50(kA)动稳定校验合格。

　　热稳定校验：＝+T＝保护时间+全分闸时间＝1.9+0.1＝2s＝T×(+l0+)l2＝2×(+l0×+)12＝653.85＝×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝16.35＝653.85+16.35＝670.20(·S)＝×＝202×4＝l600(·S)＞热稳定校验合格。

　　所选断路器满足要求。

　　主变中性点隔离开关选取中性点专用型号：—60型

　　主要参数：

　　额定电压：＝1l0kV额定电流：＝400A动稳定电流：＝15.5kA10s热稳定电流：4.2kA断路器、隔离开关选取结果见表5－15.4电流互感器的选择

　　1、110kV主变压器侧：

　　＝(1.05×31500)(×ll0)＝l73.6(A)

　　＝110kV选取：LVQB—110，3005，0.5D10P电流互感器参数：

　　1秒热稳定电流：40kA表5-1断路器、隔离开关

　　型号

　　安装地点

　　参数

　　额定电额定电动稳定压

　　断

　　路

　　器

　　LW35—126—40.5ZN63A—12T1250—31.5ZN63A—

　　10kV出12T630—20隔

　　离

　　开

　　关

　　—11110kV侧

　　—35（D）

　　35kV侧

　　35—11主变中60400154.2125040161006005514线侧

　　126305020110kV侧

　　35kV侧

　　40.510kV主变侧

　　122000125050802031.5126流

　　3150电流

　　100热稳定电流

　　4性点

　　动稳定电流：100kA动稳定校验：＝68.825kA≤100kA动稳定校验合格。

　　热稳定校验：

　　＝473.499(·S)＝×＝1×＝1600（S）

　　＜

　　热稳定校验合格。

　　2、110kV进线侧：

　　＝(1.05×60000)(×110)＝330.66(A)＝ll0（kV）

　　选取：LVQB—110,4005,0.55P10P,校验同上

　　3、110kV出线侧：

　　＝(1.05×35000)(×l10)＝l92.89（A）

　　＝ll0（kV）

　　选取：LVQB—110,3005,0.55P10P,校验同上

　　4、35kV主变压器侧：

　　＝(1.05×31500)(×35)＝545.6l(A)＝35（kV）

　　选取：LZZB7-35，6005,0.5D10P,电流互感器参数：

　　短时热稳定电流：31.5kA动稳定电流：80kA

　　动稳定校验：＝20.607kA≤80kA动稳定校验合格。

　　热稳定校验：

　　＝42.445(·S)＝

　　2×＝1×＝992.25（S）

　　＜

　　热稳定校验合格。

　　5、35kV出线侧：

　　＝(1.05×7500)(×35)＝129.94(A)＝35（kV）

　　选取：LZZB7-35，3005,0.510P,校验同上

　　6、l0kV主变压器侧：

　　＝(1.05×315002)(×l0)＝945.8(A)＝l0（kV）

　　由于l0kV选用为户内成套设备，所以选取和开关柜配套

　　使用的型号：LMZ－l215005电流互感器参数：

　　雷电冲击耐受电压(kV)，75短时工频耐受电压(kV)，427、l0kV出线侧：

　　＝(1.05×l900)(×l0)＝115.18(A)＝l0kV10kV选用为户内成套设备，所以选取和开关柜配套

　　使用的型号：LZZBJ1－l21505电流互感器参数：

　　雷电冲击耐受电压(kV)，755.5电压互感器的选择

　　电压互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。

　　1、3－20kV配电装置，宜采用油绝缘结构，也可采用树脂

　　浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。

　　2、35kV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。

　　3、ll0kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求

　　时，宜采用电容式电压互感器。

　　根据上述条件，选择如下：

　　110kV母线选单相、串级式、户外式电压互感器。

　　35kV母线选单相、户外式电压互感器。

　　10kV母线成套设备配套电压互感器。

　　电压互感器选择结果见表5－2所示；

　　表5-2电压互感器

　　安装型号

　　地点

　　台数

　　额定电压(kV)各级次额定容量(VA)原线圈

　　副线圈

　　辅助0.5线圈

　　110kV母线

　　35kV母线

　　JDJJ-352350.10.13150250600-11021100.10.1级

　　50010001级

　　3级

　　10kV母线

　　JDZJ-102100.10.1350802005.6高压熔断器选择

　　变电所35kV电压互感器和l0kV电压互感器以及所用变压器都用高压熔断器进行保护，不需装设断路器，保护电压互感器的熔断器，需按额定电压和开断电流进行选取。

　　＜＜

　　＝(1.05×l25)(×l0)＝7.58(A)1、所用变压器高压侧熔断器属成套设备选用—10型熔断器进行保护。

　　2、35kV电压互感器选取—35型高压熔断器。

　　3、l0kV电压互感器属成套设备，选取—l0型高压熔断器。

　　高压熔断器选择结果如表5－3所示；

　　表5-3高压熔断器

　　型号

　　安装地点

　　额定电压额定电流最大分段备注

　　（kV）

　　(kA)电流

　　-3535KvYH350.560保护电压互感器

　　-1010kVYH100.550保护电压互感器

　　6配电装置

　　6.1配电装置概述

　　配电装置是电气—次接线的工程实施。选择安装场地、布置设备、每个设备的固定、设备之间的连接。电缆沟道及运输道路的分布等问题对完成一次接线并使之具有优良的技术经济性影响极大。

　　配电装置的设计必须满足下述基本要求：

　　（1）安全可靠。首先应保证运行与检修人员的安全、使运行人员巡视与检修人员检修时与带电体边缘有足够的安全距离，同时还要考虑设备运输时不致与带电体之间发生放电现象。必须考虑到事故发生时限制事故扩大的措施。

　　（2）在符合规程规定的条件下，与国家经济发展相同步，改善运行与检修的条件

　　（3）防震、防污。我国部分地区属地层地区，因此应考虑防震措施，以确保电力系统的安全，发生地层灾害时迅速恢复电力供应对保护人民的安全，恢复生产具有十分重要的意义。配电装置应防止电厂自身及周围工厂排废的污染，应根据污秽等级确定扩大屋内配电装置使用的电压等级(一般清洁地区跟用于35kV及以下电压级)或采取其它的措施

　　（4）考虑扩建。热电厂和变电站往往需要扩建，除近期已确定的扩建工程外，在可能的情况下，应为尚难预料的远期扩建留有余地。

　　（5）节省投资，减少占地。在保证前述四项要求的前题下，依

　　靠精心设计，使用经实践证明可靠的新技术、新材料以降低投资和减少占地。在土地紧张的情况下，占地可能成为设计配电装置的主要制约因素。

　　6.2变电站各电压等级采用的配电装置

　　6.2.1110kV配电装置

　　采用户外双列布置，进线采用悬挂式软母线，进出线架构高10米，间隔宽度均8米，母线及进出线相间距离为2.2米。

　　6.2.235kV～10kV配电装置

　　采用双层屋内配电装置，10kV在一楼，采用CP800型中置式金属铠装高压开关柜，单母线分段，双列布置，10kV出线均为电缆出线。35kV在二楼，采用KYN-35Z型金属铠装高压开关柜，单列布置，35kV均为架空进出线。

　　总结

　　经过近一个月的努力，毕业设计终于完成了。毕业设计是对四年来所学知识的综合考察，不仅要求全面掌握所学知识，还要能够综合运用，并结合自学有关知识才能完成。通过本次毕业设计，掌握了110kV变电站的设计的过程。这是对所学知识进行的一次实践，使电气专业知识得到巩固和加深，逐步提高了解决问题的能力，但在本次设计中仍有存在不足与疏漏，我将在以后的工作、学习中扬长避短，发扬严谨的科学态度，使所学到的知识不断的升华。

　　在设计过程中，得到了老师和同学们的指导和帮助，设计才得以

　　顺利的进行。有了这次毕业设计的经历，为我今后的工作也垫定了基础。

　　致谢

　　通过此次毕业设计，加深了我所学的电气工程专业知识，为今后顺利的开展工作打下良好的基础，特别是对认识问题、分析问题、解决问题的能力有了较大的提高。本次毕业设计也是对我整个学习阶段的一次综合测试。

　　在毕业设计过程中，衷心的感谢王玉梅老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议。他那严谨求实的教学作风、诲人不倦的耐心，给我留下了难以磨灭的印象。同时，我还要感谢河南理工大学大学带过我们的所有老师，你们对待知识严谨求实的态度、一丝不苟的工作作风，使我受益匪浅。在此，我对你们表示最衷心的感谢，我将在今后的工作中不断追求新知识、继续努力，不辜负老师们对我们悉心的培养。

　　参考资料

　　1、电力工程设计手册1上海科学技术出版社

　　2、电力工程设计手册3上海科学技术出版社

　　3、电力工程电气设计手册1水利电力部西北电力设计院编

　　4、发电厂电气部分

　　中国电力出版社

　　5、电力系统分析（上、下）

　　华中理工大学出版社

　　6、煤矿电工手册。

　　煤矿工业出版社

　　7、电力工程。

　　华中科技大学出版社

　　8、供电技术。

　　煤炭工业出版社

　　9、变电所设计（10-220kV）

　　辽宁科学技术出版社

　　10、变电所所址选择和布置

　　水利电力出版社

　　11、电力设备接地设计技术规程SDJ8-97水利电力出版社

　　12、电力设备过电压保护设计规程SDJ7-79水利电力出版社

　　13、变电所总布置设计技术规定（试行）SDGJ63-84中国电力出版社

　　14、电力系统技术导则（试行）SD131-84中国电力出版社

　　15、高电压配电装置设计技术规程SDJ5-85中国电力出版社

篇二：110kv变电站设计论文

　　110kV降压变电站一次系统设计毕业论文（完整版）

　　XXX大学

　　毕业设计(论文)110kV降压变电站一次系统设计

　　院系名称：

　　专业：

　　学生姓名：

　　学号：

　　指导老师：

　　（本论文有完整的逻辑框架，内容详实，WORD格式/A4大小稍作修改可直接使用，顺利毕业无忧！）

　　XXX大学教务处制

　　2019年05月25日

　　目录

　　摘要..............................................................................................................................................................................II引言.(1)1电气主接线方案的选择(1)1.1电气主接线设计(1)1.1.1主接线的设计原则(1)1.1.2主接线的设计要求(1)1.1.3拟定主接线方案(2)1.1.4原始资料(5)1.1.5拟定方案(5)1.2电气主接线方案的确定(5)1.2.1主接线方案的可靠性比较(5)1.2.2主接线方案的灵活性比较(8)IAbstract..............................................................................................................

　　1.2.3主接线方案的经济性比较(8)1.2.4主接线方案的确定(7)2变压器的确定(8)2.1主变压器容量、台数及型号的选择(8)2.1.1主变压器的选择(8)2.2所用变压器容量、台数及型号的选择(12)2.2.1所用变压器台数及容量的确定(12)2.2.2所用电源引接方式(13)2.2.3所用变的选择(13)3短路电流计算(13)3.1短路电流计算的目的(13)3.2短路电流计算的一般规定(13)3.2.1计算的基本情况(13)3.2.2接线方式(14)3.2.3计算容量(14)3.2.4短路种类(14)3.3短路电流计算(14)3.3.1选择计算短路点(14)3.3.2画等值网络图(14)3.3.3计算.............................................................................................错误！未定义书签。

　　4设备的选择与校验(18)4.1设备选择的原则和规定(19)4.1.1设备选择的一般原则(19)4.1.2设备选择的有关规定(19)4.2导线的选择和校验(20)4.2.1导线的选择(21)4.2.2导线的校验(23)4.3断路器的选择和校验(19)4.3.1断路器选择的技术条件(19)

　　4.3.2断路器型式和种类的选择(25)4.3.3断路器的选择和校验(25)4.4隔离开关的选择和校验(27)4.4.1隔离开关的选择及校验原则(27)4.4.2隔离开关的选择及校验(28)4.5互感器的选择及校验(29)4.5.1电压互感器的选择(29)4.5.2电流互感器的选择(30)4.5.3电流互感器的校验(31)4.6避雷器的选择及校验(32)4.6.1型式(32)4.6.2金属氧化物避雷器选择原则(32)5屋内外配电装置设计(34)5.1配电装置的设计要求(34)5.1.1配电装置应满足的基本要求(34)5.1.2配电装置的安全净距(34)5.2.1屋外配电装置选择原则(35)5.2.2屋外配电装置选择(29)5.2.310kV屋内配电装置选择(29)6防雷及接地系统设计(29)6.1防雷系统(29)6.1.1hx=11m的保护范围(29)6.1.2hx=7m的保护范围(36)6.2变电站接地装置................................................................................错误！未定义书签。

　　6.2.1接地装置要求.............................................................................错误！未定义书签。

　　6.2.2接地网的扁钢尺寸要求(38)6.2.3接地装置选择(38)7变电站总体布置(38)

　　7.1总体规划(38)7.2总平面布置(38)7.2.1总平面布置的主要内容(38)7.2.2总平面布置的基本原则(39)参考文献(40)致谢(41)附录...............................................................................................................错误！未定义书签。

　　ContentsAbstract..........................................................................................................................................IIIntroduction.(1)1Thechoiceofelectricalmainwiringscheme(1)1.1Electricalmainwiringdesign(1)1.1.1Designprincipleofmainwiring(1)1.1.2Mainwiringdesignrequirements(1)1.1.3Mainwiringscheme(2)1.1.4Source(4)1.1.5Plan(5)1.2Determinationofelectricalmainwiringscheme(5)1.2.1Reliabilitycomparisonofmainwiringscheme(5)1.2.2Theflexibilityofmainwiringscheme(7)1.2.3Economiccomparisonofmainwiringschemes(7)1.2.4Determinationofmainwiringscheme(7)2Determinationoftransformer(8)2.1Themaintransformercapacityandnumberandtypeselection(8)2.1.1Selectionofmaintransformer(8)2.2Volume,numberandtypesoftransformerusedinthechoiceof(10)2.2.1Bydeterminethenumberandcapacityoftransformers

　　(10)2.2.2Leadconnectionmode(11)2.2.3Variableselectionused(11)3Calculationofshort-circuitcurrent(11)3.1Thepurposeofshort-circuitcurrentcalculation(11)3.2Generalrulesforcalculationofshort-circuitcurrent(12)3.2.1Basicsituationofcalculation(12)3.2.2Connectionmode(12)3.2.3Computationalcapacity(12)3.2.4Short-circuittype(12)3.2.5Short-circuitcalculationpoint(12)3.3Calculationofshort-circuitcurrent(12)3.3.1Selecttheshort-circuitpoint(12)3.3.2Drawingequivalentnetworkdiagram(12)3.3.3Calculation(12)4Selectionandverificationofequipment(16)4.1Theprincipleandregulationsofequipmentselection(16)4.1.1Generalprinciplesforequipmentselection(16)4.1.2Therelevantprovisionsofthechoiceofequipment(17)4.2Wireselectionandverification(17)4.2.1Wireselection(17)4.2.2Calibrationofwire(19)4.3Selectionandverificationofcircuitbreaker(19)4.3.1Technicalconditionsforselectingcircuitbreakers(19)4.3.2Choiceoftypeandtypeofcircuitbreaker(21)4.3.3Selectionandverificationofcircuitbreaker(21)4.4Isolationswitchselectionandverification(22)4.4.1Isolationswitchselectionandcalibrationprinciple(22)4.4.2Isolationswitchselectionandverification(23)4.5Selectionandverificationoftransformer(24)

　　4.5.1Thechoiceofvoltagetransformer(24)4.5.2Thechoiceofcurrenttransformer(24)4.5.3Calibrationofcurrenttransformer(25)4.6Selectionandverificationofarrester(26)4.6.1Type(26)4.6.2Metaloxidearresterselectionprinciple(26)5Designofpowerdistributionequipmentinsideandoutsidethehouse(27)5.1Distributionequipmentdesignrequirements(27)5.1.1Basicrequirementsfordistributionequipment(27)5.1.2Distributiondevicesecurityclearance(28)5.2Distributionequipmentselectionandlayout(28)5.2.1Selectionprincipleofdistributionequipmentoutsidethehouse(28)5.2.2Outdoordistributionequipmentselection(30)5.2.310kVpowerdistributiondeviceselection(30)6Lightningprotectionandgroundingsystemdesign(29)6.1Lightningprotectionsystem(29)6.1.1Hx=11mprotectionrange(29)6.1.2Hx=7mprotectionrange(30)6.2Substationgroundingdevice(31)6.2.1Earthingdevicerequirements(31)6.2.2Groundingflatsizerequirements(31)6.2.3Earthingdeviceselection(31)7Substationgenerallayout(31)7.1Overallplanning(31)7.2Generallayout(31)7.2.1Maincontentsoftotalplanelayout(31)7.2.2Basicprinciplesofgenerallayout(31)Reference(33)

　　Thank(34)Appendix(35)110KV降压变电站一次系统设计

　　摘要：本文是对110kV变电站电力系统进行总体分析，然后进行计算和初步设计，确定了变电站电气一次系统主接线的形式。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。本次设计进行了电气主接线的设计和选择、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、互感器、避雷器等）、各电压等级配电装置设计、防雷保护接地系统设计和变电站总体布置。本设计以《电力工程电气设计手册》、《35～110kV高压配电装置设计规范》等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。

　　关键词：一次系统变压器短路电流设计

　　110kvstep-downsubstationsystemdesignAbstractThisarticleistooverallof110kvsubstationofpowersystemanalysis,andthenthecalculationandpreliminarydesign,determinestheelectricsubstationmainwiringintheformofasystem.Thesubstationequippedwithtwosetsofthemaintransformer,stationNaZhuwiringisdividedinto110kv,35kvand10kvvoltagegradethree.Thedesignofthemainelectricalwiringdesignandselection,short-circuitcurrentcalculation,themainelectricalequipmentselectionandcalibration(includingcircuitbreaker,isolatingswitch,currenttransformer,lightningarrester,etc.),thevoltageleveldistributionequipmentdesign,lightningprotectiondesignandgeneralarrangementofsubstationgroundingsystem.Thisdesignisto"electricalengineeringelectricaldesignmanual","35~110kvhigh-voltagepowerdistributionequipmentdesigncodespecificationssuchasdisciplineasthebasis,thecontentofthe

　　designinconformitywiththerelevanteconomicandtechnologicalpoliciesofthestate,theselectedequipmentforallcountriesrecommendnewproducts,advancedtechnology,reliableoperation,economicandreasonableKeywords:primarysystem;transformer;short-circuitcurrent;design引言

　　变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

　　本次设计为110kV变电站一次系统初步设计，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文在撰写的过程中，得到老师和同学大力协助和建议，在此致以衷心的感谢。

　　由于时间所限，设计书难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正并提出宝贵意见。

　　1电气主接线方案的选择

　　1.1电气主接线设计

　　在发电厂和变电站中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互

　　感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能

　　生产、汇集和分配的电气主回路，这个电气回路被称为电气一次系统，又称为电气主接线。

　　电气主接线是变电站设计的主体，采用何种主接线形式，与电力系统原始资料，变

　　电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，并且对电气设备选择、配

　　电装置布置、继电保护的控制方式的拟定等都有直接的影响。因此，电气主接线的设计

　　必须根据电力系统、变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技

　　术经济比较，合理地选择主接线方案。

　　1.1.1主接线的设计原则

　　以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌

　　握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。

　　1.1.2主接线的设计要求

　　1.1.2.1可靠性：

　　供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，主接线首先必须满足

　　这一可靠性的要求。

　　（1）断路器检修时,能否不影响供电。

　　（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

　　（3）变电站全部停电的可能性。

　　（4）满足对用户的供电可靠性指标的要求。

　　1.1.2.2灵活性：

　　（1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。

　　（2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不影响对用户的供电。

　　（3）扩建要求。应留有发展余地，便于扩建。

　　2.1.2.3经济性：

　　（1）投资省。主接线应力求简单，有时应采取限制短路的措施，继电保护和二次回路不过分复杂；

　　（2）占地面积小。主接线设计应使配电装置占地较少；

　　（3）电能损失小。应避免迂回供电。主变压器的型号、容量、台数的选择要经济合理。

　　1.1.3拟定主接线方案

　　主接线的基本形式，概括地可分为两大类：

　　（1）有汇流母线的接线形式：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关。

　　（2）无汇流母线的接线形式：变压器—线路单元接线、桥形接线、角形接线等。

　　1.1.3.1几种接线方式

　　1.1.3.1.1单母线接线

　　优点：接线简单清晰，设备少，投资省，运行操作方便，且便于扩建。

　　缺点：可靠性及灵活性差。

　　适用范围：只有一台主变压器，10kV出线不超过5回，35kV出线不超过3回，110kV出线不超过2回。

　　1.1.3.1.2单母线分段接线

　　优点：

　　（1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源

　　供电。

　　（2）当一段母线故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。

　　缺点：

　　（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间停电。

　　（2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。C扩建时需两个方面扩建。

　　适用范围：适用于6~10kV配电装置出线6回及以下，35~60kV

　　配电装置出线4~8回，110~220kV配电装置少于4回时。

　　1.1.3.1.3双母线分段接线。

　　由于当进出线总数超过12回及以上时，方在一组母线上设分段断路器，根据原始资料提供的数据，此种接线方式过于复杂，故不作考虑。

　　1.1.3.1.4双母线接线。

　　优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于检修和试验。

　　缺点：使用设备多，特别是隔离开关，配电装置复杂，投资较多，且操作复杂容易发生误操作。

　　适用范围：出线带电抗器的6~10kV出线，35~60kV配电装置出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时，110kV~220kV出线超过5回时。

　　1.1.3.1.5增设旁路母线的接线。

　　由于6~10kV配电装置供电负荷小，供电距离短，且一般可在网络中取得备用电源，故一般不设旁路母线；35~60kV配电装置，多为重要用户，为双回路供电，有机会停电检修断路器，所以一般也不设旁路母线；采用单母线分段式或双母线的110~220kV配电装置一般设置旁路母线，设置旁路母线后，每条出线或主变间隔均装设旁路隔离开关，这样一来，检修任何断路器都不会影响供电，将会大幅度提高供电可靠性。

　　优点：可靠性和灵活性高，供电可靠。

　　缺点：接线较为复杂，且操作复杂，投资较多。

　　适用范围：

　　（1）出线回路多,断路器停电检修机会多；

　　（2）多数线路为向用户单供，不允许停电，及接线条件不允许断路器停电检修时。

　　1.1.3.1.6变压器—线路单元接线。

　　优点：接线简单，设备少，操作简单。

　　缺点：线路故障或检修时，变压器必须停运；变压器故障或检修时，线路必须停运。

　　适用范围：只有一台变压器和一回线路时。

　　1.1.3.1.7桥形接线：分为内桥和外桥两种。

　　（1）内桥接线：连接桥断路器接在线路断路器的内侧。

　　优点：高压断路器数量少，四回路只需三台断路器，线路的投入和切除比较方便。

　　缺点：1）变压器的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路暂时停运；2）出线断路器检修时，线路需长时间停运；3）连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行。

　　适用范围：容量较小的变电站，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。

　　（2）外桥接线：连接桥断路器接在线路断路器的外侧。

　　优点：设备少，且变压器的投入和切除比较方便。

　　缺点：1）线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，且影响一台变压器暂时停运；2）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运；3）连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行。

　　适用范围：容量较小的变电站，并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较低的情况，当电网中有穿越功率经过变电站时，也可采用此种接线。

　　1.1.3.1.8角形接线

　　由于保证接线运行的可靠性，以采用3~5角为宜。

　　优点：

　　（1）投资少，断路器数等于回路数；

　　（2）在接线的任一段发生故障时，只需切除这一段及其相连接的元件，对系统影响较小；

　　（3）接线成闭合环形，运行时可靠、灵活；

　　（4）每回路都与两台断路器相连接，检修任一台断路器时都不致中断供电；

　　（5）占地面积小。

　　缺点：在开环、闭环两种运行状态时，各支流通过的电流差别很大，使电器选择困难，并使继电保护复杂化，且不便于扩建。

　　适用范围：出线为3~5回且最终规模较明确的110kV以上的配电装置中。

　　综上所述八种接线形式的优缺点，结合原始资料所给定的条件进行分析，拟定主接

　　线方案。

　　1.1.4原始资料

　　1.1.4.1电压等级：110/35/10kV1.1.4.2出线回路数：

　　110kV侧2回（架空线）LGJ-300/35km35kV侧6回（架空线）

　　10kV侧12回（其中电缆4回）

　　1.1.4.3负荷情况

　　＝

　　35kV侧：最大38/MW，最小20MW，max6000hT=，cos0.85＝

　　10kV侧：最大27MW，最小18MW，max6000hT=，cos0.85负荷性质：工农业生产及城乡生活用电

　　1.1.4.4系统情况

　　（1）系统经双回路给变电站供电。

　　（2）系统110kV母线短路容量为3000MVA。

　　（3）系统110kV母线电压满足常调压要求。

　　1.1.4.5环境条件：

　　年最高温度：39℃

　　年最低温度：-15℃

　　海拔高度：100m雷暴日数：30日/年

　　ρ<欧.米

　　土质：粘土、土壤电阻率251.1.5拟定方案

　　结合所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级适用的主接线方式列出：

　　1.1.5.1110kV只有两回出线，且作为降压变电站，110kV侧无交换潮流，两回线路都可向变电站供电，亦可一回向变电站供电，另一回作为备用电源。所以，从可靠性和经济性来定，110kV部分适用的接线方式为内桥接线和单母线分段两种。

　　1.1.5.235kV部分可选单母线分段及单母线分段兼旁路两种。

　　1.1.5.310kV部分定为单母线分段。

　　1.1.5.4拟定两种主接线方案：

　　方案I：110kV采用内桥接线，35kV采用单母线分段接线，10kV为单母线分段接线。

　　方案II：110kV采用单母线分段接线，35kV采用单母线分段兼旁路接线，10kV为单母线分段接线。

　　绘出方案I、方案II的单线图如下图。

　　#2主变#1主变10kV出线710kV出线810kV出线1010kV出线910kV出线1110kV出线1210kV出线610kV出线510kV出线310kV出线410kV出线210kV出

　　线

　　135kV出线Ⅳ35kV出线Ⅴ35kV出线Ⅵ35kV出线Ⅲ35kV出线Ⅱ35kV出线Ⅰ110kV出线Ⅱ110kV出线I35kV10kV110kV图1-1方案I接线图

　　图1-2方案II接线图1.2电气主接线方案的确定1.2.1主接线方案的可靠性比较

　　110kV侧：

　　方案I：采用内桥接线，当一条线路故障或切除时，不影响变压器运行，不中断供电；桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。且接线简单清晰，全部失35kV出线Ⅳ110kV

　　10kV35kV110kV出线I110kV出线Ⅱ35kV出线Ⅰ35kV出线

　　Ⅱ35kV出线Ⅲ35kV出线Ⅴ35kV出线Ⅳ10kV出线110kV出线210kV出线410kV出线310kV出线510kV出

　　线610kV出线1210kV出线1110kV出线910kV出线1010kV出线810kV出线7#1主变

　　#2主变

　　电的可能性小，但变压器二次配线及倒闸操作复杂，易出错。

　　方案II：采用单母线分段接线，任一台变压器或线路故障或停运时，不影响其它回路的运行；分段断路器停运时，两段母线需解列运行，全部失电的可能稍小一些，不易误操作。

　　35kV侧：

　　方案I：单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不致失电，另一段母线上其它线路需停运。

　　方案II：单母线分段兼旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器只可代一回线路运行，本段母线上其它线路需停运。

　　10kV侧：由于两方案接线方式一样，故不做比较。

　　1.2.2主接线方案的灵活性比较

　　110kV侧：

　　方案I：操作时，主变的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。线路的投入和切除比较方便。

　　方案II：调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。

　　35kV侧：

　　方案I：运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当开关或二次检修时线路要停运，影响供电。

　　方案II：运行方式复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式，检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。

　　10kV侧：两方案相同。

　　1.2.3主接线方案的经济性比较

　　将两方案主要设备比较列表如下：

　　表1-1两种方案设备比较表

　　项目方案主变压器

　　（台）

　　110kV断

　　路器（台）

　　110kV隔离

　　开关（组）

　　35kV断路

　　器（台）

　　35kV隔离

　　开关（组）

　　10kV设备

　　I238816相同II2510827相同

　　从上表可以看出，方案I比方案II少两台110kV断路器、两组110kV隔离开关，11组35kV隔离开关，方案I占地面积相对少一些（35kV侧无旁路母线），所以说方案I比方案II综合投资少得多。

　　1.2.4主接线方案的确定

　　对方案I、方案II的综合比较列表，对应比较一下它们的可靠性、灵活性和经济性，从中选择一个最终方案（因10kV侧两方案相同，不做比较）。

　　表1-2两种方案综合比较列表

　　通过以上比较，经济性上第I方案远优于第II方案，在可靠性上第II方案优于第I方案，灵活性上第I方案远不如第II方案

　　该变电站为降压变电站，110kV母线无穿越功率，选用内桥要优于单母线分段接线。又因为35kV及10kV负荷为工农业生产及城乡生活用电，在供电可靠性方面要求不是太方案

　　项目

　　方案I方案II可

　　靠

　　性

　　（1）简单清晰，设备少

　　（2）35kV母线故障或检修时，将导致该母线上所带3回出线全停

　　（3）任一主变或110kV线路停运时，均不影响其它回路停运

　　（4）各电压等级有可能出现全部

　　停电的概率不大

　　（5）操作简便，误操作的机率小

　　（1）简单清晰，设备多

　　（2）35kV母线检修时，旁路断路

　　器要代该母线上的一条线路，给重

　　要用户供电，任一回路断路器检修，均不需停电

　　（3）任一主变或110kV线路停运时，均不影响其它回路停运

　　（4）全部停电的概率很小

　　（5）操作相对简便，误操作的机

　　率大

　　灵

　　活

　　性

　　（1）运行方式简单，调度灵活性强

　　（2）便于扩建和发展

　　（1）运行方式复杂，操作烦琐，特别是35kV部分

　　（2）便于扩建和发展

　　经

　　济

　　性

　　（1）高压断路器少，投资相对少

　　（2）占地面积相对小

　　（1）设备投资比第I方案相对多

　　（2）占地面积相对大

　　高，即便是有要求高的，现在35kV及10kV全为SF6或真空断路器，停电检修的几率极小，再加上电网越来越完善，N+1方案的推行、双电源供电方案的实施，第I方案在可靠性上完全可以满足要求，第II方案增加的投资有些没必要。

　　经综合分析，决定选第I方案为最终方案，即110kV系统采用内桥接线、35kV系统采用单母分段接线、10kV系统为单母线分段接线。

　　2变压器的确定

　　2.1主变压器容量、台数及型号的选择

　　2.1.1主变压器的选择

　　2.1.1.1主变容量和台数的确定原则

　　主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。

　　在有一、二级负荷的变电站中宜装设两台变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变。如变电站可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变。对大城市郊区的一次变电站，在中压侧构成环网的情况下，宜装设两台变压器。

　　装设两台及以上主变的变电站，当断开一台时，其余主变的容量不应小于70-80%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。

　　电力潮流变化大和电压偏移大的变电站，在普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时，应采用有载调压变压器。

　　主变压器容量一般按照变电站建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。

　　对引入至负荷中心、具有直接从高压将为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

　　2.1.1.2主变压器台数的确定

　　主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。由于本变电站出线较多，负荷较重，为了提高供电可靠性，尽量减少由于停电带来的损失，因此，本变电站安装两台主变压器。

　　2.1.1.3调压方式的确定：

　　据设计任务书中：系统110kV母线电压满足常调压要求，且为了保证供电质量，电

篇三：110kv变电站设计论文

　　优秀论文

　　审核通过

　　未经允许

　　切勿外传

　　*******大学毕业设计（论文）

　　题

　　目

　　110kV变电站一次系统设计

　　函

　　授

　　站

　　学生姓名

　　专

　　业

　　自动化

　　层

　　次

　　本

　　科

　　年

　　级

　　指导教师

　　******大学

　　年

　　月

　　日

　　摘

　　要

　　本毕业设计为110kV变电站一次系统设计，主要内容包括：变压器容量和主接线方式的选择；最大短路电流计算；一次设备的选择与校验。

　　变电站作为电力生产的关键环节，起着电压变换和电能分配的枢纽作用，其电气一次主接线形式直接决定着电力网的电压变换和电能分配。本论文较好的应用了变电站设计基本理论知识，针对110kV高压配电变电站的基本特征，在仔细分析原始资料的基础上，确定了该站的一次主接线形式，能够充分保证电力系统安全稳定运行。

　　短路电流计算及设备选择校验保证了变电设备应用的安全稳定性及经济性。关键词：变电站，电力系统，设计

　　AbstractThecontentsofthisprojectisaboutthe110kVsubstation.Themainprogrammers

　　line’schoice,theshort-circuit’scalculationandone-dimensionequipments’sverificationselection.Thesubstationistheelectricalproduction’scrucialsector,it’simpactistotransformthevoltageandallocatetheelectricpower.

　　Thesubstation’sone-dimensionelectricalmainlinedirectlydeterminethevoltage’stransformandtheelectricpower’sallocation.

　　Thisarticletakesthe110kVsubstation’sbasicfeatureaspedestalandapplythetheorylearningofsubstation’sdesigntoassayprimitivedatumandundertaketheelectricsystem’ssecureandequableoperation.

　　Theshort-circuit’scalculationandtheequipments’sverificationundertakethesecurity,stabilityandeconomicsforthetransformingelectricpowerfacilities’sapplyment.

　　KEYWORDS:Substation,

　　Electricalpowersystem,Design

　　目

　　录

　　摘

　　要

　　..................................................................................................................1Abstract

　　...................................................................................................................2目

　　录

　　..................................................................................................................3第1章

　　设计基础资料及设计内容.....................................................................51.1设计基础资料

　　...................................................................................................51.2设计内容

　　...........................................................................................................5第2章

　　电气主接线设计.....................................................................................62.1主变压器的选择

　　...............................................................................................62.2断路器的选择

　　...................................................................................................62.3一次主接线选择

　　...............................................................................................6第3章

　　短路电流计算.........................................................................................3.1计算说明

　　...........................................................................................................3.2计算条件

　　...........................................................................................................3.3计算等值电抗

　　...................................................................................................3.4绘制系统等值阻抗图

　　.....................................................................................13.5计算变电站110kV设备承受最大短路电流

　　................................................13.6计算10kV系统承受最大短路电流

　　..............................................................1第4章

　　一次设备选择与校验...........................................................................124.1选择的主要原则

　　.............................................................................................124.2断路器的选择与校验

　　.....................................................................................124.3隔离开关的选择与校验

　　.................................................................................144.4硬母线的选择与校验

　　.....................................................................................154.510kV支持绝缘子选择与校验

　　.......................................................................14.610kV穿墙套管选择与校验

　　...........................................................................14.其它设备参数选择

　　.........................................................................................1第5章

　　屋内外配电装置的确定.......................................................................15.1对配电装置的基本要求

　　.................................................................................15.2屋外配电装置的确定

　　.....................................................................................15.3屋内配电装置的确定

　　.....................................................................................2第6章

　　变电站防雷保护...................................................................................216.1防雷保护的必要性

　　.........................................................................................216.2避雷针的设置

　　.................................................................................................216.3防雷保护范围计算

　　.........................................................................................216.4避雷器保护

　　.....................................................................................................22结

　　论

　　................................................................................................................24致

　　谢

　　................................................................................................................25参考文献

　　................................................................................................................26附录1（译文）

　　.....................................................................................................2附录2（原文）

　　.....................................................................................................2第1章

　　设计基础资料及设计内容

　　1.1设计基础资料

　　变电站建设规模：110kV地区变电站（低压侧为10kV）

　　该

　　地

　　区

　　负

　　荷：夏季

　　Smax=90MVA

　　cosφ=0.75Smin=75MVA

　　cosφ=0.8冬Smin=50MVA

　　cosφ=0.9利

　　用

　　小

　　时

　　数：5400小时年

　　进

　　线

　　回

　　路

　　数：110kV四回

　　环

　　境

　　条

　　件：

　　海

　　拔：

　　60米

　　年雷暴日数：

　　25个

　　月均最高温度：

　　32℃

　　历史最高温度：

　　42℃

　　历史最低温度：―19℃

　　季

　　Smax=70MVA

　　cosφ=0.851.2设计内容

　　本设计只作电气部分一次系统初步设计，不作施工设计和土建设计，主要设计范围包括：确定电气一次主接线、确定电气布置原则、短路电流计算、主导体和电气设备的选择及校验、防雷保护系统。

　　第2章

　　电气主接线设计

　　变电站电气一次主接线是整个电力系统接线的主要组成部分，它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式。电气一次主接线的形式，直接关系到全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，主接线设计形式的合理与否还关系到整个电力系统能否安全、稳定、灵活和经济的运行。

　　2.1主变压器的选择

　　为了保证供电的可靠性，变电站一般装设两台主变压器，当其中一台检修或故障停运时，另一台变压器可以保证70%重要用户的供电。在负荷较轻时，可以一台变压器处于热备用状态，另一台变压器带全部负荷。主变压器的容量按照未来10年的发展规划，并考虑变压器正常运行和事故时过负荷能力，接照重要用户最大负荷70MVA计算，对装两台变压器的变电站每台变压器额定容量一般选为：

　　Sn=0.7Pm=0.7×70MVA=49MVA。据此本站主变额定容量选作Sn=50MVA。变压器型式为三相式双绕组自冷变压器。为了提高供电电压质量，采用有载调压变压器。

　　2.2断路器的选择

　　考虑到变电站的综合自动化程度提高以及无人值班需要，选用质量较高、性能较好、关合故障电流大、维护量少的SF6断路器或真

　　空断路器，本站设计110kV断路器选用SF6型，10kV断路器选用真空型。

　　2.3一次主接线选择

　　供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估一个主接线的可靠性时，应以长期运行经验为准。主接线的可靠性是由各元件的可靠性综合，要充分考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响，在设备检修和故障情况下，由灵活的运行方式，保持正常运行。主接线的灵活性主要考虑调度灵活、操作方便、检修安全等因素，其次主接线设计还要做到经济合理、占地面积少、电能损耗少。

　　2.3.1主接线备选方案

　　方案一：110kV侧采用隔离开关分段接线，10kV侧采用单母线断路器分段接线。

　　方案二：110kV侧采用单母线断路器分段接线，10kV侧采用单母线断路器分段接线。

　　方案三：110kV侧采用双母线接线，10kV侧采用单母线断路器分段接线。

　　（详见附图一：主接线方案比较图）

　　2.3.2主接线备选方案比较

　　评

　　价

　　高压断路器台数

　　占地面积

　　供电可靠性

　　运行方式

　　检修方便

　　保护接线

　　方案一

　　六

　　更少

　　一般

　　不灵活

　　不方便

　　简单

　　方案二

　　七

　　少

　　高

　　灵活

　　方便

　　简单

　　方案三

　　七

　　多

　　最高

　　更灵活

　　方便

　　复杂

　　2.3.3主接线方案确定

　　设计本变电站主供城网，重要负荷较多；同时本变电站非终端变电站且高压侧对外供电，这就要求本变电站具有较高的供电可靠性。本设计选择较适合本站情况的方案：110kV侧采用单母线断路器分段接线，10kV侧采用单母线断路器分段的接线形式，即方案二。

　　单母线断路器分段的主接线形式用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线引出电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器快速将正常母线和故障母线分离，保证正常段母线不间断供电。这种接线形式运行方式灵活，供电可靠性较高。

　　考虑到用电峰谷差较大以及供电电能质量的问题，10kV侧装设两台电容器，以便调整力率，提高电压质量。10kV两段母线各设计5条10kV出线和1台站用变，每段母线各装设母线PT一组。（详见附图二：电气一次主接线图）

　　第3章

　　短路电流计算

　　3.1计算说明

　　本设计110kV变电站其110kV部分主接线为单母线断路器分段接线，10kV侧也为单母线断路器分段。短路电流计算应计算最大运行方式下、最严重短路故障情况下短路电流。110kV电压等级采用双回电源供电，但考虑上一电压等级的环网运行，正常时单回运行，以防止两级电压的电磁环网。110kV侧最大运行方式为距离较近且系统母线短路容量较大的220kV变电站供电运行的方式，此方式下发生三相短路故障情况时的短路电流最大。10kV侧正常情况下分段运行，短路电流按110kV侧最大运行方式（两台主变并列运行）下，10kV侧母线发生三相短路故障时的短路电流计算。

　　3.2计算条件

　　1、220kV变电站110kV母线短路计算电抗Xj=0.1(基准容量Sn=100MVA)2、110kV输电线路长度L=10Km,线路电抗X=0.4ΩKm（假定已知条件）

　　3、110kV变电站主变压器参数：SN=50MVA,Ud=10.5%说明：变电站110kV开关设备承受的最大短路电流应为主变压器前侧，发生三相短路时，10kV设备承受的最大短路电流应为出线始

　　端或10kV母线发生三相短路时。

　　3.3计算等值电抗

　　选取系统基准容量Sn=100MVA选取各级电压水平的平均值为作为基准电压，即110kV系统UB=115kV；10kV系统基准电压UB=10.5kV。

　　110kV线路计算电抗：XL=L×X=10×0.4=4Ω

　　XL.J=XL·=4×=0.03主变压器计算电抗(折算高压侧110kV侧)：

　　XTJ=Xxd=Ud%Sj10.5100????0.21100Se10050两台主变压器并列运行时计算电抗：

　　XTJ’=XTJ=×0.21=0.1053.4绘制系统等值阻抗图

　　见附图三：短路电流计算图

　　3.5计算变电站110kV设备承受最大短路电流

　　即故障点①处最大短路电流：

　　计算电抗：Id=Xj∑=Xj+XLJ=0.1+0.03=0.13短路容量：Sk?SB100MVA??769.2MVA

　　Xx0.13短路电流周期分量起始标么值：

　　基准电流：Ij?SjUj?3?100MVA115KV?3?0.502KA

　　短路电流周期分量有效值：

　　I?Ij?Id?0.502?7.69?3.86KA

　　短路电流冲击值：ich?I?2.55?3.86?2.55?9.84KA

　　3.6计算10kV系统承受最大短路电流

　　UB=10.5kVSB=100MVA基准电流：Ij?SBUp?3?10010.5?3?5.5KA

　　最大短路点短路电抗标么值：Xx=Xj∑=0.1+0.03+0.105=0.235短路容量：Sk?SB100MVA??425.5MV

　　Xd0.235短路电流周期分量起始标么值：

　　最大短路电流周期分量有效值：

　　I?Ij?Id?4.26?5.5?23.43KA

　　短路电流冲击值：ich?I?2.55?23.43?2.55?59.75KA

　　第4章

　　一次设备选择与校验

　　4.1选择的主要原则

　　1、满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的要求；

　　2、按当地环境条件校核；

　　3、力求技术先进和经济合理；

　　4、选用新产品，均应具体可靠的试验数据，并经过正式鉴定合格，具有入网证明；

　　5、与本工程建设标准应协调一致；

　　6、同类设备应尽量减少品种。

　　4.2断路器的选择与校验

　　4.2.1110kV断路的选择与校验

　　1、系统电压Un=110kV，最高工作电压Ug=126kV2、最大工作电流：Ig·max=最大持续工作电流

　　变压器额定电流，考虑系统电压降低5%，出力保持不变，故其相应回路的最大持续工作电流Ig·max=Ie×1.05Ie=变压器额定电流

　　Ie?

　　SN50000??262A

　　Un?3110?3Ig·max=Ie×1.05=276A由于本站非终端变电站，有其它110kV线路，线路端电流比较大按Ig·ma×3=276×3=828A3、开断短路容量：由短路电流计算知，110kV断路器实际开断短路电流周期分量有效值I=3.86KA4、最大开断容量：Szkd?3Ue?I?3?110?3.86?735MVA

　　根据上述参数、考虑断路器在全站的作用地位以及设备长期运行，选用110kVSF6型断路器，型号为LTB145D1型，参数如下：

　　额定工作电流：IN=3150A额定工作电压：UN=126kV额定开断电流：IekG=40KA额定关合电流：Ieg=100KA3秒短路电流热效应Qd=4800KA2·S极限通过电流峰值：Imax=100KA热稳定校验：

　　实际安装位置3秒短路电流热效应最大值

　　Qmax=t×I2=3×3.862=44.7<4800KA2·S动稳定校验：

　　实际安装位置三相短路电流冲击值

　　ich=2.55×I=2.55×3.86=9.8KA断路器极限通过电流峰值imax=100KAich

　　4.2.210kV断路器的选择与校验

　　主变10kV进线最大工作电流：正常电压额定负荷

　　Sn50000?1.05??2887A

　　3Un3?10Imax1?1.05?In?1.05?即断路器最大工作电流Imax=2887A、额定工作电压UN=10.5kV.10kV出线额定工作电流设计IN=300A考虑过负荷：Igmax?1.05?In?1.05?300A?315A

　　额定工作电压：UN=10.5kV.设备选择：

　　主变10kV侧选择：ZN28A真空断路器。

　　10kV出线侧选择：ZN28A.5断路器。

　　ZN28A真空断路器参数为：

　　额定电压：UN=10kV额定电流：ZN=3150A3S短路电流热效应值：Qd1=4800KA2·S极限通过电流峰值：imax=100KAZN28A.5断路器参数：

　　额定电压：UN=10kV额定电流：IN=1250A3S短路电流热效应值：Qd1=2977KA2·S极限通过电流峰值：imax=80KA

　　校验：

　　由短路电流计算知10kV母线短路电流值：I=23.43KA3S短路电流热稳定值：Ddj=t×Z=3×23.432=1647KA2·S短路电流冲击值：ichj=2.55×I=23.43×2.55=59.7KA所以3秒短路电流热稳定计算值：Qdj

　　4.3隔离开关的选择与校验

　　4.3.1110kV隔离开关的选择与校验

　　主变110kV进线最大工作电流Igmax=276A，选择GW4-110DW型户外高压隔离开关

　　参数为：

　　额定电压：UN=110kV额定电流：IN=1250A4S短路电流热效应值：Qd1=1600KA2·S极限通过电流峰值：imax=50KA校验：

　　短路电流热效应：Qdj=59.6

　　ichmax=9.8KA<

　　ich=50KA所以，动稳定、热稳定性均满足要求。

　　4.3.210kV隔离开关的选择与校验

　　主变10kV侧最大工作电流Igmax=2887A10kV出线侧最大工作电流Igmax=315A设备选择：

　　主变10kV出线侧选择GN型户内隔离开关

　　参数：额定电压：UN=10kV；

　　额定电流：IN=3150A；

　　4S短路电流热效应值：Qd1=6400KA2·S极限通过电流峰值：imax=100KA10kV出线选择GN型户内高压隔离开关

　　参数：额定电压：UN=10kV；

　　额定电流：IN=630A；

　　4S短路电流热效应值：Qd2=3969KA2·S极限通过电流峰值：imax=50KA校验：

　　短路电流热效应：Qdj=2195KA2·S

　　ichmax=23.43KA<

　　ich2

　　4.4硬母线的选择与校验

　　4.4.110kV硬母线选型

　　10kV母线选择矩形铜质硬母线。铜的电阻率低、抗腐蚀性强、机械强度大，选择铜质材料有利结构紧凑、耐维护性好，防污性能好，矩形母线散热条件好、机械强度高，便于固定与联接。

　　4.4.2截面选择

　　按经济电流密度选择：

　　本站设计年最大负荷利用小时Tmax=5400小时，查电力工程设计手册，对应Tmax=5400小时的裸导体经济电流密度J=2.25Amm2经济截面：

　　1283.1mm2正常工作的最大持续工作电流：Igmax=2887A选择硬铜母线截面为S=1000mm2，即TMY10010型。

　　4.4.3TMY10010型铜母线保证值参数：

　　截面：S=1000mm240℃载流量：Z40℃=1728A40℃载流量：Z40℃=2×1728=3456A最大允许应力：σ=137×106Pa

　　4.4.4长期允许电流校验

　　40℃载流量：Z40℃=3456A>Zgmax=2887A4.4.5动稳定校验

　　固定形式：三相同一平面且水平固定

　　相间距离：a=0.25m；固定点跨距l=1.2m短路冲击电流峰值计算：ich=23.43KA；

　　a

　　a

　　b

　　截面系统计算

　　b=1cm；

　　etal.ElectronicsfortheModernScientistsPrentice-HallInc.1985[12]R.J.HiggensElectronicsWithDigitalandAnalogIntegratedCircuits,N.J.Prentice-HallInc,1983[13]R.A.Colclaseretal.ElectronicCircuitAnalysis,NewYork,JohnWilleySons,1984[14]SQUIRED.ELECTRICALCONTROLEQUIPMENT,1984[15]I.L.KONSOW,CONTROLOFELECTRCMACHINES,1983[16]ElectricPowerApplicationsIEEConferencePublicationJ.TBoysJanuary198附录1（译文）

　　电磁感应

　　一些进行电磁实验的科学家发现，电流的磁效应可通过让电流流过线圈而得到强化，线圈就是绕成螺线型的导线，围绕的线圈数越多，磁性就会越强，电流也就越强。绕有铁芯的线圈会进一步增大电磁感应，因为铁自身会被磁化。所有这些发现使人们找到了把电磁能转变成动能的途径。这种能量转换的最大优点就是：基于电磁感应原理的这些装置可很容易地通过开闭电流而得到控制。

　　电动机就是这些装置之一，里面有一个叫转子的轴安放在一块马蹄铁的中间。让电流通过环绕转子的线圈，转子中的磁极就会得到感应，随后磁力使转子以同极相吸的方向转动。当然，如果转子的两极直接相对着马蹄形磁铁的两个异极处，转子就会定住而不再转动，因此，有必要阻止不同极成一直线。在直流电机中，这可由叫做整流子的装置来完成，它可以改变电流方向，每半圈转换转子的磁极。这使转子朝着相吸的新极方向运动，完成一个完整的循环，或叫“一个周期”。

　　在交流电机中，不动部分叫定子，旋转部分叫转子。随着电流的变化，电子流以很高的速度不断换向，换向间隔时间固定，目的是同时改变定、转子的极以使转子不断旋转。在美国，交流电机定时为每秒60周（缩写为60cps），而在欧洲则是每秒50周。

　　电磁感应的这种特性对于生产电能也是至关重要的。化学反应产生的电——干电池或蓄电池——仅适用于特定的有限的范围。而根据电磁

　　感应原理制成的发电机则能生产出大量便宜的电能以满足世界上大部分的需求。

　　在发现电流能够产生出磁场后不久，英国科学家迈克尔·法拉第发现反过来也行——磁场也能产生电流。当一个闭合环路通过磁场时，会产生电动势，使电流流过导线，这就是发电的基本原理。由于电动势由此而产生，发电机的功率以伏特计算，这是电动势的度量单位。要产生电动势，导线必须切割磁力线，如果导线与磁力线平行移动，就不会产生电动势。当然，导线移动速度越快，产生的电动势就越强。正因为如此，旋转（或圆周）运动应用在发电机中而不是往复（上下或来回）运动——高速时旋转运动更容易保持。

　　一台发电机中包括一个定子，即一块不动的磁铁，而转子被置于磁铁的南北极之间。转子转动时，其中的导线切割定子中的磁力线。每半圈电流就变换一次方向。这就是交流电，其中的电流一次又一次地快速变换方向。

　　转子是由一台涡轮机带动的，它是一种带大叶片一般由水或蒸汽驱动的的机器。发电厂的蒸汽是由煤或油燃烧、或核裂变所提供的热量而获得的。

　　现代发电机的巨大外型和转子的转速向我们表明它能发出高压电，高达五十万伏的电力可通过高压线输送到各个变电站。在那里，电压被降到工厂和家庭适用的强度。在美国，家用电器通用电压为伏，因为人们发现，高压会引起致命的伤害事故。不过220伏电压也还用在象电炉这样的重负荷电器上。

　　附录2（原文）

　　Thepropertyofelectromagnetism

　　Otherscientistsexperimentingwithelectromagnetismfoundthatthemagneticeffectofanelectriccurrentcouldbestrengthenedbysendingthecurrentthroughacoil－awireconductortwistedintoaspiralshape．Agreaternumberofturnsofwireinthecoilstrengthensthemagnetism，asdoesastrongerelectriccurrent．Wrappingthecoilaroundacoreofironfurtherincreasesthemagnetism，becausetheironitselfbecomesmagnetized．Allthesediscoveriesledthewaytoconvertingelectromagneticenergyintomotion．Thegreatadvantageofthisenergyconversionisthatdevicesbasedonelectromagnetismcanbecontrolledsimplybyswitchingthecurrentonoroff．

　　Onesuchdeviceisanelectricmotor，Inwhichabarknownasanarmatureisplacedbetweenthetwoarmsof

　　thearmaturebysendingacurrentthroughacoilwrappedaroundit．Magneticforcethencausesittomoveinthedirectioninwhichtheunlikepolesattracteachother,Ofcourse，ifthepolesofthearmaturereachedapositiondirectlyoppositetheunlikepolesofthe

　　wouldbepossible．Itisnecessary，therefore，topreventtheunlikepolesfrombecomingaligned．Inadirectcurrentelectricmotor，thisisdonebyadevicecalledacommutator，whichreversestheelectronflow，changingthemagneticpolesofthearmature

　　ateach．Thiscausesthearmaturetomoveontothenewpolesofattraction，completingafullrotation，or’cycle’．

　　Inanalternatingcurrentelectricmotor，thestationaryportioniscalledastatorandtherotatingportion，arotor．withalternatingcurrent，theflowofelectronsreversesatrapidintervals．Theintervalsaretimedtochangethestatorandrotorpolessimultaneouslysothattherotorcontinuestomoveinacircle，orcycle．IntheUnitedStates，alternatingcurrentelectricmotorsaretimedtocomplete60cyclespersecond（abbreviated60cps），butinEuropetheyaretimedfor50cyclespersecond．

　　Thepropertyofelectromagnetismisalsovitaltotheproductionofelectricalpower．Electricityfromchemicalaction－thecellorbattery－issuitableonlyforspecialandlimiteduses．Generatorsbasedonelectromagnetism，electriccurrent，theEnglishscientistMichaelFaradaydiscoveredthatthereversewasalsotrue-acurrentcouldbecreatedbyamagneticfield．Whenaclosedloopofwiremovesthroughamagneticfield，anelectromotiveforceiscreated．Thiscausesacurrentdelectronstoflowthroughthewireandisthebasisforgeneratingelectricity．Becauseitiselectromotiveforcethatisproduced，thepowerofgeneratorsisdescribedintermsofvolts，tileunitsofmeasurementforemf．Togenerateemf，thewiremustcutthelinesofforceinthemagneticfield;ifthewiremovesparalleltothem，noemfisproduced．Also，thefasterthewiresaremadetomove，thengreaterthe

　　productionofemf．Forthisreason，arotary（circular）motionisusedinageneratorratherthanareciprocating（up－and－downorback－and－forth）motion－－itismucheasiertomaintainarotarymotionat－

　　itsnorthandsouthpoles．Astherotorturns，thewiresinitcutthelinesofforceinthemagneticaddofthestator．Witheach

　　thecurrentflowisreversed．Thisiswhatproducesalternatingcurrent，inwhichtheelectronflowrapidlychangesdirectionoverandoveragain.Therotoristurnedbyaturbine，amachinewith

　　electricpowerplantcanbeobtainedfromthe．

　　Theenormoussizeofmoderngeneratorsandthespeedwithwhichtherotorcanturnmeanthatelectricpowerofvery

　　beproduced．Asmuchas

　　voltscanbetransmittedover

　　beusedinfactoriesor

　　theUnitedStatesthecustomaryvoltagefor

　　electricstove．

篇四：110kv变电站设计论文

　　电气工程课程设计

　　说明书

　　110KV变电所设计

　　设计完成日期：2012年1月10日

　　目

　　录

　　设计任务书·····························································（3）

　　变压器的设计··························································

　　（4）

　　2.12.22.32.42.52.6主变压器的选择····················································（4）

　　所用变压器的选择·················································。（5）

　　电气主接线的设计··································

　　·············。（5）

　　10KV侧电气主接线的选择······················

　　···················（6）

　　110KV侧电气主接线的选择······················

　　···················（6）

　　变电所的无功补偿··································

　　···············（7）

　　短路电流计算·······················································。。

　　（8）

　　3.13.23.3短路电流计算方法与步骤··························

　　·················（8）

　　短路电流计算结果表················································（9）

　　短路电流汇总表··················································

　　（10）

　　潮流计算·····························································

　　（10）

　　4.1变电所的潮流计算················································

　　（11）

　　4.2功率分布表·······················································

　　（14）

　　4.3电压平衡计算·····················································

　　（15）

　　变电所的调压计算····················································

　　（15）

　　5.1变压器低压母线的调压计算··

　　一

　　设计任务书

　　1.

　　系统接线示意图：

　　系统S发电厂G110KV110KV

　　110KV变电所A10KV出线

　　???0.13，2.

　　发电厂参数：2×25MW发电机，Xd10KV负荷（包括厂用电）10条出线共20MW，cos??0.8。110KV有4条出线，其中2条与变电所A110KV母线相连，另外2条与系统相连。

　　3.

　　系统参数：s?2200MW，Xs?0.8（基准容量为100MVA），cos??0.85。系统正、负序电抗相等。

　　4.

　　线路：AG长12Km,，SA长14Km，SG12Km。

　　5.

　　以上提供的各参数均为最大值，最小值为其70%6.

　　电网运行方式为SA开路运行。

　　7.

　　设计内容：

　　变电所——

　　1）设计变电所的主接线，选择主变的型号；

　　2）选择短路点计算三相对称短路电流和不对称短路电流并汇总成表；

　　3）变电所的潮流计算；

　　4）变电所的调压计算；

　　5）选择各电压等级的电气设备（断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器）并汇总成表；

　　配置变压器的主保护和后备保护；

　　8.

　　设计时间：两周

　　9.

　　设计成果：设计说明计算书一份；1号图纸一张。

　　二

　　设计说明书

　　2变压器的设计

　　2.1主变压器的选择

　　⑴

　　主变压器台数的选择

　　据资料分析以及线路来看，为保障对Ⅰ、Ⅱ类负荷的需要，以及扩建的可能性，至少需要安装两台主变以提高对负荷供电的可靠性，以便当其中一台主变故障或者检修时，另一台能继续供电约为1.2倍最大负荷的容量。

　　⑵

　　主变压器的容量的选择

　　近期负荷：

　　∑PM=20MW

　　用电负荷的总视在功率为

　　∑SM

　　∑SM=∑PM/COSφ=20/0.8=25MVA主变压器的总容量应满足：

　　Sn≥K∑SM/S=0.9×25/0.95=23.68MVA(K为同时率，根据资料取0.9,线损5%)满载运行且留裕10%后的容量：

　　S=Sn/2×（1+10%）=23.68/2×1.1=13.03MVA变电所有两台主变压器，考虑到任意一台主变停运或检修时，另一主变都要满足的量:Sn≥23.68×70%=16.576MVA

　　所以选每台主变容量：Sn=16.576MVA为了满足系统要求，以及通过查表，确定每台主变的装机容量为：25MVA总装机容量为×25MVA=50MVA⑶

　　主变压器型式的选择

　　绕组的确定：

　　该变电所只有两个电压等级（110KV和10KV），且自耦变压器一般用在220KV以上的变电所中，所以这里选择双绕组变压器。

　　绕组接线方式的选择：

　　变压器绕组的连接方式必须和系统电压的连接方式相位一致，否则不能并联运行。我国110KV及以上变压器绕组都选用Y连接，35KV及以下电压，绕组都选择△连接方式，所以该变电站的两台主变，高压侧（110KV）采用Y连接，低压侧(10KV)采用△连接方式。

　　根据110KV变电所设计指导，以上选择符合系统对变电所的技术要求，两台相同的变压器同时投入时，可选择型号为SFSZ7-25000/110的主变，技术参数如下：

　　型号

　　额定容量(KVA)额定电压(KV)高压

　　中压

　　低压

　　连接组

　　标号

　　空载损负耗

　　载（KW）

　　损耗(KW)42.3148空载电流(%)阻抗电压(%)高中

　　高低

　　中低

　　SFSZ7-25000/1102500110?8×1.25%

　　38.5?2×2.5%

　　10.5YN,yn0,D111.410.517～16.52.2所用变压器的选择

　　变电所的所用负荷，一般都比较小，其可靠性要求也不如发电厂那样高。变电所的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电压只需0.4KV一级，采用动力与照明混合供电方式。380V所用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。

　　本变电所所用容量为100KVA，选用两台型号为S9-100/10的三相油浸自冷式铜线变压器，接入低压侧,互为暗备用。

　　参数如下表：

　　表2.2站用电变压器参数表

　　产品

　　型号

　　S9-100/10额定容量

　　(KVA)100高压侧

　　(KV)10低压侧(KV)0.4接线组方式

　　Y,yn0短路损耗(W)1500短路电压(%)4空载损耗(W)290空载电流(%)1.61.21所用变压器低压侧接线

　　所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源，所用变压器低压侧接线采用单母线分段接线方式，平时分裂运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。380V所用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段。

　　2.3电气主接线的设计

　　发电厂、变电站主接线须满足以下基本要求：

　　（1）运行的可靠

　　断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，需要停电的用户数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

　　（2）具有一定的灵活性

　　主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。

　　（3）操作应尽可能简单、方便

　　主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

　　（4）经济上合理

　　主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。

　　（5）

　　应具有扩建的可能性

　　由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。

　　变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等

　　2.3110KV侧电气主接线的选择

　　10KV侧接线方式选择，我们要选择占地和资金少的线路，但是必须在保障安全，灵活的前提下，资金和占地相差不是多，而安全性和灵活性提高很多。可见，变电所在10KV侧为居民供电系统中，应该选择单母线分段接线。

　　2.32110KV侧电气主接线的选择

　　110kv侧的接线方式，因为负荷比较重要应选择双母带旁路的接线方式。

　　2.4变电所的无功补偿

　　因本站有许多无功负荷，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。

　　无功补偿应根据分散补性质测定。根据《电力系统电压质量和无功电力管理规定》的要求，在最大负荷时，一次侧不应低于0.9。

　　《电力工程电力设计手册》规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。

　　无功补偿容量：QC＝P（tanφ1-tanφP————

　　有功计算负荷（MW）

　　tanφ1——

　　补偿前用电单位自然功率因数角正切角

　　tanφ22）

　　——

　　补偿后用电单位功率因数角正切角

　　P=0.8*20（1+0.05）=16.8MWQc=P(tanφ1-tanφ2）=16.8*（0.2/0.8-0.1/0.9）＝2.33MVar选用1台5MVar并联电容器在10kv2段母线上进行无功补偿。

　　无功补偿并联电容器的选择如表：

　　表3.3型号

　　额定电压/KV额定容量/KVar5000连接方式

　　配套电容器

　　额定电压/KV额定容量/KVarY11/3334TBB10-5000AK1根据设计规范，自然功率应未达到规定标准的变电所，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。

　　2.5架空线路的确定

　　(1)确定导线规格，采用架空线路，LGJ导线

　　根据

　　线路的容量，导线经济截面积，机械强度，电压损耗

　　LGJ-150导线符合要求。

　　SASGGA回路均选用导线2回LGJ-150。

　　母线的选择

　　主母线选择方形铜芯硬母线，分支母线，接地母线选择铝线

　　三．短路计算

　　3.1短路电流计算方法与步骤

　　3.11方法

　　在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用运算曲线法。

　　3.12短路电流计算的步骤

　　⑴

　　选择计算短路点；

　　⑵

　　画出等值网络（次暂态网络）图

　　a.

　　首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机用次暂态电抗Xd；

　　b.

　　选取基准容量Sj和基准电压Uj（kV）（一般取各级的平均电压），计算基准电流Ij=Sj/√3Uj（kA）；

　　c.

　　计算各元件换算为同一基准值的标么电抗；

　　d.

　　绘制等值网络图，并将各元件统一编号，分子标各元件编号，分母标各元件电抗标么值；

　　⑶

　　化简等值网络图

　　a.

　　为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形的等值网络；

　　b.

　　求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd；

　　⑷

　　求计算电抗Xjs，即将各转移电抗换算为各电源容量（等值发电机容量）为基准的计算电抗Xjs1，Xjs2??；

　　⑸

　　由Xjs1，Xjs2??值从适当的运算曲线中查出各电源供给的短路电流周期分量标么值（运算曲线只作到Xjs=3）；

　　⑹

　　计算无限大容量（Xjs≥3）的电源供给的短路电流周期分量；

　　⑺

　　计算短路电流周期分量有名值和短路容量；

　　8”

　　⑻

　　计算短路电流冲击值；

　　⑼

　　绘制短路电流计算结果表。

　　3.2三相短路电流计算过程(附录1)

　　3.3选择短路点计算三相对称短路电流和不对称短路电流并汇总成表

　　电路系统图

　　SXs=0.812kmx62*31.5MVAUd%=10.5X5X3X1X4X214km

　　Xx12km2*25MWcosΦ=0.8Xd^=0.13115kv

　　D1X8x10.5kv

　　D23.4以SB=100MVA作为基准值UB=Uav发电机：x1*=x2*=xd*SB/SE=0.13*1000/（25/0.8）=0.416变压器：x3*=x4*=Ud%/100*(SB/Se)=10.5/100*(100/31.5)=0.333X8*=x9*=Ud%/100*(SB/Se)=10.5/100*(100/25)=0.422架空线：x6*=12*0.416*（100/110）=0.042X7*=14*0.416*（100/110）=0.052X8*=12*0.416*（100/110）=0.04系统S：x5*=Xs*=0.8电网运行方式为SA开路运行

　　#3.41S点短路1.4s0.80.0150.38750.860.22522.13.42G1G2点短路

　　0.1880.079G1S0.80.0150.0120.0150.079G20.2250.213.4310kv侧短路

　　2.6S0.8150.38751.510.2250.7210.5kv

　　3.44110kv侧短路21.57S0.8150.38750.8630.0150.39115kv

　　3.5短路电流汇总表

　　短路电流汇总表

　　0S短路电流计算：

　　短短路支路路

　　点

　　基准容量

　　（MVA）

　　基基转移电抗

　　计算电抗

　　短路电流

　　短准准（标幺值）

　　（标幺值）

　　（标幺路电电值）

　　电压

　　流

　　流

　　(K(KA(KAV)))1101101101150.5250.5250.5250.5020.1880.1880.7490.7494.874.8720.722.3439.080.2340.2340.9250.250.455.4.532265.4.532261.1.125531.4.116780.2.466114.2774.2771.0341.89311.91短路容量SN?3UNI??

　　(MVA)814.88d1发电机G1发电机G2系统S100100814.881000.81.480.8630.3970.72197.0d2变

　　110电

　　kv所

　　侧

　　10kv侧

　　100377.06100105.51.5.51216.6tk/2S短路电流计算：

　　短短路支路路

　　点

　　基准容量

　　（MVA）

　　基基转移电抗

　　计算电抗

　　短路电流

　　短准准（标幺值）

　　（标幺值）

　　（标幺路电电值）

　　电压

　　流

　　流

　　(K(KA(KAV)))1101101101150.5250.5250.5250.5020.1880.1880.7490.7494.874.8720.722.340.2340.2340.9250.255.2.832165.2.832161.1.025471.2.616933.7163.7160.9991.427短路容量SN?3UNI??

　　(MVA)707.99d1发电机G1发电机G2系统S100100707.991000.81.480.8630.397190.34d2变

　　110电

　　kv所

　　侧

　　100284.21110kv侧

　　100105.51.5.510.7239.080.450.1.8667910.09183.5tKS短路电流计算：

　　短短路支路路

　　点

　　基准容量

　　（MVA）

　　基基转移电抗

　　计算电抗

　　短路电流

　　短准准（标幺值）

　　（标幺值）

　　（标幺路电电值）

　　电压

　　流

　　流

　　(K(KA(KAV)))1101101101150.5250.5250.5250.5020.1880.1880.7490.7494.874.8720.722.3439.080.2340.2340.9250.250.455.2.632385.2.632381.1.125341.2.516510.1.866993.6583.6581.0281.38310.16短路容量SN?3UNI??

　　(MVA)696.94d1发电机G1发电机G2系统S100100696.941000.81.480.8630.3970.72195.86d2变

　　110电

　　kv所

　　侧

　　10kv侧

　　100275.47100105.51.5.51184.7四．潮流计算

　　4.1变电所的潮流计算

　　变电所的潮流计算

　　线路参数

　　导线型号

　　LGJ-150r=0.21Ω

　　x1=0.416Ω

　　b1=2.74*10-6Qc1=b1*UN2=0.031Mvar

　　线路参数(km)12R=2.52Ω

　　X1=4.992Ω

　　Qc1=0.396Mvar

　　14R=2.94Ω

　　X1=5.824Ω

　　Qc1=0.462Mvar

　　12变压器参数

　　变压器名牌数据

　　变电所A

　　参数计算

　　△Ps=148kw△

　　P0=42.3kw

　　Us%=10.5I0%=1.4Sn=25000KA110±8*1.25%

　　1102*148RT=————————=1.432*252*1031102*10.5XT=————————=25.412*25*100△S0=0.0846+j0.4MVA

　　网络的等值电路

　　LGJ-1512KM110KV

　　12KM

　　系统SUG=118kv14KM110KV发电厂G110KV

　　变电所A

　　2*25(MVA)110/11KV

　　电网运行方式为SA开路运行

　　12km12km

　　AGS

　　132.52+j4.992Ω2.52+j4.992Ω

　　AGS

　　0.0846+j0.4118kvMVA-j0.198mvar–j0.198-j0.198mvar-j0.191.43+j25.41j96.20+j5MVA10+j1.76Ps=2*25-20-20=10MWQs=10/0.85*0.15=1.76MvarSs=Ps+Qs=10+j1.76MVA变电所A和系统S的负荷

　　计算内容

　　低压侧负荷

　　变压器阻抗中的功率损耗

　　变压器环节首段功率

　　变压器导纳中的功率损耗

　　A点负荷

　　变电所A系统S20+j510+j1.762220+5———*(1.43+j25.41)=0.05+j0.89J0.825110220.05+j5.890.0846+j0.420.13+j6.2910+j2.58-j0.19810.022+j2.224.2功率分布的计算

　　计算内容

　　S点负荷功率

　　Gs线路末端电容功率

　　Gs线路环节末端功率

　　Gs线路阻抗中功率损耗

　　Gs线路环节首段功率

　　Gs线路首段电容功率

　　电源点G送出的功率

　　A点负荷功率

　　As线路末端电容功率

　　As线路环节末端功率

　　As线路阻抗中功率损耗

　　As线路环节首段功率

　　As线路首段电容功率

　　电源点G送出的功率

　　电源点G总功率

　　有功功率（MV）

　　100100.02210.022010.02220.13020.130.09220.222020.22230.24414无功功率（Mvar）

　　2.58-0.1982.3820.0442.426-0.1982.2286.29-0.1986.0920.1826.274-0.1986.0768.3044.3电压平衡计算

　　计算内容

　　电源点G的电压

　　GS线路阻抗中的电压降落

　　S点电压

　　电源点G的电压

　　GS线路阻抗中的电压降落

　　A点电压

　　计算结果

　　Ug=11830.244*2.52+8.304*4.992△Ugs=-----------------------118=0.99730.244*4.992-8.304*2.52 Ugs=-------------------------118=1.102Us=118-0.997-j1.102=117.01⊿-0.53Ug=11830.244*2.52+8.304*4.992△Ugs=-----------------------118=0.99730.244*4.992-8.304*2.52 Ugs=-------------------------118=1.102Ua=118-0.997-j1.102=117.01⊿-0.53五．变电所的调压计算

　　5.1变压器的调压计算

　　ZT=1.43+j25.41Smax=20+j5(MVA)Smin=70%*Smax=14+j3.5(MVA)

　　110±8*1.25%/11(kv)

　　在最大负荷时U1tmax=112kv在最小负荷时U1tmin=113kv5.2（1）

　　功率分布与电压损耗计算

　　5.211变压器阻抗中的功率损耗

　　Pmax2+Qmax2(202+52)*(1.43+j25.41)

　　△STmax=——————*(RT+jXT)=———————————=0.05+j0.89MVA22UN11Pmin2+Qmin2(142+3.52)*(1.43+j25.41)△STmin=——————*(RT+jXT)=———————————=0.025+j0.438MVA22UN11152变压器环节首段的功率

　　S1max

　　=Smax+

　　△STmax=20.05+j5.89MVA

　　S1min

　　=Smin+

　　△STmin=14.025+j3.938MVA3变压器阻抗上的电压损耗

　　Pmax*RT+Qmax*XT20.05*1.43+5.89*25.41△UTmax=————————=———————————=1.59kvUNmax112Pmin*RT+Qmin*XT20.05*1.43+5.89*25.41△UTmin=————————=———————————=1.06kv

　　Umin1125.22（2）计算分接头电压

　　U1max-

　　△UTmax

　　112-1.5U1tmax=——————*U2N=—————*11=118.49kvUmax10*1.025U1min-

　　△UTmin

　　113-1.06U1min=——————*U2N=—————*11=114.54kv

　　Umin10*1.075U1tav=0.5*(U1tmax+

　　U1min)=116.52kv选用最接近的标准分接头电压U1t0=117.5kv5.23（3）校验

　　1变压器低压母线的实际运行电压

　　U1max-

　　△UTmax

　　112-1.5U2max=——————*U2N=—————*11=10.34kv

　　U1t0112U1min-

　　△UTmin

　　113-1.06U2min=——————*U2N=—————*11=10.48kv

　　Umin1132变压器低压母线的电压偏移

　　10.34-1M2max=——————*100%N=3.4%>2.5%

　　10.48-1M2min=——————*100%N=4.8%<7.5%

　　10可见，变压器低压母线的运行电压能满足顺调压的要求，故所选用分接头是合适的。

　　六．电气设备的选用

　　6.1选择各电压等级的电气设备（断路器，隔离开关，母线，电流互感器，电压互感器，）并汇总成表

　　16电气设备总表

　　电压等级

　　设备型号

　　断路器

　　隔离开关

　　电流互感器

　　电压互感器

　　避雷器

　　电缆

　　电流互感器

　　母线

　　熔断器

　　刀开关

　　10kvZN28-10630A/20KAGN19-10C630ALZZBJ6-10100/5A0.2/0.5/10PJSJW-10Y5WZ-17/45YJV22-8.7/103*120LXK-Φ120零序电流

　　LMY-63*6.3母排

　　RN2-10HD14110kvLW6-110L-31503150/40KAGW13-110LRD-110-200/5B/B/B/0.5JDCF-220WBHY1.5W-0.28/1.3Y10W-100/200YJLW02-Z铜芯

　　LZZJB6-10QLFM-10000/20RW5-35HD146.2主要电气设备的选择

　　110KV侧断路器和隔离开关

　　表5-1断路器LW6-110参数表

　　断路器型号

　　额定电压（KV）

　　LW6-110110额定电流（A）

　　630额定开断电流(KA)16动稳定电流(KA)40热稳定电流（KA）（4S）

　　16表5-2隔离开关GW13-110参数表

　　隔离开关型号

　　GW13-110额定电压（KV）

　　额定电流（KA）

　　动稳定电流(KA)（4S）

　　11063016额定短路电流峰值(KA)5510KV侧断路器和隔离开关

　　表5-3真空断路器ZN28-10参数表

　　电压等级

　　10kV

　　表5-4隔离开关GN19-10C630A参数表

　　隔离开关型号

　　GN19-10C630A

　　母线的选择

　　表5-5110KV线路LGJQ-185/25参数表

　　线路型号

　　集肤效应Kf

　　长期允许载流量（A）

　　半径(cm)电抗（Ω/KM）

　　额定电压（KV）

　　额定电流（KA）

　　动稳定电流(KA)1063052热稳定电流(KA)（10S）

　　20型号

　　ZN28-10额定电压

　　12KV额定电流

　　2000A额定关合电流（KA）

　　140I

　　（KA）

　　r50I2rt

　　动稳定电流

　　140kA

　　1LGJQ-185/25截面尺寸mmh高压熔断器

　　b1条数

　　3505母线截面mm

　　300021.84集肤效应系数

　　1.7容许电流A32840.416放置方式

　　平放

　　表5-610KV矩型铝母线参数表

　　表5-7高压熔断器RN2-10参数表

　　型号

　　RN2-1额定电压（KA）

　　10熔断器额定电压（A）

　　75额定电流（A）

　　10表5-8电流互感器LRD-110-200参数表

　　设备

　　项目

　　Ue≥UewIe≥ImaxKd2Ie≥ich(KrIe)2×1＞Qd产品数据

　　110KV600A42.5KA2025KA2·SLRD-110-200计算数据

　　110KV347A10.9KA1208.6KA2·S表5-9电流互感器LZZBJ6-10参数表

　　设备

　　LZZBJ6-1项目

　　Ue≥UewIe≥ImaxKd2Ie≥ich(KrIe)2×1＞Qd

　　表5-10电压互感器参数表

　　位置

　　110KV侧

　　型号

　　JDCF-220WBJSJW-10额定电压/(KV)二次绕组

　　测量

　　保护

　　剩余

　　测量

　　保护

　　准确级

　　额定输出/(VA)0.53P3P0.53P30030015012产品数据

　　10KV4000A360KA40000KA2·S计算数据

　　10KV3820A94.1KA1470.5KA2·S1100.1/

　　3310/0.110KV侧

　　七．配置变压器的主保护和后备保护

　　7.1主变压器两端加的主保护（过流保护，差动保护，过压保护）

　　17.11主保护配置

　　1）比率制动式差动保护。中、低压变电所主变容量不会很大，通常采用二次谐波闭锁原理的比率制动式差动保护。

　　2）差动速断保护。

　　3）本体主保护。本体瓦斯、有载调压重瓦斯。

　　对于中性点接地的变压器，除上述保护外应考虑设置接地保护。

　　7.12过电流保护

　　使用条件：过电流保护宜用于降压变压器。

　　安装地点：电源侧。

　　动作电流确定：

　　K

　　Iop?relIL.maxKre

　　m最大电流确定：（并列变压器）

　　IL.max?INm?1?.max降压变压器：

　　IL.max?KssIL保护灵敏度

　　2、复合电压起动的过电流保护

　　信号至电压断线信号信号跳QF1跳QF213、零序电流和单相式低压过电流保护

　　对于10kv的线路，电流元件往往不能满足远后备灵敏度的要求，可采用零序电流保护。零序电流元件和反应对称短路故障的单相式低压过电流保护组成。

　　零序电流保护灵敏度较高，且在星、三角接线的变压器另一侧发生不对称短路故障时，灵敏度不受影响，接线也较简单。

　　由其他变压器零序保护来至其他变压器零序保护信号

　　变压器相间短路的后备保护既是变压器主保护的后备保护，又是相邻母线或线路的后备保护

　　△

　　跳QF1跳QF27.13过电压保护

　　来自高压侧母线电压互感器变电所范围内雷击目的物可以分为A类、B—I类、B—Ⅱ类、B—Ⅲ类和C类5种。由于是初步设计，所以只考虑A类雷击目的物的防雷保护，包括屋内外配电装置、主控制楼、组合导线及母线桥等。

　　电压在110kV及以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置架构上。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。安装避雷针的架构支柱应与配电装置接地网相连接。在避雷针的支柱附近，应设置辅助的集中接地装置，其接地电阻应不大于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连接处止，沿接地线的距离，不得小于15m。在变压器门型架构上，不得装置避雷针。

　　在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。装设独立避雷针时，避雷针与配电装置部分在地中和空气中应有一定的距离。

　　7.141.接地装置

　　本变电站的接地装置有以下三种：

　　①工作接地，作用是保证电力系统正常工作而接地。如变压器中性点接地。

　　②过电压保护接地，是过电压保护装置或设备的金属结构，如避雷器、避雷针、避雷线接地。

　　③保护接地，是一切正常时不带电的电气设备外壳、配电装置的金属结构（构架）接地。

　　2、中性点可能接地或不接地变压器的接地保护

　　27.2主变压器的后备保护

　　△7.21主变压器后备保护均按侧配置，各侧后备保护之间、各侧后备保护与主保护之间软件硬件均相互独立。

　　△7.22小电流接地系统变压器后备保护的配置：

　　△1）三段复合电压闭锁方向过电流保护。Ⅰ段动作跳本侧分段断路器，Ⅱ段动作跳本侧断路器，Ⅲ段动作跳三侧断路器。

　　2）三段过负荷保护。Ⅰ段发信，Ⅱ段起动风冷，Ⅲ段闭锁有载调压。

　　3）冷控失电，主变过温告警（或跳闸）。

　　4）电压互感器断线告警或闭锁保护。

　　1）中性点直接接地运行，配置二段式零序过电流保护。

　　2）中性点可能接地或不接地运行，配置一段两时限零序无流闭锁零序过电压保护。

　　3）中性点经放电间隙接地运行，配置一段两时限式间隙零序过电流保护。

　　对于双圈变压器，后备保护可以只配置一套，装于降压变的高压侧（或升压变的低压侧）；三绕组变压器，后备保护可以配置两套：一套装于高压侧作为变压器的后备保护，另一套装于中压侧或低压的电源侧，作相邻后备。

　　7.23、差动保护的分析

　　（1）差动保护电流互感器接法分析

　　补偿方法：

　　21附录1三相短路电流计算过程

　　3.2三相短路电流计算过程(附录1)电路系统图

　　SXs=0.812kmx62*31.5MVAUd%=10.5X5X3X1X4X214km

　　Xx12km2*25MWcosΦ=0.8Xd^=0.13115kv

　　D1X8x10.5kv

　　D2架空线电抗X一般取为0.416Ω/km.选基准:SB=100MVAU=UBav

　　110kv侧(115kv):IB?SB/(3UB)=0.502KA10kv侧(10.5kv)：IB?SB/(3UB)=5.499KA发电机：x1*=x2*=xd*SB/SE=0.13*1000/（25/0.8）=0.416变压器：x3*=x4*=Ud%/100*(SB/Se)=10.5/100*(100/31.5)=0.333X8*=x9*=Ud%/100*(SB/Se)=10.5/100*(100/25)=0.422架空线：x6*=12*0.416*（100/110）=0.042X7*=14*0.416*（100/110）=0.052X8*=12*0.416*（100/110）=0.04系统S：x5*=Xs*=0.8电网运行方式为SA开路运行

　　#1.1110KV高压侧短路计算

　　1.1.1等值电路图

　　110kv侧即当f1点断路时，等值电路及其简化电路.110kv侧短路

　　X60.040.375G1SX5=0.80.0150.0120.050.0150.04G2115KV

　　221.1.2短路参数计算

　　0.04*0.05?0.0150.04?0.05?0.040.04*0.04x10??0.0120.04?0.05?0.04x9?X11=0.015+0.8=0.815X13=0.012+0.375=0.3870.815*0.387?0.815*0.015?0.015*0.387?0.3970.8150.815*0.387?0.815*0.015?0.015*0.387x15??21.570.0150.815*0.387?0.815*0.015?0.015*0.387x16??0.8630.3850/0.8xjs1?x14??0.25100x14?IB?100115?3?0.502KA

　　短路电流有名值：

　　i0?1/0.863*100/(115?3)?4.178?INf1?1.893KA

　　冲击电流:ish1?2.55?1.893?4.827KA

　　"S?3?4.827KA?115KV?377.06MVA

　　短路容量：1.210KV高压侧短路计算

　　1.2.1等值电路图

　　在10KV侧母线发生短路即f2短路时，等值电路及其简化电路

　　X60.040.375G1SX5=0.80.0150.0120.050.0150.04G20.2110.5KV

　　230.04*0.05?0.0150.04?0.05?0.040.04*0.04x10??0.0120.04?0.05?0.04x9?X11=0.015+0.8=0.815X13=0.012+0.375=0.387X14=0.015+0.21=0.225x15?0.815*0.387?0.815*0.225?0.225*0.387?0.720.8150.815*0.387?0.815*0.225?0.225*0.387x16??1.510.3870.815*0.387?0.815*0.225?0.225*0.387x17??2.60.22550/0.8xjs2?x15??0.72?0.625?0.4510IB?10010.5?3?5.499KA

　　短路电流有名值：i0?1/1.51*100/(115?3)?2.411?INf1?11.91KA

　　冲击电流:ish2?2.55?11.91?30.37KA

　　短路容量：S?3?11.91KA?10.5?216.6MVA

　　‘附录2主接线图

　　（见图纸）

　　242526

篇五：110kv变电站设计论文

　　毕业设计（论文）

　　题目名称:110KV变电站设计

　　院系名称：

　　班

　　级：

　　学

　　号:学生姓名：

　　指导教师:

　　2012年

　　5月

　　论文编号：

　　110KV变电站设计

　　110KVSubstationDesign

　　院系名称：电子信息学院

　　班

　　级：

　　学

　　号：

　　学生姓名：

　　指导教师：

　　2012年

　　5月

　　摘要

　　本文主要进行110KV变电站设计.首先根据任务书上所给系统及线路和所有负荷的参数,通过对所建变电站及出线的考虑和对负荷资料分析，满足安全性、经济性及可靠性的要求确定了110KV、35KV、10KV侧主接线的形式，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，从而得出各元件的参数，进行等值网络化简，然后选择短路点进行短路计算,根据短路电流计算结果及最大持续工作电流，选择并校验电气设备，包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等，并确定配电装置.根据负荷及短路计算为线路、变压器、母线配置继电保护并进行整定计算.本文同时对防雷接地及补偿装置进行了简单的分析，最后进行了电气主接线图及110KV配电装置间隔断面图的绘制。

　　关键词:变电站设计，变压器，电气主接线，设备选择

　　AbstractThispaperdesigna110KVsubstation.Firstly，accordingtothegavedsystem,electricitylineandtheparametersofload，whichprovidedbytheassignmentbook，throughconsideringthesubstationwhichwillbebuiltandfeeders，analysisingloadmaterials，confirmingtheMainelectricalwiringformof110KV、35KV、10KVsidebasedonsecurity,economyandreliability，thenconformthenumbers，volumeandtypeofthemaintransformerthroughloadcalulationandsupplydistrict,thusgettingtheparametersofallthecomponent，simplifyelectriccircuit，selectshortpointcarryonshortcircuitcalculationsoperationcircuit，selectandcheckoutelectricalequipment,includingbus,breaker，disconnectswitch，voltagetransformer，currenttransformerandsoon,sothatconformthedistributionapparatus。Configuratingrelayprotectionandsetting-calculationfortheelectricityline，transformerandbusaccordingtotheloadandshortcalculations。Atthesametime,thispaperanalysesimplylightningprotectionandgroundingsystem。Finally,twopicturesbedrawedwhichincludeMainelectricalwiringdiagramand110KVPowerdistributionequipment

　　sectional

　　drawing

　　interval.KeyWords：

　　Substationdesign，Transformer,Mainelectricalwiring,Equipmentelection

　　目录

　　1引言.............................................................11。1变电站的作用

　　...............................................11.2我国变电站及其设计的发展趋势

　　................................21.3变电站设计的主要原则和分类

　　..................................51.4选题目的及意义

　　..............................................51。5设计思路及工作方法

　　.........................................61。6设计任务完成的阶段内容及时间安排

　　...........................62任务书...........................................................2.1原始资料

　　....................................................2。2设计内容及要求

　　.............................................3电气主接线设计..................................................113.1电气主接线设计概述

　　.........................................113。2电气主接线的基本形式

　　......................................143.3电气主接线选择

　　.............................................144变电站主变压器选择..............................................184.1主变压器的选择

　　.............................................184.2主变压器选择结果

　　...........................................205短路电流计算....................................................215。1短路的危害

　　................................................215.2短路电流计算的目的.........................................215.3短路电流计算方法

　　...........................................215。4短路电流计算

　　..............................................225。4.1110kv侧母线短路计算

　　................................245。4。235kv侧母线短路计算

　　................................265.4.310kv侧母线短路计算

　　..................................276电气设备的选择..................................................306。1导体的选择和校验

　　..........................................306。1。1110kv母线选择及校验

　　...............................316。1。235kv母线选择及校验

　　................................326.1.310kv母线选择及校验

　　..................................336.2断路器和隔离开关的选择及校验

　　...............................346。2。1110kv侧断路器及隔离开关的选择及校验

　　...............356。2。235kv侧断路器及隔离开关的选择及校验

　　................376。2。310kv侧断路器及隔离开关的选择及校验

　　................396.3电压互感器和电流互感器的选择

　　...............................416.3.1电流互感器的选择......................................416.3。2电压互感器的选择.....................................437继电保护的配置..................................................457。1继电保护的基本知识

　　........................................457。2110kv线路的继电保护配置及整定计算........................457。2。1110kV线路继电保护配置

　　.............................457。2.2110kV线路继电保护整定计算

　　..........................457.3变压器的继电保护及整定计算

　　.................................507。3。1变压器的继电保护....................................507.3。2变压器的继电保护整定计算.............................517.4母线保护

　　...................................................537。5备自投和自动重合闸的设置

　　..................................557.5.1备用电源自动投入装置的含义和作用......................557.5.2自动重合闸装置........................................558防雷与接地方案的设计............................................568.1防雷保护

　　...................................................568。2接地装置的设计

　　............................................569配电装置........................................................589。1配电装置概述

　　..............................................589.2配电装置类型

　　...............................................589.3对配电装置的基本要求和设计步骤

　　.............................589。4屋内配电装置

　　..............................................599。5屋外配电装置

　　..............................................5910结束语.........................................................61参考文献...........................................................62致谢...............................................................63附录...............................................................64附录一

　　电气主接线图

　　...........................................64附录二110KV屋外普通中型单母线分段接线的进出线间隔断面图......65引言

　　1.1变电站的作用

　　一、变电站在电力系统中的地位

　　电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络,它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网）,消费（负荷）;另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态,如同步发电机的励磁调节器,调速器以及继电器等。

　　变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：

　　（1）枢纽变电站;位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源,电压为330—500kv的变电站，成为枢纽，全所停电后,将引起系统解列,甚至出项瘫痪。

　　（2）中间变电站：高压侧以交换潮流为主,其系统变换功的作用.或使长距离输电线路分段，一般汇聚2-3个电源，电压为220—330kv，同时又降压供当地供电，这样的变电站起中间环节的作用，所以叫中间变电站。全所停电后,将引起区域电网解列。

　　（3）地区变电站：高压侧一般为110—220kv，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全所停电后，仅使该地区中断供电。

　　（4）终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点,高压侧的电压为110kv，经降压后直接向用户供电的变电站，即为终端变电站。全所停电后，只是用户受到损失。

　　二、电力系统供电要求

　　（1）保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备的安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失.因此，电力系统运行首先足可靠、持续供电的要求。

　　（2）保证良好的电能质量:电能质量包括电压质量，频率质量和波形质量这三个方面，电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定的数来衡量,例如给定的允许电压偏移为额定电压的正负5％，给定的允许频率偏移为正负0.2—0。5％HZ等，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标,都必须采取一切手段来予以保证。

　　（3）保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3，而且在电能变换，输送，分配时的损耗绝对值也相当可观。因此,降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换，输送,分配时的损耗，又极其重要的意义.三、电力系统的额定电压

　　（1）额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中，各部分电压等级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率S=3UI。当输出功率一定时，电压越高,电流越小，线路、电气的载流部分所需的截面积就越小，有色金属的投资也越小,同时由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损耗也较小.另一方面，电压越高,对绝缘水平的要求就越高，变压器、开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压，当从设备制造角度考虑,为保证产品的标准化和系列化，又不应随意确定输电电压.（2）用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时,由于用电设备大都是感性负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端,系统标称电压与用电设备的额定电压取值一致，使线路的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大.（3）变压器额定电压：变压器一次侧接电源,相当于用电设备，二次侧向负荷供电,有相当于电源，因此变压器一次侧额定电压等于用电设备的额定电压，由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，额定负载下变压器内部的电压降落约为5％，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次侧电压较系统标称电压高5％，以便补偿线路电压损失。变压器二次侧额定电压较用电设备额定电压高10％，只有当变压器二次侧与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的1。05倍.

　　1。2我国变电站及其设计的发展趋势

　　一、我国变电站的发展趋势

　　近年来，在我国在经济技术领域中取得了快速发展，特别是计算机网络技术和通信技术的发展，为我国变电站的发展起到了强有力的推动作用，越来越多的新技术新产品应用到变电站方面，具体来说，使我国变电站设计呈现以下发展趋势:1.智能化

　　智能化变电站的发展是随着高压高精度的智能仪器的出现而逐渐发展的，特别是计算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用，使变电站的所有信息采集、传输实现的智能化处理提供的强大的物质和理论基础。智能化主要体现在以下几个方

　　面：

　　紧密联结全网。

　　支撑智能电网。

　　高电压等级的智能化变电站满足特高压输电网架的要求。

　　中低压智能化变电站允许分布式电源的接入。

　　远程可视化.

　　装备与设施标准化设计，模块化安装。

　　另外，为了加强对变电站及无人值守变电站在安全生产、防盗保安、火警监控等方面的综合管理水平，越来越多的电力企业正在考虑建设集中式远程图像监控系统,这促使了电力综合监控的网络化发展.以IP数字视频方式，能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况，并及时对发生的情况做出反应,适应许多地区变电站的需要。

　　不过我国目前还没用完全实现真正意义山的智能化一次设备，一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备俩转化实现，一般采用智能终端的模式.目前在国内进行的数字化变电站项目,虽然大多数采用此种方式,但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造，智能终端与开关整合度较低，还有很大的发展空间.2。

　　数字化

　　通过采用现代化的精密仪器仪表，以及实时性较高的通信网络,因此在此基础上出现了数字化变电站，数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。

　　3。

　　装配化

　　装配式变电站采用全预制装配结构的建筑形式，大幅缩短了设计及建设周期，减少了变电站占地面积，节约了土地资源。随着国网公司“两型一化"的推广,装配式变电站在全国各地均成功试点，成为今后变电站建设的一种新型模式。

　　二、我国变电站设计的发展趋势

　　依据我国的国情，以及我国多年来积累的关于变电站设计的实践和经验,可以看出我国变电站设计的发展趋势有以下几个方面。我国电力建设经过多年的发展,系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展,制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。

　　1、变电站接线方案趋于简单化

　　随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加,变电站接线简化趋于可能。例如,断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少.特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短.为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。

　　2、大量采用新的电气一次设备

　　近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降,伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展,性能不断完善,应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高,配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。

　　这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以SF6断路器为核心，与其它高压电气设备进行组合，形式繁多。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便,价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。

　　3、变电站占地及建筑面积减少

　　随着经济和城市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而城市土地十分宝贵，地价越来越昂贵。新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求，追求综合经济、社会效益，所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式，占地面积有效减少。另外，针对一些110kV及以下变电站实现无人值班，设计中取消了与运行人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。

　　4、变电站综合自动化技术

　　变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平,降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面,保护本身也需要自检查、故障滤波、事件记录、运行监视和控制管理等功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。

　　变电站综合自动化技术将会引起电力行业的重视，成为变电站设计核心技术之一。

　　变电站综合自动化发展趋势主要表现在一下几个方面:⑴全分散式变电站自动化系统。⑵引入先进的网络技术。

　　总之,变电站综合自动化向着使电力系统的运行和控制更方便、快捷、安全、灵活的方向发展。

　　1.3变电站设计的主要原则和分类

　　变电站设计的原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效、，努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适应性、灵活性、时效性和和谐性的协调统一。1。

　　统一性：建设标准统一,基建和生产标准统一，外部形象提醒公司企业的文化特征。2.可靠性：主接线方案安全可靠。3。

　　经济性，按照利益最大化原则，综合考虑工程初期投资与长期运行费用,追求设备寿命期内最佳经济效益。4。

　　先进性：设备选型先进合理，占地面积小，注重环保,各项技术经济可比指标先进。5.适应性：综合考虑不同地区的实际情况，要在系统中具有广泛的适应性，并能在一定时间内对不同规模，不同形式,不同外部条件均能适应.6.灵活性：规模划分合理,接口灵活,组合方案多样，规模增减方便，能够运行于不同的情况环境下。7。

　　时效性：建立滚动修改机制，随着电网的发展和技术的进步，不断更新、补充和完善设计。8.和谐性：变电站的整体状况与变电站周边人文地理环境相协调

　　变电站设计的分类按照变电站标准方式、配电装置型式和变电站规模3个层次进行划分.（1）按照变电站布置方式分类。110kv变电站分为户外变电站、户内变电站和半地下变电站3类.在变电站设计中,户外变电站是指最高电压等级的配电装置、主变布置在户外的变电站;户内变电站是指配电装置布置在户内，主变布置在户内、户外或者户内的变电站。半地下变电站是指主变布置在地上,其它主要电气设备布置在地下建筑内的变电站；地下变电站是指主变及其他主要电气设备布置在地下建筑内的变电站。

　　（2）按配电装置型式分类.110kv配电装置可再分为常规敞开式开关设备和全封闭式组合电气2类进行设计。

　　（3）按变电站规模进行分类。例如户外AIS变电站，可按最高电压等级的出线回路数和主变台数、容量等不同规模分为终端变电站、中间变电站和枢纽变电站。

　　1.4选题目的及意义

　　本次设计旨在掌握变电站设计的基本流程。这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。通过本次设计，巩固和加深专业课知识,掌握发电厂部分初步设计的过程，而且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。同时对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和方法，继电保护整定的基本理论和方法,主接线的设计，导体和电气设备的选择以及变压器的选择，防雷接地保护等.1.5设计思路及工作方法

　　分四步完成：

　　1.

　　变电站电气主接线的设计(完成主接线，主变及站变的选择:包括容量计算、台数和型号的选择，绘出主接线）；

　　2.

　　短路电流计算及继电保护整定计算；

　　3.

　　主要电气设备选择；

　　4.

　　配电装置设计。

　　1。6设计任务完成的阶段内容及时间安排

　　1234设计（论文)各阶段名称

　　查阅资料,翻译文献

　　设计相关的资料并阅读，完成开题报告

　　实习,并进行开题答辩

　　及站变的选择（容量计算、台数和型号的选择)56789完成短路计算和继电保护整定计算

　　完成导体和电气设备的选择

　　完成防雷接地设计

　　配电装置设计

　　第5、6、7、8周

　　第9、10周

　　第11周

　　第12周

　　起止日期

　　大四上学期第14、15周

　　周

　　大四下学期第1、2周

　　了解设计内容及要求,熟悉设计题目，收集与大四上学期第16、17、18初步完成电气主接线设计,完成主接线、主变第3、4周

　　完成毕业设计论文及图纸的绘制，准备答辩

　　第13、14、15周

　　任务书

　　2。1原始资料

　　一、题目：110KV变电站设计

　　二、原始资料

　　(一)建设性质及规模

　　本所为于某市边缘。除以10KV电压供给市区工业与生活用电外，并以35KV电压向郊区工矿企业及农业供电.其性质为区域变电站。

　　电压等级：110/35/10KV线路回数：

　　110KV近期2回，远景发展2回；

　　35KV近期4回，远景发展2回；

　　10KV近期9回，远景发展2回；

　　（二）电力系统接线简图

　　S1=200MVSx1=0。6~110KV甲交

　　24301200MVASx2=0.6~

　　2401852（）

　　80251512110KVFS市变

　　图2-1电力系统接线图

　　附注:1、图中，系统容量、系统阻抗均相当于最大运行方式：

　　2、最小运行方式下:S1=170MVA，XS1=0。85S2=1050MVA，XS2=0.653、系统可保证本所110KV母线电压波动在±5%以内。

　　（三）负荷资料

　　电压

　　最大负荷

　　MW近期

　　远

　　景

　　穿越功率

　　MW近

　　期

　　远

　　景

　　负荷组成

　　（％）

　　一级

　　二级

　　三级

　　自然

　　线长

　　（km）

　　110KV市系一线

　　市甲线

　　备用一

　　备用二

　　35KV煤矿1煤矿2甲乡镇

　　乙乡镇

　　备用1备用21011515202404020230303031225202010201512备注

　　等级

　　负荷

　　名称

　　力率

　　Tmax（h)1。521。522230。0.90.2。51.520。0.90.0。均为补偿后值

　　10KV化肥厂1化肥厂2开关厂

　　电线电缆厂1电线电缆厂2玻璃厂

　　机械厂

　　2.52.54040202020203030.7855000.7855000.7540000。73450022322.52。5112。51。511。53030.734500211130303030.7550000。78400021。53。5食品厂

　　市区

　　备用一

　　备用二

　　11。52023040.80.8450030003。51.51.22110.70.7（四）地形、地质、水文、气象等条件

　　所址地区海拔185m，地势平坦，属轻微地震区。

　　年最高气温+40°C,年最低气温-10°C，年平均气温+12°C，最热月平均最高

　　温度+34°C。最大风速30m/s,复水厚度为10mm,属于我国第V标准气象区。

　　线路由系统变电所S1,南墙出发至RM变电所南墙上，全长共12KM，在线路3、7、9、11KM处共转角四次。其角度为28°、6°、90°、78°.全线地质为亚黏土地层，地耐力为2。5kg/cm2，天然容重2。7kg/cm3，土壤电阻率为100Ω.地下水位较低,水质良好，无腐蚀作用。土壤热阻率ρT=120°C/w，土温20°C。

　　三、设计任务

　　1、变电所总体分析；

　　2、负荷分析计算与主变压器选择;3、电气主接线设计；

　　4、短路电流计算及电气设备选择；

　　5、配电装置设计；

　　6、110KV线路保护整定计算；

　　7、变压器保护整定计算;8、110KV或35KV母线保护整定计算；

　　四、设计成品

　　（一）毕业设计说明书一册(包括：电气一次、二次部分）;（二）设计图纸

　　（1）电气主接线图(#2图）；

　　（2）110KV配电装置间隔断面图（＃2图)；

　　2.2设计内容及要求

　　1、主接线设计：分析原始资料，根据任务数的要求拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案。

　　2、短路电流计算:根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表示出短路电流计算结果。

　　3、主要电气设备选择。

　　4、110kV高压配电装置设计。

　　5、进行继电保护的规划设计.（简略）

　　6、线保护和变压器主保护进行整定计算。

　　电气主接线设计

　　发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备,按一定顺序连接的,用以表示生产、汇集和分配电能的电路，电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。

　　3.1电气主接线设计概述

　　一、对电气主接线的基本要求

　　现代电力系统是一个巨大的、严密的整体,各个发电厂、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,发电厂、变电站主接线必须满足一下基本要求.（1）运行的可靠

　　断路器检修时是否影响供电;设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

　　（2）具有一定的灵活性

　　主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式,达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的推出设备。切除故障停电时间短,影响范围就最小，并且再检修时可以保证检修人员的安全。

　　（3）操作应尽可能简单、方便

　　主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。复杂的接线不但不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故.但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或者不必要的停电。

　　（4）经济上合理

　　主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年运行费用小,占地面积最少,使其尽可能的发挥经济效益。

　　（5）具有扩建的可能性

　　由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快,因此，在选择主接线时还应考虑到具有扩建的可能性。

　　变电站电气主接线的选择,主要取决于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。

　　二、变电站电气主接线的设计原则

　　电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行和维护的方便，尽可能地节省投资，就进取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

　　电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。他与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况,全面分析有关影响因素,正确处理他们之间的关系,合理的选择主接线方案。

　　在工程设计中,经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的，设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。

　　(1)接线方式：对于变电站的电气接线,当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路-变压器组或桥型接线等.若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110-220kv配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥型接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线接线，在枢纽变电站中,当110—220kv出线在4回及以上时，一般采用双母线接线。在大容量变电站中，为了限制6—10kv出线上的短路电流，一般可采用下列措施：1。

　　变压器分列运行2。

　　在变压器回路中装置分裂电抗器.3.采用低压侧为分裂绕组的变压器。4.出线上装设电抗器.(2)断路器的设置：根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。

　　(3)为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够

　　的资料时，可采取下列数据：1.最小负荷为最大负荷的60—70％，如主要农业负荷时则取20—30％;2.负荷同时率取0.85—0.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.95—1；3。

　　功率因数

　　一般取0。8；４.线损平均取5％。

　　三、电气主接线设计步骤

　　(1）分析原始资料

　　1.本工程情况

　　包括变电站类型，设计规划容量（近期,远景）,主变台数及容量，最大负荷利

　　用小时数及可能的运行方式等。

　　2.

　　电力系统状况

　　包括电力系统近期及远景规划（5-10年），变电站在电力系统中的位置(地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等.主变压器中性点接地方式是一个综合问题，他与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关,直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。我国一般对35kv及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统，对110kv就以上高压系统,皆采用中性点直接接地系统，有称大电流接地系统.3.

　　负荷情况

　　包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料是设计主接线的基础数据,电力负荷预测工作是电力规划工作的重要组成部分，也是电力规划的基础.对电力负荷的预测不仅应有短期负荷预测,还应有中长期负荷预测,对电力负荷预测的准确性，直接关系着发电厂和变电站电气主接线设计成果的质量,一个优良的设计，应能经受当前及较长远时间（5—10年）的检验。

　　4.

　　环境条件

　　包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响，特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差较大，应予以重视。

　　5。

　　设备制造情况

　　这往往是设计能否成立的重要前提，为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等质量汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可靠性.（2）主接线方案的拟定与选择

　　根据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑,可拟定出若干个主接线方案(近期和远景）.依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2—3个技术上相当,有能满足任务书要求的方案，再进行经济比较，结合最新技术，最终确定出在技术上合理、经济山可行的最终方案。

　　（3）短路电流计算和主要电气设备选择

　　对选定的电气主接线进行短路电流计算,并选择合理的电气设备。

　　（4）绘制电气主接线

　　对最终确定的电气主接线，按照要求,绘图。

　　3。2电气主接线的基本形式

　　主接线的基本形式,就是主要电气设备常用的几种接线方式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同。且各回馈线中所传输的容量也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，再进出线较多（一般超过4回),采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便,有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小,通常用于进出线回路少,不再扩建和发展的发电厂和变电站.有汇流母线的接线方式可概括为单母线接线和双母线接线两大类，无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。

　　3.3电气主接线选择

　　依据原始资料,经过分析，根据可靠性和灵活性经济性的要求，高压侧有4回出线,其中两回备用，宜采用双母线接线或单母线分段接线，中压侧有6回出线,其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线分段接线方式,低压侧有11回出线，其中两回备用，可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，经过分析、综合、组合和比较，提出三种方案：

　　方案一:110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用双母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式。

　　110kv侧采用双母线接线方式，优点是运行方式灵活，检修母线时不中断供电，任一组母线故障时仅短时停电，可靠性高。缺点是,操作复杂，容易出现误操作，检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电，任一母线故障仍会短时停电，结构复杂，占地面积大，投资大。10kv侧采用单母线分段接线方式，供给市区工业与生活用电，由于一级负荷占25％左右，二级负荷占30％左右，一级和二级负荷占55%左右，采用单母线分段接线方式,优点是接线简单清晰，操作方便，造价低，扩展性好，缺点是可靠性灵活性差。方案一主接线图如下：

　　图3—1方案一主接线图

　　方案二:110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式

　　35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式,优点是，检修任一进出线断路器时，不中断对该回路的供电，和单母线分段接线方式相比，可靠性提高，灵活性增加，缺点是，增设旁路母线后,配电装置占地面积增大，增加了断路器和隔离开关的数目,接线复杂,投资增大。

　　方案二的主接线图如下：

　　图3—2方案二主接线图

　　方案三:110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式

　　方案三的主接线图如下：

　　图3—3方案三主接线图

　　对于上述三种方案综合考虑：

　　该地区海拔185m，海拔并不高，对变电站设计没有特殊要求,地势平坦，属平原地带,为轻微地震区，年最高气温+40°C,年最低气温—10°C，年平均气温+12°C，最热月平均最高温度+34°C。最大风速30m/s,复水厚度为10mm，属于我国第V标准气象区。

　　因此110kv侧采用单母线分段接线方式就能满足可靠性和灵活性及经济性要求,对于35kv及10kv侧,采用单母线分段接线方式.综合各种因素,宜采用第三种方案。

　　变电站主变压器选择

　　主变压器的选择：再各级电压等级的变电站中，变压器是主要的电气设备之一。其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器台数、容量和型号是变电站可靠供电和网络经济运行的保证.特别是我国当前的能源政策是开发、利用、节约并重,近期以节约为主。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的台数、容量和型号，提高网络的经济运行将具有明显的经济效益。

　　4.1主变压器的选择

　　一、主变压器台数的选择

　　在变电站设计过程中，一般需要装设两台主变压器，防止其中一台出现故障或检修时中断对用户的供电。对110kv及以下的终端或分支变电站,如果只有一个电源,或变电所的重要负荷有中、低压侧电网取得备用电源时,可只装设一台主变压器，对大型超高压枢纽变电站，可根据具体情况装设2-4台主变压器，以便减小单台容量.因此，在本次设计中装设两台主变压器。

　　二、主变压器容量的选择

　　1、主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10~20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。

　　2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60％（220kV及以上电压等级的变电所应满足70%)的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷S?和大部分II类负荷S?(220kV及以上电压等级的变电所,在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I类负荷S?和II类负荷S?)，即

　　（n?1）SN?(0.6?0.7)Smax和（n?1）SN?S??S?

　　（4—1）

　　最大综合计算负荷的计算:

　　Smax?mPimax??Kt???cos???(1??%)

　　（4—2）

　　i??i?1式中，Pimax—各出线的远景最大负荷；

　　m-出线回路数；

　　cos?i—各出线的自然功率因数；

　　Kt—同时系数，其大小由出线回路数决定,出线回路数越多其值越小，一

　　般在0.8～0。95之间；

　　?%—线损率,取5％。

　　因此，由原始材料可得：

　　35kv侧：

　　S1?(2?2?3?2.5?1.5?2)/0.9?14.44MVA

　　10kv侧：

　　S2?2.5/0.78?2.5/0.78?2.5/0.75?1.5/0.73?

　　1.5/0.73?1/0.75?1.5/0.78?1.5/0.8?2/0.8?1/0.78?1/0.78?24.053MVA

　　则总的负荷为：S总?S1?S2?38.493MVA

　　取Kt=0。85，则：

　　Smax?0.85?38.493?1.05?34.355MVA

　　则，SN?0.7Smax?0.7?34.355?24.0485MVA

　　因此主变容量为：SN?24.0485MVA

　　三、主变压器型号的选择

　　1.相数选择

　　变压器有单相变压器组和三相变压器组。在330kv及以下的发电厂和变电站中，一般选择三相变压器。单相变压器组由三个单相的变压器组成,造价高、占地多、运行费用高.只有受变压器的制造和运输条件的限制时，才考虑采用单相变压器组，因此在本次设计中采用三相变压器组。

　　2.绕组数选择:在具有三种电压等级的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该

　　变压器容量的15％以上,或在低压侧虽没有负荷,但是在变电所内需要装无功补偿设备时，主变压器宜选用三绕组变压器。

　　3.绕组连接方式的选择：变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种。高压绕组为星形联结时，用符号Y表示，如果将中性点引出则用ＹＮ表示，对于中＼低压绕组则用ｙ及ｙｎ表示；高压绕组为三角形联结时，用符号Ｄ表示，低压绕组用ｄ表示.三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时,三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大,危害变压器的绝缘，还会对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响.

　　4.2主变压器选择结果

　　根据以上计算和分析结果,查《发电厂电气主系统》可得，选择的主变压器型号为：SFSZ9—25000/110。

　　主要技术参数如下：

　　额定容量：25000kVA额定电压：高压-110±8×1.25％（kv）;中压—38。5±2×2.5％(kv）;低压—10。5（kv)连接组别：YN/yn0/d11空载损耗：21。8（kw)短路损耗：112。5kw空载电流：0。53%阻抗电压(％）:高中:US(1?2)%?10.5；中低US(2?3)%?6.5；高低US(3?1)%?17.5，因此选择SFSZ9-25000/110型变压器两台。

　　短路电流计算

　　5。1短路的危害

　　（1）通过故障点的短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏。

　　（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用,引起他们的损坏或缩短他们的使用寿命。

　　（3）电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。

　　（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解.5。2短路电流计算的目的在变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要有以下一个方面:（1）电气主接线的比较

　　（2）选择、检验导体和设备

　　（3）在设计屋外髙型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对的安全距离

　　（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

　　5。3短路电流计算方法

　　在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路.电力系统中,发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠工作，因此作为选择检验电气设备的短路计算中,以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k表示.在计算电路图上，将短路所考虑的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点,短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，由于将电力系统当做有限大容量电源，短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化

　　简，求出求等效总阻抗，在换算成计算电抗，根据计算曲线查出短路电流标幺值，在换算成有名值。

　　5。4短路电流计算

　　确定短路点：在本次设计过程中，为了方便选择电气设备及校验，选取的短路点为110kv,35kv及10kv母线。

　　电力系统接线图为：

　　S1=200MVSx1=0。6~

　　110KV

　　甲交

　　L2~

　　L12403L31501852401225L42（80）

　　FS市变

　　图5-1电力系统接线图

　　首先计算电路的参数:选取SB?100MVA，UB?UAV

　　等值电路如下:

　　1200MVASx2=0。6110KV

　　图5-2系统等值网络图

　　三相变压器：US11%?US21%?1?US(1?2)?US(3?1)?US(2?3)??1?10.5?17.5?6.5??10.75221?US(1?2)?US(2?3)?US(3?1)??1?10.5?6.5?17.5???0.25221?US(2?3)?US(3?1)?US(1?2)??1?17.5?6.5?10.5??6.7522US12%?US22%?

　　US13%?US23%?**则:XX11?XX21?US11?SB10.75?100??0.43100SN100?25**XX12?XX22?**XX?X13X23?US13?SB6.75?100??0.2100SN100?25*XL1?XL1SB100?4.8??0.036322UAv115SB100?12??0.09022UAv115*XL2?XL2*XL3?XL3SB100?0.5?32??0.12122UAv115SB100?10??0.07562UAv1152*XL4?XL4*XS1?XS1SB100?0.6??0.3UN1200SB100?0.6??0.05UN21200*XS2?XS2计算后等值电路如下

　　图5-3系统等值网络化简图

　　5.4。1110kv侧母线短路计算

　　网络为:

　　图5—4110kV侧短路的等值电路图

　　△/Y变换:

　　图5—5110kV侧短路的等值电路图

　　Y/△变换：

　　图5-6110kV侧短路的等值电路图

　　则有：

　　图5-7110kV侧短路的等值电路图

　　*XJS1?X1SN1200?0.384??0.76UB100SN21200?0.2679??1.534UB100*XJS2?X2***查计算曲线数字表可得：I1?0??1.360，I1?1??1.284，I1?2??1.464***I2?0??0.70，I2?1??0.671,I2?2??0.671换算成有名值为:I?0??I1*(0)?I?1??I1*(1)?SN13UAvSN13UAv*?I2(0)?SN23UAvSN23UAv?1.360?2003?115?0.7?12003?115?5.5827KA

　　*?I2(1)??1.284?2001200?0.671??5.3317KA

　　3?1153?115I?2??I1*(2)?SN13UAv*?I2(2)?SN23UAv?1.464?2003?115?0.671?12003?115?5.5124KA

　　Ich?2.55I(0)?2.55?5.5827?14.2359KA

　　5.4.235kv侧母线短路计算

　　图5—835kV侧短路的等值电路图

　　图5-935kV侧短路的等值电路图

　　Y/△变换:

　　图5-1035kV侧短路的等值电路图

　　图5—1135kV侧短路的等值电路图

　　*XJS1?X1SN1200?0.9074??1.814UB100SN21200?0.6329??7.5948〉3。45UB100*XJS2?X2***查计算曲线数字表可得：I1?0??0.5653，I1?0.5??0.5793,I1?1??0.5793换算成有名值为:I?0??I1*(0)?I?0.5??I1*(0.5)?SN13UAvSN1*?I2(0)?SN23UAvSN2?0.5653?2003?37?11200??4.2297KA7.59483?373UAv*?I2(0.5)?3UAv?0.5793?20011200???4.2734KA3?377.59483?37I?1??I1*(2)?SN13UAv*?I2(1)?SN23UAv?0.5793?20011200???4.2734KA7.59483?373?37Ich?2.55I(0)?2.55?4.2297?10.7857KA

　　5。4。310kv侧母线短路计算

　　图5—1210kV侧短路的等值电路图

　　图5-1310kV侧短路的等值电路图

　　Y/△变换：

　　图5—1410kV侧短路的等值电路图

　　图5-1510kV侧短路的等值电路图

　　*XJS1?X1SN1200?1.2359??2.471UB100SN21200?0.8620??10.344〉3。45UB100*XJS2?X2***查计算曲线数字表可得：I1，I1?0??0.4135,I1?0.5??0.4151?1??0.4151换算成有名值为：

　　I?0??I1*(0)?I?0.5??I1*(0.5)?SN13UAvSN1*?I2(0)?SN23UAvSN2?0.4135?11200??10.926KA10.3443?10.53?10.5?20011200???10.9437KA3?3710.3443?372003UAv*?I2(0.5)?3UAv?0.4151?I?1??I1*(1)?SN13UAv*?I2(1)?SN23UAv?0.4151?20011200???10.9437KA10.3443?373?3Ich?2.55I(0)?2.55?10.926?27.8613KA

　　电气设备的选择

　　在电力系统中,虽然各种电气设备的功能不同,工作条件各异，具体选择方法和校验项目也不尽相同,但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验动、热稳定性。

　　本设计中，电气设备的选择包括:导线的选择，高压断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择，避雷器的选择。

　　6.1导体的选择和校验

　　裸导体应根据具体情况,按导体截面，电晕（对110kV及以上电压的母线），动稳定性和机械强度，热稳定性来选择和校验，同时也应注意环境条件,如温度、日照、海拔等.一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根、双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。

　　导体的选择校验条件如下:一、导体截面的选择:1、按导体的长期发热允许电流选择

　　Ial?Imax

　　（6—1）

　　当实际环境温度?不同于导体的额定环境温度??时，其长期允许电流应该用下式修正

　　Ial??KIal(6-2）

　　式中

　　K-综合修正系数.不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为

　　K??al??(6-3）

　　?al???

　　式中,?al—导体的长期发热最高允许温度，裸导体一般为70?C；

　　??—导体的额定环境温度,裸导体一般为25?C.?F(?al???)

　　由载流量Ial?可得，正常运行时导体温度?为

　　R

　　2Imax

　　?????

　　（?al???）2(6-4）Ial?必须小于导体的长期发热最高允许温度70?C

　　2、按经济电流密度选择

　　按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小.除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大,长度在20米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。

　　经济截面积用下式计算：

　　I

　　S?max

　　J式中，Imax—正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷；

　　J—经济电流密度，常用导体的J值，可根据最大负荷利用时数Tmax，由经济电流密度曲线中查出来。

　　按经济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经济截面积。

　　二、导体的校验：

　　1、电晕电压校验

　　Ucr?Umax

　　220kV采用了不小于LGJ—300或110kV采用了不小于LGJ—70钢芯铝绞线，或220kV采用了外径不小于?30型或110kV采用了外径不小于?20型的管形导体时，可不进行电晕电压校验。

　　2、热稳定校验

　　按最小截面积进行校验

　　Smin?1QkKs(6—C5）

　　当所选导体截面积S?Smin时，即满足热稳定性要求.6.1。1110kv母线选择及校验

　　按导体的长期发热允许电流选择：

　　Imax?1.05SNUN3?1.05?38493110?3?212.14A

　　1.05?38493I3?110?216.06AIal?max?

　　k70?3470?25查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条25?4mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial?292A，集肤系数为KS?1，环境温度为34度时的允许电流为:Ial??KIal?292?热稳定校验：

　　70?34?261.17?216.06，满足长期发热条件要求。

　　70?25短路电流热效应:Qk?Qp?Qnp

　　Qp?22?5.58272?10?5.33172?5.51242?57.63?kA??S

　　12??Qnp?TI2?0.05?5.58272?1.558?kA?2?S

　　2?SQk?Qp?Qnp?57.63?1.558?59.218?kA?短路前导体的工作温度为:

　　2Imax212.142?57.75?w?????al???2?34??70?34??2261.17Ial?由插值法得:C?C2?Smin??2??w?C1?C2??91?60?57.75??93?91??91.?2??160?5511QkKs??59.218?1?106mm2?83.735mm2C91.9所选截面S?100mm2?Smin?83.735mm2，能满足热稳定性要求

　　6.1.235kv母线选择及校验

　　按导体的长期发热允许电流选择：

　　Imax?1.05SNUN3?1.05?1444035?3?250.11A

　　14440IIal?max?3?38.5?279.63A

　　k70?3470?25查矩形导体长期允许载流量表,每相选用单条25?5mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial?332A，集肤系数为KS?1，环境温度为34度时的允许电流为：

　　Ial??KIal?332?热稳定校验：

　　70?34?296.95?279.63,满足长期发热条件要求。

　　70?25短路电流热效应：Qk?Qp?Qnp

　　QP?12?4.22972?10?4.27342?4.27342?18.23?kA??S

　　12??Qnp?TI2?0.05?4.22972?0.89?kA?2?S2?SQk?Qp?Qnp?18.23?0.89?19.12?kA?短路前导体的工作温度为:

　　2Imax250.112?59.53?w?????al???2?34??70?34??2296.95Ial?由插值法得：

　　C?C2?Smin??2??w?C1?C2??91?60?59.539??93?91??91.184?2??160?5511QkKs??19.12?1?106mm2?47.95mm2C91.184所选截面S?125mm2?Smin?47.95mm2,能满足热稳定性要求

　　6.1。310kv母线选择及校验

　　按导体的长期发热允许电流选择：

　　Imax?1.05SNUN3?1.05?24053?1458A

　　10?324053IIal?max?3?10.5?1630A

　　k70?3470?25查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条125?8mm矩形铝导体,平放时允许电流Ial?1920A，集肤系数为KS?1.08,环境温度为34度时的允许电流为：

　　Ial??KIal?1920?热稳定校验：

　　70?34?1717?1630，满足长期发热条件要求。

　　70?25短路电流热效应:Qk?Qp?Qnp

　　QP?12?10.9262?10?10.94372?10.94372?119.73?kA??S

　　12??Qnp?TI2?0.05?10.9262?5.97?kA?2?S

　　2?SQk?Qp?Qnp?119.73?5.97?125.7?kA?短路前导体的工作温度为：

　　2Imax16302?59.95?w?????al???2?34??70?34??21920Ial?由插值法得：

　　C?C2?Smin??2??w?C1?C2??91?60?59.95??93?91??91.02?2??160?5511QkKs??125.7?1?106mm2?123.17mm2C91.02所选截面S?1000mm2?Smin?123.17mm2，能满足热稳定性要求

　　6.2断路器和隔离开关的选择及校验

　　高压断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并且经过经济技术方面都比较厚才能确定.根据目前我国高压断路器的生产情况，电压等级在10Kv～220kV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时,可以选用SF6断路器。

　　高压断路器选择的技术条件如下：

　　1、额定电压选择：

　　UN?UNs

　　（6-6)2、额定电流选择:

　　IN?Imax(6—7）

　　3、额定开断电流选择：

　　INbr?Ik(6-8)4、额定关合电流选择：

　　iNcl?ish(6—9）

　　5、热稳定校验：

　　It2t?Qk

　　（6—10）

　　6、动稳定校验：

　　ies?ish或Ies?Ish

　　（6-11）

　　隔离开关的选择，由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流及短路电流，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同.6。2。1110kv侧断路器及隔离开关的选择及校验

　　1。断路器的选择和校验

　　流过断路器的最大持续工作电流:

　　Imax?1.05SN3UN?1.05?384933?110?212.14A

　　选择及校验过程如下：

　　（1）额定电压选择:UN?UNs?110kV

　　(2）额定电流选择:IN?Imax?212.14A

　　(3）额定开断电流选择：

　　由上述短路计算得，Ik?5.5827kA

　　所以,INbr?Ik?5.5827kA

　　（4）额定关合电流选择：

　　ish?2.55ik?2.55?5.5827?14.2359kA

　　iNcl?ish?14.2359kA

　　根据以上条件查手册，选择的满足要求的高压断路器的型号为SW6—110Ⅰ/1200，技术参数如下表：

　　表6-1SW6—110Ⅰ/1200技术参数表

　　型号

　　SW6—110Ⅰ/120额定电压/kV110额定电流/A1200额定开断动稳定电电流/kA

　　流/kA

　　31。580热稳定电流/kA

　　固有分闸时间/S

　　4s31.50。04（5)热稳定校验：

　　It2t?Qk

　　根据110kV侧短路计算结果，查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而：

　　Qk?Qp?Qnp

　　Qn?22?5.58272?10?5.33172?5.51242?57.63?kA?12???S

　　Qnp?TI2?0.05?5.58272?1.558?kA?2?S

　　2?SQk?Qp?Qnp?57.63?1.558?59.218?kA?

　　根据表6—1数据，得

　　It2t?31.52?4?3969?kA?

　　所以,

　　It2t?Qk

　　2?S

　　即满足热稳定校验。

　　（6）动稳定校验：

　　根据表6-1数据，ies?80kA

　　由110kV短路计算结果得，ish?14.2359kA

　　所以，ies?ish

　　即满足动稳定校验。

　　2隔离开关的选择与校验

　　隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。

　　选择及校验过程如下：

　　（1）额定电压选择：

　　UN?UNs?110kV

　　(2）额定电流选择：

　　IN?Imax?212.14A

　　根据以上条件查手册,选择的满足要求的隔离开关的型号为GW5-110Ⅱ/630,其技术参数如下表：

　　表6—2GW5—110Ⅱ/630技术参数表

　　型号

　　GW5—110Ⅱ/63额定电压

　　/kV110额定电流/A630动稳定电流/kA

　　50热稳定电流/kA

　　4s20（3）热稳定校验：

　　It2t?Qk

　　It2t?202?4?1600?kA?2?s

　　所以

　　It2t?Qk

　　即满足热稳定校验。

　　（4）动稳定校验：

　　根据表6—2数据，ies?50kA

　　由110kV短路计算结果得，ish?14.2359kA

　　所以,

　　ies?ish

　　即满足动稳定校验。

　　6。2.235kv侧断路器及隔离开关的选择及校验

　　1。断路器的选择和校验

　　流过断路器的最大持续工作电流：

　　Imax?1.05SN3UN?1.05?144403?35?250.11A

　　选择及校验过程如下：

　　(1）额定电压选择：

　　UN?UNs?35kV

　　（2）额定电流选择:IN?Imax?250.11A

　　（3）额定开断电流选择:由上述短路计算得，Ik?4.2297kA

　　所以,INbr?Ik?4.2297kA

　　（4）额定关合电流选择：

　　ish?2.55ik?2.55?4.2297?10.786kA

　　iNcl?ish?10.786kA

　　根据以上条件查手册,选择的满足要求的高压断路器的型号为SN10—35/1000，技术参数如下表：

　　表6—3SN10-35/1000技术参数表

　　型号

　　SN10-35/100额定电压

　　额定电/kV流/A351000额定开断动稳定热稳定电流/kA

　　电流/kA

　　电流/kA

　　4s16.54116。5固有分闸时间/S

　　0。04（5）热稳定校验：

　　It2t?Qk

　　根据35kV侧短路计算结果,查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而：

　　Qk?Qp?Qnp

　　Qn?12?4。22972?10?4。27342?4。27342?18.23?kA??S

　　12??Qnp?TI2?0.05?4.22972?0.89?kA?2?S2?SQk?Qp?Qnp?18.23?0.89?19.12?kA?

　　根据表6-3数据，得

　　It2t?16.52?4?1089?kA?

　　所以，It2t?Qk

　　2?S

　　即满足热稳定校验。

　　（6）动稳定校验：

　　根据表6—3数据，ies?41kA

　　由35kV短路计算结果得，ish?10.786kA

　　所以，ies?ish

　　即满足动稳定校验。

　　2隔离开关的选择与校验

　　隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验,隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同.选择及校验过程如下:（1）额定电压选择：

　　UN?UNs?35kV

　　（2)额定电流选择：

　　IN?Imax?250.11A

　　根据以上条件查手册，选择的满足要求的隔离开关的型号为GN2-35T/400，其技术参数如下表：

　　表6-4GN2—35T/400技术参数表

　　型号

　　GN2—35T/40额定电压

　　额定电流

　　/kV/A35400动稳定电流

　　热稳定电流/kA

　　/kA

　　5s5214(3)热稳定校验：

　　It2t?Qk

　　It2t?142?5?980?kA?

　　所以，It2t?Qk

　　即满足热稳定校验。

　　（4）动稳定校验：

　　根据表6-4数据，ies?52kA

　　由35kV短路计算结果得，ish?10.786kA

　　所以，ies?ish

　　即满足动稳定校验。

　　由于按按该母线最大工作电流选定的断路器和隔离开关是该电压级别的最小型号，那么如果按各个负荷算计出来的工作电流选择的设备至少也应是这个型号.6。2.310kv侧断路器及隔离开关的选择及校验

　　1.断路器的选择和校验

　　选择最大负荷支路进行最大持续工作电流计算，则有

　　Imax?选择及校验过程如下:（1）额定电压选择：

　　UN?UNs?10kV

　　（2)额定电流选择：

　　IN?Imax?202.07A

　　（3）额定开断电流选择：

　　由上述短路计算得，Ik?10.926kA

　　所以，INbr?Ik?10.926kA

　　（4）额定关合电流选择:

　　ish?2.55ik?2.55?10.926?27.8613kA

　　2?S

　　1.05SN3UN?1.05?2500?202.07A

　　3?10?0.75iNcl?ish?27.8613kA

　　根据以上条件查手册，选择的满足要求的高压断路器的型号为SN10-10Ⅰ/630，技术参数如下表：

　　表6—5SN10—10Ⅰ/630技术参数表

　　型号

　　SN10—10Ⅰ/63额定电压

　　额定电/kV流/A10630额定开断动稳定电电流/kA

　　流/kA

　　1640热稳定电流/kA

　　固有分闸时间/S

　　2s160.04(5）热稳定校验:It2t?Qk

　　根据10kV侧短路计算结果,查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而:

　　Qk?Qp?Qnp

　　Qn?12?10.9262?10?10.94372?10.94372?119.73?kA?12???S

　　Qnp?TI2?0.05?10.9262?5.97?kA?2?S

　　2?SQk?Qp?Qnp?119.73?5.97?125.7?kA?

　　根据表6-5数据，得

　　It2t?162?4?1024?kA?

　　所以,

　　It2t?Qk

　　?S

　　即满足热稳定校验.（6）动稳定校验：

　　根据表6—5数据，ies?40kA

　　由10kV短路计算结果得，ish?27.8613kA

　　所以，ies?ish

　　即满足动稳定校验.由于按按该母线最大工作电流选定的断路器是该电压级别的最小型号,那么如果按各个负荷算计出来的工作电流选择的设备至少也应是这个型号.2隔离开关的选择与校验

　　隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验,隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。

　　选择及校验过程如下:选择第大负荷支路进行最大持续工作电流值进行选择,则有

　　（1)额定电压选择：

　　UN?UNs?10kV

　　（2）额定电流选择：

　　IN?Imax?202.07A

　　根据以上条件查手册，选择的满足要求的隔离开关的型号为GN6—10T/400，其技术参数如下表：

　　表6-6GN6—10T/400技术参数表

　　型号

　　GN6-10T/40额定电压

　　额定电流

　　动稳定电流

　　热稳定电流/kA

　　/kV/A/kA

　　5s104004014（3）热稳定校验:It2t?Qk

　　It2t?142?5?980?kA?

　　所以，It2t?Qk

　　即满足热稳定校验。

　　（4）动稳定校验：

　　根据表6-6数据，ies?40kA

　　由10kV短路计算结果得，ish?27.8613kA

　　所以，ies?ish

　　即满足动稳定校验。

　　对于其他支路由于在满足动稳定行的前提下，按支路的最大工作电流选定的隔离开关是该级别的最小型号，那么如果按其他各个负荷算计出来的工作电流选择的设备至少也应是这个型号。

　　2?S

　　6。3电压互感器和电流互感器的选择

　　6.3。1电流互感器的选择

　　（1）额定电压的选择：

　　电流互感器的额定电压UN不得低于其安装回路的电网额定电压UNs，即

　　UN?UNs

　　（6-12）

　　（2）额定电流的选择：

　　电流互感器的额定电流IN1不得低于其所在回路的最大持续工作电流Imax，即

　　IN1?Imax(6-13）

　　为了保证电流互感器的准确级,Imax应尽可能接近IN1(一)

　　110kv侧电流互感器的选择

　　额定电压:UN?UNs?110KV

　　额定电流：IN1?Imax?212.14A

　　查表，选用选LCWD－110－(50～100）～(300~600)/5型，如下表所示：

　　表6-7LCWD－110－（50～100)～(300~600)/5技术参数

　　型号

　　准确级次

　　二次负荷（Ω）

　　10%倍数

　　额定电流比级次组合

　　1s热稳定动稳定倍（A）

　　数

　　1级

　　3级

　　二次负荷(Ω）

　　倍数

　　倍数

　　（50—100)~LCWD-110（300-600)/5D1D11。21。2240。81。2307515150因为IN1??50~100?~?300~600?A，Imax?212.14A,所以IN1?Imax

　　(二)

　　35kv侧电流互感器的选择

　　额定电压：UN?UNs?35KV

　　额定电流：IN1?Imax?250.11A

　　查表，选用型,如下表所示:表6-8LCWDL－35－2×20～2×300/5技术参数

　　二次负荷（Ω）

　　10%倍数

　　额定电流比1s热稳动稳定倍型号

　　级次组合

　　准确级次

　　（A)0。5级

　　1级

　　二次负荷(Ω)倍数

　　定倍数

　　数

　　LCWDL-352×20～

　　2×300/50.5D

　　0.5D21575135因为IN1?300A

　　,Imax?250.11A，所以IN1?Imax

　　(三)

　　10kv侧电流互感器的选择

　　额定电压:UN?UNs?10KV

　　额定电流：IN1?Imax?1458A

　　查表，选用LBJ－10－2000~6000/5型,如下表所示：

　　表6-9LBJ－10－2000～6000/5技术参数

　　二次负荷(Ω）

　　型号

　　额定电流比（A)级次组合

　　准确度

　　LBJ—2000～6000/5100。5/D10。51/D1D/DD0。5级

　　1级

　　3级

　　2.42。410％倍数

　　<10<1050901s热稳定

　　动稳定倍倍数

　　数

　　4。0≥15因为IN1?2000~6000A，Imax?1458A，所以IN1?Imax

　　6。3。2电压互感器的选择

　　(一)

　　110kv侧电压互感器的选择

　　1．一次电压U1：1.1UN?U1?0.9UN

　　2．二次电压U2N：U2N?103．准确等级:1级

　　查表,选择JCC－110型，如下表所示：

　　U1?110KV

　　UN?110KV

　　表6-10JCC－110技术参数

　　型式

　　单相

　　JCC-110额定变比

　　在下列准确等级下额定容量（VA)1级

　　5003级

　　1000最大容量（VA)2000110000/10（二）35kv侧电压互感器的选择

　　1．一次电压U1：1.1UN?U1?0.9UN

　　2．二次电压U2N：U2N?103．准确等级:1级

　　由以上查表，选择JDJ－35型,如下表所示：

　　表6—11JDJ－35技术参数

　　型式

　　额定变比

　　在下列准确等级下额定容量（VA)0.5级

　　1501级

　　2503级

　　600最大容量（VA)1200U1?35KV

　　UN?35KV

　　单相

　　JDJ-3535000/100(二)

　　10kv侧电压互感器的选择

　　1．一次电压U1:1.1UN?U1?0.9UN

　　U1?10KV

　　UN?10KV

　　2．二次电压U2N：U2N?103．准确等级：1级

　　由以上查表,选择JDZ－10型，如下表所示：

　　表6—12JDZ－10技术参数

　　型式

　　单相

　　JDZ-10额定变比

　　10000/100在下列准确等级下额定容量（VA）

　　0.5级

　　801级

　　1503级

　　300最大容量(VA）

　　500

篇六：110kv变电站设计论文

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)题目：110kV变电站设计

　　专业班级

　　l

　　学生姓名

　　学号

　　摘

　　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、设备人身安全密切相关。

　　变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。

　　随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。

　　[关键词]

　　变电站

　　输电系统

　　配电系统

　　高压网络

　　补偿装置

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)AbstractAlongwiththeeconomicdevelopmentandthemodernindustrydevelopmentsofquickrising,thedesignofthepowersupplysystembecomemoreandmorecompletelyandsystem.Becausethequicklyincreaseelectricityoffactories,italsoincreasesseriouslytothedependableindexoftheeconomiccondition,powersupplyinquantity.Thereforetheyneedthehigherandmoreperfectrequesttothepowersupply.WhetherDesignreasonable,notonlyaffectdirectlythebaseinvestmentandcirculatetheexpenseswithhavethemetaldepletionincolourmetal,butalsowillreflectthedependableinpowersupplyandthesafeinmanyfacts.Inaword,itisclosewiththeeconomicperformanceandthesafetyofthepeople.Thesubstationisanimportancepartoftheelectricpowersystem,itisconsistedoftheelectricappliancesequipmentsandtheTransmissionandtheDistribution.Itobtainstheelectricpowerfromtheelectricpowersystem,throughitsfunctionoftransformationandassign,transportandsafety.Thentransportthepowertoeveryplacewithsafe,dependable,andeconomical.Asanimportantpartofpower’stransportandcontrol,thetransformersubstationmustchangethemodeofthetraditionaldesignandcontrol,thencanadapttothemodernelectricpowersystem,thedevelopmentofmodernindustryandtheoftrendofthesocietylife.Alongwiththehighandquickdevelopmentofelectricpowertechnique,electricpowersystemthencanchangefromthegenerateoftheelectricitytothesupplythepower.

　　[keywords]substationtransmissionsystemdistributionhighvoltagenetworkcorrectionequipment.

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)目

　　录

　　第1章

　　原始资料及其分析

　　··············································

　　31原始资料···························································

　　2原始资料分析·······················································

　　第2章

　　负荷分析·······················································

　　第3章

　　变压器的选择··················································

　　第4章

　　电气主接线

　　······················································

　　第5章

　　短路电流的计算················································

　　131短路电流计算的目的和条件

　　·········································

　　132短路电流的计算步骤和计算结果····································

　　14第6章

　　配电装置及电气设备的配置与选择

　　····························

　　11导体和电气设备选择的一般条件

　　····································

　　12设备的选择························································

　　13高压配电装置的配置···············································

　　1第7章

　　二次回路部分··················································

　　211测量仪表的配置

　　····················································

　　212继电保护的配置

　　····················································

　　21第8章

　　所用电的设计

　　····················································

　　2第9章

　　防雷保护············································110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)绪论

　　电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。

　　由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。

　　变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。

　　变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是110KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。

　　变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于

　　提高工农业生产效率是十分有效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)第一章

　　原始资料及其分析

　　1.原始资料

　　待建变电站是该地区农网改造的重要部分，预计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。

　　1.1电压等级

　　变电站的电压等级分别为110kV,35kV,10kV。

　　110kV：

　　2回

　　35kV：

　　5回

　　（其中一回备用）

　　10kV：

　　12回

　　（其中四回备用）

　　1.2变电站位置示意图：

　　A

　　待建变电站

　　BC

　　图1变电站位置示意图

　　Fig1Transformersubstationpositionsketchmap

　　1.3待建变电站负荷数据（表1）

　　表1待建成变电站各电压等级负荷数据

　　Tab.1eachvoltagegradeburdendataofsubstation

　　电压等级

　　35kV用电单位

　　铝厂

　　最大负荷(MW)15用电类别

　　1回路数

　　1供电方式

　　架空

　　距离(km)3110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)钢铁厂

　　A变电站

　　B变电站

　　备用

　　无线电厂

　　仪表厂

　　手机厂

　　电机厂

　　10kV电视机厂

　　配电变压器A配电变压器B其它

　　注：

　　备用

　　101520.560.50.630.420.80.780.90.1，233332231331111112111122架空

　　架空

　　架空

　　电缆

　　电缆

　　电缆

　　电缆

　　架空

　　架空

　　架空

　　电缆

　　2535445431415164（1）35kV,10kV负荷功率因数均取cos￠=0.85（2）负荷同时率：35kV

　　kt=0.10kV

　　kt=0.85（3）年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年

　　(4）网损率为

　　A%=8%（5）站用负荷为50kW

　　cos￠=0.87（6）35kV侧预计新增远期负荷20MV

　　10kV侧预计新增远期符合6MV

　　1.4地形

　　地质

　　站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造洁为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。

　　1.5水文

　　气象

　　年最低气温为5度，最高气温为40度，月最高平均气温为31度，年平均气温为22度，降水量为2000毫米，炎热潮湿。

　　1.6环境

　　站区附近无污染源

　　2.原始资料分析

　　要设计的变电站由原始资料可知有110千伏，35千伏，10千伏三个电压等级。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的，所以一定要考虑到农村的实际情况。农忙

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)期和农限期需电量差距较大，而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快，所以变压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的情况，待建变电站的设计尽可能的超前，采用目前的高新技术和设备。待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。初期投入两台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的60%，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。

　　第二章

　　负荷分析

　　1.

　　负荷分析的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的可靠性非常重要。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确负荷计算的重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆，那随着经济的发展，负荷不断增加，不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。所以负荷计算是一个全面地分析计算过程，只有负荷分析正确无误，我们的变电站设计才有成功的希望。

　　2.待建变电站负荷计算

　　2.135kV侧

　　近期负荷：P近35=15+10+15+20=60MW

　　远期负荷：P远35=20MW

　　n?Pi=60+20=80MWi?1ni?1P35＝?Pi

　　kˊ(1+k")=80*0.9*（1+0.08）=77.76MW

　　Q35＝P·tgφ＝P·tg(cos10.85)=48.2MVar－

　　视在功率

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)

　　Sg35＝IN35=P77.76==91.482MVAcos?0.85S3UN=91.4823?35=1.509kA2.210kV侧

　　近期负荷：P近10=0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW

　　远期负荷：P远10=6MW

　　n?Pi=5.29+6=11.29MWi?1ni?1P10＝?Pi

　　kˊ(1+k")=11.29*0.85*（1+0.08）=10.364MW

　　Q10＝P·tgφ＝P·tg(cos－10.85)=6.423MVar

　　视在功率

　　Sg10＝IN10=P10.364==12.192MVAcos?0.85S3UN=12.1923?10=0.7039kA2.3站用电容量

　　Sg所＝P0.05＝＝0.057MVAcos?0.872.4待建变电站供电总容量

　　S∑=Sg35+Sg10+Sg所=91.482+12.192+0.057＝103.731(MVA)P∑=P35+P10+P所=77.76+10.364+0.05＝88.174(MW)

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)

　　第三章

　　变压器的选择

　　主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否，所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。

　　1.变电所主变压器的选择有以下几点原则：

　　1)在变电所中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器；对于330kV、550kV变电所，经技术经济为合理时，可装设3~4台主变压器。

　　2)对于330kV及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，均采用三相变压器。500kV变电所，应经技术经济论证后，确定是采用三相变压器，还是单相变压器组，以及是否设立备用的单相变压器。

　　3)装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事帮停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的60%以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。

　　4)具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。

　　5)与两种110kV及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况，校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。

　　6)500kV变电所可选用自耦强迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压(即短路电压)，应根据电网情况、断路器断流能力以及变压器结构选定。

　　7)对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。

　　2.主变台数的确定

　　由原始资料可知，待建变电站是在农网改造的大环境下建设的。负荷大，出线多，且农用电受季节影响大，所以考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器，可保证供电的可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。随着未来经济的发展，可再投入一台变压器。

　　3.主变压器容量的确定

　　主变压器容量一般按变电所建成后

　　5~10年规划负荷选择，并适当考虑到远期

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)10~20年的负荷发展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。此待建变电站坐落在郊区，10kV主要给某开发区供电，35kV主要给下面乡镇及几个大企业供电。考虑到

　　开发区及其乡镇的发展速度非常快，所以我们选择大容量变压器以满足未来的经济发展要求。

　　确定变压器容量:（1）变电所的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的60%，即

　　/SB

　　=S∑60%=103.731×60%＝62.241(MVA)（2）单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电需要

　　一，二级负荷为

　　15+10+0.63+0.42+0.78=26.83MVA所以变压器的容量最少为62.241MVA4.变压器类型的确定

　　4.1相数的选择

　　变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组，其经济性要好得多。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。因此待建变电站采用三相变压器。

　　4.2绕组形式

　　绕组的形式主要有双绕组和三绕组。

　　规程上规定在选择绕组形式时，一般应优先考虑三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比两台双绕组变压器都较少。对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。

　　三绕组变压器通常应用在下列场合：

　　(1)在发电厂内，除发电机电压外，有两种升高电压与系统连接或向用户供电。

　　(2)在具有三种电压等级的降压变电站中，需要由高压向中压和低压供电，或高压和重压向低压供电。

　　(3)在枢纽变电站中，两种不同的电压等级的系统需要相互连接。

　　(4)在星形-星形接线的变压器中，需要一个三角形连接的第三绕组。

　　本待建变电站具有110kV,35kV,10kV三个电压等级，所以拟采用三绕组变压器。

　　4.3普通型和自耦型的选择

　　自耦变压器是一种多绕组变压器，其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。因此，当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传输功率可以利用电磁联系，另一部分可利用电的联系，电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗，所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较，自耦变压器的经济效益非常显著。由于自耦变压器的结构简单、经济，在110kV级以上中性点直接接

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)地系统中，应用非常广泛，自耦变压器代替普通变压器已经成为发展趋势。

　　因此，综合考虑选用自耦变压器。

　　4.4中性点的接地方式

　　电网的中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。

　　本变电站所选用的主变为自耦型三绕组变压器。规程上规定：凡是110kV-500kV侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地；主变压器6-63kV采用中性点不接地。

　　所以主变压器的110kV侧中性点采用直接接地方式，35kV，10kV侧中性点采用不接地方式。

　　综上所述和查有关变压器型号手册所选主变压器的技术数据如下表：

　　表

　　3-1变压器型号

　　Tab

　　3-1Transformermodel型号及容量（kVA）

　　额定容量比

　　高压/中压/低压(%)100/100/50额定电压

　　高压/中压/低压(kV)空载损耗(kW)-负载损耗(kW)

　　空载阻抗电压（%）电流%高中

　　高低

　　中低

　　SFS7-63000/110121/38.5/10.573000.810.5186.5型号

　　额定容量（kVA）

　　油重

　　重量（T）

　　运输重

　　总重

　　81.2L外形尺寸（MM）

　　BHHLTSSZ9-63000/1106300015.972.17880489060508720200110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)第四章

　　电气主接线

　　电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电气系统的主要部分。电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线。由于本设计的变电站有三个电压等级，所以在设计的过程中首先分开单独考虑各自的母线情况，考虑各自的出线方向。论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施，拟出几个把三个电压等级和变压器连接的方案，对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。

　　1.对电气主接线的基本要求

　　对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面

　　1.1可靠性

　　安全可靠是主接线的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行经验等诸多因素。

　　1.2灵活性

　　电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：

　　（1）

　　操作的灵活性

　　（2）

　　调度的灵活性

　　（3）

　　扩建的灵活性

　　1.3经济性

　　在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要通过以下几个方面考虑：

　　（1）

　　节省一次投资。如尽量多采用轻型开关设备等。

　　（2）

　　占地面积少。由于本变电站占用农田所以要尽量减少用地。

　　（3）

　　电能损耗小。电能损耗主要来源变压器，所以一定要做好变压器的选择工作。

　　1.4另外主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。

　　2.电气主接线的基本原则

　　电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准则，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各种技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就地取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

　　3.待建变电站的主接线形式

　　3.1110kV侧

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)方案（一）:采用单母线接线

　　考虑到110kV侧有两条进线，因而可以选用单母线接线。

　　其优点：

　　接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。

　　缺点是：

　　（1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必须在检修和短

　　路时事故来消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。

　　（2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。

　　（3）调度不方便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生故障时，有较大的短路电流。

　　方案

　　（二）：采用单母线分段带旁路接线

　　断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线。

　　单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但是这也增加了一台断路器和一条母线的投资。

　　方案（三）：双母线接线

　　优点：

　　（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。

　　（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响

　　两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。

　　（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。

　　缺点：

　　（1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投次大。

　　（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。

　　对于110kV侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。

　　对比以上三种方案，单母线接线供电可靠性、灵活性最差，不符合变电所的供电可靠性的要求；双母线接线供电可靠性高，但无旁路母线检修断路器时需要停电而且双母线接线复杂，使用设备多、投资较大；采用单母线分段带旁路的电气接线可将

　　I、II类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；而且带旁路可以在检修断路器时对用户进行供电。故经过综合考虑采用方案（二）。

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)3.235kV侧

　　方案（一）:采用单母线接线

　　优点：

　　接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。

　　缺点：

　　可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。

　　方案（二）：单母线分段

　　优点：

　　（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。

　　（2）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。

　　缺点：

　　当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。

　　方案（三）：采用单母线分段带旁路接线

　　优点

　　：

　　（1）可靠性、灵活性高

　　（2）检修线路断路器时仍可向该线路供电

　　缺点：

　　投资大，经济性差

　　单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II类负荷供电性的要求，故不采纳；将

　　I、II类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性；虽然带有旁路断路器的单母线分段也能满足要求，但其投资大、经济性能差，故采用方案（二）单母线分段接线。

　　3.310kV侧

　　方案（一）:采用单母线接线

　　优点：

　　接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。

　　缺点：

　　可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。

　　方案（二）：单母线分段

　　优点：

　　(1)母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。

　　(2)对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)供电。

　　缺点：

　　当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。

　　单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II类负荷供电性的要求，故不采纳；将

　　I、II类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性。故采用方案（二）。

　　综合以上三种主接线所选的接线方式，画出主接线图。见附图4-1。

　　第五章

　　短路电流计算

　　1.

　　短路电流计算的目的和条件

　　短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需选用大容量的电气设备。这不仅增加了投资，甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。因此要求我们在设计变电站时一定要进行短路计算。

　　1.1短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要内容。其计算的目的主要有以下几个方面：

　　⑴

　　电气主接线的比较。

　　⑵

　　选择导体和电器。

　　⑶

　　在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。

　　⑷

　　在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

　　⑸

　　接地装置的设计，也需要用短路电流。

　　1.2短路电流计算条件

　　1.2.1基本假定

　　⑴

　　正常工作时，三相系统对称运行；

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)⑵

　　所有电源的电动势相位、相角相同；

　　⑶

　　电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；

　　⑷

　　短路发生在短路电流为最大值的瞬间；

　　⑸

　　不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

　　⑹

　　除去短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；

　　⑺

　　元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；

　　⑻

　　输电线路的电容忽略不计。

　　1.2.2一般规定

　　⑴

　　验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；

　　⑵

　　选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；

　　⑶

　　导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。

　　2.短路电流的计算步骤和计算结果

　　2.1计算步骤

　　在工程计算中，短路电流其计算步骤如下：

　　1、选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值；

　　2、画等值网络图；

　　3、选择短路点；

　　4、按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗；

　　5、利用实用曲线算出短路电流。

　　2.2计算各回路电抗（取基准功率Sd=100MVA

　　Ud=UaV）

　　低压侧

　　132线路侧4高压侧中压侧

　　低压侧

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)根据上面所选的参数进行计算：

　　X1＝X2＝XｘSd100＝0.4×80×＝0.2412Uav1152X3＝X4＝1/200×(UK12%＋UK31%－UK23%)

　　＝1/200×(10.5＋18－6.5)

　　×

　　=0.175X5＝X6＝1/200×(UK12%＋UK23%－UK31%)

　　＝1/200×(10.5＋6.5－18)

　　×

　　=-0.008≈0X7＝X8＝1/200×(UK23%＋UK31%－UK12%)

　　＝1/200×(6.5＋18－10.5)

　　×

　　=0.111106310631063Sd

　　SNSd

　　SNSd

　　SN由于两台变压器型号完全相同，其中性点电位相等，因此等值电路图可化简为

　　X13=X1/2=0.241/2=0.1205X10=X3/2=0.175/2=0.0875X11=X5/2=-0.008/2=-0.004X12=X7/2=0.111/2=0.0555计算各短路点的最大短路电流

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)（1）K１点短路时

　　XΣ*＝X13＝0.1205I”*＝IS∞*＝1／XΣ*＝1／0.1205=8.299短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S*Id＝8.299×1003?115＝4.166（kA）

　　短路冲击电流：

　　ish.S＝2.55I”S＝2.55×4.166＝10.624（kA）

　　全电流最大有效值：Ish.S＝1.51I”S＝1.51×4.166=6.2816（kA）

　　短路电流容量：Sd”=3I”SUn=829.78(MV)

　　(2)

　　K2点短路时

　　XΣ*＝X13+X10+X11=0.1205+0.0875-0.0040=0.204I”*＝IS∞*＝1／XΣ*＝1/0.204=4.9021003?37短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S*Id＝4.902×=7.649（kA）

　　短路冲击电流：

　　ish.S＝2.55I”S＝2.55×7.649＝19.505（kA）

　　全电流最大有效值：Ish.S＝1.51I”S＝1.51×7.649=11.550（kA）

　　短路电流容量：

　　(3)

　　K3点短路时

　　XΣ*＝X13+X10+X12=0.1205+0.0875+0.0555=0.2635I”*＝IS∞*＝1／XΣ*＝1/0.2635=3.7951003?10.5Sd”=

　　3I”SUn=490.179(MV)

　　短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S*Id＝3.795×=20.868（kA）

　　短路冲击电流：

　　ish.S＝2.55I”S＝2.55×20.868＝53.213（kA）

　　全电流最大有效值：Ish.S＝1.51I”S＝1.51×20.868=31.511（kA）

　　短路电流容量：

　　Sd”=

　　3I”SUn=379.505(MV)从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大，因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况。

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)第六章

　　配电装置及电气设备的配置与选择

　　1.

　　导体和电气设备选择的一般条件

　　导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。

　　正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。

　　1.1一般原则

　　1、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；

　　2、应按当地环境条件校核；

　　3、选择导体时应尽量减少品种；

　　4、应力求技术先进和经济合理；

　　5、扩建工程应尽量使新老电器型号一致；

　　6、选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格

　　1.2技术条件

　　选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。

　　1.2.1长期工作条件

　　（一）电压

　　选用电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即

　　Umax≥Ug（二）电流

　　选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即

　　Ie≥Ig由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。

　　高压电器没有明确的过载能力，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)所选用电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。

　　1.2.2短路稳定条件

　　（一）校验的一般原则

　　（1）

　　电器在选定后按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。

　　（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。

　　（3）短路的热稳定条件

　　Itt2≥Qd式中Qdt—在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应（kA?s）

　　It—t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）

　　t—设备允许通过的热稳定电流时间（s）

　　校验短路热稳定所用的计算时间tjs按下式计算：

　　tjs=tb+td

　　式中

　　tb—继电保护装置后备保护动作时间（s）

　　td—断路器全分闸时间（s）

　　（4）

　　短路动稳定条件

　　ich≤idf

　　Ich≤Idf

　　式中ich—短路冲击电流峰值（kA）

　　idf—短路全电流有效值（kA）

　　Ich—电器允许的极限通过电流峰值（kA）

　　Idf—电器允许的极限通过电流有效值（kA）

　　1.2.3绝缘水平

　　在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘保证必要的可靠性。

　　电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。

　　21.3环境条件

　　环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40oC时，允许按照额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40oC时，每增加1oC建议额定电流减少1.8%；当低于+40oC时，每降低1oC，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。

　　2.

　　设备的选择

　　2.1断路器的选择

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)2.1.1高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切断故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。其最大特点就是断开电器中负荷电流和短路电流。

　　2.1.2高压断路器按下列条件进行选择和校验

　　（一）选择高压断路器的类型，按目前我国能源部要求断路器的生产要逐步走向无油化，因此6—220kV要选用SF6断路器。

　　（二）根据安装地点选择户外式或户内式。

　　（三）断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。

　　（四）断路器的额定电压不小于变电所所在电网的额定电压。

　　（五）校核断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择，当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时，为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择。

　　（六）热稳定校验应满足的条件是：短路的热效应小于断路器在

　　tK

　　时

　　间内的允许热效应。

　　（七）动稳定校验应满足的条件是：短路冲击电流应小于断路器的动稳定

　　电流，一般在产品目录是给出的极限过电流峰值。

　　（八）按短路关合电流选择，应满足条件是：断路器额定关合电流不少于短路冲击电流ish，一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。

　　2.1.3按上述原则选择和校验断路器

　　（一）110kV侧断路器的选择

　　（1）、该回路为

　　110kV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。

　　（2）、断路器安装在户外，故选户外式断路器。

　　（3）、回路额定电压Ue≥110kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流

　　ImaX=1.05×103.7313?115＝0.547（kA）

　　（4）、为了维护和检修的方便，选择统一型号的SF6断路器。如下表：

　　最高

　　工作

　　电压

　　kV126额定

　　开断

　　电流

　　kA31.5额定峰动稳

　　3S热稳

　　值耐受定电流

　　定电流

　　电kAkAkA

　　8031.580流

　　固有分闸时间

　　S额定

　　型号

　　电压

　　kVOFPT-110额定

　　电流

　　A合闸

　　时间

　　S11016000.030.１２

　　（5）、进行校验计算

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)①

　　开断电流能力校验

　　因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，断路器的额定开断电流比系统短路电流大得多，可用次暂态短。，故选I=4.166kA进行校验

　　所选断路器的额定开断电流

　　I。=31.5kA＞

　　I=4.166kA，则断流能力满足要求。

　　②短路关合电流的校验

　　在断路器合闸之前，若线路已存在断路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时

　　及产生巨大的短路电流，更容易发生触头破坏和曹遭受电动力的损坏。而且不可避免接通后又自动跳闸。此时还要求能够切断电流。因此要进行短路关合电流的校验。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为

　　80kA，流过断路器的冲击电流为10.624kA，则短路关合电流满足要求，因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样，因而动稳定也满足要求。

　　③热稳定校验

　　设后备保护动作时间

　　1.9s，所选断路器的固有分闸时间

　　0.07，选择熄弧时间

　　t=0.03S。则短路持续时间

　　t=1.9+0.07+0.03=2s。

　　因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1s而忽略不计

　　则

　　短路热效应

　　Qk=I”2t=4.1662×2=534.711kA2.s允许热效应

　　Ir2t=31.52×3=2976.75kA2.s

　　Ir2t＞Qk

　　热稳定满足要求。

　　以上各参数经校验均满足要求，故选用OFPT(B)-110断路器。

　　（二）35kV侧断路器的选择

　　（1）、该回路为

　　35kV电压等级，故选用六氟化硫断路器

　　（2）、断路器安装在户内，故选用户内断路器

　　（3）、回路电压35kV，因此选用额定电压Ue≥35kV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流

　　Imax=1.05×91.4823?37＝1.4989(kA）

　　（4）、为方便运行管理及维护，选同一型号产品，初选LW8-35断路器其参数如下：

　　额定

　　额定

　　型号

　　电压

　　电流

　　kVLW8-3535（5）、对所选的断路器进行校验

　　①断流能力的校验

　　流过断路器的短路电流

　　IK=7.649。所选断路器的额定开断电流

　　I=25kV＞

　　IK，即断路器的断流能力满足要求。

　　A最大工作电压

　　kV额定开极限断电流

　　开断kA25电流

　　25额定极限通过4S热固有电流

　　断流稳定分闸容量有效kVA值

　　峰值

　　电流

　　时间

　　kA25s0.06160040.5160036.663110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)②动稳定校验

　　所选断路器的动稳定电流等于极限通过电流峰值idw=63kA,流过断路器的冲击电流ish=19.505kA＜idw，则动稳定满足要求。

　　③热稳定校验

　　设后备保护动作时间

　　1.9s，所选断路器的固有分闸时间

　　0.06s，选择熄弧时间

　　t=0.03s。则短路持续时间

　　t=1.9+0.06+0.03=1.99s。

　　以前述的方法算得

　　Qz=7.6492×1.99=116.429kA2s因为短路持续时间1s，非周期分量忽略不计，即Qk=Qz=116.429kA2s允许热效应Ir2t=252×4=2500kA2s＞Qk

　　所以热稳定满足要求。

　　从以上校验可知断路器满足使用要求，故确定选用

　　LW8-35A断路器。

　　（二）10kV侧断路器的选择

　　（1）、该回路为

　　10kV电压等级，故可选用真空断路器。

　　（2）、该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。

　　（3）、回路额定电压为

　　10kV，因此必须选择额定电压

　　Ue≥10kV的断路器，且其额定电流不小于流过断路器的最大持续电流

　　Imax=1.05×A）

　　（4）、初选

　　SN9-10真空断路器，主要数据如下：

　　额定

　　型号

　　电压

　　kVSN9-1（5）、对所选的断路器进行校验

　　①断流能力的校验

　　流过断路器的短路电流

　　IK

　　=20.868kA。所选断路器的额定开断电流

　　I=25kV＞

　　IK，即断路器的断流能力满足要求。

　　②动稳定校验

　　所选断路器的动稳定电流为63kA，流过断路器的冲击电流ish=53.213kA＜63KA则动稳定满足要求。

　　③热稳定校验

　　设后备保护动作时间

　　1.9s，所选断路器的固有分闸时间

　　0.05s，选择熄弧时间

　　t=0.03s。则短路持续时间

　　t=1.9+0.05+0.03=1.98s。

　　则Qd=Qz=20.8682×1.98=862.237kA2.s允许热效应

　　Ir2t=252×4=2500kA2.s

　　由于短路时间大于

　　1s,非周期分量可忽略不计

　　10额定

　　电流

　　kA1.25额定开动稳定

　　断流电

　　kA25电流

　　kA634S热稳定电流kA25s0.05固有分闸时间

　　12.1923?10.5＝0.7039（k

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)则Qd=Qz=862.237kA2.s，由于

　　Ir2t＞QK，所以热稳定满足要求

　　从以上校验可知该断路器满足要求，所以确定选用

　　SN9-10真空断路器。

　　2.2隔离开关的选择

　　隔离开关也是发电厂变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配合使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。

　　隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流的情况下，分、合电路。其主要功能为：隔离电压、倒闸操作、分、合小电流。

　　2.2.1、隔离开关的配置

　　（一）、接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。

　　（二）、断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。

　　（三）、中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。

　　根据以上配置原则来配置隔离开关，变电所隔离开关的配置详见主接线图。

　　2.2.2、隔离开关按下列条件进行选择和校验

　　（一）根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。

　　（二）根据安装地点选用户外或户内式。

　　（三）隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。

　　（四）隔离开关的额定电压应大于装充电路的最大持续工作电流。

　　（五）动稳定校验应满足条件为：

　　idw

　　＞ish

　　（六）热稳定校验应满足条件为：Ir2t＞Qk

　　（七）根据对隔离开关控制操作的要求，选择配用操作机构，隔离开关一般采用手动操作机构户内

　　8000A以上隔离开关，户外

　　220kV高位布置的隔离开关和

　　330kV隔离开关宜用电动操作机构，当有压缩空气系统时，也可采用手动操作机构。

　　2.2.3、110kV侧隔离开关的选择

　　（一）、为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。

　　（二）、该隔离开关安装在户外，故选择户外式。

　　（三）、该回路额定电压为

　　110kV，因此所选的隔离开关额定电压

　　Ue≥110kV，且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流ImaX=1.05×103.7313?115＝0.547（kA）

　　（四）、初GW4—110D型单接地高压隔离开关其主要技术参数如下：

　　额定

　　型

　　号

　　电压

　　kVGW4-110D

　　110额定

　　最大工电流

　　作电压

　　A

　　1250kV126接地

　　极限通过电流kA4S热稳刀闸

　　A2000有效值

　　32峰值

　　55定电流

　　kA1备注

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)（五）、校验所选的隔离开关

　　（1）动稳定校验

　　动稳定电流等于极限通过电流峰值即idw=55kA流过该隔离开关的短路冲击电流ish=10.624kA.s

　　即

　　idw

　　＞

　　ish

　　55kA＞10.624kA动稳定要求满足。

　　（2）热稳定校验

　　隔离开关允许热效应

　　Ir2t=102×4=400kA2.s

　　短路热效应

　　QK=Ir2t=4.1662×2＝34.711kA2.s

　　Ir2t

　　＞QK热稳定满足要求。

　　经以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用

　　GW4—

　　110D型高压隔离开关。

　　2.2.435kV侧的隔离开关的选择

　　（一）、为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。

　　（二）、该隔离开关安装在户内，帮选用户内式。

　　（三）、该回额定电压为35kV，帮选择隔离开关的额定电压Ue≥35KV,且其额定电流必须大于流过隔离开关的最大持续电流Imax=1.05×91.4823?37＝1.4989(kA）

　　（四）、初选GN—35T型高压隔离开关，其主要技术数据如下：

　　型

　　号

　　单

　　位

　　GW５-35（D）

　　（五）、校验所选择的隔离开关

　　（1）动稳定校验

　　动稳定电流等于极限通过电流峰值，即idw=50kA，短路冲击电流

　　ish=19.505kAidw＞

　　ish，动稳定满足要求。

　　（2）热稳定校验

　　隔离开关允许热效应

　　I2rt=202×4=1600kA2s短路

　　热效应

　　QK=Ir2t=7.6492×1.99=116.429kA2s

　　额定电压

　　kV35额定电流

　　A2000最大工作电极限通过电4S热稳定

　　压

　　kV40.5流峰值

　　kA50电流

　　kA2110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)即I2rt＞QK

　　热稳定满足要求。

　　从以上校验可知，所选该隔离开关满足要求，所以确定选用GW５—35D型高压隔离天关。

　　2.2.510kV侧隔离开关的选择

　　（一）、为保证电气设备和母线检修安全，隔离开关选择不带接地刀闸。

　　（二）、隔离开关安装在户内，故选用户内式。

　　（三）、该回路的额定电压为10kV所选隔离开关的额定电压Ue≥10kV，额定电流大于流过隔离开关的最大持续电流Imax=1.05×12.1923?10.5＝0.7039（kA）

　　（四）、初选GN19—10型隔离开关，其主要技术数据如下：

　　型

　　号

　　单

　　位

　　GN19—1（五）、校验所选的隔离开关。

　　（1）动稳定校验

　　所选隔离开关的动稳定电流100kA短路冲击电流ish=53.213kAidw＞

　　ish,动稳定满足要求。

　　（2）热稳定校验

　　隔离开关允许热效应

　　I2rt=3200KA2S短路热效应

　　Qd=862.637KA2S

　　I2rt＞Qd热稳定满足要求.从以上校验可知,所选隔离开关满足要求,故确定选用GN19—10型隔离开关。

　　额定电压

　　kV10额定电流

　　允许热效应Ir2t动稳定电流

　　A1250kA2s3200kA1002.3导线的选择

　　本设计的110kV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线LGJ的软母线，而10kV、35kV采用屋内配电装置，故采用矩型硬母线。导体的正常最高允许温度，一般不超过+70℃；在计太阳辐射的影响时，钢芯铝绞线可按不超过+80℃来考虑。

　　2.3.1110KV母线的选择与校验：

　　（一）、按最大工作电流选择导线截面S

　　Imax=1.05×103.7313?115＝0.547（kA）=547(A)

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)年最高平均温度为+31℃，而导线长期允许温度为+80℃，则温度修正系数：

　　K0＝?al??80?31==0.94480?25?al??oImax=K0Ial则

　　Ial＝Imax/K0＝547/0.944=579.45(A)选择110KV母线型号为：LGJ—185，查表得IY=631A。

　　Imax=547A＜KθIY=0.944×631=3595.66A

　　满足要求

　　（二）、热稳定校验：

　　S=185mm2＞Smin=IKCtdz=4166832=70.99mm2满足热稳定要求。

　　2.3.235KV母线的选择与校验

　　（一）、按最大工作电流选择导线截面SImax=1.05×91.4823?37＝1.4989(kA）

　　Ial=Imax/k0=1498/0.944=1587A

　　选择35KV母线型号为：h100×b10（单条矩形），查表得IY=1663A。

　　Imax=14989A＜kθIY=0.944×1663=1569A

　　满足要求

　　（二）、热稳定校验：

　　S=1000mm2＞Smin=满足热稳定要求。

　　（三）、动稳定校验

　　母线采取水平排列平放

　　则W=bh2/6=10×1002/6=16666(mm3)=1.6666×10-5m3相邻支柱间跨距取

　　L=1.5m相间母线中心距离取a=0.25mIKCtdz=76491.99=124mm28110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)2Lσmax=0.173ish2×10aW

　　1.52=0.173×19.505×10?0.25?16.666?10?62=3.55×106(pa)σmax＜σy=70×106pa满足动稳定要求。

　　2.3.310kV母线的选择与校验

　　由于安装在室内，选用硬母线

　　（一）、按最大持续工作电流选择母线截面:Imax=1.05×12.1923?10.5＝0.7039(kA)IYj=Imax/k0=703.9/0.944=745.65A

　　选择10KV母线型号为h63×b10（单条矩形），查表得IY=1129A。

　　Imax=703.9A＜KθIY=0.944×1129=1004.81A

　　满足要求

　　（二）、热稳定校验：

　　S=630mm2＞Smin=IKCtdz=208681.98=337mm287满足热稳定要求。

　　（三）、动稳定校验

　　母线采取水平排列平放

　　则W=bh2/6=10×632/6=6615(mm3)=6.615×10-6m3相邻支柱间跨距取

　　L=1.5m相间母线中心距离取a=0.25m2Lσmax=0.173ish2×10aW

　　1.22=0.173×53.213×10?0.25?6.615?10?62110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)=42.66×106(pa)σmax＜σy=70×106pa满足动稳定要求。

　　2.4互感器的选择

　　互感器是电力系统中的测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将大电流、高电压按比例变成小电流、低电压，其一次侧接在一次系统，二次测接测量仪表与继电保护等。

　　2.4.1电压互感器的选择

　　变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。详见电气主接线图。

　　电压互感器应按工作电压来选择：

　　（一）、110kV电压互感器选择

　　3×JDX1—110（二）、35kV电压互感器选择

　　3×JDXN—35（三）、10kV电压互感器选择

　　3×JSW—102.4.2电流互感器的选择

　　凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和自动装置的要求。

　　（一）、110KV电流互感器的选择

　　选择电流互感器型号:LCWD—110，变比如下：

　　（1）线路侧：I=2×630003110=661.2A

　　则取变比取：700/5（2）联络断路器处：I=630003110=330.6A

　　则取变比取：400/5（二）、35KV电流互感器的选择

　　选择电流互感器型号:LCWB—35，变比如下：

　　变压器至母线及母线分段断路器处：

　　I=63000338.5=944A

　　则取变比为：1000/5线路处，取最大负荷的线路选取：

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)I=20000338.5=300A

　　则取变比为：400/5（三）、10kV电流互感器的选择

　　选择10kV侧电流互感器型号:LB—10，变比如下：

　　变压器至母线及母线分段断路器处：

　　I=63000311=3270A

　　则取变比为：4000/5线路处，取最大负荷的线路选取：

　　I=900311=47.24A

　　则取变比为：60/52.5避雷器的选择

　　2.5.1避雷器的配置

　　（一）配电装置的每组母线上，均装设避雷器。

　　（二）三绕组变压器的低压侧一相上设置一组避雷器。

　　（三）变压器高、低压侧中性点均装置避雷器。

　　变电所避雷器的配置详见电气接线图。(图4-1)

　　2.5.2避雷器的选择

　　（一）110kV选择：Y5W84/197(变压器)

　　110kV选择：Y1０W-100/260(母线侧)（二）35kV选择：Y5W-42/128（三）10kV选择：Y5W2-12.7/53.

　　高压配电装置的配置

　　3.1高压配电装置的设计原则与要求

　　配电装置是变电站的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备、保护和测量电器、母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。形式有屋内和屋外配电装置，装配式配电装置和成套式配电装置。

　　3.1.1总的原则

　　高压配电装置的设计必须认真贯彻国家技术经济政策，遵循上级颁布的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修，施工方面的要求，合理制定布置方案和使用设备，积极慎重地选用亲布置新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新做到技术先进，经济合理运行可靠、维护方便。

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)火力发电厂及变电所的配置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地并结合运行检修和安装要求通过技术经济比较予以确定，在确定配电装置形式时，必需满足下列

　　4点要求。

　　（一）节约用地

　　（二）运行安全和操作巡视方便。

　　（三）便于检修和安装。

　　（四）节约材料、降低造价。

　　3.1.2设计要求

　　（一）满足安全净距要求。

　　（二）施工、运行和检修要求。

　　（三）噪声的允许标准及限制措施。

　　（四）静电感应的场强水平和限制措施。

　　（五）电晕条件无线电干扰的特性和控制。

　　3.2高压配电装置的配置

　　3.2.1110kV配电装置采用屋外普通中型配电装置，屋外型的配电装置有中型、半高型和高型三种形式。中型布置的特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积较大。因本变电站建在山坡上，不存在面积问题，所以采用普通中型配电装置的布置方式。

　　3.2.235kV、10kV配电装置，采用双，单层屋内成套配电装置，即用制造厂成套供应的高压开关柜，高压开关柜为单列独立式布置、电气主接线为单母线分段接线。

　　3.2.3屋内配电装置的布置原则

　　（一）尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小的电流，但有时为了连接方便，根据主厂房或变电站的布置而将发电机或变压器间隔设在每段母线的端部。

　　（二）

　　同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修和限制故障范围。

　　（三）较重的设备布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装。

　　（四）充分利用间隔的位置

　　（五）设备对应布置，便于操作

　　（六）有利于扩建

　　第七章

　　二次回路部分

　　二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)控制及信号器具、继电保护和自动装置等。二次设备是通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得联系的。二次回路是电力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，是发电厂和变电站不可缺少的重要组成部分。

　　1.测量仪表的配置

　　在变电站中，电气仪表的配置要符合《电气测量仪表装置设计技术规程》的规定，以满足电力系统和电气设备安全运行的需要。

　　1.1基本原则

　　（一）应能正确反映电气设备及系统的运行状态。

　　（二）能监视绝缘状态。

　　（三）在事故时能使运行人员迅速判别事故的设备性质及原因

　　1.2根据测量仪表的配置原则变电所的测量仪表配置如下：

　　1.2.1变压器

　　低压侧：装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电度表、无功电度表各

　　1只。

　　中压侧：装设仪表与低压侧相同。

　　高压侧：装设电流表

　　1只。

　　1.2.2线路

　　10kV线路引出线：装设电流表、有功电度表和无功电度表各

　　1只。

　　35kV线路引出线：装设电流表、有功电度表、有功功率表和无功电度表各

　　1只。

　　110kV线路引出线：装设电压表

　　1只，监视

　　110kV线路电压。

　　1.2.3母线

　　10kV母线：各分段装设

　　1只电压表。

　　35kV母线：各分段装设

　　1只电压表。

　　110kV母线：装设

　　1只切换测量三个线电压的电压表。

　　1.2.4其他回路

　　10kV母线和35kV母线分段断路器各装设电流表

　　1只。

　　2.继电保护的配置

　　2.1保护原则

　　2.1.1变压器保护的配置原则

　　变压器一般装设下列继电保护装置

　　（一）相间短路保护

　　反应变压器绕组和引出线的相同短路的纵差动保护或电流速断保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组闸短路也能起到保护作用。

　　（二）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)（三）后备保护

　　对于由外部相间短路引起的变压器过电流可采用下列保护作为后备保护：

　　（1）过电流保护。

　　（2）复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护。

　　（四）中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。

　　（五）过负荷保护

　　对于

　　400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷，对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置，应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。

　　2.1.2三绕组变压器后备保护的配置

　　（一）、对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都装设后备保护，对动作时间最小的保护应加方向元件，动作功率方向取为变压器指向母线，在装人有方向性保护的一侧，加装一套不带方向的生备保护，其时限应比三侧保护的最大的时限大一个阶梯时限

　　T，保护动作后，跳开三侧断路器，作为内部故障时的后备保护。

　　（二）、对单侧电源的三绕组变压器，应设置两套后备保护，分别装于电源侧和负荷侧。

　　2.1.36~10kV母线保护的配置原则：

　　（一）

　　对于变电所

　　6~10kV分段或不分段的单母线，如果接在母线上的出线不带电抗器或对中小容量变电所接在母线上的出线带电抗器并允许带时限切除母线故障，不装设专用的母线保护，母线故障可利用装设在变压器断路器的后备保护和分段断路器的保护来切除，当分段断路器的保护需要带低压起动元件时，分段断路器上可不装设保护可利用变压器的后备保护以第一段时间动作于分段断路器跳闸。

　　（二）

　　对大容量变电所

　　6~10kV单母线分段或双母线经常并列运行且出线带电抗器时，采用接于每一段母线供电元件和电流上的两相、两段式不完全母线差动保护，保护动作于变压器低压侧断路器、分段断路器和同步调相机断路器跳闸对于分列运行的变电所则采取与第

　　1项相同的措施。

　　（三）

　　分段断路器保护：出线断路器如不能按切除电抗器前的短路条件选择时，分段断路器上通常装设两相或瞬时电流速断装置和过电流保护。

　　2.1.46~10kV线路的配置原则：

　　（一）、相间短路保护

　　对于不带电抗器的单侧电源线路，应装设电流速断保护和过流保护。

　　（二）、单相接地保护

　　根据人身和设备的安全要求，必要时应装设动作于跳闸的单相接地保护。

　　2.1.535kV及以上中性点非直接接地电网中的线路保护配置原则：

　　（一）相间短路保护

　　对简单电网一般采用一段式或两段式电流电压速断保护和过电流保护，例如单侧电的终端回路上，通常仅需装设主保护的瞬时段及后备电流保护。

　　（二）单相接地保护

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)对线路单相接地故障现从优应装设下列电流构成的有选择性的电流保护或功率方向保护：

　　（1）网络的自然电容电流。

　　（二）消弧线圈补偿后的残余电流。

　　（三）人工接地电流，一般比电流不宜大于10—20A。

　　（四）单相接地的暂态电流。

　　2.1.6110~220kV中性点直接接地电网的线路保护应装设防御单相及多相短路保护，多段式相间短路保护、相电流速断保护距离保护，纵差动保护。

　　2.2变电所继电保护配置

　　2.2.1、10kV线路

　　配置：（1）电流速断保护和过电流保护；（2）零序电流保护。

　　2.2.2、35kV线路

　　配置：（1）电流速断保护和过电流保护；（2）零序电流保护。

　　2.2.3、110kV线路

　　配置：由变压器保护作为保护

　　2.2.4、10kV、35kV母线分段断路器

　　配置：（1）电流速断保护；（2）过电流保护。

　　2.2.5、变压器

　　配置：（1）瓦期保护；（2）纵差动保护；（3）过电流保护；（4）零序电流电压保护；（5）过负荷保护。

　　第八章

　　所用电的设计

　　所用电接线方式，因变电所在电力系统中所处的地位、变电站主接线和主设备的复杂程度、以及电网的特性而定。而所用变压器和所用配电装置的布置，则常结合变电所主要电工构、建筑物的布置来确定。

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)1.所用电接线的一般原则

　　1.1一般采用一台工作变压器接一段母线。

　　1.2母线段之间设联络刀开关，不设自动空气开关和自投装置。

　　1.3调相机负荷集中，可设专用线供电。

　　1.4当有柴油发电机时，一般设柴油发电机母线段。

　　1.5为了便于经济核算，当有备用母线短时，检修负荷接在该母线段上；也可设检修专用母线段，与正常负荷分开供电。

　　2.所用变压器的选择

　　据所用电要求，为保证对所用电可靠供电，选用两台型号不相同的双绕组变压器对所用电负荷供电，根据所用电负荷，进行所用变压器容量和型号选择。

　　从上面的所用电负荷分析，可知所用电的供电容量S所

　　=0.050MVA，所以在10kV则选用S9—80/10型电力变压器，其有关技术数据如下表：

　　表8-1变压器型号

　　Tab8-1Transformermodel

　　型

　　号

　　S9-80/1在35kV则选用S9—100/35型电力变压器，其有关技术数据如下表：

　　表8-2变压器型号

　　Tab8-2Transformermodel

　　型

　　号

　　S9-100/35额定容量kVA100额定电压

　　kV高压

　　低压

　　35±5%0.4连接组别

　　损耗W阻抗电空载电负载

　　空载

　　Y，yn02100350压%6.5流%1.9额定容量kVA80额定电压

　　kV高压

　　低压

　　10±5%0.4连接组别

　　损耗W阻抗电空载电负载

　　空载

　　Y/yn-01250250压%4流%2.43.所用电的主接线形式

　　所用电分别采用10kV、35kV母线段供电方式。当10kV母线侧检修时，可从３５kV母侧侧供电，平时分裂运行，保证所用电。以提高供电可靠性。

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)

　　第九章

　　防雷保护

　　防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击，而引雷于自身，并顺利地泄入大地的装置。

　　1.避雷针保护

　　避雷针与避雷线是防止直击雷过电压的有效措施，本次设计采用三支等高避雷针做为变电所防雷措施。由于雷电放电路径受多种偶然因素的影响，要保证被避雷保护的电气设备约对不受雷击是不现实的，本次设计避雷针的保护范围是指具有0.1%左右雷击概率的空间范围。

　　避雷针的保护范围如下：

　　被保护物高度hx为10m,避雷的高度h为10m,避雷针的高度h为30m,h≤30m时p=1则h/2为30/2=15m即hx

　　rx=（1.5h-2hx）p

　　=(1.5×30-2×10)×1=15m通常两针之间距离与针高之比D/h不宜大于5,变电所的面积为75×46平方米故选取D/h=2即D=60mD1260h012=h-=30-=21.4m7?P7?11#2#两支避雷针之间hx水平面上，保护范围上部边缘最低点高度为bx12=1.5(ho12-hx)=1.5(h0-10)

　　=1.5(21.4-10)

　　=17.1m同理：

　　D237?P

　　=21.4mho23=h-bx23=1.5(ho23-hx)=17.1m

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)D317?P6=30-

　　7?1=21.4mho31=h-bx31=1.5(ho31-hx)

　　=1.5(21.4-10)

　　=17.1m在三支避雷针形成的三角形内被保护物最大高度10m水平面上，各相邻避雷针的保护范围的外侧最小宽度bx>0时，则全部面各受到避雷针的保护,由此可见，本次设计彩三支等高（均为30M）避雷针两针之间距离为60m的方案使变电所受到避雷针的保护。

　　2.避雷器保护

　　变电站限制雷电侵入波的主要措施是装设避雷器，避雷器动作后，可将侵入波幅值加以限制，使变压器受到保护。

　　避雷器的基本要求：

　　（1）在一切波形下，它的伏秒特性均在保护绝缘的伏秒特性之下。

　　（2）它的伏安特性应保证其残压低于被保护的冲击绝缘强度。

　　3.变电站进线段保护

　　为了限制侵入波的陡度和幅值，是避雷器可靠动作，变电站必须有一段进线段保护，以减少反击和绕击的概率。归纳起来进线段的保护作用是把雷击点推向远处，即雷击过电压波从进线段以外传来，当流入进线段时，将因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值，同时也限制了流过避雷器的冲击电流幅值。

　　4.其他保护

　　变电站防雷保护还包括:自偶变压器和三绕组变压器的保护，变压器中性点保护，配电变压器的保护

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)结

　　束

　　语

　　这次的毕业设计,时间长、内容多，几乎涵盖了大学中所学的知识。我经过了从收集资料、设计、绘图、审核的整个过程。三个月的时间既充实又紧张。设计过程中，我获得了综合运用过去所学过的大部分课程进行设计的基本能力。

　　变电站设计是一个思维创造与运用的过程，在这个过程中，我做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。在相关资料的帮助下，能结合自己的思路去设计。有许多地方是不懂的，但在老师的指导与帮助下得以解决。

　　在设计期间，自己动手查阅了大量的资料，一方面，充分地检验自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础；另一方面，使我体会到搞设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和勇于献身的精神。这次的设计，我最大的收获就是学到了变电站的设计步骤与方法，还有学会了如何使用资料。

　　“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，设计虽然完成了，但我只是掌握了变电站设计中很少的一部分知识，还有很多深奥的专业知识等着我们去挖掘、去探索、去学习。我也将会在今后的工作学习中不断充实自己，不断完善自己的专业知识，为自身的发展打下坚实的基础。由于所学知识和时间有限，加上缺乏实践经验，在设计过程中难免出现错误，敬请各位专家和老师批评指正。在设计期间，指导老师给了我悉心指导，帮我解决了很多技术困难，使我能顺利完成设计任务，圆满结束四年的大学学习生活，在此表示衷心的感谢！

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)致谢

　　本次毕业设计得到了吴教授的大力支持。他不仅给我们提供了优雅的学习环境和先进的工作设备，而且他在百忙当中抽出大量时间和精力给我细心的指导和帮助，毕业设计能按期完成吴老师付出很多。吴老师工作很忙，为了我的毕业设计他经常放弃周末休息时间来为我解答问题，对此我对吴老师表示深深的谢意和无限的感激。

　　同时感谢四年来学院老师对我的培养和教育，谢谢学校给了我这样好的学习环境，让我在学习大学度过了美好的大学生活。在即将离校之际我向你们表示感谢和美好的祝福。

　　更要感谢我的父母二十几年来的养育之恩，使能完成学业。我将努力工作来报答他们的恩情。

　　110kV变电站设计(毕业设计,毕业论文)参考文献

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　　变电站电气部分.重庆大学出版社,19962.

　　袁乃志.发电厂和变电站电气二次回路技术.中国电力出版社,20043.

　　西北电力设计院.发电厂变电所电气接线和布置(上册).水利电力出版社，19924.

　　西北电力设计院.发电厂变电所电气接线和布置(下册).水利电力出版社，19925.

　　张丽英.发电厂并网运行安全性评价.中国电力出版社,20036.

　　姚春球.发电厂电气部分.中国电力出版社，20047.

　　熊信银.发电厂电气部分.中国电力出版社，20048.

　　刘永俭[等].发电厂电气部分.华中理工大学出版社，19939.

　　张玉诸.发电厂及变电所的二次接线.上海教育出版社，198010.

　　何永华.发电厂及变电站的二次回路.中国电力出版社，2004

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