matlab电力系统分析报告课程设计--110kV终端变电站设计

设计说明书

课程设计说明书

设计题目：110kV终端变电站设计

目录

摘要 (3)

前言 (4)

一、毕业设计的目的、意义............................. 错误！未定义书签。

二、电气设计的地位和作用............................. 错误！未定义书签。

三、对本次初步设计的要求............................. 错误！未定义书签。

四、对本次初步计算的基本认识......................... 错误！未定义书签。

五、设计题目原始参数及其它 (5)

第一章变电站电气主接线设计 (6)

第一节电气主接线设计知识概述 (6)

一、电气主接线设计依据 (6)

二、电气主接线设计的基本要求 (6)

三、10～110 kV高压配电装置的常用电气主接线条文说明 (8)

第二节电气主接线的方案设计 (10)

第三节确定电气主接线图 (10)

第四节主变及站用变选择 (11)

第二章短路电流计算 (13)

第一节短路计算慨述 (13)

一、短路电流计算的目的意义 (13)

二、短路电流计算的基本假定和计算方法 (13)

第二节计算方法 (14)

第三节电抗器的选择 (21)

第三章导体的选择 (22)

第一节主变高压侧导体选择 (22)

第二节主变低压侧导体的选择 (23)

第三节选择支柱绝缘子及穿墙套管 (29)

第四章选择断路器和隔离开关 (31)

第一节 110kV断路器和隔离开关选择和效验 (31)

第二节 10kV母联及主变10kV侧断路器和隔离开关选择 (31)

第三节 10kV出线断路器和隔离开关选择 (32)

第五章选择其它电气设备 (34)

第一节 10kV并联电容器组的选择 (34)

第二节避雷器的选用 (34)

第三节电压互感器的选用： (35)

第四节选择电流互感器 (37)

第五节选择阻波器 (39)

第六章继电保护 (40)

第一节主变压器保护的种类 (40)

第二节 110kV线路及备用电源自投装置 (40)

第三节 10kV线路保护配置 (40)

第四节 10kV电容器保护配置 (40)

第五节站用变自投装置 (40)

第七章操作闭锁 (41)

第八章设备安全距离 (42)

第一节 110kV安全净距离 (42)

第二节 110kV安装尺寸 (42)

结论 (44)

设计总结与体会 (45)

毕业（论文）设计参考书籍 (46)

附图

1、变电站电气主接线图（A1）

2、高压配电装置平面图（A1）

3、高压配电装置断面图（A1）

摘要

前言

设计题目原始参数及其它

1、设计题目参数

设计一座终端变电站，电压由110kV 降压成10kV 供近区负荷。10kV 出线：

01、600kW ； 02、650kW ； 06、850kW ； 07、900kW ； 09、1000kW ； 10、1050kW ； 11、1100kW ； 12、1150kW ； 14、1250kW ； 15、1300kW ； 16、1305kW ； 17、1400kW ； 19、1500kW ； 20、1550kW ； 21、1600kW ； 22、1650kW ； 24、1750kW ； 25、1800kW ； 26、1850kW ； 27、1900kW ； 29、2000kW ； 30、2050kW ； 31、2100kW ； 32、2150kW ； 36、2400kW 。 选择一台或两台主变压器，110kV 进线回数由设计人定，110kV 系统容量

2500xt S =MV A ，110kV 系统电抗xt X =2.2，110kV 进线线路7km ，10kV 线路2—15km 自定，二回10kV 电缆线路0.5—2km 自定。

2、环境条件

变电站海拔为1900m ，最大设备利用时间为5000小时，地震裂度7度以下，环境无污染，风速35m/s ，年平均气温 16?C ，月平均最高气温 22?C ，交季最高气温28?C ，运行最低负荷60%N S 。

3、设计要求

变电站电气主接线方案优化设计，绘制电气一次主接线图；短路电流计算；变电站主要导体和电气设备的选择；变电站高压配电装置设计，设计变电站避雷针,绘制变电站平面布置图、110kV 配电装置断面图；规划主变、线路的继电保护；编制设计说明书（含计算书）。 4、其 它

第一章变电站电气主接线设计

变电站主接线设计，必须从全局出发，统筹兼顾，并根据本变电站在系统中的地位、进出线回路数、负荷情况、工程特点、周围环境条件等，确定合理的设计方案。电气主接线设计，一般分以下几步：

1、拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟定出可行的方案，内容包括主变压器型式、台数和容量，以及各电压级配电装置的接线方式等。

2、经济比较：依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优、缺点，完善主接线方案，进行计算，选择出经济上的最佳方案，确定最优主接线方案。

3、短路计算：依据所确定的主接线，进行短路计算。

4、设备选择：依据短路计算结果，选择设备。

第一节电气主接线设计知识概述

一、电气主接线设计依据

变电所电气主接线设计，以下列各点为基本设计依据：①根据毕业指导教师具体安排的课题和《设计任务书》要求；②根据变电站的最终建设规模；

③根据变电站负荷的大小和重要性；④根据变电所主接线设计的具体参数。

二、电气主接线设计的基本要求

A）可靠性要求

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。对可靠性应注意的问题：应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大

程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。要考虑所设计变电站在电力系统中的地位和作用。主接线可靠性的具体要求如下：

断路器检修时，不宜影响对系统的供电。

断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间大部分二级负荷的供电。

尽量避免变电站全部停运的可能性。

B）灵活性要求

主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

1）调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。

2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对大部分用户的供电。

3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压气或线路而不互相干扰，并且对一次和二次的改建工作量最少。

C）经济性要求

1、主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。

1）主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。

2）要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。3）要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。

4）如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV终端变电站可采用简易电器。

1、占地面积小：主接线设计要为配置布置创造条件，尽量使占地面积减少。

2、电能损失少

经济合理地选择变压器的种类（双绕组、三绕组或自藕变压器）、容量、数量，要避免因变压而增加电能损失。在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，我们设计的110kV终端变电站接入系统的电压等级只用110kV一种。

三、10～110 kV高压配电装置的常用电气主接线

一）单母线接线

1、优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。

2、缺点：不够灵活可靠，任一组件（母线及母线隔离开关）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障母线段分开才能恢复非故障段的供电。

3、适用范围：一般只适用于一台主变压器的以下二种情况：

10 kV配电装置的出线回路数不超过5回。

220 kV配电装置的出线回路数不超过2回。

二）单母线分段接线

1、优点：

用断路器把母线分段后，相当于两个电源供电。

当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，不致使变电站及用户全部停电。

2、缺点：

当一段母线或母线隔离开关发生故障该母线的回路都要在检修期间内停电。

3、适用范围：

1）10 kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。

2）110kV配电装置的出线回路数为3～4回时。

三）双母线接线

双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路定与某一组母线连接，以固定连接的方式运行。

1、优点：

1）供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速灰复供电；检修任一回路的隔离开关，只停该回路。

2）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能灵活的适系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

3）扩建方便。向双母线的左右任一方向扩建，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段时不会象单母线分段那样导致出线交叉跨越。

4）便于试验。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）增加一组母线就需要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，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

3、适用范围：

当出线回路数或母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：1）10 kV配电装置，当出线回路数较多，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。

2）110kV配电装置的出线回路数为5回及以上时；或其在系统中居重要

地位，出险回路数为4回及以上时。

四）增设旁路母线

为了保证单母线分段或双母线的配电装置在进出线断路器检修时不中断对用户的供电，可在需要的时候增设旁路母线，以便提高供电可靠性，减少负荷停电时间，但这会导致投资增加。

第二节电气主接线的方案设计

根据《变电站设计技术规程》、《电力工程电气设计手册》的规定，结合第一节相关条文说明及前言对设计任务的分析，在理解设计任务给定参数的基础上，拟订本次设计各电压等级侧适合要求的主接线方案，并进行技术和经济比较，得出最优接线方案。

一、各电压等级侧电气主接线的方案选择

前言中已分析说明了待设变电站的特点，在对设计课题进一步分析理解的基础上，将待定变电站各电压等级能满足规程要求并适合本次设计要求的电气主接线类型依次说明如下。

一）、10kV侧：

已知出线25回，考虑要提高功率因素，必须进行电容补偿。

所设计的变电站10kV 出线供近区负荷，无重要供电用户，10kV 侧宜采用分段单母线，不必设置旁路母线。

二）、110kV侧：

由于10kV 出线总容量较大，为了提高供电可靠性，110kV出线宜采用双回线路，内桥分段接线。

第三节确定电气主接线图

以上对各电压等级侧电气主接线已选择，其结果是：110kV双回进线，采用单母线分段接线， 10kV采用单母线分段接线。从供电可靠性考虑，本变电站应采用变压器为2台。根据任务书中给10kV出线25回（我们规定：

单号出线为Ⅰ段母线的负荷，双号出线为Ⅱ段母线的负荷）；根据以上基本参数，将本次设计变电站电气主接线简易图确定。

第四节主变及站用变选择

一、主变压器的确定

选择两台主变，其中一台变压器容量为：

S S kVA

=?=?=

0.7461250.732288()

总

单

变压器容量选择与之接近的标准容量：31500kV A(315MV A) 二）、站用变的确定

由于变电站负荷较小，站用变选用S9-50/10就能满足要求了。

第二章短路电流计算

第一节短路计算慨述

一、短路电流计算的目的意义

电力系统短路的危害及种类

在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小及突然短路时的瞬时过程，使短路电流值大大增加，短路点的电弧有可能烧坏电器设备。另外，导线也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形，甚至损坏。短路还会引起电网中电压降低，使用户的供电受到破坏。短路还会引起系统功率分布的变化，影响发电机输出功率的变化。短路种类有：三相短路；两相短路；单相短路接地；两相短路接地。

为什么进行短路电流计算

为使所选电器设备和导体有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，而进行短路电流计算。

二、短路电流计算的基本假定和计算方法

基本假定：

正常工作时，三相系统对称运行

所有电源的电动势相位角相同

电力系统中所有电源都在额定负荷下运行。

电力系统中各组件的磁路不饱和，带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。

系统中所有电源都在额定负荷下运行。

短路发生在短路电流为最大值瞬间。不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，组件的电阻都忽略不计。

组件计算参数均取其定额值，不考虑参数的误差和调整范围。

输电线路的电容忽略不计。

第二节计算方法

1、画主接线电路图：