110kV变电所电气系统设计
-I-
摘 要
本次设计的内容为110kV 城镇变电所的设计。文中对主接线的选择、高压设备的选择、负荷计算、短路电流计算，各种继电保护选择和整定计算皆有详细的说明。特别对主接线的选择，变压器的选择，还有一些电气设备如断路器、电压互感器等的选择校验作了详细的说明和分析。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量相关资料，设计出符合当前要求的变电所。
我国大部分电网薄弱，供电半径长，线路损耗大，致使线路末端用户电压过低，影响人民正常的生活和生产。为了满足人民生活用电兼顾工农业发展，选择设计一座110kV 终端变电所，主要供给地方负荷，以三类负荷为主，有少量的二类负荷，尽可能采用电气性能好、价格低廉的新型设备。110kV 单回路进线，本变所有一处二类负荷，其余均为三类负荷，生活用电和工业负荷比重较大，共有8条10kv 出线。对10kV 出线装设速断和过电流保护，对10KV 电力电容器装设无时限过电流保护和过电压保护。本变电所装设两台等容量主变，主变采用双绕组变压器110/10000SF 7 型变压器。选择
10/630
ZN -
5型断路器，据电压互感器的用途装设地点及额定电压，选择JDZX-10型电压互感器。出线采用断路器与保护控制器配合作为控制和保护.对主变压器装设瓦斯保护、过电流保护、过负荷保护、电流速断保护、零序保护。 关键词：110kV 变电所；主接线；电气设备；继电保护
目录
摘要......................................................................................................................................... I ABSTRACT .............................................................................................. 错误！未定义书签。目录 ........................................................................................................................................... I I
1 前言 (1)
2 负荷统计表 (2)
2.1负荷统计表 (2)
2.2负荷计算 (2)
2.3变电所最大负荷计算 (3)
3电气主接线 (5)
3.1主变台数的确定 (5)
3.2主变容量的确定 (5)
3.3主接线设计 (5)
3.3.1 方案的提出 (5)
3.3.2 方案的比较 (5)
4 短路电流的计算 (7)
4.1短路点的确定 (7)
4.2短路电流的计算 (7)
4.2.1 各元件电抗标幺值计算： (7)
4.2.2 短路电流的计算 (8)
5 电气设备的选择及校验 (12)
5.1母线的选择和母线材料的选择 (12)
5.1.1 母线截面形状的选择和母线截面积的选择 (12)
5.1.2 母线截面积的选择及校验 (12)
5.1.3 10kV侧母线的选择 (14)
5.2线路的选择 (15)
5.2.1 进线的选择 (15)
5.2.2 10kV出线的选择 (15)
5.3断路器的选择及校验 (17)
5.3.1 110kV侧断路器的选择及校验 (17)
5.3.2 10kV侧断路器的选择及校验 (18)
5.3.3 10kV侧母线分段断路器的选择 (19)
5.3.4 10kV出线侧断路器的选择及校验 (19)
5.4隔离开关的选择及校验 (20)
5.4.1 110kV侧隔离开关的选择及校验 (20)
5.4.2 10kV侧隔离开关的选择及校验 (20)
-II-
5.4.3 10kV侧母线分段隔离开关的选择 (21)
5.4.4 10kV出线侧隔离开关的选择及校隔离开关的选择 (21)
5.5电流互感器的选择及校验 (22)
5.5.1 110kV侧电流互感器的选择及校验 (22)
5.5.2 10kV侧电流互感器的选择及校验 (23)
5.5.3 10kV侧母线分段电流互感器的选择 (24)
5.5.4 10kV出线侧电流互感器的选择及校验 (24)
5.6电压互感器的选择及校验 (25)
5.6.1 低压侧电压互感器的选择 (25)
5.7绝缘子的选择 (25)
5.7.1 110kV侧绝缘子的选择及校验 (26)
5.7.2 10kV侧绝缘子的选择及校验 (26)
5.8穿墙套管的选择及校验 ................................................................ 错误！未定义书签。
5.9所用变压器 (26)
5.10电力电容器的选择 (27)
5.11熔断器的选择 (28)
5.11.1 保护低压侧电压互感器用熔断器的选择 (28)
5.11.2 保护电容器组的熔断器的选择 ........................................... 错误！未定义书签。
5.11.3 所用变保护熔断器的选择 ................................................... 错误！未定义书签。
6 继电保护 (30)
6.1电力变压器的保护 (30)
6.1.1 变压器的瓦斯保护 (30)
6.1.2 变压器的纵差动保护 (31)
6.1.3 变压器的过电流保护 (31)
6.1.4 变压器的过负荷保护 (32)
6.1.5 零序接地保护 (33)
6.210K V母线的保护 (34)
6.310K V线路保护 (34)
6.3.1 10kV线路保护的设计原则 (34)
6.3.2 出线路整定计算 (35)
7 二次接线 (37)
7.1断路器的控制和信号回路 (37)
7.2中央信号控制 (38)
7.3直流系统 (39)
7.3.1 蓄电池数目的确定 (39)
7.4绝缘监察装置 (39)
7.4.1 母线绝缘监察装置 (40)
8 防雷保护 (41)
-III-
8.1防雷保护的原因 (41)
8.1.1 变电所范围需进行保护的对象及防雷保护 (41)
8.1.2 配电装置对侵入雷电波的保护 (42)
结论....................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献.. (45)
致谢......................................................................................................... 错误！未定义书签。附图.. (46)
-IV-
1 前言
为加深对所学过理论知识的理解，为以后的工作打下良好的基础，我选择了110kV 城镇变电所系统设计作为自己的毕业课题。
本次设计经过对变电所原始资料的分析，进行了主变及电气设备的选择与校验，继电保护，二次接线，防雷保护等内容。
110kV变电所直接降至10kV供电，在多数情况下就不必再建设35kV线路。这一措施使变压器的安装数量减少，不出现二次变压,而且变压器和线路的损耗都相应的减少，建设110/10kV变电所要比建设110/35/10kV变电所更为有利。为了适应今后电网商业化运营的要求，提高电网的供电质量，满足用户对供电质量的要求，变电所的110kV主变压器采用双绕组变压器。我国随着国民经济的发展,城市负荷增大后,建设110kV网络是十分必要的。
近些年来，变电所采用无人值班模式，设备水平的无油化、免维护是变电所设计时必须考虑的问题。为增进变电所运行可靠性，变电所设计也应坚持这一原则。
在110kV变电所的设计中，110kV配电装置采用户外布置，110kV电气设备为SF6断路器；10kV配电装置户内布置，10kV采用金属铠装封闭中置式开关柜，内装VSI(或VD4)真空断路器。开关柜与10kV电容器组、接地所内变之间以高压交联聚乙烯电缆连接。控制电缆采用C类阻燃。而主变压器、电容器、110kV电流互感器、户外所内接地变和消弧线圈可以采用常规油设备。
配电网构成多以架空线路为主，单相接地故障比重很大。中性点不接地和经消弧线圈接地的系统，单相接地故障的接地电流很小，大多数瞬时性单相接地故障的故障电流电弧能自行熄灭，系统能恢复正常运行，即使是金属性单相接地或单相接地电弧不能自熄，由于单相接地故障不影响电压的三相平衡，为了能继续向用户供电，允许带故障运行1～2h，以查找并切除故障线路。因此，电网10kV系统采用中性点不接地和经消弧线圈接地的运行方式。由于大部分变电所的出线电缆短，线路充电电流小，一期工程大部分不装10kV消弧线圈，考虑负荷发展的余地，只预留安装位置。部分安装10kV消弧线圈的变电所也不考虑自动调谐装置。
由于知识的欠缺及设计资料的不足,设计中必然存在着很多问题,希望各位老师和同学能够热情帮助,提出宝贵意见。
-1-
-2-
2 负荷统计表
2.1 负荷统计表
本变电所有一处二类负荷，其余均为三类负荷，生活用电和工业负荷比重较大；共有8条10kV 出线，长度为8～20km 不等，每条出线接有配电变压器15～25台。负荷统计如表2-1所示
表2-1 负荷统计表 回路 回路名称 用户类型 容量（kVA ） 需用系数 线长（km ） 负荷级别
序号 1 一线 厂 区 1400 0.85 16 3 居民区 1000 0.7 2 二线 厂 区 1600 0.8 20 3 居民区 1100 0.7 3 三线 工业区 1800 0.85 14 3 居民区 1000 0.7 4 四线 工业区 1200 0.8 10 3 居民区 800 0.7 5 五线 综合区 800 0.85 8 3 居民区 700 0.75 6 六线 政府 600 0.7 8 2 医院 900 0.8 7 七线 工业区 1000 0.85 14 3 居民区 700 0.7 8 八线
商业区 800 0.75 12
3
居民区
700
0.75
2.2 负荷计算
该所负荷计算采用需用系数法，由于各供电区域电性质相差不大，考虑功率因数
相同，则视在功率可表示为有功功率。
1.采用需用系数法求各用户的计算负荷
ei n
i i jsi S K S ∑==1
-3-
式中 jsi S ——各用户的计算负荷 kVA ；
Ki ——需用系数，取0.85～0.9；
ei S ——各用电设备额定容量 kVA 。 每条出线路的负荷
)
kVA (5.10129.0)75.070075.0800()kVA (12069.0)7.070085.01000()kVA (10269.0)8.09007.0600()kVA (5.10849.0)75.070085.0800()kVA (13689.0)7.08008.01200()kVA (20079.0)7.0100085.01800()kVA (18459.0)7.011008.01600()kVA (17019.0)7.0100085.01400(87654321=??+?==??+?==??+?==??+?==??+?==??+?==??+?==??+?=js js js js js js js js S S S S S S S S
2.3 变电所最大负荷计算
变电所设计当年的计算负荷由
Kt ()%18
1
x S K S i jsi t js +=∑= 计算
式中 Kt ——同时系数,取0.9;
%x ——线损率,高低压网络的综合线损率在8%～12%,系统设计时采用
10%。
%)1()(876554321x S S S S S S S S S K S js js js js js js js js js i js +?+++++++=+
)
kVA (5.11137%)101()5.1012120610265.10841368200718451701(9.0=+?+++++++?=
计算负荷增长后的变电所最大计算负荷为
n m js jszd e S S ?=
式中 n ——年数,取5年;
m ——年平均增长率,取5%;
S——n年后的最大计算负荷。
jszd
11137%55=
?
e
S
5.
=?
14300
)
.
kVA
(
83 jszd
-4-
-5-
3电气主接线
3.1 主变台数的确定
因电力负荷季节性不强，且变电站只有一处二类负荷，其余均为三类负荷，因为有二类负荷并且考虑经济运行方式，所以采用两台等容量变压器。当一台主变压器运行时，可保证60%的负荷供电，考虑变压器的事故负荷能力为40%，所以供电的保证率为85%，在事故运行下可切除其余的三类负荷，保证对重要负荷的供电。考虑到不受运输条件的限制，选用三项变压器。同深入引进至负荷中心，具有直接从高压到低压供电条件的变电所。为简化电压等级或减少重复降压容量采用双绕组变压器。由于变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列进行，所以变压器绕组的连线方式选Y 型连接。
3.2 主变容量的确定
装设两台等容量主变，每台主变的额定容量,
zd js e S S .6.0≥即
(kV A)5.858083.143006.0=?≥e S
主变采用双绕组变压器110/10000SF 7-型变压器。见表3-1
表3-1主变参数表
型号
额定容量(kVA)
额定电压(kV)
损耗(kW)
空载电流(%)
阻抗电压(%)
SF 7-10000/110
10000
110 10.5
50 16.5
1.0
10.5
3.3 主接线设计
3.3.1 方案的提出
因变电所只有一处二类负荷，因此对供电可靠性和灵活性要求都不高，所以宜采用单母线接线或单母线分段接线两种接线方式。
3.3.2 方案的比较
方案Ⅰ：110kV 侧采用单元接线，可采用熔断器来保护主变，造价比采用断路器
-6-
和隔离开关经济，kV 10侧采用单母线接线，在主二侧不设总开关作为保护，而在出线路上采用真空断路器作为保护，但此方案供电可靠性和灵活性差。接线方式如图2-1所示
方案Ⅱ：kV 110侧采用单元接线，可采用断路器和隔离开关配合作为变压器的过负荷和短路保护，也可采用熔断器来保护主变，虽断路器造价高，但考虑到有二类负荷，为满足可靠性采用断路器和隔离开关配合，采用单母线分段接线方式，当母线故障或检修时，停电局限在一段母线上，非故障段母线可以保证正常供电，当任意一段母线故障或检修时，对重要用户不停止供电。这种接线方式本身简单、经济、方便，同时又克服了一些缺点，使可靠性和灵活性有所提高。综合考虑选择方案2，接线方式如图
2-2所示。
图2-1 主接线方案一 图2-2主接线方案二
4 短路电流的计算
4.1 短路点的确定
短路点应选在电气主接线上，在最大运行方式下发生短路的短路电流。短路点的确定如图4-1所示。
图4-1 短路点确定图
4.2 短路电流的计算
4.2.1 各元件电抗标幺值计算：
选取基准值SΒ=100MVA. VΒ=V av
线路Xsmax=0.04（最大运行方式）Xsmin=0.06（最小运行方式）
S N=10000kVA L1=16km L2=20km L3=14km L4=10km L5=8km L6=8km L7=14km L8=12km L0=50km
-7-
-8-
变压器电抗标幺值 05.11010000101001005.10100%3
6
=???=?=
N B s T S S U X 高压侧电源进线的阻抗标么值 151.0115100
504.02
0=??=X 低压侧各出线的阻抗标么值
805.55.10100
164.02
112=??==
?n B U S XL X 256.75.10100204.0222=??==?n B U S XL X
=3X 23Un S XL B ?=079.55
.10100144.02
=?? =4X 24Un S XL B ?=628.35.10100104.02
=?? =5X 25Un S XL B ?=902.25.1010084.02
=?? =6X 26Un S XL B ?=902.25.1010084.02
=?? =7X 2
7Un S XL B ?=079.55.10100
144.02=?? =
8X 2
8Un S XL B
?=
354.45.10100
124.02
=??
4.2.2 短路电流的计算
d1点发生短路时
最大运行方式各短路电流
=m a x
1d I 0//
min X X E +=
236.5151
.004.01=+
=
)3(1d I av
B d U S I 3m ax 1?=
)kA (629.21153100
236.5=??
)kA (277.2629.22
3
23)3(1)
2(1=?==
d d I I
-9-
)kA (704.6629.255.2629.28.122)
3(1=?=??=
=d ch ch
I K i 最小运行方式各短路电流
=m i n
1d I 0//
max X X E +=
739.4151.006.01=+
=
)
2(1d I U a v S I B d 3m i n 1?=)kA (379.2115
3100
739.4=??
=
)
3(1
d I )kA (06.2379.22
3
23)3(1=?=d I
)kA (066.6379.255.2379.28.122)
3(1=?=??=
=d ch ch I K i
d2点发生短路时
最大运行方式各短路电流
=m a x
2d I 2/0m i n //
T X X X E ++=397.1525
.0151.004.01=++
=
)3(2
d I
av
B d U S I 3m ax 2?=)kA (682.75.103100
397.1=??
)kA (653.6682.72
3
23)3(2)
2(2=?==
d d I I )kA (589.19682.755.2682.78.122)3(2=?=??=
=
d ch ch I K i
最小运行方式各短路电流
=
m i n 2d I T X X X E ++0m a x //
=793.005
.1151.006.01=++
=
)
3(2d I U a v S I B d 3m i n 2?=)kA (361.45
.103100
793.0=??
-10-
)kA (777.3361.42
3
23)3(2)2(2=?==
d d I I )kA (121.11361.455.2361.48.122)3(1=?=??=
=d ch ch
I K i d3点发生短路时
最大运行方式各短路电流
=m a x 3d I 30m i n //2/X X X X E T +++=173.0079
.5525.0151.004.01
=+++
=
)3(m a x 3d I av
B d U S I 3m ax 3?=)kA (951.05.103100
173.0=??
)kA (824.0951.02
3
23)3(3)
2(3=?==
d d I I )kA (425.2951.055.2951.08.122)3(3=?=??=
=d ch ch
I K i 最小运行方式各短路电流
=
m i n 3d I 30m a x //
X X X X E T +++=158.0079
.505.1151.006.01=+++
=
)
3(3d I U a v S I B d 3m i n 3?=)kA (869.05
.103100
158.0=??
)kA (753.0869.02
3
23)3(3)
2(3=?==
d d I I )kA (216.2869.055.2869.08.122)3(3=?=??=
=d ch ch
I K i d4、d5、d6、d7、d8、d9、d10等短路点的短路电流计算方法同上。 按以上方法可得以下数据，各短路点短路电流如表4-1所示
表4-1 各短路点短路电流
短路点
最大运行方式最小运行方式)3(
d
I)2(
d
I
ch
I)3(
d
I)2(
d
I
ch
I
1
f 2.629 2.277 6.704 2.379 2.06 6.066 2
f7.682 6.653 12.589 4.361 3.777 11.121 3
f0.951 0.824 2.425 0.869 0.753 2.216 4
f0.841 0.728 2.145 0.781 0.676 1.992 5
f0.687 0.595 1.752 0.643 0.557 1.64 6
f 1.265 1.096 3.226 1.127 0.976 2.874 7
f 1.518 1.315 3.871 1.32 1.143 3.366 8
f 1.518 1.315 3.871 1.32 1.143 3.366 9
f0.951 0.824 2.425 0.869 0.753 2.216 10
f 1.083 0.938 2.762 0.979 0.848 2.496
-11-
-12-
5 电气设备的选择及校验
5.1 母线的选择和母线材料的选择
发电厂和变电站屋内和屋外配装置的主母线，发电机和变压器等电气设备配电装置母线之间的连接导线，各种电器之间连接导线，统称为母线。
选择配电装置母线的项目主要有：母线的材料；母线的截面形状；母线截面积的大小；校验母线的热稳定和动稳定；对110kV 以上的母线还应校验是否发生电晕。
母线的材料有铜、铝和钢。目前，农村发电厂和变电站以及大、中型发电厂、变电站的配电装置中的母线，广泛采用铝母线，这是因为铜贵重，我国储量又少；而铝储量较多，具有价格低、重量轻、加工方便等特点。因此，选用铝母线要比铜母线经济。
5.1.1 母线截面形状的选择和母线截面积的选择
发电厂和变电站配电装置中的母线截面目前采用矩形、圆形和绞线圆形等。选择母线截面形状的原则是：肌肤效应系数尽量低；散热好；机械强度高；连接方便；安装简单。
10kV 侧主要选择矩形截面母线，因为同样截面的矩形母线周长比圆形母线的周长要长，散热面积大，冷却条件好；由于肌肤效应的影响，矩形母线的电阻比圆形的小。
钢芯铝绞线的耐张性能比单股母线好，在允许电流相同的条件下，钢芯铝绞线的直径比单股母线直径大，其表面附近的电场强度小于单股母线。为了使农村发电厂和变电站的屋外配电装置结构和布置简单，投资少，在高压侧一般采用钢芯铝绞线。
（1）按最大长期工作电流选择母线截面
选择条件：通过母线的最大长工作电流不应大于母线长允许电流。
适用范围：各种电压等级的装置中主母线和引下线以及临时装设的母线，都按长期工作电流选择截面
（2）按经济电流密度选择母线
5.1.2 母线截面积的选择及校验
（1）110kV 侧母线的选择
若一台变压器停止工作，想满足整个负荷的要求，则另一台变压器工作在过负荷状态下。由于zd js B S S .6.0≥，所以只需一台过负荷为原来的67.16
.01
=倍，即
B S S 67.1=。 按通过高压侧母线的最大长期工作电流
-13-
A)(03.92110
310000
05.167.1305.167.1=???=???
=e e gzd U S I 按经济电流密度选择母线截面
J
I S gzd j =
式中 j S ——经济截面 2
m
J ——经济电流密度 2/m A
取变压器最大负荷利用小时数h =3000小时，查表选择J =2
6
/1015.1m A ?
)mm (03.8010
15.103
.9226
=?=
∴j S 经计算选择LGJ-120mm 2型钢芯铝绞线，其70℃时最大允许持续电流y I =408(A) 温度修正系数为
θK =
θθθ
θ--y y =
049.140703770=-- 则实际环境温度为37℃时的母线允许电流
y I K θ=1.049×408=428(A)
（2）校验
短路计算时间6s .104.006.05.1=++=++=hu g b t t t t 。因∞=I I "，所以
1"
"==
∞
I I β，经查表得s 23.1=z t 。因s 1>t ，所以0=fz t ，故s 23.1==z dz t t 母线正常运行时的最高温度为：
()()C)(53.3842803.923770372
2
?=??? ???-+=???
?
???-+=θ
θθθθy gzd
y c I I 查表知6
1099?=C ，按热稳定条件所需最小母线截面为
-14-
j dz zx K t C
I S ??=
∞
式中 C ——热稳定系数； θK ——集肤效应系数。
)mm (45.29123.110
9910629.22
6
3=????=??=∞j dz zx K t C I S 小于所选母线的截面积，满足热稳定要求，因所选母线为钢芯铝绞线，故不需动
稳定校验。
5.1.3 10kV 侧母线的选择
（1）按通过低压侧母线的最大长期工作电流
A)(38.101210
310000
05.167.1305.167.1=???=???
=e e gzd U S I （2）按经济电流密度选择母线截面
J
I S gzd j =
取变压器最大负荷利用小时数h =3000---5000小时，查表选择J =1.15×106A/m2
)mm (33.88010
15.138
.101226
=?=
∴j S 经计算选择LMY-100×10 mm 2型铝母线，其40℃时最大允许持续电流为958A 。 （3）校验 ○1 热稳定性校验 短路计算时间s 12.106.006.01=++=++=hu g b t t t t 。因∞=I I "，所以
1"
"==
∞
I I β，经查表得s 2.0=z t 。因s 1>t ，所以0=fz t ，故s 2.0==z dz t t 母线正常运行是的最高温度：
()()C)(87.5488.82338.10123770372
2
?=??? ???-+=???
?
???-+=θ
θθθθy gzd
y c I I 查表知6
1097?=C ，按热稳定条件所需最小母线截面为
-15-
)mm (4.3512.010
9710682.72
6
3=????=??=∞j dz zx K t C I S 小于所选母线截面100×10mm 2，故满足热稳定要求。
○2 动稳定性校验
10kV 侧截面为矩形的母线水平放置，相间距离a=0.25m L=1.2m 短路冲击电流kA 589.12=ch i 母线所受的电动力 27
1073.1ch i a
L F ??
?=- 式中 L ——绝缘子间的跨距； a ——相间距。
N)(6.1311073.12
7=??
?=-ch i a
L F 母线所受的最大弯矩m)N (79.15102
.16.13110?=?=?=L F M
截面系数()
362
3
32m 1053.86
10801086---?=???=?=h b W
母线最大计算应力为()a 6
6
P 1049.110
53.872.12?=?==
-W M zd σ 小于铝母线的允许应力69×106Pa ，故满足动稳定性要求。 经校验所选母线满足热稳定及动稳定要求。
5.2 线路的选择
5.2.1 进线的选择
导线型号LGJ －120 mm 2。
5.2.2 10kV 出线的选择
在八回出线中，以最大负荷的一条出线路为出线截面积选择的计算依据，其它线路一定能满足。由于八回出线的负荷相差不大，故不会造成太大的浪费。而且出线路负荷要考虑今后五年的增长,其增长率为5%。
)kVA (3.25512007%)101(9.0%55=??+?=?e S jszd
按通过10kV 侧出线的最大长期工作电流
-16-
A)(3.14710
33
.25513=?=
?=
e
jszd gzd U S I 按经济电流密度选择母线截面
J
I S gzd j =
取变压器最大负荷利用小时数h =3000小时，查表选择J =1.15×106A/m2
)mm (09.12810
15.13.1472
6
=?=
∴j S 经计算选择LGJ-150 mm 2型钢芯铝绞线，70℃时最大允许持续电流)(463A I y = 则实际环境温度为37℃时的出线允许电流
)A (69.485463049.1=?=y I K θ
大于其长期最大负荷电流，满足长期工作时的发热条件。 校验
短路计算时 s 6.005.005.05.0=++=++=hu g b t t t t 。因∞=I I "，所以
1"
"==
∞
I I β，经查表得s 5.0=z t 。因s 1 母线正常运行时的最高温度 ()()C 40485.693.1473770372 2 ?=??? ???-+=??? ? ???-+=θ θθθθy gzd y c I I 查表知6 1095?=C ，按热稳定条件所需最小母线截面为 )mm (42.7155.010 9510951.026 3 =????=??=∞j dz zx K t C I S 小于所选母线的截面积，故满足热稳定要求，因所选母线为绞线，故不需动稳定 校验。 课程设计任务书 设计题目： 110kV变电站电气 一次部分设计 前言 变电站(Substation）改变电压的场所。是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压。在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。主要作用是进行高底压的变换，一些变电站是将发电站发出的电升压，这样一方面便于远距离输电，第二是为了降低输电时电线上的损耗；还有一些变电站是将高压电降压，经过降压后的电才可接入用户。对于不同的情况，升压和降压的幅度是不同的，所以变电站是很多的，比入说远距离输电时，电压为11千伏，甚至更高，近距离时为1000伏吧，这个电压经 变压器后，变为220伏的生活用电，或变为380伏的工业用电。 随着我国电力工业化的持续迅速发展，对变电站的建设将会提出更高的要求。本文通过对110KV变电站一次系统的设计，其中针对主接线形式选择，母线截面的选择，电缆线路的选择，主变压器型号和台数的确定，保护装置及保护设备的选择方法进行了详细的介绍。其中，电气设备的选择包括断路器、隔离开关、互感器的选择和方法与计算，保护装置包括避雷器和避雷针的选择。其中分析短路电流的计算方法和原因，是为了保证供电的可靠性。 目录 第1章原始资料及其分析 (4) 1原始资料 (4) 2原始资料分析 (6) 第2章负荷分析 (6) 第3章变压器的选择 (8) 第4章电气主接线 (11) 第5章短路电流的计算 (14) 1短路电流计算的目的和条件 (14) 2短路电流的计算步骤和计算结果 (15) 第6章配电装置及电气设备的配置与选择 (18) 1 导体和电气设备选择的一般条件 (18) 2 设备的选择 (19) 结束语 (25) 110kv变电站110kv线路保护及主系统设计 1课题来源 本课题为某110kv中心变电站110kv线路保护记主系统设计课题。该变电站是最末一个梯级电站，装机容量600万千瓦，年发电量301亿千瓦时，用地总面积为8070.1374公顷。向家坝水电站110kV中心变电站为向家坝水电站提供施工供电电源和电站建成以后作为厂用电备用电源的一座变电站。设计容量为3 50MVA，电压等级为110/35/10kV, 110kV进出线有5条，中压35kV侧有10 回出线，低压10kV侧有20 回出线. 2 设计的目的和意义 110kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。它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主要环节，电气主接线连接直接影响运行的可靠性、灵活性。它的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的确定。 随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。 3 国内外的现状和发展趋势 目前，我国小城市和西部地区经济的不断发展对电能资源的要求也越来越高，西部主要是高原地带，在高海拔的条件下，农村现有的变电技术远达不到经济的快速发展，这也在一定程度上影响了西部地区和中小城市变电技术的推广和应用技术的深化。因此，一方面需要创造条件有针对性地提高对小城市以及农村的变电站的建设，加强专业知识的培训来提高变电技术；另一方面，可以通过媒介积极开展技术交流，通过实践去体验、探索。 当今世界各方面因素正冲击着全球电力工业，在国外变电所技术有十分剧烈的竞争，而世界范围内的变电所都采用了新技术; 其次，不同的环境要求给所有的电力供应商增加了额外的责任，使电力自动化设备尤其是高压大功率变电站的市场开发空间大大拓展。另外高压变电所的最终用户对变电站的自动控制、节能、 (110k v变电站电气主 接线设计) 110KV电气主接线设计 姓名： 专业：发电厂及电力系统 年级： 指导教师： 摘要 根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电站电气主接线的初步设计，并绘制电气主接线图。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。110KV电压等级采用双母线接线，35KV和10KV电压等级都采用单母线分段接线。 本次设计中进行了电气主接线的设计、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、电流互感器、电压互感器、母线、熔断器等）、各电压等级配电装置设计。 本设计以《35～110kV变电所设计规范》、《供配电系统设计规范》、《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：降压变电站；电气主接线；变压器；设备选型 目录 1.1主接线的设计原则和要求 (1) 1.1.1 主接线的设计原则 (1) 1.1.2 主接线设计的基本要求 (2) 1.2主接线的设计 (3) 1.2.1 设计步骤 (3) 1.2.2 初步方案设计 (3) 1.2.3 最优方案确定 (4) 1.3主变压器的选择 (5) 1.3.1 主变压器台数的选择 (5) 1.3.2 主变压器型式的选择 (5) 1.3.3 主变压器容量的选择 (6) 1.3.4 主变压器型号的选择 (6) 1.4站用变压器的选择 (9) 1.4.1 站用变压器的选择的基本原则 (9) 1.4.2 站用变压器型号的选择 (9) 2 短路电流计算 (10) 2.1短路计算的目的、规定与步骤 (10) 2.1.1 短路电流计算的目的 (10) 2.1.2 短路计算的一般规定 (10) 2.1.3 计算步骤 (11) 2.2变压器的参数计算及短路点的确定 (11) 2.2.1 变压器参数的计算 (11) 2.2.2 短路点的确定 (12) 2.3各短路点的短路计算 (12) 2.3.1 短路点d-1的短路计算(110KV母线) (12) 2.3.2 短路点d-2的短路计算(35KV母线) (13) 2.3.3 短路点d-3的短路计算(10KV母线) (14) 2.3.4 短路点d-4的短路计算 (14) 2.4绘制短路电流计算结果表 (15) 3 电气设备选择与校验 (16) 3.1电气设备选择的一般规定 (16) 3.1.1 一般原则 (16) 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。 (16) 3.1.2 有关的几项规定 (16) 3.2各回路持续工作电流的计算 (16) 3.3高压电气设备选择 (17) 3.3.1 断路器的选择与校验 (17) 3.3.2 隔离开关的选择及校验 (21) 110KV电气主接线设计 专业：发电厂及电力系统 年级： 指导教师： 根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电站电气主接线的初步设计，并绘制电气主接线图。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。110KV电压等级采用双母线接线，35KV和10KV 电压等级都采用单母线分段接线。 本次设计中进行了电气主接线的设计、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、电流互感器、电压互感器、母线、熔断器等）、各电压等级配电装置设计。 本设计以《35?门OkV变电所设计规范》、《供配电系统设计规范》、《35?"OkV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：降压变电站；电气主接线；变压器；设备选型 摘要 .................................................................. I 1变电站电气主接线设计及主变压器的选择 (1) 1.1主接线的设计原则和要求 (1) 1.1.1主接线的设计原则 (1) 1.1.2主接线设计的基本要求 (2) 1.2主接线的设计 (3) 1.2.1设计步骤 (3) 1.2.2 初步方案设计 (3) 1.2.3最优方案确定 (4) 1.3主变压器的选择 (5) 1.3.1主变压器台数的选择 (5) 1.3.2主变压器型式的选择 (5) 1.3.3主变压器容量的选择 (6) 1.3.4主变压器型号的选择 (6) 1.4站用变压器的选择 (9) 1.4.1站用变压器的选择的基本原则 (9) 1.4.2站用变压器型号的选择 (9) 2短路电流计算 (10) 2.1短路计?算的目的、规定与步骤 (10) 2.1.1短路电流计算的目的 (10) 2.1.2短路计算的一般规定 (10) 2.1.3计算步骤 (10) 2.2变压器的参数计算及短路点的确定 (11) 2.2.1变压器参数的计算 (11) 2.2.2短路点的确定 (11) 2.3各短路点的短路计算 (12) 2.3.1短路点d?1的短路计算（110KV母线） (12) 2.3.2短路点d-2的短路计算（35KV母线） (13) 2.3.3短路点d-3的短路计算（10KV母线） (13) 2.3.4 短路点d-4的短路计算 (14) 2.4 绘制短路电流计算结果表 (14) 3电气设备选择与校验 (16) 3.1电气设备选择的一般规定 (16) 3.1.1 一般原则 (16) 3.1.2有关的儿项规定 (16) 3.2各回路持续工作电流的计算 (16) 第1章原始资料分析 1.变电站的地址和地理位置选择：建设一个变电站要考虑到地理环境、气象条件等因素，包括： ⑴年最高温度、最低温度。 ⑵冬季、夏季的风向以及最大风速。 ⑶该地区的污染情况。 2.确定变电站的建设规模设计⑴电压等级有两个：110kV 10kV。⑵主变压器用两台。⑶进出线情况：110kV有两回进线，10kV有18回出线。 3.设计110kV和10kV侧的电气主接线：通过比较各种接线方式的优缺点、适用范围，确定出最佳的接线方案。 ⑴110kV侧有两回进线，为电源进线，此时宜采用桥形接线，根据桥断路器的安装位置，可分为内桥和外桥接线两种，比较这两种接线的特点，适用范围，确定110kV侧的接线方式为内桥接线。 ⑵10kV侧有18回出线，可供选择的接线方式有： ①单母线分段接线。 ②双母线以及双母线分段。 ③带旁路母线的单母线和双母线接线。 比较这几种接线方式的优缺点，适用范围，确定出10KV侧的接线方式为单母线分段接线。 4.计算短路电流及主要设备选型。 ⑴主变压器的型号、容量、电压等级、冷却方式、结构、容量比和中性点接地方式的选择等。 ①主变的容量： 主变容量的确定应根据电力系统5-10年发展规划进行。当变电所装设两台 第0页共30 页 及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60-80%。 ②接线方式： 我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”联接；35kV采用“Y”联接，其中性点多通过消弧线圈接地。因此，普通双绕组一般选用YN，d11接线；三绕组变压器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。 5.绘制电气主接线图；总平面布置图；110kV和10kV的进出线间隔断面图等有关图纸。 6.简要设计主变压器继电保护的配置、整定计算 选择几个特殊的短路点：如110kV侧、10kV母线上。根据系统的短路容量进行整定计算。 7.防雷接地设计 防雷设计要考虑到年雷暴日，保护范围等因素。接地设计考虑到主要的电气设备能可靠的接地，免受雷电以及短路。 第1页共30 页 110KV变电所电气设计说明 所址选择： 首先考虑变电所所址的标高，历史上有无被洪水浸淹历史；进出线走廊应便于架空线路的引入和引出，尽量少占地并考虑发展余地；其次列出变电所所在地的气象条件：年均最高、最低气温、最大风速、覆冰厚度、地震强度、年平均雷暴日、污秽等级，把这些作为设计的技术条件。 主变压器的选择： 变压器台数和容量的选择直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应依据电力系统5-10年的发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。 选择主变压器型式时，应考虑以下问题：相数、绕组数与结构、绕组接线组别（在电厂和变电站中一般都选用YN，d11常规接线）、调压方式、冷却方式。 由于本变电所具有三种电压等级110KV、35KV、10KV，各侧的功率均达到变压器额定容量的15%以上，低压侧需装设无功补偿，所以主变压器采用三绕组变压器。为保证供电质量、降低线路的损耗此变压器采用的是有载调压方式，在运行中可改变分接头开关的位置，而且调节范围大。由于本地区的自然地理环境的特点，故冷却方式采用自然风冷却。 为保证供电的可靠性，该变电所装设两台主变压器。当系统处于最大运行方式时两台变压器同时投入使用，最小运行方式或检修时只投入一台变压器且能满足供电要求。 所以选择的变压器为2×SFSZL7-31500/110型变压器。 变电站电气主接线： 变电站主接线的设计要求，根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和具体情况确定。 通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用短路器数目教少的接线，以节省投资，随出线数目的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形接线等。如果变电站电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线带旁母接线或采用一台半断路器接线。变电站的低压侧常采用单母分段接线或双母线接线，以便于扩建。6~10KV馈线应选轻型断路器，如SN10型少油断路器或ZN13型真空断路器；若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时，应采用限流措施。在变电站中最简单的限制短路电流的方法，是使变压器低压侧分列运行；若分列运行仍不能满足要求，则可装设分列电抗器，一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器。 故综合从以下几个方面考虑： 1 断路器检修时，是否影响连续供电； 2 线路能否满足Ⅰ,Ⅱ类负荷对供电的要求； 3大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。 主接线方案的拟定： 对本变电所原始材料进行分析，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术、经济政策的前提下，力争使其技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。此主接线还应具有足够的灵活性，能适应各 110KV变电站电气部分设计 二〇〇九年八月 目录 设计任务书 (4) 第一部分主要设计技术原则 (5) 第一章主变容量、形式及台数的选择 (6) 第一节主变压器台数的选择 (6) 第二节主变压器容量的选择 (7) 第三节主变压器形式的选择 (8) 第二章电气主接线形式的选择 (10) 第一节主接线方式选择 (12) 第三章短路电流计算 (13) 第一节短路电流计算的目的和条件 (14) 第四章电气设备的选择 (15) 第一节导体和电气设备选择的一般条件 (15) 第二节断路器的选择 (18) 第三节隔离开关的选择 (19) 第四节高压熔断器的选择 (20) 第五节互感器的选择 (20) 第六节母线的选择 (24) 第七节限流电抗器的选择 (24) 第八节站用变压器的台数及容量的选择 (25) 第九节 10kV无功补偿的选择 (26) 第五章 10kV高压开关柜的选择 (26) 第二部分计算说明书 附录一主变压器容量的选择 (27) 附录二短路电流计算 (28) 附录三断路器的选择计算 (30) 附录四隔离开关选择计算 (32) 附录五电流互感器的选择 (34) 附录六电压互感器的选择 (35) 附录七母线的选择计算 (36) 附录八 10kV高压开关柜的选择 (37) （含10kV电气设备的选择） 第三部分相关图纸 一、变电站一次主结线图 (42) 二、10kV高压开关柜配置图 (43) 三、10kV线路控制、保护回路接线图 (44) 四、110kV接入系统路径比较图 (45) 第四部分 一、参考文献 (46) 二、心得体会 (47) 设计任务书 一、设计任务： ***钢厂搬迁昌北新区，一、二期工程总负荷为24.5兆瓦，三期工程总负荷为31兆瓦,四期工程总负荷为20兆瓦;一、二、三、四期工程总负荷为75.5兆瓦,实际用电负荷 34.66兆瓦,拟新建江西洪都钢厂变电所。本厂用电负荷设施均为Ⅰ类负荷。 第一部分主要设计技术原则 本次110kV变电站的设计，经过三年的专业课程学习，在已有专业知识的基础上，了解了当前我国变电站技术的发展现状及技术发展趋向，按照现代电力系统设计要求，确定设计一个110kV综合自动化变电站，采用微机监控技术及微机保护，一次设备选择增强自动化程度，减少设备运行维护工作量，突出无油化，免维护型设备，选用目前较为先进的一、二次设备。 将此变电站做为一个终端用户变电站考虑，二个电压等级，即110kV/10kV。 设计中依据《变电所总布置设计技术规程》、《交流高压断路器参数选用导则》、《交流高压断路器订货技术条件》、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》、《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》、《高压配电装置设计技术规程》、《110kV-330kV变电所计算机监控系统设计技术规程》及本专业各教材。 第一章主变容量、形式及台数的选择 主变压器是变电站（所）中的主要电气设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需要。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷性质等方面，综合分析，合理选择。 第一节主变压器台数的选择 由原始资料可知，我们本次设计的江西洪都钢厂厂用电变电站，主要是接受由220kV双港变110kV的功率和220KV盘龙山变供110kV的功率，通过主变向10kV线路输送。由于厂区主要为I类负荷，停电会对生产造成重大的影响。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。 为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器。互为备用，可以避免因主变故障或检修而造成对用户的停电，若变电站装设三台主变，虽然供电可靠性有所提高，但是投资较大，接线网络较复杂，增大了占地面积和配电设备及继电保护的复杂性，并带来维护和倒闸操作的许多复杂化，并且会造成短路容量过大。考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合负荷的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可带动全部负荷的70%，能保证正常供电，故可选择两台主变压器。 第二节主变压器容量的选择 主变压器容量一般按变电站建成后5--10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10--20年的负荷发展，对于城郊变电站主变压器容量应与城市规划相结合，该变电站近期和远期负荷都已给定，所以，应接近期和远期总负荷来选择主变容量。根据变电站所带负荷的性质和电网的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压器停用时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电站当一台主变压器停用时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70--80%。该变电站的主变压器是按全部负荷的70%来选择，因此装设两 110kv变电站安全距离110kv变电站设计规范 110kv变电站安全距离 国家《电磁辐射管理办法》规定100千伏以上为电磁强辐射工程，第二十条规定：在集中使用大型电磁辐射设备或高频设备的周围，按环境保护和城市规划要求，在规划限制区内不得修建居民住房、幼儿园等敏感建筑。 不过，据环保部门介绍，我国目前对设备与建筑物之间的距离有一定要求。比如一般10KV —35KV变电站，要求正面距居民住宅12米以上，侧面8米以上；35KV以上变电站的建设，要求正面距居民住宅15米以上，侧面12米以上；箱式变电站距居民住宅5米以上。 北京市规划委（2004规意字0638号）110千伏的地下高压变电站工程项目，明确要求距离不得少于300米。 35～110KV变电站设计规范 第一章总则 第1.0.1条为使变电所的设计认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求，制订本规范。 第1.0.2条本规范适用于电压为35～110kV，单台变压器容量为5000kV A及以上新建变电所的设计。 第1.0.3条变电所的设计应根据工程的5～10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。 第1.0.4条变电所的设计，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。 第1.0.5条变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。 第1.0.6条变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。第二章所址选择和所区布置 第2.0.1条变电所所址的选择，应根据下列要求，综合考虑确定： 一、靠近负荷中心； 二、节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地； 三、与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出； 四、交通运输方便； 五、周围环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源影响最小处； 六、具有适宜的地质、地形和地貌条件（例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所），所址宜避免选在有重要文物或开采后对变电所有影响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意； 七、所址标高宜在50年一遇高水位之上，否则，所区应有可靠的防洪措施或与地区（工业企业）的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位； 八、应考虑职工生活上的方便及水源条件； 九、应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。 第2.0.2条变电所的总平面布置应紧凑合理。 第2.0.3条变电所宜设置不低于2.2m高的实体围墙。城网变电所、工业企业变电所围墙的高度及形式，应与周围环境相协调。 第2.0.4条变电所内为满足消防要求的主要道路宽度，应为3.5m。主要设备运输道路的宽度可根据运输要求确定，并应具备回车条件。 第2.0.5条变电所的场地设计坡度，应根据设备布置、土质条件、排水方式和道路纵坡确定， 目录 摘要 (1) 1.电气主接线的设计原则和要求 (2) 1.1主接线的设计原则 (2) 1.1.1设计依据 (2) 1.1.2设计准则 (2) 1.1.3考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响 (3) 1.1.4考虑主变台数对主接线的影响 (3) 1.1.5考虑备用量的有无和大小对主接线的影响 (3) 1.2主接线设计的基本要求 (3) 1.2.1可靠性 (3) 1.2.2灵活性 (4) 1.2.3经济性 (4) 2主接线的设计 (4) 2.1原始材料及分析 (5) 2.2 设计步骤 (5) 2.3初步方案设计 (6) 2.4最优方案确定 (7) 2.4.1技术比较 (7) 2.4.2经济比较 (9) 心得体会 (10) 参考文献 (12) 摘要 本次设计为110kV变电站电气主接线的初步设计，并绘制电气主接线图。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。110KV 电压等级采用双母线接线，35KV和10KV电压等级都采用单母线分段接线。 110kV、35kV和10kV三个电压等级的变电站接入系统，而电气主接线设计是一个综合性问题，必须结合电力系统和变电所的具体情况，全面分析有关因素，正确处理他们之间的关系，经过技术、经济比较、运行可靠，合理的选择主接线方案。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分。主接线的确定，对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。 电气主接线设计原则和设计程序 4.5．1电气主接线的设计原则 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。它与电力系统、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的影响。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,正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较,合理地选择主接线方案。 电气主接线设计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、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,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。 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。它将根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划，给出所设计电厂(变电站)的容量、机组台数、电压等级、出线回路数、主要负荷要求、电力系统参数和对电厂(变电站)的具体要求,以及设计的内容和范围。这些原始资料是设计的依据,必须进行详细的分析和研究,从而可以初步拟定一些主接线方案。国家方针政策、技术规范和标准是根据国家实际状况，结合电力工业的技术特点而制定的准则，设计时必须严格遵循。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。设计时,在进行论证分析阶段，更应合理地统一供电可靠性与经济性的关系,以便于使设计的主接线具有先进性和可行性。 4.5.2 电气主接线的设计程序 电气主接线的设计伴随着发电厂或变电站的整体设计进行，即按照工程基本建设程序,历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤基本相同。 电气主接线的设计步骤和内容如下： １.对原始资料分析 (１）工程情况,包括发电厂类型(凝汽式火电厂，热电厂，或者堤坝式、引 BY市110kv降压变电所设计--牛 课程设计 电气工程及其自动化_专业班级 题目BY市110kV降压变电所设计 姓名 学号 指导教师 二О年月日 一．变电站概括 1.1变电站总体分析 BY市变电站位于市边缘，供给城市和近郊工业、农业及生活用电，是新建地区变电所。变电站做为电力系统中起着重要的连接作用，是联系发电厂与负荷的重要环节。本课程设计主要是关于本变电站的一次设计，为了是变电站的一次设计能够很好的接入电力系统，使电力系统安全可靠的运行，下面对本变电站做初步分析的原始数据进行分析。 1．变电站类型：110KV地方降压变电站 2．电压等级：110/10KV 3．线路回数：110KV：2回，备用2回；10KV：13回，备用2回； 4．地理条件：平均海拔100m，地势平坦，交通方便，有充足水源，属轻地震区。年最高气温+42℃，年最低气温-18℃，年平均温度+16℃，最热月平均最高温度+32℃。最大风速35m/s,主导风向西北，覆冰厚度。5．负荷情况：主要是一、二级负荷，市内负荷主要为市区生活用电、棉纺厂、印染厂等工业用电；郊区负荷主要为郊区变电站及其他工业用电。 6．系统情况：根据任务书中电力系统简图可以看到，本变电站位于两个电源中间，有两个发电厂提供电 能，进而经过该变电站降压后用于工业、农业等负荷用电，需要一定的可靠性。 1.2 负荷分析及主变压器的选择 负荷计算的目的： 计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。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，由此可见正确确定计算负荷重要性。 负荷分析 10KV 侧: 近期负荷：P 近=(2＋2＋1＋1＋2＋3＋2＋1.5＋1.5＋1.5)MW=17.5MW 远期负荷: P 远=（３＋３＋1.5＋1.5＋3＋4.5＋3.5＋2＋2＋2＋2＋2）=30MW ∑=n i Pi 1=17.5MW+30MW=47.5MW 综合最大计算负荷计算公式: S js =Kt*1 cos n i i i P φ =∑*(1+α%) (注:Kt:同时系数，取85%; %:线损,取5%) S js 近=Kt*max 1cos n i i i P ? =∑近 *(1+α%) 110kV变电站电气主接线及运行方式 变电站电气主接线是指高压电气设备通过连线组成的接受或者分配电能的电路。其形式与电力系统整体及变电所的运行可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。所以,主接线设计是一个综合性问题,应根据电力系统发展要求,着重分析变电所在系统中所处的地位、性质、规模及电气设备特点等,做出符合实际需要的经济合理的电气主接线。 一变电所主接线基本要求 1．1 保证必要的供电可靠性和电能质量。 保证供电可靠性和电能质量是对主接线设计的最基本要求，当系统发生故障时,要求停电范围小,恢复供电快，电压、频率和供电连续可靠是表征电能质量的基本指标,主接线应在各种运行方式下都能满足这方面的要求。 1. 2 具有一定的灵活性和方便性。 主接线应能适应各种运行状态,灵活地进行运行方式切换，能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化，在改变运行方式时操作方便,便于变电所的扩建。 1. 3 具有经济性。 在确保供电可靠、满足电能质量的前提下,应尽量节省建设投资和运行费用,减少用地面积。 1. 4 简化主接线。 配网自动化、变电所无人化是现代电网发展的必然趋势,简化主接线为这一技术的全面实施创造了更为有利的条件。 1. 5 设计标准化。 同类型变电所采用相同的主接线形式,可使主接线规范化、标准化,有利于系统运行和设备检修。 1. 6 具有发展和扩建的可能性。 变电站电气主接线应根据发展的需要具有一定的扩展性。 二变电所主接线基本形式的变化 随着电力系统的发展，调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用,变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有:单母线、单母线带旁路母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、一个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。从形式上看,主接线的发展过程是由简单到复杂,再由复杂到简单的过程。在当今的技术环境中, 随着新技术、高质量电气产品广泛应用,在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全,变电所主接线日趋简化。因此,变电所电气主接线形式应根据可靠性、灵活性、经济性及技术环境统一性来决定。 三 110kV变电站的主接线选择 在电力系统和变电所设计中,根据变电所在系统中的地位和作用,可把电网中110kV变电所分为终端变电所和中间变电所两大类。下面就这两类变电所高压侧电气主接线模式作一分析。 3. 1 110kV终端变电所主接线模式分析 110KV变电站电气主接线设计 目录 1.电气主接线设计 1.1 110KV变电站的技术背景 (3) 1.2 主接线的设计原则 (3) 1.3主接线设计的基本要求 (3) 1.4高压配电装置的接线方式 (4) 1.5主接线的选择与设计 (8) 1.6主变压器型式的选择 (9) 2.短路电流计算 2.1 短路电流计算的概述 (11) 2.2短路计算的一般规定………………………………………………………………………… 11 2.3短路计算的方法……………………………………………………………………………… 12 2.4短路电流计算………………………………………………………………………………… 12 3.电气设备选择与校验 3.1电气设备选择的一般条件…………………………………………………………………… 15 3.2高压断路器的选型…………………………………………………………………………… 16 3.3高压隔离开关的选型………………………………………………………………………… 17 3.4互感器的选择………………………………………………………………………………… 17 3.5短路稳定校验………………………………………………………………………………… 18 3.6高压熔断器的选择…………………………………………………………………………… 18 4.屋外配电装置设计 4.1设计原则……………………………………………………………………………………… 19 4.2设计的基本要求……………………………………………………………………………… 20 4.3布置及安装设计的具体要求………………………………………………………………… 20 4.4配电装置选择………………………………………………………………………………… 21 5.变电站防雷与接地设计 5.1雷电过电压的形成与危害…………………………………………………………………… 22 5.2电气设备的防雷保护………………………………………………………………………… 22 5.3避雷针的配置原则…………………………………………………………………………… 23 5.4避雷器的配置原则…………………………………………………………………………… 23 5.5避雷针、避雷线保护围计算 (23) 5.6变电所接地装置……………………………………………………………………………… 24 6.无功补偿设计 6.1无功补偿的概念及重要性…………………………………………………………………… 24 6.2无功补偿的原则与基本要求………………………………………………………………… 24 7.变电所总体布置 7.1总体规划……………………………………………………………………………………… 26 7.2总平面布置…………………………………………………………………………………… 26 结束语 (27) 参考文献 (27) 1.电气主接线设计 1.1 110KV变电站的技术背景 近年来，我国的电力工业在持续迅速的发展，而电力工业是我国国民经济的一个重要组 110kV降压变电所电气部分的初步设计(doc 6页) 2008级电气工程基础课程设计指导书 110kV降压变电所电气部分初步设计 一、设计目的 (1) 复习和巩固《电气工程基础》课程所学知识； (2) 培养分析问题和解决问题的能力； (3) 学习和掌握变电所电气部分设计的基本原理和设计方法。 二、设计内容及设计要求 1 设计内容 本次设计的是一个降压变电站，有三个电压等级(110kV／35kV／10kV)。本设计只做电气部分的初步设计，不作施工设计和土建设计。 (1) 主接线设计 分析原始资料，根据任务书的要求拟出各级电压母线的接线方式(可靠性、经济性和灵活性)， (2) 主变压器选择 根据负荷选择主变压器的容量、型式、电压等级等，通过技术经济比较选择主接线最优方案； (3) 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，并列表表示出短路电流的计算结果； (4) 主要电气设备的选择：断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高 压熔断器、消弧线圈、避雷器等 (5) 编制设计成果 1）编制设计说明书 2）编制设计计算书 3）绘制变电所电气主接线图纸1张（A2图纸） 2 设计要求 设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，．并 且具有可扩建的方便性。要求如下： (1) 通过经济技术比较，确定电气主接线。 (2) 短路电流计算 (1) 变电站供电范围：110 kV 线路：最长100 km，最短50 km；35 kV 线路：最长70 km，最短20 km；10 kV 低压馈线：最长30km，最短10km (2) 未尽事宜按照设计常规假设。 四、要求 1．在资料一、二中任选一种情况作设计。 2．画图软件自选，手画也可。 4．主要参考资料 [1] 熊信银, 张步涵.电气工程基础.华中科技大学出版社，2005 [2] 何仰赞温增银，电力系统分析，华中科技大学出版社，2001 [3] 西北电力设计院东北电力设计院，电力工程设计手册，上海人民出版社，1972 [4] 电力工业部西北电力设计院，电力工程电气设备手册，中国电力出版社，1998 [5] 电力工业部西北电力设计院，电力工程电气设计手册，中国电力出版社，1998 [6] 陈跃.电力工程专业毕业设计指南.电力系统分册.中国水利水电出版 [7] 吴靓,谢珍贵.发电厂及变电所电气设备. 第一版.北京.中国水利水电出版社.2004 [8] 志溪.电气工程设计. 第一版.北京. 机械工业出版社.2002 [9] 张华.电类专业毕业设计指导.机械工业出版社 [10] 陈慈萱. 电气工程基础. 第一版.北京.中国电力出版社.2003 110kV变电所设计 第一章任务书 第一节的主要内容 本次设计为110kV变电站初步设计，共分为任务书、计算书、说明书三部分，同时还附有12张图纸加以说明。该变电站有3台主变压器，初期上2台，分为三个电压等级：110kV、35kV、10kV，各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电，本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线等），并同时附带介绍了所用电和直流系统、继电保护和微机监控系统、过压保护、接地、通信等相关方面的知识。 第二节应完成的成果 说明书：电气主接线，短路电流计算及主要设备的选择，各电压级的配电装置及保护，微机监控系统等。 计算书：短路电流，主要设备选择（DL、G、CT、母线），变压器差动保护整定计算。 图纸：电气主接线图，电气总平面布置图，继电保护及综合自动化系统配置图，间隔断面图，直流系统接线图，所用电系统图，GIS电气布置图等共12张。 第三节应掌握的知识与技能 1、学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法。 2、对所设计的变电站的特点，以及它在电力系统中的地位、作用和运行方式等应有清晰的概念。 3、熟悉所选用电气设备的工作原理和性能，及其运行使用中应注意的事项。 4、熟悉所采用的电气主接线图，掌握各种运行方式的倒闸操作程序。 5、培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。 第二章说明书 第一节概述 一、设计依据 1、中华人民共和国电力公司发布的《35kV～110kV无人值班变电所设计规程》（征求意见稿） 2、110kV清河输变电工程设计委托书。 3、电力工程电气设计手册（电气一次部分） 二、设计范围 1、所区总平面、交通及长度约20米的进所道路的设计。 2、所内各级电压配电装置及主变压器的一、二次线及继电保护装置。 3、系统通信及远动。 前言 电力工业为现代化生产提供主要动力。电力科学的发展和广泛应用，对我国工农业的迅速发展及人民生活水平的提高起到了巨大的作用和深远的影响。 通过对理论的学习理解以及实际的工作，我对变电所的原理和设备有了初步的解了。为了增加自己的动手能力，为以后的工作打下良好的基础，我选择了110kV/35kV/10kV系统设计作为自己的毕业课题。 随着大规模农网发行事业的深入实施，一个优质、安全、可靠、宽松的供电环境已实步形成，我们国家的电力事业逐渐和国际接轨。为了适应我国电力事业的发展及将所学的知识运用到实际生产中去，我进行了变电所设计。 我国大部分电网薄弱，变电所数量少，供电半径长，线路损耗大，致使线路末端用户电压过低，影响人民正常的生活和生产，为了达到迅速改变我国农村电网目前的状况，满足人民生活用电兼顾工农业发展，本变电所属于中小型变电所，进线端电压为110kV变电所。 本文首先根据老师所给的设计任务书上所给的材料系统及线路所给的负荷参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建立变电所的必要性，然后通过对拟定建设的变电所的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济方面及可靠性方面来考虑，确定了110kv、35kv 、10kv以及变电所用电的主接线，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，同时也确定了变电所用变压器的容量吉型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器进行了选择型号，从而完成110kv西海变电所的电气一次设备的设计。 由于知识的欠缺及设计资料的不足,设计中必然存在着很多问题,希望各位老师能够热情帮助,提出宝贵意见。 110KV变电站设计 学院： 专业： 年级: 指导老师： 学生： 日期： 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 Abstract:This paper mainly carries on the design of 110KV substation. According to the mandate given by the system and the load line and all parameters of the substation and line consideration and the data of load analysis, meet the safety, economy and reliability requirements of 110KV, 35KV, 10KV side of the main connection form is determined, and then through the load calculation and determine the scope of supply the number, size, and type of the main transformer, thus obtains the parameters of each element, the equivalent network simplification, and then select the short circuit short circuit calculation, the calculation results and the maximum continuous working current according to short-circuit current, selection and calibration of electrical equipment, including bus, circuit breaker, isolating switch, voltage transformer, current transformer etc., and determine the distribution device. According to the load and short circuit calculation for the line, transformer, bus configuration of relay protection and setting calculation. At the same time, this paper makes a simple analysis of lightning protection and grounding and compensation device, and finally carries out the electrical main wiring diagram and the 110KV distribution unit interval section drawing. Key words: substation design, transformer, electrical main wiring, equipment selection110kV变电站电气一次部分课程设计
110kV变电站设计开题报告
(110kv变电站电气主接线设计)复习过程
110kv变电站电气主接线设计
110kV变电所电气一次设计
110kV变电站设计
110KV变电站电气部分设计
110kv变电站安全距离110kv变电站设计规范.
1103510.5变电站接入系统设计
电气主接线设计原则和设计程序
BY市110kv降压变电所设计--牛
110kV变电站电气主接线及运行方式
110KV变电站电气主接线设计(课程设计)
110kV降压变电所电气部分的初步设计(doc 6页)
推荐-110kV变电所设计本科 精品
第一章变电所电气主接线的设计
110KV变电站设计