变电站设计

新疆农业大学机械交通学院《发电厂电气设备》课程设计说明书题目：110/10kV变电站继电保护课程设计专业班级：电气工程及其自动化104班学号： ********* 学生姓名：**指导教师：李春兰、艾海提时间： 2013年11月110/10KV变电所设计王军摘要:本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。

从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站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，经济及可靠性方面考虑，确定了110/10kV的电气主接线，然后又通过发电机的台数和容量确定了主变压器台数，容量及型号。

最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器，隔离开关，母线，绝缘子，进行了选型，从而完成110/10kV电气一次部分的设计。

关键词：变电站；变压器；接线；110/10KV110/10KV Substation designHuafengAbstract: In this paper, according to the system on the mission state ment and all load and lineparameters, load analysis of trends.From loa d growth illustrates the necessity of establishment of the station, then a summary ofthe proposed substation and the outlet direction to consider, and through the analysis ofload data, security, economic and reliabilit y considerations, to determine the 110/10kV mainwiring, then by the nu mber and capacity of the generator sets of the main transformerstatio n to determine the number, capacity and model. Finally, based on the maximum continuous current and short circuit calculation results, thehigh-voltage circuit breakers, isolating switches, busbars, insulators, carri ed out selection,thus completing the first part of the 110/10kV electric al design.Key words: Transformer substation;Transformer;Wiring; 110/10kV概述本变电站的电压等级为110/10kV。

变电站由2个系统供电，荷功率因数为0.8，总容量为80MVA,二类负荷0.6，三类负荷0.4。

该地区自然条件：海拔高度为100米，土壤电阻系数Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米处温度20℃；该地区年最高温度40℃，年最低温度－25℃，最热月7月份其最高气温月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低气温月平均值为－17℃；年雷暴日数为250天。

本设计主要通过分析上述资料，以及通最大持续工作电流及短路以及变压器的额定工作电流计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成了变电站一次部分设计。

1.电气主接线的设计1.1主接线的设计原则和要求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。

电气主接线的设计是发电厂或变电所电气设计的主体，它与电力系统、电厂动能参数、待建变电所基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性要求有密切的关系，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式有较大的影响。

因此，主接线设计必须结合电力系统和发电厂或变电所的具体情况，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，合理选择方案。

1.2本变电所主接线的设计1.2.1 设计步骤（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，拟订出若干可行方案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，保留几个技术上相当的较好方案。

（2）对几个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。

（3）绘制最优方案电气主接线图。

1.2.2初步方案设计在设计电气主接线时，要使其满足供电可靠性、运行的灵活性和经济性等项基本要求。

(1)可靠性: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。

衡量主接线运行可靠性的标志是:①断路器检修时，能否不影响供电。

②线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电范围的大小和时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

③变电所全部停电的可能性（应尽量避免）。

(2)灵活性:①调度灵活，操作简便。

②检修安全。

③扩建方便。

(3)经济性:①投资省，主接线应简单清晰，以节约一次设备投资为主。

②占地面积小。

③电能损耗少。

1.2.3本变电所主接线方案的确定方案1：采用单母线接线优点：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。

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）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的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220KV配电装置的出线回路数不超过两回。

方案2：采用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和不致使重要用户停电。

缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。

2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。

3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：一般认为单母线分段接线应用在6～10kV，出线在6回及以上时，每段所接容量不宜超过25MW；用于35～66kV时，出线回路不宜超过8回；用于110～220kV时，出线回路不宜超过4回。

1.2.4选择结果结合任务书给的要求，二类负荷占总负荷的60%，三类负荷占总负荷的40%，根据本次设计的具体情况及终端变电所在可靠性、灵活性的基础上力求经性原则，参照上述方案，选择如下：在10kV侧：采用单母线接线；在110kV侧：采用单母线分段接线主接线图如附录I所示2.变电站主变压器的选择：2.1主变压器的选择在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换电压，进行电力传输的重要任务。

确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。

因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。

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。

2.1.1主变压器台数的选择因为负荷容量为80MW,功率因数为0.8，查有关资料应选SFP7-50000/110型的变压器3台满足本变电所的容量。

两台正常运行，一台备用。

2.1.2主变压器容量的选择(1) 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综合考虑确定。

(2) 主变压器容量一般按变电所、建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的负荷发展。

对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。

(3) 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。

如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。

(4) 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于70%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。

(5)当一台事故停用时，另一台变压器事故过负荷能力查表得出过负荷倍数为1.3，允许时间为2小时。

2.1.3主变相数及接线组别的选择（1）主变相数的选择根据选择主变相数所应考虑的原则：在运输条件不受限制时，330kV及以下的变电所均应选三相变压器。

此次设计110/10KV变电所选择的是三相双绕组变压器。

（2）主变绕组数的确定。

此变电所为110/10KV两个电压等级的变电所,因此主变压器应选双绕组变压器。

（3）主变接线组别的确定。

本次设计电压等级为110kV、10kV降压变电所，由于本地区电网考虑供电的可靠性,35kV及以下电网采用不接地或采用小电流接地方式，所以主变采用Yn /d11连接组别。

2.1.4选择结果根据该变电所的原始资料、选择主变压器的原则，从对用户供电可靠、保证电能质量等方面考虑，本次设计选用三台主变压器，型号为SFP7-50000/110型。

选定的主变型号、参数见表1表1 主变压器参数表3．短路电流的计算3.1短路电流所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定的最大电流。

造成短路的主要原因是电气设备的绝缘损坏、误操作、雷击、过电压击穿等。

3.1.1短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。

其计算的目的主要有以下几方面：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。

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。

例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。