变电所电气一次系统设计(本科毕业设计)

前言电力是国民经济发展的基础，随着人民生活水平的不断提高，现代化、自动化程度的不断加深、发展。

与工农业生产和人民日常生活更加密切。

电力作为国民经济的先行产业，必须加快建设。

只有电力工业先行，国民经济才能以更高、更快的建设速度良性向前发展。

变电所作为联系发电厂和用户的中间环节，起着交换和分配电能的作用。

它影响整个电力系统的安全经济运行。

因此安全性、可靠性、灵活性就成为变电所设计的关键问题。

设计中要把以上诸多因素经过充分的研究论证，综合平衡后才能最后确定方案。

本设计是以毕业设计任务书为依据，结合电力工业的安全性、经济性、可靠性、灵活性进行了设计。

设计中对主接线方案进行了论证，确定了主变压器的容量和台数，并进行了短路电流计算；依据电气设备的选择原则，对设备进行了校验和选择，对室内外配电装置和防雷接地进行了设计，并配有图纸。

在设计过程中，盛四清老师给予我精心的指导和热情帮助，并提出了很多宝贵经验和建议使设计工作顺利圆满地完成，对此表示衷心的感谢！！但由于时间有限，在设计过程中难免出现错误和不妥之处，恳请老师批评，指正和修改。

第一章 原始资料分析1.1 原始数据上一级变电所220kV 进线4回，归算至220kV 母线的系统短路电抗为0.05，基准电压取平均电压，基准功率取100MVA.1.2 负荷情况1、110kV 侧：最大负荷240MW, 最小负荷180MW ，架空出线6回 cos 0.90θ= max 5500T h =2、10kV 侧： 最大负荷 20MW ，最小负荷12MW, 出线10回 cos 0.85θ= max 5000T h =1.3 系统情况1、220kV 母线电压满足常调压要求；2、220kV 母线短路电流标幺值为20（100B S MVA =）3、110kV 母线短路电流标幺值为12（100B S MVA =）4、10kV 线路对端无电源1.4 环境条件1、最高温度400C ，最低温度025C -，年平均温度200C2、土壤电阻率 400r <欧·米3、当地雷爆日 35日/年第二章电气主接线选择及方案比较变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节约投资等要求。

并能满足运行要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线。

如线路变压器组或桥形接线等。

110kv-220kv配电装置中，当出线为两回一般采用桥形接线，当出线不超过4回及以上时一般采用分段母线。

10kv配电装置中，一般采用分段单母线。

当地区电网或用户不允许停电检修线路断路器时采用单母线或分段单母线的10kv配电装置中可设置旁路母线且在满足工作可靠，保证电能质量灵活性及运行操作方便的前提下，在经济上合理，基建投资和年运行费用少等条件。

现初步拟定五种方案：方案一220kv为双母线带旁路接线，保证供电可靠性，采用内桥式接线。

两回220kv架空线路接上级变电站。

220kv接线优点为工作可靠性高和灵活性高但是接线复杂，所用电气设备多，建造费用高。

110kv采用单母分段带旁路，接线简单清晰，便于操作，使用设备少，占地面积小。

有利于扩建，投资少。

有较高的供电可靠性和灵活性。

10kv采用单母分段接线，10kv 配电网大多数采用单回路或多回路的辐射型接线，重要用户采用开环运行的环式接线。

方案二220kv接线和一相同。

110kv采用双母带旁路，提高供电可靠性。

10kv接线和一相同。

注：旁路均为带有专用旁路断路器的旁路接线方式。

这种接线方法充分考虑了供电的可靠性。

缺点：不利于扩建，建设费用高。

[可列为备选方案一]方案三基本接线方式与方案二相同，旁路接线方式为母联兼旁路断路器旁路接线。

[列为备选方案二]方案四220KV侧为双母线接线，110KV侧为单母线分段接线，10KV侧为单母线接线。

方案五220KV和110KV侧为双母线接线，10KV侧为单母线分段接线。

通过初步经济技术比较，选方案二方案三。

[参考：电气主接线的选择和布置]方案二（备选方案一）主接线图：方案三（备选方案二）主接线图：第三章 主变压器的选择3.1主变台数的确定为保证供电的可靠性，变电站一般装设两台主变，通常情况下不超过两台主变。

当只有一个电源或变电站的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。

对大型枢纽变电站，根据工程的情况，可装设2～4台主变。

变电站装设两台变压器时当一台停运或检修，另一台应能承担全部负荷的60～75%。

3.2变压器形式的选择1. 220kV 主变一般采用三相变压器。

2. 当系统有调压方式时，应采用有载调压变压器。

对新建的变电站，从网络经济运行的观点考虑，应采用有载调压变压器；其所附加的工程造价，通常在短期内可以收回。

3.具有三个电压等级的变电站，一般采用三绕组变压器。

3.3主变容量的确定1. 为了准确选择主变的容量，要绘制变电站的年及日负荷曲线，并从该曲线得出变电站的年、日最高负荷及平均负荷。

2. 主变容量的确定应根据电力系统5～10年发展规划进行。

3. 变压器最大负荷按下式确定：0M P K P≥∑ 式3-1式中K0——负荷同时系数；P∑——按负荷等级统计的综合用电负荷。

对于两台变压器的变电站，其变压器的容量可以按下式计算： 0.7e M S P = 式3-2 则其总容量为：eS∑=2⨯（0.7）M P =1.4M P 式3-3选用OSSPL 2400000型三绕组变压器。

高压侧电压为220kV ，中压侧电压121kV,低压侧为10.5kV 。

第四章 短路电流的计算考虑变压器为分裂运行，电网为无限大系统。

4.1系统接线图4.2取基准值1100Sj MVA = 则1220Uj KV =则10.2621*12202201484100Ij KA Uj Uj Xj Sj ===⨯====Ω同理列表格如下：4.3等值电路4.4计算电抗标么值1)、220KV 系统电抗：11*0.0520Xs == 2)、110KV 系统电抗：12*0.08312Xs ==3)、主变电抗：12%12.8U = 13%12.2U = 23%16.8U =11%[12%13%23%]8.22Uk Uk Uk Uk =+-=1//210.136120.05111''()0.262=7.1620.050.136所以短路流X X Xm X Xm Id ====+⨯12%[12%23%13%]17.42Uk Uk Uk Uk =+-=13%[13%23%12%]16.22Uk Uk Uk Uk =+-=8.21001*0.034210024017.41002*0.072510024016.21003*0.0675100240X X X ⨯==⨯⨯==⨯⨯==⨯4.5短路点选择1*0.05S X = 2*0.083S X = 1*0.0342X = 2*0.0725X = 3*0.0675X =4.6网络化简短路电流计算时，应按最大运行方式下，三相短路且容量应利于（5-10）年的变电站的发展。

1、220KV 侧母线短路（即1d ）111"()*127.33410.2627.1620.050.13635Id Ij KA ∴=+=⨯= 则近似稳态电流：11"7.162I Id KA ∞==1)、短路容量：1"1"17.1622202729.1Sd Uj MVA =⨯= 2)、短路电流冲击值：（用于检验电气设备的动稳定性）1 2.551" 2.557.16218.263ich Id KA ==⨯=3)、短路电流全电流最大有效值：（用于检验电气设备的断流能力）1 1.521" 1.527.16210.886Ich Id KA ==⨯=2、110KV 侧母线短路（d2）112"()*20.47721.72410.3620.0830.1033522"10.362Id Ij I Id =+=⨯=∞== 1)、短路容量：2"2"210.3621212171.649Sd Uj MVA =⨯= 2)、短路电流冲击值：（用于检验电气设备的动稳定性）2 2.552" 2.5510.36226.423ich Id KA ==⨯=3)、短路电流全电流最大有效值：（用于检验电气设备的断流能力）2 1.522" 1.5210.36215.750Ich Id KA ==⨯=3、10KV 侧母线短路（即d3）113"()*3 4.18416.0367.060.1530.10535Id Ij KA ∴=+=⨯= 则近似稳态电流：33"67.06I Id KA ∞==1)、短路容量：3"3"167.0613.81602.8Sd Uj MVA ==⨯= 2)、短路电流冲击值：（用于检验电气设备的动稳定性）3 2.553" 2.5567.06171.0ich Id KA ==⨯=3)、短路电流全电流最大有效值：（用于检验电气设备的断流能力）3 1.523" 1.5267.06101.84Ich Id KA ==⨯=最大持续工作电流：220max 110max 10max 629.8551272.435984.428I AI A I A======第五章配电装置的选择配电装置的形式与电气主接线，周围环境和地形的因素有关。

按其设置的场所分为两种，既屋内配电装置和屋外配电装置两种形式。

5.1屋内配电装置的特点由于允许安全净距可以分居布置。

因此占地面积较屋外小。

1)维修，操作，巡视在室内进行，比较方便，且不受气候影响。

2)外界污秽空气不会影响电气设备，维护工作可以减轻。

3)房屋建筑投资大，但可采用价格较低的户内型设备，减少一些设备投资。

5.2屋外配电装置的特点1)土建工程量和费用较少，建设周期短。

2)扩建比较方便。

3)相邻设备之间距离较大，便于带电作业。

4)占地面积大5)受外界空气影响，设备运行条件较差，须加强绝缘。

6)外界气象变化对设备，维修和操作有影响。

5.3 配电装置应满足的要求配电装置是发电厂，变电所的一个重要组成部分。

电能的汇集和分配是通过各级电压的配电装置实现的。

1) 充分利用地形，尽量减少土石方的耗量。

尽量不占或少占农田。

2) 保证运行可靠，合理选择设备，在布置上力求整齐，清晰。

保证具有足够的安全距离和防火要求。

3) 设备检修，运行应安全方便。

4) 在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料。

5) 考虑施工，安装和扩建方便。

5.4 配电方式及其特点根据以上要求及实地情况，本所220 kv,110kv 侧采用屋外配电方式。