1103510.5变电站接入系统设计

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。

1.电气主接线的设计原则和要求

电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，是由多种电气设备通过连接线，按其功能要求组成的接受和分配电能的电路，也称电气一次接线或电气主系统。它不仅能表现出各种电气设备的规格、数量、连接方式和作用，而且能反映各电力回路的相互关系和运行条件，从而构成了发电厂和变电所电气部分的主体。

发电厂的厂用电或变电所的所用电接线统称为自用电接线，表明了自用电系统供电所用的主要设备和连接方式。

用规定的设备文字符号和图形符号将各电气设备按连接顺序排列，详细表示电器设备的组合和连接关系的接线图称为电气主接线图。电气主接线图不仅能表明电能输送和分配的关系，也可据此制成主接线模拟图屏，仪表示电气部分的运行方式，可供运行操作人员进行模拟操作。

1.1主接线的设计原则

电气主接线设计是一个综合性问题，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。

1.1.1设计依据

设计任务书是根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划，在进行大量的调查研究和资料搜集工作的基础上，对系统负荷进行分析及电力电量平衡，从宏观的角度论证建厂（所）的必要性、可能性和经济性，明确建设目的、依据、负荷及所在电力系统情况、建设规模、建厂条件、地点和占地面积、主要协作配合条件、环境保护要求、建设进度、投资控制和筹措、需要研制的新产品等，并经上级主管部门批准后提出的，因此，他是设计的原始资料和依据。

1.1.2设计准则

国家建设的方针、政策、技术规范和标准是根据电力工业的技术特点、结合国家实际情况而制定的，它是科学、技术条理化的总结，是长期生产实践的结晶，设计中必须严格遵循，特别应贯彻执行资源综合利用、保护环境、节约能源和水源、节约用地、提高综合经济效益和促进技术进步的方针。

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

对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部

一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。

1.1.4考虑主变台数对主接线的影响

变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。

1.1.5考虑备用量的有无和大小对主接线的影响

发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。

1.2主接线设计的基本要求

根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。

1.2.1可靠性

所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：

（1）断路器检修时是否影响供电；

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

（3）有没有使发电厂或变电所全部停止工作的可能性等。

（4）大机组、超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。

1.2.2灵活性

主接线的灵活性有以下几方面的要求：

(1)调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

(2)检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。

(3)扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。

1.2.3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，在满足技术要求前提下，做到经济合理。

(1)投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。

(2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。

(3)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。

(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。

2主接线的设计

2.1原始材料及分析

1.建设规模：

（1）电压等级：110/35/10.5kV

（2）主变容量：2×315000KVA ，本期一台

（3）各级电压回路数及输送容量：

110kV 进出线4回，每回最大输送容量40000KVA ，本期2回；

35kV 最终6回，本期4回，每回最大输送容量10000KVA ；

10kV 最终8回，本期6回，每回最大输送容量1600KVA ；

2.接入规模： 本变电站110kV 、35kV 均接入系统， 最大运行方式的阻抗图：

3.环境条件

海拔700m ，温度－20～＋40℃

污染等级Ⅰ，即轻度污染

雷暴日小于30天/年

2.2 设计步骤

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2个技术上相当的较好方案。

(2)对2个技术上比较好的方案进行经济计算。

(3)对2个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。

(4)绘制最优方案电气主接线图。 35KV

∞ 110KV 0.106 0.876

2.3初步方案设计

根据原始资料，此变电站有三个电压等级：110/35/10KV ，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。为保证设计出最优的接线方案，初步设计以下两种接线方案供最优方案的选择。

方案一：110KV侧采用双母线接线，35KV侧采用单母分段接线，10KV侧采用单母分段接线。

方案二：110KV侧采用单母分段接线，35KV侧采用双母线接线，10KV侧采用单母分段接线。

两种方案接线形式如下：

方案一图

方案一图

方案二图

2.4最优方案确定

2.4.1技术比较

（1）双母接线是有两组母线，一组为工作母线，一组为备用母线。每一电源和每一出线都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线相连，任一组母线都可以作为工作母线或备用母线。两组母线之间通过母联断路器连接。

优点：①运行方式灵活，可以采用两组母线并列运行方式（母联断路器闭合），相当与单母分段运行；也可以采用两组母线分列运行方式（母联断路器断开）；或采用一组母线工作，另一组母线备用的运行方式（母联断路器断开），相当于单母运行方式。工作中采用第一种运行方式，因母线故障时可缩小停电范围，且两组母线的负荷可以调配。②检修母线时，电源和出线都可以继续工作，不会中断对用户的供电。

③检修任一回路母线隔离开关时，只需断开该回路。④工作母线故障时，所有回路能迅速恢复工作。⑤检修任一出线断路器时，可用母联断路器代替其工作。⑥便于扩建，

双母线接线可以任意向两侧延伸扩建，不影响母线的电源和负荷分配，扩建施工时不会引起原有回路停电。

缺点：①在倒母线的操作过程中，需要使用隔离开关切换所有负荷电流回路，操作过程比较复杂，容易造成误操作。②工作母线故障时，将造成短路时（切换母线时间）全部进出线停电。③在任一线路断路器检修时该回路任然需要停电（用母联断路器代替线路断路器之前）。④使用的母线隔离开关数量较多，同时也增加了母线的长度，使得配电装置结构复杂，投资和占地面积增大。

适用范围：①6-10kV配电装置，当短路电流较大、出线需带电抗器时。②35-63kV 配电装置，当出线回路数超过8回或连接的电源较多、负荷较大。③110-220kV配电装置，当出线回路数为5回及以上或配电装置在系统中居重要地位、出线回路数为4回及以上。

（2）单母线分段接线

优点：①两母线段可以分裂运行，也可以并列运行。②重要用户可用双回路接于不同母线段，保证不间断供电。③任意母线或隔离开关检修，只停该段，其余段可继续供电，减少了停电范围。

缺点：①分段的单母线增加了分段部分的投资和占地面积。②某段母线故障或检修时，仍有停电情况。③某回路断路器检修时，该回路停电。④扩建时需向两端均衡扩建。

适用范围：①110-220KV配电装置，出线回路数为3-4回。②35-65KV配电装置，出线回路为4-8回。③6-10KV配电装置，出线回路为6回及以上。

在初步设计的两种方案中，方案一：110KV侧采用双母线接线；方案二：110KV 侧采用单母分段接线。采用双母线接线的优点：①系统运行、供电可靠；②系统调度灵活；③系统扩建方便等。采用单母分段接线的优点：①接线简单；②操作方便、设备少等；缺点：①可靠性差；②系统稳定性差。所以，110KV侧采用双母线接线。

在初步设计的两种方案中，方案一：35KV侧采用单母分段接线；方案二：35KV 侧采用双母线接线。由原材料可知，问题中未说明负荷的重要程度，所以，35KV侧采用单母分段接线。

2.4.2经济比较

对整个方案的分析可知，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上35KV、10KV侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。

由以上分析，最优方案可选择为方案一，即110KV侧为采用双母线接线，35KV 侧为单母线形接线，10KV侧为单母分段接线。其接线图见以上方案一。

心得体会

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础. 通过这次课程设计，我在多方面都有所提高。通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行

110/35/10kV变电站接入系统设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了110/35/10kV变电站接入系统设计等课程所学的内容，掌握

110/35/10kV变电站接入系统设计的方法和步骤，掌握110/35/10kV变电站接入系统设计的基本的电气主接线技能懂得了怎样分析电气主接线原理，怎样确定电气主接线方案，了解了电气主接线的基本结构，提高了绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计电气主接线的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪;这次电气主接线设计的每个细节，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

参考文献

[1] 马永祥，李颖峰. 发电厂变电所电气部分（第二版）[M]. 北京：北京大学出版社，2014.

[2]电力工程电气设计手册.水利电气部西北电力设计院，1998.

[3] 河北省电力公司. 35~110kV变电站仿真培训教材. 北京：中国电力出版社，2009.

[4] 孟宪章，罗晓梅. 10/0.4kV变配电实用技术[M].北京：机械工业出版社，2007.

[5] 电力工程设计手册.上海：上海科技出版社，1973.