110kV变电站一次系统设计

110kV变电站一次系统设计110kV变电站一次系统设计摘要本设计首先对课题所给原始数据进行分析，然后进行变电站的负荷计算和无功补偿计算。

确定无功补偿装置及无功补偿容量。

其次就是根据原始数据，进行短路计算和主接线的选择，然后根据短路计算的结果，对各种一次设备进行选型校验；完成主接线选择及设备选型后，根据设计要求绘制该变电站一次系统图。

最后进行防雷、接地、变电站布置以及变电站自用电系统的设计，其中电器设备的选择主要包括：断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、绝缘子、套管、电缆母线、避雷器等。

关键词：变电站；一次系统；负荷计算；无功补偿；短路计算IDesign of 110kV Substation and Primary System AbstractThe design first to subject the original data analysis，and substations loads computation and no work make the calculation. Then precede the burthen calculation of the transformer substation with have no the coefficient the in expiation of calculation the etc.. Secondly, according to the original data, for short terms and the choice, And according to short-circuit the result, a device would the checksum ；Complete the connection to choose the type and equipment designed to draw, when the substations a system. Finally, to prevent ground, ready for substations, and the electricity system in substations, Of electrical equipment chosen primarily includes ： breaker, isolated from a switch, voltage, potential transformer , current transformer, post-type insulator, bushing and cables etc., lightning arrester，bus etc.Keywords: Transformer Substation, The Primary System, load calculation，Reactive power compensation，Short-circuit calculationIII前言变电站是接受、变换、分配电能的环节，是供电系统中极其重要的组成部分。

它是由变压器（有变流器的叫变流站）、配电装置、保护及控制设备、测试仪表以及其它附属设施（实验、维修、油处理等）及有关建筑物组成的。

变电站是电力系统的中心环节,尤其是现在大容量发电机的不断投运和超高压远距离输电和大网的出现,使电力系统的安全控制更加复杂,如果依靠原来的人工操作、人工监视、人工抄表、记录等,依靠原有的电磁型,或晶体管等旧技术装备,而不进行技术改造必然没法满足安全、稳定运行的需要,更谈不上适应现代电力系统计算机管理模式的需要。

本文对一个110kV变电所的一次系统进行设计，主要设计内容包括：负荷计算，无功补偿，短路计算，电气主接线的选择，设备选型校验，防雷接地系统，变电站布置以及变电站自用电系统进行设计。

I2第1章原始数据1.1 原始数据1.1.1自然概况环境条件年最高温度：40℃；年最低温度－5℃；年平均温度25℃；海拔高度：150m；土质：粘土；雷暴日：30日/年。

1.1.2 供电现状离该变电站10km和8km各处有一系统变电站，由这两个变电站用110kV双回架空线路向该变电站供电，待设计的变电站高压母线上的短路功率为1000MVA。

该变电站初期设10回架空出线，每回线路的最大输送功率为2000kVA，Tmax=4000h，COSΦ=0.85。

1.1.3 工程规模为保证该地区供电需要，现在该地区建设一座2×31.5MVA 110/10kV降压变电所，以架空线路给各10kV变电所供电。

工程示意图如图1-13图1-1 工程示意图1.2 设计任务根据设计原始数据，在规定时间内完成一下计算、设计等内容：（1）主接线方案设计；（2）负荷统计计算与无功补偿设计；（3）一次设备的选择与校验；（4）防雷与接地系统设计；（5）变电站布置；（6）所用电系统设计；4第2章主接线设计与一次设备的选择2.1 主接线的基本要求主接线是变电所电气设计的重要要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。

主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。

因此，必须正确处理好各方面的关系。

我国《变电所设计技术规程》规定：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，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建（1）安全性高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关；低压断路器（自动开关）的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须设低压刀开关；装设高压熔断器—负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关；变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。

装于母线上的避雷器宜与电压互感器共用一组隔离开关，线路上避雷器前不必装隔离开关。

（2）可靠性断路器检修时，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，并要保证对一级负荷及全部大部分二级负荷的供电；尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性；大机组超高压电气主接线应满足可靠的特殊要求；采用综合自动化，优化变电所设计：国内变电所自动化发展进程分为三个阶段。

第一阶段由集中配电屏以装置为核心的方式，向分散下放到开关柜以系统为核心的方式发展；第二阶段由单一功能、相互独立向多功能、一体化过渡；第三阶段由传统的一次、二次设备相对分立向相互融合方式发展。

变电所综合自动化就是在第二阶段。

5（3）灵活性变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线；两路电源进线，装有两台主变压器的变电所，当两路电源同时供电时，两台主变压器一般分列运行；当只有一路电源供电，另一路电源备用时，则两台主变压器并列运行；带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关；主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。

（4）经济性主接线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器少，而且应选用技术先进、经济适用的节能产品；由于工厂变配电所一般都选用安全可靠且经济美观的成套配电装置，因此变配电所主接线方案应与所选成套配电装置的主接线方案配合一致。

柜型一般宜采用固定式；只在供电可靠性要求较高时，才采用手车式或抽屉式；中小型工厂变电所一般才用高压少油断路器，在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或SF6断路器。

断路器一般采用就地控制，操作多用手力操作机构，但这只适用于三相短路电流不超过6kA（10kV的SK3≤100MVA）的电路中。

如短路电流较大或有远控、自控要求时，则应采用电磁操作机构或弹簧操作机构；工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其互感器只供计费的电度表用，应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因素达到规定的要求；优化接线及布置，减少变电所占地面积.。

总之，变电所通过合理的接线、设备无油化、布置的紧凑以及综合自动化技术，并将通信设施并入主控室，简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。

2.2 主接线方案分析比较2.2.1 单母线(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；6(2) 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要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。

(3) 适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：6-110kV配电装置的出线回路数不超过6回；35—63kV配电装置的回路数不超过3回；110-220kV配电装置的出线回路数不超过2回。

2.2.2 单母线分段接线(1) 优点：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；当一段母线发生故障，分段断路自动将故障段切断，保障正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

(2) 缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均等扩建。

(3) 适用范围：6-10kV配电装置出线回路数为6及以上时；35-63kV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220kV配电装置出线回路数为3-4回时。

(4) 采用单母线分段的结线形式：单母线分段是借助于3DL，进行分段，当母线故障时，经倒闸操作可切除故障段，保证其它段继续运行，当母线检修可分段进行，这能始终保证一台主变的供电，当进线电源一回发生故障，通过倒闸操作可保证两台主变的供电，单母线分段的结线可以作分段运行，也可做并列运行，采用分段运行时，各段相当于单母线运行状态，各段母线所带的主变压器是分列进行，互不影响任一母线故障或检修时，仅停止该段母线所带变压器的供电，两段母线同时故障的机率很小，可以不予考虑，采用并列运行时，电源检修无需母线停电，只需断开电源的断路器及其隔离开关就能保证两台主变压器的供电，对本站110kV 两回供电（小于4回路）较为适合。

2.2.3 桥式接线（1）内桥接线1）接线方法：桥断路器位于线路断路器内侧。

72）主要优缺点:优点接线简单、经济（断路器最少），布置简单占地小，可发展为单母线分段接线，线路投、切灵活，不影响其它电路的工作。

缺点变压器投切操作复杂，故障检修影响其它回路，桥断路器故障检修全厂分列为两部分，出线断路器故障检修该回路停电。