(完整版)110kv变电站一次系统设计毕业设计

以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编

辑。

沧州职业技术学院

毕业设计

《110kv变电站一次系统设计》

目录

引言................................................................................................................................... - 1第1章概述..................................................................................................................... - 2第2章负荷计算及变压器选择..................................................................................... - 4 2.1负荷计算................................................................................................................. -4

2.1.1 计算负荷的目的.............................................................................................. - 4

2.1.2 负荷分析.......................................................................................................... - 4 2.2主变压器的选择..................................................................................................... -5

2.2.1 主变压器台数和容量的确定.......................................................................... - 5

2.2.2 变压器型号的选择.......................................................................................... - 5 2.3本变电站站用变压器的选择................................................................................. -6 2.4小结......................................................................................................................... -7第3章无功补偿装置的选择......................................................................................... - 8

3.1补偿装置的意义..................................................................................................... -8 3.2无功补偿装置类型的选择..................................................................................... -8

3.2.1 无功补偿装置的类型...................................................................................... - 8

3.2.2 常用的三种补偿装置的比较及选择.............................................................. - 8

3.3无功补偿装置容量的确定..................................................................................... -9 3.4并联电容器装置的分组......................................................................................... -9

3.4.1 分组原则.......................................................................................................... - 9

3.4.2 分组方式.......................................................................................................... - 9 3.5并联电容器装置的接线....................................................................................... -10第4章电气主接线设计............................................................................................... - 11 4.1主接线的设计原则............................................................................................... -11

4.1.1 主接线设计的基本要求：............................................................................ - 11

4.1.2 主接线的设计依据........................................................................................ - 12 4.2110K V主接线的选择 ........................................................................................... -12 4.335K V主接线的选择 ............................................................................................. -12 4.410K V主接线的选择 ............................................................................................. -13 4.5所用电设计........................................................................................................... -13第5章电路电流计算................................................................................................... - 14

5.1节短路电流计算的目的..................................................................................... -14 5.2短路电流计算的条件........................................................................................... -14 5.3短路电流计算....................................................................................................... -15

5.3.1 计算步骤...................................................................................................... - 15

5.3.2 变压器参数的计算...................................................................................... - 16

5.3.3 短路点的确定.............................................................................................. - 16

5.3.4 各短路点的短路计算.................................................................................. - 17第6章电气设备选择与校验..................................................................................... - 22

6.1电气设备选择的一般规定................................................................................... -22

6.1.1 一般原则...................................................................................................... - 22

6.1.2 有关的几项规定............................................................................................ - 22 6.2各回路持续工作电流的计算............................................................................... -23 6.3高压电气设备选择............................................................................................... -23

6.3.1 断路器的选择与校验.................................................................................... - 23

6.3.2 隔离开关的选择及校验................................................................................ - 28

6.3.3 电流互感器的选择及校验............................................................................ - 30

6.3.4 电压互感器的选择及校验.......................................................................... - 35

6.3.5 母线的选择及校验...................................................................................... - 36

6.3.6 熔断器的选择.............................................................................................. - 39结论................................................................................................................................. - 41参考文献......................................................................................................................... - 42致谢................................................................................................................................. - 43附录................................................................................................................................. - 44

引言

电力行业是国民经济的基础工业，它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力。电力系统规划设计及运行的任务是：在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发、利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供可靠充足、质量合格的电能。所以在本次设计中选择变电站电气部分的初步设计，是为了更多的了解现代化变电站的设计规程、步骤和要求，设计出比较合理变电站。

根据设计要求的任务，在本次设计中主要通过变电站电气主接线、短路电流计算、设备选择与校验、无功补偿、主变保护和配电装置部分的设计，使我对四年来所学的知识更进一步的巩固和加强，并从中获得一些较为实际的工作经验。由于在设计中查阅了大量的相关资料，所以开始逐步掌握了查阅，运用资料的能力，又可以总结四年来所学的电力工业的部分相关知识，为我们日后的工作打下了坚实的基础。

第1章概述

由于某地区电力系统的发展和负荷增长，拟建一座110KV变电站，向该地区用35KV和10KV两个电压等级供电。

本变电站由两个系统供电，对35KV侧来讲，本所供电对象是A厂、B厂的厂区和生活区及A、B两座变电站，10KV侧供电对象是a厂、b 厂、c厂、d厂的厂区和生活区及a、b两个居民区。具体数据如下：

表1-1 系统与线路参数表

表1-2 35KV侧负荷资料表

注：35KV负荷同时系数为0.9

表1-3 10KV侧负荷资料表

注：10KV负荷同时系数为0.85

根据上表所述，一旦停电，就会造成地区断电、断水等后果严重影响人们的正常生活，还将造成机器停运，整个生产处于瘫痪状态，严重影响各厂生产的质量和数量。因此对本所得运行可靠性必须保证在非特殊情况下一本不允许对他们断电。

鉴于以上情况，110KV侧线路回数采用4回，其中2回留作备用，35KV侧线路回数采用6回，另有2回留作备用，A、B厂采用双回路供电，10KV侧线路回数采用8回，另有2回留作备用，c、d厂采用双回路供电，以提高供电可靠性。

在建站条件方面，本站地势平坦，属轻地震区，年最高气温+40℃，站最低气温-5℃，站平均温度+18℃，属于我国Ⅷ类标准气象区。

本变电站自用电主要负荷如表1-4：

表1-4 110kV变电站自用电负荷

本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短路计算，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。

第2章负荷计算及变压器选择

2.1 负荷计算

2.1.1 计算负荷的目的

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。

2.1.2 负荷分析

要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算出各侧的负荷，包括35kV侧负荷、10kV 侧负荷和站用电负荷（动力负荷和照明负荷）。

系统负荷的计算公式为：

(式2-1)

式中——各出线的最大负荷；——功率因数；——同时系数；——线损率，取5%；

根据第1章所给资料，可以计算出以下数据：

35KV侧负荷：

10KV 侧负荷：

站用电负荷：

＝(照明负荷+动力负荷0.85) ＝0.85)1.524.51152.7320.154.5(204.5 5.2÷+?++++?++++ ＝78.5235

变电站的总负荷：

=33.6+22.75+0.0785=56.428MVA

2.2 主变压器的选择

2.2.1 主变压器台数和容量的确定

1、主变压器台数的选择

主变压器台数的选择原则：

（1）对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。

（2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。

（3）对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的 1—2 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

通过上述分析，本变电站硬装设两台主变压器。

2、主变压器容量的选择

主变压器容量一般按变电所建成后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，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。

根据变电站所带负荷的性质和电网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运时，其余变压器容量过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%~ 80%。

单台变压器的容量=(0.7~0.8)

根据负荷计算算出本变电站总的负荷为：=56.428MVA

=0.756.428=39.43MVA

2.2.2 变压器型号的选择

1、绕组数量的确定

根据《电力工程电气设计手册》所述：在具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15 %以上或低压侧虽无负荷，但在变电所内需设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。

在本变电所中：

=27.4480.857.5364=0.3816＞15%

=35.00970.857.5364=0.4868＞15%

因此，主变压器选为三绕组变压器。

2. 相数的确定

根据《电力工程电气设计手册》变压器相数选择原则：当不受运输条件限制时，在330KV及以下发电厂和变电站，均应选用三相变压器。

3. 绕组数和接线组别的确定：

该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采用Y0连接，35KV采用Y形连接，10KV采用Δ连接。

4. 调压方式的选择：

普通型的变压器调压范围小，仅为±5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。

5. 冷却方式的选择：

主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。

根基上述条件本变电站应用两台SFSZ7—型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数如下：

表2-1 SFSZ7—型变压器参数数据

2.3 本变电站站用变压器的选择

变电站的站用电是变电站的重要负荷，因此，在站用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电站发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电站安全，经济的运行。

一般变电站装设一台站用变压器，对于枢纽变电站、装有两台以上主变压器的变电站中应装设两台容量相等的站用变压器，互为备用，如果能从变电站外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台站用变压器。根据如上规定，本变电站选用两台容量相等的站用变压器。

站用变压器的容量应按站用负荷选择：

＝78.5235

考虑一定的站用负荷增长裕度，站用变10KV侧选择两台S9—10010型号配电变压器，互为备用。根据容量选择，站用电变压器为S9—10010型变压器，其参数如下：

表2-1 SL7—12510型变压器参数数据

其容量比为：

2.4 小结

在本章中，根据本变电站的实际情况选择了变电站的主变压器和站用变压器：主变压器为两台SFSZ7—型有载调压变压器；站用变压器两台S9—10010型号配电变压器。

第3章无功补偿装置的选择

3.1 补偿装置的意义

无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有重要意义。

3.2 无功补偿装置类型的选择

3.2.1 无功补偿装置的类型

无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。

目前常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。

3.2.2 常用的三种补偿装置的比较及选择

这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变配电所的母线上。

同步调相机：

同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供无功功率而起到无功电源的作用，可提高系统电压。

装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑地改变输出或汲取的无功功率，进行电压调节。特别是有强行励磁

装置时，在系统故障情况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。但是同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂。它的有功功率损耗较大。小容量的调相机每千伏安容量的投入费用也较大。故同步调相机宜于大容量集中使用，容量小于5MV A的一般不装设。在我国，同步调相机常安装在枢纽变电所，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。

静止补偿器：

静止补偿器由电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据调压需要，通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率，来调节静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。

静止补偿器是一种技术先进、调节性能、使用方便、经纪性能良好的动态无功功率补偿装置。静止补偿器能快速平滑地调节无功功率，以满足无功补偿装置的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷，且调节不能连续的缺点。与同步调相机比较，静止补偿器运行维护简单，功率损耗小，能做到分相补偿以适应不平衡负荷的变化，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统得到越来越广泛的应用。（但此设备造价太高，不在本设计中不宜采用）。

电力电容器：

电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比。

电力电容器的装设容量可大可小。而且既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功率，运行时功率损耗亦较小。此外，由于它没有旋转

部件，维护也较方便。为了在运行中调节电容器的功率，也可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入和切除。

综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置。

3.3 无功补偿装置容量的确定

（根据现场经验）

现场经验一般按主变容量的10％--30％来确定无功补偿装置的容量。

此设计中主变容量为40000KV A

故并联电容器的容量为：4000KV A—12000KV A为宜，在此设计中取12000KV A。

3.4 并联电容器装置的分组

3.4.1 分组原则

1、并联电容器装置的分组主要有系统专业根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定。

2、对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置，不必分组，可直接与设备相联接，并与该设备同时投切。

对于110KV—220KV、主变代有载调压装置的变电所，应按有载调压分组，并按电压或功率的要求实行自动投切。

3、终端变电所的并联电容器设备，主要是为了提高电压和补偿变压器的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5％。

3.4.2 分组方式

1、并联电容器的分组方式有等容量分组、等差容量分组、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。

2、各种分组方式比较

a、等差容量分组方式：由于其分组容量之间成等差级数关系，从而使并联电容器装置可按不同投切方式得到多种容量组合。既可用比等容量分组方式少的分组数目，达到更多种容量组合的要求，从而节约了回路设备数。但会在改变容量组合的操作过程中，会引起无功补偿功率较大的变化，并可能使分组容量较小的分组断路器频繁操作，断路器的检修间隔时间缩短，从而使电容器组退出运行的可能性增加。因而应用范围有限。

b、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组，当某一并联电容器组因短路故障而切除时，将造成整个并联电容器装置退出运行。

c、等容量分作方式，是应用较多的分作方式。

综上所述，在本设计中，无功补偿装置分作方式采用等容量分组方式。

3.5 并联电容器装置的接线

并联电容器装置的基本接线分为星形（Y）和三角形（△）两种。经常使用的还有由星形派生出来的双星形，在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形。

从《电气工程电气设计手册》（一次部分）中比较得，应采用双星形接线。因为双星形接线更简单，而且可靠性、灵敏性都高，对电网通讯不会造成干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。

中性点接地方式：对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率，因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。

10KV系统的中性点是不接地的，该变电站采用的并联电容器组的中性点也是不接地的，当发生单相接地故障时，构不成零序电流回路，所以不会对10KV系统造成影响。

第4章电气主接线设计

4.1 主接线的设计原则

4.1.1 主接线设计的基本要求：

主接线的基本要求：应满足可靠性，灵活性和经济性。

（1）可靠性：

安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。

可靠性的具体要求：

1．断路器检修时，不影响对系统和负荷的供电；

2．断路器和母线故障以及母线检修应尽量减少停电时间及回数，并要保证一级负荷及大部分二级负荷的供电。

3．尽量避免全所停运、停电的可能性。

（2）灵活性：

主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

1．调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。

2．检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。