变电站设计毕业设计(论文)

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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

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注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

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3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

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6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

教研室（或答辩小组）及教学系意见

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110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。

关键词：变电站，变压器，接线

目录

1 概述及任务书 (1)

1.1概述 (1)

1.2任务书 (1)

1.2.1 待设计变电站的基本情况 (1)

1.2.2设计任务 (2)

2 电气主接线设计 (4)

2.1主接线设计的要求 (4)

2.2主接线设计 (5)

2.2.1 110kV主接线设计 (5)

2.2.2 35kV主接线设计 (6)

2.2.3 10kV主接线设计 (7)

2.2.5 本章小结 (7)

3 主变压器的选择和站用电的设计 (8)

3.1负荷计算 (8)

3.1.1 站用负荷计算 (8)

3.1.2 10kV侧负荷计算 (9)

3.1.3 35kV侧负荷计算 (9)

3.1.4 110kV侧负荷计算 (9)

3.2主变的确定 (9)

3.2.1 主变台数确定 (9)

3.2.2 变电站主变压器的确定 (9)

3.3站用变台数、容量和型式的确定 (10)

3.3.1 站用变台数的确定 (10)

3.3.2 站用变容量的确定 (10)

3.3.3 站用变型式的选择 (11)

3.4 本章小结 (11)

4 补偿电容 (12)

4.110K V并联电容补偿器选择 (12)

4.2本章小结 (12)

5 最大持续工作电流及短路电流计算 (13)

5.1各回路最大持续工作电流 (13)

5.2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 (13)

5.2.1 短路电流计算的目的 (13)

5.2.2 短路电流计算的一般规定 (14)

5.2.3 短路计算的基本假设 (14)

5.3本章小结 (15)

6 主要电气设备选择 (16)

6.1电气设备选择要求 (16)

6.1.1 电气设备选择技术条件 (16)

6.2高压断路器的选择 (17)

6.3隔离开关的选择 (19)

6.4各级电压母线的选择 (19)

6.4.1 110kV侧母线 (20)

6.4.2 35kV侧母线 (20)

6.4.3 10kV侧母线 (20)

6.5绝缘子和穿墙套管的选择 (20)

6.6电流互感器的配置和选择 (21)

6.7电压互感器的配置和选择 (22)

6.7.1 110kV侧PT的选择 (22)

6.7.2 35kV母线PT选择 (23)

6.8各主要电气设备选择结果一览表 (24)

6.9本章小结 (24)

7 过压保护、接地及照明 (25)

7.1直击雷保护 (25)

7.1.1 保护措施 (25)

7.1.2 避雷针装设应注意的问题 (25)

7.2雷电侵入波保护 (26)

7.2.1 保护措施 (26)

7.2.2 避雷器的设置 (26)

7.2.3 变电站的保护 (26)

7.3接地装置 (27)

7.4照明 (27)

7.5本章小结 (27)

附件I: 短路电流计算书 (29)

附件II：主要电气设备选择计算书 (34)

附件III：负荷预测 (39)

参考文献 (40)

致谢 (41)

附图：1、电气主接线

2、电气总平面布置图

3、屋外配电装置断面图

4、屋内配电装置配置图

5、防雷和接地保护

6、短路电流计算及主设备选择

1 概述及任务书

1.1概述

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设和改造、拉动内需的发展计划，110kV变电站的建设迅猛发展。供电可靠性是城网建设改造的一个重要目标，110kV变电站设计是成网建设中较为关键的技术环节，如何设计110kV变电站，是城网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。本文对某供电区内110kV降压变电站的一次设计部分技术问题提出一些设想，供其他工程设计参考。

设计依据：

1、中华人民共和国电力公司发布的《110kV变电所设计规程》

2、110kV变电站典型设计。

3、电力工程电气设计手册（电气一次部分）

1.2任务书

1.2.1 待设计变电站的基本情况

1．变电所的类型：地方降压变电站；

2．电压等级：110/35/10kV；

3．负荷情况：

35kV侧：最大55MW, 最小35MW，T max =6500h，cosΦ=0.85；

10kV侧：最大25MW, 最小15MW，T max =6500h，cosΦ=0.9；

4．出线回路：

110kV侧：2回（架空线）

35kV出线终期：20回本期10回其中电缆4回

10kV出线终期：5回

5．系统情况：

1）系统经双回路给变电站供电；

2）系统110kV母线短路容量为25000MV A；

3）系统110kV母线电压满足常调压要求。

6．环境条件：

1）最高气温40。C，最低气温-20。C，年平均气温28。C

2）土壤电阻率ρ〈400欧.米

3)当地雷暴日:40日/年

待设计变电所与电力系统的连接情况如下图所示:

图1-1变电站电力系统结构

1.2.2设计任务

1．分析原始资料，初选4—6种电气主接线；

2．选择主变压器的台数及容量，对初选4—6种电气主接线进行技术比较，淘汰较差的方案，保留2—3个技术上较好的方案；

3．对2—3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．短路电流计算；主要电气设备的选择及校验；

5．屋内、外配电装置的布置；

6．防雷和接地保护设计；

所址概况：

通过对设计任务和原始资料的分析计划变电站建设地形为平原地区，设计面积为68.6×57平方米，围墙内占地5.87亩，含围墙外1米占地6.25亩。该站址

场地地势平坦开阔，无滑坡、泥石流、土洞、溶洞等地质灾害现象分布，地下亦无矿藏分布；场地地基土类型为软弱土，建筑场地类别为Ⅱ类；场地抗震设防烈度为6度，设计基本加速度值为0.05g，设计特征周期为0.35s；场地地下水主要为潜水，深度3米左右，地下水质较好，对建筑材料无腐蚀性。该站址历史上从无洪水灾害，根据收集的水文气象资料，并结合现场调查的实际情况，站址处不受50年一遇洪水威胁且无内涝现象。

2 电气主接线设计

2.1主接线设计的要求

变电站主接线的选择是根据变电站系统中的地位和作用、地理位置、电压等级、变压器台数及容量和进出线等各种条件综合优化决定的。城市电网的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度大，用地紧张，因此城网变电站接线除了满足安全可靠性外，还必须尽量简单化。因此变电站设计应该满足一下基本要求：

1、运行的可靠

断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

2、具有一定的灵活性

主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。

3、操作应尽可能简单、方便

主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

4、经济上合理

主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。

5、应具有扩建的可能性

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。

变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。

2.2主接线设计

2.2.1 110kV主接线设计

该110kV变电站建成后主要作为供给工厂以及一部分居民生活用电。该变电站的电压等级为110kV/35kV/10kV，110kV是电源电压，35kV和10kV是二次电压。主供电源计划由100公里外的某220kV变电站110kV引出两回路供给。

方案I：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II：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）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：110-220kV配电装置的出线回路数为3-4回时。

方案Ⅲ:桥形接线

110kV侧以双回路与系统相连，而变电站最常操作的是切换变压器，而与系统联接的线路不易发生故障或频繁切换，因此可采用外桥式线，这也有利于以后变电站的扩建。

优点是：高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地过渡成单母线分段或双母线分接线。

缺点是：可靠性不是太高，切换操作比较麻烦。

方案Ⅳ：双母线接线

优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线

隔离开关时只停该回路。

（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。

（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。

缺点：（１）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投资大。

（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。

结论：经过以上论证，考虑到投资的经济性及运行中对重要负荷的供电可靠性，决定采用单母线分段接线。

2.2.2 35kV主接线设计

方案I：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35-63kV配电装置的出线回路数不超过3回。

方案II：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）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：35-63kV配电装置的出线回路数为4-8回时。

结论：为保证对重要负荷的可靠供电，和快速检修，经过论证，决定采用单母线分段接线。

2.2.3 10kV主接线设计

方案I：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：6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回。

方案II：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）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：6-10kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。

结论：为保证对重要负荷的可靠供电，和快速检修，经过论证，决定采用单母线分段接线。

2.2.5 本章小结

本章主要对变电站三个电压侧（110kV、35kV和10kV）的主接线方式进行方案分析比较。从经济方面、运行可靠性方面和维修灵活性方面综合研究分析并确定各侧均采用单母线分段接线方式。此方案可以保证重要负荷在一部分线路故障时的可靠运行，并减少维修时繁琐的步骤跟时间，实现最优化运行。

3 主变压器的选择和站用电的设计

3.1 负荷计算

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。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV 负荷、35kV 负荷和110kV 侧负荷。

由公式

()%1cos 1α?

+=∑=n i t c p K S （3-1） 式中 C S ——某电压等级的计算负荷

K ——同时系数

%α ——该电压等级电网的线损率，一般取5%

P 、? cos ——各用户的负荷和功率因数

3.1.1 站用负荷计算

（1）对连续运行的电动机均应全部计入，即

P=P N =2×10+20+14+1.4+1.7+1.7+1.7=60.5（kW ） （3-2）

（2）对不经常短时运行的设备，一般可不予计算，

P=0（kW ） （3-3）

（3）照明负荷

P=1+10+10=21(kW) （3-4）

（4）所用电负荷

S=（60.5+21）×0.85=69（kW ） （3-5）

3.1.2 10kV 侧负荷计算

已知条件

10kV 侧负荷最大25MW ，最小15MW ， max cos 0.96500T h φ==；

3.1.3 35kV 侧负荷计算

已知条件

35kV 侧负荷最大55MW ，最小35MW ，h T 650085.0cos max ==?；

3.1.4 110kV 侧负荷计算

由公式（3-1）求得

S 110kV =（0.85×55+0.9×25）×（1＋5%）(最大负荷下)

=72.7MW

3.2 主变的确定

3.2.1 主变台数确定

对接带I 、II 类负荷比较高的变电站，以装设两台主变压器为宜。考虑到该变电站在一次主接线中已考虑采用母线分段的方式。故选用两台主变压器，容量相等、变比相同。

3.2.2 变电站主变压器的确定

主变压器容量确定的要求：

1.主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑