110kv无人值班降压变电站的设计

I摘要随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性好稳定性的要求日益提高。变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全运行对电力系统至关重要。本次毕业设计以110KV变电站为主要设计对象，该110KV变电站是地区重要变电站，是电力系统110KV电压等级的重要部分。该变电站设有2台主变压器，站内主接线分为110KV、35KV和10KV三个电压等级。本设计的第一章为绪论，主要阐述了变电站在电力系统中的地位以及发展趋势，设计变电站的原则、目的以及变电站的基本情况和相关基本概念。第二章是负荷计算及变压器的选择，根据已知的变电站负荷资料对变电站进行负荷计算，通过得出的负荷确定了主变压器的容量、台数、型式及阻抗，并进行无功补偿的计算。第三章是变电站电气主接线的设计，分别通过对110KV、35KV、10KV侧电气主接线的拟定，选择出最稳定可靠的接线方式。第四章是短路电流计算，首先确定短路点，计算各元件的电抗，然后对各短路点分别进行计算，得出各短路点的短路电流。第五章是电气设备的选择，电气设备包括母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、熔断器、接地刀闸和电抗器。第六章是继电保护，主要从变压器、母线、输电线路等方面阐述继电保护的配置原则及整定计算。第七章是无人值守变电站自动化系统部分，主要讲述无人值班变电站的实现方式。通过对110KV变电站的设计，是我对电气工程及其自动化专业的主干课程有了一个较为全面、系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高了工程意识，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力。关键词单母线分段主接线短路计算变压器继电保护无人值班IIABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFINDUSTRY,THEINCREASINGREQUIREMENTSOFTHEVARIOUSSECTORSOFTHESTABILITYOFPOWERSYSTEMRELIABILITYTHETRANSFORMERSUBSTATIONISCONNECTEDTOTHEPOWERSYSTEMOFINTERMEDIATELINKS,TOBRINGTOGETHERTHEPOWER,LIFTINGVOLTAGEANDDISTRIBUTIONOFELECTRICENERGYSUBSTATIONSAFEOPERATIONOFTHEPOWERSYSTEMISESSENTIALTHISGRADUATIONPROJECTTAKETHE110KVTRANSFORMERSUBSTATIONASTHEMAINDESIGNOBJECT,THIS110KVTRANSFORMERSUBSTATIONISTHELOCALIMPORTANTTRANSFORMERSUBSTATION,ISTHEELECTRICALPOWERSYSTEM110KVVOLTAGERANKIMPORTANTPARTTHISTRANSFORMERSUBSTATIONISEQUIPPEDWITH2MAINTRANSFORMERS,INTHESTATIONTHEHOSTWITINGDIVIDESINTO110KV,35KVAND10KVTHREEVOLTAGESRANKSTHISDESIGNFIRSTCHAPTERISANINTRODUCTION,MAINLYELABORATEDTHETRANSFORMERSUBSTATIONINELECTRICALPOWERSYSTEMSTATUSDESIGNSTHETRANSFORMERSUBSTATIONTHEPRINCIPLEANDTHEGOALASWELLASTHETRANSFORMERSUBSTATIONBASICSITUATIONSECONDCHAPTERISSHOULDERSTHECOMPUTATIONANDTHETRANSFORMERCHOICE,CARRIESONTHELOADCOMPUTATIONACCORDINGTOTHEKNOWNTRANSFORMERSUBSTATIONLOADMATERIALTOTHETRANSFORMERSUBSTATIONTHROUGHTHELOADWHICHOBTAINSHADDETERMINEDTHEHOSTCHANGESTHECAPACITYANDANUMBER,THEHOSTCHANGETHEPATTERN,THEWINDINGWIRINGWAY,THEACCENTPRESSTHEWAYANDTHEHOSTCHANGESTHEIMPEDANCETHIRDCHAPTERISTHETRANSFORMERSUBSTATIONELECTRICITYHOSTWIRINGDESIGN,SEPARATELYTHROUGHTO110KV,35KV,10KVSIDEELECTRICITYHOSTWIRINGDRAWINGUP,CHOOSESTHESTABLESTRELIABLEWIRINGWAYFOURTHCHAPTERISTHESHORTCLASSCOMPUTATION,FIRSTDETERMINEDSHORTCIRCUITSTHESPOT,CALCULATESVARIOUSPARTSREACTANCE,THENTORESPECTIVELYSHORTCIRCUITSSEPARATELYTOCARRYONTHECOMPUTATION,OBTAINSRESPECTIVELYSHORTCIRCUITSTHESHORTCIRCUITCURRENTFIFTHCHAPTERISTHEELECTRICALEQUIPMENTCHOICE,THEELECTRICALEQUIPMENTINCLUDINGTHEGENERATRIX,THECIRCUITBREAKER,THEISOLATOR,THEELECTRICCURRENTANDTHEVOLTAGETRANSFORMER,THEFUSE,GROUNDINGSWITCHANDREACTORSIXTHCHAPTERISRELAYPROTECTION,MAINLYFROMTHETRANSFORMERSUBSTATION,THEHOSTWIRING,TRANSMISSIONLINESDESCRIBESTHECONFIGURATIONOFTHERELAYPROTECTIONPRINCIPLESANDSETTINGCALCULATIONSEVENTHCHAPTERISPARTOFUNMANNEDSUBSTATIONAUTOMATIONSYSTEMS,FOCUSESONTHEIMPLEMENTATIONOFTHEUNMANNEDSUBSTATIONTHROUGHTOTHE110KVTRANSFORMERSUBSTATIONDESIGN,CAUSESMEHASTOTHEELECTRICALENGINEERANDITSTHEAUTOMATEDSPECIALIZEDBRANCHCURRICULUMTOBECOMPREHENSIVE,SYSTEMGRASPING,STRENGTHENEDAPPLYTHEORYTOREALITYTHEABILITY,RAISEDTHEPROJECTCONSCIOUSNESS,EXERCISEDMEINDEPENDENTLYTOANALYZEANDTHESOLUTIONELECTRICPOWERPROJECTDESIGNQUESTIONABILITYKEYWORDSSINGLEBUSBARMAINWIRINGSHORTCIRCUITSTHECOMPUTATIONTRANSFORMERPROTECTIONUNMANNEDSUBSTATIONAUTOMATIONSYSTEMS目录摘要IABSTRACTII1绪论111变电站的设计原则和目的112变电站的基本情况113变电站相关基本概念22负荷计算及变压器的选择421负荷计算4211负荷资料4212负荷计算422主变压器的选择5221主变压器容量和台数的确定5222主变压器型式的确定62231绕组连接方式选择62242调压方式的选择6225主变压器阻抗的选择623无功补偿7231补偿作用7232补偿容量的计算7233电容器接线方式93电气主接线的设计1131主接线设计的要求及原则11311设计要求11312设计原则1232主接线形式的选取13321110KV侧主接线方案的选取1332235KV侧主接线方案选取1632310KV侧主接线方案选取184短路电流计算2041短路电流计算的目的2042短路电流计算21421各元件电抗计算及等值电路图21422110KV母线侧短路电流的计算2342335KV母线侧短路电流的计算2442410KV母线侧短路电流的计算255电气设备的选择2651电气设备选择的一般原则2652载流导体的选择27521110KV侧载流导体的选择2752235KV侧载流导体的选择2852310KV侧载流导体的选择2953断路器和隔离开关的选择及校验31531110KV侧3153235KV侧3253310KV侧3454电流互感器的选择37541110KV侧电流互感器的选择3754235KV侧电流互感器的选择3854310KV侧电流互感器的选择3955电压互感器的选择3956高压熔断器的选择4157电抗器的选择4158接地刀闸的选择4359避雷器的选择436继电保护4561电力系统继电保护配置原则46611变压器保护配置原则46612输电线路保护配置原则4862继电保护整定计算54621继电保护整定计算的目的54622继电保护整定计算的基本任务55623继电保护整定计算的步骤56624变压器保护相关整定计算567变电站综合自动化6071变电站无人值班自动化概述61711变电站无人值班自动化系统配置模式61712变电站自动化体系结构64713变电站无人值班自动化系统设计要求65714变电站无人值班自动化应具备的条件6572变电站远程监控系统65721变电站远程监控系统设计原则65722变电站远程监控系统的监控功能6673变电站远程监控系统上位机显示界面67参考文献67中英文翻译69致谢96附录一98附录二9911绪论变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，并为电力系统运行的稳定性、可靠性、安全性和经济性提供保证。随着电力工业的飞速发展，我国电力系统已进入大电网、高电压、大机组、高参数和高自动化时代，电网的建设与运行必然突出以经济效益为中心，以安全可靠为基础，以可持续发展为目的，以保护环境与自然相协调为己任，达到人与自然、社会的协调统一，这就使得变电站采用无人值班的运行方式成为目前变电站设计的一个主流方向。无人值班变电站能够实现科学管理，提高电网的科技发展水平，有效提升变电站的工作效率，提高电网的安全性能，实现电力生产管理的现代化，促进电网稳定、安全的运行，对经济发展起到积极的推动作用。11变电站的设计原则和目的变电站的设计应根据工程的510年发展规划进行，做到远近结合、以近为主，正确处理近期建设与远景发展的关系，适当考虑扩建的可能性结合本地区电网规划、电网调度自动化系统规划和通信规划，根据电网结构、变电站地理环境、交通、消防条件、站地区社会经济状况，因地制宜地制定设计方案；除按照电网规划中规定的变电站在电网中地位和作用考虑其控制方式外，其与电网配合、继电保护及安全自动装置等均应能满足运行方式的要求；自动化技术装备上要坚持安全、可靠、经济实用、正确地处理近期建设与远期发展关系，做到远近结合；节约用电，减少建筑面积，既降低电网造价，又满足了电网安全经济运行；对一、二次设备及土建进行必要简化，取消不必要措施；满足备用电源自投、无功功率和电压调节的要求。以支持当地工业用电要求，为其可持续健康发展奠定坚实的基础。12变电站的基本情况为满足清河开发区用电要求，提高对开发区供电的可靠性和电能质量，根据系统发展规划，拟建设一座110/35/10KV的区域性终端变电站，设计原始资2料要求如下1）主供电源由北郊变110KV母线供给，一回由北郊变直接供给，另一回由北郊变经大明湖供给形成环形网络2）电压等级110/35/10KV3）设计容量拟设计安装两台主变压器4）进出线及负荷情况110KV侧，2回进线、4回出线；35KV侧，2回进线、6回出线；10KV侧，2回进线、14回出线；5）所设计变电所具有高可靠性、电力建设造价尽量低的特点，同时所有一次设备的实时状态信息通过上位机界面显示出来。13变电站相关基本概念按突然中断供电造成的损失程度分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失，如造成重大设备损坏，打乱重点企业生产次序并需要长时间的恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场所的负荷。一级负荷供电可靠性要求高，一般要求有一个以上的供电电源（来自不同的变电所或发电厂，或虽来自同一变电所，但故障时不相互影响不同母线段供电）。同时率各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率大小与电力用户多少、各用户的用电特点有关。对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析，变电所根据它在系统中的地位，可分为以下几类枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，连接电力系统的高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330500KV的变电所，成为枢纽变电所，全所停电后，将引起系统的瘫痪。中间变电所高压侧以交流潮流为主，起系统交换功率的作用，或是长3距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330KV，同时降压供当地使用，这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后将引起区电网瓦解。地区变电所高压侧一般为110220KV，向当地用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。终端变电所在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为110KV经降压后直接向用户供电的变电所，全所停电后仅使用户中断供电。2负荷计算及变压器的选择421负荷计算211负荷资料1）35KV侧最大负荷为42MW，COS095，重要负荷占65；2）10KV侧具体负荷情况如表21所示。表2110KV用户负荷统计资料212负荷计算负荷计算采用需用系数法计算电力负荷。公式如下（21）NEDCAPK（22）TNQ（23）22CACACAS（24）3/NUI最大负荷时1）35KV出线侧负荷计算MVARPQL80513294950ARCOSTN42TA2）10KV出线侧负荷计算RL6RST18T1VAP9807ACON90AN22MRQL251RST4T336ACA4序号用户名称最大负荷（KW）COS回路数1矿机厂180008522机械厂90007923电机厂240008824炼油厂200009025冶金厂60008426汽车厂21000952备注重要负荷占625MVARPQL3804ARCOSTN60TAN55695216于是母线侧的总负荷为WPKPCDCC543120420850421MAX25MVARQQCCC861590809669818132AX26则系统在最大运行方式下的计算负荷为MVAQPSCCC3468154322MAXAXMAX222722主变压器的选择主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的型式、绕组连接方式、变压器的调压方式和对变压器的阻抗选择。一下分别根据本次设计进行详细的阐述。221主变压器容量和台数的确定主变压器的容量一般按变电所建成510年的规划负荷选取，并适当的考虑到远期1020年的负荷发展。再者，可根据变电所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，应考虑当一台主变故障或检修停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷，一般性变电所，应能保证全部负荷的70。根据负荷计算MVAQPSCCC3468154322MAXAXMAX22主变压器的台数，对于开发区的一次变电站应以装设两台变压器为宜，故选择两台40000KVA主变压器。222主变压器型式的确定6变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性及运输条件等因素，在不受运输条件限制时，330KV及以下的变电所均应选用三相变压器，对具有三种电压的变电所，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15以上时，采用三绕组变压器，本变电站变压器各侧绕组的功率均达到了总容量的15，故选三相三绕组变压器。2231绕组连接方式选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形，如何组合要根据具体工程来确定，我国110KV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接，35KV采用Y连接，35KV以下电压等级变压器绕组都采用连接，所以本变电所主变压器绕组连接方式为Y0/Y/2242调压方式的选择普通型的变压器调压范围很小，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就无法满足要求，有载调压的调整范围较大，一般在15以上，而且，既要向系统传输功率，又可能从系统倒送功率，要求母线电压恒定保证供电质量的情况下，有载调压变压器可以实现。因此选用有载调压变压器。225主变压器阻抗的选择对于三绕组变压器目前在制造商有两种基本的组合方式，即“升压结构”和“降压结构”。“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外一次为中、低、高，所以变压器中压侧阻抗最大。“降压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。根据以上综合比较，所选主变压器的特性数据如下型式SFSZ1040000/110连接组别号YN/YN0/D11调压范围为高压1108125中压35、366、385225低压63、66、105、11阻抗电压为高中105高低1757中低65结构形式为降压结构空载损耗（KW）366负载损耗（KW）1785空载电流（）0223无功补偿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。无功补偿方式有两种即高压集中补偿和低压分散补偿。补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两类。231补偿作用1）对110KV及以下电网中的串联电容补偿装置用以减少线路电压降，降低受端电压波动，提高供电电压，在闭合电网中，改善潮流分布，减少有功损耗。2）在变电所中，并联电抗补偿装置常接在主变压器的低压侧，对调相机，并联电容补偿装置和静止补偿装置都直接连接或通过变压器并接于需补偿无功的变电所、换流站的母线上，也可连接在变电所110KV电压母线上。3）补偿装置设置于发电厂、变电所、配电所、换流站或开关站中，大部分连接在这些厂站母线上，也有的补偿装置是并联或串联在线路上。232补偿容量的计算根据设计原始资料得知，该站10KV侧出现部分需要补偿，要求功率因数补偿到095以上，根据该站情况采用在低压侧并联电容器的方法进行补偿。要求补偿的无功容量为28TANPQC其中，故。950COS30TAN每相补偿的电容值为（223/CC89）则每项补偿的具体情况如下1）矿机厂MWKP81015COS7931620TANVAR520362081TANT11MPQCFC414/53/2故电容值选择数值至少为554F，每相装设一个电容器。2）机械厂MWKP9027COS81320TANVAR40537809TANT22MPQCFC2914/1453/6故电容值选择数值至少为4299F，每相装设一个电容器。3）电机厂MWKP24038COS63540TANVAR50435402TANT33MPQCFC31/1/62故电容值选择数值至少为535F，每相装设一个电容器。4）炼油厂MWKP04990COS4825TAN4VAR304802TANT4MPQCFC18513/103/624故电容值选择数值至少为3185F，每相装设一个电容器。5）冶金厂MWKP65840COS3256TANVAR19203650TANT55MPQCFC03814/19203/2故电容值选择数值至少为2038F，每相装设一个电容器。6）汽车厂MWKP6950COS故该回出线无需进行无功补偿。233电容器接线方式对变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率。对于负荷的无功功率补偿容量的计算在上文中已经进行，补偿装置选择为并联电容器，装设在变电所低压侧，采用中性点不接地方式。对主变压器的无功补偿容量，现场经验一般按主变压器容量的1015来确定。本设计中主变容量为40000KVA，故并联电容器的容量为4000KVA6000KVA为宜。在此设计中取6000KVA。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，也采用由三角形派生出来的10双三角形。本设计采用双星形接线。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。3电气主接线的设计31主接线设计的要求及原则11311设计要求电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。1）可靠性对于一般技术系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属可修复系统，其可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。主接线可靠性的具体要求断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障，以及母线或母线隔离开关抢修时，尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对I、类负荷的供电；尽量避免发电厂或变电站全部停电；对装有大型机组的发电厂及超高压变电所，应满足可靠性的特殊要求；2）灵活性调度灵活，操作方便，应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路，灵活的调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求；检修安全，应能方便地停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求；扩建方便，在设计主接线时应留有余地，应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。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，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。投资省。主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；12应适当限制短路电流，以便选择轻型电气设备；对110KV及以下的终端或分支变电所；应推广采用直降式110/610KV变电所和质量可靠的简易电器（如熔断器）代替高压熔断器；年运行费少。年运行费包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理的选择变压器的型式、容量、台数；占地面积小。主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地相节省构架、导线、绝缘子及安装费用；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。312设计原则1）变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支界线。2）在3560KV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。3）610KV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，线路在6回及以上时，采用单母线分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线。4）110220KV配电装置中，线路在4回以上时一般采用双母线接线。5）当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始资料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济适用。32主接线形式的选取321110KV侧主接线方案的选取13本设计提出三种方案进行经济和技术比较。方案一外桥式接线如图31图31外桥接线当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线。两回路间的横连线称为“桥”，根据桥的不同位置分为“内桥式”和“外桥式”。内桥式的桥接于靠变压器侧，而外桥式的桥靠于线路侧。正常运行时，桥上的断路器处于闭合状态。1）特点接线清晰简单，所用设备少；高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器；变压器退出运行时，不影响线路的工作；但线路发生故障时，该线路及本组的变压器均停止工作。2）缺点线路投入切除较复杂，需要操作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行；变压器侧断路器检修时，变压器停运；14可靠性不高，隔离开关用作操作电器，只适用于小容量发电厂和变电站，作为最终将发展为单母线分段或双母线的过渡接线方式。3）适用范围在容量较小的发电厂或变电所，并且变压器切换较频繁或线路较短，故障率较小的情况，线路有穿越功率时采用此接线，因为穿越功率只流过一个断路器，断路器检修时对此功率影响小。方案二变压器母线组接线如图32W1W2图32变压器母线组接线在这种接线中，变压器直接通过隔离开关分别接到两组母线上，各出线回路由两台断路器分别接在两组母线上。1）特点15调度灵活，电源和负荷可自由支配，安全可靠，有力扩建；当变压器回路发生故障时，连接于母线上的断路器跳开，不影响其他回路供电；2）缺点变压器故障就相当于是母线故障，但一般变压器故障概率较小。3）适用范围在长距离大容量输电系统中，对系统稳定和供电可靠性要求较高的变电站中普遍应用。方案三单母线分段接线如图33图33单母线分段接线1）特点用断路器吧母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电；安全性、可靠性高，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；扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀；当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。163）适用范围610KV配电装置出线回路数为6回及以上时；3563KV配电装置出线回路数为48回时；110220KV配电装置出线回路数为34回时。方案比较方案一相对方案二、三时，接线清晰简单，所用设备少，高压断路器数量少，变压器退出运行时，不影响线路的工作；根据实际情况，110KV有两回路进线，有穿越功率流过，故110KV侧选用外桥形接线。32235KV侧主接线方案选取根据任务书要求，35KV侧进出线共8回，出线6回，其中2回最大负荷为42MW，重要负荷占65。同样本设计提出三种方案进行经济和技术比较。方案一单母线分段接线如图34图34单母线分段接线1）特点用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电；安全性、可靠性高，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17期间停电；扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀；当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。方案二单母线接线如图35图35单母线接线1）特点接线简单、清晰，设备少，操作方便。2）缺点由于电源和引出线都接在同一母线上，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开接在母线上的全部电源，与之相接的整个电力装置在检修期间全部停止工作。3）方案三带旁路母线单母线接线如图36图36带旁路母线单母线接线1）特点有了旁路母线，检修与之相连的任一回路的断路器时，该回路可以不停电，从而提高了供电的可靠性。182）缺点这种接线使配电装置结构变得较复杂。方案比较方案一相对于方案二、三时，具有可靠性高、配电装置结构较为简单的优点，可以在对用户不间断供电的情况下保证经济性，故35KV侧选用单母线分段接线方式。32310KV侧主接线方案选取根据任务书要求，10KV侧进出线共计16回，其中14回为出线。同样本设计提出三种方案进行经济和技术比较。方案一双母线分段接线如图37所示G2G1WBLOQFWTQS2TQS1TQF1图37双母线分段接线其中TQS母联断路器OQF分段断路器WBL母线电抗器G发电机1）采用双母线分段可以消除以下缺点在运行中隔离开关作为操作电器，易导致误操作；当母线回路发生故障时，需短时切除较多电源和负荷；当检修出线断路器时，该回路停电。2）缺点设备较多，配电装置复杂，经济性较差。19方案二双母线接线如图38所示TQFW图38双母线接线其中TQF母联断路器1）特点供电可靠，调度灵活，便于扩建。2）缺点设备较多，配电装置复杂，经济性较差。方案三单母线分段接线如图39所示图39单母线分段接线1）特点用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电；20安全性、可靠性高，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；扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀；当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。方案比较方案一相对于方案二、三来说具有供电可靠，调度灵活，便于扩建的优点，在变电站设计的过程中应该首先保证变电站的安全可靠运行，其次再考虑经济性。故10KV侧选用双母线分段接线方式。4短路电流计算41短路电流计算的目的211）在选择电气出接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算；2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算；3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路田间检验软导线的相间和相对地的安全距离；4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据；5）按接地装置的设计，也需用短路电流。42短路电流计算为选择110KV35KV10KV配电装置的电器和导体，需计算在最大运行方式下流过电气设备的短路电流，变电站用电回路共选3个短路点，即D1、D2、D3，系统为无限大容量，选SJ100MVA。421各元件电抗计算及等值电路图110KV清河变电站主要担负着为清河开发区供电的重任，主供电源由北郊变电站110KV母线供给，一回由北郊变直接供给，另一回由北郊变经大明湖供给形成环形网络，示意图如图41所示北郊变变电站S1大明湖变电站S2清河变电站L140KML218KM图41北郊变、大明湖和清河变地势示意图等值电路图及其各元件电抗计算为了计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为以短路点为中心的等值网络，常常采用的方法有网络等值变换、利用网络的对称性简化、并联电源支路的合并和分布系数法四种。根据本次设计所选择的主接线方式和长期运行方式（两台主变压器并联运22行），对网络图进行简化。绘制网络等值电路如图42S2S1XL2XL1D1X1X2X3X1X2X3D2D3图42短路电流计算网络等值电路图线路电抗的计算412/JUXS0641504/12JLSX278/222J变压器电抗的计算42ESUXJJD10/根据所选主变压器型号，查表得阻抗电压分别为5173U0263（47510651723121US3）2013212US23（44）（47561057122313UUS5）阻抗的标幺值（4294/050/1ESXJJS6）/2UJJS1904/10756103EXJJ由于本次设计是两台变压器并联运行，所以32/910X845/63422110KV母线侧短路电流的计算D1点短路KVUP15等值电路如图43所示S2XL2D1XL1S1图43D1点短路电流等值电路图D1点转移阻抗S1对D1点阻抗061LXS2对D1点阻抗2724S1、S2总的转移阻抗01872/061DX短路电流标幺值（4475380/1DDI7）有名值（48472615/06/1PJDUSI8）冲击值（44872521DCHII9）短路容量（452376311DPDIUS10）全电流最大有效值（48047251DCHII11）42335KV母线侧短路电流的计算D2点短路KVUP37等值电路图如图44所示25S2S1XL2XL1X1X2X1X2D2图44D2点短路电流等值电路图D2点转移阻抗S1对D2点阻抗061LXS2对D2点阻抗27S1、S2总的转移阻抗15320/2121XLD短路电流标幺值5630/1/22DDI有名值837/07PJUS冲击值92852DCHII短路容量1561332PD全电流最大有效值45012DCHII42410KV母线侧短路电流的计算D3点短路KVUP50等值电路图如图45所示26S2S1XL2XL1X1X3X1X3D3图45D3点短路电流等值电路图D3点转移阻抗S1对D3点阻抗061LXS2对D3点阻抗27S1、S2总的转移阻抗2370/1213XLD短路电流标幺值04/1/33DDI有名值5/27PJUS冲击值983523DCHII短路容量7042103PD全电流最大有效值65213DCHII短路电流计算结果统计如表41表41短路电流计算结果统计表短路形式三相短路短路点编号D1D2D3基准电压11537105计算电抗全标幺值001870153202377短路电流计算标幺值5347665274207短路电流计算有名值26847101852313327短路冲击电流68462597258989全电流最大有效值408071548135162短路容量53475426527154207095电气设备的选择51电气设备选择的一般原则1应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；2应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致；3同类设备应尽量减少器种；4在选择导体和电器时，应按正常工作条件进行选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定。以满足正常运行、检修和短路情况下的要求；5验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，按本工程的设计容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算；6所选的导体和电器应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件校核电器的基本使用条件。2852载流导体的选择本次载流导体设计包含两部分软导体、硬导体。对于110KV、35KV侧的主母线和相对应的变压器引线选用软导体，对于10KV侧的主母线和相对应的变压器引线选用硬导体。下面分别进行选取521110KV侧载流导体的选择1）110KV侧主母线的选择及校验对于110KV侧主母线按照发热选取。本设计的110KV侧的电源进线为两回，一回最大可输送60000KVA负荷，最大持续工作电流按最大负荷算（5AUSIIEEG6301/60513/051MAX1）最大持续工作电流选择导线截面积S，即。YGIKIMAX式中，相应环境温度为时的导体长期允许载流量，温度修正系GI25数，一般为890K根据计算出的导体长期允许载流量，可选110KV主母线进线导线为LGJ185/10钢芯铝绞线。在最高允许温度70的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。2）主变压器引接线的选择和校验110KV侧主变压器引接线按主变压器的持续工作电流计算，按经济电流密度进行选取。AUSIIEEG42013/40513/051MAX，HT2MAX查表得钢芯铝绞线的经济电流密度为2/AJ（52MAX718340/MISGJ2）查设备手册表选择LGJ185/10钢芯铝绞线。在最高允许温度70的长期载流量为539A，满足最大工作电流要求。52235KV侧载流导体的选择291）35KV侧主母线的选择及校验对于35KV侧主母线按照发热选取，本设计的35KV侧一回最大可输送25000KVA负荷，主变压器的容量为40000KVA，所以最大持续工作电流按最大负荷主变压器的持续工作电流计算AUSIIEEG826935/40513/051MAX查设备手册表选择LGJ400钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为835A，满足最大工作电流的要求。2）主变压器引接线的选择及校验35KV侧主变压器引接线按主变压器的持续工作电流计算，按经济电流密度进行选取。AUSIIEEG826935/40513/051MAX查设备手册表选择LGJ400钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为835A满足最大工作电流的要求。3）35KV出线的选择及校验35KV侧出线AUSIIEEG435/25013/051MAXHT4MAX查表得钢芯铝绞线的经济电流密度为2/MAJ3491/AXISGJ查设备手册表选择LGJ150钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为445A，满足最大工作电流的要求。52310KV侧载流导体的选择1）10KV侧主母线的选择及校验10KV侧主母线AUSIIEEG41203/240513/051MAX查设备手册表选择LGJQ700钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为1220A，满足最大工作电流的要求。302）主变压器引接线的选择及校验10KV侧主变压器引接线按主变压器的持续工作电流计算，按经济电流密度进行选取。AUSIIEEG41203/240513/051MAX查设备手册表选择LGJQ700钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为1220A，满足最大工作电流的要求。3）10KV侧出线的选择及校验矿机厂出线AUSIIEEG68103/0513/0511MAX，HTMAX查表得钢芯铝绞线的经济电流密度为2/6AJ1MAX9108/MISGJ查设备手册表选择LGJ16钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为105A，满足最大工作电流的要求。机械厂出线AUSIIEEG37610/60513/051222MAX，HTMAX查表得钢芯铝绞线的经济电流密度为2/AJ2MAX3140637/MISGJ查设备手册表选择LGJ16钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为105A，满足最大工作电流的要求。电机厂出线AUSIIEEG9301/5013/05133MAX，HTMAX查表得钢芯铝绞线的经济电流密度为2/6AJ3MAX785019/MISGJ31查设备手册表选择LGJ16钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为105A，满足最大工作电流的要求。炼油厂出线AUSIIEEG752103/20513/051444MAX，HTMAX查表得钢芯铝绞线的经济电流密度为2/6AJ4MAX3801752/MISGJ查设备手册表选择LGJ16钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为105A，满足最大工作电流的要求。冶金厂出线AUSIIEEG254103/40513/0515MAX，HTMAX查表得钢芯铝绞线的经济电流密度为2/6AJ5MAX80124/MISGJ查设备手册表选择LGJ16钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为105A，满足最大工作电流的要求。汽车厂出线AUSIIEEG752103/20513/051666MAX，HTMAX查表得钢芯铝绞线的经济电流密度为2/6AJ6MAX3801752/MISGJ查设备手册表选择LGJ16钢芯铝绞线，在最高允许温度70的长期载流量为105A，满足最大工作电流的要求。53断路器和隔离开关的选择及校验531110KV侧321）断路器的选择及校验D1点的短路参数KAICH648I72VUE10ASIIEG6301/60513/5MAX查设备手册试选LW35126型六氟化硫断路器。LW35126型六氟化硫断路器参数如下KVUE126AIE3150三秒热稳定电流KRW4额定短路开断电流IKD额定峰值耐受电流AX10M额定短路关合电流AIGH动稳定校验EGII63AXKIKIDWCH1048动稳定校验合格热稳定校验（5NPKQ3）（54）S6015全分闸时间保护时间T457321/84728472601/02/2TTPIIQ（55）（5TIQNP26）查表得，则05T（503858472NP7）33SKAQNPK2495680345732TIRW2承受K承受热稳定校验合格。断路器满足要求。2）隔离开关的选择及校验KVUE10AIG63MAX查设备手册试选GW7110型隔离开关。GW7110型隔离开关参数如下KVUE10AIE60动稳定电流KDW55S热稳定电流IR14动稳定校验EGI630MAXKAIKIDWCH508动稳定校验合格。热稳定校验496DQSKATIRW22980512承受D承受热稳定校验合格。隔离开关满足要求。53235KV侧1）断路器的选择及校验D2点的短路参数，KAICH9725I180VUE334AUSIIEEG826935/40513/051MAX查设备手册试选ZW8405真空型断路器。ZW8405真空型断路器参数如下KVUE540AIE20三秒热稳定电流KRW3额定短路开断电流IKD51额定峰值耐受电流AX0M额定短路关合电流AIGH动稳定校验EGII8269MAXKAIKIDWCH5075动稳定校验合格。热稳定校验NPKQS6015全分闸时间保护时间T2461/8581062/10