毕业设计（论文）110Kv降压变电站电气初步设计

1、摘 要随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个降压变电站,此变电站有三个电压等级：高压侧电压为110kv有四回线路；中压侧电压为35kv有十回出线；低压侧电压为10kv,有十四回出线,其中有六回是双回路供电。同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台sfpsl-63000/110主变压器，其他设备如站用变，断路器，隔离开关，电流互感器，高压熔断器，电压互感器，无

2、功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。 目 录第一章 电气主接线的设计41.1 原始资料分析41.2 主接线的设计41.3 主变压器的选择14第二章 短路电流计算18第三章 电气设备的选择及校验 263.1 设备选择与校验的一般原则 263.2 110kv侧设备的选择及校验273.3 35kv侧设备选择及校验 333.4 10 kv侧设备选择及校验37第四章 室内外配电装置设计394.1 配电装置特点394.2 配电装置类型及应用394.3 配电装置的

3、确定404.4 电气总平面布置414.5 电气总平面布置的要求41第五章 防雷保护和接地设计425.1 直击雷保护425.2 雷电侵入波保护43第六章体会与总结46参考文献47 附图前 言本次设计是在毕业设计任务书的基础上进行的。综合系统的考核三年来所学专业理论技术知识，旨在提高自身的技术水平，综合能力，以达到理论联系实际，学有所用，学有所成的目的。设计中依据发电厂电气设备、电力工程电气设计电气一次部分、导体和电器选择设计技术规程、继电保护及安全自动装置技术规程、35110kv变电所设计规范、10110kv高压配电装置设计规范等国家的技术规程，对本设计变电所进行经济技术上的选择，主要是电气一次

4、系统。通过本次对主变压器，电气主接线的选择及短路电流计算，高压电器设备的选择，达到理论联系实际的目的。这次设计得到了指导老师的大力帮助，同时也吸取了同学们的经验，在此向他们表示由衷的感谢。由于本人掌握的知识有限，又无设计经验，设计中难免存在不足及错误，恳请大家批评指正。第一章 电气主接线的设计1.1原始资料分析（一）原始资料： 1变电所类型：110kv降压变电所 2电压等级：110/35/10kv3负荷情况： 35kv侧：最大负荷50mw，最小负荷40mw，tmax=5500小时，cos=0.8510kv侧：最大负荷25mw，最小负荷16mw，tmax=5500小时，cos=0.85负荷性质：

5、工农业生产及城乡生活用电 4出线情况： 110kv侧：4回（架空线） 35kv侧：10回（架空线） 10kv侧：14回（电缆） 5系统情况： （1）系统经双回线给变电所供电； （2）系统110kv母线短路电流标幺值为25（sb=100mva）。 6.环境条件： (1)最高温度38，最低温度-5，年平均温度20 (2)土壤电阻率 3.5，故直接由查0秒曲线得35kv侧短路电流：查0.2秒曲线得35kv侧短路电流：查4秒曲线得35kv侧短路电流：冲击电流： (取1.8)10kv侧简化网络图： 图1-8将它化成星形 图1-9将、合并成；将、合并成：将、合并成：计算各电源点到短路点的转移电抗，化成：图

6、1-10为s2到短路点的转移电抗，是s1到短路点的转移电抗。它们分别对应的计算电抗： 又由于3.5，故直接由查0秒曲线得10kv侧短路电流：查0.2秒曲线得10kv侧短路电流：查4秒曲线得10kv侧短路电流：冲击电流： (取1.8)2.6 短路电流计算结果表1-2 短路电流计算结果表三相短路电流起始值i（ka）(ka）稳态短路电流有效值（ka）短路电流冲击值（ka）110kv13.1233.4619.9435kv4.454.244.5511.3310kv14.413.414.435.4第三章 主要电气设备的选择及校验3.1设备选择与校验的一般原则3.1.1 选择的一般原则(1)应满足正常运行检

7、修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。(2)应满足安装地点和当地环境条件校核。(3)应力求技术先进和经济合理。(4)同类设备应尽量减少品种。选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。各种高压电器的一般技术条件如下表所示：序号电器名称额定电压(kv)额定电流(a)机械负荷（n）额定开断电流（ka）短路稳定性绝缘水平热稳定动稳定1高压断路器2隔离开关3电压互感器4电流互感器5限流电抗器6避雷器7绝缘子3.1.2 技术条件选择的高压电器应能在长期工作条件下和发生过电压过电流的情况下保持正常运行。电器的最高工作电压umax不得低于所在回路的最高运行电压ug ，u

8、maxug选用的电器额定电流ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流ig ，即ieig3.1.3 校验的一般原则（1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。（2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。（3）短路的热稳定条件it2tqkqk在计算时间ts内，短路电流的热效应（ka2s）it t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（ka2s）t设备允许通过的热稳定电流时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间ts按下式计算t=td+tkd式中td 继电保护装置动作时间（s）tkd断路的全分闸时间（s） （4）动稳定校验电动力稳定是导体

9、和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是： 上式中 短路冲击电流幅值及其有效值 允许通过动稳定电流的幅值和有效值（5）绝缘水平： 在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。3.2 110kv侧设备选择及校验3.2.1 110kv侧主母线的选择：110kv侧进、出线dl，g及母联dl，g的选择高压断路器的选择原则：额定电压的选择：ueue = 110kv 额定电流的选择：ieigmax 开断电流的选择：iekdi额定关合电流的选择：iec1ishie进 igmax=2 x 1.05s/u =

10、440.8aie出 igmax=1.05s/u =220.4a选择根据高压断路器的选择原则及计算最大持续电流，所选择的断路器型号为lw6-110型dl，gw5-110g型 g表2-1断路器和隔离开关选择结果表：计算数据lw25-110wgw-110gu(110kv)ue 110kv110kvigmax 440.8ie 1250a1250aiz 14.3iekd 31.5aish 36.5ieg 80ka80kaqk 14.34 i31.54kas 31.54kasi 36.5i 80ka 50ka经验算，动、热稳定满足要求。3.2.2 110kv侧主母线的选择1、 按长期发热允许电流选sie进

11、 igmax=2 x 1.05s/u =440.8a igmaxkiy k= = = 0.8iy= =440.8/0.8= 551 a选用lgj-185型钢芯铝铰线， igmax0.8879= 703.2a2、 热稳定校验：ssmin smin=正常运行时导体温度50查表：c= 95smin=3852 所以，满足要求.2.2.3 110kv侧进、出线ct的选择 ie出 igmax=2x1.05xs/u = 440.8a选用lb7-110w/2x600（2x300）型动稳定 80ka4秒热稳定电流31.5 ka(1) 内部动稳定校验： kd = 36.5/x2x600（300）=21.5（43）

12、满足要求(2) 热稳定检验：q=i2t=14.32x431.52x4满足要求。在大、中型变电所中110kv及以上配电装置多采用屋外配电装置，屋外配电装置的软母线为钢芯铝绞线，三相呈水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。1、型式：采用外软母线2、型号：lgj185型额定截面（ ）根数及直径（mm）计算截面（mm2）电阻计算质量(kg/km)长期允许电 流（a）铝芯钢芯18528/2.887/2.5216.80.1637746183.2.4 110kv出线侧设备的选择1、dl的选择：断路器种类和型式应根据断路器安装地点环境和技术条件特点选择，采用可靠性高，检修周期长的sf6断路器。型式：选择屋外

13、式；型号：lw25-110型型号额定电压(kv)最高工作电压(kv)额定电流（a）额定开断电流(ka)动稳定电流(ka)热稳定电流(ka)短路关合电流(ka)lw25-110110126125031.580401002、隔离开关的选择隔离开关的型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合技术经济比较确定。隔离开关按额定电压和额定电流选用gw5-110g(d)型型号额定电压(kv)最高工作电压(kv)额定电流（a）动稳定电流(ka)2秒热稳定电流（ka）gw5-110g11012612508031.53、出线侧pt的选择电力工程电气设计手册248页，35110kv配电装置一般采用油浸绝缘

14、结构电磁式电压互感器，接在110kv及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。35kv及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧pt是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。型号额定电压（v）二次绕组额定输出（va）一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.5级0.2s6ptyd110/-0.01110000/100/100150va300va准确度为:电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用 tyd110/-0.01 型电容式电压互感器。4、出线侧ct的选择根据设计手册35kv及以上配

15、电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。出线侧ct采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。当电流互感器用于测量时，其一次额定电流尽量选择回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指标。根据ueugmaxijigmax 选择型号为lb7-110w型型号额定电流比二次负荷（va）4s热稳定电流动稳定电流0.5级0.2s10p10plb7-110w2*600/5506031.5803.2.5 110kv侧母线pt的选择一般工作及备用母线都装有一组电压互感器。用于同期测量仪表和保护装置。用于电度计量，准确度不应低于0.5级，用于电压测量不低于

16、1级，用于继电保护不应低于3级，油浸式绝缘主要用于110kv及以上的电压互感器110kv及以下的电磁式电压互感器普通制成串级结构。型号额定电压(v)二次绕组额定输出(va)一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.2s0.56p级jcc-110110000/100/10050010003.2.6 110kv主变侧设备的选择1、dl的选择：断路器种类和型式应根据断路器安装地点环境和技术条件特点选择，采用可靠性高，检修周期长的sf6断路器。型式：选择屋外式；型号：lw25-110型型号额定电压(kv)最高工作电压(kv)额定电 流（a）额定开断电流(ka)动稳定 电流(ka)热稳定 电流(ka)短路关合电流

17、(ka)lw25-110110126125031.580401002、高压侧g的选择型号额定电压(kv)最高工作电压(kv)额定电流（a）动稳定电流(ka)4秒热稳定电流（ka）gw5-110g（d）11012612505031.53、高压侧ct的选择型号额定电流比二次负荷(va)2s热稳定倍数动稳定电流0.5、0.2s10p、10plb7-110w2*300/5506031.5803.3 35kv侧设备选择及校验3.3.1变压器进线侧dl 、g的选择：（1） ue uew = 35 kvie igmax ie出 igmax=1.05xs/3u. = 693a 选用zw35/1250型真空断路

18、器 gw535/1250型隔离开关表2-2断路器和隔离开关选择结果表计算数据zw-35gw5-35gu(35kv)ue 35kv35kvigmax 693aie 1250ka1250aiz 9.2aiekd 25ka ish 23.46 kaidg 80ka50qd 9.24 ka2sit2t 254ka2s31.54ka2sicj 13.89 kaidw 80 ka50ka（2）动稳定效验： ichidw满足动稳定要求。（3）热稳定效验： qd it2t 满足热稳定要求。3.3.2 35kv出线dl,g,选择 ueuew= 35kvieigmax ie出 igmax=1.05s/u. = 5

19、1.9a 故选用zw35/630型真空dl gw535/630型g检验同上。3.3.3 35kv旁路dl和g选择 ueuew= 35kv ieigmaxigmax = =693选用zw35/1250型真空断路器 gw535/1250型隔离开关校验同上。3.3.4 35kv主母线选择1、按长期发热允许电流选sie进 igmax= 1.05s/u = 693a igmaxkiy k= = = 0.8 iy= =693/0.8= 866 a所以，选用lgj-500型钢芯，铝铰线， igmax0.81039= 831a1、 稳定校验：ssmin smin=正常运行时导体温度50查表：c= 95smin

20、=2302 所以，满足要求.3.3.5变压器中压侧dl和g及分段dl和g的选择因35kv侧配电装置选用户外式，故选用zw-35/1250型真空断路器和gw-35/1250型隔离开关。列表如下：1、35kv真空断路器型号额定电压(kv)最高工作电压(kv)额定电流（a）额定开断电流(ka)动稳定电流(ka)热稳定电流(ka)短路关合电流(ka)zw-353540.51250258031.5802、35kv隔离开关型号额定电压(kv)最高工作电压(kv)额定电流（a）动稳定电流(ka)4秒热稳定电流（ka）gw5-35/12503540.512508031.53.3.6 35kv母线pt及其高压熔

21、断器的选择（1）型式工程手册35-11kv配电装置安装三台单相电压互感器用于测量和保护装置。选三台单相带接地保护油浸式jdxn-35型。型号额定电压(v)一次绕组二次绕组剩余电压绕组jdjj6-3535000/100/100/3（2）pt与电网并联，当系统发生短路时，pt本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。3.3.7电流互感器ct选择型号额定电流比二次组合4秒热稳定电流动稳定电流lzzbj-35200-1000/50.2s/0.5/10p/10p31.5803.4 10kv侧设备的选择及校验3.4.1 10kv侧主母线选择 igmax=1.05se/ue=2424.9a选双条平直

22、放置100*10硬铜线3.4.2 10kv出线导线的选择，出线负荷按4kw考虑igmax= =242=igmax/j=242/0.9= 256mm2 所以选yjv22-1853.4.3 10kv进线dl的选择:igmax= igmax=1.05se/ue =2425a 表2-3计算结果列表计算数据zn-10u 10kvue 10kvigmax 2424.9 aie 2500kaiz 21.65aiekd 25kaicj 55.2kaidg 63kaqd 21.652 ka2sit2t 4024ka2sicj 44.8 kaidw 100 ka10kv出线dl的选择: 出线负荷按4kw考虑igm

23、ax= igmax=1.05se/3ue=242a选zn12-10型表2-4计算结果列表如下：计算数据zn12-10u 10kvue 10kvigmax 242 aie 400aiz 21.65aiekd 40kaish 55.2kaidg 100kaqd 21.6524ka2sit2t 4024ka2sicj 31.65 kaidw 100 ka3.4.4变压器低压侧ct选择 igmax=1.05se/3ue=2424.9a:型号：lzzb10型电压等级10kv 额定电流比2500/5一秒热稳定倍数80 动稳定倍数160经校验满足要求3.4.5出线ct选择出线ct选择电流比400/5秒热稳定

24、倍数120动稳定倍数225经校验满足要求3.4.6 室内、外穿墙套管的选择进线套管选用户内、外导体式ucug=10kvieigmax= =1.05se/3ue=2425a 所以 选用cwwl10/3000型10kv配电装置为屋内配电装置，选用xgn-10高压开关柜。3.4.7 10kv主母线的选择按长期发热允许载流量选择截面，因电气设备选用xgn-10高压开关柜，选用100*10双片铜条式。3.4.8 绝缘子和穿墙套管出线套管选用户内导体式，型号为clb-10型号额定电压(kv)套管长度(mm)机械破坏负荷(kg)额定电流（a）cwwl-10104506002500第四章电气总平面布置及配电装

25、置的选择概述配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的联结方式，由开关电器、保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。4.1.1 配电装置特点屋内配电装置的特点：1、由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；2、维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；3、外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量；4、房屋建筑投资较大。屋外配电装置的特点：1、土建工作量和费用较少，建设周期短；2、扩建比较方便；3、相邻设备之间距离大，便于带电作业；4、占地面积大；5、受外界环境影响，设备运行条件差，须

26、加强绝缘；6、不良气候对设备维修和操作有影响。4.1.2 配电装置类型及应用根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、半高型和高型等。1、中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配

27、电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装枪修方面积累了比较丰富的经验。2、半高型配电装置：半高行配电装置是将母线置于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置。半高型配电装置介于高型和中型之间。具有以下优点：1)占地面积约在中型布置减少30%；2)节省了用地，减少高层检修工作量；3)旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。3、高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行条件均较差，一般适用下列情况：1）配电装置设在高产农田或地少人多的地区；2）原有配电装置需要扩速，而