110KV变电站方案设计书开题报告

1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习毕业设计（论文）开题报告题目名称：110KV变电站设计院系名称：电子信息学院班 级：电气类084学 号：200800494434学生姓名：王喜锋指导教师：査丛梅2012年2月论文编号：200800494434110K变电站设计110KV Substation Design院系名称：电子信息学院班 级：电气类084学 号：200800494434学生姓名：王喜锋指导教师：査丛梅2012年2月目录1 引言 31.1 变电站的作用 31.2 我国变电站及其设计的发展趋势 41.3 变电站设计的主要原则和分类 71.4 选题目的及意义 71.5 设计思路

2、及工作方法 81.6 设计任务完成的阶段内容及时间安排 82 任务书 92.1 原始资料 92.2 设计内容及要求 113 电气主接线设计 113.1 电气主接线设计概述 123.2 电气主接线的基本形式 143.3 电气主接线选择 154 变电站主变压器选择 错误！未定义书签。4.1 主变压器的选择 164.2 主变压器选择结果 185 短路电流计算 185.1 短路的危害 185.2 短路电流计算的目的 195.3 短路电流计算方法 196 电气设备的选择 196.1 导体的选择和校验 206.2 断路器和隔离开关的选择及校验 216.3 电压互感器和电流互感器的选择 226.3.1 电流

3、互感器的选择 226.3.2 电压互感器的选择 227 继电保护的配置 227.1 继电保护的基本知识 227.2 110kv 线路的继电保护配置 227.3 变压器的继电保护 237.4 母线保护 23247.5 备自投和自动重合闸的设置 247.5.1 备用电源自动投入装置的含义和作用7.5.2 自动重合闸装置 258 防雷与接地方案的设计 258.1 防雷保护 258.2 接地装置的设计 269 配电装置 269.1 配电装置概述 269.2 配电装置类型 279.3 对配电装置的基本要求和设计步骤 279.4 屋内配电装置 289.5 屋外配电装置 28 参考文献 291 引言1.1

4、变电站的作用一、变电站在电力系统中的地位 电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的或 机械的方式连接在网络中的所有设备。 电力系统中的这些互联元件可以分为两类， 一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机） 、变换（变压器、整流器、逆 变器）、输送和分配（电力传输线、 配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件， 它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。变电站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。变电 所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：（1）枢纽变电站；位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电

5、源，电压为330 500kv的变电站，成为枢纽，全所停电后， 将引起系统解列，甚至出项瘫痪。（2）中间变电站：高压侧以交换潮流为主，其系统变换功的作用。或使长距离输电线路分段，一般汇聚 2 3个电源，电压为220 330kv，同时又降压供 当地供电，这样的变电站起中间环节的作用，所以叫中间变电站。全所停电后， 将引起区域电网解列。（3）地区变电站：高压侧一般为 110220kv，向地区用户供电为主的变电 站，这是一个地区或城市的主要变电站。全所停电后，仅使该地区中断供电。（4）终端变电站：在输电线路的终端， 接近负荷点，高压侧的电压为 110kv， 经降压后直接向用户供电的变电站， 即为终端变

6、电站。 全所停电后， 只是用户受 到损失。二、电力系统供电要求（1）保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危 及人身和设备的安全， 形成十分严重的后果。 停电给国民经济造成的损失远远超 过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先足可靠、持续供电的要求。（ 2 ）保证良好的电能质量：电能质量包括电压质量，频率质量和波形质量 这三个方面， 电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定的数来衡量， 例如给定 的允许电压偏移为额定电压的正负 5%，给定的允许频率偏移为正负 0.20.5%HZ 等，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。 所有这些质量指标， 都必须采 取一切手段来予以保

7、证。（3）保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国 民经济一次能源总消耗占的比重约为 1/3 ，而且在电能变换，输送，分配时的 损耗绝对值也相当可观。 因此，降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换， 输 送，分配时的损耗，又极其重要的意义。三、电力系统的额定电压（1）额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中，各 部分电压等级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率 S=3UI。当输出功率一 定时，电压越高，电流越小，线路、电气的载流部分所需的截面积就越小，有色 金属的投资也越小， 同时由于电流小， 传输线路上的功率损耗和电压损耗也较小。 另一方面，电压越高，对

8、绝缘水平的要求就越高，变压器、开关等设备的投资也 越大。综合考虑这些因素， 对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合 理的输电电压， 当从设备制造角度考虑， 为保证产品的标准化和系列化， 又不应 随意确定输电电压。（2）用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时，由于用电设备 大都是感性负荷， 沿线路的电压分布往往是首段高于末端， 系统标称电压与用电 设备的额定电压取值一致， 使线路的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的 偏差不致太大。（3）变压器额定电压：变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次侧向 负荷供电，有相当于电源，因此变压器一次侧额定电压等于用电设备的额定电压， 由于变

9、压器二次侧额定电压规定为空载时的电压， 额定负载下变压器内部的电压 降落约为 5%，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次侧电压较系统标 称电压高 5%，以便补偿线路电压损失。变压器二次侧额定电压较用电设备额定 电压高 10%，只有当变压器二次侧与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定 电压才取为用电设备额定电压的 1.05 倍。1.2 我国变电站及其设计的发展趋势一、我国变电站的发展趋势近年来，在我国在经济技术领域中取得了快速发展， 特别是计算机网络技术 和通信技术的发展， 为我国变电站的发展起到了强有力的推动作用， 越来越多的 新技术新产品应用到变电站方面， 具体来说， 使我国变电站设

10、计呈现以下发展趋 势：1. 智能化 智能化变电站的发展是随着高压高精度的智能仪器的出现而逐渐发展的， 特 别是计算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用， 使变电站的所有信息采集、 传输实现的智能化处理提供的强大的物质和理论基础。 智能化主要体现在以下几个方面：紧密联结全网。支撑智能电网。高电压等级的智能化变电站满足特高压输电网架的要求。 中低压智能化变电站允许分布式电源的接入。远程可视化。装备与设施标准化设计，模块化安装。另外，为了加强对变电站及无人值守变电站在安全生产、 防盗保安、 火警监 控等方面的综合管理水平， 越来越多的电力企业正在考虑建设集中式远程图像监 控系统，这促使了电力综合监

11、控的网络化发展。以 IP 数字视频方式，能够对各 变电站 /所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，实时、直接地了解和 掌握各个变电站 /所的情况，并及时对发生的情况做出反应，适应许多地区变电 站的需要。不过我国目前还没用完全实现真正意义山的智能化一次设备， 一次设备的智 能化仍然需要通过一定的二次设备俩转化实现， 一般采用智能终端的模式。 目前 在国内进行的数字化变电站工程， 虽然大多数采用此种方式， 但是普遍没有对开 关内部的二次回路进行集成化改造， 智能终端与开关整合度较低， 还有很大的发 展空间。2. 数字化通过采用现代化的精密仪器仪表， 以及实时性较高的通信网络， 因此在此基 础

12、上出现了数字化变电站， 数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里 程碑意义的一次变革， 对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。 数字化 变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。3. 装配化装配式变电站采用全预制装配结构的建筑形式， 大幅缩短了设计及建设周期， 减少了变电站占地面积，节约了土地资源。随着国网公司“两型一化”的推广， 装配式变电站在全国各地均成功试点，成为今后变电站建设的一种新型模式。 二、我国变电站设计的发展趋势依据我国的国情， 以及我国多年来积累的关于变电站设计的实践和经验， 可 以看出我国变电站设计的发展趋势有以下几个方面。 我国电力

13、建设经过多年的发 展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实 时性等要求越来越高。而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计 算机及网络技术的迅速发展， 电力系统的变电技术也有了新的飞跃， 我国变电站 设计出现了一些新的趋势。1 、变电站接线方案趋于简单化 随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加， 变电站接线 简化趋于可能。 例如，断路器是变电站的主要电气设备， 其制造技术近年来有了 较大发展，可靠性大为提高， 检修时间少。 特别国外一些知名厂家生产的超高压 断路器均可达到 20 年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价， 提高经济

14、效益，经过专家反复论证， 我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更 为简单的接线方案。2 、大量采用新的电气一次设备 近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现， 设备趋于无油化， 采用 SF6 气体绝缘的设备价格不断下降， 伴随着国产 GIS 向高 电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城 网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不 断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以 SF6断路器为核心，与其它高 压电气设备进行

15、组合， 形式繁多。这些设备运行可靠性高、 节省占地面积和空间、 施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与 GIS之间，是电气设备 今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。3、变电站占地及建筑面积减少随着经济和城市建设的发展， 市区的用电负荷增长迅速， 而城市土地十分宝 贵，地价越来越昂贵。 新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求， 追 求综合经济、社会效益，所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式， 占地面积有效减少。另外，针对一些110kV及以下变电站实现无人值班，设计中 取消了与运行人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。4、变电站综合自动化技术

16、变电站综合自动化是一项提高变电站安全、 可靠稳定运行水平， 降低运行维护成本，提高经济效益， 向用户提供高质量电能服务的一项措施。 随着自动化技 术、通信技术、 计算机和网络技术等高科技的飞速发展， 一方面综合自动化系统 取代或更新传统的变电站二次系统， 已经成为必然趋势。 另一方面， 保护本身也 需要自检查、故障滤波、事件记录、运行监视和控制管理等功能。发展和完善变 电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。变电站综合自动化技术将会引起电力行业的重视， 成为变电站设计核心技术 之一。变电站综合自动化发展趋势主要表现在一下几个方面： 全分散式变电站自 动化系统 . 引入先进的网络技术。总之

17、，变电站综合自动化向着使电力系统的运行和控制更方便、 快捷、安全、 灵活的方向发展。1.3 变电站设计的主要原则和分类变电站设计的原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高 效、，努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适应性、灵活性、时效性和 和谐性的协调统一。 1. 统一性：建设标准统一，基建和生产标准统一，外部形 象提醒公司企业的文化特征。 2. 可靠性：主接线方案安全可靠。 3. 经济性，按 照利益最大化原则， 综合考虑工程初期投资与长期运行费用， 追求设备寿命期内 最佳经济效益。 4. 先进性：设备选型先进合理，占地面积小，注重环保，各项 技术经济可比指标先进。 5. 适

18、应性：综合考虑不同地区的实际情况，要在系统 中具有广泛的适应性， 并能在一定时间内对不同规模， 不同形式， 不同外部条件 均能适应。 6. 灵活性：规模划分合理，接口灵活，组合方案多样，规模增减方 便，能够运行于不同的情况环境下。 7. 时效性：建立滚动修改机制，随着电网 的发展和技术的进步，不断更新、补充和完善设计。 8. 和谐性：变电站的整体 状况与变电站周边人文地理环境相协调变电站设计的分类按照变电站标准方式、 配电装置型式和变电站规模 3 个层 次进行划分。（1）按照变电站布置方式分类。 110kv 变电站分为户外变电站、户内变电 站和半地下变电站 3 类。在变电站设计中， 户外变电站

19、是指最高电压等级的配电 装置、主变布置在户外的变电站； 户内变电站是指配电装置布置在户内， 主变布 置在户内、 户外或者户内的变电站。 半地下变电站是指主变布置在地上， 其它主 要电气设备布置在地下建筑内的变电站； 地下变电站是指主变及其他主要电气设 备布置在地下建筑内的变电站。（2）按配电装置型式分类。 110kv 配电装置可再分为常规敞开式开关设备 和全封闭式组合电气 2 类进行设计。（3）按变电站规模进行分类。例如户外 AIS 变电站，可按最高电压等级的 出线回路数和主变台数、 容量等不同规模分为终端变电站、 中间变电站和枢纽变 电站。1.4 选题目的及意义本次设计旨在掌握变电站设计的基

20、本流程。这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。通过本次设计，巩固和加深专业课知识，掌握 发电厂部分初步设计的过程，而且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电 站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。同时对能源、发电、变电、和输电的 电气部分有了详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论 和方法，继电保护整定的基本理论和方法， 主接线的设计，导体和电气设备的选 择以及变压器的选择，防雷接地保护等。1.5设计思路及工作方法分四步完成:1. 变电站电气主接线的设计（完成主接线，主变及站变的选择：包括容量 计算、台数和型号的选择，绘出主接线）；2. 短路电流计算及继

21、电保护整定计算；3. 主要电气设备选择；4. 配电装置设计。1.6设计任务完成的阶段内容及时间安排设计（论文）各阶段名称起止日期1查阅资料，翻译文献大四上学期第14、15周2了解设计内容及要求，熟悉设计题目，收集与设计相关的资料并阅读，完成开题报告大四上学期第16、17、18周3实习，并进行开题答辩大四下学期第1、2周4初步完成电气主接线设计，完成主接线、主变及站变的选择（容量计算、台数和型号的选择）第3、4周5完成短路计算和继电保护整定计算第 5、6、7、8 周6完成导体和电气设备的选择第9、10周7完成防雷接地设计第11周8配电装置设计第12周9完成毕业设计论文及图纸的绘制，准备答辩第 1

22、3、 14、 15 周2.1原始资料2任务书一、题目：110KV变电站设计二、原始资料（一）建设性质及规模本所为于某市边缘。除以10KV电压供给市区工业与生活用电外，并以 35KV 电压向郊区工矿企业及农业供电。其性质为区域变电站。电压等级：110/35/10KV线路回数：110KV近期2回，35KV近期4回，10KV近期9回，远景发展远景发展远景发展2回;2回;2回;（二）电力系统接线简图=200MVSx1=0.62 ()1200MVASx2=0.6附注:1、图中，系统容量、2、最小运行方式下：系统阻抗均相当于最大运行方式:=170MVA XS1=0.85S2=1050MVAXS2=0.65

23、、系统可保证本所110KV母线电压波动在土 5%以内。（三）负荷资料电压负荷最大负荷穿越功率负荷组成自然Tmax线备等级名称MWMW（%力率（h）长注近远近远-一-二二三(km期景期景级级级)110KV市系一线152012市甲线152025备用一10备用二1035KV煤矿11.5240300.920煤矿21.5240300.920甲乡镇2320300.910乙乡镇22.520300.920备用11.50.915备用220.9120.9均为补偿后值10KV化肥厂12.52.540200.7855002化肥厂22.52.540200.7855002开关厂12.520300.7540003电线电缆厂

24、111.520300.7345002电线电缆厂211.530300.7345002玻璃厂1130300.7550002机械厂11.530300.7840003.5食品厂11.520300.845003.5市区1.2220400.830001.5备用一10.78备用二10.78（四）地形、地质、水文、气象等条件 所址地区海拔185m地势平坦，属轻微地震区。年最高气温+40 C,年最低气温-10 C,年平均气温+12 C,最热月平均最 高温度+34 C。最大风速30m/s，复水厚度为10mm属于我国第V标准气象区。线路由系统变电所S,南墙出发至RM变电所南墙上，全长共12KM在线路3、7、9、11

25、KM处共转角四次。其角度为28、6、90、78。全线地质为亚黏 土地层，地耐力为2.5kg/cm2，天然容重2.7kg/cm 3，土壤电阻率为100 Q。地下 水位较低，水质良好，无腐蚀作用。土壤热阻率 p t=120o C/w, 土温20 C。 三、设计任务1、变电所总体分析；2、负荷分析计算与主变压器选择；3、电气主接线设计；4、短路电流计算及电气设备选择；5、配电装置设计；6、110KV线路保护整定计算；7、变压器保护整定计算；8、110KV或 35KV母线保护整定计算；四、设计成品（一）毕业设计说明书一册（包括：电气一次、二次部分） ；（二）设计图纸（1）电气主接线图；（2）110KV

26、配电装置间隔断面图；2.2 设计内容及要求1、主接线设计：分析原始资料，根据任务数的要求拟出各级电压母线接线 方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案。2、短路电流计算： 根据所确定的主接线方案， 选择适当的计算短路点计算短路电流并列表示出短路电流计算结果。3 、主要电气设备选择。4、110kV高压配电装置设计。5、进行继电保护的规划设计。 （简略）6、线保护和变压器主保护进行整定计算。3 电气主接线设计发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集和分 配电能的电路， 电气主接线又

27、称为一次接线或电气主系统， 代表了发电厂和变电 站电气部分的主体结构， 直接影响着配电装置的布置、 继电保护装置、 自动装置 和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。3.1 电气主接线设计概述一、对电气主接线的基本要求现代电力系统是一个巨大的、 严密的整体， 各个发电厂、 变电站分工完成整 个电力系统的发电、 变电和配电的任务。 其主接线的好坏不仅影响到发电厂、 变 电站和电力系统本身， 同时也影响到工农业生产和人民日常生活。 因此，发电厂、 变电站主接线必须满足一下基本要求。（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

28、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，能尽快的推出设备。切除故障停电时间 短，影响范围就最小，并且再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。 复杂的接线不但不便于操作，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 便或者不必要的停电。（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

29、小，占地面积最少，使其尽可能的发挥经济效益。（5）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 应考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要取决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。二、变电站电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据， 以国家经济建设的方针、 政 策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、 满足各项技术要求的前提下， 兼顾运行和维护的方便， 尽可能地节省投资， 就进 取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的

30、原则。电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。 他与电力系统、 电厂 动能参数、 基本原始资料以及电厂运行可靠性、 经济性的要求等密切相关， 并对 电气设备选择和布置、 继电保护和控制方式等都有较大影响。 因此，主接线设计， 必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况，全面分析有关影响因素 ，正 确处理他们之间的关系，合理的选择主接线方案。在工程设计中，经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的， 设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。（1） 接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应 尽可能采用断路器较少的或不用断路器的接线， 如线

31、路变压器组或桥型接线等。 若能满足继电保护要求时， 也可采用线路分支接线。 在 110220kv 配电装置中， 当出线为 2 回时，一般采用桥型接线， 当出线不超过 4回时，一般采用单母线接 线，在枢纽变电站中，当 110220kv 出线在 4 回及以上时，一般采用双母线接 线。在大容量变电站中， 为了限制 610kv 出线上的短路电流， 一般可采用下列 措施： 1. 变压器分列运行 2. 在变压器回路中装置分裂电抗器。 3. 采用低压侧 为分裂绕组的变压器。 4. 出线上装设电抗器。（2）断路器的设置：根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路 器，用以完成切、合电路任务。（3）为正确

32、选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电 力负荷的平衡。当缺乏足够 的资料时，可采取下列数据： 1. 最小负荷为最大负 荷的 6070%，如主要农业负荷时则取 2030%；2. 负荷同时率取 0.85 0.9 ， 当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.95 1；3. 功率因数 一般取0.8 ; 4 .线损平均取5%三、电气主接线设计步骤（1）分析原始资料1. 本工程情况包括变电站类型，设计规划容量（近期，远景） ，主变台数及容量，最大负 荷利用小时数及可能的运行方式等。2. 电力系统状况包括电力系统近期及远景规划 （510 年），变电站在电力系统中的位置 （地 理位置和容

33、量位置） 和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压 中性点接地方式等。主变压器中性点接地方式是一个综合问题， 他与电压等级、 单相接地短路电 流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠 性和连续性、主变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。我国一般对 35kv 及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统 （中性点不接地或经消弧线圈接 地），又称小电流接地系统，对 110kv 就以上高压系统，皆采用中性点直接接地 系统，有称大电流接地系统。3. 负荷情况 包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。 电力负荷的原始资料是设计主接线的基

34、础数据， 电力负荷预测工作是电力规划工 作的重要组成部分， 也是电力规划的基础。 对电力负荷的预测不仅应有短期负荷 预测，还应有中长期负荷预测， 对电力负荷预测的准确性， 直接关系着发电厂和 变电站电气主接线设计成果的质量， 一个优良的设计， 应能经受当前及较长远时 间（ 5 10 年）的检验。4. 环境条件 包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对 主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响， 特别是我国土地辽阔， 各 地气象、地理条件相差较大，应予以重视。5. 设备制造情况这往往是设计能否成立的重要前提， 为使所设计的主接线具有可行性， 必须 对各主要电气

35、设备的性能、制造能力和供货情况、价格等质量汇集并分析比较， 保证设计的先进性、经济性和可靠性。（4）主接线方案的拟定与选择 根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、 电压等级、变压器台数、 容量以及母线结构等不同的考虑， 可拟定出若干个主接 线方案（近期和远景） 。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明 显不合理的方案，最终保留 23 个技术上相当，有能满足任务书要求的方案， 再进行经济比较， 结合最新技术， 最终确定出在技术上合理、 经济山可行的最终（3）短路电流计算和主要电气设备选择 对选定的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气设备。（4）绘

36、制电气主接线 对最终确定的电气主接线，按照要求，绘图。3.2 电气主接线的基本形式主接线的基本形式， 就是主要电气设备常用的几种接线方式， 它以电源和出 线为主体。 由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同。 且各回馈 线中所传输的容量也不一样， 因而为便于电能的汇集和分配， 再进出线较多 （一 般超过 4 回），采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于 安装和扩建。 而与有母线的接线相比， 无汇流母线的接线使用电气设备较少， 配 电装置占地面积较小， 通常用于进出线回路少， 不再扩建和发展的发电厂和变电 站。有汇流母线的接线方式可概括为单母线接线和双母线接线两大类，

37、 无汇流母 线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。3.3 电气主接线选择依据原始资料，经过分析，根据可靠性和灵活性经济性的要求，高压侧有 4 回出线，其中两回备用， 宜采用双母线接线或单母线分段接线， 中压侧有 6 回出 线，其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线分段接线方式，低压侧有 11 回出线，其中两回备用， 可以采用单母线分段、 单母线分段带旁路母线的接线方 式，经过分析、综合、组合和比较，提出三种方案：方案一： 110kv 侧采用双母线接线方式， 35kv 侧采用双母线接线方式， 10kv 侧采用单母线分段接线方式。110kv 侧采用双母线接线方式，优点是运行方式灵活，检

38、修母线时不中断供 电，任一组母线故障时仅短时停电，可靠性高。缺点是，操作复杂，容易出现误 操作，检修任一回路断路器时， 该回路仍需停电或短时停电， 任一母线故障仍会 短时停电，结构复杂，占地面积大，投资大。10kv侧采用单母线分段接线方式， 供给市区工业与生活用电，由于一级负荷占 25%左右，二级负荷占 30%左右，一 级和二级负荷占 55%左右，采用单母线分段接线方式，优点是接线简单清晰，操 作方便，造价低，扩展性好，缺点是可靠性灵活性差。方案一主接线图如下： 方案一主接线图如下：图 3-1 方案一主接线图方案二：110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线 接线方式，

39、 10kv 侧采用单母线分段接线方式35kv 侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，优点是，检修任一进出线断路器 时，不中断对该回路的供电，和单母线分段接线方式相比，可靠性提高，灵活性 增加，缺点是，增设旁路母线后，配电装置占地面积增大，增加了断路器和隔离 开关的数目，接线复杂，投资增大。方案二的主接线图如下：图 3-2 方案二主接线图方案三： 110kv 侧采用双母线接线方式， 35kv 侧采用单母线分段带旁路母线接线 方式， 10kv 侧采用单母线分段带旁路母线接线方式 方案三的主接线图如下：图 3-3 方案三主接线图 对于上述三种方案综合考虑：该地区海拔185m海拔并不高，对变电站设计没有

40、特殊要求，地势平坦，属平 原地带，为轻微地震区，年最高气温+40 C,年最低气温-10 C,年平均气温+12 C,最热月平均最高温度+34 C。最大风速30m/s，复水厚度为10mm属于我国 第 V 标准气象区。因此 110kv 侧采用单母线分段接线方式就能满足可靠性和灵活性及经济性要求， 对于 35kv 及 10kv 侧，采用单母线分段接线方式。 综合各种因素，宜采用第三种方案。4 变电站主变压器选择主变压器的选择： 再各级电压等级的变电站中， 变压器是主要的电气设备之一。其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器台数、 容量和型号是变电站可靠供电和网络经济运行的保证。 特

41、别是我国当前的能源政 策是开发、利用、节约并重，近期以节约为主。因此，在确保安全可靠供电的基 础上，确定变压器的台数、 容量和型号， 提高网络的经济运行将具有明显的经济 效益。4.1 主变压器的选择一、主变压器台数的选择在变电站设计过程中， 一般需要装设两台主变压器， 防止其中一台出现故障 或检修时中断对用户的供电。 对 110kv 及以下的终端或分支变电站， 如果只有一 个电源，或变电所的重要负荷有中、 低压侧电网取得备用电源时， 可只装设一台 主变压器，对大型超高压枢纽变电站，可根据具体情况装设24 台主变压器，以便减小单台容量。因此，在本次设计中装设两台主变压器。二、主变压器容量的选择1

42、、主变容量一般按变电所建成后 510年的规划负荷来进行选择，并适当 考虑远期1020年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划 相结合。2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要 负荷的变电所， 应考虑当一台主变压器停运时， 其余主变压器的容量一般应满足60%（220kV 及以上电压等级的变电所应满足 70%）的全部最大综合计算负荷， 以 及满足全部 I 类负荷和大部分 II 类负荷 （220kV 及以上电压等级的变电所， 在计 及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部 I 类负荷和 II 类负荷 ），即 （4-1）最大综合计算负荷的计算：（4-2）式中，各出

43、线的远景最大负荷；m 出线回路数；各出线的自然功率因数；同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在0.80.95之间；线损率，取 5%。因此，由原始材料可得：35kv 侧：10kv 侧：则总的负荷为：取=0.85，则：则，因此主变容量为：三、主变压器型号的选择1. 相数选择变压器有单相变压器组和三相变压器组。 在 330kv 及以下的发电厂和变电站 中，一般选择三相变压器。 单相变压器组由三个单相的变压器组成， 造价高、 占地多、运行费用高。只有受变压器的制造和运输条件的限制时，才考虑采 用单相变压器组，因此在本次设计中采用三相变压器组。2. 绕组数选择：在具有三种电压等

44、级的变电所中，如果通过主变各绕组的功 率达到该变压器容量的 15%以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所内需要装无 功补偿设备时，主变压器宜选用三绕组变压器。3. 绕组连接方式的选择：变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形 两种。高压绕组为星形联结时，用符号 丫表示，如果将中性点引出则用YN 表示，对于中低压绕组则用y及yn表示；高压绕组为三角形联结时，用 符号D表示，低压绕组用d表示。三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影 响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时，三次谐波没有通 路，将引起正弦波电压畸变，使电

45、压的峰值增大，危害变压器的绝缘，还会 对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响。4.2 主变压器选择结果根据以上计算和分析结果，查发电厂电气主系统可得，选择的主变压器 型号为： SFSZ9-25000/110。主要技术参数如下：额定容量：25000kVA额定电压：高压一110土 8X 1.25% (kv);中压一38.5 2X 2.5% ( kv);低压 10.5 （kv ） 连接组别：YN/y n0 /d11空载损耗：21.8(kw)短路损耗：112.5kw空载电流：0.53%阻抗电压（ %）：高中: ；中低；高低，因此选择 SFSZ9-25000/110 型变压器 两台。

46、5 短路电流计算5.1 短路的危害（1）通过故障点的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起他们的损坏或 缩短他们的使用寿命。（3）电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂 产品质量。（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解。5.2 短路电流计算的目的在变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要 有以下一个方面：（3） 电气主接线的比较 （ 4） 选择、检验导体和设备（5）在设计屋外髙型配电装置时，需要按短路条件校验 软导线的相间和相对的安全距离（6）在选择继电保护方

47、式和进行整定计算时，需以各种 短路时的短路电流为依据。5.3 短路电流计算方法在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。 电力系统中， 发生单相短路的可能性最大， 而发生三相短路的可能性最小， 但一 般三相短路的短路电流最大， 造成的危害也最严重。 为了使电力系统中的电气设 备在最严重的短路状态下也能可靠工作， 因此作为选择检验电气设备的短路计算 中，以三相短路计算为主。三相短路用文字符号 k 表示。在计算电路图上，将短 路所考虑的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点， 短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通 过。在等

48、效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来， 由于将电力系统当做有限大容量电源， 短路电路也比较简单， 因此一般只需采用 阻抗串并联的方法即可将电路化简， 求出求等效总阻抗， 在换算成计算电抗， 根 据计算曲线查出短路电流标幺值，在换算成有名值。6 电气设备的选择在电力系统中， 虽然各种电气设备的功能不同， 工作条件各异， 具体选择方 法和校验工程也不尽相同， 但对它们的基本要求却是一致的。 电气设备要可靠地 工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验动、热稳定性。本设计中，电气设备的选择包括： 导线的选择， 高压断路器和隔离开关的选 择，电流、电压互感器的选择，

49、避雷器的选择。6.1 导体的选择和校验裸导体应根据具体情况， 按导体截面， 电晕(对 110kV 及以上电压的母线) ， 动稳定性和机械强度，热稳定性来选择和校验， 同时也应注意环境条件，如温度、 日照、海拔等。一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线 和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根、双分和组合导体等形式，因其机械强 度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。导体的选择校验条件如下： 一、导体截面的选择：1、按导体的长期发热允许电流选择 (6-1) 当实际环境温度不同于导体的额定环境温度时，其长期允许电流应该用下 式修正(6-2)式中 综合修正系数。不计日

50、照时，裸导体和电缆的综合修正系数为(6-3)式中, 导体的长期发热最高允许温度，裸导体一般为； 导体的额定环境温度，裸导体一般为。由载流量可得，正常运行时导体温度为(6-4)必须小于导体的长期发热最高允许温度2、按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小。 除配电装置的汇 流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20M以上的导体， 其截面一般按经济电流密度选择。经济截面积用下式计算：式中，正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷 和事故时转移过来的负荷；经济电流密度， 常用导体的值， 可根据最大负荷利用时数， 由经济电流密 度曲线中查出来。按经

51、济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经济截面积。 二、导体的校验：1、电晕电压校验220kV采用了不小于LGJ-300或110kV采用了不小于LGJ-70钢芯铝绞线， 或220kV采用了外径不小于30型或110kV采用了外径不小于20型的管形 导体时，可不进行电晕电压校验。2、热稳定校验按最小截面积进行校验（6-5）当所选导体截面积时，即满足热稳定性要求 。6.2 断路器和隔离开关的选择及校验高压断路器的选择， 除满足各项技术条件和环境条件外， 还应考虑到要便于 安装调试和运行维护， 并且经过经济技术方面都比较厚才能确定。 根据目前我国 高压断路器的生产情况，电压等级在 10Kv22

52、0kV的电网一般选用少油断路器， 而当少油断路器不能满足要求时，可以选用断路器。高压断路器选择的技术条件如下：1 、额定电压选择：（6-6）2、额定电流选择：（6-7）3、额定开断电流选择：（6-8）4、额定关合电流选择：（6-9）5、热稳定校验：（6-10）6、动稳定校验：（6-11 ） 隔离开关的选择，由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电 流及短路电流， 故没有开断电流和关合电流的校验， 隔离开关的额定电压、 额定 电流选择和热稳定、动稳定校验工程与断路器相同。6.3 电压互感器和电流互感器的选择6.3.1 电流互感器的选择（1）额定电压的选择： 电流互感器的额定电压不得低于

53、其安装回路的电网额定电压，即（6-12 ） （2）额定电流的选择： 电流互感器的额定电流不得低于其所在回路的最大持续工作电流，即（6-13 ） 为了保证电流互感器的准确级，应尽可能接近6.3.2 电压互感器的选择1一次电压：2二次电压：3准确等级： 1 级7 继电保护的配置7.1 继电保护的基本知识在变电所的设计和运行中， 当电力系统发生故障和不正常运行的可能性， 如 设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。为了保证用户的可靠供电， 防止电气设备的损坏及事故扩大， 应尽快地将故 障切除。这个任务靠运行人员进行手动操作控制是无法实现的， 必须由继电保护 装置自动地、迅速地、有选择性地将故障设备切

54、除，而当不正常运行情况时，要 自动地发出信号以便及时处理，这就是继电保护的任务。7.2 110kv 线路的继电保护配置距离保护是根据故障点距离保护装置处的距离来确定其动作电流的，较少受 运行方式的影响，在 110 220kV 电网中得到广泛的应用。故在本设计中，采用 三段式阶梯时限特性的距离保护。距离保护的第一段保护范围为本线路长度的 80%-85 %, TI约为0.1S，第二段的保护范围为本线路全长并延伸至下一线路 的一部分，TU约为0.5 0.6S，距离第一段和第二段构成线路的主保护。距离 保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护， 和本线路第一段和 第二断保护的近后备。7.3 变压器的继电保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件， 它的故障将对供电可靠性和系统 的正常运行带来研总的影响。 同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件， 因 此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好， 工作可靠的继电保护 装置。变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障， 油箱内部故障包括相间 短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，