110KV变电站毕业设计

1、毕业设计设计说明书题 目 某 110/10kv 变电站 电气一次部分设计 专 业 电气工程与自动化 班 级 学 生 指导教师 2010 年、前前 言言在国民经济快速发展、科学技术日新月异的今天，人们的生活水平不断提高，对电力能源的需求越来越大，电成了我们生活中不可缺少的能源。现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计室电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站的设计类容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级，不同类型，不同性质负荷的变电站设计时所侧重的方面是不一样的。设计过程中要针对变电站

2、的规模和形式，具体问题具体分析。本次毕业设计，目的在于巩固自己的专业知识，因为我们的设计同专业知识联系非常紧密，这就使我在进行毕业设计的同时，又对电力系统、继电保护、电气设备、电能计量等专业课进行了复习，提高了自己的专业基础水平，通过设计使我们熟悉设计过程，掌握基本的设计知识，熟悉相关的设计手册，辅助资料和国家有关规章制度。本设计叙述了区域 110kv 变电站的设计，主要包括：1、选择变电所主变台数、容量和类型；2、设计电气主接线，选出数个主接线方案进行技术经济比较，确定一个较佳方案；3、进行短路电流计算；4、选择和校验所需的电气设备；设计和校验母线系统；5、变电所防雷保护设计；6、进行继电保

3、护规划设计；7、要求绘制变电所电气主接线图，变电所电气总平面布置图，110kv 高压配电装置断面图（进线或出线） 。8、编写设计说明书，编写计算书。这次设计的参考资料主要有：电力工程设计手册、发电厂电气部分课程设计参考资料、电力工程设计手册、发电厂及电气设备等。电力系统继电保护原理、发电厂电气设备、供电技术（第 3 版） 。目录目录前言摘要 .iabstract .ii第一章 设计任务书 .11.1、设计题目 .11.2、设计要求 .11.3、站址概况 .11.3.1、地理位置及地理条件的简述.11.3.2、建设规模及电气主接线的大致确定.11.3.3 负荷情况 .21.4、设计目的 .3第二

4、章 负荷分析 .42.1、10kv 侧及站用电各侧负荷大小.42.1.1、本期负荷：.42.1.2、最终负荷.4第三章 主变压器的选择 .53.1、主变压器台数的确定 .53.2、主变容量的确定 .53.3、主变压器相数的选择 .53.4、变压器绕组数量的选择 .63.5、主变绕组连接方式 .63.6、主变调压方式 .73.7、变压器冷却方式选择 .8第四章 无功补偿装置的选择 .94.1、无功补偿装置的意义 .94.2、无功补偿装置类型的选择 .94.2.1、无功补偿装置的类型.94.2.2、常用的三种补偿装置的比较及选择.94.3、无功补偿装置容量的确定 .104.4、并联电容器装置的分组

5、 .114.4.1、分组原则.114.4.2、分组方式.114.5、并联电容器装置的接线 .124.6、并联电容器对 10kv 系统单相接地电流的影响 .12第五章 电气主接线的确定 .135.1、电气主接线的概况 .135.2、电气主接线的设计原则 .135.2.1、电气主接线的设计原则.135.2.2、在选择电气主接线时的设计依据.135.2.3、主接线设计的基本要求.145.3、电气主接线的基本接线形式 .145.3.1、有汇流母线的电气主接线.14（1） 、单母线接线.14（2） 、单母线分段主接线.15（3） 、单母线分段加装旁路母线.16（4） 、双母线接线.165.3.2、无汇流

6、母线的电气主接线.175.4、本次主接线的选择 .185.4.1、110kv 侧主接线的设计 .185.4.2、10kv 侧主接线的设计 .195.4.3、主接线方案的比较选择.19第六章 短路电流计算 .216.1、短路计算的目的和简化假设 .216.2、三相短路计算 .216.2.1、短路电流接线图.216.2.2、数据计算.22第七章 选择和校验所需的电气设备、设计和校验母线系统 .257.1、主接线中的设备配置 .257.1.1、隔离开关的配置.257.1.2、接地刀闸或接地器的配置.257.1.3、电压互感器的配置.257.1.4、电流互感器的配置.267.1.5、避雷器的装置.26

7、7.2、各级配电装置的配置 .277.2.1、配电装置的要求.277.2.2、配电装置的分类及使用范围.277.3、变电站设备选择 .287.3.1、高压设备的选择.287.3.2、110侧断路器、隔离开关和电流互感器的选择 .30kv7.3.3、主变压器 10进线的隔离开关的选择.32kv7.3.4、10出线断路器、隔离开关和电流互感器的选择 .32kv7.3.5、电压互感器的选择.337.3.6、限流电抗器的选择.347.3.7、导体的选择与校验.357.3.8、110母线的选择 .36kv7.3.9、主变 10进线的选择.37kv7.3.10、10出线的选择和校验 .39kv7.3.11

8、、10旁路母线的选择和校验 .39kv7.3.12、支柱绝缘子和穿墙套管的选择.40第八章、变电所防雷保护设计 .418.1、设计原则，内容 .418.1.1 避雷器的选择条件 .418.2，本次设计内容 .418.2.1、110侧避雷器的选择和校验 .41kv8.2.2、10侧避雷器的选择和校验 .42kv8.2.3、避雷针的配置.43第九章 继电保护规划 .469.1、主变压器保护规划 .469.2、线路保护的规划 .47第十章 心得体会 .48致谢 .49附录 .50参考文献 .52欧林森：某区域 110kv 变电站设计摘要摘要在国民经济快速发展、科学技术日新月异的今天，人们的生活水平不

9、断提高，越来越多的工业及民用大型电气设备出现在我们的生活中，从而用电也逐渐变得普遍。对用电容量和质量也提出了更多的要求，为了保证电能能安全稳定的供给给用户，我们国家逐渐改建新建各级变电站。本次设计主要新建 110kv 变电站一座，两级电压为 110/10kv。在原始资料研究的基础上，本次设计选用两台主变压器、两台站用变压器，根据短路计算对设备选型提供数据支持，选择如断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、无功补偿装置和继电保护装置等等。后进行防雷保护及继电保护设计。关键词：变电站、短路电流计算、设备选型、防雷2010 届电气工程与自动化专业毕业设计abstractin the rapid e

10、conomic development of science and technology of today，peoples living standards continuously improve，more and more large-scale industrial and civil electrical equipment in our lives， electricity has also become more prevalent. capacity and quality of electricity make more demands, to ensure safe and

11、 stable power supply to the user, our country has gradually rebuilt the new substation at all levels.the design of a major new 110kv substation. include 2 voltage 110/10kv. in carrying on the analysis and the careful computation foundation to electrical substation partial firsthand information. the

12、design uses two main transformer. two transformer of station. according to short-circuit calculations to provide data to support selection of equipment.choose such as circuit breaker、isolation switch、current transformer、voltage transformer、reactive power compensation equipment and relay protection e

13、quipment.and for lightning protection and protective design.keywords: electrical substation, short circuit calculations, equipment selection, prevent lightning欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计0第一章第一章 设计任务书设计任务书1.1、设计题目、设计题目某区域变电站电气一次部分设计。1.2、设计要求、设计要求1、设计电气主接线，选出数个主接线方案进行技术经济比较，确定一个较佳方案；2、进行短路电流计算；3、选择和校验所

14、需的电气设备；4、设计和校验母线系统；5、变电所防雷保护设计；6、进行继电保护规划设计；7、要求绘制变电所电气主接线图，变电所电气总平面布置图，110kv 高压配电装置断面图（进线或出线）；8、编写设计说明书，编写计算书。1.3、站址概况、站址概况1.3.11.3.1、地理位置及地理条件的简述、地理位置及地理条件的简述变电所位于某城市西城区， 地势平坦，交通便利，空气污染较为严重，区平均海拔 400 米，最高气温 43，最低气温 1，年平均气温 25，最热月平均最高气温 35，土壤温度 25。1.3.21.3.2、建设规模及电气主接线的大致确定、建设规模及电气主接线的大致确定1、电压等级为 1

15、10/10kv，进线 110kv 本期 2 回，最终 2 回。电源最终引自区域 220kv 变电站。本期 t 接 110kv，变电站按两回进线考虑。2、10kv 最终 32 回出线。本期 22 回出线，备用 10 回出线。2010 届电气工程与自动化专业毕业设计11.3.31.3.3、负荷情况、负荷情况本变电站处于城市主要高新工业园区，所辖区域有学校、工厂、医院、当地政府机关单位，所辖负荷较大。本次设计中变电站欲采用双母线平均分配变压器负荷，每条母线承担 20 路出线(其中包括 1 回站用变压器和 1 回旁路、两回无功补偿线路)。每路出线用户使用负荷为 1000kva，其中 10 回出线预留，

16、每条母线预留 5 回。具体分配如下 1-1：表 1-1.变电站所辖区域负荷情况电压负荷名称每回最大负荷（kw）功率因数回路数供电方式路线长度10kvf11000kw0.71架空3km10kvf21000kw0.71架空3km10kvf31000kw0.71架空3km10kvf41000kw0.71架空3km10kvf51000kw0.71架空3km10kvf61000kw0.71架空3km10kvf71000kw0.71架空3km10kvf81000kw0.71架空3km10kvf91000kw0.71架空3km10kvf101000kw0.71架空3km10kvf111000kw0.71架空

17、3km10kvf121000kw0.71架空3km10kv旁路10kvf131000kw0.71架空3km10kvf141000kw0.71架空3km10kvf151000kw0.71架空3km10kvf161000kw0.71架空3km10kvf171000kw0.71架空3km10kvf181000kw0.71架空3km10kvf191000kw0.71架空3km10kvf201000kw0.71架空3km欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计210kv旁路10kvf211000kw0.71架空3km10kvf221000kw0.71架空3km10kvf231000kw0.7

18、1架空3km10kvf241000kw0.71架空3km10kvf251000kw0.71架空3km10kvf261000kw0.71架空3km10kvf271000kw0.71架空3km10kvf281000kw0.71架空3km10kvf291000kw0.71架空3km10kvf301000kw0.71架空3km10kvf311000kw0.71架空3km10kvf321000kw0.71架空3km10kv1#站用电100kw0.751架空500m10kv2#站用电100kw0.751架空500m1.4、设计目的、设计目的4.1、了解电力工业的现状及发展趋势。4.2、培养学生的综合运用所

19、学个科知识，帮助我们更好理解所学的理论，学以致用，培养分析和解决设计各种实际问题的能力，进一步巩固、扩展和深化所学的理论知识。4.3、学习实际工程设计的基本技能。初步掌握电力工程设计的程序和方法，学会正确使用技术资料、技术标准、技术手册等多种工具书，学会设计计算、工程制图以及技术文件编写格式等各种基本规范。4.4、提高独立分析和解决工程问题的综合素质。要树立正确的安全观点、经济观点和全局观点，要努力实现从学生到工程人员的过度和角色转换。4.5、培养严肃认真、勤学好问、刻苦钻研、实事求是的工作作风。2010 届电气工程与自动化专业毕业设计3第二章第二章 负荷分析负荷分析2.1、10kv 侧及站用

20、电各侧负荷大小侧及站用电各侧负荷大小2.1.12.1.1、本期负荷：、本期负荷：第一段母线：1p =1000*11+100=11100kw1q =1000*11*0.7+100*0.75=7775kvar第二段母线：1p =1000*11+100=11100kw1q =1000*11*0.7+100*0.75=7775kvar2.1.22.1.2、最终负荷、最终负荷：第一段母线：1p =1000*16+100=16100kw1q =1000*16*0.7+100*0.75=11275kvar第二段母线：1p =1000*16+100=16100kw1q =1000*16*0.7+100*0.7

21、5=11275kvar考虑本变电站所辖区域的长远发展及最终的建设规模，所以设计总负荷有：12p=32200ppkw12q=22550qqkw1222s=(24900 +17440 )39310kva考虑线损、同时系数时的容量：s=30400*0.8*1.05330204kvakva欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计4第三章 主变压器的选择 电厂和变电站中，向电力系统或用户输送功率的变压器称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器称为联络变压器；只供厂、站用电的称为自用电变压器。本章是对变电站主变压器的选择。3.1、主变压器台数的确定、主变压器台数的确定由于本次设计所辖

22、区域有学校、医院等大量一级负荷和二级负荷，本地区四季温差大。季节性负荷变化较大，而且工厂集中负荷较大，从安全角度考虑，本次设计装设两台主变压器为宜。3.2、主变容量的确定、主变容量的确定1、主变压器容量一般按变电所建成后 5-10 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 10-20 年负荷发展。对城郊变电所，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压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及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；对一般性变电所，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 7

23、0-80。此变电所是一般性变电所。有以上规程可知，此变电所单台主变的容量为：*0.8330204*0.8264163sskva综合考虑各种因素选择容量为全负荷运行情况都满足的容量为 31500kva 的主变压器。3.3、主变压器相数的选择、主变压器相数的选择选择主变压器，需考虑如下原则：（1）当不受运输条件限制时，在 330kv 及一下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。（2）当发电厂与系统连接的电压为 500kv 时，已经技术经济比较后，确定三相2010 届电气工程与自动化专业毕业设计5变压器、两台 50%容量三相变压器和单相变压器组对于单机容量为 300mw，并直接升到 500kv 的，

24、宜选用三相变压器。（3）对于 500kv 变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器推出，造成全网停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。3.4、变压器绕组数量的选择、变压器绕组数量的选择 具有三种

25、电压等级的变电所，如各侧功率均到达主变器额定容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。 在电力系统中为了简化配电装置，减少站地面积，应尽可能选用三相变压器。只有在特大型变电站，由于变压器容量过大而发生制造困难或运输困难时，才考虑采用单相变压器组连接或三相变压器，根据以上规程，计算主变各侧的功率与该主变容量的比值：在此次设计中我们考虑各相相对称供电，因此各相与主变容量比值有：16100*0.8/315000.41 0.15k 所以此次变电站中的主变选用三绕组变压器。3.5、主变绕组连接方式、主变绕组连接方式变压器三相绕组的连接组别必须和系统电压

26、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“y”和三角形“”两种。因此，变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。我国 110及以上电压，变压器三相绕组kv都采用“”连接：35采用“”连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35nykvy以下电压级，变压器三相绕组都采用“”连接。此变电站有 110，10三kvkvkv个电压等级，采用了连接。如采用（，）既全星形连接组别，由于全星/nyny0ny形连接无三次谐波通路，因此，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备产生干扰，同欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计6时，对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。主变中性点的

27、接地方式：选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、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、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。中性点直接接地的电力系统发生单相接地故障时，中性点电位仍为零，非故障相对地电压基本不变，因此电气设备的绝缘水平只需按电力网的相电压考虑，可以降低工程造价。由于这一优点，我国 110kv 及以上的电力系统基本上都采用中性点直接

28、接地方式。所以本次设计 110kv 采用中性点直接接地方式。我国 360kv 的电力系统通常采用中性点不接地方式。中性点不接地系统发生单相接地故障电流等于正常运行时每相导线对地电容电流的三倍。由于线路对地电容电流很难准确计算，所以单相接地电流通常可按下述经验公式计算:(35)/350pechcabnillu中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地电流在故障处可能产生稳定的或间歇性的电弧。实践证明，如果接地电流大于 30a,将形成稳定电弧，成为持续性电弧接地，这将烧毁电气设备和可能引起多相相间短路，如果接地电流大于 510a 而小于30a，则有可能形成间歇性电弧，这是由于电力网中电感和电容形成了

29、谐振回路所致。间歇性电弧容易引起弧光接地过电压，其幅值可达（2.53）。将危害整个电网的u绝缘安全。如果接地电流在 5a 以下，当电流经过零值时，电弧就会自然熄灭。本次设计 10kv 系统中，单相接地电流（电容电流）为5a(35)/350(43*35)*10/3503.11peohcabnillua所以在本次设计中 10kv 系统采用中性点不接地运行方式。3.6、主变调压方式、主变调压方式调压方式变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头，从而改变变压器比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在+5以内，另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达到+30。对

30、于 110kv 及2010 届电气工程与自动化专业毕业设计7以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。由以上知，本次设计变电所的主变压器采用有载调压方式。3.7、变压器冷却方式选择、变压器冷却方式选择主变一般的冷却方式有：自然风冷却；强迫有循环风冷却；强迫油循环水冷却；强迫、导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却方式。本次设计变电站主变压器属于大容量变压器，所以在此次设计中选择油浸风冷方式。附：主变型号的表示方法第一段：汉语拼音组合表示变压器型号及材料第一部分：相数 s-三相；d-单相第二部分：冷却方式 j-油浸自冷； f-油浸风冷；

31、 s-油浸水冷；g-干式；n-氮气冷却； fp-强迫油循环风冷却；sp-强迫油循环水冷却根据上述计算分析，本次设计中选择的主变型号为：sfz7-31500/110。欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计8第四章第四章 无功补偿装置的选择无功补偿装置的选择4.1、无功补偿装置的意义、无功补偿装置的意义1、提高设备的利用率：对于原有供电设备来讲，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向符合传送功率所经过的变压器、开关盒导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了符合增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对

32、于尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。2、降低系统能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，p= uicos，由于cos 提高，补偿后的电压 u2 稍大于补偿前电压 u1,为分析问题方便，可认为u2u1 从而导出 i1cos1=i2cos2。 即:i1/i2= cos2/ cos1,这样线损 p 减少的百分数为： p%= (1-i22/i12)100%=（1- cos21/ cos22） 100% （4.1） 当功率因数从 0.700.85 提高到 0

33、.95 时，由(2)式可求得有功损耗将降低20%45%。3、改善电压质量。4.2、无功补偿装置类型的选择、无功补偿装置类型的选择4.2.14.2.1、无功补偿装置的类型、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。4.2.24.2.2、常用的三种补偿装置的比较及选择、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。(1)、同步调相机：2010 届电气工程与自动化专业毕业设计9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

34、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 5mva 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。（2） 、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

35、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，故在本设计中不宜采用） 。（3） 、并列电容器：并列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

36、所节点的电压成正比。并列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。4.3、无功补偿装置容量的确定、无功补偿装置容量的确定无功补偿一般按主变容量的 10-30来确定无功补偿装置的容量。此设计中主变容量为 31500kva。故并联电容器的容量为：3150kvar9450kvar 为宜，在此设计中取 6000kvar。欧林森：某 110/10kv 变电站电气

37、一次部分设计10本期上 2*6000kvar，最终 4*6000kvar。4.4、并联电容器装置的分组、并联电容器装置的分组4.4.14.4.1、分组原则、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 110kv220kv、主变带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

38、。投切任一组电容器时引起的电压波动不应超过 2.5。4.4.24.4.2、分组方式、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

39、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，考虑为 10kv 系统、主变带有载调压装置，应按有载调压分组，所以无功补偿装置分组方式采用等容量分组方式。2010 届电气工程与自动化专业毕业设计114.5、并联电容器装置的接线、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。从电力工程电气设计手册 （一次部分）p502页表 9-

40、17 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。4.6、并联电容器对、并联电容器对 10kv 系统单相接地电流的影响系统单相接地电流的影响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。欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计12第五章第五

41、章 电气主接线的确定电气主接线的确定5.1、电气主接线的概况、电气主接线的概况发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也称主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。5.2、电气主接线的设计原则、电气主接线的设计原则5.2.15.2.1、电气主接线的设计原则、电气主接线的设计原则电气主接线的设计时发电厂

42、或变电站电气设计的主题。它与电力系统、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的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术，经济比较，合理地选择主接线方案。电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，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、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的

43、原则。5.2.25.2.2、在选择电气主接线时的设计依据、在选择电气主接线时的设计依据1）发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模3）负荷大小和重要性4）系统备用容量大小2010 届电气工程与自动化专业毕业设计135）系统专业对电气主接线提供的具体资料5.2.35.2.3、主接线设计的基本要求、主接线设计的基本要求1） 、可靠性2） 、灵活性3） 、经济性5.3、电气主接线的基本接线形式、电气主接线的基本接线形式电气主接线的基本接线形式，可分为有汇流母线和无汇流母线两大类。有汇流母线的接线形式有：单母线、单母线分段、 、双母线、双母线分段；增设旁路母线或者

44、旁路母线隔离开关，一台半断路器接线，变压器母线组接线等。无汇流母线的接线形式有:单元接线、桥形接线和角形接线。5.3.15.3.1、有汇流母线的电气主接线、有汇流母线的电气主接线进出线数量较多时，采用汇流母线作为中间环节，便于电能的汇集和分配，也便于连接、安装和扩建，使接线简单清晰，运行操作方便。（1 1） 、单母线接线、单母线接线典型的单母线（又称普通单母线）按接线形式如图 5.3.1 所示，由于接线中仅有一组母线故称为单母线接线，是有汇流母线的主接线中结构最为简单的一类。在这种接线中所有电源和引出线回路都连接于同一组母线上，为便于每回路（进出线）的投入或切除，在每条引线上均装有断路器和隔离

45、开关。单母线接线的主要优点是：接线简单，清晰；采用设备少，投资省；操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。该种接线的主要缺点有：1）母线，母线隔离开关故障或检修期间，连接在母线上的所有回路都需长时间停止工作。2）检修电源或出线回路断路器时，该回路需停电。因此其工作可靠性和灵活性均较差，无法满足用户的供电要求。单母线接线一般只适用于一台发电机或一台主变压器或出线回路不多的小容量发电厂、变电所中，且欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计141）610配电装置出线回路数不超过 5 回。va2）3563配电装置出线回路不超过 3 回。va3）110220配电装置出线回路数不超过 2 回。v

46、aqs3qf2qfqs2qs1qf1wg1g2图5.3.1 单母线接线（2 2） 、单母线分段主接线、单母线分段主接线 单母线分断主接线时通过在母线某一合适位置处装设断路器后，将母线分段而形成的，如图所示 5.3.2，为单母线分段接线，qf3 称为分段断路器。母线分段后，有条件情况下，对重要（一类用户）可由分别接于两段母线上的两条出线同时供电，当任一组母线故障或检修时，重要用户仍可通过完好段母线同时供电，大大提高了对重要用户的供电连续性。其主要适用于：（1）610配电装置出线回路数为 6 回及以上时。va（2）3563配电装置出线回路数为 4-8 回及以上时。va（3）110220配电装置出线

47、为 3-4 回时。vaqsqfqfqsqsqfwg1g2图5.3.2 单母线分段接线qf3（3 3） 、单母线分段加装旁路母线、单母线分段加装旁路母线单母线分段加装旁路母线如图 5.3.3 所示，分段断路器又兼旁路断路器的典型接线方式。加装旁路的目的，是检修进、出线断路器时，可以不中断该回路的供电。这种接线可用用于中小型发电厂和 35110kv 的变电站。qsqfqsw图5.3.3单母线分段加装旁路母线qfw3ba2010 届电气工程与自动化专业毕业设计15（4 4） 、双母线接线、双母线接线双母线接线如图 5-3-4 所示，其中一组为工作母线，一组为备用母线。每回路经一个断路器和两个隔离开关

48、连到两母线上，两组母线间接有母连联络断路器 tqf。有了两组母线就可以做到：1）轮流检修任一组母线而不中断供电。2）当工作母线发生故障时，可经过倒闸操作将全部回来侧到备用母线上，能迅速恢复供电。3）检修任一回路的母线隔离开关时，只断开这一条回来。其它回路可倒换到另一组母线上继续运行。4）各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应电力系统中不同运行方式调度和潮流变化的需要。当母线联络断路器闭合，两组母线同时运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，称之为固定连接方式运行；当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用，全部进出线均接在运行母线上，即相当单母线运行。3421tqf图5

49、.3.4 双母线接线双母线接线具有供电可靠，调度灵活，便于扩建等优点。在大中型发电厂和变电站中广为采用。但这种接线使用设备较多，配电装置复杂，经济性差；在运行中隔离开关作为操作电气，易导致误操作；当母线回路发生故障时，需短时切除较多的电源和负荷；当检修出线断路器时，该回路停电，采用母线分段和增设旁路母线等措施可部分消除上述缺点。为避免检修出线断路器时该回路的停电，可加装旁路母线，如图 5.3.5 所示。2010 届电气工程与自动化专业毕业设计16bqftqfwbw图5.3.5双母线加装旁路母线接线5.3.25.3.2、无汇流母线的电气主接线、无汇流母线的电气主接线无汇流母线的接线，使用的断路器

50、数量较少，结构简单。这里主要研究桥形接线：当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线。按照跨接于两条线路之间的短路器（）的位置，桥形接线可分为内桥形和外桥形，3qf如图 5.3.6（a） 、5.3.6（b）所示。qf3qf3qs1qs1qs1qs1qs1qs1qs1qs1qs1qs1qs1qs1图5.3.6(a)内桥形接线图5.3.6(b)外桥形接线图 5.3.6（a）为内桥形，适用于输电线路较长，故障率较多，而变压器又不需要经常切除时。线路故障仅切除一台短路器，而变压器停运需动作两台断路器。图5.3.6（b）为外桥形，适用于线路较短，且变压器需经常投切，或系统经两线路环网情况。桥形接线

51、使用的断路器和设备少，接线清晰简单，但可靠性不高，可用于小型发电厂和变电站，也可作过渡性的接线。欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计175.4、本次主接线的选择、本次主接线的选择根据系统远景规划为，主变压器最终为，二级电压为 110/102 63mvakv三相有载调压变压器。110kv 进线最终两回，10kv 出线最终 32 回，本期 22 回。kv10kv 无功补偿总容量最终为。根据原始资料的分析现列出两种主接线方4 6000vark案。5.4.15.4.1、110kv110kv 侧主接线的设计侧主接线的设计110kv 侧本期设计回路数为 2，最终为 2 回由电力工程电气设计

52、手册第二章中的规定可知：110kv 侧配电装置宜采用桥形接线内桥形的接线方式， 。110kv 侧采用桥形接线内桥形的接线方式，有下列优点：1）供电可靠性：当一组母线停电或故障时，不影响另一组母线供电；2）调度灵活，任一电源消失时，可用另一电源带两段母线：3）使用断路器少，在保证可靠性和灵活性的基础上，较经济。故本次设计 110kv 侧采用桥形接线内桥形的连接方式。5.4.25.4.2、10kv10kv 侧主接线的设计侧主接线的设计10kv 侧出线回路数为最终 32 回。由电力工程电气设计手册第二章第二节中的规定可知：当 610kv 配电装置出线回路数为 6 回及以上时采用单母分段或者双母线连接

53、，为了保证变压器在检修时不断电正常运行，在本次设计中考虑使用带旁路母线。故本次设计 10kv 采用单母分段加装旁路母线连接的接线方式。5.4.35.4.3、主接线方案的比较选择、主接线方案的比较选择由以上可知，此变电站的主接线有两种方案方案一：110kv 侧采用单母分段内桥接线的连接方式， 10kv 侧采用单母分段带旁路母线连接。主接线如下图 5.4.1 所示：2010 届电气工程与自动化专业毕业设计18图5.4.1主接线方案一方案二：110kv 侧采用单母分段内桥接线的连接方式， 10kv 侧采用双母分段连接。如下图 5.4.2 所示：图5.4.2主接线方案二此两种方案的比较： 方案一 11

54、0kv 侧采用桥形接线内桥形的接线方式，供电可靠、调度灵活、经济实用， 10kv 采用单母线带旁路母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，在检修时可以不断电检修，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。 方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，配电装置欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计19布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作。由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即 110kv 侧采用桥形接线内桥形的连接方式， 10

55、kv 侧采用单母线带旁路母线分段连接方式。本方案主接线如下图 5.4.3所示：图5.4.3主接线最终方案第六章第六章 短路电流计算短路电流计算6.1、短路计算的目的和简化假设、短路计算的目的和简化假设在电力系统中短路故障对电力系统可能造成极为严重的后果，所以一方面应采取措施以限制短路电流，另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置。这一切都离不开短路电流计算。概括起来，计算短路电流的主要目的在于：（1） 、为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据，为此，计算短路冲击电流以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性；（2） 、为设计和选择发电厂和变电站

56、的电气主接线提供必要的依据；（3） 、为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据。在实际短路计算中，为了简化计算工作，通常采用一些简化假设，其中包括：2010 届电气工程与自动化专业毕业设计20（1） 、负荷用恒定电抗表示或略去不计；（2） 、认为系统中各元件参数恒定，在高压网络中不计元件的电阻和导纳，即各元件均用纯电抗表示，并认为系统中个发电机的电势同相位，从而避免了复数的运算；（3） 、系统除不对称故障处出现局部不对称外，其余部分是三相对称的。6.2、三相短路计算、三相短路计算6.2.16.2.1、短路电流接线图、短路电流接线图如下图 6.2.1 所示：本期规

57、模：sfz7-31500/110 uk%=10.2最终规模：sfz7-63000/110 uk%=1710kv母线图6.2.1 短路电流接线图6.2.26.2.2、数据计算、数据计算 本次设计中取=100mvabs 各元件的电抗标幺值计算如下：变压器： xb=0.269100%ukudsd1002 .105 .31100输电线路：xl= xl=0.0301udsd所以，110kv 电力系统继电保护的等值网络如图 6.2.2 所示:10kv110kv30.26920.269d-1d-210.0301图6.2.2等值阻抗图d-1 110kv 母线发生短路时的短路电流e*=1 sd=100mv.a

58、ud=uav欧林森：某 110/10kv 变电站电气一次部分设计21 i* = =33.20301. 0*e0301. 01 i = i* id = 33.2=17.38ka1103100短路冲击电流峰值: ish=ksh17.38=1.817.38=44.32ka22短路容量:1*100s331.10.0301jzdsmvaxd-2 10kv 母线发生短路时假设双变并列运行： x*=0.0301+0.269/2=0.1646 i*=6.0751646. 01 i = i* id =6.075=33.4ka5 .103100短路冲击电流峰值 ish=ksh33.4=1.833.4=85.2ka

59、22短路容量:1*1*1100100100s6071001000.2692331.1jzdlldsmvaxxxxs假设单变运行： x* =0.0301+0.269=0.2991 i* = =3.3432991. 01 i = i* id =3.343=18.38ka5 .103100短路冲击电流峰值 ish=ksh18.4=1.818.4=46.9ka22短路容量:2010 届电气工程与自动化专业毕业设计221*1*1100100100s3341001000.269331.1jzdlldsmvaxxxxs因此，短路电流计算结果如下表 6.2.1 所示：表 6.2.1 短路计算表短路点平均电压运

60、行方式短路电流周期分量的起始值稳态短路电流值短路冲击电流峰值短路容量upiiichs短路点编号短路点位置千伏千安千安千安兆千安d-1110 千伏母线11517.3817.3844.32331.1d-210 千伏母线10.5双变并列运行33.433.485.2607d-210 千伏母线10.5单变运行18.418.446.9334根据系统提供资料得知：主变按本期规模考虑时变电站 110kv 母线上最大运行方式下的三相短路电流为9.33ka；主变按最终规模考虑时变电站 110kv 母线上最大运行方式下的三相短路电流为17.38ka。为了将来主变增容时不更换其他设备，所以本次设备选型按最终规模考虑，