变电所电气一次初步设计毕业设计说明书要点

1、第一章、毕业设计课题及原始资料课题：变电所电气一次初步设计原始资料：1.110kv进线2回，归算至此110KV母线的系统短路电抗为0.26，基准电压取平均电压，基准功率取100MVA；2.35KV出线6回，最大负荷50MW，最小负荷30MW,功率因数0.85，最大负荷小时数5000；3.10KV出线12回，最大负荷10MW，最小负荷8MW，功率因数0.8，最大负荷小时数4500；4.所用电率2%；5.环境条件：同本地环境条件。内容要求：1. 分析原始资料，设计5种可行的电气主接线方案；2. 通过初步技术经济比较，确定两种较好方案；3. 针对所选的两种较好方案进行短路电流计算；4. 选择电气设备

2、并进行校验；5. 进行技术经济比较，确定最佳方案；6. 涉及屋内，外配电装置；7. 设计防雷保护，选择避雷针并进行校验。成果形式：1. 设计说明书一份；2. 计算书一份（短路电流，设备校验，运行费，防雷校验等计算）；3. 图纸5-7张；电气主接线图，电气总平面布置图，屋外配电装置断面图，防雷校验图等。第二章、主接线初步拟定在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性，灵活性，经济性的基本要求，进行综合考虑，在满足技术经济政策的前提下，力争使其成为技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。电气主接线的设计原则：1. 考虑线路断路器，母线故障时，以及母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时

3、间长短；2. 变电所有无停电的可能；3. 考虑近期和远期的发展规模；4. 考虑备用容量的有无和其大小对主接线的影响。对变电所还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修，事故等特殊状态下，操作方便，调度灵活，检修安全，扩建方便。变电所主接线除了可靠性，灵活性，还应具有很强的经济性。特别是象本次设计的地区变电所，可靠性要求不是十分高，而且所址不会离市区很远，地价较高，则它在经济上更应该站住脚，尽可能做到投资少，占地少，电能损失少，年费用为最小。当然，也不能一味的追求经济性而忽视了可靠性，毕竟安全可靠是要放在第一位的，它与经济性应辩证统一的进行分析。针对本设计的特点及以上的分析，初步拟

4、定五种能满足上述可靠性，灵活性与经济性要求的主接线形势，对它们进行初步技术经济比较。选出两种较好的方案，作进一步的分析与比较。表1 五种可行的电气主接线方案比较接线形式优点缺点方案一110KV侧双母线10KV侧单母线分段运行方式比较灵活，供电可靠，便于扩建设备多，配电装置复杂，投资和占地面积大，容易误操作方案二110KV侧内桥式10KV侧单母线分段线路的投入和切除比较方便，节省占地面积，变压器不需经常切除变压器操作复杂，出线断路器检修时，线路需要较长时间停运 方案三110KV侧单母线10KV侧单母线分段简单清晰，设备少投资小，运行操作方便，有利于扩建可靠性和灵活性差方案四110KV侧单母线带旁

5、路母线10KV侧单母线分段变压器投切方便，供电可靠性高，输送功率大，送电距离远停电影响大，检修时间长，增加投资方案五110KV侧单母线分段10KV侧单母线分段变压器投切比较方便，一次侧可转供功率，可增加进出线数目断路器数量多，配置和运行复杂从初步的技术经济比较可看出：方案一，虽灵活性和可靠性高，但使用设备多，配电装置复杂，投资和占地面积大，而且当母线故障和检修时，隔离开关作为倒换操作电器使用，容易误操作，为此在隔离开关和断路器之间需装闭锁装置，一般110KV出线数目为5回及以上时，可采用双母接线。方案二，当线路发生故障时，仅线路侧断路器断开，不影响其它回路运行。桥型接线用的高压断路器数量少，四

6、个回路用三台断路器，节省了占地面积，它适用于线路较长，回数少，故障及率较高，而变压器不需经常切除时。方案三，优点不少，但可靠性灵活性差。当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源，在整个检修期间均须停止工作。此接线方式，所用断路器和隔离开关较少，比较经济，根据本站的情况可以考虑。方案四，广泛地用于出现数较多的110KV及以上的高压配电装置中，电压等级高，输送功率大，送电距离远。投资特别大，不适合。方案五，虽然可靠性高，但是使用断路器数量多，且配置和运行也复杂，投资较大。综合考虑，初步选方案二和三作进一步比较。本站35KV侧出现6回，采用单母线分段，优点是，当某一段母线或母线断路器出

7、现故障时，由分段断路器把故障段隔离，保证完好段母线向用户继续供电，可减少停电范围。10KV侧出现12回，为了减少母线故障的影响，决定采用单母线分段接线，优点同上。第三章、主变的选择1. 台数的确定：为保证供电可靠，装设两台主变，并列运行；一台因故障退出，仍可保证大部分用户用电，不致全所停电。2. 形势选择：因该变电所有三个电压等级，首选经济效益较好的三相自耦变压器。3. 容量确定：考虑到变压器正常运行和事故过负荷能力，每台变压器容量按Sn=0.7Sm确定（其中，Sn为变压器额定容量，Sm为变电所最大负荷）。这样，当一台变压器停用时可保证对70%负荷供电。考虑到变压器事故过负荷能力为40%，则可

8、保证对98%的负荷供电。而一般电网变电所有20%左右的非重要负荷，所以，按上述原则确定的变压器容量是可行的。即每台容量：Sn=0.7Sm=0.7(50/0.85+10/0.8×1.01=50.426MVA=50426KVA其中50/0.85为35KV侧最大负荷；10/0.8是10KV侧最大负荷；1.01是考虑了1%的所用电。根据上述三条原则，查发电厂电气部分课程设计参考资料，可选SFS-60000KVA/110型变压器。参数可参见下表表2 主变压器参数表型号及容量KVASFS-63000阻抗电压%高-中17.5额定容量比高-低10.5额定电压121/38.5/11中-低6.5损耗KW

9、空载63综合投资（万元）短路274连接组别Yn/Yn0/-11空载电流%0.6冷却方式第四章、所用变压器选择1. 台数确定：所用变压器在变电所中担负着重要的作用。工作，事故照明 ，通风，主变冷却等用电都由所用变提供。由于本站负荷小，只装设一台就可以。2. 型式选择：为节约占地，选三相变压器，高压侧接于10kv侧。3. 容量选择：每台容量Sn=0.02(50/0.85+10/0.8=1.43 MVA根据上述三条原则,在实际中参考主变滤油器容量的大小，可选SC9-50的10kv标准容量变压器。其参数见下表 表3所用变压器参数表型号及容量KVA50阻抗电压%4.5额定容量比10/0.4综合投资（万元

10、）2.04额定电压10损耗KW空载2.85连接组别Y/Y0-12短路20冷却方式自冷空载电流%1.5第五章、方案的最终确定初选方案的技术经济比较，由于两方案只是在高压侧接线方式有所区别（方案二高压侧是内桥接线，方案三是单母线接线），所以只就它们的不同之处进行技术经济比较。1. 从技术特点上进行比较（参见表11）表4两方案技术特点比较结果方案二方案三内桥接线单母接线使用的断路器数量少，经济性好，节省占地面积。线路的投入和切除比较方便，当线路故障时，仅线路侧断路器断开，不影响其他回路运行，可靠性比单母线高。变压器不需要经常切除，适用于线路较长，回数少时。接线简单清晰，设备少，投资少，运行操作方便，

11、且有利于扩建。和桥型接线比较可靠性和灵活性较差。当故障时和检修期间均需停止工作，变电站会处于瘫痪状态。可以看出，内桥接线满足经济性，可靠性，灵活性，优于单母线接线。2. 从经济指标进行比较综合造价的计算：Z=Z0(1+a/100Z0为主体设备的综合投资 a为不明显的附加费用比例系数，110KV取90设备名称型号单价（万元）110KV断路器LW30-12680110KV隔离开关GW4-1101.1方案二：3个断路器，10个隔离开关Z0=251万元Z=251×(1+90/100=476.9万元方案三：4个断路器，8个隔离开关Z0=328.8万元Z=328.8×(1+90/100

12、=624.72万元显而易见，方案二无论从经济性和技术性都优于方案三。所以，最终决定采用方案二。第六章、短路电流计算短路电流计算的目的：在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，其计算目的有以下几个方面： 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否采取限制短路电流措施等均需进行必要的短路电流计算。在选择电气设备时，为了保证设备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的计算。 在设计屋外高压配电装置时，须按短路条件校验软导线的相间和相对地距离。 接地装置的设计也需用短路电流。短路电流计算的一般规定：计算情况; 电力系统中的有

13、电源均在额定负荷下运行。 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 所有电源的电动势相位角相同。 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。 接线方式：计算短路时所用得接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 计算容量：应按本工程设计规划容量计算。 短路计算点;是在正常运行的接线方式下，通过电气设备的短路电流为最大的地点。 短路种类;一般按三相短路计算1. 短路点选择：（方案二）在选择设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全，可靠的工作，所以把通过电器设备的短路电流最大的地点选为短路计算。2. 短路电流计算过程（详

14、见计算书）。3. 短路电流计算结果（见表四）符号说明：Ub-基准电压；Uav-平均电压；Xjs计算电抗;I-0秒短路电流；I-稳态短路电流；Ich-全电流最大有效值；ich-短路电流冲击值；S-0秒短路容量表5方案二短路电流计算结果短路情况Xjs0秒短路电流周期分量稳态短路电流短路电流冲击值全电流最大有效值短路容量标么值有名值标么值有名值D-10.263.8461.9313.8461.9314.9162.916367.905D-20.4022.4883.7312.4883.7319.4985.634226.180D-30.3502.85715.7092.85715.70939.98923.72

15、1272.088第七章、设备选择与校验原则:本设计选择设备时，在满足要求的前提下，尽可能选择先进的操作灵活的，体积小，造价低的产品，在同一电压等级下尽量用同一型号设备，便于安装，调试及维修。按正常工作条件选择，按短路情况校验。选择与校验过程详见计算书，此处只列出选择与校验结果。1、 断路器的选择与校验（见表五）断路器选择的具体技术条件： 电压：Ug(电网工作电压Un 电流：Igmax(最大持续工作电流In 开段电流（或开断容量）Id.tIb.r (Sd.tSkdId.t断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；Sd.t-断路器t秒的开断容量；Skd断路器额定开断电流；Ikd断路器的额定开断电流

16、。表6断路器选择结果型号装设地点计算数据断路器参数UnsKVIgmaxAUnKVInAIchSnbr热稳定电流LW30-126110kv侧主变出口110347.196110315080350031.5LW30-126110kv母线处110330.664110315080350031.5LW30-126110kv馈线处110165.332110315080350031.5ZW30-40.535kv侧主变出口35944.7535160063100025ZW30-40.535kv侧母线处35944.7535160063100025ZW30-40.535kv馈线处3514702135160063400

17、25ZN65-1010KV侧主变出口10363710400010035040ZN65-1010KV侧母线处10363710400010035040ZN65-1010KV馈线处10572771012508030031.52、隔离开关的选择与校验见表六隔离开关型式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。其选择的技术条件与断路器的技术条件相同。表7 隔离开关参数表型号装设地点计算数据隔离开关技术数据UnKVIgmaxAUnKVInA动稳定电流kA热稳定电流KAGW4-110110KV主变高压侧110347.19611012505031.5GW4-110110

18、KV母线处110330.664GW4-110110KV出线隔离开关110165.332HGW5-3535KV侧主变中压侧35944.753512505031.5HGW5-3535KV母线处35944.75HGW5-3535KV侧出线隔离开关35147021356305020CN30-1010KV母线处10363710400012540CN30-1010KV主变低压侧103637CN30-1010KV出线处105727710125010040GW8-60主变 中性点 604003、高压熔断器的选择其选择的技术条件：根据 电压：UgUn表8熔断器参数表型号额定电压KV额定电流A断流容量MVA备注R

19、N2100.51000保护户内电压互感器RW10-35350.5600保护户外电压互感器4、电压互感器的选择与校验本设计的电压互感器按用于运行监视和估算电能用，所以准确级选1级。电压互感器的选择和配置应按下列条件：1. 电压互感器的额定电压不低于安装地点电网额定电压。2. 所选型式必须与安装地点相符（户内式 户外式）。3. 结构式。35-110kv一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。6-20kv屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。4. 根据负荷要求，确定电压互感器准确级，根据计算结果能选准确级下的允许伏安数。表9电压互感器参数表型号装设地点最大容量准确级TYD

20、-110110KV母线20000.2/0.5/3PJDZX6-3535KV母线10000.2/0.5/6PJDZX-1010KV母线4000.2/6P5、电流互感器的选择与校验按电流互感器配置原则，每条进出线设一组电流互感器。本设计只考虑将其用于运行监视和电能估算，故准确级取1级。电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6-20kv屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kv及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。表10电流互感器参数表型号装设地点额定电流比Un准确度热稳定倍数动稳定倍数LC

21、WB6-110110KV进线2*400/511010P/10P/10P/0.5/0.245115LB6-3535KV主进1200/5350.5/0.240102LZZBJ4-40.535KV主进 分段1200/53510P/10P/10P/0.563120LZZBJ4-40.535KV出线200-300-400/53510P/10P/10P/0.52152.5LZZBJ9-1010KV主进4000/5100.2S/0.5/10P155090LZZBJ9-1010KV分段4000/5100.2S/0.5/10P155090LZZBJ9-1010KV出线200-300-400-500-600/51

22、00.2S/0.5/10P1590160L-10中性点100/5B/B50906、母线的选择与校验110kv及以上高压配电装置，一般采用软导线。 型式：载流导体一般采用铝质材料。回路正常工作电流在4000A及以下时，一般选用矩形导体。 按经济电流密度J选择：Sj=Igmax/J(mm²J导体的经济电流密度按此条件选择的导体截面积S,应尽量接近经济计算截面Sj。表11导体选择与校验结果表装设地点材料形状布置方式截面尺寸截面届密度IgmaxSminLmaxLUcr110kv母线钢芯铝绞线水平布置400287.53441.22635kv母线铝矩形单条竖放80X10800857.679.65

23、51.761.566.59810kv母线铝矩形竖放2（125×10）25003637380.8992.1570.8147、支柱绝缘子的选择与校验35kv及以上用悬式绝缘子。110kv选用软母，所以用悬式绝缘子悬挂。选用FXBW3-110/70绝缘子型号推荐序号额定电压KV 额定机械拉伸负荷KN连接结构标记 结构高度H,mm 最小电弧距离h.mm最小公称爬电距离Lmm雷电全波冲击耐受电压KV(峰值不小于 操作冲击耐受电压KV(峰值不小于工作一分钟耐受电压KV(峰值不小于FXBW1-110/70FXBW2-110/70FXBW3-110/70FXBW4-110/7011111101101

24、10110 70707070 161616161180±151240±151180±151240±151000100010001000 2520252031503150 550550550550 - 230230230230 第八章、电气布置1. 概述配电装置按电器装设地点不同，可分为屋外和屋内配电装置，按其组装方式又可以分为装配式和成套式。本所110KV、35KV配电装置采用屋外式的，它有：土建工作量和费用较小，建设周期短；扩建方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大；受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；不良气候对设备维修和操作有

25、影响。10KV侧取用屋内成套式配电装置，它有：安全净距小，结构紧凑，占地面积小；维修，巡视和操作不受气候影响；运行条件好，可减少维护工作量；房屋建筑投资较大；建设周期短，便于扩建和搬迁；运行可靠性高；耗用钢材多。配电装置应满足以下基本要求： 配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策。 保证运行可靠，按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐，清晰，保证具有足够的安全距离。 便于检修巡视和操作。 在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低成本。 安装和扩建方便。2屋外配电装置 屋外配电装置安全净距此处只列出的屋外配电装置的最小安全净距。表12屋外配电装置最小安全净距

26、适用范围110（mm）351. 不同相导体及带电部分至接地部分2. 带电部分至网状遮拦3. 带电部分至栅栏4. 无遮拦裸导体至地面高度5. 需要不同时停电检修的无遮拦导体间1 水平距离2 垂直距离1000110017503500300017504005001150290024001150屋外配电装置根据电器和母线布置的高度，屋外配电装置分为中型，半高型和高型。为选择合理的配电装置布置形势，首先对各种形式进行综合比较。由于高型结构复杂，钢材耗用量要比中型和半高型多很多。所以，它在110KV屋外配电装置中很少采用。故此只比较普通型和半高型。半高型在占地，钢耗量及投资方面都优于普通型，而且施工，运行

27、和检修也都较方便。所以，110KV配电装置选半高型布置。本所110KV进线2回，进线架高13米；母线架高10米；有9个间隔。桥间母线架高10米；有12个间隔。断路器基础高度0.3米；隔离开关高6米；电流互感器支架高3米；电压互感器支架高3.5米；避雷器高3米；架构宽度8米。35KV采用单母线分段，母线架高7.3米；有9个间隔。断路器基础高度0.3米；隔离开关高3米；电流互感器支架高2.5米；电压互感器支架高2.5米。 3.屋内配电装置 屋内配电装置最小安全净距表13屋内配电装置最小安全净距 （cm）适用范围101. 不同相导体间及带电部分至接地部分间2. 带电部分至无遮拦3. 带电部分至网状遮

28、拦4. 带电部分至遮拦5. 无遮拦裸导体至地6. 需要不同时停电检修的无遮拦裸导体间7. 架空出线至屋顶12.515.522.587.5250200275 本所10kv侧采用的是单母线分段接线，采用成套配电装置可靠性很高，运行条件好，故障率较低，而无需再架设旁路母线，节约了占地，投资和土建费用。屋内配电装置的分布形式为单层，二通道，单母线分段，采用成套开关柜，柜间有绝缘套管隔离。10KV为KYN1-10系列户内交流移开式开关柜，体积小，重量轻，占地面积小等优点。配有备用手车开关，在检修时可替换使用，减少停电时间。5. 总平面布置 本着既满足使用要求，工艺流程合理，又满足防火和环境保护的要求的原

29、则，布置力求紧凑，节约用地并留有发展余地。本所的总平面布置主要包括屋内外配电装置，主控室，主变压器等。在设计中，除满足屋外配电装置的安全净距的要求外，还应满足以下规定： 导电部分至屋内配电装置和主控楼的水平距离均不应小于表中的D值。 两导电部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定两者距离。 当高压变压器相邻布置且油量大于10吨时，应考虑防止一台事故喷油时危及相邻变压器，最好放大净间距至10米。综合考虑以上要求和规定，本所的总平面布置设计如总平面布置图。其占地面积为64×54=3510。第九章、防雷保护设计1. 概述变电所遭受雷害可能来自两方面：雷直击于变电所；雷击线路，沿线路向变

30、电所入侵的雷电波。对直击雷的保护，本所采用避雷针；对沿线路入侵的雷电波，本所采用阀型避雷器进行防护。电器设备在运行中承受工作电压外，还常常会遭受过电压的作用，如雷电引起的过电压，其数值远远超过工作电压，如不采取措施，将使绝缘受到破坏，缩短设备使用寿命。配电装置的每组母线上应装设避雷器，直接接地系统中变压器中性点为分级绝缘且装隔离开关时，应装设避雷器。2. 避雷器的选择选用避雷器，应使用避雷器的额定电压与安装该避雷器的电力系统电压等级相同，并且使避雷器的灭弧电压大于其安装处工作母线可能出现的最高工频电压，避雷器的工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。3. 直击雷防护本次设计主要针对电工装置（屋内

31、，外配电装置，主控楼，主变压器及母线桥）的直击雷防护进行讨论的。规程规定：电压在110KV及以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置架构上。安装避雷针的架构支柱应与配电装置接地网相连。在避雷针支柱附近，应设置扶助的集中接地装置。其接地电阻不应大于10欧。由避雷针与配电装置接地网上的连接处起，至变压器与接地网上的连接处止，沿接地线的距离不得小于15m。在变压器门型架构上，不得装置避雷针。4. 入侵雷电波的保护 措施：一般在母线上及变压器回路装设阀型避雷器。 自耦变压器保护：自耦变压器一侧段开后，由于绕组间波的直接传递，与线路断开的一侧会出现危及绝缘的过电压。因此自耦变压器的所有绕组上都装设阀型

32、避雷器。此避雷器装设于变压器与开关之间。 变压器中性点保护：对于中性点接地的系统，由于继电保护的要求，其中一部分变压器中性点是不接地的，而这些系统中的变压器是分级绝缘的，即变压器中性点的绝缘水平要比相线端低得多。110KV变压器中性点绝缘等级为35KV电压等级，所以中性点应加装避雷器或保护间隙保护。为减少短路电流，接于大地电流系统内变压器的中性点有可能断开运行，则中性点须加避雷器。而对于10KV中性点非接地的变压器，其中性点绝缘水平与相线端一样，由于三相来波概率不大，所以中性点一般不用保护。5. 中性点保护隔离开关选择作用对中性点接地系统，由于继电保护的要求，其中一部分变压器中性点事不接地的，所以用隔离开关，另外在开断和接入变压器时，先将变压器中性点直接接地，待操作完毕后，再用隔离开关将中性点拉开。6. 避雷器的选择与校验表14 避雷器选择与校验结果Usys系统额定电压KV避雷器型号Ucov持续运行电压KVr.mUresat cur.Wave残压KVpUima直流ImA参考电压KVUref工频参考电压(阻性ImAKVI2ms2ms方波 A用途110HY5WZ-102/26679.5266148102400、600用于电站配电线路变压器等60HY1.5W-60/1444814485-400、600中性点 35HY5WZ-51/13440.51347