4尹忠魁---(毕业设计)

1、昆明理工大学成人高等教育昆明理工大学成人高等教育毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文）姓姓 名：名： 尹忠魁尹忠魁 学学 号：号： 13425301401541342530140154 专专 业：业： 电气工程及自动化电气工程及自动化 年年 级：级： 20132013 级级 学习形式：函学习形式：函 授授 夜夜 大大 脱脱 产产学习层次：高起本学习层次：高起本 专升本专升本 高起专高起专函函 授授 站：站： 楚雄楚雄 昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 2 页 (共 85 页) 昆明理工大学成人高等教育昆明理工大学成人高等教育毕业设计（论文

2、）任务书毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）题目： 1 11 10 0kVkV 变电站工程电气部分设计变电站工程电气部分设计 学生姓名：学生姓名： 尹忠魁尹忠魁 学学 号：号： 13425301401541342530140154 专业班级：专业班级：电气工程及其自动电气工程及其自动 20132013 级级 学习形式：学习形式：函授函授 夜大 脱产 学历层次：学历层次：高起本 专专升升本本 高起专 函函 授授 站：站： 楚雄楚雄 毕业设计（论文）内容：毕业设计（论文）内容：1 1、设计参数：、设计参数：序号变电站类 型电压(kV)进出线回数所用电率(%)电源距离(km)

3、Tmax系统容量(MVA)*dX穿越功率(MVA)4区域变11060.4445420020001.75 45负荷数(条)总负荷（MW）距离 km电缆序号lX/km1103510110351011035103510距离kmcos40.4-812-3520-3010-12.50.82 2、设计条件：、设计条件：海拔 2500m ，污秽等级 3，地震裂度8 级，最高气温 35C，最低气温-5C，平均温度 16.5C，最热月平均温度 25C，其他条件不限。3 3、设计任务：、设计任务：变电站电气主接线设计，绘制电气主接线图；短路电流计算；变电站主要导体和电气设备选择校验；变电站屋外高压配电装置设计，绘

4、制屋外配电装置平面布置图、断面图；变电站过电压及防雷保护规划设计，绘制变电站直击雷保护范围图；变电站继电保护配置规划设计，绘制变电站继电保护配置规划配置图；编制设计说明书（含计算书） 。专题（子课题）题目：专题（子课题）题目： 无无 内内 容：容： 无无 设计（论文）指导教师（签字）：设计（论文）指导教师（签字）： 主主 管管 教教 学学 院院长（签字）：长（签字）： 20172017 年年 1 1 月月 1010 日日昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 3 页 (共 85 页) 题 目：110kV 变电站电气部分设计设计作者学 校：昆明理

5、工大学昆明理工大学班 次：20132013 级级姓 名：尹忠魁尹忠魁指导教师： 单 位：昆明理工大学昆明理工大学姓 名：职 称：高高 级级 工工 程程 师师昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 4 页 (共 85 页) 目目 录录摘摘 要要.6 6第一章第一章 绪绪 论论.7 7第二章第二章 变电站电气主接线设计变电站电气主接线设计.12122.1 电气主接线设计概述 .122.2 电气主接线的初步方案选择设计 .172.3 电气主接线方案的经济技术比较 .212.4 最优电气主接线方案的确定 .212.5 变电站主变和厂用变选择 .222.

6、6 变电站所用电设计 .232.7 最优电气主接线图绘制 .24第三章第三章 短路电流计算短路电流计算.25253.1 短路电流计算概述 .253.2 短路电流计算过程 .283.3 短路电流计算成果 .35第四章第四章 变电站主要导变电站主要导体体和电气设备选择检验和电气设备选择检验.37374.1 导体和电气设备选择设计概述 .374.2 导体的选择和校验 .404.3 电气设备的选择和校验 .444.4 无功补偿装置选择设计 .574.5 导体和设备选择成果汇总表 .59第五章第五章 变电站屋外高压配电装置选择设计变电站屋外高压配电装置选择设计.62625.1 变压配电装置概述 .625

7、.2 高压配电装置的优化设计 .655.3 高压配电装置平面布置图和断面图的绘制 .67昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 5 页 (共 85 页) 第六章第六章 变电站过电压及防雷保护规划设计变电站过电压及防雷保护规划设计.70706.1 变电站过电压及防护概述 .706.2 变电站避雷器的配置规划与选择 .716.3 变电站避雷针配置规划及保护范围计算 .736.4 变电站接地设计 .74第七章第七章 变电站继电保护配置规划设计变电站继电保护配置规划设计.76767.1 变电站继电保护的配置规划概述 .767.2 继电保护配置规划设计

8、.777.3 变电站继电保护配置图绘制 .83结结 论论.8585总结与体会总结与体会.8686谢谢 辞辞.8888参考文献参考文献.8989附附 录录.9090昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 6 页 (共 85 页) 摘摘 要要本文主要进行 110kV 变电站设计，对象模拟“110kV*输变电工程” （在建项目） ，变电站类型为区域变电站。本次设计中进行了电气主接线的论证、短路电流计算、主要电气设备的选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器） 。分为任务书和说明书两部分，同时附有变电站电气主接线图、变电站高压配电装置平

9、面图、变电站高压配电装置断面图、变电站继电保护配置规划图、变电站直击雷保护范围图。该站内主接线分为110kV、35kV 和 10kV 三个电压等级。首先根据任务书所给系统及线路和所有负荷的有关技术参数，通过对所建变电站及出线的考虑和对负荷资料的分析，满足安全性、经济性及可靠性的要求，确定110kV、35kV、10kV 侧主接线的形式，然后通过负荷计算及供电范围确定主变台数、容量及型号，从而得出各元件的参数，进行等值网络化简，然后选择短路点进行短路计算，根据短路电流计算结果及最大持续工作电流，对包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器在内地电气设备进行选择和校验，并确定配电装置。根据负

10、荷及短路计算，为线路、变压器、母线配置继电保护并进行整定计算。本文同时对防雷接地及补偿装置进行简单的分析，最后给出电气主接线图。关键词：变电站 主接线 短路电流 装置选择 继电保护 防雷保护昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 7 页 (共 85 页) 第一章第一章 绪绪 论论一、毕业设计目的和意义一、毕业设计目的和意义毕业设计是检验几年来所学专业知识的一个重要手段，是培养综合素质和工程实践能力的教育过程，是完成教学计划、实现培养目标的重要教学环节。毕业设计可以培养独立工作、独立思考并运用已学的知识解决实际工程技术问题的能力，结合课题的需要可

11、培养独立获取新知识的能力；可以通过毕业设计加强对文献检索与翻译、计算、绘图、实验方法、数据处理、编辑设计文件、使用规范化手册、规程等最基本的工作实践能力的培养。成人教育学生具有社会实践优势，通过毕业设计的训练，可以使自己进一步巩固加深所学的基础理论、基本技能和专业知识，使之系统化、综合化。经过毕业设计，所学专业理论知识将得到相当的运用和实践，设计过程与日常工作开展实践的充分结合将使自己所学的理论知识提升到更高的运用层次，为完成实际工程设计奠定扎实的基本功和基本技能，最终达到学以致用的目的。二、毕业设计选题原由二、毕业设计选题原由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

12、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。而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，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，目前我国变电站建设系统容量越来越大，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

13、，综自程度越来越高，遥控遥信技术在广大范围内得到了应用，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。目前，结合地域特点和供电可靠性的要求，一乡（镇）一站（变电站）的变电站设置方式得到了广泛推广应用。本人的工作岗位为电网规划，主要从事区域配电网规划和配电网建设项目前期管理工作（项目可研、设计组织管理） ，结合实际工作实践，参考目前正在实施昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 8 页 (共 85 页) “110kV*输变电工程” （在建项目） ，本次毕业设计选题为“110kV 变电站电气部分设计” ，旨在深入掌握 110k

14、V 变电站设计的基本流程，变电站电气主接线的选定、主要设备选型、短路计算、防雷接地保护等相关知识，这既是对几年来所学专业知识的一次实践，又能结合工作实际需求，提高自身专业理论水平和实际工作能力。三、设计任务要求三、设计任务要求1.本次设计任务的要求根据设计任务书的要求，分析原始数据资料后，基本明确本次变电设计任务，即在规定的时间内完成 110kV 变电站初步设计。最终得出以下成果：初步设计说明书、计算书合订本一份；完成以下设计图：推荐方案电气主接线图一张、配电装置平面布置图一张、配电装置断面图一张、防雷布置图一张。2.本次设计的题目及参数（1）设计参数序号变电站类 型电压kV进出线数所用电率%

15、电源距离kmTmax系统容量MVA*dX穿越功率MVA4地区变电站11060.4445420020001.75 45负荷数(条)总负荷（MW）距 离 km电缆序号lX/km1103510110351011035103510距离kmcos40.4-812-3520-301012.50.8（2）设计条件：海拔 2500m ，污秽等级 3，地震裂度 8 级，最高气温 35C，最低气温 -5C，平均温度 16.5C，最热月平均温度 25C，其他条件不限。（3）设计任务：变电站电气主接线设计，绘制电气主接线图；短路电流计算；变电站主要导体和电气设备选择校验；变电站屋外高压配电装置设计，绘制屋外配电装置平

16、面布置图、断面图；变电站过电压及防雷保护规划设计，绘制变电站直击雷保护范围图；变电站继电保护配置规划设计，绘制变电站继电保护配置规划配置图；编制设计说明书（含计算书） 。昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 9 页 (共 85 页) 四、对设计课题和原始资料的分析四、对设计课题和原始资料的分析1.设计题目：110kV 变电站电气部分设计2.原始资料（1）建设性质及规模本站位于*市西南部山区，主要以 35kV 电压向周边乡（镇）7 座 35kV 变电站（公用变电站）辐射供电，优化区域 35kV 网架结构，缩短 35kV 线路供电半径。同时，以

17、10kV 电压向该站所在及邻近乡（镇）直供电。其性质为区域变电站。电压等级：110/35/10kV线路回数：110kV 近期 4 回，远景发展 2 回；35kV 近期 4 回，远景发展 4 回；10kV 近期 5 回，远景发展 5 回。（2）设计课题分析主题主题内容已知参数自然条件分析结论昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 10 页 (共 85 页) 110kV 变电站工程电气部分初步设计设计主题内容为110/35/10kV 区域变电站的电气主接线、配电装置、防雷接地、继电保护的配置规划，其设计的重点是变电站电气主接线的拟订及配电装置的布置

18、。设计内有电气主接线方案的设计、短路电流计算、导体、设备选型、设计防雷保护和接地装置、继电保护的配置规划、绘制电气一次主接线图、配电装置的平面布置图、断面图以及防雷图、写设计说明书。110kV 部分有110kV 进出线 4 回，其中进线设计回，出线路回，电源距离 44 公里，系统容量 2000MVA，最大利用小时4200h，系统电抗1.75，所用电率0.44。35kV 部分，出线 8 回，供电距离 30 公里，供电负荷 35MW。10kV部分，出线 12 回，供电距离 10 公里，供电负荷 20MW，其中有一回电缆供电，供电距离 2.5 公里。功率因数 0.8，穿越功率 45MVA。海拔 16

19、00m ，污秽等级3，地震裂度8 级，最高气温 35 度，最低气温 -5 度，平均温度 16.5 度,最热月平均温度25 度，其他条件不限。该变电站具有 110kV、35kV、10 kV 三个电压等级，110kV 侧以接受功率为主。110kV 侧共有 6 回进线，35kV 侧有 8 回出线，10kV 侧有 12 回出线，因此，根据电气工程设计手册相关内容，110kV 主接线适宜双母线接线，35kV 适宜双母线接线或单线分段接线，10kV 侧适宜单母线分段或双母线接线，配电装置适宜采用普通中型配电装置，在设备部分主变中性点及出线均装设避雷器，中性点经隔离开关直接接地，并装设有两段零序保护及放电间

20、隙保护。在110kV 变电站中它主要用于降压，此变电站中我们采用了三相变压器，在功率和电压等级上完全满足了我们的设计需要。电气主接线由于直接影响着电力系统的可靠性，至关重要，因此对它的选择应加以足够的重视。考虑到系统的可靠性、灵活性、经济性等因素，所以在本变电站中可以考虑采用无功补偿装置。昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 11 页 (共 85 页) 第二章第二章 变电站电气主接线设计变电站电气主接线设计2.1 电气主接线设计概述一、一、 电气主接线设计依据电气主接线设计依据1、 设计任务书要求；2、 变电站设计技术规程 ；3、 电力工程设

21、计手册 ；4、根据变电站在电力系统中的地位和作用；5、根据变电站的最终建设规模；6、根据变电站负荷的大小和重要性；7、根据系统备用容量的大小；8、根据变电站主接线设计的具体参数；二、变电站主接线设计的原则二、变电站主接线设计的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、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、适用、经济、美观的原则。在接线方式上，根据电力工程电气设计手册对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高

22、压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在 110kV220kV 配电装置中，当出线为 2 回时，一般采用桥形接线；当出线不超过 4 回时，一般采用分段单母线接线。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：变压器分列运行、在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器、采用低压侧为分裂绕组的变压器、出线上装设电抗器。主接线应使满足供电可靠，运行灵活和经济等基本要求。（一） 可靠性方面（1）可靠性的客观衡量标准是

23、运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应予遵循。（2）主接线的可靠性是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合，主接线设计要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。 昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 12 页 (共 85 页) （3）是可靠性并不是绝对的，评价可靠性时不能脱离变电站在系统中的地位和作用，充分从断路器检修时，能否不影响供电，线路、断路器或母线故障时以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能

24、否保证对重要用户的供电，以及变电站全部停运的可能性等。（二） 灵活性方面（1）要调度灵活，操作简便，应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。（2）在检修是应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。（3）在负荷增加扩建时应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。（三）经济性方面（1）做到投资省，主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资。（2）占地面积

25、小，电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用，在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。（3）三是电能损耗少，在变电站中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。（四）其它（1）变电站的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，如桥形接线、变压器线路组等，在满足继电保护的要求下，也可在地区线路上采用分支接线，即 T 形接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。（2）在具有两台主变压器的变电站中，当 35kV220kV 线路为两回时，若无特殊要求，该电压级主接线均采

26、用桥形接线。（3）在 35kV60kV 配电装置中，当线路为 3 回以上时，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。（4）在 6kV35kV 配电装置中，线路回数不超过 5 回时，一般采用单母线接线方式，线路在 6 回及以上时，一般采用单母线分段的接线方式。当短路电流较大时、出线回路数较多、功率较大等情况时，可采用双母线接线方式。通常，不设旁路断路器。（5）在 110kV220kV 配电装置中，当线路为 34 回时，一般采用单母线分段接线，若在枢纽变电站，线路在 4 回及以上时，一般采用双母线接线。（6）如果断路器不允许停电检修，则应

27、增设相应的旁路设施，其原则基本同发电昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 13 页 (共 85 页) 厂，当需旁路的断路器较少时，首先考虑采用以母联或分段断路器兼作旁路断路器。在 35kV60kV 配电装置中，若接线方式为单母线分段，可增设旁路母线和隔离开关，用分段断路器兼做旁路断路器；若为双母线时，可不设旁路母线，仅增设旁路隔离开关，用母联断路器兼作旁路断路器。在 110kV220kV 配电装置中，若最终出线回路较少时，亦可用母联兼作旁路断路器，当 110kV 线路在 7 回及以上时，220kV 线路在 5 回及以上时，一般专设旁路断路器；

28、在系统中地位重要的变电站，110kV 线路在 6 回及以上、220kV 线路在 4 回及以上时，亦设置专用旁路断路器。（7）变电站主变压器的 110kV220kV 侧断路器常接入旁路母线。（8）当采用六氟化硫（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。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。对可靠性应注意的问题：应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的

29、电气设备可以简化接线。要考虑所设计变电站在电力系统中的地位和作用。主接线可靠性的具体要求如下：1) 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。2) 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。3) 尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性。（9）设计步骤1）分析原始资料，从本工程情况、变电站类型、设计规划容量（近期，远景） ，主变台数及容量、电力系统情况、负荷情况、环境条件、设备制造情况等资料汇集并分析，保证设计的先进性、经济性和可行性。2）拟定主接线方案，根据设计指导老师下发的设计任务书要求在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线

30、方案，对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等充分考虑，应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。3）对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。4）高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。5）五是将最终确定的主接线，按工程要求，绘制电气主接线图6）将通过复核的设计资料打印并提交，准备答辩。三、变电站电气主接线设计规程条文说明电气主接线是根据变电站在电力系统中的具体用途条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本站

31、各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 14 页 (共 85 页) 四、变电站电气主接线设计方法1、单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110200KV 配电装置

32、的出线回路数不超过两回，3563KV，配电装置的出线回路数不超过 3 回，610KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回，才采用单母线接线方式，2、单母组分段接线用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，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内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于：110KV220KV 配电装置的出线回路数为 34 回，3563KV 配电装置的出线回路数为 48 回，6

33、10KV 配电装置出线为 6 回及以上，则采用单母分段接线。3、单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为 35110KV 的变电站较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。4、桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。为检修断路器 LD，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修 LD 时使用。当

34、线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。5、一个半断路器接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。6、双母接线昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 15 页 (共 85 页) 它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户

35、连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条” ，则该回路在检修期需要停电。对于，110K220KV 输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV220KV 双母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7 回， （110KV）或 5 回（220KV）时，一般应装设专用旁路断器和旁路母线。7、双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问

36、题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。综上几种主接线的优缺点和可靠性及经济性，根据设计的原始资料可知该变电站选择双母线接线方式。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试） ，不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当 110KV 出线为 7 回及以上，220KV 出线在 4 回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。8、增设旁路母线为了保证单母线分段或双母线的配电装置在进出线断路器检修时不中断对用户的供

37、电，可在需要的时候增设旁路母线，以便提高供电可靠性，减少负荷停电时间，但这会导致投资增加。2.2 电气主接线的初步方案选择设计一、一、110kV110kV 侧主接线选择侧主接线选择110kV 侧共有进出线 6 回。昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 16 页 (共 85 页) 名称优点缺点适用范围备注单母线分段接线1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3

38、、扩建时需向两个方向均衡扩建。110220kV 配电装置出线回路数为 34 回不适应本站，但可靠性较差。双母线接线1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用备用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于试验。1、增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电。110220kV 配电装置出线回路数为 5 回及以上时，或当110220kV 配电装置，在系统中居于重要地位，出线回路为 4 回及以上时。适用于本站，但可靠性稍差。双母线带旁路接线1、具有双母线接线的各种优点；2、检修

39、出线断路器时，能够正常供电。增加投资。110kV 出线在 6 回及以上，220kV 出线在 4 回及以上。适用于本站，满足供电可靠性。二、二、35kV35kV 侧主接线选择侧主接线选择35kV 侧出线 8 回，供电负荷 35MW。名称优点缺点适用范围备注单母线接线接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。不够灵活可靠，母线任一元件故障或检修均需使整个配电装置停电。3563kV 配电装置的出线回路数不超过 3回。不适应本站。单母线分段接线1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。1、当一段母线或母线隔离开关故障或检

40、修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。3563kV 配电装置的出线回路为 48 回时。适用于本站，但可靠性较差，扩建困难。双母线接线1、供电可靠，检修母线及工作母线发生故障时，能利用备用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于试验。1、增加一组母线每回路就需增加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电。3563kV 配电装置的出线回路数超过 8 回时，或连接电源较多，负荷较大时。适用于本站。三、三、10kV10kV 侧主

41、接线选择侧主接线选择10 kV 侧出线 10 回，供电负荷 20MW。名称优点缺点适用范围备注单母线接线接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。不够灵活可靠，母线任一元件故障或检修均需使整个配电装置停电。610kV 配电装置的出线回路数不超过 5 回。不适应本站。单母线分段接线1、用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段进行供电；2、任意一段母线故障时，可保证正常母线不间断供电。1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。610kV 配电装置的出线回路为 6 回及

42、以上。适用于本站。双母线1、供电可靠，检修母线及工作母1、增加一组母线每回路就需增610kV 配电装适用于本站。昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 17 页 (共 85 页) 接线线发生故障时，能利用备用母线正常工作；2、调度灵活，能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于试验。加母线隔离开关；2、母线故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路无法供电。置，当短路电流较大出线需要带电抗器时。四、初步方案的选定四、初步方案的选定1、110kV 侧接线：方案：双母线接线 据电力工程电气设计手册 ，110kV 至

43、 220kV 配电装置出线回路数 5 回或者以上必须选择双母线接线规定。而本站 110kV 侧有出线 6 回，但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电。方案：双母带旁路接线 这种接线增加了旁母、旁路断路器、旁路隔离开关等，虽然增加投资成本，但供电可靠性提高，出线断路器故障或检修时，保证了对该站供电，同时保证了穿越功率对外输送。2、35kV 侧接线：方案：双母线接线 据电力工程电气设计手册 ，35kV 至 63kV 配电装置出线回路数超过 8 回，或连接电源较多，负荷较大时，选择双母线接线规定。但出线断路器检修或故障时，该回路必须停电。而本站 35kV 侧有出线 8 回，供电负荷 35MW，平均

44、单条线路供电负荷 4.375MW，且 35kV 断路器检修时间较短，故选择双母线接线。方案：单母线分段接线 据电力工程电气设计手册 ，35kV 至 63kV 配电装置出线回路数为 4 至 8 回时，选用单母线分段接线。本站 35kV 供电负荷 35MW，总供电负荷较大，故不选该接线方式。3、10kV 侧接线：方案：单母线分段接线 据电力工程电气设计手册 ，6kV 至 10kV 配电装置出线回路数为 6 回及以上，选用单母线分段接线的规定。本站 10kV 共有出线 12 回，为提高供电可靠性，在选择 10kV 出线断路器时，用性能较好的六氟化硫开关，所以暂时选择单母线分段接线。方案：双母线接线

45、据电力工程电气设计手册 ，6kV 至 10kV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时，选择双母线接线规定。待到短路计算完成，需要出线带电抗器时，选择双母线接线。初步主接线方案一110kV 侧35kV 侧10kV 侧双母线分段接线双母线接线单母线分段接线初步方主接线案二昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 18 页 (共 85 页) 110kV 侧35kV 侧10kV 侧双母线接线双母线接线单母线分段接线2.3 电气主接线方案的经济技术比较主接线所选的两个初步方案，主接线中压、低压次侧方案相同，只比较一次侧方案。 方案方案 特性特性特点

46、特点经济性经济性可靠性可靠性灵活性灵活性一当本站出线断路器故障或检修检修时，均可通过旁路母线正常正常送电，提高供电可靠性；今后扩建方便，但占地面积有所增加。增加了盘路母线，占地面积较有所增加，从设备上来看，需多加一个间隔设备及 7组隔离开关，建设费用增加。当进出线断路器故障或检修时，可由盘路临时供电。能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要，试验方便。二今后扩建方便；当进出线断路器故障或检修时，故障或检修断路器的进出线必须停电；占地面积较第一方案少。较经济当进出线断路器故障或检修时，故障或检修线路只好停运能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要，试验方便。2.4 最优电气主接线方案的确定通

47、过以上分析比较，可以发现第一方案虽然投资费用有所增加，但可以保证断路器故障或检修时正常供电，供电可靠性较高，符合当前市场发展的总体需求，110kV 断路器故障修复时间一般是 6 至 7 天，而且因故障停电造成的停电损失是少供电量电费的成本的十倍，从已知条件可知，本站 35kV 侧供电负荷 35MW，10kV 侧供电负荷20MW，110kV 侧有穿越功率 45MVA。以断路器故障停电一次造成少供负荷 10 MVA，6 天修复，将造成少供电量 225.23 万 kWh,造成的损失就相当于 22523 万 kWh。考虑综合因素选第一方案为本变电站的主接线方案。110kV 侧35kV 侧10kV 侧双

48、母线分段接线双母线接线单母线分段接线昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 19 页 (共 85 页) 2.5 变电站主变和厂用变选择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。从任务书原始资料分析，本次设计任务的变电站是 110kV 区域变，它是以 110kV受功率为主，把所受功率

49、转供至其它 110kV 变电站和通过主变传输至 35kV 及 10kV 母线上，因此，选择主变台数时，要确保供电的可靠性,保证两台变压器不出现同时停运。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站中一般装设两台主变压器。考虑到两台主变压器同时发生故障机率较小，适用远期负荷的增长及扩建，而当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可承担 70的负荷，保证全变电站正常供电，故选择两台主变压器互为备用，提高供电可靠性。在具有三种电压等级的变电站，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。

50、一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电站具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器，变压器选择性能比较：比 较单台变压器两台变压器供电安全比满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量电压损耗略大电压损耗略小灵活方便性灵活性差灵活性好技术指标扩建适用性稍差好经济指标电力变压器的综合投资跟两台变压器相比所需要的花费要少花费投资比较多一、主变压器的选定一、主变压器的选定主变容量一般按变电站建成后 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，对于城郊变电站，主变压

51、器容量应与城市规划相结合，对于有昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 20 页 (共 85 页) 重要负荷的变电站，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%的全部最大综合计算负荷，该变电站 35kV 侧负荷为 35MW，10kV 侧负荷为 20MW，功率因数 0.8。当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器按可承担 7080的负荷保证全变电站的正常供电进行选择。S=0.7（3520）/0.848.125(MVA) *1-248.125 (MVA)查电力工程电气设计手册334 页（Sj=100kVA） ，额定电压（kV）

52、型号容量比高压侧中压侧低压侧U*1-2%U*1-3%U*2-3%SFSL7-63000100/100/5012138.510.518.510.56.5二、所用变压器的选定二、所用变压器的选定当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接 12 个所用电源，所用电源引接方式具有经济性和可靠性较高的特点。本站所用电占用率 0.44。所用变压器容量的确定：S（3520）0.44/0.80.3025（MVA）302.5（kVA）查电力工程电气设计手册412 页，选择 SLZ7-315/10 型变压器，其技术数据见下表。额定电压(kV)损耗（kW）型号额定容量（kVA）高压低压空载负载阻抗电压（）空载电

53、流（）连接组别C-315/10315100.40.883.4741.4Y，yno2.6 变电站所用电设计变电站所用电设计变电站的所用电是变电站的重要负荷。在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便是要求，使设计达到经济合理、技术先进，保证变电站安全、经济的运行。一、所用变压器台数的确定一、所用变压器台数的确定本变电站总容量为 126MVA，另有 45MVA 穿越功率，且变压器采用强迫油循环水冷型，为保证所用电运行可靠、安全，装设两台所用变压器。二、所用电源的引接方式二、所用电源的引接方式根据当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接 12 个所用电源，这一所用电源引接具有经济和可靠性较高

54、的特点。本站采用从 10kV段母线引接一个电源，从 10kV段母线引接一个电源的接线方式。三、所用变压器低压侧接线三、所用变压器低压侧接线昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 21 页 (共 85 页) 所用电系统采用 380/220V 中性点直接接地的三相四线制，动力与照明和用一个电源。所用电低压侧采用单母线分段接线方式，平时分列运行。2.7 最优电气主接线图绘制最优电气主接线图绘制一、绘制主接线图说明一、绘制主接线图说明电气主接线是变电站为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路，此设计绘制

55、主接线图内容包括变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等，为了清晰和方便，将三相电路图描绘成了单线图，并将互感器、避雷器、电容器、中性点设备等元件也在图纸上表示了出来。二、绘制的二、绘制的 CADCAD 图图设计图纸按工程设计要求,采用 CAD 绘制，绘制图如下：附：电气主接线方案图昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 22 页 (共 85 页) 第三章第三章 短路电流计算短路电流计算3.1 短路电流计算概述电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，因为它们会破

56、坏对用户的正常供电，电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。其中三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。短路时，通过故障点的短路电流和所燃起的电弧，会使故障元件损坏，当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昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 23 页 (共 85 页) 用寿命。同时，发生短

57、路时，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，还将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。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路情况最严重，应给予足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。一、短路电流计算的目的一、短路电流计算的目的1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定接线方案是否需要采取限制短路电流的措施等。2.在选择电气设备时，为了保证各种电气设备和导体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

58、要用短路电流进行校验。3.计算软导线的短路摇摆。4.在选择继电保护装置和进行整定计算。二、电力系统短路电流计算的条件二、电力系统短路电流计算的条件1. 正常工作时，三相系统对称运行。2. 所有电源的电动势相位角相同。3. 系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差 120o电气角度。4. 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备阻抗值不随电流大小发生变化。5. 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中 50负荷接在高压母线上，50负荷接在系统侧。6. 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。

59、7. 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。8. 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。9. 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。10.元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。昆明理工大学 设计（论文）专用纸电气工程及其自动化（函授）2013 级高起本：尹忠魁 第 24 页 (共 85 页) 11.输电线路的的电容略取不计。12.用概率统计法制定短路电流运算曲线。三、计算短路电流的一般规定三、计算短路电流的一般规定1.验算导体和电器的动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统510的远景发展规划

60、。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2.选择导体和电器的短路电流，在电气主接线的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3.选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时的短路电流为最大的点；对带电抗器610KV 出线，选择母线至母线隔离开关之间的引线，套管时，短路计算点应取在电抗器之前，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器之后。4.导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流验算。若中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单向，两相接地短路较