110kv变电站电气一次部分设计毕业设计

1、毕业设计题目：110kv变电站电气一次部分设计学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化河南城建学院本科毕业设计（论文）目录I本文首先根据任务书上所给系统与线路及相关负荷的参数，通过对负荷资料的分析进行了负荷计算，根据负荷计算结果确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，并从安全，经济及可靠性等方面考虑，确定了 110kV,35kV,10kV 以及站用电的主接线方案。然后，进行了短路电流计算，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等主要电气设备进行了选择和校验。之后对变电站的配电装置进行了选择。最后做了主变

2、压器的继电保护和变电站的防雷保护，从而完成了开封县 110kV 变电站电气一次部分的设计。关键词：变电站，变压器，主接线，短路电流计算。AbstractInthisarticle,onthebasisofthesystemthelineandtherelatedloadparametersgivenbythemandate,throughtheanalysisoftheloaddata,wehavealoadcalculation,accordingtotheloadcalculationresults,weascentthequalitycapacityandmodelsofthemaint

3、ransformer,butalsoidentifiedthestationtransformscapacityandmodels,consideringthesecurity,reliabilityandeconomicweidentified110kv,35kv,10kv,electricitystationsandthemaincableprogramme.Then,madeashort-circuitcurrentcalculation.Inaccordancewithmaximumsustainedworkcurrentandtheshort-circuitcurrentcalcul

4、ationresults,thehigh-voltagecircuitbreakers,isolationswitches,currenttransformers,voltagetransformers,busandothermajorelectricalequipmenthadbeenselectedvalidated.Andthe,wemadeachoiceaboutthedevicesofthepowerdistribution,substationanddidaplaneelectivedesign.Finallywedidamaintransformersubstationprote

5、ctionandalightningprotection,thustheKai-110kVelectricalsubstationpartofthedesignhadbeencompeted.Keywords:Keywords:substationstransformers,mainwiring,short-circuitcurrentcalculation河南城建学院本科毕业设计（论文）目录2摘要IAbstract目录II绪论11 负荷分析计算及变压器选择31.1负荷分析31.1.1本变电站的负荷资料31.1.2负荷分析结果41.2负荷计算41.2.1负荷计算的目的41.2.2负荷计算的方法

6、41.2.3负荷计算结果51.3无功功率补偿51.3.1无功功率补偿的必要性51.3.2无功功率补偿的方法61.3.3无功功率补偿计算61.4主变压器台数、容量和型式的选择71.4.1台数选择原则71.4.2容量选择原则71.4.3主变型号的选择81.4.4主变压器的型号及参数选择结果92 电气主接线设计102.1电气主接线的基础知识及基本要求102.2主接线方案比较论证102.2.1 110KV侧主接线方案选择102.2.2 35KV侧主接线方案选择12河南城建学院本科毕业设计（论文）目录32.2.3 10KV侧主接线方案选择143 短路电流的计算163.1短路电流的危害163.2短路电流计

7、算的目的163.3短路电流计算点的确定173.4短路电流计算方法和步骤173.5短路电流计算结果224 配电装置及总平面布置设计234.1配电装置的选择234.1.1各种配电装置的特点234.1.2配电装置的型式选择234.1.3各电压级配电装置的确定244.2电气总平面布置原则245 主变压器的保护255.1保护在电力系统中的作用255.2电力变压器的主要故障形式255.3主变压器保护的配置255.3.1主变压器保护配置原则255.3.2主变压器保护的配置方案确定266 变电站的防雷保护296.1防雷保护的基本知识296.2变电站防直击雷设计296.2.1避直击雷设备的作用296.2.2避雷

8、设备位置的确定296.2.3避雷设备保护范围的计算方法和公式296.3防雷电波设计316.3.1装设点的选择316.3.2避雷器的选择326.3.3避雷器型号、参数及数量的选择结果327 主要电气设备的选择与校验计算书337.1高压断路器的选择与校验337.2隔离开关的选择387.3电流互感器的选择427.4电压互感器的选择467.5母线的选择477.6主要电气设备的选择结果50总结51参考文献52附录53河南城建学院本科毕业设计（论文）目录4致谢55河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论1电力系统是由发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一的整体。它们分别起到生产、转换、分配、输

9、送和使用电能的作用。供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备安全，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，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。我国目前电力工业的发展方针是：1、在发展能源工业的基本方针指导下发展电力工业。2、电力工业发展速度必须与国民经济发展速度相适应。3、发挥水电优势，加快水电建设。4、建设大型矿口电厂，搞好煤、电、运平衡。5、在煤，水能源缺乏地区，有重点有步骤地建设核电厂。6、政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电。7、因地制宜，多能互补，综合利用，讲求利益。8、节约能源，降低消耗。9、重视环境保护，积极防

10、止对环境的污染。变电所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、枢纽变电所。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，汇集多个电源，电压为 330500KV 的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。2、中间变电所。高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集 23 个电源，电压为 220330KM 同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。3、地区变电所。高压侧一般为 110220KV 向地区用户供电

11、为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中供电。4、终端变电所。在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为 110KM 经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。在电力系统中， 除应采取各项积极措施或减少发生故障的可能性以外， 故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子

12、式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器以被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论2继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词，则指各种具体的装置。我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20 万 M 似以上大型机组以采用计算机监控系统，许多变电所以装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。迄今，我国电力工业已进入了大机组，大电厂，大电力系统，高电压和高自动化的新阶段。国家方针、政策、技术规范和标准是根据国家实际情况、结合电力工业的技术特点而制定的准则，是把科学、技术

13、总结成条理化，也是长期生产实践的结晶，在进行论证分析阶段，更应辩证的统一供电可靠性与经济性的关系，方能达到先进性与可行性。本次设计以实际工程技术水平为基础，以虚拟的变电站资料为背景，从原始资料的分析做起，内容涵盖发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护等电气工程及其自动化专业教育期间的主要专业课。通过设计，检验和巩固了专业知识，提高了综合运用理论知识解决实际问题的能力；并对具体的工程设计有细致的了解，掌握了一定的工程设计方法。河南城建学院本科毕业设计（论文）1负荷分析计算及变压器选择31负荷分析计算及变压器选择1.1负荷分析1.1.1本变电站的负荷资料1、35kV 侧近期负荷如表 1-1

14、 所示。表1.135kV侧近期负荷表序号用户名称用类别最大负荷（MW/1治炼厂I5.52河西交II 或出15.5表1.235kv侧远期负荷表序号用户名称用类别最大负荷（MW/1李庄II3.52张庄II 或出2.52、10KV 负荷如下表所小。表1.310KV近期负荷表序号用户名称用类别最大负荷（MW/备注1机械厂m1.32医院I1.5有备用电源3河东交m2.54铁路用电I0.9有备用电源5化工厂II3.06电机厂II1.07水泥厂m1.08印染厂m1.29农用电m1.5其中：35kV 及 10kV 负荷功率因数均取为 cos=0.85负荷同时率：35kV 侧：kt=0.910kV 侧：kt=0

15、.85网损率取为 A%=5%8%所用电计算负荷 50kW,cos=0.87河南城建学院本科毕业设计（论文）1负荷分析计算及变压器选择41.1.2负荷分析结果由负荷资料知：35kv 侧用户少只有两个但负荷较大，一类负荷 5.5MW 占此侧负荷的26.2%,二类负荷 15.5MW 占此侧负荷的 73.8%,远期还将增加6MW10KV 侧使用负荷较小但用户较多，其中有两个一类负荷用户，占此侧负荷的 12.8%,两个二类负荷用户，占此侧负荷的 27.5%,五个三类负荷用户， 占此侧负荷的 59.7%,远期还将增加 5MW 所以两侧对供电可靠性要求都较高。1.2负荷计算1.2.1负荷计算的目的负荷计算主

16、要是确定“计算负荷”。 “计算负荷”是按发热条件选择电气设备的一个假想的持续负荷，“计算负荷”产生的热效应和实际变动负荷产生的最大热效应相等。所以根据“计算负荷”选择导体及电器时，在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过容许值。计算负荷是确定供电系统、 选择变压器容量、 电气设备、 导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆过早老化甚至烧毁，造成重大损失。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实

17、现供电系统安全、经济运行的必要手段。1.2.2负荷计算的方法若已知一个供电范围的电气设备数量和容量时，负荷计算的方法有：需要系数法、利用系数法和二项式法；当在电气设备数量和容量都不清楚的情况下，可采用各种用电指标进行负荷计算，其方法有：负荷密度法、单位指标法、住宅用电指标法等。1、需要系数法计算简单，是最为常用的一种计算方法，适合用电设备数量较多，且容量相差不大的情况。2、二项式法其考虑问题的出发点就是大容量设备的作用，因此，当用电设备组中设备容量相差悬殊时，使用二项式法可以得到较为准确的结果。3、利用系数法是通过平均负荷来求计算负荷，这种方法的理论依据是概率论与数理统计，因此是一种较为准确的

18、计算方法，但其计算过程相对繁琐。因本设计的电气设备数量和容量都是确定的，且容量相差不大，所以其负荷河南城建学院本科毕业设计（论文）1负荷分析计算及变压器选择5计算方法选择计算较简单的需要系数法。主要计算公式如下：nn有功功率：PC=KvPci 无功功率：QC=KQci一I1一IJ1.2.3负荷计算结果1、10KV 的总计算负荷Pc=13.515MWSc=15.900MVA2、35KV 的总计算负荷Pc=24.3MWSc=28.59MVA3、本变电站总的总计算负荷Pc=37.865MWQC=23.474MvarSc=44.5MVAIC=0.234KA4、本变电站总一、二级负荷Pc=32.38MW

19、QC=20.045MvarSc=38.1MVAIC=0.21KAC1.3无功功率补偿1.3.1无功功率补偿的必要性在工民用电设备中， 有大量设备的工作需要通过向系统吸收感性的无功功率来建立交变磁场，这使系统输送的电能容量中无功率的成分增加，功率因数降低,对系统会造成如下影响：1.3.2电设备的容量增加；1.3.3电系统的损耗增加；1.3.4损失增加；视在功率：SC=JPCQC计算电流:SC.3UQC=8.379MvarIC=0.918KACQC=15.066varIC=0.472KAC河南城建学院本科毕业设计（论文）1负荷分析计算及变压器选择61.3.5机的效率降低。由于无功功率对供电系统有着

20、如上诸多不利的影响，因此必须提高功率因数，降低无功功率的输送量，提高系统及用户供电质量，保证经济、合理地供电1.3.6无功功率补偿的方法要使供配电系统的功率因数提高，一般从两个方面采取措施：1、提高用电设备的自然功率因数。自然功率因数是指不采用任何补偿装置式的功率因数，这种方法只能通过选择功率因数高的电气设备来做到，但不能达到完全补偿。2、采取人工补偿的方法使总功率因数得以提高。有两种方法，一是采用同步电动机替代异步电动机工作，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，供配电系统中很少采用。二是采用并联电容器补偿。采用并联电容器补偿时目前供配电系统中普遍采用的一种补偿方法，也叫移相电容器静止无功

21、补偿。它具有有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器损坏不影响整体使用等特点，所以本设计采用并联电容器补偿。1.3.7无功功率补偿计算据设计说明书中10KV侧的功率因数为0.85,为提高其功率因数， 需要在变电站10KV侧母线上进行无功功率补偿。使补偿后的功率因数可以达到 0.9 以上。据设计说明书中知 10KV 侧的功率因数为 0.85,所以我们需要在变电站 10KV 母线上进行无功功率补偿。补偿后功率因数达到 0.9 以上。10KV 母线上的无功功率补偿计算：1、10KV 的总计算负荷为：Pc=13.515MWQc=8.379MvarSc=15.900MVA2、补偿前变压器

22、10KV 侧功率因数为 0.85即：cos1=0.85tan1=0.62补偿后变压器 10KV 侧功率因数需达到：cos2=0.9tan2=0.483、无功补偿量：QCC=Pav(tan1-tan2)=0.75X13515X(0.62-0.48)=1419.075kvar经查电容器型号：在此采用型号为 BWF10.5-40-1。需装设的电容器个数为：河南城建学院本科毕业设计（论文）1负荷分析计算及变压器选择7=1419.075kvar40kvar考虑到三相均衡分配，应装设 36 个，每相 12 个，此时并联电容器的实际值为 36X40=1440kvar,补偿后实际平均功率因数为：PavPavc

23、osav-22SavPav（Bvtanav1-Qcc）0.7513515(0.7513515)2(0.75135150.621440)2=0.902此值满足要求。1.4主变压器台数、容量和型式的选择依据电力工程电气设计手册、发电厂电气部分、35110KV 变电所设计规范1.4.1台数选择原则1、对大城市郊区的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变。2、对地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台主变。3、对规划只装两台主变的变电所，其主变基础按大于主变容量的 12级设计，以便负荷发展时更换主变。依据次原则：此 110KV 变电站选择两台主变压器1.4.2容量选择原则1、主变容量选择

24、一般按变电所建成以后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 1020 年发展。对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。2、根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电所考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷；对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的 70%3、同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化（主要考虑备品、备件和检修方便）。故容量计算：选择条件：nSeS 总河南城建学院本科毕业设计(论文)1负荷分析计算及变压器选择8.SeS 总/n=44.55乂（1+5%/2=23.

25、39MVA 取se=40MVA校验条件：(n-1)se0.7S 总(2-1)se0.7X44.55X(1+5%1.1.1 se32.74MVASeS(总一、二级负荷)=38.02MVA主变容量 Se 的选择必须符合以上三个条件，所以此 110KV 变电站主变容量选为40MVA1.4.3主变型号的选择1、相数选择依据相数选择原则：当不受运输条件限制时，在 330KV 及以下的变电所均应选用三相变压器。依据以上原则：此 110KV 变电所直选用三相变压器。2、绕组数量和连接方式的选择依据电力工程设计手册规定指出：(1)、在具有三种电压等级的变电所中，如通过各侧绕组的功率均达到该变压容量的 15 犯

26、上，主变压器宜采用三绕组变压器。(2)、变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有 Y 和型两种。我国 110KV 及以上电压，变压器绕组都采用 Y 连接，中性点直接接地；35KV 亦采用 Y 型，其中性点通过消弧线圈接地;35KV 以下电压变压器绕组都采用连接。止匕 110K/电站电压等级为110/35/10KV,接线方式采用 YN/Yn0/D 接线方式。3、主变阻抗及调压方式选择(1)主变阻抗的选择原则主变阻抗选择原则： 各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、 潮流计算、 无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考

27、虑；对普通三绕组变，目前有“升压型”和“降压型”两种，“升压型”绕组排列顺序为自铁芯向外为中、低、高。所以高、中侧阻抗最大；“降压型”依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。综上，此 110KV 变电站选择“降压型”结构的变压器，绕组的排列顺序为自铁芯向外依次为低，中，高。高，低压侧的阻抗最大。(2)调压方式的选择为保证供电所或发电厂的供电质量，电压必须维持在允许的范围内，调压方河南城建学院本科毕业设计（论文）1负荷分析计算及变压器选择9式有两种，一种称为无激磁调压，调整范围在土 2X2.5%以内；另一种成为有载调压，调整范围达 30%其结构复杂，价格昂贵，在下例情况下选用：接于时而为送端，

28、时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证用电质量，要求母线电压恒定时，且随着各方面的发展，为了保证电压质量及提高变压器分接头质量。所以此 110KV 变电站选用有载调压。4、冷却方式对 110KV 电压级采用自然风冷却，为使热量散发到空气中，装有片状或管形辐射式冷却器，以增大油箱冷却面积。故此 110KV 变电站采用自然风冷却方式。5、各侧额定端电压的选择变压器 110KV 侧接电源，相当于用电设备与线路额定电压相等；35KV 侧向负荷供电，相当于发电机二次侧。电压较额定电压高 5%而 10KV 侧要考虑负荷，线路损耗以及无功补偿等因素。所以此 110KV 变电站电压等级为 110/3

29、8.5/11KV。6、绝缘方式的选择在 110KV 及以上的中型点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。110KV 侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。35KV 及 10KV 侧中性点不直接接地系统中的变压器,其中性点都采用全绝缘。1.4.4主变压器的型号及参数选择结果此变电站选两台三相三绕组的油侵式变压器，具型号及参数如表 1-5 所示。表1.4主变压器的型号及参数表额定容连接组额定电压（KM阻抗电压（%损耗（KW空载电流%型号里(KVA高压中压低压高低高中中低短路空

30、载SSZ10-YN,Yn01138.17.10.6.2160.0.1340000/40000,051155502%110D112电气主接线设计2.1电气主接线的基础知识及基本要求河南城建学院本科毕业设计（论文）2电气主接线设计10电气主接线是发电厂和变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定的次序相连接的接受和分配电能的电路。而用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线可分为有母线接线和无

31、母线接线两类。 有母线接线分为单母线接线和双母线接线；无母线接线分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。主接线的选择直接影响到电力系统运行的可靠性，灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此,主接线的正确、合理设计，必须综合处理各方面的因素，经过技术、经济比较后方可确定。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以下基本要求。1、运行的可靠2、具有一定的灵活性3、操

32、作应尽可能简单、方便4、经济上合理5、应具有扩建的可能性2.2主接线方案比较论证2.2.1 110KV侧主接线方案选择因为此 110KV 变电站正常运行时由一 110KV 系统变电站向其供电， 另外还有附近一35KV 火电厂为其供电， 它担负着为许多重要厂矿及用户供电的重任。 所以有以下两种方案可供选择：1、单母线接线。如图 2-1 所示。河南城建学院本科毕业设计（论文）2电气主接线设计11110KV 侧主接线方案比较如表 2-1 所示表2.1110KV侧主接线方案比较表力杀项目r1力杀 I单母线接线方案 II单母线分段接线可靠性接线简单清晰、但/、够可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障

33、或检修，均需使整个配电装置停电。用断路器把母线分段后,对重要用户可以从/、同段引出两个回路，有两个电源供电。可靠性较好，段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。图2.1单母线接线2、单母线分段接线。如图 2-2 所示。10KV侧35KV侧图2.2单母线分段接线河南城建学院本科毕业设计（论文）2电气主接线设计12灵活性设备少操作方便、便于扩建和米用成套配电装置。但灵活性较差，单母线可用隔离开关分段， 但 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恢复非故障段的供电。接线简单清晰，段母线或母线隔离开天故或检修时，该段母线

34、的回路都要在检修期间内停电。正常段段母线可继续工作。经济性运行设备少，投资少，占地面积小，建设费用较大。投资较多，设备较多，费用较大通过定性分析，进行技术比较，方案 I 稍逊于方案 II,所以选用方案 II2.2.2 35KV侧主接线方案选择此变电站 35KV 则一共有 3 回出线其中 1 回备用，出线回路较少但其中有重要的一级负荷用户，所以有以下两种方案可供选择：1、单母线接线。如图 2-3 所示。2、单母线分段接线。如图 2-4 所示110KV侧1河南城建学院本科毕业设计（论文）2电气主接线设计13110KV侧图2.4单母线分段接线35KV 侧主接线方案比较如表 2-2 所示。表2.235

35、KV侧主接线方案比较表力杀项目r1力杀 I单母线接线方案 II单母线分段接线可靠性接线简单清晰、但/、够可靠，任 F件（母线及母线隔离开关等）故障或检修， 均需使整个配电装置停电。用断路器把母线分段后，对重要用户可以从/、 同段引出两个回路，后两个电源供电。可靠性较好，段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。灵活性设备少操作方便、便于扩建和米用成套配电装置。但灵活性较差，单母线可用隔离开关分段，在用隔离开关将故障的母线段分开后才恢复非故障段的供电。接线简单清晰，段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。正常段段母线可继

36、续工作。经济性运行设备少， 投资少， 占地面积小，建设费用少。投资较多，设备较多，费用较大通过定性分析，进行技术比较，方案 I 稍逊于方案 II,所以选用方案 II35KV出线IX河南城建学院本科毕业设计（论文）2电气主接线设计142.2.3 10KV侧主接线方案选择此变电站 10KV 侧一共有 12 回出线其中 3 回备用，出线回路较多，其中有重要的一级负荷用户，所以有以下两种方案可供选择：1、单母线分段接线。如图 2-5 所示。图2.5单母线分段接线2、双母线接线。如图 2-6 所示。图2.6双母线接线10KV 侧主接线方案比较如表 2-3 所示35KV侧一110KV侧10KV出线110K

37、V侧HTXHTX1 11 1河南城建学院本科毕业设计（论文）2电气主接线设计15表2.310KV侧主接线方案比较表力杀项目r1力杀 I 单母线分段接线方案 II双母线接线可靠性可靠性较好， 段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不问断供电和不致使重要用户停电。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而/、致使供电中断。 一组母线故障后， 能迅速恢复供电。双回路供电，可以顺序连接不同母线上。可靠性更局。灵活性接线简单清晰，段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷的自由分配，能灵活地适

38、应电力系统的各种运行方式。经济性运行设备少，投资少，占地面积小投资多，设备多，费用大通过定性分析，进行技术比较，方案 I 稍逊于方案 II,但根据此变电站 10KV 侧使用负荷较少，且因 10KV 侧为室内装置，故方案 I 在此条件下，可以满足负荷可靠性要求。所以选方案 I。河南城建学院本科毕业设计（论文）3短路电流计算16(3)K3短路电流的计算3.1短路电流的危害短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计

39、算。三相交流系统的短路种类主要有三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路。三相短路指供配电系统三相导体间的短路； 两相短路指三相供配电系统中任意两相导体间的短路； 单相短路指供配电系统中任一相经大地与中性点或与中线发生的短路。 上述短路中，三相短路属于对称短路，其他短路属于不对称短路。因此，三相短路可用对称三相电路分析， 而不对称短路采用对称分量法分析， 即把一组不对称的三相量分解成三相对称的正序、负序和零序分量来分析研究。在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。3.2短路电流计算

40、的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为达到上述目的，需计算出下列各短路参数：IK三相短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验ish冲击电流，用来校验电气设备和母线的动稳定。ISh三相短路稳态有效值，用来校验电气设备和母线的热稳定。S稳态三相短路容量，用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据采用标幺制计算时，其计算公式为：ish=2KshlKIsh=1.51IK*河南城建学院本科毕业设计（论文）3短路电流计算173.3短路电流计算点的

41、确定通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。 按三相短路进行短路电流计算， 可能发生最大短路电流的短路电流计算点有 4 个，即 110KV9：线短路（K1 点），35KV 母线短路（K2）点，10KV 母线短路（K3 点），0.4KV 母线短路（K4 点）。见图 3-1 所示。3.4短路电流计算方法和步骤在本设计中将系统看成无穷大容量，采用标幺值法进行短路电流计算。其步骤如下1、绘制计算电路图。将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来,河南城建学院本科毕业设计（论文）3短路电流计算18选基准:SB=100MVAUB=Uav10KV侧K3图3.2等

42、值电抗2、由变电站主接线图画出其等值电抗图如胤3-2 所示0.4KV侧河南城建学院本科毕业设计(论文)3短路电流计算193、计算短路电抗值(1)系统视为无限大容量电源，则系统阻抗为 0(2)线路阻抗：Xi=0.19;X2=0.036(3)三绕组变压器阻抗：Us(i-2)%=6.5%US(I-3)%=10.5%Us(2-3)%=17.5%XTI=1/2(10.5%+17.5%-6.5%)=10.75%XT2=1/2(17.5%+6.5%-10.5%)=6.75%XT3=1/2(10.5%+6.5%-17.5%)=0XTI*=(Xn/100)X(SB/Se)=(10.75/100)x(100/40

43、)=0.27XT2*=(XT2/100)X(SB/Se)=(6.75/100)x(100/40)=0.17X3=X4=0.27X5=X=0.17X8=X9=0(4)站用变压器阻抗：X7=(Uk%/100)x(SB/S 站尸(4/100)x(100/0.063)=63.4924、计算短路电流(1)最大运行方式下：等值电抗图如图 10-1 所示K1点短路:K 点的短路总阻抗 X2；1=X/X2=(1/0.19)+(1/0.036)=0.0303Us=110KV 山=110*(1+5%=115Us*=Us/5=110/115=0.96*_-_IK=Us*/X1=0.96/0.0303=31.683S

44、B八x=31.683X(100/33X115)=15.906KAJ3UBish=.shlK=2X1.8X15.06=40.49KAIsh=1.51IK=1.51X15.06=24.018KA*S=SBIK=100X31.683=3168.3MVA6 点短路：X10=X+(X5/X6)=63.492+(1/0.17)+(1/0.17)=63.577Xn=(X/X2)+(XWX4)=0.0303+(1/0.27)+(1/0.27)=0.16536 点的短路总阻抗XS2=X10/X11=(1/63.577)+(1/0.1653)=0.165Us=38.5KVUB=35X(1+5%=37KViK3)=

45、iK河南城建学院本科毕业设计（论文）3短路电流计算20Us*=Us/5=38.5/37=1.041_*IK=Us*/X%2=1.041/0.165=6.309IK3)=I；xSB=6.309义(100/3义37)=9.845KAJ3UBish=72KshIK=/2X1.8X9.845=25.061KAIsh=1.51IK=1.51义9.845=14.866KA*_S 二 SBIK=100X6.309=630.9MVA&点短路:XI2=(X/X2)+(X3/X4)+(X5/X6)=0.0303+0.135+0.085=0.2503&点的短路总阻抗 X3=K/X12=(1/63.4

46、92)+(1/0.2503)=0.249Us=11KVUB=10X(1+5%=10.5KVUs*=Us/5=11/10.5=1.048.*一一_IK=Us*/X%3=1.048/0.249=4.209IK3)=IKmS一=4.209X(100/73X10.5)=23.143KA、3UBish=J2KshIK=-IK3)=IK(2)最小运行方式下：等值电抗图如图 3.3 所示。Kv1010侧河南城建学院本科毕业设计（论文）3短路电流计算22X13=X+K=0.19+0.27=0.46X14=X6+X=0.17+63.492=63.662河南城建学院本科毕业设计（论文）3短路电流计算236 点的短

47、路总阻抗 Xg2=Xi3/X14=(1/0.46)+(1/63.662)=0.457Us=38.5KVUB=35X(1+5%=37KVUs*=Us/5=38.5/37=1.041*_IK=Us*/X2=1.041/0.457=2.278(Q)*S。IK3)=IKx-B=2.278X(100/33X37)=3.555KAish=x/2KshIK=2X1.8X3.555=9.05KA1sh=1.51IK=1.51义3.555=5.368KA*_S=SBIK=100X2.278=227.8MVA点短路：X15=X+X+X=0.19+0.27+0.17=0.63&点的短路总阻抗 X3=X7/X

48、15=(1/63.492)+(1/0.63)=0.624Us=11KVUB=10X(1+5%=10.5Us*=Us/Ub=11/10.5=1.048*._IK=Us*/Xx3=1.048/0.624=1.679IK3)=IKM-SB=1.679X(100/V3X10.5)=9.232KA3UBish=V2KshIK=%12X1.8X9.232=23.501KAssIsh=1.51IK=1.51X9.232=13.94KA,*_S-SBIK=100X1.679=167.9MVAK4点短路：凡点的短路总阻抗 X4=X+X5=63.492+0.63=64.122Us=0.4KVUb=0.38X(1+

49、5%=0.399Us*=Us/5=0.4/0.399=1.003*-._IK=Us*/Xx4=1.003/64.122=0.0156Iy=IKS=0.0156X(100/V3X0.399)=2.257KA、3UB河南城建学院本科毕业设计（论文）3短路电流计算24ish=V2KshIK=V2X1.8X2.257=5.745KA1sh=1.51IK=1.51X2.257=3.408KA,*_S=SBIK=100X0.0156=1.56MVA3.5短路电流计算结果短路电流计算结果如表 3-1 所示：表3.1短路电流计算结果列表运行方式最大运行方式最小运行方式计算项短路点K1点6 点%点（点KI点%点

50、点K 点IK3)(KA15.9069.84523.1432.2722.544.5389.2322.257ish(KA)40.4925.06158.9125.7846.4911.55223.5015.745Ish(KA)24.01814.86634.9463.4313.846.85213.943.408S(MVA316.8630.9420.91.57505290.8167.91.56河南城建学院本科毕业设计(论文)4配电装置及总平面布置设计254配电装置及总平面布置设计4.1配电装置的选择配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅

51、助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。按电器装设地点不同，可分为屋内式和屋外式；按组装方式，又可分为装配式和成套式。4.1.1各种配电装置的特点1、屋内式配电装置的特点：占地面积小、室内进行不受气候影响、污秽空气影响小、房屋建筑投资较大。2、屋外式配电装置的特点：土建工作量和费用小，建设周期短、扩建方便、相邻设备之间距离大，便于带电作业、占地面积大、受外界环境影响，须加强绝缘、不良气候对设备维修和操作有影响。3、成套配电装置的特点是：(1)电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑(2)电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现成安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于

52、扩建和搬迁(3)运行可靠性高，维护方便(4)耗用钢材较多，造价较高4.1.2配电装置的型式选择配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，逼供结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV 及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV 及以上多为屋外式。当在污秽地区或市区建 110KV 屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内型。故此变电站 110KV 侧采用屋外式，35KV 和 10KV 侧采用屋内式。屋外配电装置的型式除与主接线有关，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受材料供应、施工、运行和检修要求

53、等因素的影响和限制。它又分为高型、普通中型、低型等类型。普通中型配电装置国内采用较多，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约用地 50%右 c 但耗用钢河南城建学院本科毕业设计(论文)4配电装置及总平面布置设计26材多，检修运行不及中型方便。一般在下列情况下宜采用高型：在高产农田或地少人多的地区，地形条件限制，原有装置需改、扩建而场地受限制。4.1.3各电压级配电装置的确定110KV 配电装置采用屋外普通中型配电装置；35KV 配电装置采用屋内普通中型配电装置；10KV 配电装置采用屋内配电装置；4.2电

54、气总平面布置原则根据变电所总布置设计技术规定：1、进线方位各级电压的屋外配电装置应结合地形和所对应的出线方向进行平面组合，宜避免或减少线路的交叉跨越。2、屋外配电装置要考虑道路的设置应根据具体规定确定所内道路尺寸，并附加安全标志性箭头。3、主控室的设置(1)主控楼的位置在便于运行人员相互联系，便于巡视检查和观察屋外设备和减少电缆长度，避开噪音影响地段，在可布置的主配电装置一侧，配电装置之间结合前面设施进行布置。(2)主控制室益有较好的朝向，炎热地区宜面向夏季盛行风向，并避免日晒。4、端子箱、配电箱电缆沟的位置电缆沟应位于各条母线下方，然后通向主控室，端子箱位于电缆沟旁。5、所区大门的设置(1)

55、所区应设置实体围墙，围墙高度为 2.22.5m。(2)所区大门应采用钢门，门宽应满足运输所内大型设备的要求依据前面所述原则：根据变电所所处方位、电源进线方向即可进一步确定各配电装置、主控室、所大门在整个变电所中的位置。进而便可按具体规定对它们分别进行布置。5主变压器的保护5.1保护在电力系统中的作用1、保护装置可以自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件河南城建学院本科毕业设计（论文）5主变压器的保护27免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。2、保护装置可反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号，减负荷或跳闸，此时一般不要求保护迅

56、速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。5.2电力变压器的主要故障形式变压器是电力系统中不可缺少的重要电气设备，在电力系统中广泛地用它来升高或降低电压。它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，同时大容量的电力变压器也是代价很高的设备。因此根据变压器容量等级和重要程度需要装设性能良好，动作可靠的继电保护装置。变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路及接地短路。油箱内故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路及铁芯的烧损等。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁

57、芯，而且由于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。对于变压器发生的各种故障，保护装置应能尽快地将变压器切除。实践证明，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式；而变压器油箱内发生相问短路的情况比较少。5.3主变压器保护的配置5.3.1主变压器保护配置原则1、反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。2、相间短路保护。容量为 6300KVAR 以上，厂用工作变压器和并列运行的变压器，应装设纵差动保护。3、后备保护。对由于外部相间短路引起的变压器过流，可采用复合电压启动用的过电流保护，它适用与于降压变压器，保护装置的整定值应考

58、虑事故时可能出现的过负荷，对中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路故障，应装设零序电流保护。4、过负荷保护。对多绕组变压器，保护装置应能够反应备用侧过负荷的情况，过负荷保护应接与一相电流上，动作于信号。河南城建学院本科毕业设计（论文）5主变压器的保护285.3.2主变压器保护的配置方案确定1、瓦斯保护电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱内部故障时，在故障电流和故障点在电弧的作用下，变压器油和其他绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少及排出的速度，与变压器故障的严重程度有关。利用这种气体来实现保护的装置，称为瓦斯保护。瓦斯保护能够保护变压器油箱内的各种短路

59、故障（例如绕组轻微的匝间短路、铁芯烧损等）。规程规定对于容量为 800KVAS 以上的油浸式变压器和 400KVA 及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。因本变电站主变压器采用的是 40MVA 勺油浸式变压器，所以也应装设瓦斯保护装置。用来反应油面降低和油箱内部各种短路故障，其中轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于跳开电源侧断路器。变压器的瓦斯保护原理接线图如图 6-1 所示。EKG-WOXB-Wi图5.1瓦斯保护原理接线图变压器瓦斯动作保护后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因及处理要求，气体继电器动作后的气体分析和处理要求如表 6-1KScbIRKG1I河南城建

60、学院本科毕业设计（论文）5主变压器的保护29表5.1变压器故障分析处理表气体性质故障原因处理要求无色、无臭、/、口燃变压器内含有空气允许继续运行灰白色、有剧臭、可燃纸质绝缘烧毁应立即停电检修黄色、难燃木质绝缘烧毁应停电检修深灰色或黑色、易燃油内闪络，油质碳化应分析油样，必要时停电检修2、纵联差动保护瓦斯保护只能反应变压器油箱内部故障，而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障，因此，瓦斯保护不能作为主变的唯一的主保护，对容量较小的变压器可以在电源侧装设电源速断保护，但是速断保护不能保护变压器的全部。故当其灵敏度不能满足要求时，就必须采用快速动作并能保护变压器的全部绕组，绝缘套管及引出线上各种故障的纵联差动保护。变压器