变电站毕业论文设计

1、精选资料 毕业设计（论文） 题目名称： 110KV 变电站设计 院系名称： 班 级： 学 号： 同学姓名： 指导老师： 可修改编辑 第 1 页,共 81 页精选资料 2022 年 5 月 论文编号： 110KV 变电站设计 110KV Substation Design 院系名称：电子信息学院 班 级： 学 号： 同学姓名： 指导老师： 可修改编辑 第 2 页,共 81 页精选资料 2022 年 5 月 可修改编辑 第 3 页,共 81 页精选资料 摘要 本文主要进行 110KV 变电站设计；第一依据任务书上所给系统及线路和所 有负荷的参数,通过对所建变电站及出线的考虑和对负荷资料分析, 中意

2、安全性, 经济性及牢靠性的要求确定了 110KV ,35KV , 10KV 侧主接线的形式,然后又 通过负荷运算及供电范畴确定了主变压器台数, 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运算, 依据短路电流运算 结果及最大连续工作电流, 选择并校验电气设备, 包括母线, 断路器,隔离开关, 电压互感器,电流互感器等,并确定配电装置；依据负荷及短路运算为线路,变 压器,母线配置继电爱惜并进行整定运算； 了简洁的分析, 最终进行了电气主接线图及 本文同时对防雷接地及补偿装置进行 110KV 配电装置间隔断面图的绘制； 关键词 ：变电站设计,变压器,电气主接

3、线,设备选择 可修改编辑 第 4 页,共 81 页精选资料 Abstract This paperdesign a 110KV substation.Firstly,according to the gaved system, electricity line and the parameters of load ,which provided by the assignment book,through considering the substation which will be built and feeders,analysising load materials,confirmin

4、g the Main electrical wiring form of 110KV , 35KV ,10KV side based on security,economy and reliability,then conform the numbers,volume and type of the main transformer through load calulation and supply district,thus getting the parameters of all the component,simplify electric circuit,select short

5、point carry on short circuit calculations operation circuit, select and check out electrical equipment, including bus,breaker, disconnect switch, voltage transformer, current transformer and so on,so that conform the distribution relay protection and setting-calculation for the electricity line,tran

6、sformer andbus according to the load and short calculations.At the same time,this paper analyse simply lightning protection and grounding system.Finally,two pictures be drawed which include Main electrical wiring diagram and 110KV Power d i s t r i b u t i o n e q u i p m e n t s e c t i o n a l d r

7、 a w i n g i n t e r v a l . KeyWords : Substation design,Transformer,Main electrical wiring,Equipment election 可修改编辑 第 5 页,共 81 页精选资料 目录 1引言 . 12变电站的作用 . 1我国变电站及其设计的进展趋势 . 2变电站设计的主要原就和分类 . 5选题目的及意义 . 5设计思路及工作方法 . 6设计任务完成的阶段内容准时间支配 . 6任务书 . 732.1 原始资料 . 72.2 设计内容及要求 . 10 电气主接线设计 . 11 4电气主接线设计概述 . 11

8、 电气主接线的基本形式 . 14 电气主接线选择 . 14 变电站主变压器选择 . 18 54.1 主变压器的选择 . 18 4.2 主变压器选择结果 . 20 短路电流运算 . 21 短路的危害 . 21 短路电流运算的目的 . 21 短路电流运算方法 . 21 可修改编辑 第 6 页,共 81 页精选资料 65.4 短路电流运算 . 22 110kv 侧母线短路运算 . 25 35kv 侧母线短路运算 . 26 10kv 侧母线短路运算 . 28 电气设备的选择 . 31 导体的选择和校验 . 31 110kv 母线选择及校验 . 32 35kv 母线选择及校验 . 33 10kv 母线选

9、择及校验 . 34 断路器和隔离开关的选择及校验 . 36 110kv 侧断路器及隔离开关的选择及校验 . 37 35kv 侧断路器及隔离开关的选择及校验 . 40 10kv 侧断路器及隔离开关的选择及校验 . 43 7电压互感器和电流互感器的选择 . 46 6.3.1 电流互感器的选择 . 46 6.3.2 电压互感器的选择 . 48 继电爱惜的配置 . 50 继电爱惜的基本学问 . 50 110kv 线路的继电爱惜配置及整定运算 . 50 110kV 线路继电爱惜配置 . 50 110kV 线路继电爱惜整定运算 . 50 变压器的继电爱惜及整定运算 . 56 可修改编辑 第 7 页,共 8

10、1 页精选资料 7.3.1 变压器的继电爱惜 . 56 7.3.2 变压器的继电爱惜整定运算 . 57 7.4 母线爱惜 . 60 7.5 备自投和自动重合闸的设置 . 61 7.5.1 备用电源自动投入装置的含义和作用 . 61 7.5.2 自动重合闸装置 . 62 8 防雷与接地方案的设计 . 63 8.1 防雷爱惜 . 63 8.2 接地装置的设计 . 63 9 配电装置 . 65 配电装置概述 . 65 配电装置类型 . 65 对配电装置的基本要求和设计步骤 . 65 屋内配电装置 . 66 屋外配电装置 . 66 10 终止语 . 68 参考文献 . 69 致谢 . 70 附录 .

11、71 附录一 电气主接线图 . 71 附录二 110KV 屋外一般中型单母线分段接线的进出线间隔断面图 . 72 可修改编辑 第 8 页,共 81 页精选资料 1 引言 1.1 变电站的作用 一,变电站在电力系统中的位置 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全部设备；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） , 输送和支配（电力传输线,配电网） ,消费（负荷）；另一类是把握元件,它们转变 系统的运行状态,如同步发电机的励磁调剂器,调速器以及继电器等； 变电站是联

12、系发电厂和用户的中间环节,起着变换和支配电能的作用；变电所 依据它在系统中的位置,可分为以下几类： （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,集合多个电源,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 23 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 110 220kv ,向地区用户供电

13、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,即为终端变电站；全所停电后,只是用户受到 缺失； 二,电力系统供电要求 （1）保证牢靠的连续供电：供电的中断将使生产停顿,生活纷乱,甚至危及人 身和设备的安全,形成特别严肃的后果；停电给国民经济造成的缺失远远超过电力 系统本身的缺失；因此,电力系统运行第一足牢靠,连续供电的要求； （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

14、数来衡量,例如给定的答应 电压偏移为额定电压的正负 5%,给定的答应频率偏移为正负 0.5%HZ 等,波 形质量就以畸变率是否超过给定值来衡量；全部这些质量指标,都必需实行一切手 段来予以保证； 可修改编辑 第 9 页,共 81 页精选资料 （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,支配时的损耗确定 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,支配时 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

15、电压等级是不同的；三相沟通系统中,三相视在功率 S=3UI ；当输出功率确定时, 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,对应确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, 又不应任凭确定输电电压； （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

16、电设备的 额定电压取值一样,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%,以便补偿线路电压缺失；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 倍； 1.2 我国变电站及其设计的

17、进展趋势 一, 我国变电站的进展趋势 近年来,在我国在经济技术领域中取得了快速进展,特别是运算机网络技术和 通信技术的进展,为我国变电站的进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,详细来说,使我国变电站设计显现以下进展趋势： 1. 智能化 智能化变电站的进展是随着高压高精度的智能仪器的显现而逐步进 展的,特别 是运算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用,使变电站的全部信息采集,传 输实现的智能化处理供应的强大的物质和理论基础；智能化主要表达在以下几个方 可修改编辑 第 10 页,共 81 页精选资料 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中

18、意特高压 输电网架的要求； 中低压智能化变电站答应分布式电源 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 等方面的综合治理水平,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控的网络化进展；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,直接地明白和把握各个变 电站 /所的情形,并准时对发生的情形做出反应,适应许多地区变电站的需要； 不 过我国目前仍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 化仍然需要通过确定的二次设备俩

19、转化实现,一般接受智能终端的模式；目前在国 内进行的数字化变电站项目,虽然大多数接受此种方式,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,仍有很大的进展空间； 2. 数字化 通过接受现代化的精密仪器外表,以及实时性较高的通信网络,因 此在此基础 上显现了数字化变电站,数字化变电站技术是变电站自动化技术进展中具有里程碑 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 在系统牢靠性,经济性,爱惜简便性方面均比常规变电站有大幅度提升； 3. 装配化 装配式变电站接受全预制装配结构的建筑形式,大幅缩短了设计及建设周期, 削减了变电站占地面积,

20、节省了土地资源； 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,我国变电站设计的进展趋势 依据我国的国情,以及我国多年来积存的关于变 电站设计的实践和体会,可以 看出我国变电站设计的进展趋势有以下几个方面；我国电力建设经过多年的进展, 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进展,制造,材料行业,特别是运算机及网络 技术的快速进展,电力系统的变电技术也有了新的飞跃,我国变电站设计显现了一 些新的趋势； 1,变电站接线方案趋于简洁化 可修改编辑 第 11 页,共 8

21、1 页精选资料 随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网牢靠性的增加,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 进展,牢靠性大为提高,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； 为了进一步把握工程造价, 提高经济效 益,经过专家反复论证,我国少数变电站设计已逐步接受一些新的更为简洁的接线 方案； 2,大量接受新的电气一次设备 近年来电气一次设备制造有了较大进展,大量 高性能,新型设备不断显现,设 备趋于无油化, 接受 SF6 气体绝缘的设备价格不断下降, 相伴着国产 GIS 向高电压, 大容

22、量,三相共箱体方面进展,性能不断完善,应用面不断扩大,许多城网建设工 程,用户工程都考虑接受 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, 型设备进展； SF6 开关和机,电组合一体化的小 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 电气设备进行组合,形式繁多；这些设备运行牢靠性高,节省占地面积和空间,施 工安装简洁,运行爱惜便利,价格介于常规电气设备与 GIS 之间,是电气设备今后 进展的一个方向,符合我国目前的国情和技术进展方向； 3,变电站占地及建筑面积削减 随着经济和城市建设的进展, 市区的用电负荷

23、增长快速, 而城市土地特别宝贵, 地价越来越昂贵；新建的城市变电站必需符合城市的形象及环保等要求,追求综合 经济,社会效益,所以建设形式多接受地面全户内型或地下等布置形式,占地面积 有效削减；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,建筑面积更是大为削减； 4,变电站综合自动化技术 变电站综合自动化是一项提高变电站安全,牢靠稳 固运行水平,降低运行爱惜 成本,提高经济效益,向用户供应高质量电能服务的一项措施；随着自动化技术, 通信技术,运算机和网络技术等高科技的飞速进展,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,已经成为必定趋势

24、；另一方面,爱惜本身也需要自检 查,故障滤波,大事记录,运行监视和把握治理等功能；进展和完善变电站综合自 动化系统,是电力系统进展的新的趋势； 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； 变电站综合自动化进展趋势主要表现在一下几个方面：全分散式变电站自动 可修改编辑 第 12 页,共 81 页精选资料 化系统 .引入先进的网络技术； 总之,变电站综合自动化向着使电力系统的运行和把握更便利,快捷,安全, 灵敏的方向进展； 1.3 变电站设计的主要原就和分类 变电站设计的原就是： 安全牢靠, 技术先进, 投资合理, 标准统一, 运行高效, 努力做到统一性与牢靠性,先

25、进性,经济性,适应性,灵敏性,时效性和和谐性的 和谐统一； 1. 统一性：建设标准统一,基建和生产标准统一,外部形象提示公司企 业的文化特点； 2. 牢靠性：主接线方案安全牢靠； 3. 经济性,依据利益最大化原就, 综合考虑工程初期投资与长期运行费用,追求设备寿命期内正确经济效益； 4. 先进 性：设备选型先进合理, 占地面积小, 留意环保, 各项技术经济可比指标先进； 5. 适 应性：综合考虑不同地区的实际情形,要在系统中具有广泛的适应性,并能在确定 时间内对不同规模, 不同形式, 不同外部条件均能适应； 6. 灵敏性： 规模划分合理, 接口灵敏,组合方案多样,规模增减便利,能够运行于不同的

26、情形环境下； 7. 时效 性：建立滚动修改机制,随着电网的进展和技术的进步,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和谐 变电站设计的分类依据变电站标准方式,配电装置型式和变电站规模 3 个层次 进行划分； （1）依据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

27、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放开式开关设备和全 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 本次设计旨在把握变电站设计的基本流程；这既是对平常理论学问的考察,更 是对所学专业学问的一次实践；通过本次设计,巩固和加深专业课学问,把握发电 可修改编辑 第 13 页,共 81 页精选资料 厂部分初步设计的过程,而且也可以拓宽学问面,增强工程观念,

28、培养变电站设计 的才能,逐步提高解决问题的才能；同时对能源,发电,变电,和输电的电气部分 有了详细的概念,能娴熟地运用所学专业学问,如短路运算的基本理论和方法,继 电爱惜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,防雷接地爱惜等； 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： 包括容量运算, 台数和型号的选择,绘出主接线） ； 2. 短路电流运算及继电爱惜整定运算； 3. 主要电气设备选择； 4. 配电装置设计； 设计任务完成的阶段内容准时间支配 1设计（论文）各阶段名称 起止日期 查阅资料,翻译文献

29、 明白设计内容及要大四上学期第 14 ,15 周 2求,熟识设计题目,收集 与设计相关的资大四上学期第 16, 17, 料并阅读,完成开题报告 实习,并进行开18 周 大四下3题答辩 初步完成电气主接线设计,完成主学期第 1, 2 周 4接线,主 变及站变的选择（容量运算,台第 3,4 周 数和型号的 选择） 完成短路运算和继电爱惜整定运算 5完成导体和电气设备的选择 完成第 5,6,7,8 周 6防雷接地设计 第 9,10 周 7配电装置设计 第 11 周 8完成毕业设计论文及图纸的绘制,预备答辩 第 12 周 9第 13, 14,15 周 可修改编辑 第 14 页,共 81 页精选资料 2

30、 任务书 2.1 原始资料 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 电压供应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,远景进展 2 回； 35KV 近期 4 回,远景进展 2 回； 10KV 近期 9 回,远景进展 2 回； （二）电力系统接线简图 S1 =200MV 110KV 1200MVA 甲交 240 150 30 185 240 2（ 80 ） 110KV 12 25 FS 市变 可修改编辑

31、第 15 页,共 81 页精选资料 图 2-1 电力系统接线图 附注： 1, 图中,系统容量,系统阻抗均相当于最大运行方式： 2,最小运行方式下： S1 =170MVA ,S2=1050MVA , 3,系统可保证本所 110KV 母线电压波动在 5% 以内； （三）负荷资料 电压 负荷 最大负荷 穿越功率 负荷组成 三 自 然 Tmax 线 备 等级 MW MW （ %） 力率 名称 近 远 近 远 一 二 （h） 长 注 （ km 期 景 期 景 级 级 级 ） 110 市系一线 10 15 20 40 30 12 市甲线 15 20 25 备用一 KV 备用二 10 20 煤矿 1 235

32、 煤矿 2 2240 30 20 甲乡镇 320 30 10 乙乡镇 2220 30 20 KV 备用 1 15 备用 2 12 均 为 补 偿 后值 可修改编辑 第 16 页,共 81 页精选资料 化肥厂 140 20 5500 2化肥厂 240 20 5500 2开关厂 120 30 4000 3电 线 电 缆 120 30 4500 2厂 110 电 线 电 缆 1130 30 4500 2KV 厂 230 30 5000 2玻璃厂 1机械厂 1230 30 4000 食品厂 120 30 4500 20 40 3000 市区 备用一 1备用二 1（四）地势,地质,水文,气象等条件 所址

33、地区海拔 185m ,地势平整,属略微地震区； 年最高气温 +40C,年最低气温 -10C,年平均气温 +12C,最热月平均最高 温度 +34C；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 S1,南墙动身至 RM 变电所南墙上,全长共 12KM ,在线路 3, 7,9 ,11KM 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,自然容重 3,土壤电阻率为 100 ；地下水位较 低,水质良好,无腐蚀作用；土壤热阻率 T=120C/w ,土温 20C； 三,设计任务 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,

34、 变电所总体分析； 负荷分析运算与主变压器选择； 电气主接线设计； 短路电流运 算及电气设备选择； 配电装置 设计； 110KV 线路爱惜整定运算； 变压器爱惜整定运算； 110KV 或 35KV 母线爱惜整定运算； 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 可修改编辑 第 17 页,共 81 页精选资料 （1） 电气主接线图（ #2 图）； （2） 110KV 配电装置间隔断面图（ #2 图）； 2.2 设计内容及要求 1,主接线设计： 分析原始资料, 依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

35、线最优方案； 2,短路电流运算：依据所确定的主接线方案,选择适当的运算短路点运算短路 电流并列表示出短路电流运算结果； 3,主要电气设备选择； 4,110kV 高压配电装置设计； 5,进行继电爱惜的规划设计； （简略） 6,线爱惜和变压器主爱惜进行整定运算； 可修改编辑 第 18 页,共 81 页精选资料 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,按确定次序连接的,用以表示生产,集合和支配电 能的电路,电气主接线又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,继电爱惜装置

36、,自动装置和把握方 式的选择,对运行的牢靠性,灵敏性和经济性起准备性的作用； 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 站主接线必需中意一下基本要求； （1）运行的牢靠 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 的长短,以及能否保证对重要用户的供电； （2）具有确定的灵敏性 主接线正常运行时可以依据调度的要求灵敏的转变运 行方式,达

37、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 响范畴就最小,并且再检修时可以保证检修人员 的安全； （3）操作应尽可能简洁,便利 主接线应简洁清晰,操作便利,尽可能使操 作步骤简洁,便于运行人员把握； 复杂的接线不但不便于操作,仍往往会造 成运行人员的误操作而发生事故；但 接线过于简洁,可能又不能中意运行方 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 主接线在保证安全牢靠,操作灵敏便利的基础上,仍应使投 资和年运行费用小, 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进展,电力负荷增

38、加很快,因此,在选择主接线时仍应 考虑到具有扩建的可能性； 可修改编辑 第 19 页,共 81 页精选资料 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位置,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就 电气主接线的基本原就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,结合工程实际情形,在保证供电牢靠,调度灵敏,中意各 项技术要求的前提下,兼顾运行和爱惜的便利,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牢靠性,坚持牢靠,先进,适用,经济,美观的原就； 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体；

39、他与电力系统,电厂动 能参数,基本原始资料以及电厂运行牢靠性,经济性的要求等亲热相关,并对电气 设备选择和布置,继电爱惜和把握方式等都有较大影响；因此,主接线设计,必需 结合电力系统和发电厂或变电站的详细情形, 们之间的关系,合理的选择主接线方案； 全面分析有关影响因素 ,正确处理他 在工程设计中,经上级主管部门批准的设计任务书或托付书是必不行少的,设 计的主接线应中意供电牢靠,灵敏,经济,留有扩建和进展的余地； 1接线方式：对于变电站的电气接线,当能中意运行要求时,其高压侧应尽可 能接受断路器较少的或不用断路器的接线,如线路变压器组或桥型接线等；如能 中意继电爱惜要求时,也可接受线路分支接线

40、；在 线为 2 回时,一般接受桥型接线,当出线不超过 110 220kv 配电装置中,当出 4 回时,一般接受单母线接线,在 枢纽变电站中,当 110 220kv 出线在 4 回及以上时,一般接受双母线接线；在大 容量变电站中,为了限制 610kv 出线上的短路电流,一般可接受以下措施： 1. 变 压器分列运行 2. 在变压器回路中装置分裂电抗器； 3. 接受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：依据电气接线方式,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为正确选择接线和设备,必需进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负 荷的平稳；当缺乏

41、足够 的资料时,可实行以下数据： 1. 最小负荷为最大负荷的 60 70% ,如主要农业负荷时就取 20 30%；2. 负荷同时率取 ,当馈线在 三回以下且其中有特大负荷时,可取 1；3. 功率因数 一般取 0.8 ；. 线损 平均取 5%； 三,电气 主接线设计步骤 （1）分析原始资料 1. 本工程情形 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 可修改编辑 第 20 页,共 81 页精选资料 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 位置和容量位置）和作用,本期工程和远景与电力

42、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,爱惜配置等有关,直接影响电网的绝缘水平,系统供电的牢靠性和连 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 电力系统接受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,皆接受中性点直接接地系统,有称大电流 接地系统； 3. 负荷情形 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础数据,电力负荷推测工作是

43、电力规划工作的 重要组成部分,也是电力规划的基础；对电力负荷的推测不仅应有短期负荷推测, 仍应有中长期负荷推测,对电力负荷推测的精确性,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 国土地宽阔,各地气 象,地理条件相差较大,应予以重视； 5. 设备制造情形 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,必需对 各主要电气设备的性能,制造才能和供货情形,价格等质

44、量集合并分析比较,保证 设计的先进性,经济性和牢靠性； （2）主接线方案的拟定与选择 依据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础 上,依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,可拟定出如干个主接线方 案（近期和远景）；依据对主接线的基本要求,从技 术上论证并剔除一些明显不合理 的方案, 最终保留 23 个技术上相当, 有能中意任 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,经济山可行的最终方案； （3）短路电流运算和主要电气设备选择 可修改编辑 第 21 页,共 81 页精选资料 对选定的电气主接线进行短路电流运算,并选择合理

45、的电气设备； （4）绘制电气主接线 对最终确定的电 气主接线,依据要求,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,因而为便于电能的集合和支配,再进出线较多（一般超过 4 回）,接受母线作为中间环节, 可使接线简洁清晰, 运行便利, 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,不再扩建和进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

46、两大类,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,依据牢靠性和灵敏性经济性的要求,高压侧有 4 回 出线,其中两回备用,宜接受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,可以接受双母线接线,单母线分段接线方式,低压侧有 11 回出线, 其中两回备用,可以接受单母线分段,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 侧接受双母线接线方式, 35kv 侧接受双母线接线方式, 10kv 侧接受单母线分段接线方式； 110kv 侧接受双母线接线方式,优点是运行方

47、式灵敏,检修母线时不中断供电, 任一组母线故障时仅短时停电,牢靠性高；缺点是,操作复杂,简洁显现误操作, 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 侧接受单母线分段接线方式,供应市区工业 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,接受单母线分段接线方式,优点是接线简洁清晰,操作便利,造价低, 扩展性好,缺点是牢靠性灵敏性差；方案一主接线图如下： 可修改编辑 第 22 页,共 81 页精选资料 图 3 1 方案一主接线图 方案二： 110kv 侧接受双母线接线

48、方式, 35kv 侧接受单母线分段带旁路母线接 线方式, 10kv 侧接受单母线分段接线方式 可修改编辑 第 23 页,共 81 页精选资料 35kv 侧接受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,牢靠性提高,灵敏性增加, 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 侧接受双母线接线方式, 35kv 侧接受单母线分段带旁路母线接线方 式, 10kv 侧接受单母线分段带旁路母线接线方式 方案三的主

49、接线图如下： 可修改编辑 第 24 页,共 81 页精选资料 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,对变电站设计没有特别要求,地势平整,属平原 地带,为略微地震区,年最高气温 +40C,年最低气温 -10C,年平均气温 +12C, 最热月平均最高温度 +34C；最大风速 标准气象区； 30m/s ,复水厚度为 10mm ,属于我国第 V 因此 110kv 侧接受单母线分段接线方式就能中意牢靠性和灵敏性及经济性要求,对 于 35kv 及 10kv 侧,接受单母线分段接线方式； 综合各种因素,宜接受第三种方案； 可修改编辑 第 25 页,共 8

50、1 页精选资料 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 型号是变电站牢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,节省并重,近期以节省为主；因此,在确保安全牢靠供电的基础上,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,防止其中一台显现故障或 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,假如只有

51、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, 可依据详细情形装设 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,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 10 20 年的负荷进展；对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合； 2,依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中意 60% （ 220kV 及以上电压等级的变电所应中意 70% ）

52、的全部最大综合运算负荷,以及满 足全部 I 类负荷 S 和大部分 II 类负荷 S 220kV 及以上电压等级的变电所,在计及 过负荷才能后的答应时间内,应中意全部 I 类负荷 S 和 II 类负荷 S ,即 （ n 1） SN 0.6 0.7Smax 和（ n 1） SN S S （4-1 ） 最大综合运算负荷的运算： S max K t mPi max 1 % （4-2 ） i 1 cos i式中, Pimax 各出线的远景最大负荷； m 出线回路数； c o s 各出线的自然功率因数； Kt 同时系数,其大小由出线回路数准备,出线回路数越多其值越小, 可修改编辑 第 26 页,共 81

53、页精选资料 一般在 之间； % 线损率,取 5%； 因此,由原始材料可得： 35kv 侧： S1 2 23 2 .5 2 / 0.9 MVA 10kv 侧： S2 / / / 1.5 / 1 .5 / 1 / 1 / S1 S2 2 / 1.5 / 1 / 0.75 就总的负荷为： S总 取 Kt ,就： Smax MVA 1.05 MVA 就, SN Smax 34.355 MVA 因此主变容量为： SN 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

54、 多,运行费用高；只有受变压器的制造和运输条件的限制时,才考虑接受单相 变压器组,因此在本次设计中接受三相变压器组； 2.绕组数选择：在具有三种 电压等级的变电所中,假如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需和系统电压相位一样,否就 不能并列运行； 电力系统中变压器绕组接受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 Y 表示,假如将中性点引出就用表示, 对于中 低压绕组就用及表示；高压绕组为三角形联结时,用符号表示,

55、低压 绕组用表示； 三角形联结的绕组可以排除三次谐波的影响, 而接受全星形的变 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, 使电压的峰值增大,危害变压器的绝缘,仍会对通信设备产生干扰,并对继电保 护整定的精确性和灵敏度有影响； 可修改编辑 第 27 页,共 81 页精选资料 4.2 主变压器选择结果 依据以上运算和分析结果,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 1108%（kv）；中压 2%（kv）；低压 （ kv） 连接组别： YN/yn0/d

56、11 空载损耗： （kw） 短路损耗： 空载电流： 0.53% 阻抗电压（ %）：高中 :US 1 2 %；中低 U S 2 3 %；高低 U S 3 1 %, 因此选择 SFSZ9-25000/110 型变压器两台； 可修改编辑 第 28 页,共 81 页精选资料 5 短路电流运算 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, 他们的使用寿命； 由于发热和电动力的作用, 引起他们的损坏或缩短 （ 3）电力系统中部分地区的电压大大降低, 破坏用户工作的稳固性或影响工厂产品 质量； （ 4）破坏电力系统并列运行的稳固性,引起系

57、统震荡,甚至整个系统瓦解； 5.2 短路电流运算的目的 在变电站的设计中, 短路运算是其中的一个重要环节, 其运算的目的主要有以 下一个方面： （1）电气主接线的比较 （2）选择,检验导体和设备 （3）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 （4）在选择继电爱惜方式和进行整定运算时, 需以各种短路时的短路电流为依 据； 5.3 短路电流运算方法 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,造成的危害也最严肃；为了使电力系统中的电气设备在

58、最 严肃的短路状态下也能牢靠工作,因此作为选择检验电气设备的短路运算中,以三 相短路运算为主；三相短路用文字符号 k 表示；在运算电路图上,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,然后确定短路运算点,短路运算点要 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；在等效电路图 上,只需将被运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,短路电路也比较简洁,因此一般只需接受阻抗串并联的方法即 可修改编辑 第 29 页,共 81 页精选资料 可将电路化简,求出求等效总阻抗,在换算成运算电抗,依据运算曲线查出短路电 流标幺值,在换算成出名值；

59、 5.4 短路电流运算 确定短路点：在本次设计过程中,为了便利选择电气设备及校验,选取的短路点为 110kv ,35kv 及 10kv 母线； 电力系统接线图为： S1 =200MV 110KV 1200MVA L1 150 L2 甲交 L3 110KV 240 185 25 L4 ） 30 2（ 240 80 12 FS 市变 图 5-1 电力系统接线图 第一运算电路的参数：选取 SB 100MVA , U B UAV 可修改编辑 第 30 页,共 81 页精选资料 等值电路如下： 图 5-2 系统等值网络图 三相变压器： US11% U S21 % 1U S 1 2 U S 3 1 U S

60、 2 3 122US12 % US 22 % 1US1 2 US 2 3 US 3 1 122US13% U S23 % 1U S 2 3 U S 3 1 US1 2 122* 就： X X 11 * X X 21 US11 SB 100 100 25 100 SN * X X12 * X X 22 0100 100 U S13 SB * X X13 * X X 23 100 SN 25 可修改编辑 第 31 页,共 81 页精选资料 * X L1 X L1 SB 100 U2 Av 2 115 * X L 2 X L2 SB 12 100 U2 Av 2 115 * X L 3 X L 3