1、华 北 电 力 大 学 成 人 教 育毕 业 设 计 (论 文 )论文题目： 变电所电气一次系统设计 学生姓名： 王静波 学号 12721137 年级、专业、层次： 12 级 电气工程自动化 专升本 函授站： 保定电院 二 一 四 年 八 月目 录1.绪论 （1）2.电气主接线设计 （2）2.1 根据原始资料选择合理的电气主接线（2）2.2 主接线的基本接线形式（2）2.2.1 单母线接线（2）2.2.2 单母线分段接线（2）2.2.3 双母线接线（3）2.2.4 桥型接线（4）2.3 主接线形式的确定（5）3.变压器选择 （6）3.1 变电所主变压器台数的确定（6）3.2 变电所主变压器容量
2、的确定（6）3.3 变电站主变压器形式的选择 (6)4. 短路电流的计算 （7）4.1 短路电流计算的目的（7）4.2 短路点的确定（7）4.3 短路电流的计算（7）5. 电气设备选择 （10）5.1 正常工作条件包括额定电压和额定电流（10）5.2 负荷电流（11）5.3 断路器的选择（11）5.4 隔离开关的选择（13）5.5 各级电压母线的选择（13）5.6 绝缘子和穿墙套管的选择（13）5.7.1 参数选择（14）5.7.2 型式选择（14）5.8 电压互感器的配置和选择（14）5.8.1 电压互感器的配置原则（14）6.防雷保护（16）6.1 防雷设备的规划与设置（16）6.2 避雷
3、针的设置（16）6.3 避雷线的设置（16）6.4 避雷器的选择（16）6.5 防雷保护（16）7.电气设备布置（18）7.1 配电装置应满足的基本要求（18）7.2 室外配电装置的选择（18）7.3 室内配电装置的选择（18）7.4 配电装置的类型及特点（18）7.4.1 屋内配电装置的特点 (18)7.4.2 屋外配电装置特点（18）7.4.3 成套配电装置特点（19）参考文献（20）致谢（21）任 务 书学生姓名：王静波 年级专业层次：12 电力专升本学号： 12721137 函授站：保定电院一、 毕业设计（论文）题目：变电所电气一次系统设计、二、 毕业设计（论文）工作起止时间：2014
4、.6.2 2014.9.1三、 毕业设计（论文）的内容要求：1. 按照任务书的要求与进度完成毕业设计各个阶段的设计工作。2. 变电站的设计满足可靠性，经济性的要求。3. 设计方案合理、短路计算准确、设备选择适当、防雷设计切合实际。4. 设计成果：1）.设计说明书、计算书。设备概算表各一份。2）.设计图纸基本要求：电气主接线图 1 张（1 号图纸） ，变电所总平面图 1 张（1 号图纸） ，低压室内配电装置配置图 1 张（2 号图纸） ，配电装置断面图 2 张（2 号图纸） ，防雷保护和接地布置图 1 张（2 号图纸）5. 按毕业设计规范和要求撰写毕业论文。四、 分阶段完成时间：1. 查阅资料，
5、熟悉课题。2014.6.2 2014.6.252. 变压器台数、容量确定及主接线设计。2014.6.26 2014.7.103. 短路计算。2014.7.11 2014.7.194. 电气设备选择及校验。2014.7.20 2014.7.305. 室内外配电装置设计。2014.7.31 2014.8.76. 防雷及接地系统设计。2014.8.08 2014.8.177. 撰写论文及绘图。2014.8.18 2014.9.1五、原始数据和参考资料：一）.原始数据：1. 变电所类型：终端变电所2. 电压等级： 110/10kV3. 负荷情况：10kV：最大负荷 40MW，最小负荷 30MW，Tma
6、x=6000hcos=0.8，类负荷占 60%4. 出线回路： 10kV：出线 13 回5. 系统情况：110kV：4 回进线，系统等值电抗 0.15（SB=100MWA，UB=UP）6. 环境条件：（1） 最高温度：40 最高温度 40，最低温度-20，年平均温度 20（2） 土壤电阻率： 400 欧米（3） 当地雷暴日： 40 日/年二）参考资料1发电厂电气部分课程设计参考 黄纯华2电力工程设计手册.(第一册) 西北、东北电力设计院3发电厂、变电所电气主接线和布置 西北电力设计院4发电厂、变电所电气主接线和设计 西安交大1 绪论电力系统是由发电厂、升降压变电站、输配电线路和用户组成的。变电
7、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 1。我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备等要求越来越高。现代电网结构日趋复杂，电网容量不断扩大，对电网运行的可靠性要求也越来越高。本课题研究的是 110kV 变电站一次部分设计。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响了电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着交换和分配电能的作用。这就要求变电站的一次部分设计的电气主接线形式经济合理；一次电气设备的选型、数量、产品质量符合相关设计规程要求；变电站平面布置在要符合国家规定和标准的前提下尽量节省土地。只有这样变电站建成后才能可靠运行
8、、经济运行，最大限度地为国民经济服务。本次 110kV 变电站电气部分设计主要为电气一次部分设计，未考虑土建部分和二次部分。关键词：变电站，变压器，电气主接线2 电气主接线设计2.1 根据原始资料选择合理的电气主接线变电站主接线的设计要求，根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回数等条件和具体情况确定。通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资，随着高压进线回数的不同，可采用桥型、单母线、双母线及单母线分段接线等。对电气主接线的基本要求：保证必要的供电可靠性和电能质量，具有一定的灵活性和方便性，具有经济性，具有发展和扩建的可能性，接线简单、清晰、操作方便。电气
9、主接线的设计原则：主接线在设计时，应考虑变电所在电力系统中的地位和作用；考虑近期和远期的发展规模；考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线影响；考虑主变台数对主接线的影响；考虑备用容量的有无和其大小对主接线的影响。2.2 主接线的基本接线形式2.2.1 单母线接线整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都接在同一组母线上，是母线制中最原始和最简单的接线。优点：(1）简单清晰，采用设备少(2) 操作方便，便于扩建缺点：不够灵活，任一元件的故障或检修均需使整个配电装置停电适用范围：(1） 6-10KV 配电装置的出线回路数不超过五回时(2) 35-60KV 配电装置的出线回路数不超过三回时(3)
10、 110-220KV 配电装置的出线回路数不超过两回时图 1-1 单母线接线2.2.2 单母线分段接线当出线回路数增多时，单母线供电不够可靠，而需要用断路器将母线分段。优点：(1) 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同的段引出两个回路，有两个电源供电，保证重要用户的供电。（2） 当一段母线发生故障时，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，调度灵活。缺点：(1)当一段母线或隔离开关故障或检修时，该回路必须停止工作。(2)当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。图 1-2 单母线分段接线适用范围：(1) 610kV 配电装置出线回路数目为 6 回及以上时(2)110KV-
11、220KV 进线为 4 回时2.2.3 双母线接线具有两组母线：工作母线，备用母线，每回线路经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器连接，其具有如下特点：优点：(1) 运行调度灵活(2) 检修任一母线时，不会停止对用户连续供电(3) 检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路(4) 母线故障时能迅速恢复供电(5) 扩建及试验方便缺点：(1) 占地面积大，投资多(2)设备多，配电装置复杂 适用范围：110-220KV 配电装置当出线回路数为 5 回以上时。图 1-3 双母线接线2.2.4 内桥型接线优点：(1)两个进线。两个出线四个回路中只有三台断路器，所用断路器数
12、量较少，是最经济的接线(2)内桥接线连接桥断路器在变压器侧，并设置了桥断路器，两台断路器在进线侧，使得进线的操作更加灵活方便。当一路进线发生故障时，故障线路的断路器断开，备自投装置将联络断路器合上，不影响变压器的运行。缺点：当变压器进行投切操作时，需要将相应的线路停电。的其他俩台断路器接在线路上，因此线路的投入与切除比较方便，并且当线路发生断路故障时 ，仅故障线路的DL 跳闸 ，不影响其他回路运行。适用范围：进线线路故障较多，线路路径较长，变压器又不需要经常切换的变电站，一般110KV 终端型变电站采用这种接线。2.2.5 外桥型接线优点：(1)两个进线。两个出线四个回路中只有三台断路器，所用
13、断路器数量较少，也是最经济的接线(2)外桥接线连接桥断路器在线路侧，并设置了桥断路器，两台断路器在出线侧，因此变压器的投入与切除比较方便缺点：线路故障或检修时，需要停运相应的变压器。适用范围：进线线路故障较少，线路路径较短，变压器需要经常切换的变电站，一般 110kV 终端型变电站采用这种接线。图 1.4 桥型接线2. 3 主接线形式的确定110KV 侧：此变电站进线侧为四回进线，是电网终端变电站，其负荷为地区性负荷。采用双母线接线形式投资比较大，从可靠性和负荷的等级上分析，110kV 侧采用单母线分段接线方式，在线路故障或切除投入时，不影响其余回路工作，而变压器故障或切除投入时不会使相应线路
14、短时停电，并且投资要比双母线接线方式要小且易扩展，所以选择110kV 侧单母线分段接线。10KV 侧：采用单母线分段接线，调度灵活也可重要客户提供双电源供电，保证供电的可靠性。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。所以选择 10kV 侧单母线分段接线。变压器选择3.1 变电所主变压器台数的确定（1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。（2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。（3）对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量
15、的 1-2 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。考虑到该变电站为终端变电站，考虑到负荷的重要性和供电的可靠性。故选用两台主变压器并列运行，两台主变压器容量相等。3.2 变电所主变压器容量的确定（1）主变压器容量的选择，除依据原始资料外，还应考虑变电所建成后 5-10 年的规划负荷，并适当考虑到远期 10-20 年的负荷发展。对于城郊变电所，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，应考虑当一台主变停运时，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，当一台主变停运时，
16、其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%-80%。考虑到 10kV 侧最大负荷和最小负荷侧的情况。所以，两台主变压器最少应各自承担 20MVA。当一台停运时，另一台则承担 70%为 28MVA。考虑到变压器超负荷使用的情况。故选两台 25MVA 的主变压器就可满足负荷需求。经挑选，选用 SFZ11-25000/110,空载损耗 27.6KW，负载损耗 107.5kw,空载电流 1.5，短路阻抗 10.53.3 变电站主变压器型式的选择本站是具有两种电压等级的变电站，而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定 对电力系统一般要求 10KV 及以下变电站采用一级有载调
17、压变压器。故本站主变压器选用有载两圈变压器。我国 110kV 及以上电压变压器绕组都采用 Y 连接； 35kV 以下电压变压器绕组都采用 连接。0 故主变参数如下：0.6Pm=0.6*=24MVA所以上两台 25MVA，型号为 SFZ11-25000、110/10 变压器。电压组合型号 高压 高压分接范围 低压连接组标号空载损耗负载损耗空载电流短路阻抗SFZ11-25000-110/10 110 5*1.5% 10 Y,yn0 27.6 107.5 1.5 10.5根据设计规范第 3.7.1 条自然功率因数未达到规定标准的变电所，应安装并联无功补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要
18、负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。电力工程电力设计手册规定“对于 35-110KV 变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较大者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。本变电站选两台 7500 千乏可调容无功补偿电容器。4 短路电流的计算4.1 短路电流计算的目的：1) 在选择电气接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需要进行必要的短路电流计算。2) 在选择电气设备时，为了保证设备正常运行和故障时都能安全可靠的工作，同时力求节约资金，这需要计算短路电流。
