1、1设计总说明书根据设计任务书的要求，本次设计为 110KV 变电站电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图及其它图纸。该变电站设有两台主变压器，站内接线分为110KV,35KV 和 10KV 三个电压等级，各个电压等级分别采用单母分段接线，单母分段接线和单母分段接线。本次设计中进行了电气主接线的设计，短路电流计算，主要电气设备选择及校验（包括断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器和母线等） ，各电压等级配电装置设计及防雷保护的配置。本设计内容是将电力系统自动化技术专业的电力系统稳态分析 发电厂电气部分 、 电力系统继电保护 、 电力系统自动装置 、 电气识图 、电气设计CAD等课程所学的主要
2、知识点联系起来，将理论知识与工程实际联系起来，综合运用，全面贯通。2目录前言4第一部分 110KV 变电站电气一次部分设计说明书第 1 章 原始资料5第 2 章 电气主接线设计6第 2.1 节 主接线设计原则和要求6第 2.2 节 主接线的设计步骤10第 2.3 节 本变电站电气主接线设计11第 3 章 变压器选择第 3.1 节 主变压器选择15第 4 章 短路电流计算第 4.1 节 短路电流计算目的17第 4.2 节 短路电流计算的一般规定17第 4.3 节 短路电流计算的目的18第 4.4 节 短路电流计算结果20第 5 章 高压电气设备选择第 5.1 节 电器选择的一般条件22第 5.2
3、 节 高压断路器的选择24第 5.3 节 隔离开关的选择24第 5.4 节 互感器的选择25第 5.5 节 高压熔断器的选择25第 6 章 配电装置设计27第 7 章 防雷保计28第二部分 110KV 变电站电气一次部分设计计算书第 1 章 短路电流计算第 1.1 节 三相短路电流计算29第 1.2 节 线路最大长期工作电流计算29第 2 章 电气设备选择第 2.1 节 高压断路器选择323第 2.2 节 隔离开关选择33第 2.3 节 互感器选择34第 2.5 节 熔断器选择36总结37致谢38参考文献39附录一39附录二39附录三39附录四394设计总说明书变电站是电力系统的重要组成部分，
4、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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是够成电力系统的重要环节。电气主接线的拟定直接关系着全站电气设备的选择，配电装置的配置，继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计为 110KV 变电站电气一次部分初步设计，分为设计说明书，设计计算书，设计图纸等三部分。所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文从主接线，短路电流计算，主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图，电气总平面布置图，各级电压配电装置断面图等相关设计图纸。由于本人专业知识有限，错误在所
5、难免，敬请各位老师批评指正。5第一部分 设计说明书第 1 章 原始资料该课题来源于工程实际，建设此变电站是为了满足该地区输变电的需要。本次设计的变电站高压侧从相距 6.5km 的 PX110kV 变电站受电，经过降压后分别以 35kV、10kV 两个电压等级输出。它在系统中起着重要的作用，它是变换电压、汇集和分配电能的电网环节，可以降低输电时电线上的损耗，主要的作用是将高压电降为低压电，经过降压后的电才可接入用户。 1.1 建站规模（1） 、变电站类型：待建电站属于 110kV 变电工程。（2） 、主变台数及容量：待建 DK110kV 变电站主变台数及容量为：本期231.5MVA，远景规划：2
6、31.5MVA。（3） 、主变台数及容量：待建 DK110kV 变电站主变台数及容量为：本期231.5MVA，远景规划：231.5MVA。（4）、进出线：待建 DK110kV 变电站从相距 6.5km 的 PX110kV 变电站受电，线径 LGJ-240；变电站进出线(全部为架空线)，110kV 共 2 回；35kV 共 4 回；10KV 共 16 回。（5）负荷情况：待建 DK110kV 变电站年负荷增长率为 5%，变电站总负荷考虑五年发展规划。（6）无功补偿：待建 DK110kV 变电站无功补偿装置采用电力电容两组，容量为 23000kvar。（7）建站规模：待建 DK110kV 变电站所
7、占地面积可采用半高型布置。1.2、 短路阻抗系统作无穷大电源考虑，归算到本站 110kV 侧母线上的阻抗标幺值 =1X， （取 MVA， ） 。06.2X154.10BS0.1SE1.3、 地区环境条件待建 DK110kV 变电站所在地区年最高气温 35，年最低气温15，年平均气温 15。6第 2 章 电气主接线设计电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。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。为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求联接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能
8、要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网路，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细的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。第 2.1 节 主接线设计原则和要求主接线代表了变电站电气部分主题结构，是电力系统的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电
9、、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。2.1.1.电气主接线的设计原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家相关的方针、政策、法规、规程为准则，结合工程实际情况的具体特点，全面、综合的加以分析，力求保证供电可靠、调度灵活、操作方便、节省投资的原则。2.1.1.1 合理的选择发电机以及其容量和台数（1）应该根据发电厂在系统中的地位和作用，以优先选取大容量、高效率的标准系列发电机
10、组为原则，结合任务书提出的具体情况及现场条件来确定。 （2）为了便于管理，火力发电厂内一个厂房的机组不宜超过六台。（3）确定水轮机发电机组装机容量，应按保证出力和经济用水，并注意丰水期和枯水期的运行方式。7（4）发电厂最大单机容量一般不宜大于系统总容量的 10 。021.1.2 电压等级及接入系统方式的确定（1）发电厂或变电所的电压等级不宜过多，以不超过三个电压等级为原则。（2）大型发电厂一般距负荷中心较远，电能需要较高电压输送，其容量较大，故宜采用简单可靠的单元接线方式（如发电机变压器单元接线或发电机变压器线路单元接线），直接接入高压或超高压系统。（3）中、小型发电厂一般靠近负荷中心，常带有
11、 610kv 电压级的近区负荷，与系统的连接只是输出本厂剩余功率，容量不大。其主接线的设计对 610kv 发电机电压级接线宜采用供电可靠性较高的母线接线形式，而与系统的连接则可采用单回线弱联系的接入方式。（4）35kv 及其以上高压线路多采用架空线路；10kv 可采用架空线路，也可用电缆线路。2.1.1.3.发电机电压母线有发电机电压母线的电厂，地方负荷较多，出现数目较多，所以一般选择双目分段，每一分段接一台发电机，接入母线的发电机总容量只需稍大于地方负荷即可。不能将过多的发电机接入母线，否则母线的短路容量太大，会出现选不到轻型开关的情况。若地方负荷较大，已出现轻型开关不能胜任时，就要考虑采取
12、限制短路电流的措施，比如采取母线分段分列运行、主变压器分列运行、采取分列变压器、变压器低压侧分裂电抗器、装母线分段电抗器、装出线电抗器等。2.1.4.正确地选用接线形式（1）单母线接线：适用小容量发电厂、变电所。（2）单母线分段接线：应用于 610kv 时，每段容量小于 25MW；3560kv 时，出线回路数小于 8 回；110220kv 时，出线回路数小于四回。（3）单母线带旁路母线接线：多用于 35kv 以上系统的屋外配电装置。35kv时，出线回路数大于八回；110kv 时，出线回路数大于六回；220kv 时，出线回路大于五回。（4）单母线分段带旁路母线接线：应用于出线不多，容量不大的中、
13、小型发电厂；35110kv 变电所。8（5）双母线接线：应用于发电厂和变电所出线带电抗器的 610kv 配电装置，以及 3560kv 出线数目超过八回或连接电源较多负荷较大、110220kv 出线数为五回及其以上的情况。（6）双母线带旁路母线接线：应用同（3）。（7）双母线分段接线：应用于大型发电厂 610kv 侧接线。（8）一个半断路器接线：应用于 220kv 以上特别是 500750kv 超高压、大容量的系统。（9）桥型接线：应用在 35220kv 的配电装置中。内桥接线：当变压器不需要经常切除，而输电线路较长系统没有穿越功率流经本所时；外桥接线：当变压器经常切除，而输电线路短系统有穿越功
14、率流经本所时。（10）角型接线：应用于全部回路数小于 56 回，工作电流不大，最终规模明确的 110kv 及其以上的配电装置中（水电站用较多），一般接线不超过六角形，以四角形应用最广。（11）单元接线：应用于将全部电能送出，没有机压负荷的发电厂。（12）变压器母线组接线：应用于 220kv 及其以上超高压的变电所中。2.1.1.3.旁路母线的设置原则采用分段单母线或双母线的 110220kv 配电装置，当断路器不允许停电检修时，一般需设置旁路母线。主变压器的 110220kv 侧断路器，宜接入旁路母线。当有旁路母线时，应首先采用以分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当 220kv 出线
15、为五回线及其以上、110kv 出钱为七回线及其以上时，一般专设专用的旁路断路器；当采用可靠性较高的的 的断路器可不用旁路母线；6SF对于 610kv 屋内配电装置一般不设旁路母线。21.2 电气主接线设计的基本要求对主接线的基本要求可概成六字，即“可靠、灵活、经济”。2.1.21 可靠性9供电可靠性是电力生产和分配的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。一般定性分析和衡量主接线运行可靠性的标志是：（1）断路器检修时，能否不影响供电。（2）线路、断路器或母线故障时以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对一、二类重要用户的供电。（3）发电厂或变电
16、所全部停电的可能性。（4）对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足以下可靠性准则的要求。1）任何断路器检修，不得影响对用户的供电。2）任一进、出线断路器故障或拒动，不应切除一台以上机组和相应的线路。3）任一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合时，以及分段或母联断路器故障或拒动时，都不应切除两台以上机组和相应的线路。4）一段母线故障（或连接在母线上的进出线断路器故障或拒动），宜将故障范围限制到不超高整个母线的四分之一；当分段或母联断路器故障时，其故障范围宜限制到不超过整个母线的二分之一。2.1.2.2.灵活性电气主接线应能适用各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换，其灵活性要求有以下几
17、个方面：1）调度灵活，操作简便：应能灵活地投入（或切除）某些机组、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）检修安全：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）扩建方便：应能容易地从初期过度到最终接线，在扩建过度时应尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，完成过度方案的实施，使改造工作量最少。102.1.2.3 经济性在满足技术要求的前提下，做到经济合理。1）投资省：主接线简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要
18、适当限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备。2）占地面积小：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）电能损耗小：在发电厂或变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器，所以应经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压器而增加电能损失。第 2.2 节 电气主接线的设计步骤2.2.1 电气主接线的具体设计步骤如下：1.分析原始资料1）本工程情况：变电站类型，设计规划容量（近期、远景），主变台数及容量等。2）电力系统情况：电力系统近期及远景发展规划（510 年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。3）负荷情况：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。4）环境条件：当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电气的选择和配电装置的实施均有影响。5）设备制造情况：为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。2.2.2 拟定主接线方案根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接
