1、重庆水利电力职业技术学院专科生毕业论文（设计）题目： 某 110KV 降压变电所电气一次部分初步设计 系 别 专 业 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日摘 要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个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，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定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，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定修建 1 座 110KV 降压变电所。首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷
2、增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 110kV，35kV ，10kV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围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，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了 110kV 电气一次部分的设计。关键词：变电所 主变压器 短路计算 选型目 录一 原始资料 .11.1 原始资料 11.2 对原始资料的分析计算 1二 110KV 盐北变电所
3、主变选择 .32.1 主变方案选择 32.2 主变容量、参数选择 4三 所用变选择 .6四 主接线设计 74.1 选择原则 74.2 110KV 主接线设计 .74.3 35KV 主接线设计 84.4 10KV 主接线设计 8五 短路电流计算 .95.1 选择短路电流计算点 95.2 短路电流计算 9六 变电所电气设备选择 146.1 选择设备的基本原则 .146.2 断路器的选择 .156.3 隔离开关的选择 .216.4 电流互感器的选择 .276.5 电压互感器选择 .366.6 主母线选择 .36七 继电保护配置 397.1 110KV 线路保护 397.2 主变压器的主保护 .407
4、.3 主变压器的后备保护 .427.4 过负荷保护 .427.5 变压器的零序过流保护 .42八 防雷及接地体设计 438.1 防雷保护的设计 .448.2 接地装置的设计 .458.3 主变中性点放电间隙保护 .45致 谢 46参考文献 47摘 要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个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，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定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，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定修建 1 座 110
5、KV 降压变电所。首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 110kV，35kV ，10kV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围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，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了 110kV 电气一次部分的设计。关键词：变电所 主变压器 短路计算 选型一 原始资料
6、1.1 原始资料待建 110KV 盐北变电站从相距 30km 的 110KV 盐城东郊变电站受电。待建 110KV 盐北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。地区气温:1年最高气温 35，年最低气温 15。2年平均气温 15。待建 110KV 盐北变电所各电压级负荷数据如下表: 电压等级线路名称 最大负荷 （MW）COS 负荷级别供电距离（KM ）Tmax 及同时率A 20 0.85 1 10B 15 0.8 1 12造纸厂 11 0.8 2 8化工厂 20 0.8 2 735KV冶炼厂 15 0.85 1 105000/0.9A 3 0.85 1 1.5B 2 0.85
7、2 2.5毛纺厂 1 0.8 2 1.0水泥厂 1.2 0.8 2 1.5纺织厂 0.8 0.8 2 1.010KV水厂 2 0.8 1 1.53500/0.851.2 对原始资料的分析计算为满足电力系统对无功的需要，需要在用户侧装设电容器，进行无功补偿，使用户的功率因数提高，35kV 线路用户功率因数提高到 0.9 为宜，10kV 线路用户功率因数应不低于 0.9。根据原始资料中的最大有功及调整后的功率因数，算出最大无功，可得出以下数据:电压等级线路名称最大有功（MW ）最大无功（MVAr）COS负荷级别Tmax 同时率A 20 9.19 0.9 1B 15 7.27 0.9 1造纸厂 11
8、 5.33 0.9 2化工厂 20 9.19 0.9 235KV冶炼厂 15 7.27 0.9 15000 09A 3 1.46 0.9 1B 2 0.92 0.9 2毛纺厂 1 0.49 0.9 2水泥厂 1.2 0.58 0.9 2纺织厂 0.8 0.39 0.9 210KV水厂 2 0.92 0.9 13500 085二 110KV 盐北变电所主变选择主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 510 年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。在选择主变压
9、器容量时对重要变电所，应考虑当一台主变器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的 60%70%。本变电所主变容量按远景负荷选择，并考虑到正常运行和事故时过负荷能力。2.1 主变方案选择方案一：单台三相三绕组变压器，型号 SFSZ9-/110，电压等级 110/35/10。方案二：两台三相双绕组变压器，其中一台型号为 SFSZ9-90000/110，电压等级110/35；另一台为 SFSZ9-20000/110，电压等级 110/10。方案三：四台三相双绕组变压器，其中两台型号为 SFSZ9-
10、90000/110，电压等级110/38.5；另两台型号为 SFSZ9-12000/110，电压等级 110/10。方案四：两台三相三绕组变压器，型号为 SFSZ9-75000/110，电压等级110/35/10。主变方案技术比较方案比较 方案一 方案二 方案三 方案四优点 接线简单、占地面积小。接线简单。 运行可靠性、灵活性高，能满足重要用户的需要。运行可靠性、灵活性高，能满足重要用户的需要。缺点 运行可靠性、 运行可靠性、 选用变压器多，灵活性差，不能满足重要用户的需要。灵活性差，不能满足重要用户的需要。运行维护工作量大。本变电所有重要的、类负荷，为满足运行的可靠性和灵活性，应选择两台以上
11、变压器，因此选择方案三、方案四进行经济比较分析。2.2 主变容量、参数选择方案三 35KV 负荷由两台电压为 110KV/35KV 变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证 35KV 用户的一级和二级全部负荷的供电。 35KV 用户的一级和二级全部总容量： S35 = 89.57 (MVA), 因此可选择两台SFPSZ9-90000/110 型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN, d11。10KV 负荷由两台电压为 110KV/10KV 变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证 10KV 用户的一级和二级全部负荷的供电。 10KV 用户的一级和
12、二级全部总容量： S10 = 11.08 (MVA), 因此可选择两台SFSZ9-12500/110 型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN, d11。方案四所有负荷均由两台电压为 110KV/35KV/10KV 变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证所有用户的 70全部负荷的供电。 用户的 70全部总容量： S110 = 76.3 (MVA), 因此可选择 SFPSZ9-75000/110 型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN,yn0, d11。由于 15S 110 = 15109.2 (MVA)16.38(MVA) S 10 = 11.08 (MVA)，
13、15S 110 = 15109.2 (MVA)16.38(MVA) 盐北变电所最大长期工作电流 Igmax（考虑变压器事故过负荷的能力 40%）ASeg 1023%)41(75233max (3)根据有关资料选择 LW25-110/1250 型断路器技术参数型号数量额定电流I（A）额定开断电流（KA）极限通过电流 Igf (kA) 4 秒热稳定电流(kA)LW25-110/1250 3 1250 25 25 25(4)校验：U e=110kV=UNI=1250A1102A 额定开断电流校验：110kV 母线三相稳态短路电流 I (4) =2.71 KA LW25-110/1250 断路器的额定
14、开断电流25KA符合要求。动稳定校验 ：110kV 母线短路三相冲击电流：i ch=7.83(kA)LW25-110/1250 断路器的极限通过电流 Igf=25(kA)ichI gmax=1326A额定开断电流校验：35kV 母线三相稳态短路电流 I (4) =7.28 KA LW8-35/1600 断路器的额定开断电流25KA符合要求。动稳定校验 ：35kV 母线短路三相冲击电流：i ch=19.84(kA) LW8-35/1600 断路器的极限通过电流 Igf=25(kA)ichI gmax=464A额定开断电流校验：35kV 母线三相稳态短路电流 I (4) =7.28 KA LW8-
15、35/1600 断路器的额定开断电流25KA符合要求。动稳定校验 ：35kV 母线短路三相冲击电流：i ch=19.84(kA) LW8-35/1600 断路器的极限通过电流 Igf=25(kA)ichI gmax=820A额定开断电流校验：10kV 母线三相稳态短路电流 I (4) =22.4 KA ZN28-10/1000 断路器的额定开断电流 31.5KA符合要求。动稳定校验 ：10kV 母线短路三相冲击电流：i ch=58.4(kA) ZN28-10/1000 断路器的极限通过电流 Igf=80(kA)ichI gmax=246A额定开断电流校验：10kV 母线三相稳态短路电流 I (
16、4) =22.4 KA ZN28-10/630 断路器的额定开断电流 31.5KA符合要求。动稳定校验 ：10kV 母线短路三相冲击电流：i ch=58.4(kA) ZN28-10/630 断路器的极限通过电流 Igf=80(kA)ich盐北变电所最大长期工作电流 Igmax（考虑变压器事故过负荷的能力 40%）ASeg 1023%)41(75233max (3)根据有关资料选择 GW4-110/1250 型隔离开关技术参数型号 数量额定电流I（A）极限通过电流 Igf (kA) 4 秒热稳定电流(kA)GW4-110/1250 10 1250 25 25(4)校验：U e=110kV=UNI
17、=1250A1102A动稳定校验 ：110kV 母线短路三相冲击电流：i ch=7.83(kA)GW4-110/1250 断路器的极限通过电流 Igf=25(kA)ichI gmax=1326A动稳定校验 ：35kV 母线短路三相冲击电流：i ch=19.84(kA) GW5-35/1600 隔离开关的极限通过电流 Igf=25(kA)ichI gmax=464A动稳定校验 ：35kV 母线短路三相冲击电流：i ch=19.84(kA) GW5-35/630 隔离开关的极限通过电流 Igf=25(kA)ichI gmax=820A动稳定校验 ：10kV 母线短路三相冲击电流：i ch=58.4(kA) GN19-10/1000 隔离开关的极限通过电流 Igf=80(kA)ichIgf 符合动稳定要求
