1、中 原 工 学 院成人教育毕业设计(论文)论文题目：110kV 变电所一次部分初步设计学 生 姓 名： 沈 晓 峰 级 别： 12 专 业： 电气工程 及其自动化 2014 年 7 月键入文字 中原工学院 键入文字1摘要本文针对 110kV 地方降压变电站进行电气一次部分设计，系统经双回路给变电站供电，并分别以 35kV 和 10kV 的电压向附近用电客户供电，其中 35kV 出线 4 回，10kV 出线 24 回。本设计主要包括原始资料的分析；负荷计算与主变压器的选择；电气主接线设计及技术经济性比较，短路电流计算，变电所电气设备的选择及校验（包括电力电缆、母线、隔离开关、断路器及电流互感器、
2、电压互感器等） ；配电装置设计和防雷和接地保护设计等。为了满足社会发展的需要,变电站一般是按照本地区 510 年后用电量满负荷的容量进行设计，不必为将来因为容量小而再重建或扩容。变电站形式上采用独立变电站，其中主变压器采用满足需求的三绕组变压器，一次设备的选取都充分考虑了生产的需要。在防雷上采用通用的防雷设计方法。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。通过一次设计到位，可以为今后电网的扩充等减少投资，并为变电站的安全稳定供电提供保障。关键词：110KV 变电站；主接线方案；设备选择与校验；配电装置；防雷 键入文字 中原工学院 键入文字2目 录中文摘要 .11 前 言 .41.
3、1 概述 .41.2 原始资料分析 .42 主变压器的选择 .62.1 台数 .62.2 容量 .62.3 调压方式 .73 电气主接线设计 .83.1 电气主接线的设计原则 .83.2 主接线设计应考虑的基本问题 .83.3 变电所各接线方式的适用范围 .93.4 电气主接线方案的比较与确定 .104 短路电流计算 .124.1 短路电流的概述 .124.2 短路计算点的选择 .124.3 短路电流计算方法 .134.4 短路电流计算结果 .135 电气设备的选择与校验 .145.1 母线 .155.2 断路器的选择 .175.3 隔离开关的选择 .195.4 电流互感器的选择 .215.5
4、 电压互感器 .235.6 熔断器 .246 配电装置设计 .266.1 配电装置概述 .266.2 配电装置的选择 .267 防雷保护设计 .287.1 防雷保护概述 .287.2 避雷针的选择及校验 .29致 谢 .35键入文字 中原工学院 键入文字3参考资料 .36键入文字 中原工学院 键入文字41 前 言1.1 概述根据要求，本文所设计的变电站担负工农业生产及城乡生活用电，根据电力系统技术规程中的有关部分，特别是：1） 、系统设计应在国家经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、输
5、、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。2） 、系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（五年内逐年研究） ，远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。依据上述技术规程要求和工程实例情况，同时参考了电气一次部分设计手册 、电气一次部分设备手册等资料，本文进行变电站电气一次部分的设计工作。1.
6、2 原始资料分析根据任务书资料，本文设计的变电站相关情况如下：1.变电站类型110Kv 降压变电站；2.电压等级110/35/10kV；3.出线回路数110kV 侧 2 回，35kV 侧 4 回，10kV 侧 24 回；4.负荷情况35kV 侧:最大 20MW ,最小 15MW ,Tmax=3800h, ；85.0cos10kV 侧:最大 25MW ,最小 10MW ,Tmax=3500h, ；5.负荷性质键入文字 中原工学院 键入文字5工农业生产及城乡生活用电；6.系统情况1）系统经双回路给变电站供电；2）系统 110kV 母线短路容量为 4500MVA；3）系统 110kV 母线电压满足常
7、调压要求；5.环境条件年最高气温 40，最低-5；海拔 200m；雷暴日 30 日/年；土质黏土，电阻率小于250 欧.米。键入文字 中原工学院 键入文字62 主变压器的选择变压器是变电站的主要设备，它担负者交换网络电压，进行电力传输的重要任务，它的容量代表了变电站在系统的位置。它的选择关系到供电的可靠性和运行的经济性，关系到电缆设备的选择和系统的稳定运行，它是变电站的核心设备。正确合理的选择主变压器的台数、容量和类型是电力系统规划和变电站主接线设计的一个重要问题。变压器是一种静止的电器，运行实验证明，它的工作是比较可靠的，一般寿命为 20 年，事故率小，通常设计时不考虑设置专用备用变压器，如
8、果变压器容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增加占地面积而且增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥经济效益，若容量选择过小将会影响变电站 负荷的需要，这在技术上是不合理的。主变压器的容量和台数的确定，还应跟据电力系统的 510 年发展规划，输送功率大小，出线回数电压等级及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。2.1 台数为保证供电可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响供电，变电站中一般装设两台主变压器。因该变电站“以双回 110KV 架空输电线路”与上级变电站联系，且为工农业生产及城乡生活用电，因此，适用两台主变压器。2.2 容量我国对变电站主变压器容量的选择（包括装设一台，两台
9、或以上主变压器）也充分考虑。利用变压器的正常和事故情况下的过负荷能力，对于装设两台及以上主变压器的变电站，规定主变压器容量按照 5-10 年电力系统发展规划，并当停用一台主变压器时，需保证全部负荷的 6070%。同时，应保证用户的一般负荷和大部分二级负荷，以免对设备，人身，和生产造成重大损失。变电站一般安装两台主变压器，通常按 SH=0.6PM 选择每台主变压器的容量。因本所最大负荷为 20/0.85+25/0.85=52.94MVA。所以主变压器按 SH=0.6PM 的计算容量为 SH=0.652.94=31.76MVA。根据变压器的容量“最终应选取靠近的国家系列标准规格”的原则，确定主变压
10、器的选择容量为 50MVA，此时能保证一台主变压器停运时，对占总负荷 66%的类负荷的供电。键入文字 中原工学院 键入文字72.3 调压方式有载调压变压器能在额定容量范围内带负荷调整电压，调压范围大，可以减小和避免电压大幅度波动；无载调压变压器只能在停电时改变分接头位置，对供电可靠性有影响。综合考虑，本所采用有载调压方式。综上所述，最终确定变压器的型号为：SFSZ10-50000/110，接线组别：YN,yno.d11,额定电压：110/38.5/10.5kV,技术参数如下表 2-1 所示：表 2-1 主变技术参数型号额定容量kVA额定电压kV联结组标号空载损耗kW负载损耗 kW空载电流% 短
11、路阻抗 %SFSZ10-50000/11050000高压 H.V：11081.25%中压 M.V:38.522.5%低压 L.V:10.5YN,yn0,d1149.84 212.50 0.54高-中:10.5高-低:17-18中-低:6.5键入文字 中原工学院 键入文字83 电气主接线设计电气主接线是由高压电气通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络。它代表了变电站电气部分的主体结构，大电力系统结构的组成部分。它在影响运行的可靠性，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订都有决定性的关系。3.1 电气主接线的设计原则主接线的设计
12、是一个综合性的问题，其设计原则应以设计任务书为依据。以国家经济建设方针，政策及有关技术规范为准则，结合工程具体特点，准确的掌握基础资料并进全面综合分析，以确定主要技术指标，做到既符合技术要求，有经济实用。1、保证必要的供电可靠性和电能质量安全可靠是电力生产的首要任务，主接线的接线方式许保证供电可靠性，衡量主接线可靠性的标志是：（1） 断路器检修时，是否影响供电。（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，停匀回路数的多少和停运时间的长短，以及能否保证对.类用户的供电。（3） 尽量避免变电站全部停运的可能性。2、 具有一定的灵活性和方便性主接线应能适应各种运行状态，在系统故障
13、，电气设备故障或检修时能适应 调度的要求，灵活，简便，迅速的倒换运行方式，使停电时间最短，影响最小。3、 具有经济性主接线在满足上述要求的前提下，做到经济合理，既投资省，占地面积小，电能损耗小，这就要求主接线应简单清楚，以节约一次设备的投资，主接线的设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积小，并且合理选择主变压器的型号，避免两次变压而增加投资。4、 具有发展和扩建的可能性3.2 主接线设计应考虑的基本问题键入文字 中原工学院 键入文字91、变电所在系统中的地位和作用 本设计变电所为地方降压变电所，主要满足该地区工农业生产以及人民生活用电要求。2、电压等级及出线回路数电压等级为 110/35/1
14、0kV，出线回路数如下：110kV 进线 2 回；35kV 出线 4 回；10kV 出线 24 回。3、主要电气设备的特点本设计变电所中变压器 2 台 SFSZ10-50000/110 型有载调压变压器额定电压 110/38.5/10.5kV 接线组别 Ynyn0d114、配电装置的选型配电装置的设计应根据电力负荷性质及容量、环境条件和运行、安装维修等要求合理的选用设备和制定布置方案，必须坚持节约用地的原则。配电装置分类如下：屋内型：三层式 双层式 单层式屋外型：高型 半高型 普通中型110kV 配电装置一般采用屋外型；35kV 配电装置可采用屋内型，防污性能好，便于运行维护，节约用地；10k
15、V 配电装置一般为屋内布置，可采用手车式开关柜。5、所址环境条件年最高温度为 30，年最低温度为-5，雷暴日数为 30 日/年。3.3 变电所各接线方式的适用范围变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。(1)当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。(2) 35110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。3563kV 线路为 8 回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV 线路为 6 回及以上时，宜采用双母线接线。(3) 在采用单母线、分段单母线或双母线的 35110kV 主接线中，当不允许停电检
