1、 毕 业 设 计(论文)题 目 110kV 变电站电气一次系统设计系 别 电力工程系专业班级 电气专业#班学生姓名 #指导教师 #二一三年六月华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）I110kV变电站电气一次系统设计摘 要随着我国科学技术的发展，特别是计算机技术的进步，电力系统对变电站的要求也越来越高。人们对电能的依赖程度的也不断加强，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。为了保证供配电要求，供电系统的设计要越来越全面、系统，而供电系统的核心部分是变电所，因此设计和建造一个安全、经济的变电所是极为重要的。本设计讨论的是 110KV 变电站电气部分的设计。本变电站设计除了注重
2、变电站设计的基本计算外，对于主接线的选择与论证等都作了充分的说明，其主要内容包括：变电站主接线方案的选择，进出线的选择；变电站主变压器台数、容量和型式的确定；短路点的确定与短路电流的计算，电气设备的选择（断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器，避雷器） ；配电装置设计和总平面布置；防雷保护与接地系统的设计。本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，所设计的是一次初步设计，根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出。文中介绍的 110kV 变电站的设计方法、思路及新技术的应用可以作为相关设计的理论指导。关键字：变电站；短路计算；电气主接线；配电装置华北
3、电力大学科技学院本科毕业设计（论文）IIA DESIGN OF ELETRIC SYSTEMFOR 110kV TERMINAL TRANSFORMER SUBSTATIONAbstractWith the development of science and technology in China, particularly computing technology has advanced, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that el
4、ectric energy supply to live. In order to guarantee the power supply requirements,the design of the power supply system should become more and more completely and systematic. Because the power supply system， s hard core is a transformer substation, designing and constructing a security and economica
5、l transformer substation is great importance.The design is refer to the part of 110kV electrical substation de sign. Besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation, the design makes satisfying narration toward choice and argumentation of main connection. The main
6、content of this design include the choice of main connection for transformer substation; the choice of pass in and out line; the certainty of number, capacitance and model for main transformer; the certainty of short circuit points and calculation of short circuit; the choice electric equipment(brea
7、ker, insulate switch, voltage mutual-inductance implement, current mutual-inductance implement, arrester); the design for distribution and disposal for chief plane; the design for lightning proof protection and earth system. This basis of the design is our country present technical standards and eac
8、h related standard regulations and so on, designs is a preliminary design, provides the firsthand information according to the project description, the reference pertinent data and the books, carries on the comparison to each kind of plan to obtain.The text introduces the design method on way of thi
9、nking and new technique of the 220 kV substations which can be the theories of related design.Keywords: Substation；Short Circuit Calculation；Electrical main wiring; supply and distribution electricity华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）目录摘 要 .IAbstract .II1 前言 .12 变电站电气主接线设计 .22.1 主接线设计的基本要求 .22.1.1 可靠性 .22.1.2 灵活性
10、 .22.1.3 经济性 .22.2 主接线方案的选择、比较、确定 .32.2.1 对原始资料的分析 .32.2.2 主接线方案初步拟定 .33 主变压器的选择 .73.1 主变压器选择的规定 .73.2 主变器选择的一般原则与步骤 .73.2.1 主变台数的确定原则 .73.2.2 主变形式的选择原则 .73.2.3 主变容量的确定原则 .73.3 主变压器的计算与选择 .83.3.1 容量计算 .83.3.2 主变型号选择 .84 短路电流计算 .104.1 短路计算的目的及假设 .104.1.1 短路电流计算的目的 .104.1.2 短路电流计算的基本假设 .104.1.3 基准值 .1
11、04.2 变压器及电抗器的参数计算 .104.2.1 主变参数计算 .104.3 网络等值变换与简化 .114.3.1 短路点 d1 短路计算（主变 110kV 侧） .114.3.2 短路点 d2 短路计算（35kV 母线） .124.3.3 短路点 d3 短路计算（35kV 出线） .124.3.4 短路点 d4 短路计算（10kV 母线） .124.3.5 短路点 d5 短路计算（10kV 出线） .13华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）5 电气设备的选择及校验 .155.1 断路器的选择及校验 .155.1.1 主变 110KV 侧断路器的选择及校验 .165.1.2 35KV
12、母线断路器的选择及检验 .165.1.3 35KV 出线断路器的选择及校验 .175.1.4 10KV 母线断路器的选择及校验 .185.1.5 10KV 出线断路器的选择及校验 .195.2 隔离开关的选择及校验 .195.2.1 主变 110KV 侧隔离开关的选择及检验 .205.2.2 35KV 母线隔离开关的选择及检验 .205.2.3 35KV 出线隔离开关的选择及校验 .215.2.4 10KV 母线隔离开关的选择及校验 .215.2.5 10KV 出线隔离开关的选择及校验 .225.3 电流互感器的选择及校验 .225.3.1 变压器 110kV 侧电流互感器的选择及校验 .23
13、5.3.2 35kV 出线电流互感器的选择及校验 .235.3.3 变压器 35kV 侧电流互感器的选择及校验 .245.3.4 10kV 出线电流互感器的选择及校验 .255.3.5 变压器 10kV 侧电流互感器的选择及校验 .255.4 电压互感器的选择及校验 .265.4.1 110kV 侧电压互感器的选择 .265.4.3 10kV 母线电压互感器的选择 .275.5 母线的选择及校验 .275.5.1 110kV 进线的选择及校验 .275.5.2 35kV 母线的选择及校验 .285.5.3 35kV 出线的选择及校验 .295.5.4 10kV 母线的选择及校验 .305.5.
14、5 10kV 出线的选择及校验 .315.6 避雷器的选择及校验 .315.6.1 110KV 侧避雷器的选择和校验 .325.6.2 35KV 侧避雷器的选择和校验 .325.6.3 10KV 侧避雷器的选择和校验 .336 主接线方案的经济比较 .346.1 方案三与方案四的综合投资 .346.2 方案 1 与方案 3 的年运行费用 .34华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）6.3 最终方案确定 .367 变电站配电装置的设计 .377.1 配电装置的分类： .377.2 对配电装置基本要求： .377.3 配电装置的设计 .377.4 电气设备的配置 .377.4.1 隔离开关的配置
15、： .377.4.2 接地刀闸的配置： .387.4.3 电压互感器的配置： .387.4.4 电流互感器的配置： .387.4.5 避雷器的配置： .388 防雷保护设计 .398.1 避雷针的作用 .398.2 避雷针的配置 .398.2.1 避雷针的配置原则： .398.3 防雷保护方案 .398.4 保护全面积的校验 .41结论 .42参考文献 .43致谢 .44华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）11 前言能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业，
16、在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。本次毕业设计的目的在于进一步巩固和运用专业知识能力，达到理论与实际相结合，使所学过的专业知识具体化、形象化。本次设计可作为对所有专业课程的一次综合能力考
17、核。本次毕业设计内容为 110kV 地区变电所电气一次系统设计，并根据变电所设计的基本原理，务求掌握变电站电气一次系统的原理及设计过程。通过对原始资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、电气主接线图的绘制以及避雷器、避雷针的选择及防雷保护设计等步骤、最终确定了 110kV 变电站的主要电器设备、主接线图、变电站防雷保护方案以及配电装置的设计。华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）22 变电站电气主接线设计2.1 主接线设计的基本要求主接线的设计应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。2.1.1 可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。2.1.1.1 研
18、究主接线可靠性应注意的问题（1） 应重视国内外长期运行德尔实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而目前进作为参考。（2） 主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。（3） 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。（4） 要考虑所涉及发电厂、变电站在电力系统中的地位和作用。2.1.1.2 主接线可靠性的具体要求（1） 断路器检修时，不宜影响系统的供电。（2） 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证
19、对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。（3） 尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性。（4） 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2.1.2 灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建的灵活性。（1） 调度时，应可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的系统要求。（2） 检修时，可以方便的停运断路器、母线及基点保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。（3） 扩建时，可以容易的从初期接线过渡到最终的接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且一次和二次部分
20、的扩建工作量最少。2.1.3 经济性华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）3主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。2.1.3.1 投资省（1） 主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。（2） 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。（3） 要能使限制短路电流，以便于选择廉价的电气设备和轻型电器。（4） 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV 及以下终端或分支变电站可采用简易电器。2.1.3.2 占地面积小主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积少。2.1.3.3 电能损失少经济合理的选择主变压器的种类
21、、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电站接入系统的电压等级一般不超过两种。2.2 主接线方案的选择、比较、确定变电站的电气主接线应根据变电站在电力系统中的地位、变电站的规划容量、负荷性质、线路，变压器连接组件总数、设备特点等要求。并应综合考虑供电的可靠、运行灵活、操作方便、投资节约和便于过度或扩建等的要求。所以，本设计主接线的确定不仅对变电站本身电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定密切相关，而且对电力系统整体运行可靠性、灵活性和经济性有较大影响。所以，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，最终得出合理的主接线方案。2.2.1 对原始资料的分析(1) 110kV 进线 2 回，归算至此 110kV 母线的系统短路电抗为 0.2，基准电压取平均电压，基准功率取 100MVA;(2) 35kV 出线 10 回，最大负荷 80MW，最小负荷 60MW，功率因数 0.85，最大负荷小时数 5000；(3) 10kV 出线 10 回，最大负荷 30MW,最小负荷 203WM，功率因数 0.8，最大负荷小时数 4500；(4) 所用电 2%；(5) 环境条件，同本地环境条件。2.2.2主接线方案初步拟定华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）4
