1、洛阳理工学院毕业设计（论文）110kV 变电站一次系统设计摘 要随着工业时代的发展，电能已经成为人类发展的主要能源，科学合理的驾驭电能必须从电力工程的设计和方法上掌握其精髓，提高电力系统运行的可靠性和稳定性。从而达到降低生产成本提供经济效益的目的。本文首先根据所拟订的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
2、，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 变电站一次部分的设计。关键词：变电站，变压器，系统设计，接线The Design of Major System of 110kV Substation洛阳理工学院毕业设计（论文）IABSTRACTWith the development of the industrial in years, power had become the primary energy of the development in our soicety, the
3、 scientific and reasonable control of power must be from the electrical engineering design method and grasp its essence, improving the power system reliability and stability. In order to reduce the cost of production is provided. The goal of economic benefits.At first, the system worked out with the
4、 lines and all the load parameters, the analysis of load development trends. Clarify the need for the establishment of the station in terms of load growth, and then to consider the generalization of the proposed substation and outgoing direction, and through the analysis of load information, securit
5、y, economic and reliability considerations, determine the 110kV, 35kV, 10kV station power wiring, load calculation and supply area and then determine the number of main transformer capacity and model, but also to determine the capacity and model of the substation transformer, and finally, according
6、to the maximum continuous operating current and short circuit calculations, selection, high-voltage fuses, isolating switches, busbars, insulators and wall bushings, voltage transformers, current transformers, thus completing the 110kv substation once part of the design.KEY WORDS: substation，transfo
7、rmer，system design，wiring 洛阳理工学院毕业设计（论文）II目 录前 言 .1第 1 章 变电站的分析与设计 .21.1 变电站负荷情况及所址概况.21.2 变电站的负荷分析.3第二章 电气主接线设计 .62.1 110kV 电气主接线 .72.2 35kV 电气主接线 .72.3 10kV 电气主接线 .112.4 站用电接线.12第三章 负荷计算及变压器选择 .143.1 负荷计算.143.1.1 站用负荷计算 .153.1.2 10kV 负荷计算 .153.1.3 35kV 负荷计算 .153.1.4 110kV 负荷计算 .153.2 主变台数、容量和型式的确定
8、.153.2.1 变电所主变压器台数的确定 .153.2.2 变电所主变压器容量的确定 .153.2.3 变电站主变压器型式的选择 .163.3 站用变台数、容量和型式的确定.173.3.1 站用变台数的确定 .173.3.2 站用变容量的确定 .173.3.3 站用变型式的选择.17第四章 最大持续工作电流及短路计算 .194.1 各回路最大持续工作电流.194.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果.19第五章 主要电气设备选择 .275.1 电气设备的选择原则.27洛阳理工学院毕业设计（论文）III5.2 高压断路器的选择.285.3 隔离开关的选择.295.4 各级电压母线及开关柜
9、的选择.305.5 绝缘子和穿墙套管的选择.335.6 电流互感器的配置和选择.335.6.1 参数选择 .335.6.2 型式选择 .335.7 电压互感器的配置和选择.355.7.1 参数选择.355.7.2 型式选择.355.7.3 准确度测量.365.8 各主要电气设备选择结果一览表.36第六章 变电站防雷保护 .376.1 防雷保护基本要求 .376.2 雷电侵入波保护 .38谢 辞 .41参考文献 .42附录一：短路电流计算公式 .43附录二：电气主接线图 .46外文资料翻译 .48洛阳理工学院毕业设计（论文）0前 言电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一
10、种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业和国民经济中的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。发电厂或者上级变电站经过合理调整后输送给下级负荷，是输电能送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电或设备损坏等事故，给生产生活带来极大的不便，因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可
11、靠性、灵敏性等指标十分重要。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。这就要求变电所的一次部分设计经济合理，并且安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。 现在，随着大电网系统的建设，输电的电压等级越来越高，这一方面使降低损耗的需要，另一方面也是工业生产等负荷发展的需要。我国目前广泛采用的输电等级有 110kV、220kV 等级别，还有 500kV 级的输电线路也
12、在迅速发展，所以 110kV 级的变电站在电力系统中的应用也十分广泛。本次设计的变电站为 110kV 变电站，其下级负荷为 35kV 级乡镇企业、农业和 10kV 级工业及其它负荷。这些负荷不仅包括水泥厂、开关厂等工业部门，也有政府、市区等非工业部门。它们对供电的要求不同。依照先行的原则，依据远期负荷发展本设计该变电所，尤其对本地区大用户进行供电，改善提高供电水平，提高了本地供电质量和可靠性。第一章 变电站的分析与设计 洛阳理工学院毕业设计（论文）1按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建一中型 110kv 变电站，该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改
13、善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了供电的稳定性和电能的质量。1.1 变电站负荷情况及所址概况为了满足市区生产和生活的供电要求，决定要在 LY 市新建一所 110kV 降压变电站。变电站的站址选择靠近公路，有良好的交通运输条件，同时也为变电站职工的生活提供了方便。变电站所处区域地势平坦、土质为黏土，海拔 200 米，地势平坦，为非强地震区，输电线路走廊宽阔，有利于线路架设和电气设备的安装，全线为黄土层带。地耐力为 2.4 2/cmkg，天然容重 r2 3/cmg，内擦角 ，土壤电阻率为 100 ，变电所保护地下水位低，水质良好，无腐蚀性。023c.有利于变电站的经济运行，另外，
14、也降低对防雷保护装置的要求。气象条件：年最高气温40，年最低气温20，年平均气温15，最热月平均最高气温32，最大复水厚度 b10mm，最大风速 25 s/，属于我国第六标准气象区。变电站选址避开了大气严重污秽和严重盐雾地区及冬季主导风向的影响，即避开了工业电力负荷，如化肥厂、纺织厂、水泥厂、柴油机厂等污染企业的影响。此外，这些电力负荷位于变电站的北部和南部，变电站设在污染源的下风口（冬季主导风向为西北风） ，受到轻微污染，影响电力系统的运行性能。变电站东部没有重要的电力负荷，这为进出线提供了广阔的线路走廊，还有利于变电站的扩建 ，另外，变电站选址还考虑了变电站与附近设施的影响。因此，若变电站
15、选址不当，必将影响企业供电系统的主接线方式，电网的损失及投资的大小，还可能引起电力倒流，甚至产生更严重的后果。根据电力系统规划，本变电所的规模如下:电压等级：110/35/10kV线路回数：110kV 近期 2 回， 远景发展 2 回。35kV 近期 4 回。洛阳理工学院毕业设计（论文）210kV 近期 9 回，远景 2 回。1.2 变电站的负荷分析根据负荷允许停电程度的不同，可以将负荷分为三个等级，即一级负荷、二级负荷、三级负荷。等级不同，对电力系统供电可靠性与稳定性的要求也不同。如果停电，一级负荷将造成人身伤亡或引起对周围环境严重污染对工厂将造成经济上的巨大损失，如重要的大型的设备损坏，重
16、要产品或用重要原料生产的产品大量报废，还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成较大的经济损失，如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产；还可能引起社会秩序混乱或较严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接经济损失。由此可知，供电的稳定性直接影响经济的发展。负荷等级不同，对供电的要求也不相同：对于一级负荷，必须有二个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应该由二个独立电源点供电。对于二级负荷，一般要有两个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电。对于三级负荷，一般只需一个电源供电。对于 110kV
17、 侧，与另外一个变电站和发电厂之间形成了环网，但是何一条线路发生故障，会直接影响电力系统环网运行的稳定性。由于各个线路的功率不同，对变电站的影响也不同，但是都会造成用户用电质量的影响，对国民工业造成损失。35kV 侧的负载如下表所示： 表 1-1 35kV负荷分析电压等级负荷名称最大负荷（MW）负荷组成() 自然功率因数maxT(h)线长(km) 备注洛阳理工学院毕业设计（论文）3近期 远景 一 二 郊区一 4.8 6.2 5 30 0.9 12郊区二 4.8 6.4 5 30 0.9 16水泥厂13.6 4.81530 0.9 2035kv水泥厂23.6 4.81530 0.9 201.2.
18、1 、类负荷分析tkPPSkv %)51(cos一一35 郊 一23.8MVAtI kSSS 05.1)( 一一郊 一、（2.172.242.162.16） 1.05 0.928.43MVA00k35 4.3518.24SV一 。 二在 35kV 负荷中一、二类负荷比较大，发生断电时，会造成生产机械的寿命缩短产品质量下降和一定的经济损失.因此要尽可能保证其供电可靠性。10kV 侧的负载如下表所示：表 1-2 10kV负荷分析最大负荷(MW) 负荷组成 () 电压等级负荷名称 近期 远景 一 二 自然功率maxT(h)线长(km) 备注10kv 机械厂 1 3.8 5.2 20 30 0.75
19、5500 3.5洛阳理工学院毕业设计（论文）4机械厂 2 3.8 5.4 20 30 0.75 5500 3.5印染厂 1 3.6 4.6 30 30 0.78 5000 4.5印染厂 2 3.6 4.8 30 30 0.78 5000 4.5毛纺厂 3.4 4.8 20 30 0.75 5000 2.5灯具厂 3.4 3.6 20 30 0.75 4500 1.5皮革厂 1.4 3.6 30 30 0.72 4500 3市区 1 4.6 5.8 20 30 0.8 2500 2市区 2 3.6 4.8 20 30 0.8 2500 2备用 1 3.6. 0.78备用 2 3.6 0.7885
20、.01cos10 PSKV一 、 二=（ 12.7+7.2+3+6.63)1.05=31MVA在 10kV 负荷中，若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，对市区医院则造成不良政治和社会影响，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，必须保证其供电可靠性。另外，在 10kV 侧，站用电部分考虑为 91.5kVA。本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成变电站一次部分设计。洛阳理工学院毕业设计（论文）5第二章 电气主接线设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。主要由各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发
21、电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工业生产和人民的日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下要求：1.运行的可靠性断路器检修时是否会影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2.具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备，切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且系统设备在检修时可以保证检修人员的安全。3.操作应尽可能简单方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。所以要全面认真的考虑主接线的选择。4.经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积少，使其尽地发挥经济效益。所以经济性也是比较重要的一个因素。5.应具有扩建的可能性由于我国的各个行业高速发展，工农业电力负荷增长很快。因此，在选择主
