1、摘要随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性好稳定性的要求日益提高。变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全运行对电力系统至关重要。本次毕业设计以 110KV 变电站为主要设计对象，该 110KV 变电站是地区重要变电站，是电力系统 110KV 电压等级的重要部分。该变电站设有 2 台主变压器，站内主接线分为110KV、35KV 和 10KV 三个电压等级。本设计的第一章为绪论，主要阐述了变电站在电力系统中的地位以及发展趋势，设计变电站的原则、目的以及变电站的基本情况和相关基本概念。第二章是负荷计算及变压器的选择，根据已知的变电站负荷资料对变电站进
2、行负荷计算，通过得出的负荷确定了主变压器的容量、台数、型式及阻抗，并进行无功补偿的计算。第三章是变电站电气主接线的设计，分别通过对110KV、35KV、10KV 侧电气主接线的拟定，选择出最稳定可靠的接线方式。第四章是短路电流计算，首先确定短路点，计算各元件的电抗，然后对各短路点分别进行计算，得出各短路点的短路电流。第五章是电气设备的选择，电气设备包括母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、熔断器、接地刀闸和电抗器。第六章是继电保护，主要从变压器、母线、输电线路等方面阐述继电保护的配置原则及整定计算。第七章是无人值守变电站自动化系统部分，主要讲述无人值班变电站的实现方式。通过对 110KV
3、变电站的设计，是我对电气工程及其自动化专业的主干课程有了一个较为全面、系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高了工程意识，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力。关键词：单母线分段主接线 短路计算 变压器继电保护 无人值班IAbstractWith the development of industry , the increasing requirements of the various sectors of the stability of power system reliability . The transformer substation is connected to
4、the power system of intermediate links, to bring together the power , lifting voltage and distribution of electric energy .Substation safe operation of the power system is essential. This graduation project take the 110KV transformer substation as the main design object, this 110KV transformer subst
5、ation is the local important transformer substation, is the electrical power system 110KV voltage rank important part. This transformer substation is equipped with 2 main transformers, in the station the host witing divides into 110KV, 35KV and 10KV three voltages ranks.This design first chapter is
6、an introduction, mainly elaborated the transformer substation in electrical power system status. Designs the transformer substation the principle and the goal as well as the transformer substation basic situation. Second chapter is shoulders the computation and the transformer choice, carries on the
7、 load computation according to the known transformer substation load material to the transformer substation. Through the load which obtains had determined the host changes the capacity and a number, the host change the pattern, the winding wiring way, the accent press the way and the host changes th
8、e impedance. Third chapter is the transformer substation electricity host wiring design, separately through to 110KV, 35KV, 10KV side electricity host wiring drawing up, chooses the stablest reliable wiring way. Fourth chapter is the short class computation, first determined short-circuits the spot,
9、calculates various parts reactance, then to respectively short-circuits separately to carry on the computation, obtains respectively short-circuits the short-circuit current. Fifth chapter is the electrical equipment choice, the electrical equipment including the generatrix, the circuit breaker, the
10、 isolator, the electric current and the voltage transformer, the fuse, grounding switch and reactor. Sixth chapter is relay protection, mainly from the transformer substation, the host wiring, transmission lines describes the configuration of the relay protection principles and setting calculation.
11、Seventh chapter is part of unmanned substation automation systems,focuses on the implementation of the unmanned substation .Through to the 110KV transformer substation design, causes me has to the electrical engineer and its the automated specialized branch curriculum to be comprehensive, system gra
12、sping, strengthened apply theory to reality the ability, raised the project consciousness, exercised me independently to analyze and the solution electric power project design question ability.Key words: Single busbar main wiring Short-circuits the computation Transformer protection Unmanned substat
13、ion automation systems目录摘要 .IAbstract.II1.绪论 .11.1 变电站的设计原则和目的 .11.2 变电站的基本情况 .11.3 变电站相关基本概念 .22.负荷计算及变压器的选择 .42.1 负荷计算 .42.1.1 负荷资料 .42.1.2 负荷计算 .42.2 主变压器的选择 .52.2.1 主变压器容量和台数的确定 .52.2.2 主变压器型式的确定 .62.2.3.1 绕组连接方式选择 .62.2.4.2 调压方式的选择 .62.2.5 主变压器阻抗的选择 .62.3 无功补偿 .72.3.1 补偿作用 .72.3.2 补偿容量的计算 .72.3
14、.3 电容器接线方式 .93.电气主接线的设计 .113.1 主接线设计的要求及原则 .113.1.1 设计要求 .113.1.2 设计原则 .123.2 主接线形式的选取 .133.2.1 110KV 侧主接线方案的选取 .133.2.2 35KV 侧主接线方案选取 .163.2.3 10KV 侧主接线方案选取 .184.短路电流计算 .204.1 短路电流计算的目的 .204.2 短路电流计算 .214.2.1 各元件电抗计算及等值电路图 .214.2.2 110KV 母线侧短路电流的计算 .234.2.3 35KV 母线侧短路电流的计算 .244.2.4 10KV 母线侧短路电流的计算
15、.255.电气设备的选择 .265.1 电气设备选择的一般原则 .265.2 载流导体的选择 .275.2.1 110KV 侧载流导体的选择 .275.2.2 35KV 侧载流导体的选择 .285.2.3 10KV 侧载流导体的选择 .295.3 断路器和隔离开关的选择及校验 .315.3.1 110KV 侧 .315.3.2 35KV 侧 .325.3.3 10KV 侧 .345.4 电流互感器的选择 .375.4.1 110KV 侧电流互感器的选择 .375.4.2 35KV 侧电流互感器的选择 .385.4.3 10KV 侧电流互感器的选择 .395.5 电压互感器的选择 .395.6
16、高压熔断器的选择 .415.7 电抗器的选择 .415.8 接地刀闸的选择 .435.9 避雷器的选择 .436.继电保护 .456.1 电力系统继电保护配置原则 .466.1.1 变压器保护配置原则 .466.1.2 输电线路保护配置原则 .486.2 继电保护整定计算 .546.2.1 继电保护整定计算的目的 .546.2.2 继电保护整定计算的基本任务 .556.2.3 继电保护整定计算的步骤 .566.2.4 变压器保护相关整定计算 .567.变电站综合自动化 .607.1 变电站无人值班自动化概述 .617.1.1 变电站无人值班自动化系统配置模式 .617.1.2 变电站自动化体系
17、结构 .647.1.3 变电站无人值班自动化系统设计要求 .657.1.4 变电站无人值班自动化应具备的条件 .657.2 变电站远程监控系统 .657.2.1 变电站远程监控系统设计原则 .657.2.2 变电站远程监控系统的监控功能 .667.3 变电站远程监控系统上位机显示界面 .67参考文献 .67中英文翻译 .69致谢 .96附录一 .98附录二 .9901.绪论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，并为电力系统运行的稳定性、可靠性、安全性和经济性提供保证。随着电力工业的飞速发展，我国电力系统已
18、进入大电网、高电压、大机组、高参数和高自动化时代，电网的建设与运行必然突出以经济效益为中心，以安全可靠为基础，以可持续发展为目的，以保护环境与自然相协调为己任，达到人与自然、社会的协调统一，这就使得变电站采用无人值班的运行方式成为目前变电站设计的一个主流方向。无人值班变电站能够实现科学管理，提高电网的科技发展水平，有效提升变电站的工作效率，提高电网的安全性能，实现电力生产管理的现代化，促进电网稳定、安全的运行，对经济发展起到积极的推动作用。1.1 变电站的设计原则和目的变电站的设计应根据工程的 510 年发展规划进行，做到远近结合、以近为主，正确处理近期建设与远景发展的关系，适当考虑扩建的可能
19、性：结合本地区电网规划、电网调度自动化系统规划和通信规划，根据电网结构、变电站地理环境、交通、消防条件、站地区社会经济状况，因地制宜地制定设计方案；除按照电网规划中规定的变电站在电网中地位和作用考虑其控制方式外，其与电网配合、继电保护及安全自动装置等均应能满足运行方式的要求；自动化技术装备上要坚持安全、可靠、经济实用、正确地处理近期建设与远期发展关系，做到远近结合；节约用电，减少建筑面积，既降低电网造价，又满足了电网安全经济运行；对一、二次设备及土建进行必要简化，取消不必要措施；满足备用电源自投、无功功率和电压调节的要求。以支持当地工业用电要求，为其可持续健康发展奠定坚实的基础。1.2 变电站
20、的基本情况为满足清河开发区用电要求，提高对开发区供电的可靠性和电能质量，根据系统发展规划，拟建设一座 110/35/10KV 的区域性终端变电站，设计原始资1料要求如下：1）主供电源由北郊变 110KV 母线供给，一回由北郊变直接供给，另一回由北郊变经大明湖供给形成环形网络2）电压等级：110/35/10KV3）设计容量：拟设计安装两台主变压器4）进出线及负荷情况：110KV 侧，2 回进线、4 回出线；35KV 侧，2 回进线、6 回出线；10KV 侧，2 回进线、14 回出线；5）所设计变电所具有高可靠性、电力建设造价尽量低的特点，同时所有一次设备的实时状态信息通过上位机界面显示出来。1.
21、3 变电站相关基本概念按突然中断供电造成的损失程度分为：一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷中断供电将造成人身伤亡和将在政治经济上造成重大损失，如造成重大设备损坏，打乱重点企业生产次序并需要长时间的恢复，重要铁路枢纽无法工作，经常用于国际活动的场所的负荷。一级负荷供电可靠性要求高，一般要求有一个以上的供电电源（来自不同的变电所或发电厂，或虽来自同一变电所，但故障时不相互影响不同母线段供电） 。同时率：各用户负荷最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率大小与电力用户多少、各用户的用电特点有关。对所建变电所在电力系统中的地位、作用和用户的分析，变电所根据它在系统中的地位，可分为以下几类：枢纽变电所
22、：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统的高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为 330-500kv 的变电所，成为枢纽变电所，全所停电后，将引起系统的瘫痪。中间变电所：高压侧以交流潮流为主，起系统交换功率的作用，或是长2距离输电线路分段，一般汇集 2-3 个电源，电压为 220-330kv，同时降压供当地使用，这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后将引起区电网瓦解。地区变电所：高压侧一般为 110-220kv，向当地用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为 110kv 经
23、降压后直接向用户供电的变电所，全所停电后仅使用户中断供电。2.负荷计算及变压器的选择32.1 负荷计算2.1.1 负荷资料1）35KV 侧：最大负荷为 42MW，cos=0.95，重要负荷占 65%；2）10KV 侧：具体负荷情况如表 2-1 所示。表 2-1 10KV 用户负荷统计资料2.1.2 负荷计算负荷计算采用：需用系数法计算电力负荷。公式如下：（2-1） NEdcaPK（2-2 ）tnQ（2-3）22cacacaS（2-4）)3/(NUI最大负荷时：1）35KV 出线侧负荷计算 MVarPQL 805.1329.495.0arcostn42ta 2）10KV 出线侧负荷计算 rL 6.rst18t1 VaP9807acon90an22 MrQL 25.1.rst4t336aca4序号 用户名称 最大负荷（kW） cos 回路数1 矿机厂 1800 0.85 22 机械厂 900 0.79 23 电机厂 2400 0.88 24 炼油厂 2000 0.90 25 冶金厂 600 0.84 26 汽车厂 2100 0.95 2备注 重要负荷占
