1、摘要：变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。这次设计以 110KV 降压变电站为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电站的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电站的一次设备进行了选择和校验。关键字：降压变电站；电气主接线；变压器； 设备选型1 设计任务1、系统特点：1）地区用电丰水期基本由小水电提供，枯水期由系统支援。2）丰水期小水电电力有剩余，输送向系统。3）110kV 侧电源近似为无穷大系统。2、该所有 110kV、35kV 两个电压等级。110kV 双回至系统
2、，系统电抗 0.5（Sb=100MVA Ub=37kV） ；35kV 进线 5 回：水电厂 1，30MW ，12km，2 回；水电厂 2，30MW，13km，2回；水电厂.315MW，20km，单回；35kV 出线 10 回：中心医院 2 回，1.5MW，5km；造纸厂 1 回，2.5MW，4km ；印刷厂 1 回，2MW，5km ；面粉厂 2 回，2.5MW ， 4km；提灌站 1 回，1MW， 6km；备用 2 回。3、110kV 侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间为 0.15s，断路器燃弧时间按 0.05s 考虑。4、该地区最热月平均温度为 28C，年平均气温 16C，绝对最高气温为
3、40 C，土壤温度为 18C。5、该变电所位于市郊生荒土地上，地势平坦、交通便利、环境无污染。2 负荷计算计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷意义重大。35KV 侧负荷:鈭=1=1.5+2.5+2+2.5+1=9.51=9.50.8=11.875电机侧总容量：供给 110KV 的容量：3、变压器的选择和主接线的确定3.1 变压器选型以为水电厂负荷总容量为
4、75MW，而负荷总容量仅仅只 9.5MW，假设负荷全开，那么还有 0=759.5=65.5送回系统。另外，某一台变压器还可能出现故障，那么一台变压器要能够承担全部负荷的 70%， 鈮 ?0.71=65.5脳 0.7=45.85所以选择变压器的型号为 SFL-50000/110,其参数见表 3-1表 3-1 变压器参数型号 额定容量 高压侧电压 （KV）低压侧电压（KV ）空载损耗（KW）负载损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）SFL-50000/110 500000.3，6.6，10.5，1165 260 10.5 0.7变压器采用 Y-连接。3.2 主接线的确定由于 110KV 侧没有、
5、类用户，故采用单母线接线，为增加一定可靠性，便于检修，进而采用单母线分段式。对于 35KV 侧由于涵盖大量负荷，所以应尽量保障供电，尤其含有中医院，出于安全考虑，采用双母线接线，保障母线不间断供电。4、计算短路点的最大短路电流等值电路的计算：取基准功率:=100 =系统电抗：由上表计算得 110/35KV 变压器：查表可得 15MW 水轮发电机电抗去 1.07水电厂侧变压器：输电导线选择：LGJ-50/8，查表可得该导线 35KV 时，单位长度电抗值：0=0.423水电厂线路：2=0.42313=5.499负荷线路：因为变压器型号完全相同，其中性点点位相同等，故等值电路图可化简为图 4-1：图
6、 4-1 等值电路简化图4.1 110KV 母线短路时对于 110KV 系统电源（无穷大容量）=1=0.25“=鈭 ?= 1危 = 10.25=4短路次暂态电流：短路冲击电流：对于发电机侧电源 =12.705+2.354=15.059=1.059(750.8) 100=14.12查水轮机短路电流运算曲线(四) t=0，得 “=0.2短路冲击电流： 2=2.55“=2.550.094=0.2397由此可得 110KV 母线短路时：总短路次暂态电流：总冲击电流： =1+2=5.1+0.2397=5.344.2 35KV 母线短路时对于 110KV 系统电源（无穷大容量）=0.25+12.705=1
7、2.955“=鈭 ?= 1危 = 112.955=0.077短路次暂态电流：短路冲击电流：对于水电厂 1 发电机侧电源查水轮机短路电流运算曲线(三) t=0，得 “=0.5短路次暂态电流：短路冲击电流：对于水电厂 2 发电机侧电源 =5.7345查水轮机短路电流运算曲线（三 t=0） “=0.5短路次暂态电流：=5.523短路冲击电流：对于水电厂 3 发电机侧电源 =14.43查水轮机短路电流运算曲线(三) t=0 “=0.4短路次暂态电流：短路冲击电流：由此可得 35KV 母线短路时总次暂态短路电流：=1+2+3+4=2.095、配电装置及电气设备的配置与选择5.1 母线的选择本设计的 11
8、0KV 为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝线 LGJ按经济电流密度选择导线截面 S：设年最大负荷利用时： =6000查表可得经济电流密度：=0.9/2则导线的经济截面为=2620.9=2912所以初步选线为 LGJ-300。该地区年绝对最高气温为 40 度，而导线长期允许温度为 28 度，查表得温度修正系数0=0.81查表得 IY=800A满足要求导线热稳定校验：查表可得主变 110KV 侧假想时间 =3.8最高气温 40 度时裸导体的 C 值为 99所以满足热稳定度的最小允许条件截面：实际选用导线面积 300mm241.25mm2，所以热稳定度满足要求。本设计的 35KV 为屋外配电装置，故母
9、线采用钢芯铝绞线 LGJ按发热条件选择导线面积35KV 侧母线最大持续工作电流是 742A，查表可得 30时 LGJ-400 型钢芯铝绞线的允许载流量为 Ia1=0.95800=760A743A，故选 LGJ-400 型钢芯铝绞线。校验机械强度35KV 以上钢芯铝绞线最小允许截面为 25mm2,，所以选 LGJ-400 型钢芯铝绞线满足要求。热稳定校验满足热稳定的最小允许截面400 mm213 mm2，所以 35KV 侧用 LGJ-400 型符合要求。5.2 断路器的选择因本变电站所带负荷比较小，所以都考虑采用少油断路器。110KV 侧断路器选择：需选用的断路器，主变 110KV 侧计算电流：
10、经过查表，可初选断路器为：SW4-110 型，其参数见表 5-1表 5-1 熔断器参数型号 额定电 额定电 额定开断电 1S 热稳电 有效极限通过电压(KV) 流(A) 流(KA) 流(KA) 流(KA)SW4-110/1000 110 1000 18.4 21 5535KV 侧断路器选择：需选用的断路器，主变 35KV 侧电流计算经过查表，可初选断路器为：SW3-35 型，其参数见表 5-2表 5-2 短路器参数型号 额定电压(KV) 额定电 流(A) 额定开断电 流(KA) 4S 热稳电流(KA) 有效极限通过电 流(KA)SW2-35/1000 35 1000 24.8 16.5 45对
11、断路器进行校验：断流能力校验：因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，可用次暂态短路电流进行校验。由上计算可知，110KV 侧母线短路时，选进行校验。所选断路器的额定开断电流 I=18.4KA2.094K，,则断流能力满足要求。35KV 侧母线短路时，选进行校验。所选用断路器的额定开断电流 I=24.8KA0.82KA，则断流能力满足要求。动稳定校验：所选 110KV 侧断路器的动稳定电流等于有效极限通过电流峰值 55KA，而流过断路器的最大冲击电流仅仅为 5.34KA，则动稳定满足要求从以上的校验可知断路器选择满足动稳定要求。热稳定校验：110KV 侧：交流分量的热效应
12、： =2.09420.15=0.658(KA)2查表可得变电站各级电压母线及出线 T=0.05,所以直流分量的热效应：=2.09420.05=0.22(KA)2因此热效应： =+=0.658+0.22=0.878()2由上述参数表可得该断路器允许的短路热效应为 21KA 持续 1 秒，所以2=2120.15=441()20.878441，因此热稳定满足要求,可知可以选该断路器。35KV 侧：交流分量的热效应： =0.8220.15=0.10086(KA)2查表可得变电站各级电压母线及出线 T=0.05，所以直流分量的热效应：=0.8220.05=0.03362(KA)2因此热效应： =+=0.
13、10086+0.03362=0.13448()2由上述参数表可得该断路器允许的短路热效应为 16.5KA 持续 4 秒，所以：2=16.524=1089()20.1351089，因此热稳定满足要求，可知可以选该断路器。5.3 隔离开关的选择110KV 侧：所选隔离开关额定电压应大于等于 110KV，主变压器 110KV 侧电压经过查表，可选隔离开关：GW4-110D/600 型，其参数见表 5-3表 5-3 隔离开关参数型号 额定电压 （KV） 额定电流 （KA） 极限通过电流 （KA）5S 热稳定电流（KA）操动机构型号有效值 峰值 CS11GGW4-110D/600 110 6005014
14、CS14G35KV 侧：所选隔离开关额定电压应大于 35KV，主变压器 35KV 侧电流经过查表，可选隔离开关为:GW5-35/1000 型,其参数见表 5-4表 5-4 隔离开关参数型号 额定电压 （KV） 额定电流 （KA） 极限通过电流 （KA）5S 热稳定电流（KA）操动机构型号有效值 峰值GW5-35/1000 35 100030 5025 CS6-2对隔离开关进行校验:110KV 侧：动稳定电流等于极限通过电流峰值 50KA，流过断路器的最大短路冲击电流为 5.34KA，显然动稳定满足要求。经以上校验可知，所以隔离开关满足要求，故可用 GW4-110D/600 型高压隔离开关。动稳
15、定电流等于极限通过电流你峰值 83KA，流过断路器的最大短路冲击电流为 2.09KA，显然动稳定满足要求。经以上校验可知，所以隔离开关满足要求，故可用 GW5-35G/1000 型高压隔离开关。5.4 电压互感器的选择变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。电压互感器按工作电压来选择：（1）110KV 电压互感器选择：JCC1-110（2）35KV 电压互感器的选择:JDJJ-35其参数见表 5-5：表 5-5 电压互感器系数额定容量（VA）型号 额定变比准确等级最大容量（VA）0.5 级 1 级 3 级JCC1-110- 500 1000 2000JDJJ-35 150 250 600 12
16、005.5 电流互感器的选择凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和自动装置的要求。因为要求电流互感器的额定电压不小于装设电流互感器回路所在电网的额定电压。所以本变电所 110KV 侧电流互感器考虑选择 LCWD-110 型，又因为流过断路器的最大持续电路为 262A，所以选择变比为 400/5.35KV 侧电流互感器考虑选择 LCWD-35 型，又因为流过断路器的最大持续电流为 743KV，所以考虑选择变比为 1200/5.其参数见表 5-6表 5-6 电流互感器参数额定二次负荷/型号 额定一次电流/A 次级组 合 0.5 1 3 D10%倍数1S 热稳定倍数动稳定倍
17、数LCWD-35 15-1500 0.5/D 2 15 30-75 77-191LCWD-110 (2*50)-(2*600) 0.5/D/D 2 35-90 65-1656、课程设计的体会心得课程设计是学生完成基础课程之后，将理论与实践有机联系起来的一个重要环节，是为以后走向工作岗位能更好的服务社会打下基础是重要环节。通过本次课程设计，基本掌握了 110kV 变电站电气主接线设计的基本步骤和方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练， CAD 绘图方面的知识、方法。在设计的过程中，我查阅了大量的文献资料，积累了丰富的第一手材料，在主接线设计、电气设备选择等具体设计任务中进行了大量的比较、计算等有效的培养了自己分析问题、解决问题的能力，并使专业知识得到巩固和升华。7、参考文献1 王锡凡.电气工程基础M.西安：西安交通大学出版社，2009 年 10 月第 2版2 姚春球.发电厂电气部分M.北京：中国电力出版社，2009 年 7 月第 4 版3 陈跃.电气工程专业毕业设计指南电力系统分册M.北京：中国水利水电出版社，2008 年 2 月第 2 版4弋东方.电力工程电气设计手册（电气一次部分）M.北京：中国电力出版社，2005 年 5 月5牟道槐.发电厂变电站电气部分M.重庆：重庆大学出版社，2007 年 2 月第2 版
