110KV變電站設計

1、110kv變電站設計學院： 專業(yè)： 年級: 指導老師： 學生姓名： 日期： 摘要：本文主要進行110kv變電站設計。首先根據(jù)任務書上所給系統(tǒng)及線路和所有負荷的參數(shù)，通過對所建變電站及出線的考慮和對負荷資料分析，滿足安全性、經(jīng)濟性及可靠性的要求確定了110kv、35kv、10kv側主接線的形式，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)、容量、及型號，從而得出各元件的參數(shù)，進行等值網(wǎng)絡化簡，然后選擇短路點進行短路計算，根據(jù)短路電流計算結果及最大持續(xù)工作電流，選擇并校驗電氣設備，包括母線、斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器等，并確定配電裝置。根據(jù)負荷及短路計算為線路、變壓器、母線配置繼電

2、保護并進行整定計算。本文同時對防雷接地及補償裝置進行了簡單的分析，最后進行了電氣主接線圖及110kv配電裝置間隔斷面圖的繪制。關鍵詞：變電站設計，變壓器，電氣主接線，設備選擇abstract: this paper mainly carries on the design of 110kv substation. according to the mandate given by the system and the load line and all parameters of the substation and line consideration and the data of loa

3、d analysis, meet the safety, economy and reliability requirements of 110kv, 35kv, 10kv side of the main connection form is determined, and then through the load calculation and determine the scope of supply the number, size, and type of the main transformer, thus obtains the parameters of each eleme

4、nt, the equivalent network simplification, and then select the short circuit short circuit calculation, the calculation results and the maximum continuous working current according to short-circuit current, selection and calibration of electrical equipment, including bus, circuit breaker, isolating

5、switch, voltage transformer, current transformer etc., and determine the distribution device. according to the load and short circuit calculation for the line, transformer, bus configuration of relay protection and setting calculation. at the same time, this paper makes a simple analysis of lightnin

6、g protection and grounding and compensation device, and finally carries out the electrical main wiring diagram and the 110kv distribution unit interval section drawing.key words: substation design, transformer, electrical main wiring, equipment selection目錄1 引言11.1 變電站的作用11.2 我國變電站及其設計的發(fā)展趨勢21.3 變電站設計

7、的主要原則和分類51.4 選題目的及意義61.5 設計思路及工作方法61.6 設計任務完成的階段內(nèi)容及時間安排72 任務書72.1 原始資料72.2 設計內(nèi)容及要求103 電氣主接線設計113.1 電氣主接線設計概述113.2 電氣主接線的基本形式143.3 電氣主接線選擇144 變電站主變壓器選擇184.1 主變壓器的選擇194.2 主變壓器選擇結果215 短路電流計算225.1 短路的危害225.2 短路電流計算的目的225.3 短路電流計算方法225.4 短路電流計算235.4.1 110kv側母線短路計算255.4.2 35kv側母線短路計算275.4.3 10kv側母線短路計算286

8、 電氣設備的選擇316.1 導體的選擇和校驗316.1.1 110kv母線選擇及校驗326.1.2 35kv母線選擇及校驗336.1.3 10kv母線選擇及校驗346.2 斷路器和隔離開關的選擇及校驗356.2.1 110kv側斷路器及隔離開關的選擇及校驗366.2.2 35kv側斷路器及隔離開關的選擇及校驗386.2.3 10kv側斷路器及隔離開關的選擇及校驗406.3 電壓互感器和電流互感器的選擇426.3.1 電流互感器的選擇426.3.2 電壓互感器的選擇447 繼電保護的配置467.1 繼電保護的基本知識467.2 110kv線路的繼電保護配置及整定計算537.2.1 110kv線路

9、繼電保護配置537.2.2 110kv線路繼電保護整定計算537.3 變壓器的繼電保護及整定計算587.3.1 變壓器的繼電保護587.3.2 變壓器的繼電保護整定計算597.4 母線保護617.5 備自投和自動重合閘的設置637.5.1 備用電源自動投入裝置的含義和作用637.5.2 自動重合閘裝置638 防雷與接地方案的設計64防 雷 概 述641.1雷電的成因及危害641.2直擊雷的成因及危害641.3感應雷的成因及危害64防雷設計原則658.1 防雷保護658.2 接地裝置的設計669 配電裝置679.1 配電裝置概述679.2 配電裝置類型689.3 對配電裝置的基本要求和設計步驟6

10、89.4 屋內(nèi)配電裝置699.5 屋外配電裝置6910 結束語70參考文獻72致謝73附錄74附錄一 電氣主接線圖74附錄二 110kv屋外普通中型單母線分段接線的進出線間隔斷面圖75 1 引言1.1 變電站的作用一、變電站在電力系統(tǒng)中的地位電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線路、用電設備組成的網(wǎng)絡，它包括通過電的或機械的方式連接在網(wǎng)絡中的所有設備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進行生產(chǎn)（發(fā)電機）、變換（變壓器、整流器、逆變器）、輸送和分配（電力傳輸線、配電網(wǎng)），消費（負荷）；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等。變電站

11、是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：（1） 樞紐變電站；位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330500kv的變電站，成為樞紐，全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出項癱瘓。（2） 中間變電站：高壓側以交換潮流為主，其系統(tǒng)變換功的作用?；蚴归L距離輸電線路分段，一般匯聚23個電源，電壓為220330kv，同時又降壓供當?shù)毓╇姡@樣的變電站起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電站。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。（3） 地區(qū)變電站：高壓側一般為110220kv，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個地區(qū)或城

12、市的主要變電站。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。（4） 終端變電站：在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側的電壓為110kv，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。全所停電后，只是用戶受到損失。二、電力系統(tǒng)供電要求（1） 保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設備的安全，形成十分嚴重的后果。停電給國民經(jīng)濟造成的損失遠遠超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運行首先足可靠、持續(xù)供電的要求。（2） 保證良好的電能質量：電能質量包括電壓質量，頻率質量和波形質量這三個方面，電壓質量和頻率質量均以偏移是否超過給定的數(shù)來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定電壓的正負5%

13、，給定的允許頻率偏移為正負0.20.5%hz等，波形質量則以畸變率是否超過給定值來衡量。所有這些質量指標，都必須采取一切手段來予以保證。（3） 保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性：電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國民經(jīng)濟一次能源總消耗占的比重約為1/3 ，而且在電能變換，輸送，分配時的損耗絕對值也相當可觀。因此，降低每生產(chǎn)一度電能損耗的能源和降低變換，輸送，分配時的損耗，又極其重要的意義。三、電力系統(tǒng)的額定電壓（1） 額定電壓是指能使電氣設備長期運行的最經(jīng)濟的電壓。在系統(tǒng)中，各部分電壓等級是不同的。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率s=3ui。當輸出功率一定時，電壓越高，電流越小，線路、電氣的載流部分所需的截

14、面積就越小，有色金屬的投資也越小，同時由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損耗也較小。另一方面，電壓越高，對絕緣水平的要求就越高，變壓器、開關等設備的投資也越大。綜合考慮這些因素，對應一定的輸送功率和輸送距離都有一個最為經(jīng)濟合理的輸電電壓，當從設備制造角度考慮，為保證產(chǎn)品的標準化和系列化，又不應隨意確定輸電電壓。（2） 用電設備的額定電壓：經(jīng)線路向用電設備輸送電能時，由于用電設備大都是感性負荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標稱電壓與用電設備的額定電壓取值一致，使線路的實際電壓與用電設備要求的額定電壓之間的偏差不致太大。（3） 變壓器額定電壓：變壓器一次側接電源，相當于用電設備，二

15、次側向負荷供電，有相當于電源，因此變壓器一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓，由于變壓器二次側額定電壓規(guī)定為空載時的電壓，額定負載下變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%，當供電線路較長時，為使正常運行時變壓器二次側電壓較系統(tǒng)標稱電壓高5%，以便補償線路電壓損失。變壓器二次側額定電壓較用電設備額定電壓高10%，只有當變壓器二次側與用電設備間電氣距離很近時，其二次側額定電壓才取為用電設備額定電壓的1.05倍。1.2 我國變電站及其設計的發(fā)展趨勢一、 我國變電站的發(fā)展趨勢我國變電站綜合自動化技術的起步發(fā)展雖比國外晚, 但我國70年代初期便先后研制成電氣集中控制裝置和 “四合一”裝置 ( 保護、控制、測量、信

16、號) 。如南京電力自動化設備廠制造的 djk 型集中控制裝置, 長沙湘南電氣設備廠制造的 wjbx 型“四合一”集控臺。這些稱之為集中式的弱電控制、信號、測量系統(tǒng)的研制成功和投運為研制微機化的綜合自動化裝置積累了有益的經(jīng)驗。70年代末80年代初南京電力自動化研究院率先研制成功以 motorola 芯片為核心的微機 rt u 用于韶山灌區(qū)和鄭州供電網(wǎng), 促進了微機技術在電力系統(tǒng)的廣泛應用。1987年, 清華大學在山東威海望島35kv 變電站用3臺微型計算機實現(xiàn)了全站的微機繼電保護、監(jiān)測和控制功能。之后, 隨著1988年由華北電力學院研制的第1代微機保護 ( oi 型) 投 入運行, 第 2代微機

17、保護( wxb-11) 1990年4月投入運行并于同年12月通過部級鑒定。較遠動裝置采用微機技術滯后且更為復雜的繼電保護全面采用微機技術成為現(xiàn)實。至此,隨著微機保護、微機遠動、微機故障錄波、微機監(jiān)控裝置在電網(wǎng)中的全面推廣應用,人們?nèi)找娓械礁鲗I(yè)在技術上保持相對獨立造成了各行其是, 重復硬件投資, 互連復雜, 甚至影響運行的可靠性。1990年,清華大學在研制鞍山公園變電站綜合自動化系統(tǒng)時, 首先提出了將監(jiān)控系統(tǒng)和 rt u 合而為一的設計思想。1992年5月,電力部組織召開的“全國微機繼電保護可靠性研討會”指出: 微機保護與 rt u, 微機就地監(jiān)控, 微機錄波器的信息傳送, 時鐘、抗干擾接地等

18、問題應統(tǒng)一規(guī)劃并制定統(tǒng)一標準, 微機保護的聯(lián)網(wǎng)勢在必行。由南京電力自動化研究院研制的第1套適用于綜合自動化系統(tǒng)的成套微機保護裝置 isa 于1993年通過部級鑒定以后, 各地電網(wǎng)逐步開始大量采用變電站綜合自動化系統(tǒng)。1994年中國電機工程學會繼電保護及自動化專委會在珠海召開了 “變電站綜合自動化分專業(yè)委員會”的成立大會,這標志著對變電站綜合自動化的深入研究和應用進入了一個新階段。近年來，在我國在經(jīng)濟技術領域中取得了快速發(fā)展，特別是計算機網(wǎng)絡技術和通信技術的發(fā)展，為我國變電站的發(fā)展起到了強有力的推動作用，越來越多的新技術新產(chǎn)品應用到變電站方面，具體來說，使我國變電站設計呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：1. 智

19、能化智能化變電站的發(fā)展是隨著高壓高精度的智能儀器的出現(xiàn)而逐漸發(fā)展的，特別是計算機高速通信網(wǎng)絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)和應用，使變電站的所有信息采集、傳輸實現(xiàn)的智能化處理提供的強大的物質和理論基礎。智能化主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 緊密聯(lián)結全網(wǎng)。 支撐智能電網(wǎng)。 高電壓等級的智能化變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。 中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。 遠程可視化。 裝備與設施標準化設計，模塊化安裝。 另外，為了加強對變電站及無人值守變電站在安全生產(chǎn)、防盜保安、火警監(jiān)控等方面的綜合管理水平，越來越多的電力企業(yè)正在考慮建設集中式遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，這促使了電力綜合監(jiān)控的網(wǎng)絡化發(fā)展。以ip數(shù)字視頻方式，能夠

20、對各變電站/所的有關數(shù)據(jù)、環(huán)境參量、圖像進行監(jiān)控和監(jiān)視，實時、直接地了解和掌握各個變電站/所的情況，并及時對發(fā)生的情況做出反應，適應許多地區(qū)變電站的需要。不過我國目前還沒用完全實現(xiàn)真正意義山的智能化一次設備，一次設備的智能化仍然需要通過一定的二次設備倆轉化實現(xiàn)，一般采用智能終端的模式。目前在國內(nèi)進行的數(shù)字化變電站項目，雖然大多數(shù)采用此種方式，但是普遍沒有對開關內(nèi)部的二次回路進行集成化改造，智能終端與開關整合度較低，還有很大的發(fā)展空間。2. 數(shù)字化通過采用現(xiàn)代化的精密儀器儀表，以及實時性較高的通信網(wǎng)絡，因此在此基礎上出現(xiàn)了數(shù)字化變電站，數(shù)字化變電站技術是變電站自動化技術發(fā)展中具有里程碑意義的一次

21、變革，對變電站自動化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠的影響。數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性、維護簡便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。 3. 裝配化 裝配式變電站采用全預制裝配結構的建筑形式，大幅縮短了設計及建設周期，減少了變電站占地面積，節(jié)約了土地資源。隨著國網(wǎng)公司“兩型一化”的推廣，裝配式變電站在全國各地均成功試點，成為今后變電站建設的一種新型模式。二、我國變電站設計的發(fā)展趨勢依據(jù)我國的國情，以及我國多年來積累的關于變電站設計的實踐和經(jīng)驗，可以看出我國變電站設計的發(fā)展趨勢有以下幾個方面。我國電力建設經(jīng)過多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，短路電流不斷增大，對電氣設備、系統(tǒng)內(nèi)大量信息的實時性等要求越來越高

22、;而隨著科學技術的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計算機及網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術也有了新的飛躍，我國變電站設計出現(xiàn)了一些新的趨勢。 1、變電站接線方案趨于簡單化隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設備質量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設備，其制造技術近年來有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時間少。特別國外一些知名廠家生產(chǎn)的超高壓斷路器均可達到20年不大修，更換部件費時很短。為了進一步控制工程造價，提高經(jīng)濟效益，經(jīng)過專家反復論證，我國少數(shù)變電站設計已逐漸采用一些新的更為簡單的接線方案。 2、大量采用新的電氣一次設備 近年來電氣一次設備制造有了較

23、大發(fā)展，大量高性能、新型設備不斷出現(xiàn)，設備趨于無油化，采用sf6氣體絕緣的設備價格不斷下降，伴隨著國產(chǎn)gis向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應用面不斷擴大，許多城網(wǎng)建設工程、用戶工程都考慮采用gis配電裝置。變電站設計的電氣設備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式走向無油化、真空開關、sf6開關和機、電組合一體化的小型設備發(fā)展。這些戶外高壓和超高壓組合電器共同特點是以sf6斷路器為核心，與其它高壓電氣設備進行組合，形式繁多。這些設備運行可靠性高、節(jié)省占地面積和空間、施工安裝簡單、運行維護方便，價格介于常規(guī)電氣設備與gis之間，是電氣設備今后發(fā)展的一個方向，符合我國目前的國情

24、和技術發(fā)展方向。3、變電站占地及建筑面積減少隨著經(jīng)濟和城市建設的發(fā)展，市區(qū)的用電負荷增長迅速，而城市土地十分寶貴，地價越來越昂貴。新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保等要求，追求綜合經(jīng)濟、社會效益，所以建設形式多采用地面全戶內(nèi)型或地下等布置形式，占地面積有效減少。另外，針對一些110kv及以下變電站實現(xiàn)無人值班，設計中取消了與運行人員有關的建筑和設施，建筑面積更是大為減少。4、變電站綜合自動化技術變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網(wǎng)絡技術等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合

25、自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障濾波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制管理等功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。變電站綜合自動化技術將會引起電力行業(yè)的重視，成為變電站設計核心技術之一。變電站綜合自動化發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在一下幾個方面：全分散式變電站自動化系統(tǒng).引入先進的網(wǎng)絡技術?？傊?，變電站綜合自動化向著使電力系統(tǒng)的運行和控制更方便、快捷、安全、靈活的方向發(fā)展。1.3 變電站設計的主要原則和分類變電站設計的原則是：安全可靠、技術先進、投資合理、標準統(tǒng)一、運行高效、，努力做到統(tǒng)一性與可靠性、先進性、經(jīng)濟性、適應性、

26、靈活性、時效性和和諧性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。1. 統(tǒng)一性：建設標準統(tǒng)一，基建和生產(chǎn)標準統(tǒng)一，外部形象提醒公司企業(yè)的文化特征。2. 可靠性：主接線方案安全可靠。3. 經(jīng)濟性，按照利益最大化原則，綜合考慮工程初期投資與長期運行費用，追求設備壽命期內(nèi)最佳經(jīng)濟效益。4. 先進性：設備選型先進合理，占地面積小，注重環(huán)保，各項技術經(jīng)濟可比指標先進。5. 適應性：綜合考慮不同地區(qū)的實際情況，要在系統(tǒng)中具有廣泛的適應性，并能在一定時間內(nèi)對不同規(guī)模，不同形式，不同外部條件均能適應。6. 靈活性：規(guī)模劃分合理，接口靈活，組合方案多樣，規(guī)模增減方便，能夠運行于不同的情況環(huán)境下。7. 時效性：建立滾動修改機制，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和

27、技術的進步，不斷更新、補充和完善設計。8. 和諧性：變電站的整體狀況與變電站周邊人文地理環(huán)境相協(xié)調(diào)變電站設計的分類按照變電站標準方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模3個層次進行劃分。（1） 按照變電站布置方式分類。110kv變電站分為戶外變電站、戶內(nèi)變電站和半地下變電站3類。在變電站設計中，戶外變電站是指最高電壓等級的配電裝置、主變布置在戶外的變電站；戶內(nèi)變電站是指配電裝置布置在戶內(nèi)，主變布置在戶內(nèi)、戶外或者戶內(nèi)的變電站。半地下變電站是指主變布置在地上，其它主要電氣設備布置在地下建筑內(nèi)的變電站；地下變電站是指主變及其他主要電氣設備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。（2） 按配電裝置型式分類。110kv配電裝

28、置可再分為常規(guī)敞開式開關設備和全封閉式組合電氣2類進行設計。（3） 按變電站規(guī)模進行分類。例如戶外ais變電站，可按最高電壓等級的出線回路數(shù)和主變臺數(shù)、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。1.4 選題目的及意義本次設計旨在掌握變電站設計的基本流程。這既是對平時理論知識的考察，更是對所學專業(yè)知識的一次實踐。通過本次設計，鞏固和加深專業(yè)課知識，掌握發(fā)電廠部分初步設計的過程，而且也可以拓寬知識面，增強工程觀念，培養(yǎng)變電站設計的能力，逐步提高解決問題的能力。同時對能源、發(fā)電、變電、和輸電的電氣部分有了詳細的概念，能熟練地運用所學專業(yè)知識，如短路計算的基本理論和方法，繼電保護整定的基本

29、理論和方法，主接線的設計，導體和電氣設備的選擇以及變壓器的選擇，防雷接地保護等。1.5 設計思路及工作方法分四步完成：1. 變電站電氣主接線的設計（完成主接線，主變及站變的選擇：包括容量計算、臺數(shù)和型號的選擇，繪出主接線）；2. 短路電流計算及繼電保護整定計算；3. 主要電氣設備選擇；4. 配電裝置設計。1.6 設計任務完成的階段內(nèi)容及時間安排設計（論文）各階段名稱起止日期1查閱資料，翻譯文獻大四上學期第14、15周2了解設計內(nèi)容及要求，熟悉設計題目，收集與設計相關的資料并閱讀，完成開題報告大四上學期第16、17、18周3實習，并進行開題答辯大四下學期第1、2周4初步完成電氣主接線設計，完成主

30、接線、主變及站變的選擇（容量計算、臺數(shù)和型號的選擇）第3、4周5完成短路計算和繼電保護整定計算第5、6、7、8周6完成導體和電氣設備的選擇第9、10周7完成防雷接地設計第11周8配電裝置設計第12周9完成畢業(yè)設計論文及圖紙的繪制，準備答辯第13、14、15周2 任務書2.1 原始資料一、 題目： 110kv變電站設計二、 原始資料 （一）建設性質及規(guī)模 本所為于某市邊緣。除以10kv電壓供給市區(qū)工業(yè)與生活用電外，并以35kv電壓向郊區(qū)工礦企業(yè)及農(nóng)業(yè)供電。其性質為區(qū)域變電站。電壓等級：110/35/10kv線路回數(shù)：110kv 近期2回，遠景發(fā)展2回；35kv 近期4回，遠景發(fā)展2回；10kv

31、近期9回，遠景發(fā)展2回； （二）電力系統(tǒng)接線簡圖=200mvsx1=0.6110kv1200mva甲交sx2=0.6 2（）110kvfs市變圖2-1電力系統(tǒng)接線圖附注：1、 圖中，系統(tǒng)容量、系統(tǒng)阻抗均相當于最大運行方式：2、最小運行方式下：=170mva，xs1=0.85s2=1050mva，xs2=0.65 3、系統(tǒng)可保證本所110kv母線電壓波動在5%以內(nèi)。（三）負荷資料電壓等級 負荷 名稱最大負荷 mw穿越功率 mw負荷組成（%）自然力率tmax（h） 線長（km）備注近期遠景近期遠景一級二級三級 110kv市系一線152012市甲線152025備用一10備用二1035kv煤礦11.5

32、240300.920煤礦21.5240300.920甲鄉(xiāng)鎮(zhèn)2320300.910乙鄉(xiāng)鎮(zhèn)22.520300.920備用11.50.915備用220.9120.9均為補償后值10kv化肥廠12.52.540200.7855002化肥廠22.52.540200.7855002開關廠12.520300.7540003電線電纜廠111.520300.7345002電線電纜廠211.530300.7345002玻璃廠1130300.7550002機械廠11.530300.7840003.5食品廠11.520300.845003.5市區(qū)1.2220400.830001.5備用一10.78備用二10.78（四

33、）地形、地質、水文、氣象等條件所址地區(qū)海拔185m，地勢平坦，屬輕微地震區(qū)。年最高氣溫+40c，年最低氣溫-10c，年平均氣溫+12c，最熱月平均最高溫度+34c。最大風速30m/s，復水厚度為10mm，屬于我國第v標準氣象區(qū)。 線路由系統(tǒng)變電所s1,南墻出發(fā)至rm變電所南墻上，全長共12km，在線路3、7、9、11km處共轉角四次。其角度為28、6、90、78。全線地質為亞黏土地層，地耐力為2.5kg/cm2，天然容重2.7kg/cm3，土壤電阻率為100。地下水位較低，水質良好，無腐蝕作用。土壤熱阻率t=120c/w，土溫20c。三、設計任務1、 變電所總體分析；2、 負荷分析計算與主變壓

34、器選擇；3、 電氣主接線設計；4、 短路電流計算及電氣設備選擇；5、 配電裝置設計；6、 110kv線路保護整定計算；7、 變壓器保護整定計算；8、 110kv或35kv母線保護整定計算；四、設計成品（一） 畢業(yè)設計說明書一冊（包括：電氣一次、二次部分）；（二） 設計圖紙（1） 電氣主接線圖（#2圖）；（2） 110kv配電裝置間隔斷面圖（#2圖）；2.2 設計內(nèi)容及要求1、主接線設計：分析原始資料，根據(jù)任務數(shù)的要求擬出各級電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過技術經(jīng)濟比較選擇主接線最優(yōu)方案。2、短路電流計算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當?shù)挠嬎愣搪伏c計算短路電流并列表示出短路電流

35、計算結果。3、 主要電氣設備選擇。4、 110kv高壓配電裝置設計。5、 進行繼電保護的規(guī)劃設計。（簡略）6、 線保護和變壓器主保護進行整定計算。3 電氣主接線設計發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)動機、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線和電纜等電氣設備，按一定順序連接的，用以表示生產(chǎn)、匯集和分配電能的電路，電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，代表了發(fā)電廠和變電站電氣部分的主體結構，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護裝置、自動裝置和控制方式的選擇，對運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性起決定性的作用。3.1 電氣主接線設計概述一、對電氣主接線的基本要求現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體，各個發(fā)

36、電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足一下基本要求。（1） 運行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。（2） 具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快的推出設備。切除故障停電時間短，影響范圍就最小，并且再檢修時可以保證檢修人員的安全。（3） 操作應盡可能簡單、方便主接線應簡單清晰、操作方便，盡可

37、能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不但不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或者不必要的停電。（4） 經(jīng)濟上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡可能的發(fā)揮經(jīng)濟效益。（5） 具有擴建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快，因此，在選擇主接線時還應考慮到具有擴建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要取決于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結構等。二、變電站電氣主接線的設計原則電氣主接線的基本原則是以設計任

38、務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行和維護的方便，盡可能地節(jié)省投資，就進取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。電氣主接線的設計是發(fā)電廠或變電站電氣設計的主體。他與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性的要求等密切相關，并對電氣設備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大影響。因此，主接線設計，必須結合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析有關影響因素 ，正確處理他們之間的關系，合理的選擇主接線方案。在工程設計中，經(jīng)上級

39、主管部門批準的設計任務書或委托書是必不可少的，設計的主接線應滿足供電可靠、靈活、經(jīng)濟、留有擴建和發(fā)展的余地。(1) 接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡可能采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋型接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110220kv配電裝置中，當出線為2回時，一般采用橋型接線，當出線不超過4回時，一般采用單母線接線，在樞紐變電站中，當110220kv出線在4回及以上時，一般采用雙母線接線。在大容量變電站中，為了限制610kv出線上的短路電流，一般可采用下列措施：1. 變壓器分列運行2. 在變壓器回路中裝置分裂電抗器

40、。3. 采用低壓側為分裂繞組的變壓器。4. 出線上裝設電抗器。(2) 斷路器的設置：根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應設有相應數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務。(3) 為正確選擇接線和設備，必須進行逐年各級電壓最大最小有功和無功電力負荷的平衡。當缺乏足夠 的資料時，可采取下列數(shù)據(jù)：1. 最小負荷為最大負荷的6070%，如主要農(nóng)業(yè)負荷時則取2030%；2. 負荷同時率取0.850.9，當饋線在三回以下且其中有特大負荷時，可取0.951；3.功率因數(shù) 一般取0.8；. 線損平均取5%。三、電氣主接線設計步驟（1）分析原始資料1. 本工程情況包括變電站類型，設計規(guī)劃容量（近期，遠景），主變臺數(shù)及容量

41、，最大負荷利用小時數(shù)及可能的運行方式等。2. 電力系統(tǒng)狀況包括電力系統(tǒng)近期及遠景規(guī)劃（510年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。主變壓器中性點接地方式是一個綜合問題，他與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運行安全以及對通信線路的干擾等。我國一般對35kv及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點非直接接地系統(tǒng)（中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)，對110kv就以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點直接接地系統(tǒng)，有稱大電流接地系統(tǒng)。3. 負

42、荷情況包括負荷的性質及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負荷的原始資料是設計主接線的基礎數(shù)據(jù)，電力負荷預測工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎。對電力負荷的預測不僅應有短期負荷預測，還應有中長期負荷預測，對電力負荷預測的準確性，直接關系著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設計成果的質量，一個優(yōu)良的設計，應能經(jīng)受當前及較長遠時間（510年）的檢驗。4. 環(huán)境條件包括當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、水文、地質、海拔高度及地震等因素，對主接線中電氣設備的選擇和配電裝置的實施均有影響，特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差較大，應予以重視。5. 設備制造情況這往往是設計能否

43、成立的重要前提，為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電氣設備的性能、制造能力和供貨情況、價格等質量匯集并分析比較，保證設計的先進性、經(jīng)濟性和可靠性。（2） 主接線方案的擬定與選擇根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，根據(jù)對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結構等不同的考慮，可擬定出若干個主接線方案（近期和遠景）。依據(jù)對主接線的基本要求，從技術上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個技術上相當，有能滿足任務書要求的方案，再進行經(jīng)濟比較，結合最新技術，最終確定出在技術上合理、經(jīng)濟山可行的最終方案。（3）短路電流計算和主要電氣設備選擇對選定的電氣主接線進行短路

44、電流計算，并選擇合理的電氣設備。（4）繪制電氣主接線對最終確定的電氣主接線，按照要求，繪圖。3.2 電氣主接線的基本形式主接線的基本形式，就是主要電氣設備常用的幾種接線方式，它以電源和出線為主體。由于各個發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同。且各回饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，再進出線較多（一般超過4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。有匯流母線的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類，無

45、匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。3.3 電氣主接線選擇依據(jù)原始資料，經(jīng)過分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng)濟性的要求，高壓側有4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側有6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側有11回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經(jīng)過分析、綜合、組合和比較，提出三種方案：方案一：110kv側采用雙母線接線方式，35kv側采用雙母線接線方式，10kv側采用單母線分段接線方式。110kv側采用雙母線接線方式，優(yōu)點是運行方式靈活，檢修母線時不中斷供電，任一組母線故障時僅短時停

46、電，可靠性高。缺點是，操作復雜，容易出現(xiàn)誤操作，檢修任一回路斷路器時，該回路仍需停電或短時停電，任一母線故障仍會短時停電，結構復雜，占地面積大，投資大。10kv側采用單母線分段接線方式，供給市區(qū)工業(yè)與生活用電，由于一級負荷占25%左右，二級負荷占30%左右，一級和二級負荷占55%左右，采用單母線分段接線方式，優(yōu)點是接線簡單清晰，操作方便，造價低，擴展性好，缺點是可靠性靈活性差。方案一主接線圖如下：圖31 方案一主接線圖方案二：110kv側采用雙母線接線方式，35kv側采用單母線分段帶旁路母線接線方式，10kv側采用單母線分段接線方式35kv側采用單母線分段帶旁路母線接線方式，優(yōu)點是，檢修任一進

47、出線斷路器時，不中斷對該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點是，增設旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關的數(shù)目，接線復雜，投資增大。方案二的主接線圖如下：圖32 方案二主接線圖方案三：110kv側采用雙母線接線方式，35kv側采用單母線分段帶旁路母線接線方式，10kv側采用單母線分段帶旁路母線接線方式方案三的主接線圖如下：圖33 方案三主接線圖對于上述三種方案綜合考慮：該地區(qū)海拔185m，海拔并不高，對變電站設計沒有特殊要求，地勢平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫+40c，年最低氣溫-10c，年平均氣溫+12c，最熱月平均最高溫度+34

48、c。最大風速30m/s，復水厚度為10mm，屬于我國第v標準氣象區(qū)。因此110kv側采用單母線分段接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經(jīng)濟性要求，對于35kv及10kv側，采用單母線分段接線方式。綜合各種因素，宜采用第三種方案。4 變電站主變壓器選擇主變壓器的選擇：再各級電壓等級的變電站中，變壓器是主要的電氣設備之一。其擔負著變換網(wǎng)絡電壓進行電力傳輸?shù)闹匾蝿眨_定合理的變壓器臺數(shù)、容量和型號是變電站可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證。特別是我國當前的能源政策是開發(fā)、利用、節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎上，確定變壓器的臺數(shù)、容量和型號，提高網(wǎng)絡的經(jīng)濟運行將具有明顯的經(jīng)濟效益。(

49、一)變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 選擇主變壓器臺數(shù)時應考慮下列原則： (1)應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一級、二級負荷的變電所，應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一級、二級負荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但必須在低壓側敷設與其他變電所相連的聯(lián)絡線作為備用電源，atmel代理或另有自備電源o (2)對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大，采用經(jīng)濟運行方式的變電所，也可考慮采用兩臺變壓器。 (3)除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中且容量相當大的變電所，雖為三級負荷，也可以采用兩臺或多臺變壓器。

50、(4)在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余地 (二)變電所主變壓器容量的選擇1只裝一臺主變壓器的變電所 (三)車間變電所主變壓器的單臺容量上限 車間變電所傘變壓器的羊臺容量，一般不寅大于1000kv”a(或1250kva)。這一方面是受以往低壓升關電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制；另一方面是考慮到可以使變壓器更接近于車間負荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。現(xiàn)在我國已能生產(chǎn)一些斷流能力更大和短路穩(wěn)定度更好的新型低壓開關電器如dw15型、me型等低壓斷路器及其他電器，因此，如車間負荷容量較大、負荷集中民運行合理時，也可以選用單臺容量為125

51、02000kva的配電變壓器，這樣可減少主變壓器臺數(shù)及高壓開關電器和電纜等。 對裝設在二層以卜的電力變壓器，atmel代理商應考慮其垂直與水平運輸對通道及樓板荷載的影響。采用于式變壓器時，其容量不宜大于630lva (四)適當考慮負荷的發(fā)展 應適當考慮今后510年電力負荷的增長較小，更宜留有較大的裕量。干式變壓器的過負荷能力 必須指出：變電所主變壓器臺數(shù)和容量的最后確定，應結合主接線方案，經(jīng)技術經(jīng)濟比較擇優(yōu)而定。4.1 主變壓器的選擇一、主變壓器臺數(shù)的選擇在變電站設計過程中，一般需要裝設兩臺主變壓器，防止其中一臺出現(xiàn)故障或檢修時中斷對用戶的供電。對110kv及以下的終端或分支變電站，如果只有一

52、個電源，或變電所的重要負荷有中、低壓側電網(wǎng)取得備用電源時，可只裝設一臺主變壓器，對大型超高壓樞紐變電站，可根據(jù)具體情況裝設24臺主變壓器，以便減小單臺容量。因此，在本次設計中裝設兩臺主變壓器。二、主變壓器容量的選擇1、主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?10年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期1020年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。2、根據(jù)變電所所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應滿足60%（220kv及以上電壓等級的變電所應滿足70%）的全部最大綜合計算負荷，以及滿足全部i類負荷和大部分

53、ii類負荷(220kv及以上電壓等級的變電所，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應滿足全部i類負荷和ii類負荷)，即 （4-1）最大綜合計算負荷的計算： （4-2）式中， 各出線的遠景最大負荷； m 出線回路數(shù)； 各出線的自然功率因數(shù)；同時系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在0.80.95之間；線損率，取5%。因此，由原始材料可得：35kv側：10kv側：則總的負荷為： 取=0.85，則： 則， 因此主變?nèi)萘繛椋喝?、主變壓器型號的選擇1.相數(shù)選擇變壓器有單相變壓器組和三相變壓器組。在330kv及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。單相變壓器組由三個單相的變壓器組成，造價高、占地多、運行費用高。只有受變壓器的制造和運輸條件的限制時，才考慮采用單相變壓器組，因此在本次設計中采用三相變壓器組。2.繞組數(shù)選擇：在具有三種電壓等級的變電所中，如果通過主變各繞組的功率達到該變壓器容量的