1、第一章 任 务 书第一节 毕业设计的主要内容本次设计为 110kV 变电站初步设计，共分为任务书、计算书、说明书三部分，同时还附有 12 张图纸 加以说明。 该变电站有 3 台主变压器，初期上 2台，分为 三个电压等级：110kV 、35kV、10kV，各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电，本次设计 中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母 线等），并同时附带介绍了所用电和直流系统、 继电保护和微机 监控系统、 过压保护、接地、通信等相关方面的知识。第二节 毕业设计应完成的成果说明书：电气主接线，短路电流计算及主要设备的选择，各电压级的配电装置及保护
2、，微机监控系统 等。计算书：短路电流，主要设备选择（DL、 G、CT、母线），变压器差动保护整定计算。图纸：电气主接线图，电气总平面布置图， 继电保护及综合自动化系统配置图，间 隔断面图，直流系统接线图，所用电系统图 ，GIS 电气布置图等共 12张。第三节 应掌握的知识与技能1、学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法。2、对所设计的变电站的特点，以及它在电力系统中的地位、作用和运行方式等应有清晰的概念。3、熟悉所选用电气设备的工作原理和性能，及其运行使用中应注意的事项。4、熟悉所采用的电气主接线图，掌握各种运行方式的倒闸操作程序。5、培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。
3、第二章 说 明 书第一节 概 述一、设计依据1、中华人民共和国电力公司发布的35kV110kV 无人值班变电所设计规程（征求意见稿）2、110kV 清河 输变电工程 设计委托书。3、电力工程电气设计手册（电气一次部分）二、设计范围1、所区总平面、交通及长度约 20 米的进所道路的设计。2、所内各级电压配电装置及主变压器的一、二次 线及继电保护装置。3、系统通信及远动。4、所内主控制室、各级电压配电装置和辅助设施。5、所区内给排水设施及污水排放设施。6、所区采暖通风设施、消防设施。7、所区内的规划。8、编制主要设备材料清册。9、编制工程概算书。三、设计分工1、110kV 配电 装置以出线门 型架
4、为界， 10kV 电缆出 线以电缆头为界。 电缆沟道至围墙外 1 米。2、所外专用通信线、光纤系统通信、施工用 电、用水等设施由建设单位负责。四、主要设计原则1 电气主接线电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配 电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必 须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。（1）110kV 主接线设计：110KV 清河变主要担负着为清河开发区供电的重
5、任，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，因此有两个方案可供选择：单母线接线；单母线分段接线。方案 I：采用 单母线接线优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于 扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单 母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的 110-220KV 配电装置的出线回路数不超过两回。方案 II：采用 单母线分段接线优点：1
6、）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。3）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：110-220KV 配电装置的出线回路数为 3-4 回时。经过以上论证，决定采用单母线分段接线。（2）35Kv 主接线设计：主要考虑为清河工业园区及周 边高陵西部地区供电。方案 I：采用 单母线接线优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于 扩建和采用成套
7、配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单 母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的 35-63KV 配电装置的出线回路数不超过 3 回。方案 II：采用 单母线分段接线优点：1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在
8、检修期间内停电。2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。3）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：35-63KV 配电装置的出线回路数为 4-8 回时。经过以上论证，决定采用单母线分段接线。（3）10kV 主接线设计：主要考虑为变电站周围地区供 电。方案 I：采用 单母线接线优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于 扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单 母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：6 -10KV 配电装置的出
9、线回路数不超过 5 回 。 方案 II：采用 单母线分段接线优点：1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。3）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：6 -10KV 配电装置的出线回路数为 6 回及以上时。经过以上论证，决定采用单母线分段接线。2 主变压器选择（1）容量的确定:1）主变压器容量一般按变电所建成后 5-10 年的规划负荷
10、选择，并适当考虑到远期 10-20 年的负荷发展。 对 于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定变压器的容量。对于有重要负荷变压器的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许进间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%-80%。3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。（2）主变压器台数的确定：1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。2）对地区性孤立的一
11、次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。3）对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的 1-2 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。因此为保障电压水平能够满足用户要求，本所选用有载调压变压器，选变压器两台。3、主要电气设备选择（1）110kV 配电装置选用户外 110kV 六氟化硫全封闭组合电器(GIS)。开断电流 31.5kA。（2）35kV 选用 kYN-35 型手车式金属铠装高压开关柜，内配真空断路器。开断电流 25kA。（3）10kV 选用 CP800 型中置式金属铠装高压开关柜，内配真空断路器。出线开断电流 31.5kA，进
12、线 开断电流 40kA。（4）10kV 母线避雷器选用 HY5WZ-17/45 型氧化锌避雷器。（5）根据陕西电力系统污秽区分布及电网接线图集，该站地处级污秽区，考 虑到该站距公路较 近， 污级提高一级，按 级户外用电气设备泄漏比距，110kV 、35kV、10kV 为 2.5cm/kV(均按系统最高工作电压确定)。4、无功补偿及消弧线圈10kV 出线回路数每段母线 12 回，本期装 设 2 组干式接地变及消弧线圈。接地变容量 700/160kVA，消弧线圈 600kVA。本期装设 21800kVar 电容器组。5、电工构筑物布置（1）根据进出线规划及所址地形情况，电工构筑物布置如下：110k
13、V 屋外配电装置布置在所区南侧，二次室及 35kV10kV 开关室布置在所区北侧，为一座二层楼结构，一层 10kV，二 层 35kV；主变压 器布置在二者之间，所区大门设在西侧，进所道路自所址西侧的公路接引。（2）110kV 配电装置进线采用软母线，进线间隔宽度为 8 米。按远期出线总共 6 个间隔设计。（3）35kV 配电装置按两台主变进线，4 个出线间隔设计。（4）10kV 配电装置采用屋内单层双列布置。干式接地变及消弧线圈装在一箱内，安装在 10kV 开关柜中 间。共 36 个出线间隔(公用 4 个)。6、控制、保护及直流（1）控制方式本工程的控制、信号、测量采用计算机监控方式，分层分布
14、式综合自动化系统，按无人值班有人值守方式设计。（2）保护装置继电保护均采用微机保护，这些保护的信息都以通信方式接入计算机监控系统。（3）自动装置10kV 馈线装设小电流接地选线装置；10kV 馈线具有低周减载功能。（4）直流采用智能高频开关电源系统，蓄电池采用 2100Ah 免维护铅酸蓄电池，计 206 只， 单母线分段接线 。五、基础资料110kV 清河变电站地址选在市开发区清河工业园区的北部，西邻一条南北公路。电源由北郊 330kV 变 110kV 母线出两回，一回直接接入，一回经大明湖变“”接后再接入。导线选择 LGJ-300/40。1、环境条件该站位于市开发区清河工业园区的北部，西邻一
15、条南北公路。占地东西长 69m，南北长 66m，面积 4554m2，合 6.831 亩。 该 站出线条件较好，110kV南面进出， 35kV 北面进出，10kV 电缆从西侧进出( 电缆沟)。交通方便，靠近乡镇，职 工生活方便。围墙内自然高差与公路相差 3m 左右，回填土方量较大。（1）环境温度:-15C +45C。（2）相对湿度：月平均90%，日平均95%。（3）海拔高度:1000m。（4）地震烈度:不超过 8 度。（5）风速:35m/s 。（6）最大日温差:25C。周围环境无易燃且无明显污秽，具有适宜的地质、地形和地貌条件(如避开断层、交通方便等) 。并应 考虑防洪要求，以及 邻近 设施的相
16、互影响( 如对通讯、居民生活等) 。2、环境保护（1）变电所仅有少量生活污水，经处理后排入渗井。变压器事故排油污水，经事故油池将油截流，污水排入生活污水系统， 对周围环境没有污染。（2）噪音方面是指变压器和断路器操作时所产生的电磁和机械噪声。对主变及断路器要求制造厂保证距离设备外壳 2 米处的噪声水平不大于65bB，以达到工业企业噪声 卫生标准的规定。3、绿化在所内空闲地带种植草坪及绿篱，以美化环境。第二节 系统概述一、性质和目的根据上级要求，在我市开发区清河工业园区境内建一所 110kV 变电站，主要是为市开发区清河工业园区供电和服务的，并支持当地工农业的持续发展，使初具规模的旅游事业 上一
17、新台阶，改善和提高该境内人民的物质和文化生活。本变电所属新建 110kV 负荷型变电所，主要满足该地区工业和居民用电。二、负荷发展情况2004 年 43000kW2009 年 60000kW2014 年 90000kW三、建设规模主变压器容量本期 231.5MVA，远期 350MVA。110kV 本期两回出线，采用 单母线分段接线； 远期六回出线。 35kV 本期 4 回出线，采用单母线分二段接线。 10kV 本期 24 回出 线，采用 单母线分二段接线，远期 36 回出线，采用单母线分三段接线。序号 项目 最终规模 本期规模1 主变压器 350MVA 231.5MVA2 110kV 单母线
18、2 段 2 段3 110kV 出线 6 回 2 回4 35kV 母线 2 段 2 段5 35kV 出线 4 回 4 回6 10kV 母线 3 段 2 段7 10kV 出线 36 回 24 回户外设备基础及构架设计原则如下: 110kV 架构及基础本期只安装两回。其余架构及基础只上本期规模，其余均不上，预留位置。三号变基础本期不上，仅预留位置。第三节 电气主接线一、电气主接线电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。因此设计的主接线必须满足如下基本要求：1、满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求。2、接线简单、清晰，操
19、作简便。3、必要的运行灵活性和检修方便。4、投资少，运行费用低。5、具有扩建的可能性。为满足供电可靠性要求，本设计中 110kV、35kV、10kV 均采用单母线分段接线；最终为 3 台变压器并联运行；所用电由 2 台所用变供电；主要负荷可采用双回线供电。该变电站 110kV 户外配电装置采用 GIS 组合电器布置形式。110kV 采用单母线分段接线方式。110kV 进线 2 回。其中一段母线带 2 台主变压器，另一段母线带 1 台主变压器。本期安装每段母线 1 台主变，110kV GIS 共 6 个间隔位。110kV GIS 主变出线至主变 110kV 侧为电缆 及电缆插拔头型式。电缆型号
20、YJV22-126-1300 交联电缆。35kV 采用单母线分段接线。共设两段，每台主变各接一段。本期安装 4回出线，每段 2 回。35kV 出线至 35kV 穿墙套管亦采用 电缆， 电缆型号:YJV22-126-1300 交联电缆 。10kV 采用单母线扩大分段接线，共分 3 段，本期分 2 段。每台主变各接一段，每段 12 回出线。10kV 出线 36 回(含公用部分 4 回)，本期安装 24 回。10kV 全部采用电缆出线。在每台主 变压器低压侧设 置一组接地变压器及一组无功分档投切并联补偿电容器。二、短路阻抗归算到本变电所 110kV 母线 Z1=0.0335，Z0=0.0136。三、
21、主变压器主变压器容量应根据 510 年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力；对装两台变压器的变电所，每台变压器额定容量一般按下式选择：Sn=0.6PM 式中 PM为变电所最大负荷这样，当一台变压器停用时，可保 证对 60%负荷的供 电。考 虑变压器的事故过负荷能力 40%，则可保证对 84%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有 25%的非重要负荷，因此，采用 Sn=0.6PM，对变电 所保证重要负荷来说多数是可行的，能满足一、二级负荷的供电需求。一般情况下采用三相式变压器，具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到 15%Sn 以上时，可采用三绕组变压器
22、。其中，当高压电网为 110220kV，而中低 压电网为 35kV 和 10kV 时，由于负荷较大，最大和最小运行方式下电压变化也较大，故采用带负荷调压的三绕组变压器。为了适应今后电网商业化运营的要求，提高电网的供电质量，满足用户对供电质量的要求，另外，为了便于电网电压的灵活及 时调整，主 变的调压方式应采用有载调压变压器，有利于电网今后的运行。目前限制低压侧短路电流措施，一般采用高阻抗变压器，且根据 110kV 系统短路水平( 不超过 30 kA)。经过推算， 10kV 短路 电流(不超过 30kA)。所选开关柜等电气设备均可满足要求(10kV 不并列)。故本次设计采用高阻抗主变压器。本次设
23、计结合实际运行经验，要求主变压器本体油枕由原 A 相移至 C 相。这样有利于主变压器中性点接地隔离开关连接安装，且操作检修方便。综上，本变电站采用的主变压器最终为 3 台 50MVA 三相自冷三圈有载调压变压器，型号为 SSZ1050000/110，初期上 2 台 31.5MVA，型号为SSZ1031500/110。额定电压：11081.25%/38.522.5%/10.5kV。接线组别：YN0/yn0/d11。阻抗电压：Z =10.5%，Z =17.5%，Z =6%。损耗：175kW （高阻抗、低损耗变压器）。四、中性点接地方式110kV 采用中性点直接接地方式。主变压器中性点经隔离开关直接
24、接地，以便于系统灵活选择接地点。10kV 采用中性点经消弧线圈接地方式。 单相接地允许带故障运行 2 小时，供电连续性好。五、无功补偿无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置，采用集中补偿的方式，集中安装在变电 所内有利于控制电压水平。向电网提供可调节的容性无功。以补偿多余的感性无功，减少电网有功损 耗和提高电压。为了提高电网的经济运行水平，根据无功补偿的基本原则，在 10kV 每段母线上各接一组由开关投切的分档投切并联电容器成套装置，供调节系统的无功负荷， 电容器每组容量 为 1800kVar。在 10 kV 每段母线上分别接一台接地变压器(曲折变，型号 DSDB-700/10.5
25、-160/0.4kVA)。中性点采用 Z0 接线。低压侧为 Y0 接线、正常运行时供给 380/220V 站用电源(接地变压器带附绕组兼做站用变压器)。Z0 具有中性点连接有载调谐消弧线圈。六、运行方式110kV 单母线分段运行，35 kV 和 10kV 分列运行。七、母线回路：110kV 单母线 2 段（初期上 2 段）（1）本变1 28000kW（2）本变2 30000kW35kV 母线 2 段（初期上 2 段）（1）本变1 9500kW（2）本变2 9200kW10kV 母线 3 段（初期上 2 段）（1）本变1 36500kW（2）本变2 33000kW（3）备用 1 段。八、出线回路
26、：110kV 出线 6 回（初期上 2 回）（1）本变1 28000kW（2）本变2 30000kW（3）备用 4 回。35kV 出线 4 回（初期上 4 回）（1）本变1 5000kW（2）本变2 4500kW（3）本变3 5000kW（4）本变4 4200kW10kV 出线 36 回（初期上 24 回）（1）本变1 4200kW（2）本变2 5000kW（3）本变3 3000kW（4）本变4 800kW（5）本变5 3500kW（6）本变6 4000kW（7）本变7 5000kW（8）本变8 3000kW（9）本变9 700kW（10）本变10 1800kW（11）本变11 3000kW（12）本变12 2500kW（13）本变13 4500kW（14）本变14 4000kW（15）本变15 3000kW（16）本变16 2000kW（17）本变17 3200kW（18）本变18 600kW（19）本变19 500kW（20）本变20 2200kW（21）本变21 4000kW（22）本变22 3200kW（23）本变23 3000kW（24）本变24 2800kW（25）备用 12 回。第四节 短路电流计算及设备选择
