1、课程设计（实训）报告题 目 110kV 降压变电所电气设计专 业 电气工程及其自动化班 级学 号姓 名指导教师电气工程学院西南交通大学课程设计第 II 页课程设计任务书学生姓名 学生学号学生专业 电气工程及其自动化 学生班级发题日期 2016 年 完成日期课程名称 一次课程设计 指导教师设计题目 110kV 降压变电所电气设计课程设计主要目的：完成 110kV 降压变电所电气设计，熟悉变电站一次系统设计步骤，掌握变电站一次系统设计方法。课程设计任务要求：（包括原始数据、技术参数、设计条件、设计要求等）1、 负荷情况110kV 降压变电所，有 8 回 35kV 出线，每回负荷按 3750kW 考
2、虑，年最大负荷利用小时数 ，一、二类负荷占cos0.max450Th50%，总出线长度约 70km（其中最长一回 35kV 出线为 9km） ；另外有 6 回 10kV出线，总负荷约 15MW, ，年最大负荷利用小时数 ，cos0.max350Th一、二类负荷占 30%。2、 系统情况本变电所由两回 110kV 电源供电，其中一回来自东南方向 30km 处的火力发电厂；另一回来自正南方向 20km 处的地区变电所。本变电所与系统连接情况如图 1 所示：最大运行方式时，系统 1 两台发电机和两台变压器均投入运行；最小运行方式时，系统 1 投入一台发电机和一台变压器运行，系统 2 可视为无穷大电源
3、系统。西南交通大学课程设计第 III 页图 1 系统示意图3、 自然条件本所所在地区的平均海拔 1000m，年最高气温 40C，年最低气温-10C，年平均气温 20C，年最热月平均气温 30C，年雷暴日为 30 天，土壤性质以砂质粘土为主。课程设计主要任务：本设计只作电气初步设计，不作施工设计。设计的主要内容包括：（1） 确定电气主接线图方案；（2） 主变压器选择；（3） 短路电流计算；（4） 主要电气设备及导线选择和校验。课程设计参考文献：1 熊信银发电厂电气部分（第四版）M北京：中国电力出版社， 2009 2 姚春球发电厂电气部分（第四版）M北京：中国电力出版社， 2007 3 牟道槐发电
4、厂变电站电气部分(第三版) M重庆：重庆大学出版社，2009 4 郑晓丹发电厂电气部分 M北京：机械工程出版社， 20115 王晓茹，高仕斌电力系统分析M北京：高等教育出版社， 20116 韩祯祥主编，电力系统分析（第 5 版），浙江大学出版社，2011，27 规范电力工程电气设备手册-电气一次部分指导教师签字系主任审核签字1T10.5kV2kV*2501.84dMWkVCOSX631.5/%0.kVAU30m.4/20k.4/待设计变电所3T1V610.5/2%.kMAU系统 1系统 2西南交通大学课程设计第 IV 页摘要电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位，因为电能与其他能源比
5、较具有显著的优越性，它可以方便地与其他能量相互转换，可以经济的远距离输送，并在使用时易于操作和控制，根据工业生产的需要，决定新建一座 110kV 降压变电所，培养综合运用所学知识的能力，扩大和深化所学的理论知识和基本技能，从而使理论与实践相结合。通过此次设计，主要掌握发电厂和变电所电气部分中各种电器设备和一、二次系统的接线和装置的基本知识，并通过相应的实践环节，掌握基本技能。设计变电站为降压变电站，其电压等级为 110kV，具有中型容量的规模的特点， 在系统中将主要承担负荷分配任务，从而该站主接线设计务必着重考虑可靠性。 该工程的实施有利于完善和加强 110kV 电网功能， 提高电网安全运行水
6、平。从负荷特点及电压等级可知，它具有 110、35、10kV 三级电压。110kV 进线两回。35kV 出线回路数为 8 回；10kV 出线回路数为 6 回。关键词：电气主接线；主变压器；短路计算；西南交通大学课程设计第 V 页目录摘要 .IV第一章 电气主接线设计 .11.1 电气主接线的基本要求 .11.2 电气主接线方案的初步设计 .11.2.1 主接线的初步选择 .11.2.2 可靠性的要求 .31.2.3 灵活性的要求 .31.2.4 经济性的要求 .31.3 几种方案的比较及最终方案的确定 .31.4 主接线图 .4第二章 主变压器的选择 .62.1 主变压器选取原则 .62.1.
7、1 变压器容量的确定 .62.1.2 变压器台数的确定 .62.1.3 变压器相数的确定 .62.1.4 变压器绕组数量的选择 .62.1.5 变压器绕组连接方式 .72.2 负荷计算 .72.2.1 负荷的分类 .72.2.2 负荷的计算 .72.3 主变压器型号的选择 .8第三章 短路电流的计算 .103.1 短路电流计算的一般规定 .103.2 短路电流计算目的 .103.3 短路电流计算过程 .103.3.1 画出系统等值电路及确定短路点 .103.3.2 计算等值电抗 .113.3.3 计算短路电流 .133.4 短路电流计算结果 .15第四章 电气设备的选择与校验 .174.1 电
8、气设备选择依据 .174.1.1 选择的原则 .174.1.2 电气设备和载流导体选择的一般条件 .174.2 断路器的选择 .184.2.1 110kV 电压等级的断路器及隔离开关的选择 .184.2.2 35kV 电压等级的断路器及隔离开关的选择 .194.2.3 10kV 电压等级的断路器及隔离开关的选择 .214.3 隔离开关的选择与校验 .224.3.1 110kV 主变压器侧隔离开关的选择 .23西南交通大学课程设计第 VI 页4.3.2 35kV 出线侧及主变压器侧隔离开关的选择 .234.3.3 10kV 出线侧及主变压器侧隔离开关的选择 .254.4 母线选择 .274.4.
9、1 110kV 母线选择 .274.4.2 35kV 母线选择 .274.4.3 10kV 母线选择 .294.4.4 母线的选择结果 .314.5 绝缘子和穿墙套管的选择 .314.5.1 35kV 母线的绝缘子的选择 .314.5.2 10kV 母线的绝缘子的选择 .324.5.3 10kV 母线的穿墙套管的选择 .324.5.4 选择结果 .334.6 电流互感器的选择 .334.6.1 110kV 侧电流互感器的选择 .334.6.2 35kV 侧电流互感器的选择 .344.6.3 10kV 侧电流互感器的选择 .354.6.4 电流互感器选取结果 .364.7 电压互感器的选择 .3
10、64.7.1 电压互感器的选择原则 .364.7.2 电压互感器的选择结果 .374.8 高压熔断器的选择 .374.8.1 35kV 侧熔断器的选择 .374.8.2 10kV 侧熔断器的选择 .384.8.3 熔断器的选择结果 .38参考文献 .39西南交通大学课程设计第 1 页第一章 电气主接线设计1.1 电气主接线的基本要求现代电力系统是一个巨大的严密整体，各类发电厂和变电所分工完成整个电力系统的发电、变电和配电任务，主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电所和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民生活，因此，发电厂、变电所的主接线，必须满足以下基本要求：必须保证发供电的可靠性。应具有一
11、定的灵活性。操作应尽可能简单、方便。经济上应合理。主接线除应满足以上技术经济方面的基本要求外，还应有发展和扩建的可能性，以适应发电厂和变电所可能扩建的需要。1.2 电气主接线方案的初步设计1.2.1 主接线的初步选择（1）110kV 系统主接线形式选择根据电力工程设计手册：110kV220kV 配电装置出线回路不超过 2 回时一般选用单母线接线；35110KV 线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。下面分析一下桥形接线特点：桥型接线的特点：一般当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥型接线。高压断路器数量少，是比较经济的接线，四个元件只需要三台断路器，线路的投入和切除操作方便
12、，线路故障是仅将故障线路断路器断开，其它线路和变压器不受影响。现将内桥接线和外桥接线作以比较。 西南交通大学课程设计第 2 页1)内桥 优点：高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器 缺点：变压器切除投入较复杂，需操作两台断路器并影响一回路暂时停电。连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。出现断路器检修时，出线在此期间停运。 适用范围：容量较小的发电厂或变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高。2)外桥 优点：高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器 缺点：线路切除投入较复杂，需要操作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。 变压器侧断路器检修时，
13、变压器停运。适用范围：容量较小的发电厂或变电所，并且变压器切换较频繁或线路较短，故障率较小的情况，线路有穿越功率时采用此接线，因为穿越功率只流过一个断路器，断路器检修时对此功率影响小。 根据实际情况，110kv 有两回路进线，有穿越功率流过，110kv 侧选用外桥型接线。故选用单母线接线与外桥形接线两种方案进行比较决定。（2）35kV 侧的主接线形式选择根据电力工程设计手册：1）35kV63kV 的配电装置出线回路数在 48 回时采用单母线分段接线。2）35kV 的出线多为双回路，且检修时间短，一般不设旁母，当配电装置出线回路数在 8 回以上时；或连接的电源较多，负荷较大时采用双母线接线。故选
14、用单母线分段接线与双母线接线两种方案进行比较决定。（3）10kV 侧的主接线形式选择根据电力工程设计手册：610kV 系统中，出线在 6 回或以上时一般使用单母线分段接线形式；当用户要求不能停电时可装设旁路母线。故选用单母线分段接线与单母线分段带旁母接线两种方案进行比较决定。西南交通大学课程设计第 3 页1.2.2 可靠性的要求断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间；避免全所停电的可能。1.2.3 灵活性的要求调度时，可灵活的投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷；检修时，方便的停运断路器、母线及保护，进行安全检修；扩建时，容易从初期
15、接线过渡到最终接线。1.2.4 经济性的要求投资省；主接线力求简单，以节省一次设备；二次回路简单；能限制短路电流，以便选择价廉的设备；占地面积小；电能损失少。1.3 几种方案的比较及最终方案的确定根据以上几点要求对主接线的初设方案进行比较，结果如下：电压等级 方案一：为“外桥形接线” 方案二：为“单母线接线”110kV优点：高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。 缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需要解列运行；变压器侧断路器检修时，变压器需较长时期停运。优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩展。缺点：不够灵活可靠。35
16、kV 方案一：为“单母线分段接线” 方案二：为“双母线接线”西南交通大学课程设计第 4 页优点：不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1当一段母线或母线刀闸故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期内停电。2当出线为双回路时，常使架空出线呈交叉跨越。3扩建需两个方向。优点：供电可靠性高，一般不对外停电。缺点：占地面地大，刀闸多，投资较多。方案一：为“单母线分段接线” 方案二：为“单母线分段带旁母接线”10kV优缺点：同上优点：供电可靠性高。缺点：占地面地大，刀闸多，投资较多。由于待建变电所属地区变电所，负荷主要是地区性负荷，该变电站110kV、35kV、10kV 侧均采用单母线分段接线。1.4 主接线图根据方案一和方案二画出主接线图如下：3 5 k V1 1 0 k V1 0 k V8 回出线6 回出线系统W L 1W L 2W L 3W L 4W L 5W L 6W L 7W L 8W L 1 W L 2 W L 3 W L 4 W L 5 W L 6图 1-1 主接线方案一
