1、题目： 110kV 变电站设计摘 要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起， 供电系统的设计越来越全面、 系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量， 也会反映在供电的可靠性和安全生产方面， 它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分， 由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。 作为电能传输与控制的枢纽
2、，变电站必须改变传统的设计和控制模式， 才能适应现代电力系统、 现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。随着电力技术高新化、 复杂化的迅速发展， 电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用， 都在不断的发生变化。 变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。 关键词 变电站 输电系统 配电系统 高压网络 补偿装置AbstractAlong with the economic development and the modern i
3、ndustry developments ofquick rising, the design of the power supply system become more and morecompletely and system. Because the quickly increase electricity of factories,it also increases seriously to the dependable index of the economic condition,power supply in quantity. Therefore they need the
4、higher and more perfect requestto the power supply. Whether Design reasonable, not only affect directly thebase investment and circulate the expenses with have the metal depletion incolour metal, but also will reflect the dependable in power supply and the safein many facts. In a word, it is close w
5、ith the economic performance and the safetyof the people.The substation is an importance part of the electric power system, it isconsisted of the electric appliances equipments and the Transmission and theDistribution. It obtains the electric power from the electric power system,through its function
6、 of transformation and assign, transport and safety. Thentransport the power to every place with safe, dependable, and economical. Asan important part of powers transport and control, the transformer substationmust change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern e
7、lectric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life.Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power.key words substation transmission sy
8、stem distribution high voltage network correction equipment.目 录第 1 章 原始资料及其分析 31 原始资料 32 原始资料分析 4第 2 章 负荷分析 5第 3 章 变压器的选择 8第 4 章 电气主接线 10第 5 章 短路电流的计算 131 短路电流计算的目的和条件 132 短路电流的计算步骤和计算结果 14第 6 章 配电装置及电气设备的配置与选择 171 导体和电气设备选择的一般条件 172 设备的选择 173 高压配电装置的配置 18第 7 章 二次回路部分 211 测量仪表的配置 212 继电保护的配置 21第 8 章
9、 所用电的设计 27第 9 章 防雷保护 39结束语 41致谢 42参考文献 43附录一：一次接线图附录二： 10KV 配电装置接线图绪论电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、 稳定发展提供足够的动力， 其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业及国民经济的重要性， 电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。 所以输送和分配电能是十分重要的一环。 变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行
10、情况、容量大小直接影响下级负荷的供电， 进而影响工业生产及生活用电。 若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。变电站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。 这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。 升压变电站通常是发电厂升压站部分， 紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷
11、中心。 这里所设计得就是 110KV 降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护， 并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的。 这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命， 降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于提高工农业生产效率是十分有效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场
12、竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。第一章 原始资料及其分析1.原始资料待建变电站是该地区农网改造的重要部分， 预计使用 3 台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。1.1 电压等级变电站的电压等级分别为 110kV,35kV,10kV。110kV ： 2 回35kV ： 5 回 （其中一回备用）10kV ： 12 回 （其中四回备用）1.2 变电站位置示意图：A待建变电站CB图 1 变电站位置示意图Fig1 Tran
13、sformer substation position sketch map1.3 待建变电站负荷数据（表 1）表 1 待建成变电站各电压等级负荷数据Tab.1 each voltage grade burden data of substation电压等 最大负 用电类 供电方 距离用电单位 回路数级 荷 (MW) 别 式 (km)35kV 铝厂 15 1 1 架空 39钢铁厂 10 1， 2 1 架空 25A 变电站 15 3 1 架空 35B 变电站 20 3 1 架空 40备用 1无线电厂 0.56 3 1 电缆 4仪表厂 0.5 3 1 电缆 5手机厂 0.63 2 2 电缆 4电机
14、厂 0.42 2 1 电缆 3电视机厂 0.8 3 1 架空 1410kV配电变压器0.78 1 1 架空 15A配电变压器0.9 3 1 架空 16B其它 0.7 3 2 电缆 4备用 2注：（1）35kV ,10kV 负荷功率因数均取 cos=0.85（2）负荷同时率： 35kV kt=0.910kV kt=0.85（3 ）年最大负荷利用小时数均为 Tmax=3500 小时 /年(4）网损率为 A%=8%（5）站用负荷为 50kW cos=0.87（6）35kV 侧预计新增远期负荷 20MV 10kV 侧预计新增远期符合 6MV1.4 地形 地质站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构
15、造洁为稳定区，站址标高在 50年一遇的洪水位以上，地震烈度为 6 度以下。1.5 水文 气象年最低气温为 5 度，最高气温为 40 度，月最高平均气温为 31 度，年平均气温为 22 度，降水量为 2000 毫米，炎热潮湿。1.6 环境站区附近无污染源2. 原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有 110 千伏， 35 千伏， 10 千伏三个电压等级。由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的， 所以一定要考虑到农村的实际情况。 农忙期和农限期需电量差距较大， 而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快， 所以变压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的情况，待建变电
16、站的设计尽可能的超前， 采用目前的高新技术和设备。 待建变电站选择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。初期投入两台变压器，当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的 60%，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。第二章 负荷分析1. 负荷分析的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法， 计算负荷确定得是否正确无误， 直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。 对供电的可靠性非常重要。 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， 由此可见正确负荷计算的重要性。 负
17、荷计算不仅要考虑近期投入的负荷， 更要考虑未来几年发展的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆，那随着经济的发展，负荷不断增加，不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。 所以负荷计算是一个全面地分析计算过程，只有负荷分析正确无误，我们的变电站设计才有成功的希望。2. 待建变电站负荷计算2.1 35kV 侧近期负荷： P 近 35 =15+10+15+20=60MW远期负荷： P 远 35 =20MWnPi =60+20=80MWi 1nP35 Pi k ( 1+k“)=80*0.9* （ 1+0.08 ）=77.76MWi 1Q35 P tg Ptg(cos 1 0.85)
18、=48.20 MVar视在功率P 77 .76Sg35 = =91.482 MVAcos 0 .85SIN35 = = 91 .482 =1.509kA3U N 3 352.2 10kV 侧近期负荷： P 近 10 =0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW远期负荷： P 远 10 =6MWnPi =5.29+6=11.29MWi 1nP10 Pi k ( 1+k“)=11.29*0.85* （1+0.08 ） =10.364MWi 1Q10 P tg Ptg(cos 1 0.85)=6.423 MVar视在功率P 10 . 364Sg10 = =1
19、2.192 MVAcos 0.85SIN10 = = 12.192 =0.7039kA3U N 3 102.3 站用电容量P 0. 05g 所 0.057MVAS cos 0. 872.4 待建变电站供电总容量S = Sg35+ Sg10 + Sg 所= 91.482+12.192+0.057103.731(MVA)P = P35+ P10+ P 所 =77.76+10.364+0.0588.174(MW)第三章 变压器的选择主变的容量、 台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构， 它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电可靠性和以
20、后的扩建都有很大影响。 总之主变的选择关系到待建变电站设计的成功与否，所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。 既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。1. 变电所主变压器的选择有以下几点原则：1) 在变电所中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器； 对于 330kV、550kV 变电所，经技术经济为合理时， 可装设 34台主变压器。2) 对于 330 kV 及以下的变电所， 在设备运输不受条件限制时， 均采用三相变压器。 500kV 变电所，应经技术经济论证后，确定是采用三相变压器，还是单相变压器组，以及是否设立备用的单相变压器。3) 装有两台及以上主
21、变压器的变电所，其中一台事帮停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的 60%以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。4) 具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。5) 与两种 110kV 及以上中性点直接接地系统连接的变压器， 一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时， 应根据无功功率的潮流情况， 校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。6) 500kV 变电所可选用自耦强迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压 (即短路电压)
22、，应根据电网情况、断路器断流能力以及变压器结构选定。7) 对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。2. 主变台数的确定由原始资料可知，待建变电站是在农网改造的大环境下建设的。负荷大，出线多，且农用电受季节影响大，所以考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器，可保证供电的可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。随着未来经济的发展，可再投入一台变压器。3. 主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后 510 年规划负荷选择，并适当考虑到远期1020 年的负荷发展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。此待建变电站坐落在郊区， 10kV
23、主要给某开发区供电， 35kV 主要给下面乡镇及几个大企业供电。考虑到 开发区及其乡镇的发展速度非常快，所以我们选择大容量变压器以满足未来的经济发展要求。确定变压器容量 :（1）变电所的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的 60%，即/ 60% =103.73160% 62.241(MVA)S B =S（2）单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电需要一，二级负荷为 15+10+0.63+0.42+0.78=26.83MVA 所以变压器的容量最少为 62.241MVA4. 变压器类型的确定4.1 相数的选择变压器的相数形式有单相和三相， 主变压器是采用三相还是单相， 主要考虑变压
24、器的制造条件、 可靠性要求及运输条件等因素。 一台三相变压器比三台单相变压器组成的变压器组，其经济性要好得多。 规程上规定， 当不受运输条件限制时， 在 330kV 及以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。因此待建变电站采用三相变压器。4.2 绕组形式绕组的形式主要有双绕组和三绕组。规程上规定在选择绕组形式时， 一般应优先考虑三绕组变压器， 因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备， 比两台双绕组变压器都较少。 对深入引进负荷中心，具有直接从高压变为低压供电条件的变电站， 为简化电压等级或减少重复降压容量，
25、可采用双绕组变压器。三绕组变压器通常应用在下列场合：(1) 在发电厂内，除发电机电压外，有两种升高电压与系统连接或向用户供电。(2) 在具有三种电压等级的降压变电站中，需要由高压向中压和低压供电，或高压和重压向低压供电。(3) 在枢纽变电站中，两种不同的电压等级的系统需要相互连接。(4) 在星形 -星形接线的变压器中，需要一个三角形连接的第三绕组。本待建变电站具有 110kV,35kV,10kV 三个电压等级，所以拟采用三绕组变压器。4.3 普通型和自耦型的选择自耦变压器是一种多绕组变压器， 其特点就是其中两个绕组除有电磁联系外， 在电路上也有联系。因此，当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传输功率可以利用电磁联系，另一部分可利用电的联系，电磁传输功率的大小决定变压器的尺寸、重量、铁芯截面积和损耗，所以与同容量、同电压等级的普通变压器比较，自耦变压器的经济效益非常显著。 由于自耦变压器的结构简单、 经济，在 110kV 级以上中性点直接接
