1、三峡电力职业学院毕业设计/论文1三峡电力职业学院毕业设计110kV 变电站电气一次部分初步设计设计人:王海风设计时间：2011 年 7 月三峡电力职业学院毕业设计/论文2摘 要根据设计任务书的要求，本次设计为 110kV 变电站电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV 和 10kV 三个电压等级。各个电压等级分别采用单母线分段接线、单母线分段接线和单母线分段接线。 本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等） 、各电压等级配电装置设计、直流系
2、统设计以及防雷保护的配置。 目 录三峡电力职业学院毕业设计/论文3绪论 .1第 1 章 变电站总体分析 .21.1 变电站总体分析 .2第 2 章 负荷分析计算与主变压器的选择 .42.1 负荷分析计算 .42.2 主变选择 .62.3 无功补偿 .8第 3 章 电气主接线设计 .113.1 主接线的设计原则和要求 .113.2 主接线的设计步骤 .133.3 电气主接线设计 .14第 4 章 短路电流计算及电气设备选择 .164.1 短路电流的危害 .164.2 电气设备选择 .164.3 高压断路器的选择 .184.4 隔离开关的选择 .194.5 电压互感器选择 .194.6 电流互感器
3、选择 .204.7 绝缘子和穿墙套管 .204.8 电气设备表 .21第 5 章 配电装置及电气总平面布置设计 .235.1 概述 .235.2 配电装置的确定 .245.3 电气总平面布置 .25第 6 章 防雷保护设计 .276.1 变电站的防雷保护特点 .276.2 变电站直击雷防护 .276.3 侵入波过电压防护 .27第 7 章 避雷针保护范围的计算方法 .28第 8 章 展望 .29致谢 .30三峡电力职业学院毕业设计/论文4绪 论本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并
4、通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 110kV、35kV、10kV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号；最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器、隔离开关、母线、绝缘子和穿墙套管、电压互感器、电流互感器进行了选型，从而完成了 110kV 电气一次部分的设计。按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建一所中型 110kV 变电站。本设计属中间变电站该变电所建成后，,它的主要任务是把 110KV 变成 35kV和 10kV 电压供周边城乡使用。WH 市郊 110kV 变电
5、站是地区性城市变电站，它由系统 1 和系统 2 供电，同较为紧密，在整个系统中占有重要地位。变电站主要设备的组成主要有主变压器、电气主接线、控制装置、避雷装置以及无功补偿设备。主变压器是变换电压的主要设备。在 110kV 变电站中它主要用于降压，此变电站中我们采用了三相变压器，在功率和电压等级上完全满足了我们的设计需要。电气主接线由于直接影响着电力系统的可靠性，至关重要，因此对它的选择应加以足够的重视。考虑到系统的可靠性、灵活性、经济性等因素，所以在本变电站中我们采用了单母分段的接线形式。控制装置是变电站的中枢神经，控制着整个电气元件。值班员可通过集中监视系统了解系统的运行状态。避雷装置是电力
6、系统稳定运行的一个重要部分。它的故障能够导致整个电力系统的瓦解。给国民经济带来重大损失。在电力系统中为了减少电能在线路中的损耗，我们采用了无功补偿装置来调整系统中的无功功率。三峡电力职业学院毕业设计/论文5第 1 章 变电站总体分析1.1 变电站总体分析1.1.1 设计依据根据省电力公司设计【XXXX】一文XX 变电所设计任务书的批复 。1.1.2 WH 市变电站建设的必要性图 1-1 110KV 变电站系统接线图1.1.3 变电站地址变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。变电所位于 WH 市郊东南郊，交通便利，变电所的西边为 10KV 负荷密集区，主要有棉纺厂、
7、食品厂、印染厂、针织厂、柴油机厂、橡胶厂及部分市区用电。变电所以东主要有 35KV 的水泥厂、耐火厂及市郊其它用电。该变电所所址区海拔 220m,地势平坦，为非强地震区，输电线路走廊阔，架设方便，全线为黄土层地带，地耐力为 ，天然容重 ,内摩擦2.4/kgcm32/rgcm角 =23 ,土壤电阻率为 100cm, 变电所保护地下水位较低，水质良好，无腐蚀性。气象条件：年最高气温40,年最低气温20，年平均温度15,最热月平均最高温度32,最大复水厚度10mm,最大风速 25m/s,属于我国第六标三峡电力职业学院毕业设计/论文6准气象区。1.1.4 WH 市 11OKV 变电所建设规模根据电力系
8、统规划，本变电所的建设规模如下：额定电压等级：110KV/35KV/10KV 110KV 近期出线 2 回，远景发展 2 回；35KV 近期出线 3 回，远景发展 2 回；10KV 近期出线 9 回，远景发展 2 回。S1=1000MVA X1=0.5 X2=0.7S2=600MVA X1=0.4 X2=0.61.1.5 变电站设计规范1本规范适用于电压为 35110kV，单台变压器容量为 2500kVA 及以上新建变电所的设计。2变电所的设计应根据工程的 510 年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。3变电所的设计，必须从全局出发
9、，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案。4变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。三峡电力职业学院毕业设计/论文7第 2 章 负荷分析计算与主变压器的选择2.1 负荷分析计算2.1.1 负荷分类及定义1.一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。2.二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当
10、两回线路有困难时（如边远地区） ，允许有一回专用架空线路供电。3.三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。2.1.2 负荷组成根据任务书可知 WH 市有一市区变电所。WH 市 110KV 变电站的建设将外电与市区变电所更好的连接起来，从而形成统一的供电网络。更好的解决 WH 市的供电问题，同时也促进了供电网络的形成和供电的可靠性。为了考虑本地区经济的发展此变电站设计的最大容量为 36.8MW。各级负荷见以下图表：1110KV 负荷情况表 2-1 110KV 负荷最大负荷（MW）负荷组成 () 电压等级负荷名称近期 远景 一 二 自
11、然力率maxT(H)线长(KM) 备注市系线 10 18 10市甲线 10 18 10备用 1 10110kv备用 2 12三峡电力职业学院毕业设计/论文8235KV 负荷情况表 2-2 35KV 负荷最大负荷（MW ）负荷组成 () 电压等级负荷名称近期 远景 一 二 自然力率maxT(H)线长(KM) 备注水泥厂11.5 21530 0.9 20水泥厂21.5 21530 0.9 20耐火厂 1 1.5 15 35 0.9 18备用 1 2.5 0.9 1535KV备用 2 2.5 0.9 15在 35kv 侧负荷中，耐火厂以及水泥厂 1 和 2 的、类负荷比重比较大，发生断电时，会造成生
12、产机械的寿命缩短，水泥质量下降，造成很大的经济损失，因此必须保证其供电的可靠性。 310KV 负荷情况表 2-3 10KV 负荷最大负荷（MW）负荷组成 () 电压等级负荷名称近期 远景 一 二 自然力率 maxT(H)线长(KM) 备注棉纺厂 1 2 2.5 20 40 0.75 5500 3.5棉纺厂 2 2 2.5 20 40 0.75 5500 3.5印染厂 1 1.5 2 30 40 0.78 5000 4.5印染厂 2 1.5 2 30 40 0.78 5000 4.5毛纺厂 2 2 20 40 0.75 5000 2.5针织厂 1 1.5 20 40 0.75 4500 1.5市
13、区 1 1.5 2 20 40 0.8 2500 2市区 2 1.5 2 20 40 0.8 2500 2食品厂 1.2 1.5 15 30 0.8 4000 1.5备用 1 1.5 0.7810kv备用 2 1.5 0.78在 10kv 负荷中，棉纺厂、印染厂、毛纺厂、针织厂、食品厂市区、类三峡电力职业学院毕业设计/论文9负荷比较大；若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，对市区医院则造成不良的社会影响，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，所以必须保证其供电可靠性。2.2 主变选择2.2.1 主变台数的考虑原则变压器的容量、台数直接影响到变电站的电气主接线形式和配电装置的结构。它
14、的确定除了依据传递容量基本原始资料外，还要根据电力系统 510 年的远景发展计划，输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入电力系统中的紧密程度等因素，进行综合分析与合理的选择。如果变压器的容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选的过小，将可能满足不了变电站的电力负荷的需要，这在技术上是不合理的。可见，变电站主变压器的选择相当重要。在进行主变压器的选择之前，应该了解变压器的选择原则，主要包括变压器容量、台数的确定原则、主变压器型号的确定原则：1主变压器的台数、容量应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考
15、虑；2在有一级、二级负荷的变电站中，应该装设两台主变电压器；当技术经济比较合理时主变压器的台数也可以多于两台。如果变电站可由中、低压侧电力网中取得足够能量的备用电源时，可以装设一台主变压器。3装设两台及其以上主变压器的变电站中，当断开一台时，其余主变压器的容量应保证用户一级负荷和部分二级负荷（一般不应小于主变压器容量的60%） 。4具有三种电压等级的变电站中，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到主变压器容量的 15%时，主变电压器宜采用三绕组变压器。依据变电站所处市区的情况，变电站的电力负荷中含有大量的一级、二级负荷，基于对经济状况、占地面积及变电站位于负荷中心等诸多因素的考虑，选择两台主变电
16、压器。规程规定，装有一台主变电压器的变电站，当一台主变电压器运行时，其余主变电压器的容量应不小于 60%的全部负荷，并且尽可能保证对I、II 类电力负荷不间断供电，即（ n-1） 0.6s js远 ，这里的 n 代表 变压器的台S数。 远表示按远景负荷计算的 最大综合负荷， 远计算公jsS jsS式为： 三峡电力职业学院毕业设计/论文10=Kt ( ) (1+a%)jsSBPicomax其中： 表示同时率tKa%表示线损率P 表示各出线最大负荷maxi由负荷资料表的数据经计算得到：=36.8MVAjsS该变电站是一所 110KV 的降压变电站，选择降压结构（低、中、高）的三绕组变压器。变电站所
17、处的周围环境比较优越，优先选用 SFS7 系列的低损耗的油浸式配电变压器:SFS10-25000/110 系列三绕组无励磁调压电力变压器；冷却方式为油浸散热器自然冷却。此系列的电力变压器用于额定频率为 50HZ，额定电压为 110KV 的变配电所或输变电线路中传输电能，改变电压之用，产品可以在户内户外连续工作。2.2.2 变压器联结组别和容量的选择参考电力工程电气设计手册和相应规程指出： 变压器三相绕组的接线组别、电压、相位、和系统一致，否则不能并列运行。我国 110KV 及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择 的连接方式；35KV 采用“Y”的连接方式，其中性点多通
18、过消弧线圈0Y接地；35KV 以下的高电压，变压器三相绕组均采用“D”的连接方式。因此，新建变电站的主变电力变压器采用“YN Yn0 d11”的连接组别。变压器的绕组容量的选择：变压器的绕组容量有:100/100/100、100/100/50、100/50/50 等几种。对于 110KV 变压器总容量不大，其绕组容量对于造价影响不大，所以采用 100/100/100 的容量比。2.2.3 变压器各侧电压的选择作为电源侧，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在 10%电压损耗的情况下，线路末端的电压应保证在额定值，所以，电源侧的主变电压按 10%额定电压选择，而降压变压器作为末端可按照额定电压选择。所以，对于 110KV 的变电站，考虑到要选择节能新型的，110KV 应该选 115KV，35KV 选 37 KV，10KV 选 10.5KV。
