1、 毕业设计说明书 110kV 变电站 一次部分 电气设计 毕业设计（论文）任务书 姓名 专业 班级 毕业设计（论文）题目 110kV变电站一次部分电气设计 毕业设计（论文）工作起止时间 2010 年 06 月 -11 月 地点 广东 毕业设计（论文）的内容： 1 分析原始资料，选择电气主接线 选择主变压器的台数及容量，对初选 2-4种电气主接线进行技术比较，淘汰较差的方案，保留较好的方案； 2 计算短路电流； 3 主要电气设备选择及校验； 毕业设计（论文）的要求： 1、完成设计内容，要求方案设计论证充分，设备选择合理，计算准确。 2、撰写毕业论文 1份，正文字数在 12000 左右，要求有规范
2、的目录和参考文献，其它参照成教学院的文件要求。 3、绘制电气主接线图 1 张 。 毕业设计（论文）工作进度计划： 2010 年 6 月 17 日 2010 年 9 月 25 日：收集资料，形成论文总体框架，完成中期审查。 2010 年 9 月 26 日 2010 年 11 月 5 日：完成论文最终稿。 本任务书于 2010 年 6 月 17 日发出，毕业设计（论文）应于 2010 年 11 月 5 日前完成，由指导 老师审阅后，提交毕业设计（论文）指导小组进行答辩。 指导教师 制定 年 月 日 毕业设计（论文）指导小组组长 制定 年 月 日 办学单位负责人 制定 年 月 日 毕业设计（论文）评
3、语 1、指导教师评语： 本论文根据某地区的用电需求及电力系统的可靠性、经济性要求，按照给出的原始资料和供应电能的相关情况，设计出能够满足负荷增长需要的 运行灵活、检修维护安全方便、接线简单清晰、操作方便、投资少、运行费用低和有扩建可能性的变电站主接线方案，并通过短路电流计算，选择和校验其他电气设备。 该论文选题符合电力系统工程实际需要，结构合理，数据资料充分，写作进度安排合理，文字表达较流畅，已达到毕业设计（论文）水平。 指导教师签名 年 月 日 2、评阅教师评语： 随着对电力系统电能质量、发供电可靠性、技术经济指标等的相 关要求的日益提高，变电站的规划设计成为电网发展的关键一环，并将进一步影
4、响到整个社会的稳定和国民经济的发展。 本论文通过对原始资料的分析，结合电力系统的运行实际情况，比较各种主接线设计方案，以确定最为可靠经济的的电气主接线方案和主变容量。随后通过短路电流计算，来选择和校验主要电气设备。 论文结构合理，思路清晰，计算数据翔实，结论合理，已达到毕业设计（论文）要求的水平。 评阅教师 签名 年 月 日 3、答辩小组评语： 答辩小组组长签名 年 月 日 电气工程及其自动化 专业 110kV 区域变电站电气部分设计 - 1 - 中 文 摘 要 变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本论文中待设计的变电站是一座降压变电站，在系统中起着汇聚和
5、分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。 本论文 110kv 变电站一次部分电气设计 ， 首先 通过对原始资料的分析及根据变电站的总负荷选择主变压器 ， 同时根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求， 选择了两种待选主接线方案 进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线 方案。 其次进行短路电流计算，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。 再 根据 计算结果及 各电压等级的额定电压和最大持续工
6、作电流进行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、电压互感器等）。 最后， 并绘制了电气主接线图、电气总平面布置图、防雷保护配置图等相关设计图纸。 关键词 电气主接线设计 ； 短路电流计算 ； 电气设备选择 ；设计图纸 Abstract Power system substation as an important part of the entire power system directly affects the safety and economic operation. To be designed in this paper is a step-down subs
7、tation substation in the system plays the role of aggregation and distribution of electric energy, charged with the factory to the region, the important task of rural electrification. The completion of the substation will not only strengthen the local power grid network structure, but also for the l
8、ocal industrial and agricultural production provides enough power, so that the regional power grid so as to achieve safe, reliable and economic operation purposes. The paper “110kv substation once part of the electrical design,“ the first original data through the analysis and selection based on tot
9、al load of the substation main transformer, the main wiring under both economical and reliable, flexible operation requirements, select the main connection of two programs to be selected A technical comparison, out of poor program to determine the main electrical substation connection program. Secon
10、d, the short-circuit current calculation, obtained from the three-phase short circuit calculation occurs when short-circuit the voltage level of the bus, its steady-state current and the impact of short-circuit current value. According to the results and the voltage level of voltage and maximum cont
11、inuous operating current of the main electrical equipment selection and validation (including circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, etc.). Finally, the main draw of the electrical wiring diagram, electrical general layout map, lightning protection and other
12、 related design layout plan drawings. 电气工程及其自动化 专业 110kV 区域变电站电气部分设计 - 2 - Keywords Electrical main wiring design; short-circuit current calculation; electrical equipment selection; design drawings 电气工程及其自动化 专业 110kV 区域变电站电气部分设计 1 目 录 第 1 章 设计的内容和要求 . 1 1.1 原始资料分析 . 1 1.2 设计原则和基本要求 . 2 1.3 设计内容 . 2
13、第 2 章 主变压器的选择 . 3 2.1 主变台数的确定 . 3 2.2 本变电站站用变压器的选择 . 4 2.3 小结 . 5 第 3 章 电气主接线的选择 . 6 3.1 选择原则 . 6 3.1.1 主接线设计的基本要求及原则 . 6 3.1.2 主接线的基本形 式和特点 . 7 3.2 变电站的各侧主接线方案的拟定 . 7 3.3 小结 . 11 第 4 章 短路电流计算 .12 4.1 短路计算的目的及假设 .12 4.2 短路电流计算的步骤 .12 4.3 短路电流计算及计算结果 .13 4.4 小结 .16 第 5 章 导体和电气设备的选择 .17 5.1 电气设备的选择原则
14、.17 5.2 断路器和隔离开关的选择 .17 5.3 互感器的选择 .20 5.4 母线的选择 .22 5.5 高压熔断器的选择 .24 5.6 消弧线圈的选择 .24 5.7 小结 .25 第 6 章 变电站防雷保护及其配置 .26 6.1 直击雷的过电压保护 .26 6.2 雷电侵入波的过电压保护 .26 6.3 避雷器和避雷线的配置 .26 6.4 小结 .27 第 7 章 高压配电装置及平面布置 .28 7.1 设计原则与要求 .28 7.2 高压配电装置 .29 7.3 小结 .30 结 论 .31 参考文献 .32 致 谢 .33 附录 1 避雷针保护范围图 .34 附录 2 变
15、电所总体平面布置图 .35 附录 3 110KV/35KV/10KV 降压变电站电气一次主接线图 .35 电气工程及其自动化 专业 110kV 区域变电站电气部分设计 1 第 1 章 设计的内容和要求 1.1 原始资料分析 1、变电站的建设规模 （ 1）、类型： 110kV 地方变电站。 （ 2）、最终容量：根据电力系统 的 规划需要安装两台容量为 31.5 MVA，电压为 110kV/35kV/10kV 的主变压器，主变各侧容量比为 100/100/100，一次设计并建成。 2、电力系统与本所的连接情况 （ 1）、待设计的变电站是一座降压变电站，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。 （
16、2）、本变电站有两回平行线路与 110kV 电力系统连接，有两回 35kV 电力系统连接。 （ 3）、本变电站在系统最大运行方式下的系统正、负阻抗 的标么值示意图如 图 1（ Sj=100MVA） ,110kV 及 35kV 电源容量为无穷大，阻抗值各包含平行线路阻抗在内。 图 1 变电所连接示意图 电所不考虑装调相机、电容器等无功补偿设备， 35kV 因电网线路的电容电流较少，也不装设消 弧线圈。 110kV出线无电源。 电力负荷水平 110kV 进出线共 2 回，两回进线为 110kV 的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。 35kV 进出线共 2 回，两回进线连接着 35kV
17、 电源，输送容量各为 35000KVA。 10kV 出线共 12回，全部为架空线路，其中 3回每回输送容量按 5000KVA 设计；另外 5回每回输送容量为 4000KVA，再 预留 四个出线间隔，待以后扩建。 本变电站自用电主要负荷如表 1-2 表 1 2 110kV 变电站自用电负荷 序 号 设备名称 额定容量 （ kW） 功率因数 （ cos ） 安装台数 工作台数 备 注 1 主充电机 20 0.85 1 1 周期性负荷 图 1 变电所连接示意图 电气工程及其自动化 专业 110kV 区域变电站电气部分设计 2 2 浮充电机 4.5 0.85 1 1 经常性负荷 3 主变通风 0.15
18、 0.85 32 32 经常性负荷 4 蓄电池通风 2.7 0.85 1 1 经常性负荷 5 检修、试验用电 15 0.85 经常性负荷 6 载波通讯用电 1 0.85 经常性负荷 7 屋内照明 5.2 8 屋外照明 4.5 9 生活水泵 4.5 0.85 2 2 周期性负荷 10 福利区用电 1.5 0.85 周期性负荷 计算负荷 S=5.2+4.5+（ 20+4.5+0.15*32+2.7+15+1+4.5*2+1.5） *0.85 49.725 (kVA) 5、环境条件 （ 1）当地年最高温度 39.1，年最低温度 5.9，最热月平均最高温度 29；最热月平均地下 0.8m 土壤温度 2
19、1.5。 （ 2）当地海拔高度 1518.3m。 （ 3）当地雷电日 T=25.1 日 /年。 1.2 设计原则和基本要求 设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能质量、接线 简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，并且具有可扩建的方便性 。 要求 如下 ： 1)选择主变压器台数、容量和型式 (一般按变电站建成 5-10 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 )； 2)设计变电所电气主接线； 3)短路电流计算； 4)主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定 ; 1.3 设计内容 本次设计的是一个降压变电站，有
20、三个电压等级 (110kV 35kV 10kV)， 110kV主接线采用双母线接线方式，两路进线， 35kV 和 10kV 主接线均采用单 母线分段接线方式。主变压器容量为 2*31 5MVA， 110kV 与 35kV 之间采用 Yo Yo 12 连接方式，110kV 与 10kV 之间采 用 Yo 11 连接方式。 本设计采用的主变压器有两个出线端子，一端接 35kV 的引出线，另一端接 10kV的引出线。设计中主要涉及的是变电站内部电气部分的设计，并未涉及到出线线路具体应用到什么用户，所以负荷统计表相对比较简洁，也减少了电气主接线图的制作难度。 电气工程及其自动化 专业 110kV 区域
21、变电站电气部分设计 3 第 2 章 主变压器的选择 2.1 主变台数的确定 待设计变电站在电力系统中的地位： 本变电站为一降压变电站，在系统 中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务，地位比较重要。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。 待设计变电站的建设规模： （ 1）电压等级 110kV/35kV 10kV （ 2）线路回路数量 110kV 进出线共 2 回，两回进线为 110kV 的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。 35kV 进出线共 2 回，两回进
22、线连接着 35kV 电源，输送容量各为 35000KVA。 10kV 进出线共 12 回，全部为架空线路，其中 3 回每回输送容量按 5000KVA设计；另外 5 回每回输送容量为 4000KVA，再 预留 四个出线间隔，待以后扩建。 （ 3）主变选择 由第一章概况及负荷统计可知： 主变压器选为两台 110kV 级低损耗三绕组有载调压变压器，每台容量为 31.5MVA，两变压器同时运行。电压等级： 110KV 35KV/10KV，各侧容量比： 100： 100： 100。 1）变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的 70%
23、，考虑变压器的 事故过负荷能力为 40%，则可保证 80%负荷供电。 2）在 330KV 及以下电力系统中，一般选三相 变 压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯 低压 中压 高压线圈，高与低之间阻抗最大。 3）绕组数和接线组别的确定： 该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行， 110kV 以上电压，变压器绕组都采用 Y0连接， 35KV采用Y形连接， 10KV 采用连接。 4）调压方式的选择： 普通型的变压器调压范围小，仅为 5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变
24、压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在 15%以上， 而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，电气工程及其自动化 专业 110kV 区域变电站电气部分设计 4 保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。 5）冷却方式的选择： 主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却 系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。 所以用两台 SFSZ7 31500/11
25、0 型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数如下： 表 2-1 变压器技术数据 型 号 额定容量 （ kVA） 额定电压（ kV） 损 耗（ kW） 阻抗电压 （ %） 空载电流 （ %） 连接组别 高压 中压 低压 空载 短路 SFSZ731500/110 31500 1108*1.25% 354*1.25% 10.5 8.2 41 U12=10.5% U13=17.5% U23=6.5% 1 YN、yno、 dn 2.2 本变电站站用变压器的选择 变电 站 的 站 用电是变电 站 的重要负荷，因此，在 站 用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电 站 发展规划，妥善
26、解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电站 安全，经济的运行。 一般变电 站 装设一台 站 用变压器，对于枢纽变电 站 、装有两台以上主变压器的变电 站 中应装设两台容量相等的 站 用变压器，互为备用，如果能从变电 站 外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台 站 用变压器。根据如上规定，本变 电 站 选用两台容量相等的 站 用变压器。 站 用变压器的容量应按 站 用负荷选择： S照明负荷 +其余负荷 *0.85(kVA) 站 用变压器的容量： Se S 0.85 P 十 P 照明 (kVA) 根据任务书给出的 站 用负荷计算： S 5.2+ 4.5+（ 20+4.5+0.15*32+2.7+15+1+4.5*2+1.5） *0.85 49.725 (kVA) 考虑一定的 站用 负荷增长裕度， 站用 变 10KV 侧选择两台 SL7 125 10 型号配电变压器 ， 互为备用。 根据容量选择 站 用电变压器如下： 型号： SL7 125 10；
