1、 （ 20_ _届） 本科毕业 设计 110kV 变电站电气主接线设计 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的 可靠、 安全与经济运行，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。电气主接线 设计 是变电站 设计的重要内容 ， 其不同形式的 拟定直接关系着全 所 电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定， 是决定变电站能否最大限度地满足用户对供电需求的主要条件，也 是变电站投资大小的决定性因素。 本设计首先根据给出的设计原始数据，分析了负荷变化情
2、况和进出线回数、电压等级等，并通过对安全，经济及可靠性方面的考虑，在比较的基础上，确定了 110kV、 35kV、 10kV 的主接线形式。通过负荷计算及供电等级和范围确定了主变压器的容量及型号；根据最大持续工作电流及短路电流的 计算结果，选择了断路器、隔离开关、母线、避雷器等电气设备；最后，进行了配电装置的设计。完成了设计规程规定的 110kV电气主接线设计。 关键词： 电力系统， 变电站，电气主接线 II III 110kV substation electrical design to main wiring Abstract Substation is an important par
3、t of the power system, which directly affects the entire power system security and economic operation of power plants. Its also the middle part between the users and the power plants, which plays the role of transformation and distribution of electric energy. Electrical design to main wiring is an i
4、mportant part of design to substation, the design of its different forms is directly related to the choice of all the electrical equipment, power distribution equipment layout, relay protection and automatic device identification, which is a main condition to determine whether can meet the needs of
5、users in upmost for power requirement, which is the decisive factor of the count of investment in the substation. Firstly, according to the initial data and analyzing the change of load, the quantity of wiring and voltage levels, and then a summary of the proposed ssubstation and the outgoing direct
6、ion to consider and through the load data analysis, security, economic and reliability considerations, to determine 110kV, 35kV, 10kV main electrical wiring, through the load calculation, the scope and levels of power supply to determine the main power transformer capacity and model, finally, based
7、on the maximum continuous operating current and the calculation result of short circuit, to select the circuit breaker, isolating switch, bus, thus completing the 110kV main electrical wiring design. Keywords: power system, substation, main electrical wiring IV 目录 摘 要 . ABSTRACT. 1. 变电站在系统中的地位分析 . 1
8、 2.变电站主接线的设计 . 2 2.1. 设计原则 . 2 2.1.1. 概述 . 2 2.1.2. 主接线的基本要求和形式 . 2 2.2. 主变压器的选择 . 7 2.3. 主接线方案的拟定 . 9 2.4. 主接线方案可靠性 分析 . 10 2.4.1. 概述 . 10 2.4.2. 可靠性分析 . 10 2.5. 主接线方案经济性分析 . 11 2.5.1. 概述 . 11 2.5.2. 经济性分析 . 12 3. 短路电流计算 . 14 3.1. 概述 . 14 3.2. 短路电流的计算过程及结果 . 15 4. 电气设备的选择 . 19 4.1. 电气设备选择概述 . 19 4.
9、2. 断路器和隔离开关的选择 . 21 4.2.1. 110kV侧 . 22 4.2.2. 35kV侧 . 23 4.2.3. 10kV侧 . 24 4.3. 电流互感器的选择 . 25 4.3.1. 110kV侧 . 27 4.3.2. 35kV侧 . 27 4.3.3. 10kV侧： . 28 V 4.4. 电压互感器的选择 . 29 4.4.1. 110 kV 侧 . 30 4.4.2. 35kV侧 . 30 4.4.3. 10kV侧 . 30 4.5. 母线的选择 . 30 4.5.1. 110kV侧 . 31 4.5.2. 350kV侧 . 31 4.5.3. 10kV侧 . 32
10、4.6. 避雷器的选择 . 33 5. 配电装置设计 . 35 结 论 . 37 参考文献 . 38 致 谢 . 39 附 录 . 40 附 录 1 . 40 附 录 2 . 41 110kV 变电站电气主接线设计 1 1. 变电站在系统中的地位分析 高压配电网是联接输电网与中压配电网的桥梁，其结构性能与功率的合理分配密切相关，关系到供电的可靠性和电网建设的经济性。高压配电网主要包括高压线路及变电站，变电站主接线及变电站间的点线连接方式决定了电网结构。 电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能质量的要求进一步提高。近年来我国计算机和通信技术的发展以及自动化技术的成熟，发展配电网调度与
11、管理自动化已具备了条件。 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压 的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来 。变电站在配电网中的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。 从我国电网实际运行的情况出发，根据现有电网的特点，结合地区电力负荷的发展 、 城市发展态势及负荷 的 预测 ， 对我国一些地区电网电压等级选择进行技术经济分析，现阶段降压变电站及其电网主要用在负荷密度较高的地区 。 就电网建设，造价分析，运行情况等方面 来 进行有针对性地研究 ，了解了 其负荷特性，高峰时期的避峰措施，中高压配电网
12、络的电压等级，网络规划的优化，与周 边电网的协调配合等问题， 因此， 从我国现状及发展趋势出发，对选择电网结构及配电电压进行了经济技术比较及可行性分析，提高城乡电压等级是必然趋势 1-3。 根据 变电站 在电力系统中的 地位 和作用，可以分为枢纽变电站、中间变电站、区域（地方）变电站、企业变电站和末端（用户）变电站。 （ 1） 枢纽变电站：枢纽变电站位于电力系统的枢纽点， 其 电压等级一般为330kV 及以上，联系多个电源，出现回路多，变电容量大；全站停电后将造成大面积停电，或系统瓦解，枢纽变电站对电力系统运行的稳定和可靠性起到重要作用。 （ 2） 中间变电站： 中间变电站位于系统主干环行线路
13、或系统主要干线的接口处，电压等级一般为 330 220kV，汇 集 2 3 个电源和若干线路。全站停电后，将引起区域电网的解列。 （ 3） 地区变电站：地区变电站是一个地区和一个中、小城市的主要变电站，电压等级一般为 220 110kV，全站停电后将造成该地区或城市供电的紊乱。 （ 4） 企业变电站：企业变电站是大、中型企业的专用变电站，电压等级 3510kV， 1 2 回进线。 目前，我国变电站按电压等级分为 35kV 变电站、 110kV 变电站、 220kV变电站和 500kV 变电站。 110kV 变电站电气主接线设计 2 2. 变电站主 接线的设计 电力系统是由发电厂、变电站、线路和
14、用户组成。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。为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。 2.1. 设计原则 电气主接线设计的基本原则是以原始数据为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际 情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性
15、与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。 2.1.1. 概述 主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的核心部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活 和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的质量，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题，必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方
16、面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠 4。 2.1.2. 主接线的基本要求和形式 （ 1）主接线的基本要求 运行可靠 断路器检修时不影响供电，设备和线路故障检修时，停电回路数目尽量少和停电时间尽量短，最极端情况下仍能保证对重要用户的供电。 具有一定的 灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活地改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、110kV 变电站电气主接线设计 3 影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，
17、便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 经济上合理 主接线在保证安全可靠 、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽可能地发挥经济效益。 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。 变电站电气主接线的选择，主要决定于该变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。 （ 2）主接线形式 主接线的形式多种多样，大体上可以分为有母线和无母线两大
18、类接线形式。其中，有母线接线包含了单母线、单母线分段及带旁路母线接线，双母线、双母线分段及带旁路母线接线和一台半 断路器接线；无母线接线包含了桥形接线、多角形接线、单元接线等。 单母线接线 如图 2-1 所示。 单母线接线是最简单的主接线，所有电源进线和出线都接在同一组母线上。其优点为：设备少，接线清晰，操作简单方便，不易误操作；其缺点为：不够灵活可靠，接在母线上的任一元件故障，均使整个配电装置停电。适用范围： 6 10kV 配电装置的出线回路不超过 5 回； 35 63kV 配电装置的出线回路不超过 3 回； 110 220kV 配电装置的出线回路不超过两回； 图 2-1 单母线接线 110
19、kV 变电站电气主接线设计 4 单母线分段接线 如图 2-2 所示。 在进出线回路数较多时 ，为了提高单母线的灵活性和缩小元件故障的影响范围， 将母线分段，并用断路器连接。其优点为： 对重要用户可以从不同分段上引接，当一段母线上发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电；其缺点为 : 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。适用范围： 6 10kV 配电装置的出线回路为 6 回及以上； 3563kV 配电装置的出线回路不超过 4 8 回； 110 220kV 配电装置的出线回路不超过 3 4 回
20、； 图 2-2 单母线分段接线 单母线分段带旁路接线 为了保证任一进出线断路器检修时不中断对用户的供电而增设旁路母线。每一回路经旁路隔离开关与旁路母线连接，旁路母线经旁路断路器与母线连接。正常运行时，旁路断路器代替回路独立工作，使该回路不停电。 旁路母线有三种接线方式：有专用旁路断路器，进出线断路器检修时，由专用旁路断路器代替，通过旁路母线供电，对母线运行没影响。母联断路器兼作旁路断路器，节约专用旁路断路器和配电装置间隔；分段断路器兼作旁路断路器，如图 2-3，分段兼旁路断路器的常用接线。 利用旁路断路器代替任意回来断路器的原则步骤：合 上旁路断路器两侧隔离开关；合上旁路断路器；断开旁路断路器；合上所带回路的旁路隔离开关；合上旁路断路器；拉开所带回路断路器；拉开所带回来断路器的两侧隔离开关；做安全措施，对所带回路断路器检修。
