1、 本科 毕业 论文 (设计 ) （二零 届） 输变电一次系统设计 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 - 1 - 摘 要 随着我国工农业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。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 ,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。 本文主要进行 110KV/10KV 一次接线的设计。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。首先，根据主接线的经济性、可靠性、灵活性的要求选择各个电压等级的接线方式。其次，进行短路电
2、流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验。 关键 词 :变电站；电气主接线；短路电流计算 - 2 - Abstract Along with the continuous developing of agriculture and industry in our country， every walk of lifes demand of reliability and stability towards electr
3、ic power system is increasingly increase. A substation is an important component of electricity system and has the direct impact on the security and rational operation of the whole power systems, it is the intermediate which links power plants and users, and plays an important role in changing and d
4、istributing electrical energy. This paper main focus on the designing of primary power system in 110kv/10kv unmanned and step-down substation. This is also a design for main electrical connection in this engineering, the calculation for short-circuit electric current the selection of electrical devi
5、ce and calibration.The fist, according to the main terminal of the economy, reliability and flexibility required to select various voltage levels of the wiring. The second, the short-circuit current calculation, according to the short-circuit steady-state were calculated for each point of the impact
6、 of current of current and short circuit current, calculated form the three-phase short circuit obtained when the voltage level in the work of the bus, its steady-state current and the impact of short-circuit current value. The last, according to the voltage level of the rated voltage and maximum co
7、ntinuous operating current of equipment selection, and then check. Keywords： Substation; Main Electrical Wiring; Short-circuit current calculation - 3 - 目 录 1 引言 .1 2 主变的选择 .2 2.1 原始材料环境分析 .2 2.2 变电所变压器的选择 .2 2.3 无功补偿装置 .5 3 变电所主接线 .6 3.1 变电所主接线基本要求与原则 .6 3.1.1 电气主线接线的基本要求 .6 3.1.2 电气主接线的设计原则 .8 3.2
8、 主接线方案 .9 3.2.1 110KV 侧接线 .9 3.2.2 10KV 侧接线 .10 3.2.3 变电站主接线 . 11 4 短路电流计算 .12 4.1.短路电流计算的主要目的 .12 4.2 短路计算的一般规定 .12 4.3 短路计算基本假设 .13 4.4 计算步骤 .13 4.5 短路电流计算书 .13 5 主要电气设备的选择 .17 5.1 设备选择依据 .17 5.2 高压断路器的选择 .18 5.3 隔离开关的选择 .22 5.4 电流互感器的选择 .23 5.5 电压互感器的选择 .25 5.6 避雷器的选择 .26 5.7 高压熔断器的选择 .27 5.8 母线导
9、体的选择 .28 5.8.1 110KV 主变间隔软导线的校验： .30 5.8.2 110kV 内桥间隔管形母线的校验 .31 5.8.3 主变 10kV 母线的校验 .32 6 总结 .34 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 .35 附录 一次线路图 .37 - 1 - 1 引言 随着经济的发展，人们现在的生活水平也在不断提高，对电能供应的要求也在不断提高。发电厂的电能需经过变电站的升压输送到达用电区域的变电站，再经过该区变电站的 降压才能给用户使用，所以 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， 是电力系统安全、可靠、经济运行的重要一环，它的稳定直接 影响整
10、个电力系统的安全与经济运行 。随着城市建设的不断进行，一些地区也出现了供电不足的情况， 而建设变电站将 有效的缓解电力供应的紧张局面。变电所在电力系统中的地位和作用，可分为：枢纽变电所、中间变电所、地区变电所和终端变电所。其中终端变电所是所址接近负荷点，降压后直接向用户供电的变电所 1。 变电所一次接线是发电厂、变电所电器设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。一 次接线的确定对电力系统整体及变电所本身运作的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。我 从可靠性、安全性、经济性等方面考虑，对比几种接线方案的优缺点，从而确定合适
11、的电气主接线方式。 根据变电所所带负载的性质和电网结构来确定主变压器的容量和台数。 按照短路条件来校验各种电气设备的热稳定性和动稳定性来确保它们在工作环境下可靠的运行。 本次设计的 110KV 变电站有 2 个电压等级 110KV/10KV，主变压器 2 台，容量为 2*40MVA。高压侧采用内桥接线方式 ，低压侧为单母线分段方式，接有无功补偿装置，并对一次系统中的各种主要设备进行了选择及校验。 - 2 - 2 主变的选择 2.1 原始材料环境分析 待建的 新建变电站位于市工业区，临近负荷中心，用于工业和城市生活用电。且该新建变电站有 110kv 及 10kv 两个电压等级 。在该区近些年连续
12、建造了众多的建筑，造成自身供区负荷的迅猛增长，现有的该区城市变电站已无法满足供电的需要。为了满足城市负荷增长需要、保障该城市工业区用电及减轻其他 110KV 变电所供电压力，建设新的 110KV 变电所已刻不容缓。新建的变电站位于海拔100M， 为非地震多发区域。最高气温 39+摄氏度，最低气温 -5 摄氏度，最热月平均最高气温为 +32 摄氏度。 2.2 变电所变压器的选择 2 电力电压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中一个重要问题。
13、 2.2.1 变压器的类型选择 电力变压器的类型是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等，并优先选用技术先进、高压节能、免维护的新产品。 变压 器按相数分，有单相和三相两种。用户变电所一般采用三相变压器。 变压器按调压方式分，有无载调压和有载调压两种。 10KV 配电变压器一般采用无载调压方式； 35KV 总降压变电所的主变压器在电压偏差不能满足要求时应采用有载调压方式。 变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦合变压器等。用户供电系统大多采用双绕组变压器。 变压器按绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式等。 油浸式变压器依靠油作冷- 3 - 却介质、如油浸
14、自冷、油浸风冷等。油浸式变压器的漏磁小，机械强度高，抗短路能力强，能承受运输的颠震 ， 它能使变压器油与外界隔 离，这样就有效地防止了氧气、水份的进入而导致绝缘性能的下降。 干式变压器 依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器 。 干式变压器 具有防火性能好 ,免维护 ,无污染 ,抗短路能力强 ,耐热能力强 ,安装方便 等优点。 （ 1）主变的绕组形式 对接入负荷中心具有直接从高压降为低压供电条件的变电所，为简化电压等级或减少更新降压容量故采用双绕组变压器。 （ 2）主变压器的相数 当不受运输条件限制时，在电压为 330KV 及以下的变电所应尽量选用三相变压器。 （ 3）
15、绕组链接方式 我国 110KV 级以上的电压变压器绕组都采用 “ Y”连接， 35KV 及以下电压等级，变压器都采用“ Y-”连接，所以最终采用“ Y-”连接方式。 2.2.2 变压器的台数选择 变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器： （ 1）有大量一级或二级负荷。在变压器出现故障或检修时，多台变压器可以保证一、二级负荷的供电可靠性。当仅有少量负荷时，也可装设一台变压器，但变电所低压侧必须有足够容量的联络电源作为备用。 （ 2）季节性负荷变化较大。根据实际负荷的大小，相应投入变压器的台数，可做到经济运行、 节约电能。
16、（ 3）集中负荷容量较大。虽为三级负荷，但一台变压器供电容量不够，这时也应装设两台及以上变压器。 对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环状的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。对地区孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。对于规划只装设两台主变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的 1到 2级设计，以便负荷发展时，更换- 4 - 变压器的容量。 根据以上的条件，本次设计初选 2台主变压器。 2.2.3 变压器的容量选择 （ 1）变压器的容量 SN.T首先应保证在计算 负荷 SC下变压器能长期可靠运行。 对仅有一台变压器运行的变电所，变压器
17、容量应满足下列条件： CTN SS . (1-1) 考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率一般取 70%-85%。 对有两台变压器运行的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件： 满足总计算负荷 70%的需要，即 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 CTN SS 7.0. (1-2) 满足全部一、二级负荷 SC( + )的需要，即 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 )(. IIICTN SS (1-3) 条件 是考虑到两台变压器运行时，每台变压器个承受总计算负荷的 50%，负载率约为 0.7，此时变压器的效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载 4
18、0%，可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二 级负荷的供电。 变电所某一级电压的最大计算负荷为： aaPkS t c o s/)1(m a xm a x (1-4) 式中 Kt-同时率； Pmax、 cosa 各用户的最大有功和功率因数；该电压级电网的线损率 当选用不同容量的两台变压器时，每台变压器的容量可按下列条件选择：CTNTN SSS 2.1. (1-5) - 5 - )(2.)(1. ; IIICTNIIICTN SSSS (1-6) (2)应满足今后 5-10年负荷增长的需要。 负荷总是在增长的，变压器容量
19、应留有一定的余量，同时要考虑变压器的正常过负荷能力。 2.2.4 变电所主变的选择 变电所中一般装设两台变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。考虑近期、远景规划，大城市的变电所应装设两到三台变压器，经过考虑选择两台变压器。变电站主变分接头选用 110 8 1.25%/10.5KV，阻抗百分数选择 17%,主变额定容量为 40MVA。本次设计主变为铜芯三相双绕组油浸自冷、有载调压SFZ10-40000/110 型变压器。 2.3 无功补偿装置 电容器的容量一般按照主变容量的 10% 30%计算，在变电站 10KV 侧装设并联电容器组，以补偿主变的无功损耗量。根据 110KV 变电站无功补偿量计算及并联电容器装置设计规范，因为主变容量为 40MVA，所以每台主变需配置 2 组无功补偿并联电容器装置 TBB10-3600/200AKW。每组电容器组额定容量为3600Kvar，单组额定容量为 200Kvar，因为本期有 2 台主变压器，故本期配置 4组电容器组。 - 6 -
