畢 業 設 計 論 文題目： 110kv變電站設計（一次部分）摘 要本文首先根據任務書上所給負荷的參數，從安全，經濟及可靠性等方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV的主接線方案，通過對負荷資料的分析進行了負荷的計算，根據負荷計算結果確定了主變壓器臺數，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號。并且進行了無功功率補償的計算及無功功率補償裝置的選擇，然后，進行了短路電流計算，根據最大持續工作電流及短路計算的計算結果，選擇了成套配電裝置并對配電裝置內部高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、母線等主要電氣設備進行了選擇和校驗。之后對變電站的防雷保護進行了設計。從而完成了110kV變電站電氣部分的設計。 關鍵詞： 變壓器；主接線；短路電流計算；配電裝置AbstractFirstly, according to the load on the mission statement of the argument, from the security, economic and reliability considerations, to determine the 110kV, 35kV, 10kV main terminal program to load data through the analysis of the load calculation, according to the load calculation The results identified a number of main transformer, capacity and model, but also to determine the capacity of the station transformers and model. And carried out the calculation of reactive power compensation and reactive power compensation device to select, then, the short-circuit current calculation, based on the maximum continuous operating current and short circuit calculation results, select the voltage power distribution equipment and power distribution unit within the high-voltage circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, bus and other major electrical equipment were selected and verified. After the lightning protection of substations were designed. Thus completing the electrical part of the 110kV substation design.朗讀顯示對應的拉丁字符的拼音字典Key words: transformers；main wiring； short-circuit current calculation；distribution equipment.！所有下載了本文的注意：本論文附有CAD圖紙和完整版說明書，凡下載了本文的讀者請留下你的聯系方式（QQ郵箱），或加我百度用戶名QQ，我把圖紙發給你。最后，希望此文能夠幫到你！ 目錄目錄摘 要I引言 11 電氣主接線設計21.1 電氣主接線的基本知識21.2 電氣主接線的基本要求21.3 電氣主接線的設計31.3.1 110kv電氣主接線設計31.3.2 35kv電氣主接線設計51.3.3 10kv電氣主接線設計61.4 變電站主接線圖62 負荷分析計算及變壓器選擇7 2.1 負荷分析7 2.2 負荷計算7 2.2.1 負荷計算的目的7 2.2.2 負荷計算的方法8 2.3 主變臺數、容量和型號的確定92.3.1 主變臺數的確定92.3.2 主變容量確定92.3.3 主變相數選擇92.3.4 主變繞組數量92.3.5 主變繞組連接方式102.3.6 主變壓器型號確定102.3.7 變壓器負荷率及系統運行方式分析122.4 站用變臺數、容量和型號的確定122.4.1 站用變臺數的確定122.4.2 站用變容量的確定132.4.3 站用變型號選擇13 2.5 出線線路導線型號的選擇13 2.5.1 35KV出線側的導線選擇142.5.2 10KV出線側導線選擇153 無功功率補償16 3.1 無功功率補償的必要性16 3.2 無功功率補償的方法16 3.3 無功功率補償計算174 短路電流的計算19 4.1 短路電流的危害19 4.2 短路電流計算的目的19 4.3 短路電流計算方法和步驟19 4.4 母線處短路電流計算點的確定204.5 母線處短路電流計算結果214.6 35kv出線處短路電流計算結果264.7 10kv出線處短路電流計算結果274.8 變壓器零序短路電流計算結果285 配電裝置選擇及總平面的設計295.1 配電裝置的概述295.1.1 各種配電裝置的特點305.1.2 成套配電裝置的選擇305.1.3 配電裝置的型式選擇315.1.4 各電壓等級配電裝置的確定315.2 配電裝置配置圖355.3 配電裝置的總平面圖355.4 GIS斷面圖356 配電裝置內部電氣設備選擇與校驗36 6.1 電氣設備選擇原則366.1.1 電氣設備選擇的一般要求366.1.2電氣設備選擇的一般原則366.2斷路器的選擇376.2.1 斷路器形式選擇376.2.2短路熱穩定和動穩定校驗376.2.3高壓斷路器的選擇結果與校驗37 6.3 高壓隔離開關的選擇43 6.3.1高壓隔離開關的選擇結果與校驗43 6.4 互感器的選擇45 6.4.1 電流互感器的選擇45 6.4.2電流互感器的選擇結果與校驗466.4.3 電壓互感器的選擇506.4.4 電壓互感器的選擇結果50 6.5 母線的選擇52 6.6 避雷器的選擇537 防雷保護的設計56結論參考文獻致謝附錄A 110kv變電站主接線圖附錄B 110kv變電站配置圖V河南城建學院本科畢業設計（論文） 引言附錄C 110kv變電站平面圖附錄D 110kvGIS斷面圖 河南城建學院本科畢業設計（論文） 引言引 言電力工業是能源工業、基礎工業，在國家建設和國民經濟發展中占據十分重要的地位，是實現國家現代化的戰略重點。電能是發展國民經濟的基礎，是一種無形的、不能大能量儲存的二次能源。電能的發、變、輸、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時保持功率平衡，要滿足國民經濟發展的要求，電力工業必須超前發展，這是世界電力工業發展的規律，因此，做好電力規劃、加強電網建設尤為重要。我國具有極其豐富的能源，這些優越的自然條件為我國電力工業的發展提供了良好的物質基礎。但是，舊中國的電力工業落后，無法將其利用，不過，新中國成立以后電力工業有了很大的發展，尤其是1978年以后，改革開放、發展國民經濟的正確決策和綜合國力的提高，使電力工業取得了突飛猛進、舉世矚目的輝煌成就。但是，隨著近年來我國國民經濟的高速發展與人民生活用電的急劇增長，電力工業的發展仍不能滿足整個社會發展的需要，另外，由于我國人口眾多，由此在按人口平均用電方面，迄今不僅仍遠遠落后于一些發達國家，即使在發展中國家中，也只處于中等水平，尚不及全世界平均人口用電量的一半，這些都是目前電力行業所面臨的問題，因次，為國民經濟部門和人民生活供給充足、可靠、優質、廉價的電能，是電力系統的基本任務。節能減排，“一特四大”實現高度自動化，西電東送，南北互供，發展聯合電力系統，是我國電力工業的發展方向，也是一項全局性的龐大系統工程。要想實現這一目標，必須加強電力系統的現代化建設。然而變電站是電力系統中不可缺少的重要環節，擔負著電能的轉換和電能重新分配的繁重任務，對電網的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用。因此變電站一次側的設計要滿足安全性，可靠性，穩定性，設計時應考慮主接線的形式，根據負荷運行情況和環境因素合理的選擇變電所的位置和變壓器的型號，這些因素都會影響變電站電能的轉換效率和電能的重新分配速度，因此變電站的研究對現代電力行業的發展有著很大的意義。 展望未來，我們堅信，在新世紀中，中國的電力工業必將持續、高速地發展，取得更加輝煌的成就。 1河南城建學院本科畢業設計（論文） 電氣主接線設計1 電氣主接線設計1.1 電氣主接線的基本知識電氣主接線是發電廠和變電站電氣設計的首要部分，也是構成電力系統的主要環節。主接線是指由各種開關電器、電力變壓器、母線、電力電纜或導線、移相電容器、避雷器等電氣設備依一定的次序相連接的接受和分配電能的電路。而用規定的電氣設備圖形符號和文字符號并按照工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。主接線可分為有母線接線和無母線接線兩類。有母線接線分為單母線接線和雙母線接線；無母線接線分為單元式接線、橋式接線和多角形接線。主接線的選擇直接影響到電力系統運行的可靠性，靈活性，并對電器選擇，配電裝置布置，繼電保護，自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各方面的因素，經過技術、經濟比較后方可確定。1.2 電氣主接線的基本要求現代電力系統是一個巨大的、嚴密的整體。各類發電廠、變電站分工完成整個電力系統的發電、變電和配電的任務。其主接線的好壞不僅影響到發電廠、變電站和電力系統本身，同時也影響到工農業生產和人民日常生活。因此，發電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。（1）運行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。（2）具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。（3）操作應盡可能簡單、方便主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。（4）經濟上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發揮經濟效益。（5）應具有擴建的可能性由于我國工農業的高速發展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。1.3 主接線設計電氣主接線的設計，應根據變電站在電力系統中得地位，負荷性質，出線回路數，設備特點，周圍環境及變電站得規劃容量等條件和具體情況，并滿足供電可靠性，運行靈活，操作方便，節約投資和便于擴建等要求。查35110KV變電所設計規范，具體如下:第3.2.1條 變電所的主接線，應根據變電所在電力網中的地位、出線回路數、設備特點及負荷性質等條件確定。并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節約投資和便于擴建等要求。第3.2.2條當能滿足運行要求時，變電所高壓側宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。第3.2.3條35110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋 形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。3563kV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。第3.2.4條在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110kV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯斷路器兼作旁路斷路器的接線。當110kV線路為6回及以上，3563kV線路為8回及以上時，可裝設專用的旁路斷路器。主變壓器35110kV回路中的斷路器，有條件時亦可接入旁路母線。采用SF6斷路器的主接線不宜設旁路設施。第3.2.5條當變電所裝有兩臺主變壓器時，610kV側宜采用分段單母線。線路為12回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當635kV配電裝置采用手車式高壓開關柜時，不宜設置旁路設施。1.3.1 110KV電氣主接線設計（1）方案選擇方案：線路變壓器單元接線（見圖1.1）方案：內橋接線（見圖1.2）方案：單母線接線（見圖1.3）方案：單母線分段接線（見圖1.4）圖1.1 線路-變壓器單元接線 圖1.2 內橋接線圖1.3 單母線接線 圖1.4單母線分段接線(2)方案比較見表1.1表1.1 110KV主接線方案比較方案項目線變單元接線（方案）內橋接線（方案）單母線接線（方案）單母線分段接線（方案）優點接線簡單；開關使用量少，節省投資接線簡單、清晰;使用開關量相對較少;具有一定的可靠性和靈活性接線簡單、清晰，操作方便接線簡單、清晰，操作方便；可靠性、靈活性較高缺點串聯回路任意設備故障或檢修，整個單元停電。可靠性差。不適用于主變經常投切的情況，可擴展性差。可靠性、靈活性差。開關使用量最多，投資較大;任一斷路器檢修，該回路必須停止工作經過綜合比較上面四種方案，線變單元接線，單母線接線可靠性，靈活性較差，內橋接線靈活性較差，不利于擴建。考慮到變電站的長遠發展，選擇可靠性，靈活性較高的單母線分段接線。1.3.2 35kV電氣主接線設計（1）方案選擇電壓等級為35kV60kV，出線回數超過3回時，可采用單母線接線，也可采用單母線分段接線。為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線，可增設旁路母線。但由于設置旁路母線的條件所限（35kV60kV出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時間短，約為23天。）所以，35kV60kV采用單母分段母線接線時，不宜設置旁路母線，有條件時可設置旁路隔離開關。根據以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案：方案：單母線接線（見圖1.5）方案：單母線分段接線（見圖1.6） 圖1.5 單母線接線 圖1.6 單母分段接線（2）方案比較見表1.2表1.2 35kv主接線方案比較 方案項目單母線接線（方案）單母線分段接線（方案）優點接線簡單、清晰，操作方便接線簡單、清晰，操作方便；可靠性、靈活性較高缺點可靠性、靈活性差任一斷路器檢修，該回路必須停止工作據上述兩種接線方案的比較，又由于本變電站35KV用戶負荷較輕無一級，二級負荷，所以采用可靠性和靈活性較高，經濟較合理的單母線分段接線。1.3.3 10kV電氣主接線設計610kV配電裝置出線回路數目為6回及以上時，可采用單母線接線，單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。本所10KV出線共6回線路，且變電站10KV用戶負荷較輕，宜采用單母線分段接線，方案見圖1.7圖1.7 10kv單母線分段接線1.4 變電站主接線圖見附錄A所示63 河南城建學院本科畢業設計（論文） 負荷分析計算與變壓器選擇2 負荷分析計算與變壓器選擇2.1 負荷分析2.1.1 本變電站的負荷資料表2.1 變電站負荷資料電壓等級負荷名稱最大負荷(KW)COS供電方式回線數35KV劉工線80000.9架空1劉王線45000.83架空1劉丁線55000.92架空110KV東大街線9000.87電纜1城東線6000.95架空1環城線10000.89架空1郊東線7500.93電纜1鄭工線5000.88電纜1其他50000.93架空1已知系統情況為系統通過雙回110kV架空線路向待設計變電所供電，在本次設計的變電所中，站用變采用10KV為#1站用變，無35KV站用變。2.1.2 負荷的重要性：本變電站35kv和10kv側用戶負荷較輕，無一、二級負荷，都是三級負荷，根據設計規范，三級負荷一般只需要一個電源供電。2.2負荷計算2.2.1 負荷計算的目的負荷計算主要是確定“計算負荷”。“計算負荷”是指導體中通過一個等效負荷時，導體的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時產生的最高溫升相等，該等效負荷就稱為計算負荷。它是按發熱條件選擇電氣設備的一個假想的持續負荷，“計算負荷”產生的熱效應和實際變動負荷產生的最大熱效應相等。所以根據“計算負荷”選擇導體及電器時，在實際運行中導體及電器的最高溫升不會超過容許值。計算負荷是選擇變壓器容量、電氣設備、導線截面的依據。計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導線電纜過早老化甚至燒毀，造成重大損失。為此，正確進行負荷計算是供電設計的前提，也是實現供電系統安全、經濟運行的必要手段。2.2.2 負荷計算的方法若已知一個供電范圍的電氣設備數量和容量時，負荷計算的方法有：需要系數法、利用系數法和二項式法。(1)需要系數法計算簡單，是最為常用的一種計算方法，適合用電設備數量較多，且容量相差不大的情況。(2)二項式法其考慮問題的出發點就是大容量設備的作用，因此，當用電設備組中設備容量相差懸殊時，使用二項式法可以得到較為準確的結果。(3)利用系數法是通過平均負荷來求計算負荷，這種方法的理論依據是概率論與數理統計，因此是一種較為準確的計算方法，但其計算過程相對繁瑣。因本設計的電氣設備數量和容量都是確定的，且容量相差不大，所以其負荷計算方法選擇計算較簡單的需要系數法。主要計算公式如下： 有功功率： 式（2.1）無功功率: 式（2.2）視在功率: 式（2.3）計算電流: 式（2.4）其中K是同時系數，有功同時系數取0.85-1，無功同時系數取0.95-1.35kv側：P35kv=0.9*（8 000+4 500+5 500）=16 200kw Q35kv=Kq=0.95*（8 000*0.48+4 500*0.6+5500*0.425）=8 433.625kvarS35kv=18 263.789KVA=301.28A10kv側：P10kv=0.9*（900+600+1000+750+500+5000）=7 875kwQ10kv=0.9*(900*0.5667+600*0.328+1000*0.512+750*0.395+500*0.54+5000*0.395）=3 572.076kvarS10kv=8 647.274KVA=499.265A110kv側總計算負荷：=16 200+7 875=24 075kw=8 433.625+3 572.06=12 005.701 kvar=26 902.46 KVA=141.205A負荷計算結果如表2.2所示：表2.2 負荷計算結果電壓等級負荷名稱最大負荷(KW)COSSc(KVA)Ic(A)35KV劉工線80000.98888.89146.63劉王線45000.8354.2289.44劉丁線55000.925978.2698.6210KV東大街線9000.871034.4859.73城東線6000.95631.5836.46環城線10000.891123.5964.87郊東線7500.93806.4546.56鄭工線5000.88568.1832.8其他50000.935376.34310.412.3主變壓器臺數、容量和型式的選擇依據電力工程電氣設計手冊、發電廠電氣部分、35110KV變電所設計規范選擇主變及站用變。2.3.1 主變臺數確定在電力工程電氣設計手冊中可知：“對大中城市郊區的一次變電站，在中、低壓已構成環網的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜”。在運行或檢修時，可以一臺工作，一臺備用或檢修，并不影響供電，也可以兩臺并列運行。根據設計任務書中所示本變電所為地方變電所，且出線回路數較多，為保證供電的可靠性，參照規程要求，宜選用兩臺主變壓器。 2.3.2 主變容量確定主變壓器容量應根據負荷情況進行選擇。在電力工程電氣設計手冊中規定對于裝設兩臺及以上主變壓器的變電所，應滿足當一臺主變停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的70%80%。為保證可靠供電，避免一臺主變故障或檢修時影響對用戶的供電，主變容量就為總負荷的70%80%。容量計算如下：選擇條件: nSeS總 SeS總/n=26.902（1+5%）/2=14.124 MVA 取Se=20 MVA 校驗條件: (n-1)Se0.7 S總 (2-1)Se0.726.902（1+5%） Se19.77MVA主變容量Se的選擇必須符合以上兩個條件，所以此110KV變電站主變容量選為20MVA2.3.3 主變相數選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素，當不受運輸條件限制時在330KV及以下的發電廠和變電所，均應采用三相變壓器，本變電所中采用可靠性較高的三相變壓器。2.3.4 主變繞組數量 本變電所有110kV、35kV、10kV三個電壓等級，根據設計規程規定，“具有三個電壓等級的變電所中，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器各容量的15%以上。主變壓器一般采用三繞組變壓器”， 故本設計中選擇三相三繞組有載調壓降壓變壓器。2.3.5 主變繞組連接方式變壓器的連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統采用的連接方式有y形和形，高、中、低三側繞組如何連接要根據具體情況來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器都采用Y形連接；35KV亦采用y形連接，35KV以下電壓，變壓器繞組都采用形連接。由此可知，此變電站110KV側采用Y形連接，35KV側采用y形連接，10KV側采用形連接。中性點的接地方式：選擇電力網中性點接地方式是一個綜合性的問題，它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關，直接影響電網的絕緣水平、系統供電的可靠性和連續性、變壓器和發電機的運行安全以及度通信線路的干擾。主要的接地方式有：中性點不接地、中性點經消弧線圈和直接接地。電力網中性點接地的方式，決定了變壓器中性點的接地方式，電力網中性點接地與否，決定于主變壓器中性點運行方式。中性點的接地方式與接地電容電流的大小有關，電力設備過電壓保護設計技術規程SDJ779中規定：當310KV系統的單相接地電容電流不超過30A，2066KV系統的單相接地電容電流不超過10A時，應采用中性點不接地方式 ，即35kv系統，Ic=10A時采用中性點不接地方式，10kv系統，Ic=30A時采用中性點不接地方式，其中Ic是接地電容電流。電容電流的大小與導線截面關系不是很大，但與導線長度關系重大，在計算時一定要將系統內所有導線的長度加起來，兩根或多根并列運行的電纜，要按兩根或多根統計。按DL/620-1997設計規范得接地電容電流的估算公式如下所示：架空線路：Ic=UL/350，電纜線路：Ic=UL/10，其中U-線電壓，L-電壓U下電網總長度。本變電站中35kv側電容電流Ic=UL/350=35*（25+20+18）/350=6.310A10kv側電容電流：Ic=UL/350+ UL/10=10*（5+20+6）/350+10*（2+12+8）/10=22.880.95 滿足要求10KV母線上的無功功率補償計算：1、10KV的總計算負荷為： Pc = 7875KW Qc = 3572.076Kvar Sc =8647.274KVA2、補償前變壓器10KV側功率因數為0.91即： 補償后變壓器10KV側功率因數需達到： 3、無功補償量：= 0.757875(0.45 -0.32)= 767.81 kvar經查哈爾濱威翰電氣設備股份有限公司生產的靜止無功發生器SVG型號，10kv側采用的無功補償裝置的型號為H.SVG-10/900補償后的平均功率因數：=0.9580.95 滿足要求河南城建學院本科畢業設計（論文） 短路電流的計算河南城建學院本科畢業設計（論文） 短路電流的計算4 短路電流的計算4.1 短路電流的危害短路是電力系統中最常見的且很嚴重的故障，短路故障將使系統電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統的穩定性，并損壞電氣設備，短路造成的危害如下：（1）短路電流IK遠大于正常工作電流，短路電流產生的力效應和熱效應足以使設備受到破壞。（2）短路點附近母線電壓嚴重下降，使接在母線上的其他回路電壓嚴重低于正常電壓，會影響電氣設備的正常工作，甚至可能造成電機燒毀等事故。（3）短路點處可能產生電弧，電弧高溫對人身安全及環境安全帶來危害。如誤操作隔離開關產生的電弧常會使操作者嚴重灼傷，低壓配電系統的不穩定電弧短路可能引起火災等。（4）不對稱短路可能在系統中產生復雜的電磁過程，從而產生過電壓等新的危害。（5）不對稱短路使磁場不平衡，會影響通信系統和電子設備的正常工作，造成空間電磁污染。因此，在發電廠變電站以及整個電力系統的設