1、1原始材料的分析1.1系統總體與負荷資料分析變電站的作用可以簡要的概括為一下五點變換電壓等級、匯集電流、分配電能、控制電能的流向、調整電壓。為保證電能的質量以及設備的安全，在變電站中還需進行電壓調整、潮流，電力系統中各節點和支路中的電壓、電流和功率的流向及分布，控制以及輸配電線路和主要電工設備的保護。（一）建設性質和規模本所位于城市邊緣，供給城,市和近郊工業、農業及生活用電，其性質為區域變電站。電壓等級：110/35/10KV線路回數：110KV近期2回，遠景發展2回；35KV近期4回，遠景發展2回；10KV近期9回，遠景發展2回。（二）電力系統接線圖圖1.1 系統接線圖 （三） 負荷資料（負

2、荷同時率取0.8，線損取5%，平均功率因數取0.8）表1.1 負荷資料電壓等級負荷名稱最大負荷(MW)穿越功率(MW)負荷組成(%)功率因數Tmax(h)線長(km)近期遠景近期遠景一類二類三類110KV市1線253012乙線253025備用120備用22035KV煤礦12.5340300.920煤礦22.5340300.920鄉133.520300.910鄉233.50.920備用130.915備用23.50.91210KV工業13.5440200.7855002工業23.5440200.7855002工業33.5420300.7540003工業433.520300.7345002工業52.

3、5330300.7545002工業63.5430300.7550002工業73.5430300.7850002工業82.5320300.845003.5郊區2.53.520400.830001.5備用140.78備用240.78四、設計任務1、總體分析與負荷分析；2、主變臺數、容量、型式選擇；3、各電壓等級電氣主接線方案設計（兩個方案選其一）；、4、短路電流計算（110KV、35KV、10KV）；5、電氣設備選擇（母線、斷路器、隔離開關、互感器配置、各電壓等級配電裝置、避雷器）。五、報告內容1、課程設計報告（格式及內容按照要求）；2、電氣主接線圖（AutoCAD繪制）。2 主變臺數、容量、型式

4、選擇2.1 主變壓器臺數確定由原始材料知主變壓器有S1和S2兩臺（1）繞組接線組別的確定繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般都采用YN，d11常規接線。2.2主變的容量計算 （2.1） （2.2） 查電氣工程電氣設備手冊選定主變型號為三繞組SFS29-63000/110,其主要參數如下：額定容量：63000kv·A額定電壓：高壓110±8*1.25% 中壓38.5±2*2.5% 低壓6.3,6.6,10.5,11空載損耗：43.3kw短路損耗：225.0kw空載電流：0.34%連接組：YN y0 d111.變電所1.電氣主接線的設計原則電氣主接線的基本原則是以

5、設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術規定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。2.主接線方式單母線分段接線優點：（1）供電可靠性和靈活性相對于單母線接線高，操作簡單，接線方便， 便于檢修，投資較小，對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。 （2）當一段母線發生故障分段斷路器自動將故障段切除，保證正常斷母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點： （1）當任一段母線發生故障時，將造成兩段母線同時停電

6、，在判斷故障后，拉開分段隔離開關，完好段即可恢復供電，這期間將造成完好段的短時停電。 (2)擴建時有兩個方向均衡擴建雙母線分段接線優點： (1)供電可靠、檢修方便。 (2)當一組母線故障時，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，就可迅速恢復供電。 (3)調度靈活或便于擴建。缺點 ： (1)所用設備多（特別是隔離開關）。 (2)配電裝置復雜，經濟性差。 (3)在運行中隔離開關作為操作電器，容易發生誤操作，且對實現自動化不便；尤其當母線系統故障時，須短時切除較多電源和線路，這對重要的大型電廠和變電站是不允許的。單母線接線帶旁母接線優點: (1)單母分段帶旁路接線方式采用母線分斷路器和旁路母線斷路

7、器，供電可靠性比單母分段接線更高，運行更加靈活，一般用在35-110kv的變電所的母線。(2)旁路母線是為檢修斷路器而設的，通常采用可靠性高，檢修周期長的SF6斷路器，或氣體絕緣金屬封閉開關設備時，可取消旁路母線。缺點 ：(1)單母分段帶旁路接線倒閘操作比較復雜，占地面積比較大，花費比較高 設f計主接線的基本要求在設計電氣主接線時，應使其滿足供電可靠，運行靈活和經濟等項基本要求。3.可靠性、靈活性、經濟性基本要求：(1)可靠性：供電可靠是電力生產和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時，應全面地看待以下幾個問題：可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，估價一個主接線的可靠性時，應

8、充分考慮長期積累的運行經驗。我國現行設計技術規程中的各項規定，就是對運行實踐經驗的總結。設計時應予遵循。主接線的可靠性，是由其各組成元件（包括一次設備和二次設備）的可靠性的綜合。因此主接線設計，要同時考慮一次設備和二次設備的故障率及其對供電的影響?？煽啃圆⒉皇墙^對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所則可能還不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離變電所在系統中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾方面考慮：斷路器檢修時，能否不影響供電。線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數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。變電所全部停運的可能性。

9、(2)靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面。調度靈活，操作簡便：應能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調配電源和負荷，能滿足系統在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。檢修安全：應能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不影響電力網的正常運行及對用戶的供電。擴建方便：應能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴建過渡時，在不影響連續供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設備等所需的改造最少。(3)經濟性：在滿足技術要求的前提下，做到經濟合理。投資省：主接線應簡單清晰，以節約斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以利于運

10、行并節約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以選擇價格合理的電器設備；在終端或分支變電所中，應推廣采用直降式（110/610kV）變壓器，以質量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。占地面積?。弘姎庵鹘泳€設計要為配電裝置的布置創造條件，以便節約用地和節省構架、導線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應采用三相變壓器。電能損耗少：在變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器。應經濟合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺數，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。3電氣主接線方案的確定3.1 主接線方案的選擇一、110KV電壓等級：110kV 電壓側接線變電所設計技術規程規定：110kV變電所中的110

11、kV、66kV配電裝置（或35kV配電裝置），當出現回路數載6回以下時（或為47回時）宜采用單母線或單母線分段或單母線分段帶旁母的接線，6回及以上時（或8回及以上時），宜采用雙母線接線。本設計的110KV變電站出線為4回架空線路，有一級和二級負荷，最大輸送180MW，為實現不停電檢修出線斷路器，可采用單母線分段帶旁路或單母線分段接線形式。二、35KV電壓等級：35kV 電壓側接線變電所設計技術規程規定：110kV變電所中的35kV-66kV配電裝置（或35kV配電裝置），當出現回路數載8回以下時宜采用單母線分段的接線，8回及以上宜采用雙母線接線。本設計的110KV變電站35KV出線為6回架空線

12、路，為減小檢修時的停電范圍和母線故障影響范圍，以及減小各分段的穿越功率，故采用單母線分段的接線。三、10KV電壓等級：10kV 電壓側接線變電所設計技術規程規定：110kV變電所中具有兩臺主變的變電所6-10KV配電裝置宜采用單母線分段，為了限制系統中的短路電流，宜采用叉接電抗器的雙母線分段接線。綜上情況可擬定兩種主接線方案：方案一： 110KV電壓等級采用單母分段接線形式，分段斷路器兼作旁路斷路器；35KV電壓等級采用單母線分段接線，10KV電壓等級采用單母線分段。方案一的電氣接線如圖3.1所示。圖3.1 主接線方案一方案二110KV電壓等級采用單母線分段帶旁路接線形式。35KV電壓等級采用

13、單母線分段。10KV電壓等級采用雙母線分段帶限流電抗器。方案二的主接線形式如圖3.2所示。方案二的主接線圖：圖3.2 主接線方案二本設計的110KV變電站35KV出線為6回架空線路，為減小檢修時的停電范圍和母線故障影響范圍，以及減小各分段的穿越功率，故采用單母線分段的接線。綜上所述，主接線方案確定為方案一。4 短路電流計算1、短路電流計算的目的在發電廠和變電所電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環節。其計算的目的的主要有以下幾個方面：（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，均需進行必要的短路電流計算。（2） 在選擇電氣設備時，為了保證設

14、備在正常運行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。同時又力求節約資金，這就需要按短路情況進行全面校驗。（3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線相間和相對地安全距離。（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算，需以各種短路時的短路電流為依據。（5）接地裝置的設計，也需用短路電流。2、短路電流計算的條件基本假定：（1）正常工作時，三項系統對稱運行。（2）所有電流的電功勢相位角相同。（3）電力系統中所有電源均在額定負荷下運行。（4）短路發生在短路電流為最大值的瞬間。（5）不考慮短路點的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計。（6）不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流（7）

15、元件的技術參數均取額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍。（8）輸電線路的電容略去不計。一般規定（1）導體和電器動穩定、熱穩定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設計規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃確定短路電流時，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 （2）導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。（3）導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。對帶電抗器的6 10KV出線與廠用分支回路，除其母線與母線隔離開關之間隔板

16、前的引線和套管的計算短路點應選擇在電抗器前外， 其它導體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后。（4）和電器的動穩定、熱穩定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三短路嚴重時，則應按嚴重情況計算。4.1 短路計算由于三相短路故障最為嚴重 ，故只計算三相短路情況。1、電力接線圖的等值網絡圖基準值： 標幺值： （4.1） （4.2） （4.3）圖4.1電力接線圖的等值網絡圖4.2標幺值計算 標幺值計算:(變壓器、發電機、線路)有名值轉換標幺值： 1）110KV側電抗等值網絡圖：圖4.2 110KV側電抗等值網絡圖

17、 àY等值網絡圖:圖4.3 àY等值網絡圖Y形電阻Y相鄰兩電阻乘積Y形電阻之和 （4.4） Yà等值網絡圖: 圖4.4 Yà等值網絡圖 (4.5)1=0.35033=0.2278設110kv側短路點的時間，短路電流如下： (4.6) (4.7) 轉化為有名值： (4.8)2) 35KV側電抗等值網絡圖：圖4.5 35KV側電抗等值網絡圖 Yà等值網絡圖:圖4.6 Yà等值網絡圖 根據公式（4.5）計算如下：設35kv側短路點的時間，短路電流如下：根據公式（4.6）和（4.7）計算如下： 轉化為有名值，根據公式（4.8）計算如下：3)

18、10KV側電抗等值網絡圖：圖4.7 10KV側電抗等值網絡圖 Yà等值網絡圖:圖4.8Yà等值網絡圖根據公式（4.5）計算如下：設10kv側短路點的時間，短路電流如下：根據公式（4.6）和（4.7）計算如下：轉化為有名值，根據公式（4.8）計算如下：5電氣設備的選擇5.1 110kv電氣設備選擇：在電力系統中，雖然各種電氣設備的功能不同，工作條件各異，具體選擇方法和校驗項目也不盡相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路條件來校驗動、熱穩定性。本設計中，電氣設備的選擇包括：導線的選擇，高壓斷路器和隔離開關的選擇，電流、電壓

19、互感器的選擇，避雷器的選擇。裸導體應根據具體情況，按導體截面，電暈（對110kV及以上電壓的母線），動穩定性和機械強度，熱穩定性來選擇和校驗，同時也應注意環境條件，如溫度、日照、海拔等。一般來說，母線系統包括截面導體和支撐絕緣兩部分，載流導體構成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根、雙分和組合導體等形式，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。1、110kv側斷路器：一般選少油和六氟化硫斷路器。=3.77KV; =9.614; =40MW （5.1） （5.2） （5.3）變壓器高壓側110kv的斷路器選SW7-110型戶外少油斷路器。額定電壓：110kv 額定電流：1

20、600A 額定開斷電流：15.8kA 額定關合電流：55kA 動穩定電流：55kA 熱穩定電流：21kA固有分閘時間：0.04s 合閘時間：0.2s 操動機構：CY2、110kv側隔離開關，與斷路器SW7-110型對應的隔離開關是GW4-110D/630(D表示有接地刀閘)。3、110kv母線選擇，設備實際情況環境溫度為40，最大溫度是70，最小溫度是25。母線選擇計算如下： （5.4） 根據矩形導體長期允許載流量的圖表可知，選擇單條平放的鋼芯鋁絞線（LGJ），導線截面 ,進行熱穩定校驗： （5.5），忽略不計得：，所以選擇的該母線滿足熱穩定。5.2 35kv側設備選擇：1、35kv側斷路器=

21、8.501KA; =21.678KA; =33.79MW由公式（5.2）計算得：由公式（5.3）計算得：中壓測35kv斷路器可選擇SW2=35型戶外少油斷路器。額定電壓：35kv 額定電流：600、1000、1500、2000A 額定開斷電流：6.6、24.8kA 動穩定電流：17、63.4kA 熱穩定電流：6.6/24.8kA 固有分閘時間：0.06s 合閘時間：0.4s 操動機構：CT2-XG或CD3-XG2、35kv側隔離開關由SW2-35型戶外少油斷路器的配合使用，隔離開關為GW5-35/630。3、35kv母線選擇，實際工作溫度為40，最大溫度是70，最小溫度是25。母線選擇計算如下

22、：由公式（5.4）計算得：查得鋼芯鋁絞線載流量圖可知，選單條平放的鋼芯鋁絞線導線截面。進行熱穩定校驗：，忽略不計。由公式（4.5）計算如下：，所以選擇的該母線滿足熱穩定。5.3 10kv側設備選擇：1、110kv斷路器=26.8KA; =68.365KA; =89.7MW由公式（5.2）計算得：由公式（5.3）計算得：10kv側選擇SN4-10G/5000型戶內少油斷路器。額定電壓：10kv 額定電流：4000A 額定開斷電流：105kA 動穩定電流：300kA 熱穩定電流：120kA 固有分閘時間：0.15s 合閘時間：0.65s 2、10kv隔離開關:與SN4-10G/5000型戶內少油斷

23、路器配套使用的隔離開關為GN10-107/5000。3、 10kv母線選擇：實際工作溫度為40，最大溫度是70，最小溫度是25。母線選擇計算如下：由公式（4.4）計算得：查得鋼芯鋁絞線載流量圖可知，選單條平放的鋼芯鋁絞線導線截面。進行熱穩定校驗：，忽略不計。由公式（4.5）計算如下：，所以選擇的該母線滿足熱穩定。6 配電裝置6.1 配電裝置依據及類型介紹配電裝置的整個結構尺寸、檢修和運輸的安全距離等因素而決定的。屋內、外配電裝置中各有關部分之間的最小安全凈距，詳見設計手冊。設計配電裝置中帶電導體之間和導體之間對接地構架的距離時還要考慮：軟絞線在短路電動力、風擺、溫度等作用下使相間及對地距離的減

24、小，隔離開關開斷允許電流是不致發生相間和接地故障，降低大電流導體附近鐵磁物質的發熱，減小110KV及以上帶電導體的電暈損失和帶電檢修等因素。工程上采用的距離，詳見設計手冊所列的數值。配電裝置類型如下:（1）配電裝置屋內配電裝置的類型按其布置型式分為單層式、兩層式和三層式。單層式屋內配電裝置將所有電氣設備都布置在一層房屋內，建筑結構簡單、投資低、運行維護與檢修工作方便，但占地面積大。多層式屋內配電裝置是將各回路電氣設備的輕重，自上而下的分層布置在多層樓房內，占地面積小，但建筑結構復雜、投資高、運行維護與檢修工作不方便，與三層式相比，兩層式占地面積略有增加，但運行維護與檢修均較方便，造價也明顯下降

25、。（2）屋外配電裝置根據母線和電氣設備布置的高度，屋外配電裝置可分為中型、高型、半高型和GIS型，中型配電裝置又分為普通中型和分相中型兩類。1、中型配電裝置（1）屋外普通中型配電裝置屋外普通中型配電裝置的特點是將所有電氣設備均安裝在同一水平面上，并安裝在一定高度的基礎上，而母線一般采用軟導線安裝在構架上，稍高于電氣設備所在平面。中型配電裝置應設備安裝位置較低，便于施工、安裝、檢修與維護操作，構架高度低，抗震性能好；布置清晰，不易發生誤操作，運行可靠；所用的鋼材比較少，造價低。主要缺點是占地面積大。普通中型配電裝置是我國有豐富設計和運行經驗的配電裝置，廣泛應用于220kV及以下的屋外配電裝置中。

26、（2）分相中型配電裝置隔離開關分相布置在母線正下方的中型配電裝置，稱為分相中型配電裝置。分相中型配電裝置除具有中型配電裝置的優點外，還具有接線簡單清晰，由于采用鋁合金硬圓管母線，可以縮小母線相間距離，較低架構高度，采用伸縮式隔離開關可以進一步減小占地面積，較普通中型布置節省占地面積1/3左右。其缺點是施工復雜，使用的支柱絕緣子防污還抗震能力差。2、高型配電裝置屋外高型配電裝置的特點是母線及電氣設備分別布置在幾個不同的高度上，兩組母線及母線隔離開關上下重疊布置。與普通中型配電裝置相比，可節省占地面積50%左右。高型配電裝置的主要缺點是對上層設備的操作與維護工作條件較差；耗用鋼材比普通中型高15%

27、60%；抗震性能差。高型配電裝置主要用于土地及其匱乏的地區，或場地狹窄或需要大量開挖、回填土石方的地方等。3、半高型配電裝置半高型配電裝置吸收了中、高型配電裝置的優點，并克服兩者的缺點。它的特點是兩組母線的高度不同，將旁路母線或主母線置于高一層的水平面上，并與斷路器、電流互感器等設備重疊布置，從而縮小了縱向尺寸。高型配電裝置的優點是：占地面積比普通中型布置減少30%；除旁路母線和旁路隔離開關布置在上層外，其余部分有中型布置基本相同，運行維護較方便，易被運行人員所接受。這種布置的缺點是檢修上層母線和隔離開關不方便。半高型布置適用于110220kV配電裝置，但在110kV配電裝置中應用的比較廣泛。

28、本設計的地理環境較好，沒有地震，雷暴日也很少，且沒有明顯的環境污染，所以綜合所有條件和技術，選用中型配電裝置。 6.2 配電裝置選擇（1)110kv配電裝置選擇由電氣設備110kv的結果可以查出110kv側的配電裝置如下表所示：表6.1 110kv配電裝置型號準確級額定輸出電壓額定動穩定流額定電壓額定電流避雷器的配置Y1CW5-108/260電流互感器LB7-110W25P/10P0.2S、0.5S50V.A80-115KA15A電壓互感器TYD3-1100.2s/0.5s/3p100/150/100103/0/13/0.13 （2）10kv配電柜型號為KYN28A-12-027，參數表如下：

29、表6.2 10kv配電柜 額定電壓（kv）額定電流（A）準確級輸出電壓（kv）系統標稱電壓（kv）型號避雷器17HPB3-F7/45電流互感器3000/55P/20/0.2SLZ23J9-10電壓互感器103/0/13/0.130.2/6P0.5/6P60/100JDZX16-10（3）35kv側配電柜型號為CSG-35B-WZ-G02,參數如下：型號額定電壓（KV）雷電沖擊（8/20us）準確級額定電流類型額定輸出功率（V.A）避雷針CSG-35B-WZ-G02134電流互感器LZZBJ9-355P20/5P20/0.3s/0.25s300-600/5A干式澆注JDZJ9-35353/0.1

30、0.2/0.5/3P干式澆注30/30/100表6.3 35KV側配電柜上所述本變電站配電裝置設計如下：本變電站有三個電壓等級，110kV側單母分段母線接線，采用屋外中型布置,架空進出線；35kv側的配電柜型號為CSG-35B-WZ-G02，10kV側的配電柜型號為KYN28A-12-027布置架空線出線。總 結在朱婷婷老師的指導下,經過一周的努力110kV變電站一次部分設計終于完成了，在此我對老師給予幫助表示衷心的感謝,是我對理論的一次升華。無論從哪方面來看，我都有了顯著的提高。這將為我工作打下基礎。另外，在設計過程中，用到了編輯和繪圖等軟件，這大大提高了自己的計算機水平。從基本的高等數學到

31、復雜的短路計算。這些數據的處理，加強了我對本專業計算類知識的掌握。通過這次的畢業設計，讓我對變電站的一次設備有了進一步的了解，要繼續加深這種理解，還需要在工作中鍛煉學習。 過程中，朱婷婷老師在百忙之中對我的設計給予了細致的指導和建議,對我的輔導耐心認真，使我的這次設計能順利完成。通過這次設計使我對以前學習的知識得到了更深的了解,并使知識得到了進一步的鞏固. 致 謝本課題在選題及研究過程中是在何穎的親切關懷和悉心指導下完成的。她嚴肅的科學態度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，何穎老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。何穎老師不僅在學業上給我以精心指導，