1、發電廠電氣部分課程設計 學 院：信息技術學院 專業班級：電氣工程081 學 號 姓 名： 指導教師： 時 間：2011.5-2011.6 110kv變電站一次接線設計 摘 要本文首先根據任務書上所給系統與線路及所有負荷的參數，分析負荷發展趨勢。從負荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，安全，經濟及可靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍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，最后，根據最大持續工作電流及短路計算的計算結果，對高壓熔斷器，隔離開關，

2、母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，從而完成了110kV電氣一次部分的設計。關鍵詞：變電站 變壓器 接線目 錄概 述 （4）第一章    變壓器選擇 （6） 11 主變臺數、容量和型式的確定 （7） 1.2 站用變臺數、容量和型式的確定（9）第二章 電氣主接線（10）21         110kv電氣主接線（11）22         35kv電氣主接線 （12）23 &#

3、160;       10kv電氣主接線（14）24         站用變接線 （16）第三章 最大持續工作電流及短路電流的計算 （17） 31 各回路最大持續工作電流（17） 32 短路電流計算點的確定和短路電流計算結果 （18）第四章 主要電氣設備選擇 （19） 41 高壓斷路器的選擇 （21） 42 隔離開關的選擇（22） 43 母線的選擇（23） 44 絕緣子和穿墻套管的選擇（24） 45 電流互感器的選擇（24） 46電壓互感器的選擇（26）4

4、7各主要電氣設備選擇結果一覽表（29）附錄I 設計計算書（30） 附錄II電氣主接線圖（37）10kv配電裝置配電圖 （39）致謝（40）參考文獻（41） 概 述1、          待設計變電所地位及作用 按照先行的原則，依據遠期負荷發展，決定在本區興建1中型110kV變電所。該變電所建成后，主要對本區用戶供電為主，尤其對本地區大用戶進行供電。改善提高供電水平。同時和其他地區變電所聯成環網，提高了本地供電質量和可靠性。 北待設計變電站 110kV出線4回，2回備用 35kV出線8回，2回備用 10kV

5、線路12回，另有2回備用2、          變電站負荷情況及所址概況 本變電站的電壓等級為110/35/10。變電站由兩個系統供電，系統S1為600MVA，容抗為0.38, 系統S2為800MVA，容抗為0.45.線路1為30KM, 線路2為20KM, 線路3為25KM。該地區自然條件：年最高氣溫 40攝氏度，年最底氣溫- 5攝氏度，年平均氣溫 18攝氏度。出線方向110kV向北，35kV向西，10kV向東。 所址概括，黃土高原，面積為100×100平方米，本地區無污穢，土壤電阻率7000.

6、cm。 本論文主要通過分析上述負荷資料，以及通過負荷計算，最大持續工作電流及短路計算，對變電站進行了設備選型和主接線選擇，進而完成了變電站一次部分設計。第一章 變壓器選擇1.1 主變臺數、容量和型式的確定1.1.1變電所主變壓器臺數的確定 主變臺數確定的要求：1.對大城市郊區的一次變電站，在中、低壓側已構成環網的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。2.對地區性孤立的一次變電站或大型專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性?？紤]到該變電站為一重要中間變電站，與系統聯系緊密，且在一次主接線中已考慮采用旁路呆主變的方式。故選用兩臺主變壓器，并列運行且容量相等。1.1.2變電所主變壓器容量

7、的確定主變壓器容量確定的要求：1.主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規劃負荷選擇。2.根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷：對一般性變電站停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的7080%。 由于上述條件所限制S =68.494MVA。所以，兩臺主變壓器應各自承擔34.247MVA。當一臺停運時，另一臺則承擔70%為47.946MVA。故選兩臺50MVA的主變壓器就可滿足負荷需求。1.1.3 變電站主變壓器型式的選擇 具有三種電壓等級的變電站中

8、，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側雖無負荷，但在變電站內需裝設無功補償設備時，主變壓器采用三饒組。而有載調壓較容易穩定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調壓方式，且規程上規定對電力系統一般要求10kV及以下變電站采用一級有載調壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國110kV及以上電壓變壓器繞組都采用Y 連接；35kV采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用 連接。 故主變參數如下：型號電壓組合及分接范圍阻抗電壓空載電流連接組高壓中壓低壓高-中高-低中-低13YN，yn0,d11SFSZ9-50000/110110±

9、;8×1。25%385±5%1051110.51756.5 根據設計規范第條自然功率應未達到規定標準的變電所，應安裝并聯電容補償裝置，電容器裝置應設置在主變壓器的低壓側或主要負荷側，電容器裝置宜用中性點不接地的星型接線。電力工程電力設計手冊規定“對于35-110KV變電所，可按主變壓器額定容量的10-30%作為所有需要補償的最大容量性無功量，地區無功或距離電源點接近的變電所，取較低者。地區無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所，取較低者，地區無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所取較高者。第二章 電氣主接線設計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

10、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，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。

11、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。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統中的地位、環境、負荷的性質、出線數目的多少、電網的結構等。2.1 110kV電氣主接線由于此變電站是為了某地區電力系統的發展和負荷增長而擬建的。那么其負荷為地區性負

12、荷。變電站110kV側和10kV側，均為單母線分段接線。110kV220kV出線數目為5回及以上或者在系統中居重要地位，出線數目為4回及以上的配電裝置。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35kV110kV系統中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線。根據以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案，如圖2.1及圖2.2所示。 圖2.1單母線分段帶旁母接線圖2.2雙母線帶旁路母線接線對圖2.1及圖2.2所示方案、綜合比較，見表2-1。項目 方案 方案方案技術     簡單清晰、操作方便、易于發展     可靠性、靈活

13、性差     旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電     運行可靠、運行方式靈活、便于事故處理、易擴建     母聯斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作     倒閘操作復雜，容易誤操作經濟     設備少、投資小     用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節省投資     占地大、設

14、備多、投資大     母聯斷路器兼作旁路斷路器節省投資 表2-1 主接線方案比較表 在技術上（可靠性、靈活性）第種方案明顯合理，在經濟上則方案占優勢。鑒于此站為地區變電站應具有較高的可靠性和靈活性。經綜合分析，決定選第種方案為設計的最終方案。 2.2 35kV電氣主接線電壓等級為35kV60kV，出線為48回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。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和雙母線接線時，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，3

15、5kV60kV采用雙母線接線時，不宜設置旁路母線，有條件時可設置旁路隔離開關。據上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。如圖2.3及圖2.4所示。 圖2.3單母線分段帶旁母接線圖2.4雙母線接線對圖2.3及圖2.4所示方案、綜合比較。見表2-2項目 方案方案單方案雙技術簡單清晰、操作方便、易于發展可靠性、靈活性差旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電     供電可靠     調度靈活     擴建方便   

16、60; 便于試驗     易誤操作經濟設備少、投資小用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節省投資     設備多、配電裝置復雜     投資和占地面大 表2-2 主接線方案比較經比較兩種方案都具有易擴建這一特性。雖然方案可靠性、靈活性不如方案，但其具有良好的經濟性。鑒于此電壓等級不高，可選用投資小的方案。1.3 10kV電氣主接線610kV配電裝置出線回路數目為6回及以上時，可采用單母線分段接線。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

17、。上述兩種方案如圖2.5及圖2.6所示。圖2.5單母線分段接線 圖2.6雙母線接線對圖2.5及圖2.6所示方案、綜合比較，見表2-3表2-3 主接線方案比較項目 方案方案單分方案雙技術     不會造成全所停電     調度靈活     保證對重要用戶的供電     任一斷路器檢修，該回路必須停止工作供電可靠調度靈活擴建方便便于試驗易誤操作經濟      占地少   

18、  設備少設備多、配電裝置復雜投資和占地面大經過綜合比較方案在經濟性上比方案好，且調度靈活也可保證供電的可靠性。所以選用方案。2.4 站用電接線一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式。故提出單母線分段接線和單母線接線兩種方案。 上述兩種方案如圖2.7及圖2.8所示。圖2.7單母線分段接線 圖2.8單母線接線對圖2.7及圖2.8所示方案、綜合比較，見表2-4。項目 方案方案單分方案單技術不會造成全所停電調度靈活保證對重要用戶的供電任一斷路器檢修，該回路必須停止工作擴建時需向兩個方向均衡發展     簡單清晰、操作方便、易于發展 &

19、#160;   可靠性、靈活性差經濟占地少設備少設備少、投資小 表2-4 主接線方案比較經比較兩種方案經濟性相差不大，所以選用可靠性和靈活性較高的方案。 第三章 短路電流計算 短路電流計算點的確定和短路電流計算結果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。因此，在發電廠變電站以及整個電力系統的設計和運行中，都必須對短路電流進行計算。短路電流計算的目的是為了選擇導體和電器，并進行有關的校驗。按三相短路進行短路電流計算。可能發生最大短路電流的短路電流計算點有個，即1

20、10KV母線短路（K1點），35KV母線短路（K2）點，10KV電抗器母線短路（K3點），0.4KV母線短路（K4點）。計算結果:(計算過程見附錄)當K1點斷路時: =5.58KA =14.2 =8.43 =1111.4 當K2點斷路時: =1.85KA =4.7 =2.8 =120.2當K3點斷路時: =38KA =96.7 =57.4 =691當K4點斷路時: =1000KA =2542 =1510 =692.8第四章 主要電氣設備選擇由于電氣設備和載流導體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不相同。但是，電氣設備和載留導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它

21、們的選擇都有一個共同的原則。電氣設備選擇的一般原則為：1.應滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并考 慮遠景發展。2.應滿足安裝地點和當地環境條件校核。3.應力求技術先進和經濟合理。4.同類設備應盡量減少品種。5.與整個工程的建設標準協調一致。6.選用的新產品均應具有可靠的試驗數據并經正式簽訂合格的特殊情況下選用未經正式鑒定的新產品應經上級批準。技術條件：選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1.電壓 選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug,即，Umax>Ug2.電流 選用的電器額定電流Ie不得低于 所在回

22、路在各種可能運行方式下的持續工作電流Ig ，即Ie>Ig校驗的一般原則：1.電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動熱穩定校驗，校驗的短路電流一般取最嚴重情況的短路電流。2.用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩定。3.短路的熱穩定條件Qdt在計算時間ts內，短路電流的熱效應（KA2S）Itt秒內設備允許通過的熱穩定電流有效值（KA2S）T設備允許通過的熱穩定電流時間（s）校驗短路熱穩定所用的計算時間Ts按下式計算t=td+tkd式中td 繼電保護裝置動作時間內（S）tkd斷路的全分閘時間（s）4.動穩定校驗 電動力穩定是導體和電器承受短時電流機械效應的能力，稱動穩定。滿足動穩定的條件是：上

23、式中 短路沖擊電流幅值及其有效值 允許通過動穩定電流的幅值和有效值由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能方式下回路持續工作電流的要求。4.1 高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電路中最重要的電器設備。型式選擇：本次在選擇斷路器，考慮了產品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少備用件的種類，方便設備的運行和檢修。選擇斷路器時應滿足以下基本要求：1.在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應該具有足夠的熱

24、穩定性和動穩定性。2.在跳閘狀態下應具有良好的絕緣性。3.應有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。3.應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結構簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。考慮到可靠性和經濟性，方便運行維護和實現變電站設備的無由化目標，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發展前途的斷路器。故在110KV側采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關

25、，熄弧后觸頭間隙介質恢復速度快，開斷近區故障性能好，且適于開斷容性負荷電流等特點。因而被大量使用于35KV及以下的電壓等級中。所以，35KV側和10KV側采用真空斷路器。又根據最大持續工作電流及短路電流得知電壓等級型號額定電壓額定電流 動穩定電流110kVLW14-110110KV 31500A31.580KA35kVZN23-3535KV16002563KA10kVZN-1010KV600A8.7kA4.2 隔離開關的選擇隔離開關是高壓開關設備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關時應滿足以下基本要求：1.隔離開關分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別

26、設備是否與電網隔開。2.隔離開關斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。3.隔離開關應具有足夠的熱穩定性、動穩定性、機械強度和絕緣強度。4.隔離開關在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。5.隔離開關的結構簡單，動作要可靠。6.帶有接地刀閘的隔離開關，必須裝設連鎖機構，以保證隔離開關的正確操作。又根據最大持續工作電流及短路電流得知電壓等級型號額定電壓額定電流動穩定電流110kVGW4-110G110KV 1000A8035kVGW4-3535KV1000A5010kVGN8-1010KV600A754

27、.3 各級電壓母線的選擇 選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應考慮如下內容： 、選擇母線的材料，結構和排列方式；、選擇母線截面的大??；、檢驗母線短路時的熱穩定和動穩定；、對35kV以上母線，應檢驗它在當地睛天氣象條件下是否發生電暈；、對于重要母線和大電流母線，由于電力網母線振動，為避免共振，應校驗母線自振頻率。110kV母線一般采用軟導體型式。指導書中已將導線形式告訴為LGJQ-150的加強型鋼芯鋁絞線。根據設計要求， 35KV母線應選硬導體為宜。LGJ185型鋼芯鋁絞線即滿足熱穩定要求，同時也大于可不校驗電暈的最小導體LGJ70，故不進行電暈校驗。本變電所10KV的最終回路較多，因此10KV母

28、線應選硬導體為宜。故所選LGJ150型鋼芯鋁絞線滿足熱穩定要求，則同時也大于可不校驗電暈的最小導體LGJ70，故不進行電暈校驗。4.4電流互感器的配置和選擇一.參數選擇1.技術條件（1）正常工作條件一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側負荷，準確度等級，（2）短路穩定性動穩定倍數，熱穩定倍數（3）承受過電壓能力絕緣水平，泄露比2.環境條件環境溫度，最大風速，相對濕度。二.型式選擇35kV以下的屋內配電裝置的電流互感器，根據安裝使用條件及產品情況，采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構。35kV以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結構的獨立式電流互感器，在有條件時，如回路中有變壓器套

29、管，穿墻套管，應優先采用套管電流互感器，以節約投資，減少占地。110KV側CT的選擇根據設計手冊35KV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式電流互感器常用L(C)系列。出線側CT采用戶外式，用于表計測量和保護裝置的需要準確度。當電流互感器用于測量、時，其一次額定電流盡量選擇得比回路中正常工作電流的1/3左右以保證測量儀表的最佳工作、并在過負荷時使儀表有適當的指標。根據 > 選擇型號為LCWB6-110W型 35KV側CT可根據安裝地點和最大長期工作電流選LCZ-35系列CT電壓等級型號110kVLCWB-6-11035kVLCZ-3510kVLMC-104.6 電壓互感器的配置和選擇一.參數選擇1.技術條件(1)正常工作條件一次回路電壓，一次回路電流，二次負荷，準確度等級，機械負荷(2)承受過電壓能