1、精選資料 畢業設計（論文） 題目名稱： 110KV 變電站設計 院系名稱： 班 級： 學 號： 同學姓名： 指導老師： 可修改編輯 第 1 頁,共 81 頁精選資料 2022 年 5 月 論文編號： 110KV 變電站設計 110KV Substation Design 院系名稱：電子信息學院 班 級： 學 號： 同學姓名： 指導老師： 可修改編輯 第 2 頁,共 81 頁精選資料 2022 年 5 月 可修改編輯 第 3 頁,共 81 頁精選資料 摘要 本文主要進行 110KV 變電站設計；第一依據任務書上所給系統及線路和所 有負荷的參數,通過對所建變電站及出線的考慮和對負荷資料分析, 中意

2、安全性, 經濟性及牢靠性的要求確定了 110KV ,35KV , 10KV 側主接線的形式,然后又 通過負荷運算及供電范疇確定了主變壓器臺數, 容量,及型號, 從而得出各元件 的參數, 進行等值網絡化簡, 然后選擇短路點進行短路運算, 依據短路電流運算 結果及最大連續工作電流, 選擇并校驗電氣設備, 包括母線, 斷路器,隔離開關, 電壓互感器,電流互感器等,并確定配電裝置；依據負荷及短路運算為線路,變 壓器,母線配置繼電愛惜并進行整定運算； 了簡潔的分析, 最終進行了電氣主接線圖及 本文同時對防雷接地及補償裝置進行 110KV 配電裝置間隔斷面圖的繪制； 關鍵詞 ：變電站設計,變壓器,電氣主接

3、線,設備選擇 可修改編輯 第 4 頁,共 81 頁精選資料 Abstract This paperdesign a 110KV substation.Firstly,according to the gaved system, electricity line and the parameters of load ,which provided by the assignment book,through considering the substation which will be built and feeders,analysising load materials,confirmin

4、g the Main electrical wiring form of 110KV , 35KV ,10KV side based on security,economy and reliability,then conform the numbers,volume and type of the main transformer through load calulation and supply district,thus getting the parameters of all the component,simplify electric circuit,select short

5、point carry on short circuit calculations operation circuit, select and check out electrical equipment, including bus,breaker, disconnect switch, voltage transformer, current transformer and so on,so that conform the distribution relay protection and setting-calculation for the electricity line,tran

6、sformer andbus according to the load and short calculations.At the same time,this paper analyse simply lightning protection and grounding system.Finally,two pictures be drawed which include Main electrical wiring diagram and 110KV Power d i s t r i b u t i o n e q u i p m e n t s e c t i o n a l d r

7、 a w i n g i n t e r v a l . KeyWords : Substation design,Transformer,Main electrical wiring,Equipment election 可修改編輯 第 5 頁,共 81 頁精選資料 目錄 1引言 . 12變電站的作用 . 1我國變電站及其設計的進展趨勢 . 2變電站設計的主要原就和分類 . 5選題目的及意義 . 5設計思路及工作方法 . 6設計任務完成的階段內容準時間支配 . 6任務書 . 732.1 原始資料 . 72.2 設計內容及要求 . 10 電氣主接線設計 . 11 4電氣主接線設計概述 . 11

8、 電氣主接線的基本形式 . 14 電氣主接線選擇 . 14 變電站主變壓器選擇 . 18 54.1 主變壓器的選擇 . 18 4.2 主變壓器選擇結果 . 20 短路電流運算 . 21 短路的危害 . 21 短路電流運算的目的 . 21 短路電流運算方法 . 21 可修改編輯 第 6 頁,共 81 頁精選資料 65.4 短路電流運算 . 22 110kv 側母線短路運算 . 25 35kv 側母線短路運算 . 26 10kv 側母線短路運算 . 28 電氣設備的選擇 . 31 導體的選擇和校驗 . 31 110kv 母線選擇及校驗 . 32 35kv 母線選擇及校驗 . 33 10kv 母線選

9、擇及校驗 . 34 斷路器和隔離開關的選擇及校驗 . 36 110kv 側斷路器及隔離開關的選擇及校驗 . 37 35kv 側斷路器及隔離開關的選擇及校驗 . 40 10kv 側斷路器及隔離開關的選擇及校驗 . 43 7電壓互感器和電流互感器的選擇 . 46 6.3.1 電流互感器的選擇 . 46 6.3.2 電壓互感器的選擇 . 48 繼電愛惜的配置 . 50 繼電愛惜的基本學問 . 50 110kv 線路的繼電愛惜配置及整定運算 . 50 110kV 線路繼電愛惜配置 . 50 110kV 線路繼電愛惜整定運算 . 50 變壓器的繼電愛惜及整定運算 . 56 可修改編輯 第 7 頁,共 8

10、1 頁精選資料 7.3.1 變壓器的繼電愛惜 . 56 7.3.2 變壓器的繼電愛惜整定運算 . 57 7.4 母線愛惜 . 60 7.5 備自投和自動重合閘的設置 . 61 7.5.1 備用電源自動投入裝置的含義和作用 . 61 7.5.2 自動重合閘裝置 . 62 8 防雷與接地方案的設計 . 63 8.1 防雷愛惜 . 63 8.2 接地裝置的設計 . 63 9 配電裝置 . 65 配電裝置概述 . 65 配電裝置類型 . 65 對配電裝置的基本要求和設計步驟 . 65 屋內配電裝置 . 66 屋外配電裝置 . 66 10 終止語 . 68 參考文獻 . 69 致謝 . 70 附錄 .

11、71 附錄一 電氣主接線圖 . 71 附錄二 110KV 屋外一般中型單母線分段接線的進出線間隔斷面圖 . 72 可修改編輯 第 8 頁,共 81 頁精選資料 1 引言 1.1 變電站的作用 一,變電站在電力系統中的位置 電力系統是由變壓器,輸電線路,用電設備組成的網絡,它包括通過電的或機 械的方式連接在網絡中的全部設備；電力系統中的這些互聯元件可以分為兩類,一 類是電力元件,它們對電能進行生產（發電機） ,變換（變壓器,整流器,逆變器） , 輸送和支配（電力傳輸線,配電網） ,消費（負荷）；另一類是把握元件,它們轉變 系統的運行狀態,如同步發電機的勵磁調劑器,調速器以及繼電器等； 變電站是聯

12、系發電廠和用戶的中間環節,起著變換和支配電能的作用；變電所 依據它在系統中的位置,可分為以下幾類： （1）樞紐變電站；位于電力系統的樞紐點,連接電力系統高壓和中壓的幾個部 分,集合多個電源,電壓為 330 500kv 的變電站,成為樞紐,全所停電后,將引 起系統解列,甚至出項癱瘓； （2）中間變電站：高壓側以交換潮流為主,其系統變換功的作用；或使長距離 輸電線路分段,一般匯聚 23 個電源,電壓為 220 330kv ,同時又降壓供當地供 電,這樣的變電站起中間環節的作用,所以叫中間變電站；全所停電后,將引起區 域電網解列； （3）地區變電站：高壓側一般為 110 220kv ,向地區用戶供電

13、為主的變電站, 這是一個地區或城市的主要變電站；全所停電后,僅使該地區中斷供電； （4）終端變電站：在輸電線路的終端,接近負荷點,高壓側的電壓為 110kv , 經降壓后直接向用戶供電的變電站,即為終端變電站；全所停電后,只是用戶受到 缺失； 二,電力系統供電要求 （1）保證牢靠的連續供電：供電的中斷將使生產停頓,生活紛亂,甚至危及人 身和設備的安全,形成特別嚴肅的后果；停電給國民經濟造成的缺失遠遠超過電力 系統本身的缺失；因此,電力系統運行第一足牢靠,連續供電的要求； （2）保證良好的電能質量： 電能質量包括電壓質量, 頻率質量和波形質量這三 個方面,電壓質量和頻率質量均以偏移是否超過給定的

14、數來衡量,例如給定的答應 電壓偏移為額定電壓的正負 5%,給定的答應頻率偏移為正負 0.5%HZ 等,波 形質量就以畸變率是否超過給定值來衡量；全部這些質量指標,都必需實行一切手 段來予以保證； 可修改編輯 第 9 頁,共 81 頁精選資料 （3）保證系統運行的經濟性： 電能生產的規模很大, 消耗的一次能源在國民經 濟一次能源總消耗占的比重約為 1/3 ,而且在電能變換,輸送,支配時的損耗確定 值也相當可觀；因此,降低每生產一度電能損耗的能源和降低變換,輸送,支配時 的損耗,又極其重要的意義； 三,電力系統的額定電壓 （1）額定電壓是指能使電氣設備長期運行的最經濟的電壓； 在系統中, 各部分

15、電壓等級是不同的；三相溝通系統中,三相視在功率 S=3UI ；當輸出功率確定時, 電壓越高,電流越小,線路,電氣的載流部分所需的截面積就越小,有色金屬的投 資也越小,同時由于電流小,傳輸線路上的功率損耗和電壓損耗也較小；另一方面, 電壓越高,對絕緣水平的要求就越高,變壓器,開關等設備的投資也越大；綜合考 慮這些因素,對應確定的輸送功率和輸送距離都有一個最為經濟合理的輸電電壓, 當從設備制造角度考慮, 為保證產品的標準化和系列化, 又不應任憑確定輸電電壓； （2）用電設備的額定電壓： 經線路向用電設備輸送電能時, 由于用電設備大都 是感性負荷,沿線路的電壓分布往往是首段高于末端,系統標稱電壓與用

16、電設備的 額定電壓取值一樣,使線路的實際電壓與用電設備要求的額定電壓之間的偏差不致 太大； （ 3 ） 變壓器額定電壓：變壓器一次側接電源,相當于用電設備,二次側向負荷 供電,有相當于電源,因此變壓器一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓,由于 變壓器二次側額定電壓規定為空載時的電壓,額定負載下變壓器內部的電壓降落約 為 5%,當供電線路較長時,為使正常運行時變壓器二次側電壓較系統標稱電壓高 5%,以便補償線路電壓缺失；變壓器二次側額定電壓較用電設備額定電壓高 10% , 只有當變壓器二次側與用電設備間電氣距離很近時,其二次側額定電壓才取為用電 設備額定電壓的 倍； 1.2 我國變電站及其設計的

17、進展趨勢 一, 我國變電站的進展趨勢 近年來,在我國在經濟技術領域中取得了快速進展,特別是運算機網絡技術和 通信技術的進展,為我國變電站的進展起到了強有力的推動作用,越來越多的新技 術新產品應用到變電站方面,詳細來說,使我國變電站設計顯現以下進展趨勢： 1. 智能化 智能化變電站的進展是隨著高壓高精度的智能儀器的顯現而逐步進 展的,特別 是運算機高速通信網絡在實時系統中的開發和應用,使變電站的全部信息采集,傳 輸實現的智能化處理供應的強大的物質和理論基礎；智能化主要表達在以下幾個方 可修改編輯 第 10 頁,共 81 頁精選資料 面： 緊密聯結全網； 支撐智能電網； 高電壓等級的智能化變電站中

18、意特高壓 輸電網架的要求； 中低壓智能化變電站答應分布式電源 的接入； 遠程可視化； 裝備與設施標準化設計,模塊化安裝； 另外,為了加強對變電站及無人值守 變電站在安全生產,防盜保安,火警監控 等方面的綜合治理水平,越來越多的電力企業正在考慮建設集中式遠程圖像監控系 統,這促使了電力綜合監控的網絡化進展；以 IP 數字視頻方式,能夠對各變電站 / 所的有關數據,環境參量,圖像進行監控和監視,實時,直接地明白和把握各個變 電站 /所的情形,并準時對發生的情形做出反應,適應許多地區變電站的需要； 不 過我國目前仍沒用完全實現真正意義山的智能化一次設備,一次設備的智能 化仍然需要通過確定的二次設備倆

19、轉化實現,一般接受智能終端的模式；目前在國 內進行的數字化變電站項目,雖然大多數接受此種方式,但是普遍沒有對開關內部 的二次回路進行集成化改造,智能終端與開關整合度較低,仍有很大的進展空間； 2. 數字化 通過接受現代化的精密儀器外表,以及實時性較高的通信網絡,因 此在此基礎 上顯現了數字化變電站,數字化變電站技術是變電站自動化技術進展中具有里程碑 意義的一次變革,對變電站自動化系統的各方面將產生深遠的影響；數字化變電站 在系統牢靠性,經濟性,愛惜簡便性方面均比常規變電站有大幅度提升； 3. 裝配化 裝配式變電站接受全預制裝配結構的建筑形式,大幅縮短了設計及建設周期, 削減了變電站占地面積,

20、節省了土地資源； 隨著國網公司“兩型一化”的推廣,裝配式 變電站在全國各地均成功試點,成為今后變電站建設的一種新型模式； 二,我國變電站設計的進展趨勢 依據我國的國情,以及我國多年來積存的關于變 電站設計的實踐和體會,可以 看出我國變電站設計的進展趨勢有以下幾個方面；我國電力建設經過多年的進展, 系統容量越來越大,短路電流不斷增大,對電氣設備,系統內大量信息的實時性等 要求越來越高 ;而隨著科學技術的高速進展,制造,材料行業,特別是運算機及網絡 技術的快速進展,電力系統的變電技術也有了新的飛躍,我國變電站設計顯現了一 些新的趨勢； 1,變電站接線方案趨于簡潔化 可修改編輯 第 11 頁,共 8

21、1 頁精選資料 隨著制造廠生產的電氣設備質量的提高以及電網牢靠性的增加,變電站接線簡 化趨于可能；例如,斷路器是變電站的主要電氣設備,其制造技術近年來有了較大 進展,牢靠性大為提高,檢修時間少；特別國外一些知名廠家生產的超高壓斷路器 均可達到 20 年不大修, 更換部件費時很短； 為了進一步把握工程造價, 提高經濟效 益,經過專家反復論證,我國少數變電站設計已逐步接受一些新的更為簡潔的接線 方案； 2,大量接受新的電氣一次設備 近年來電氣一次設備制造有了較大進展,大量 高性能,新型設備不斷顯現,設 備趨于無油化, 接受 SF6 氣體絕緣的設備價格不斷下降, 相伴著國產 GIS 向高電壓, 大容

22、量,三相共箱體方面進展,性能不斷完善,應用面不斷擴大,許多城網建設工 程,用戶工程都考慮接受 GIS 配電裝置；變電站設計的電氣設備檔次不斷提高,配 電裝置也從傳統的形式走向無油化,真空開關, 型設備進展； SF6 開關和機,電組合一體化的小 這些戶外高壓和超高壓組合電器共同特點是以 SF6 斷路器為核心, 與其它高壓 電氣設備進行組合,形式繁多；這些設備運行牢靠性高,節省占地面積和空間,施 工安裝簡潔,運行愛惜便利,價格介于常規電氣設備與 GIS 之間,是電氣設備今后 進展的一個方向,符合我國目前的國情和技術進展方向； 3,變電站占地及建筑面積削減 隨著經濟和城市建設的進展, 市區的用電負荷

23、增長快速, 而城市土地特別寶貴, 地價越來越昂貴；新建的城市變電站必需符合城市的形象及環保等要求,追求綜合 經濟,社會效益,所以建設形式多接受地面全戶內型或地下等布置形式,占地面積 有效削減；另外,針對一些 110kV 及以下變電站實現無人值班,設計中取消了與運 行人員有關的建筑和設施,建筑面積更是大為削減； 4,變電站綜合自動化技術 變電站綜合自動化是一項提高變電站安全,牢靠穩 固運行水平,降低運行愛惜 成本,提高經濟效益,向用戶供應高質量電能服務的一項措施；隨著自動化技術, 通信技術,運算機和網絡技術等高科技的飛速進展,一方面綜合自動化系統取代或 更新傳統的變電站二次系統,已經成為必定趨勢

24、；另一方面,愛惜本身也需要自檢 查,故障濾波,大事記錄,運行監視和把握治理等功能；進展和完善變電站綜合自 動化系統,是電力系統進展的新的趨勢； 變電站綜合自動化技術將會引起電力行業的重視,成為變電站設計核心技術之 一； 變電站綜合自動化進展趨勢主要表現在一下幾個方面：全分散式變電站自動 可修改編輯 第 12 頁,共 81 頁精選資料 化系統 .引入先進的網絡技術； 總之,變電站綜合自動化向著使電力系統的運行和把握更便利,快捷,安全, 靈敏的方向進展； 1.3 變電站設計的主要原就和分類 變電站設計的原就是： 安全牢靠, 技術先進, 投資合理, 標準統一, 運行高效, 努力做到統一性與牢靠性,先

25、進性,經濟性,適應性,靈敏性,時效性和和諧性的 和諧統一； 1. 統一性：建設標準統一,基建和生產標準統一,外部形象提示公司企 業的文化特點； 2. 牢靠性：主接線方案安全牢靠； 3. 經濟性,依據利益最大化原就, 綜合考慮工程初期投資與長期運行費用,追求設備壽命期內正確經濟效益； 4. 先進 性：設備選型先進合理, 占地面積小, 留意環保, 各項技術經濟可比指標先進； 5. 適 應性：綜合考慮不同地區的實際情形,要在系統中具有廣泛的適應性,并能在確定 時間內對不同規模, 不同形式, 不同外部條件均能適應； 6. 靈敏性： 規模劃分合理, 接口靈敏,組合方案多樣,規模增減便利,能夠運行于不同的

26、情形環境下； 7. 時效 性：建立滾動修改機制,隨著電網的進展和技術的進步,不斷更新,補充和完善設 計； 8. 和諧性：變電站的整體狀況與變電站周邊人文地理環境相和諧 變電站設計的分類依據變電站標準方式,配電裝置型式和變電站規模 3 個層次 進行劃分； （1）依據變電站布置方式分類； 110kv 變電站分為戶外變電站, 戶內變電站和 半地下變電站 3 類；在變電站設計中,戶外變電站是指最高電壓等級的配電裝置, 主變布置在戶外的變電站； 戶內變電站是指配電裝置布置在戶內, 主變布置在戶內, 戶外或者戶內的變電站；半地下變電站是指主變布置在地上,其它主要電氣設備布 置在地下建筑內的變電站；地下變電

27、站是指主變及其他主要電氣設備布置在地下建 筑內的變電站； （2）按配電裝置型式分類； 110kv 配電裝置可再分為常規放開式開關設備和全 封閉式組合電氣 2 類進行設計； （3）按變電站規模進行分類； 例如戶外 AIS 變電站,可按最高電壓等級的出線 回路數和主變臺數,容量等不同規模分為終端變電站,中間變電站和樞紐變電站； 1.4 選題目的及意義 本次設計旨在把握變電站設計的基本流程；這既是對平常理論學問的考察,更 是對所學專業學問的一次實踐；通過本次設計,鞏固和加深專業課學問,把握發電 可修改編輯 第 13 頁,共 81 頁精選資料 廠部分初步設計的過程,而且也可以拓寬學問面,增強工程觀念,

28、培養變電站設計 的才能,逐步提高解決問題的才能；同時對能源,發電,變電,和輸電的電氣部分 有了詳細的概念,能嫻熟地運用所學專業學問,如短路運算的基本理論和方法,繼 電愛惜整定的基本理論和方法,主接線的設計,導體和電氣設備的選擇以及變壓器 的選擇,防雷接地愛惜等； 1.5 設計思路及工作方法 分四步完成： 1. 變電站電氣主接線的設計 （完成主接線, 主變及站變的選擇： 包括容量運算, 臺數和型號的選擇,繪出主接線） ； 2. 短路電流運算及繼電愛惜整定運算； 3. 主要電氣設備選擇； 4. 配電裝置設計； 設計任務完成的階段內容準時間支配 1設計（論文）各階段名稱 起止日期 查閱資料,翻譯文獻

29、 明白設計內容及要大四上學期第 14 ,15 周 2求,熟識設計題目,收集 與設計相關的資大四上學期第 16, 17, 料并閱讀,完成開題報告 實習,并進行開18 周 大四下3題答辯 初步完成電氣主接線設計,完成主學期第 1, 2 周 4接線,主 變及站變的選擇（容量運算,臺第 3,4 周 數和型號的 選擇） 完成短路運算和繼電愛惜整定運算 5完成導體和電氣設備的選擇 完成第 5,6,7,8 周 6防雷接地設計 第 9,10 周 7配電裝置設計 第 11 周 8完成畢業設計論文及圖紙的繪制,預備答辯 第 12 周 9第 13, 14,15 周 可修改編輯 第 14 頁,共 81 頁精選資料 2

30、 任務書 2.1 原始資料 一, 題目： 110KV 變電站設計 二, 原始資料 （一）建設性質及規模 本所為于某市邊緣；除以 10KV 電壓供應市區工業與生活用電外,并以 35KV 電 壓向郊區工礦企業及農業供電；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,遠景進展 2 回； 35KV 近期 4 回,遠景進展 2 回； 10KV 近期 9 回,遠景進展 2 回； （二）電力系統接線簡圖 S1 =200MV 110KV 1200MVA 甲交 240 150 30 185 240 2（ 80 ） 110KV 12 25 FS 市變 可修改編輯

31、第 15 頁,共 81 頁精選資料 圖 2-1 電力系統接線圖 附注： 1, 圖中,系統容量,系統阻抗均相當于最大運行方式： 2,最小運行方式下： S1 =170MVA ,S2=1050MVA , 3,系統可保證本所 110KV 母線電壓波動在 5% 以內； （三）負荷資料 電壓 負荷 最大負荷 穿越功率 負荷組成 三 自 然 Tmax 線 備 等級 MW MW （ %） 力率 名稱 近 遠 近 遠 一 二 （h） 長 注 （ km 期 景 期 景 級 級 級 ） 110 市系一線 10 15 20 40 30 12 市甲線 15 20 25 備用一 KV 備用二 10 20 煤礦 1 235

32、 煤礦 2 2240 30 20 甲鄉鎮 320 30 10 乙鄉鎮 2220 30 20 KV 備用 1 15 備用 2 12 均 為 補 償 后值 可修改編輯 第 16 頁,共 81 頁精選資料 化肥廠 140 20 5500 2化肥廠 240 20 5500 2開關廠 120 30 4000 3電 線 電 纜 120 30 4500 2廠 110 電 線 電 纜 1130 30 4500 2KV 廠 230 30 5000 2玻璃廠 1機械廠 1230 30 4000 食品廠 120 30 4500 20 40 3000 市區 備用一 1備用二 1（四）地勢,地質,水文,氣象等條件 所址

33、地區海拔 185m ,地勢平整,屬略微地震區； 年最高氣溫 +40C,年最低氣溫 -10C,年平均氣溫 +12C,最熱月平均最高 溫度 +34C；最大風速 30m/s ,復水厚度為 10mm,屬于我國第 V 標準氣象區； 線路由系統變電所 S1,南墻動身至 RM 變電所南墻上,全長共 12KM ,在線路 3, 7,9 ,11KM 處共轉角四次；其角度為 28,6,90,78；全線地質為亞黏土地 層,地耐力為 2,自然容重 3,土壤電阻率為 100 ；地下水位較 低,水質良好,無腐蝕作用；土壤熱阻率 T=120C/w ,土溫 20C； 三,設計任務 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,

34、 變電所總體分析； 負荷分析運算與主變壓器選擇； 電氣主接線設計； 短路電流運 算及電氣設備選擇； 配電裝置 設計； 110KV 線路愛惜整定運算； 變壓器愛惜整定運算； 110KV 或 35KV 母線愛惜整定運算； 四,設計成品 （一）畢業設計說明書一冊（包括：電氣一次,二次部分） ； （二）設計圖紙 可修改編輯 第 17 頁,共 81 頁精選資料 （1） 電氣主接線圖（ #2 圖）； （2） 110KV 配電裝置間隔斷面圖（ #2 圖）； 2.2 設計內容及要求 1,主接線設計： 分析原始資料, 依據任務數的要求擬出各級電壓母線接線方式, 選擇變壓器型式及連接方式,通過技術經濟比較選擇主接

35、線最優方案； 2,短路電流運算：依據所確定的主接線方案,選擇適當的運算短路點運算短路 電流并列表示出短路電流運算結果； 3,主要電氣設備選擇； 4,110kV 高壓配電裝置設計； 5,進行繼電愛惜的規劃設計； （簡略） 6,線愛惜和變壓器主愛惜進行整定運算； 可修改編輯 第 18 頁,共 81 頁精選資料 3 電氣主接線設計 發電廠和變電所的電氣主接線是指由發動機,變壓器,斷路器,隔離開關,互 感器,母線和電纜等電氣設備,按確定次序連接的,用以表示生產,集合和支配電 能的電路,電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統,代表了發電廠和變電站電氣 部分的主體結構,直接影響著配電裝置的布置,繼電愛惜裝置

36、,自動裝置和把握方 式的選擇,對運行的牢靠性,靈敏性和經濟性起準備性的作用； 3.1 電氣主接線設計概述 一,對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,各個發電廠,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 站主接線必需中意一下基本要求； （1）運行的牢靠 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）具有確定的靈敏性 主接線正常運行時可以依據調度的要求靈敏的轉變運 行方式,達

37、到調度的目的, 而且在各種事故或設備檢修時,能盡快的推出設 備；切除故障停電時間短,影 響范疇就最小,并且再檢修時可以保證檢修人員 的安全； （3）操作應盡可能簡潔,便利 主接線應簡潔清晰,操作便利,盡可能使操 作步驟簡潔,便于運行人員把握； 復雜的接線不但不便于操作,仍往往會造 成運行人員的誤操作而發生事故；但 接線過于簡潔,可能又不能中意運行方 式的需要,而且也會給運行造成不便或 者不必要的停電； （4）經濟上合理 主接線在保證安全牢靠,操作靈敏便利的基礎上,仍應使投 資和年運行費用小, 占地面積最少,使其盡可能的發揮經濟效益； （5）具有擴建的可能性 由于我國工農業的高速進展,電力負荷增

38、加很快,因此,在選擇主接線時仍應 考慮到具有擴建的可能性； 可修改編輯 第 19 頁,共 81 頁精選資料 變電站電氣主接線的選擇,主要取決于變電站在電力系統中的位置,環境,負 荷的性質,出線數目的多少,電網的結構等； 二,變電站電氣主接線的設計原就 電氣主接線的基本原就是以設計任務書為依據, 以國家經濟建設的方針, 政策, 技術規定,標準為準繩,結合工程實際情形,在保證供電牢靠,調度靈敏,中意各 項技術要求的前提下,兼顧運行和愛惜的便利,盡可能地節省投資,就進取材,力 爭設備元件和設計的先進性與牢靠性,堅持牢靠,先進,適用,經濟,美觀的原就； 電氣主接線的設計是發電廠或變電站電氣設計的主體；

39、他與電力系統,電廠動 能參數,基本原始資料以及電廠運行牢靠性,經濟性的要求等親熱相關,并對電氣 設備選擇和布置,繼電愛惜和把握方式等都有較大影響；因此,主接線設計,必需 結合電力系統和發電廠或變電站的詳細情形, 們之間的關系,合理的選擇主接線方案； 全面分析有關影響因素 ,正確處理他 在工程設計中,經上級主管部門批準的設計任務書或托付書是必不行少的,設 計的主接線應中意供電牢靠,靈敏,經濟,留有擴建和進展的余地； 1接線方式：對于變電站的電氣接線,當能中意運行要求時,其高壓側應盡可 能接受斷路器較少的或不用斷路器的接線,如線路變壓器組或橋型接線等；如能 中意繼電愛惜要求時,也可接受線路分支接線

40、；在 線為 2 回時,一般接受橋型接線,當出線不超過 110 220kv 配電裝置中,當出 4 回時,一般接受單母線接線,在 樞紐變電站中,當 110 220kv 出線在 4 回及以上時,一般接受雙母線接線；在大 容量變電站中,為了限制 610kv 出線上的短路電流,一般可接受以下措施： 1. 變 壓器分列運行 2. 在變壓器回路中裝置分裂電抗器； 3. 接受低壓側為分裂繞組的變 壓器； 4. 出線上裝設電抗器； 2斷路器的設置：依據電氣接線方式,每回線路均應設有相應數量的斷路器, 用以完成切,合電路任務； 3為正確選擇接線和設備,必需進行逐年各級電壓最大最小有功和無功電力負 荷的平穩；當缺乏

41、足夠 的資料時,可實行以下數據： 1. 最小負荷為最大負荷的 60 70% ,如主要農業負荷時就取 20 30%；2. 負荷同時率取 ,當饋線在 三回以下且其中有特大負荷時,可取 1；3. 功率因數 一般取 0.8 ；. 線損 平均取 5%； 三,電氣 主接線設計步驟 （1）分析原始資料 1. 本工程情形 包括變電站類型,設計規劃容量（近期,遠景） ,主變臺數及容量,最大負荷利 可修改編輯 第 20 頁,共 81 頁精選資料 用小時數及可能的運行方式等； 2. 電力系統狀況 包括電力系統近期及遠景規劃（ 510 年）,變電站在電力系統中的位置（地理 位置和容量位置）和作用,本期工程和遠景與電力

42、系統連接方式以及各級電壓中性 點接地方式等； 主變壓器中性點接地方式是一個綜合問題, 他與電壓等級, 單相接地短路電流, 過電壓水平,愛惜配置等有關,直接影響電網的絕緣水平,系統供電的牢靠性和連 續性,主變壓器的運行安全以及對通信線路的干擾等； 我國一般對 35kv 及以下電壓 電力系統接受中性點非直接接地系統 （中性點不接地或經消弧線圈接地） ,又稱小電 流接地系統,對 110kv 就以上高壓系統,皆接受中性點直接接地系統,有稱大電流 接地系統； 3. 負荷情形 包括負荷的性質及其地理位置,輸電電壓等級,出線回路數及輸 送容量等；電 力負荷的原始資料是設計主接線的基礎數據,電力負荷推測工作是

43、電力規劃工作的 重要組成部分,也是電力規劃的基礎；對電力負荷的推測不僅應有短期負荷推測, 仍應有中長期負荷推測,對電力負荷推測的精確性,直接關系著發電廠和變電站電 氣主接線設計成果的質量,一個優良的設計,應能經受當前及較長遠時間（ 5 10 年）的檢驗； 4. 環境條件 包括當地的氣溫,濕度,覆冰,污穢,水文,地質,海拔高度及 地震等因素,對主 接線中電氣設備的選擇和配電裝置的實施均有影響,特別是我 國土地寬闊,各地氣 象,地理條件相差較大,應予以重視； 5. 設備制造情形 這往往是設計能否成立的重要前提,為使所設計的主接線具有可行性,必需對 各主要電氣設備的性能,制造才能和供貨情形,價格等質

44、量集合并分析比較,保證 設計的先進性,經濟性和牢靠性； （2）主接線方案的擬定與選擇 依據設計任務書的要求,在原始資料分析的基礎 上,依據對電源和出線回路數,電 壓等級,變壓器臺數,容量以及母線結構等不同的 考慮,可擬定出如干個主接線方 案（近期和遠景）；依據對主接線的基本要求,從技 術上論證并剔除一些明顯不合理 的方案, 最終保留 23 個技術上相當, 有能中意任 務書要求的方案, 再進行經濟比 較,結合最新技術,最終確定出在技術上合理,經濟山可行的最終方案； （3）短路電流運算和主要電氣設備選擇 可修改編輯 第 21 頁,共 81 頁精選資料 對選定的電氣主接線進行短路電流運算,并選擇合理

45、的電氣設備； （4）繪制電氣主接線 對最終確定的電 氣主接線,依據要求,繪圖； 3.2 電氣主接線的基本形式 主接線的基本形式,就是主要電氣設備常用的幾種接線方式,它以電源和出線 為主體；由于各個發電廠或變電站的出線回路數和電源回路數不同；且各回饋線中 所傳輸的容量也不一樣,因而為便于電能的集合和支配,再進出線較多（一般超過 4 回）,接受母線作為中間環節, 可使接線簡潔清晰, 運行便利, 有利于安裝和擴建； 而與有母線的接線相比,無匯流母線的接線使用電氣設備較少,配電裝置占地面積 較小,通常用于進出線回路少,不再擴建和進展的發電廠和變電站； 有匯流母線的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線

46、兩大類,無匯流母線 的接線形式主要有橋形接線,角形接線和單元接線； 3.3 電氣主接線選擇 依據原始資料,經過分析,依據牢靠性和靈敏性經濟性的要求,高壓側有 4 回 出線,其中兩回備用,宜接受雙母線接線或單母線分段接線,中壓側有 6 回出線, 其中兩回備用,可以接受雙母線接線,單母線分段接線方式,低壓側有 11 回出線, 其中兩回備用,可以接受單母線分段,單母線分段帶旁路母線的接線方式,經過分 析,綜合,組合和比較,提出三種方案： 方案一： 110kv 側接受雙母線接線方式, 35kv 側接受雙母線接線方式, 10kv 側接受單母線分段接線方式； 110kv 側接受雙母線接線方式,優點是運行方

47、式靈敏,檢修母線時不中斷供電, 任一組母線故障時僅短時停電,牢靠性高；缺點是,操作復雜,簡潔顯現誤操作, 檢修任一回路斷路器時, 該回路仍需停電或短時停電, 任一母線故障仍會短時停電, 結構復雜,占地面積大,投資大； 10kv 側接受單母線分段接線方式,供應市區工業 與生活用電,由于一級負荷占 25% 左右,二級負荷占 30% 左右,一級和二級負荷占 55% 左右,接受單母線分段接線方式,優點是接線簡潔清晰,操作便利,造價低, 擴展性好,缺點是牢靠性靈敏性差；方案一主接線圖如下： 可修改編輯 第 22 頁,共 81 頁精選資料 圖 3 1 方案一主接線圖 方案二： 110kv 側接受雙母線接線

48、方式, 35kv 側接受單母線分段帶旁路母線接 線方式, 10kv 側接受單母線分段接線方式 可修改編輯 第 23 頁,共 81 頁精選資料 35kv 側接受單母線分段帶旁路母線接線方式,優點是,檢修任一進出線斷路器時, 不中斷對該回路的供電,和單母線分段接線方式相比,牢靠性提高,靈敏性增加, 缺點是,增設旁路母線后,配電裝置占地面積增大,增加了斷路器和隔離開關的數 目,接線復雜,投資增大； 方案二的主接線圖如下： 圖 3 2 方案二主接線圖 方案三： 110kv 側接受雙母線接線方式, 35kv 側接受單母線分段帶旁路母線接線方 式, 10kv 側接受單母線分段帶旁路母線接線方式 方案三的主

49、接線圖如下： 可修改編輯 第 24 頁,共 81 頁精選資料 圖 3 3 方案三主接線圖 對于上述三種方案綜合考慮： 該地區海拔 185m ,海拔并不高,對變電站設計沒有特別要求,地勢平整,屬平原 地帶,為略微地震區,年最高氣溫 +40C,年最低氣溫 -10C,年平均氣溫 +12C, 最熱月平均最高溫度 +34C；最大風速 標準氣象區； 30m/s ,復水厚度為 10mm ,屬于我國第 V 因此 110kv 側接受單母線分段接線方式就能中意牢靠性和靈敏性及經濟性要求,對 于 35kv 及 10kv 側,接受單母線分段接線方式； 綜合各種因素,宜接受第三種方案； 可修改編輯 第 25 頁,共 8

50、1 頁精選資料 4 變電站主變壓器選擇 主變壓器的選擇： 再各級電壓等級的變電站中, 變壓器是主要的電氣設備之一； 其擔負著變換網絡電壓進行電力傳輸的重要任務,確定合理的變壓器臺數,容量和 型號是變電站牢靠供電和網絡經濟運行的保證； 特別是我國當前的能源政策是開發, 利用,節省并重,近期以節省為主；因此,在確保安全牢靠供電的基礎上,確定變 壓器的臺數,容量和型號,提高網絡的經濟運行將具有明顯的經濟效益； 4.1 主變壓器的選擇 一,主變壓器臺數的選擇 在變電站設計過程中,一般需要裝設兩臺主變壓器,防止其中一臺顯現故障或 檢修時中斷對用戶的供電；對 110kv 及以下的終端或分支變電站,假如只有

51、一個電 源,或變電所的重要負荷有中,低壓側電網取得備用電源時,可只裝設一臺主變壓 器,對大型超高壓樞紐變電站, 可依據詳細情形裝設 24 臺主變壓器, 以便減小單 臺容量；因此,在本次設計中裝設兩臺主變壓器； 二,主變壓器容量的選擇 1,主變容量一般按變電所建成后 510 年的規劃負荷來進行選擇, 并適當考慮 遠期 10 20 年的負荷進展；對于城郊變電所,主變壓器容量應與城市規劃相結合； 2,依據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變的容量； 對于有重要負荷 的變電所,應考慮當一臺主變壓器停運時,其余主變壓器的容量一般應中意 60% （ 220kV 及以上電壓等級的變電所應中意 70% ）

52、的全部最大綜合運算負荷,以及滿 足全部 I 類負荷 S 和大部分 II 類負荷 S 220kV 及以上電壓等級的變電所,在計及 過負荷才能后的答應時間內,應中意全部 I 類負荷 S 和 II 類負荷 S ,即 （ n 1） SN 0.6 0.7Smax 和（ n 1） SN S S （4-1 ） 最大綜合運算負荷的運算： S max K t mPi max 1 % （4-2 ） i 1 cos i式中, Pimax 各出線的遠景最大負荷； m 出線回路數； c o s 各出線的自然功率因數； Kt 同時系數,其大小由出線回路數準備,出線回路數越多其值越小, 可修改編輯 第 26 頁,共 81

53、頁精選資料 一般在 之間； % 線損率,取 5%； 因此,由原始材料可得： 35kv 側： S1 2 23 2 .5 2 / 0.9 MVA 10kv 側： S2 / / / 1.5 / 1 .5 / 1 / 1 / S1 S2 2 / 1.5 / 1 / 0.75 就總的負荷為： S總 取 Kt ,就： Smax MVA 1.05 MVA 就, SN Smax 34.355 MVA 因此主變容量為： SN 三,主變壓器型號的選擇 1.相數選擇 變壓器有單相變壓器組和三相變壓器組； 在 330kv 及以下的發電廠和變電站中, 一般選擇三相變壓器；單相變壓器組由三個單相的變壓器組成,造價高,占地

54、 多,運行費用高；只有受變壓器的制造和運輸條件的限制時,才考慮接受單相 變壓器組,因此在本次設計中接受三相變壓器組； 2.繞組數選擇：在具有三種 電壓等級的變電所中,假如通過主變各繞組的功率達 到該 變壓器容量的 15% 以上,或在低壓側雖沒有負荷,但是在變電所內需要裝無功 補償設備時,主變壓器宜選用三繞組變壓器； 3.繞組連接方式的選擇：變壓器繞組的聯結方式必需和系統電壓相位一樣,否就 不能并列運行； 電力系統中變壓器繞組接受的聯結方式有星形和三角形兩種； 高 壓繞組為星形聯結時, 用符號 Y 表示,假如將中性點引出就用表示, 對于中 低壓繞組就用及表示；高壓繞組為三角形聯結時,用符號表示,

55、低壓 繞組用表示； 三角形聯結的繞組可以排除三次諧波的影響, 而接受全星形的變 壓器用于中性點不直接接地系統時, 三次諧波沒有通路, 將引起正弦波電壓畸變, 使電壓的峰值增大,危害變壓器的絕緣,仍會對通信設備產生干擾,并對繼電保 護整定的精確性和靈敏度有影響； 可修改編輯 第 27 頁,共 81 頁精選資料 4.2 主變壓器選擇結果 依據以上運算和分析結果,查發電廠電氣主系統可得,選擇的主變壓器型 號為： SFSZ9-25000/110 ； 主要技術參數如下： 額定容量： 25000kVA 額定電壓： 高壓 1108%（kv）；中壓 2%（kv）；低壓 （ kv） 連接組別： YN/yn0/d

56、11 空載損耗： （kw） 短路損耗： 空載電流： 0.53% 阻抗電壓（ %）：高中 :US 1 2 %；中低 U S 2 3 %；高低 U S 3 1 %, 因此選擇 SFSZ9-25000/110 型變壓器兩臺； 可修改編輯 第 28 頁,共 81 頁精選資料 5 短路電流運算 5.1 短路的危害 （ 1）通過故障點的短路電流和所燃起的電弧,使故障元件損壞； （ 2）短路電流通過非故障元件, 他們的使用壽命； 由于發熱和電動力的作用, 引起他們的損壞或縮短 （ 3）電力系統中部分地區的電壓大大降低, 破壞用戶工作的穩固性或影響工廠產品 質量； （ 4）破壞電力系統并列運行的穩固性,引起系

57、統震蕩,甚至整個系統瓦解； 5.2 短路電流運算的目的 在變電站的設計中, 短路運算是其中的一個重要環節, 其運算的目的主要有以 下一個方面： （1）電氣主接線的比較 （2）選擇,檢驗導體和設備 （3）在設計屋外髙型配電裝置時, 需要按短路條件校驗軟導線的相間和相對的 安全距離 （4）在選擇繼電愛惜方式和進行整定運算時, 需以各種短路時的短路電流為依 據； 5.3 短路電流運算方法 在三相系統中,可能發生三相短路,兩相短路,單相短路和兩相接地短路；電 力系統中,發生單相短路的可能性最大,而發生三相短路的可能性最小,但一般三 相短路的短路電流最大,造成的危害也最嚴肅；為了使電力系統中的電氣設備在

58、最 嚴肅的短路狀態下也能牢靠工作,因此作為選擇檢驗電氣設備的短路運算中,以三 相短路運算為主；三相短路用文字符號 k 表示；在運算電路圖上,將短路所考慮的 額定參數都表示出來,并將各元件依次編號,然后確定短路運算點,短路運算點要 選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過；在等效電路圖 上,只需將被運算的短路電流所流經的一些主要元件表示出來,由于將電力系統當 做有限大容量電源,短路電路也比較簡潔,因此一般只需接受阻抗串并聯的方法即 可修改編輯 第 29 頁,共 81 頁精選資料 可將電路化簡,求出求等效總阻抗,在換算成運算電抗,依據運算曲線查出短路電 流標幺值,在換算成出名值；

59、 5.4 短路電流運算 確定短路點：在本次設計過程中,為了便利選擇電氣設備及校驗,選取的短路點為 110kv ,35kv 及 10kv 母線； 電力系統接線圖為： S1 =200MV 110KV 1200MVA L1 150 L2 甲交 L3 110KV 240 185 25 L4 ） 30 2（ 240 80 12 FS 市變 圖 5-1 電力系統接線圖 第一運算電路的參數：選取 SB 100MVA , U B UAV 可修改編輯 第 30 頁,共 81 頁精選資料 等值電路如下： 圖 5-2 系統等值網絡圖 三相變壓器： US11% U S21 % 1U S 1 2 U S 3 1 U S

60、 2 3 122US12 % US 22 % 1US1 2 US 2 3 US 3 1 122US13% U S23 % 1U S 2 3 U S 3 1 US1 2 122* 就： X X 11 * X X 21 US11 SB 100 100 25 100 SN * X X12 * X X 22 0100 100 U S13 SB * X X13 * X X 23 100 SN 25 可修改編輯 第 31 頁,共 81 頁精選資料 * X L1 X L1 SB 100 U2 Av 2 115 * X L 2 X L2 SB 12 100 U2 Av 2 115 * X L 3 X L 3