1、前 言我毕业设计的课题是110kv地方降压变电站电气一次系统设计。电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，具有同时性。110kv降压变电站作为供用网络中重要的变电一环，它设计质量的好坏直接关系到该地区的用电的可靠性和地区经济的发展，同时也影响到该地区的用电可靠性和地区的经济发展，以及工农业生产和人民生活。本次设计根据有关规定，依据安全、可靠、优质、经济、合理等的要求，为保证对用户不间断地供给充足、优质又经济的电能设计方案。设计中存在着许多不足和失误，敬请老师批评指正，谢谢！110KV地方降压变电站设计摘 要由于某地区电力系统的发展和负荷增长，拟建一座110KV变电站，向该地区
2、用35KV和10KV两个电压等级供电。设计要求采用35KV出线6回，10KV出线10回。基于上述条件，变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。形式上采用独立变电站。主变压器采用满足需求的三绕组变压器，一次设备的选取都充分考虑了生产的需要。在防雷上采用通用的防雷设计方法。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。变电站的设计是按照本地区510年后的用电量的满负荷的容量设计的，不必为将来因为容量小而再重建或扩容，一次设计到位，减少了投资，并为变电站的安全稳定供电提供了保障。 在设计中，有设计任务书、设计说明书、 绘图等。关键词：110KV变电站；电气主接线；短
3、路电流目录前 言摘 要 设计说明书4第一章 变电站主接线方案5 1.1电气主接线基本要求5 1.2高压配电装置的基本接线及适用范围51.3拟定方案101.4主接线方案的经济比较 16第二章 主变压器的选择172.1主变的选择原则172.2变压器容量的确定17第三章 短路电流计算183.1短路电流计算的目的183.2短路电流计算18第四章 电器设备选择234.1断路器的选择234.2隔离开关的选择与校验264.3 电流互感器的选择与校验284.4电压互感器的选择与校验304.5 避雷器的选择304.6 绝缘子和穿墙套管的选择304.7 母线的选择31第五章 防雷保护345.1电工装置的防雷措施3
4、45.2避雷针保护范围的计算34第六章 接地装置366.1一般要求366.2应当接地和不需要接地的范围366.3对接地装置、接地电阻值的要求366.4接地装置的敷设37第七章 变电所总布置387.1高压出线及高压配电装置的布置387.2变压器的布置387.3控制楼及通讯楼的布置38致谢 参考文献 设计说明书分析原始的资料，本变电站为地方降压变电站，110KV侧2回出线，35KV侧6回出线，10KV侧10回出线（其中电缆6回），有三个电压等级（10KV、35KV、110KV），最大负荷Smax =32MW cos= 0.9，最小负荷Smin = 10 MW，cos= 0.88，Tmax = 55
5、00 h,考虑到供电可靠性，应设两台主变压器，当一台断开后，另一台应保证该所70%-80%的全部负荷。由于本变电站有三个电压等级，故采用绕组变压器，因为本所为终端变电站，经过对主接线方案的论证比较，110KV侧采用外桥接线，35KV侧采用单母线分段接线，10KV侧采用单母分段带旁路接线，采用屋外配电装置，由于10KV侧回路数较多，故采用屋内配电装置。第一章 变电站主接线方案1.1电气主接线的基本要求1.1.1可靠性：1.1.1.1断路器检修时不应影响对重要负荷供电；1.1.1.2断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一类负荷和大部分二类负荷的供电；1.1.1.
6、3尽量避免变电站全部停电的可能。1.1.2灵活性：1.1.2.1主接线应满足调度、检修及扩建时的灵活性；1.1.2.2调度时可以灵活的切除和投入变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的调度要求。1.1.2.3检修时，可以方便地停运断路器、母线及继电保护设备，进行安全检修而不影响电网的运行和对用户的供电。1.1.2.4扩建时可以容易的从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分改建的工作量最少。1.1.3经济性：1.1.3.1主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和
7、电压互感器、避雷器等一次设备；1.1.3.2继电保护和二次回路不过于复杂 ，以节省二次设备和控制电缆；1.1.3.3能够限制短路电流，以便选择廉价的电气设备或轻型设备；1.1.3.4能满足系统安全和继电保护的要求。1.2高压配电装置的基本接线及适用范围1.2.1单母线接线1.2.1.1优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。1.2.1.2缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修均需使整个设备停电，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必需断开它所接的电流，与之相接的所有电力装置，在整个检修期间均需停止工作。当时，在出线断路器检修期间，必须停止该回路的工作。1.2.1.3适用
8、范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回。110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。图1-1 单母线接线1.2.2单母线分段接线1.2.2.1优点：用断路器把母线分段后，可以提高供电的可靠性和灵活性，对重要用户可以从不同段引出两回线路，由两个电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障隔离，保证正常母线段不间断供电，不致使重要用户停电。1.2.2.2缺点：当一段母线或母线断路器故障检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电，当出线为双回线时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需要向两个方向均衡扩建。1.2.2.3适用范围：6-10KV配电装置出线回路数为6回以上。35-63K
9、V配电装置出线回路数为4-8回。110-220KV配电装置出线回路数为3-4回及以上。图1-2 单母线分段接线1.2.3单母线分段带旁路母线1.2.3.1带有专用旁路断路器的单母线接线。1.2.3.1.1优点：有了旁路母线，检修与它相连的任一回路的断路器时，该回路便可以不停电，从而提高了供电的可靠性。1.2.3.1.2缺点：带有专用旁路母线断路器的接线，多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，这种接线除非供电可靠性有特殊需要或接入旁路母线的线路过多，难于操作时才采用。1.2.3.2为节约建设投资，可以不采用专用旁路断路器，对于单母线分段接线，常采用分段断路器兼作旁路断路器的接线，两断母线均可
10、带旁路母线，正常时旁路母线不带电，以单母线分段方式运行。当分段断路器作为旁路断路器运行时，两段母线分别按单母线分别按单母线方式运行。图1-3 单母线带旁路接线1.2.4双母线接线双母线的两组母线同时工作，母线之间通过母线联络断路器连接，电源与负荷平均分配到两组母线上，由于继电保护的要求，一般某一回路固定与某一母线连接，以固定连接方式运行。1.2.4.1优点：双母线接线具有供电可靠，调度灵活，又便于扩建等优点。在大、中型发电厂和变电站中广为采用，并已积累了丰富的运行经验。1.2.4.2缺点：这种接线使用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂，投资较多，在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作
11、，尤其当母线出现故障时，须短时切换较多电源和负荷；当检修出线断路器时，仍然会使该回路停电。为此，必要时须采用母线分段和增设旁路母线系统等措施。1.2.4.3适用范围：当进出线回路数或母线上电源较多，输送和通过功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用。各项电压采用的具体条件如下：a.6-10K配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时。b.35-63KV配电装置，当出线回路数超过8回时或连接的电器较多，负荷较大时。c.110-220KV配电装置，当出线回路数超过5回时，或在分流中居重要地位，出线回路数为4回及以
12、上。图1-5双母线接线 1.2.5内桥形接线1.2.5.1优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。1.2.5.2缺点：变压器的切除和投入复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。桥连断路器检修时，两个回路需解列运行，出线断路器检修时，线路较长时间停运。1.2.5.3适用范围：适用于小容量的发电厂、变电站，并且变压器不经常切换或线路较长，故障机率较多的情况，一般当只有两台变压器和两条输电线路时采用内桥接线。图1-6内桥形接线1.2.6外桥形接线1.2.6.1优点：同内桥形1.2.6.2缺点：线路的切除和投入复杂，需动作两台断路器，并有一台暂时停运，桥连断路器检修时，两个回路需解列运
13、行，变压器侧断路器检修时,变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，桥连断路检修时，也可利用此跨条。1.2.6.3适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电站，并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较小的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。图1-7外桥形接线1.3拟定方案确定原则：主接线应满足可靠性，灵活性和经济性三个基本要求，能适应各种运行方式的变化，且在检修操作中方便易行，调度灵活，利于扩建和发展。拟定方案：通过对原始资料的分析，可拟定以下几种方案：1.3.1 方案一110kv侧内侨接线，35kv侧单母线接线，10kv侧单母线分段接线。此种主接线接线简单，操
14、作不多,35kv接线简单，但一旦母线检修所有出线均将停电。10kv侧对重要用户可采用不同母线段引出的双回路供电，以保证向重要的负荷供电，但任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。L2L1 L6L1L5L4L335KV10KVL5L1L10L6图1-8方案一接线图1.3.2方案二110kv侧外侨接线，35kv侧单母线分段接线，10kv侧单母线分段接线。此种主接线接线简单，操作不多,35kv、10kv侧对重要用户可采用不同母线段引出的双回路供电，以保证向重要的负荷供电，但任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。L1L1L2L1 L6L1L5L4L335KV10KVL5L1L10L6图1-9
15、方案二接线图1.3.3 方案三110kv侧外侨接线，35kv侧单母分段带旁路接线，10kv侧双母线接线。35kv侧这种接线形式比单母线分段复杂，但是当检修任何回路断路器时，该回路可不停电，提高了供电的可靠性，这种接线有简单清晰，操作方便，便于发展的优点。10kv此种接线使得轮流检修时，不中断装置的工作和向用户从电任一回路的母线隔离开关检修时，只需断开这一条回路，工作母线发生故障时，能迅速恢复正常，任一回路运行中的断路器如果拒动或事故不允许操作时，可利用导线联络断路器代替断开回路，但是投资较大。L135KV10KVL10图1-10方案三接线图1.3.4 方案四110kv侧外侨接线，35kv侧单母
16、分段接线，10kv侧单母线分段带旁路接线。35kv侧对重要用户可采用不同母线段引出的双回路供电，以保证向重要的负荷供电，但任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。10kv这种接线形式比单母线分段复杂，但是当检修任何回路断路器时，该回路可不停电，提高了供电的可靠性，这种接线有简单清晰，操作方便，便于发展的优点。L2L1L6L5L4L3L2L1110KV35KV10KVL10L1L5L6图1-11方案四接线图1.3.5方案五110kv侧单母线分段接线，35kv侧单母线接线，10kv侧单母线分段接线。此种主接线接线简单，操作不多。10kv这种接线形式比单母线分段复杂，但是当检修任何回路断路器时，
17、该回路可不停电，提高了供电的可靠性，这种接线有简单清晰，操作方便，便于发展的优点。L1L2 L6L1L5L4L3110KV35KV10KVL5L1L10L6图1-12方案五接线图1.4 主接线方案的经济比较1.4.1综合总投资计算O=O0（1+/100）（万元）O0主体设备投资，包括变压器、开关设备、配电装置及明显的增修桥梁、公路和拆迁等费用。不明显的附加费比例系数，一般110KV取90。1.4.2年运行费计算U=A+U1+ U2 （万元）U1检修维护费，一般取（0.022-0.042）0，0为综合投资费。U2 折旧费,取0.0580。电能电价，可参考采取各地区实际电价。A变压器的电能损失。对
18、三绕组变压器，A=n(P0+RQ0)+（Pk+RQk）(+1.4.3初步经济比较根据以上两原则对五个方案进行比较方案三与方案四从可靠性、经济性比较更加合理。第二章 主变压器的选择2.1主变的选择原则在变电所中一般装设两台主变压器。对一般性变电所，当一台主变运行时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%-80%，并保证用户的1、2类负荷的供电。对于本变电所有三个电压等级，应选三绕组变压器，110KV及以上电压采用Y0连接，35KV采用Y连接，10KV采用形连接。2.2变压器容量的确定Sn0.7P m P m-所最大负荷，即在一台变压器停运时可保证对60%-80%的负荷供电。Sm+=56MVASn
19、= 0.7S总=0.7*56=39.2MVA据手册选定：型号及容量KVA额定电压高中低损耗KW空载、短路阻抗电压%高中、高低、中低空载电流运输容量参考价格（万）SSZ10-40000121/38.5/11147、43010.517.56.5397.375所用变压器的选择S10%* 1.0%* 39.2KVA据手册选定：型号及容量KVA低压侧额定电压连接组损耗KW空载、短路阻抗电压%空载电流%总重T参考价格万元SJL1-5011Y/Y0-121.57、9.76.51.912.761.21为了保证站用电可靠，同时也为了主变预试取得电源增设一台35KV站变：要ST-50UN350005%/400VY
20、/Y0-12第三章 短路电流的计算3.1短路电流计算的目的在发电厂、变电所的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节，其主要目的有以下几个方面。3.1.1在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或某一接线是否需要限制短路电流的措施等。均需进行必要的短路电流计算。3.1.2在选择电器设备时，为了保证设备在正常进行和故障情况下都能安全可靠的工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算，计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的动稳定。3.1.3在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。3.2短路电流计算 在选择电器设备时，为了保证设备在正常运行和
21、事故情况下，都能可靠工作，选用基准容量SB100MVA，基准电压UBUP。两种方案短路电流就算：3.2.1方案三短路电流计算SSZ10-40000变压器电抗标准值阻抗电压：10.5%（高-中）、17.5%（高-低）、6.5%（中-低）3.2.1.1等值短路电压：等值电抗：系统24km LGJ-300线路 Sj=100MWA Uj1= 115kV 线路阻抗: Xo按0.4 /km计算110KV母线短路容量为2500KVA，可得 = =0.04 = = = 0.037变压器等值电路图如下:XL1XSK2 K1 X2 X2 X1X1X3X3K3 XS K1当K1点短路时:X1*=XS*+ XL1*=
22、0.04+0.037=0.077=.=6.52KA最大冲击电流为：ich1=2.55=2.55*6.52=16.626KA最大冲击电流有效值为：Ich1 1.52*1.52*16.62625.27KA短路容量：SK802MVA当K2点短路时:X2*=XS*+=0.077+0.421=.=3.73KA最大冲击电流为：ich2=2.55=2.55*3.73=9.51KA最大冲击电流有效值为：Ich2 1.52*1.52*3.735.67KA短路容量：SK168.35MVA当K3点短路时:X3*=XS*+=0.077+0.625=.=8.8KA最大冲击电流为：ich3=2.55=2.55*8.8=2
23、2.44KA最大冲击电流有效值为：Ich3 1.52*1.52*8.811.7KA短路容量：SK160MVA3.2.2 方案四短路电流计算SSZ10-40000变压器电抗标准值阻抗电压：10.5%（高-中）、17.5%（高-低）、6.5%（中-低）3.2.1.1等值短路电压：等值电抗：系统24km LGJ-300线路 Sj=100MWA Uj1= 115kV 线路阻抗: Xo按0.4 /km计算110KV母线短路容量为2500KVA，可得 = =0.04 = = = 0.037变压器等值电路图如下:XL1XSK2 K1 X2 X2 X1X1X3X3K3 XS K1当K1点短路时:X1*=XS*
24、+ XL1*=0.04+0.037=0.077=.=6.52KA最大冲击电流为：ich1=2.55=2.55*6.52=16.626KA最大冲击电流有效值为：Ich1 1.52*1.52*16.62625.27KA短路容量：SK802MVA当K2点短路时:X2*=XS*+=0.077+0.421=.=3.73KA最大冲击电流为：ich2=2.55=2.55*3.73=9.51KA最大冲击电流有效值为：Ich2 1.52*1.52*3.735.67KA短路容量：SK168.35MVA分列运行时，当K3点短路时:X3*=XS*+=0.077+0.537=.=10.24KA最大冲击电流为：ich3=2.55=2.55*10.24=26.11KA最大冲击电流有效值为：Ich3 1.52*1.52*10.2415.56KA短路容量：SK186.22MVA第四章 电器设备的选择4.1断路器的选择4.1.1 110KV侧断路器的选择与校验：额定电压：一般电器允许最高工作电压，当额定电压在220KV以下时为1.15UN。Ug1.15UN =1.15*110126.5KV额定电流不得低于所在回路各种运行方式下的
