110kv變電站電氣部分設計畢業(yè)設計論文.doc

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1、大連理工大學網絡教育學院畢業(yè)論文（設計）模板 網絡教育學院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設 計） 題 目： 110kv變電站電氣部分設計 學習中心： 層 次： ?？破瘘c本科 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 年 春 季 學 號： 學 生： 指導教師： 完成日期： 年 月 日II110KV變電站電氣部分設計內容摘要電力工業(yè)是國民經濟建設的基礎工業(yè),與人民生活息息相關,隨著經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,社會對電網供電可靠性、電壓合格率等要求越來越高。變電站作為當地的工農業(yè)生產、生活供電基地，其設計的合理性將直接影響到當地的經濟發(fā)展。本變電站根據所處地理位置、周邊經濟、生活、農業(yè)用電情況，結合

2、本區(qū)域電力公司電網發(fā)展規(guī)劃等因素進行設計。首先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。其次，根據設計任務要求，假定所給系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數，分析負荷發(fā)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用電的主接線方案。最后，根據最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結果，對高壓斷路器、隔離開關、母線、電壓互感器、電流互感器等進行了選型，從而完成了110kV電氣一次部分的設計。關鍵詞：變電所；變壓器；主接線；負荷；短路電流目 錄內容摘要I1 緒論11.1 1

3、10KV變電站的發(fā)展現狀與趨勢11.2 110kV變電所的研究背景11.3 本次論文的主要工作12 變電站電氣設計的主要內容32.1 變電所的總體分析及主變選擇32.2 電氣主接線的選擇32.3 短路電流計算32.4 主要電氣設備和載流導體的選擇32.5 各級電壓配電裝置布置42.6 所用電及直流系統(tǒng)42.7 防雷接地42.8 主變保護的配置43 變電站的總體分析及主變選擇53.1 變電站的總體情況分析53.2 主變壓器容量的選擇63.3 主變壓器臺數的選擇84 電氣主接線設計94.1 引言94.2 電氣主接線設計的原則和基本要求94.3 電氣主接線設計說明95 短路電流計算135.1 短路計

4、算的目的135.2 變電站短路電流計算136 主要電氣設備和載流導體的選擇146.1 母線的選擇146.2 斷路器的選擇與校驗146.3 隔離開關的選擇與校驗156.4 互感器的選擇167 各級電壓配電裝置布置198 所用電及直流系統(tǒng)208.1 所用電源引線208.2 直流系統(tǒng)209 防雷接地219.1 防雷保護219.2 避雷針的選擇配置219.3 避雷器的選擇配置2110 主變保護的配置2311 結論24參考文獻26附 錄1 主要電氣設備匯總表（附表）27附 錄2 110KV變電站一次接線圖（附圖）281 緒論 1.1 110KV變電站的發(fā)展現狀與趨勢隨著我國小城市和西部地區(qū)經濟的不斷發(fā)展

5、，對電能資源的要求也越來越高，西部主要是高原地帶，在高海拔的條件下，農村現有的變電技術遠達不到經濟的快速發(fā)展，這也在一定程度上影響了西部地區(qū)和中小城市變電技術的推廣和應用技術的深化。因此，一方面需要創(chuàng)造條件有針對性地提高對小城市以及農村的變電站的建設，加強專業(yè)知識的培訓來提高變電技術；另一方面，可以以此為媒介積極開展技術交流，通過實踐去體驗、探索。 當今世界各方面因素正沖擊著全球電力工業(yè)，在國外變電所技術有十分劇烈的競爭，而世界范圍內的變電所都采用了新技術; 其次，不同的環(huán)境要求給所有的電力供應商增加了額外的責任，使電力自動化設備尤其是高壓大功率變電站的市場開發(fā)空間大大拓展。另外高壓變電所的最

6、終用戶對變電站的自動控制、節(jié)能、環(huán)保意識越來越強烈，迫使其上游提供者尤其是系統(tǒng)集成商更加重視地區(qū)性電能分配技術方面的需要，所以變電所在世界上飛速的發(fā)展，從而要求我國變電技術上也要加入世界先進的變電技術行業(yè)。1.2 110kV變電所的研究背景110kV變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網建設的關鍵環(huán)節(jié)。變電所設計質量的好壞，直接關系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟運行，為滿足城鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量。隨著國民經濟的發(fā)展，工農業(yè)生產的增長需要，迫切要求增長供電容量，擬新建110kV變電所。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經濟運行，是聯

7、系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。隨著變電所綜合自動化技術的不斷發(fā)展與進步，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實現“無人值班”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢。1.3 本次論文的主要工作本次論文主要研究110kv變電站的一次部分的電氣設計，著重對以下方面進行詳細研究。主變壓器選擇：包括臺數、容量、型式及參數；電氣主接線設計：包括各級電壓接線及方案比較；短路電流計算：包括短路點選擇、短路電流

8、計算。主要電氣設備選擇：包括斷路器、隔離開關、母線、電流互感器、電壓互感器、避雷器、所用變壓器等。各級電壓配電裝置選型及電氣總平面布置方案；所用電及直流系統(tǒng)。主變保護的配置。292 變電站電氣設計的主要內容變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分。變電所電氣一次部分設計包括變電所總體分析、主變選擇、電氣主接線設計、短路電流計算、電氣設備選擇、配電裝置和總平面設計等。2.1 變電所的總體分析及主變選擇本變電所的電壓等級為110kV，其地位處于地區(qū)網絡的中間位置，高中壓側同時接收和交換功率，供35kV負荷和附近10kV負荷，屬于一般降壓變電所。變壓器是變電站的重要設備，其容量、臺數直接影響主接線的形式和配電

9、裝置的結構，如選用適當不僅可減少投資，減少占地面積，同時也可減少運行電能損耗，提高運行效率和可靠性，改善電網穩(wěn)定性能2.2 電氣主接線的選擇 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備的選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響，因此，必須正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素,通過技術經濟比較,合理確定主接線方案。2.3 短路電流計算在設計電氣主接線時，為了比較各種方案，確定某種接線方式是否有必要采取限制短路電流的措施等，需要進行短路電流的計算。

10、2.4 主要電氣設備和載流導體的選擇由于電氣設備和載流導體的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，電氣設備和載流導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它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(fā)展。2.應滿足安裝地點和當地環(huán)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(xié)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鑒定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(fā)生過電

11、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 Ug（2）電流 選用的電器額定電流Ie不得低于 所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig ，即IeIg2.5 各級電壓配電裝置布置配電裝置的形式除與主接線形式有關外，還與場地位置面積，地質地形及總體布置有關，并受到設備材料的供應，運行和檢修要求等因素的影響和限制，故應通過技術經濟比較來選最佳方案。2.6 所用電及直流系統(tǒng)1、滿足正常運行時的安全、可靠、經濟、靈活和檢修、維護方便等一般要求。 2、盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應盡量避免引起全廠停電事故。 3

12、、充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、起動等運行方式下的供電要求，切換、操作簡便。 4、便于分期擴建或連續(xù)施工，對公用負荷的供電，要結合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排。2.7 防雷接地變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應的電源。一旦發(fā)生雷擊事故，將會造成大面積停電，而且電氣設備的內絕緣會受到損壞，絕大多數不能自行恢復，會嚴重影響國民經濟和人民生活。因此，變電所的防雷保護十分重要。2.8 主變保護的配置主變配置的主保護通常有：主變本體瓦斯和調壓瓦斯保護及二次諧波比率制動差動保護、后備保護有：復合電壓閉鎖過電流保護、零序過電流保護、過負荷保護和溫度保護。3 變電站的總體分析及主變選擇3.1 變電站的總體情況分析1

13、、變電所電力系統(tǒng)情況分析：本變電所的電壓等級為110kV，其地位處于地區(qū)網絡的中間位置，高中壓側同時接收和交換功率，供35kV負荷和附近10kV負荷，屬于一般降壓變電所。系統(tǒng)供電至110kV母線、變電所35kV、10kV側無電源。系統(tǒng)阻抗歸算到110kV母線上。（Uj= Upj 、Sj=100MVA）X110大=0.0821；X110小=0.136110kV最終兩進四出，每回50MVA，本期兩進兩出；35kV最終四回出線，本期工程一次建成，其中兩回為雙回路共桿輸電，Tmax=4800H，負荷同時率為0.80；回路名稱近期最大負荷MW回路數長度KMcos供電方式#181250.85雙回共桿#28

14、1250.85雙回共桿#371230.80單回架空#4121190.80單回架空10kV最終十回出線，本期八回出線。Tmax=4500H，負荷同時率為0.85，最小負荷為最大負荷的75%；回路名稱近期最大負荷MW回路數長度KMcos供電方式#13150.85架空#24140.85電纜#32160.80架空#43150.80電纜#52130.80架空#62170.80電纜#74160.80架空#82180.80電纜備用回路按3MW . 6MM計算負荷增長率為4%。2、所址情況：本變電所處于坡地，可利用面積120120M2；土壤電阻率1.79104cm2；歷年最高氣溫+39，歷年平均最高氣溫+36

15、，土壤溫度+15；海拔高度1100M；無污染。3.2 主變壓器容量的選擇主變壓器容量一般按變電站建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到10-20年的負荷發(fā)展。根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量，對一般性變電所，當其中一臺主變因事故斷開，另一臺主變的容量應保證本所全部負荷的70%-80% ，如果考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，則應保證80%負荷供電。本所現有負荷計算如下：（1）35kV側：最終四回出線，負荷同時率為0.8，負荷增長率為4%?；芈访Q近期最大負荷MW回路數長度KMcos供電方式#181250.85雙回共桿#281250.85雙回共桿#371230.80

16、單回架空#4121190.80單回架空35kV總負荷為：（8/0.85+8/0.85+7/0.8+12/0.8）0.8（1+4%）5 = 41.438MVA（2）10kV側：最終十回出線，本期八回，負荷同時率為0.85，負荷增長率為4%回路名稱近期最大負荷MW回路數長度KMcos供電方式#13150.8架空#24140.85電纜#32160.80架空#43150.80電纜#52130.85架空#62170.85電纜#74160.85架空#82180.80電纜#9310.85#10610.8510kV總負荷為：（3/0.8+4/0.85+2/0.8+3/0.8+2/0.85+2/0.85+4/0

17、.85+2/0.8+3/0.85+6/0.85）0.85（1+4%）5=38.477MVA所以變電站考慮擴建后送出的總負荷為：S總=S35+S10=79.915MVA則每臺變壓器實際通過的容量:S變=0.7S總=0.779.915=55.94MVA3.3 主變壓器臺數的選擇主變壓器的臺數與電壓等級、接線型式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯系等有密切關系，本變電所的電壓等級為110kV，其地位處于地區(qū)網絡的中間位置，高中壓側同時接收和交換功率，為保證供電可靠性，決定本所設計兩臺主變壓器。4 電氣主接線設計4.1 引言電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運行的可靠性、靈活性，它的擬定直接

18、關系著全廠（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。變電站電氣主接線是由變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線、避雷器等電氣設備按一定順序連接而成的,電氣主接線的不同形式，直接影響運行的可靠性、靈活性，并對電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方式的擬定等都有決定性的影響。因此電氣主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，經過技術、經濟論證比較方可。4.2 電氣主接線設計的原則和基本要求變電所的主接線是電力系統(tǒng)按接線組成中的一個重要組成部分，主接線的確定對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經濟運行以及變電所電氣設

19、備的選擇，配電裝置的布置，繼電保護和控制方法的擬訂將會產生直接影響。主接線的基本要求（1）滿足對用戶供電的可靠性和保證電能質量。（2）接線應簡單、清晰。（3）運行上要具有一定的靈活性，并檢修方便。（4）投資少、占地面積小、電能損失少，運行維護費用低。（5）具有擴建的可能性。4.3 電氣主接線設計說明采用分段單母線或雙母線的110-220kv配電裝置，當斷路器不允許停電檢修時，一般需設置旁路母線。對于屋內配電裝置或采用SF6斷路器，SF6全封閉電器的配電裝置，可不設旁母。3560kv配電裝置中，一般不設旁路母線，因為重要用戶多系雙回路供電，且斷路器檢修時間短，平均每年約23天。如線路斷路器不允許

20、停電檢修時，可設置其他旁路設施。610kv配電裝置，可不設旁路母線。對于初線回路數多或多數線路系向用戶單獨供電，以及不允許停電的單母線，分段單母線的配電裝置，可設置旁路母線。采用雙母線的610kv配電裝置多不設旁路母線。對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路一變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110220kv配電裝置，當出線不超過四回路時，一般采用分段單母線接線，四回路以上的一般采用雙母線接線。擬定可行的主接線方案23種，內容包括主變的形式，臺數，以及各級電壓配電裝置的接線方式等，并依據對主接線的基本

21、要求，從技術上論證各方案的優(yōu)缺點，淘汰差的方案，保留一種較好的方案。方案的比較：110KV側的接線：1、單母分段帶旁路： 優(yōu)點：、用斷路器把母線分段，并用帶有專用旁路短路器的旁路母線接線，極大地提高了供電可靠性，對重要用戶可以從不同段引出兩回饋線路，由雙電源供電。、當一段母線檢修或故障時，分段開關自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電，而且可以避免萬一在倒閘過程中，QF3事故跳閘，QSP帶負荷合閘的危險。不易發(fā)生誤操作事故。缺點：、當出線為雙回路時，常使架空線路出線交叉跨越。、此種接線多裝了價格較高的斷路器和隔離開關，增大了投資。2、雙母線接線： 優(yōu)點：、供電可靠。通過兩

22、組母線開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路。、調度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。、擴建方便。向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置，以致連接不同的母線段時，不會如單母線分段那樣導致出線交叉跨越。、便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時，可以將該回路分開，單獨接至一組母線上。缺點：、增加一組母線和使每回路就需要增加一組母線隔離開關。、當母線故障或檢

23、修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關誤操作，需在隔離開關和短路器之間裝設連鎖裝置。通過以上兩種方案比較，在本次設計中110KV側的接線選擇方案二，即雙母線接線方式，因為：（1）雙母線接線利于擴建；（2）本次110KV配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數為4回及以上；（3）考慮到主變壓器可靠性較高，通常不需要檢修，而且系統(tǒng)設計為雙回路供電的負荷，并采用了高可靠性的SF6斷路器，使系統(tǒng)有條件允許斷路器停電檢修，所以可以不考慮設置投資很大的旁路設施，所以選擇雙母線接線方式。35kV側的接線： 選用單母分段接線（如圖三）。優(yōu)點：、用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段

24、引出兩個回路，有兩個電源供電。、當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：、當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期內停電。、當出線為雙回路時，常使架空線路出現交叉跨越。、擴建時需要向兩個方向均衡擴建。因為本次設計的變電所35kV出線，最終四回，本期工程一次完成，在考慮主接線方案時，應首先滿足運行可靠，操作靈活，節(jié)省投資，所以在和雙母線接線方式（如圖二）及單母分段帶旁路方式（如圖一）進行比較后選擇單母分段接線方式（如圖三），當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停

25、電，可提高供電可靠性和靈活性。10kV側接線：10kV接線，因10kV負荷較小，故采用單母線分段接線方式，接線簡單清晰，設備少，且操作方便，可提高供電可靠性和靈活性，不僅便于檢修母線而且減少母線故障影響范圍，對于重要用戶可以從不同段引兩個回路，使重要用戶有兩個電源供電，在這種情況下，由于分段斷路器在繼電保護裝置的作用下，能自動將故障段切除，所以當一段母線發(fā)生故障時，仍然能保證正常段母線不間段供電。在確定110KV、35KV和10KV電氣主接線方式的選擇后，畫出本次設計一次主接線連接示意圖，如后面附錄2所示：5 短路電流計算5.1 短路計算的目的為了使所選電氣設備具有足夠的可靠性、經濟性、靈活性

26、并在一定的時期內滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需要,應對不同點的短路電流進行校驗。在設計電氣主接線時，為了比較各種方案，確定某種接線方式是否有必要采取限制短路電流的措施等，需要進行短路電流的計算；在進行電氣設備和載流導體的選擇時，為了保證各種電氣設備和導體在正常運行時和故障情況下都能安全、可靠地工作，需要根據短路電流對電氣設備進行動、熱穩(wěn)定的校驗。5.2 變電站短路電流計算短路點選擇一般通過導體和電器設備的參數短路電流為最大的那些點。由于該變電所連接的系統(tǒng)為無限大系統(tǒng)。因此，Id計算電抗的倒數，且零秒Id周期分量和0.2秒Id及穩(wěn)態(tài)短路電流相等。即I=I0.2=I，對本設計而言，發(fā)生短路最嚴重是在110k

27、V、35kV、10kV母線三個地方，如圖所示的d1、d2、d3點。短路電流計算等值電路圖及短路點的選擇 計算公式為：I=I=1/xfIj；ich=2.55 I；Ich=1.52 ISd= I*Sj= UjI短路電流計算結果表支路名稱短路點平均電壓Up(KV)基準電流值Ij(KA)110kV側對短路電抗起始短路電流I(KA)穩(wěn)態(tài)短路電流短路電流峰值ich(KA)全短路電流值Ich(KA)短路容量MVAd11150.5020.08216.1146.11415.5649.2341218d2371.560.16869.2519.25123.54513.969592.84d310.55.50.22335

28、24.62524.62562.7937.184447.836 主要電氣設備和載流導體的選擇6.1 母線的選擇1、選擇時應遵循的原則（1）所選導體和電器力求先進，安全適用，經濟合理；（2）選導體和電器時，應按正常條件下進行選擇，按短路情況校驗；（3）驗算動穩(wěn)定及開斷電流所用的短路電流，按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式計算，并考慮遠景發(fā)展計劃；（4）為減少備品、備件的型號，便于檢修、設計同一電壓等級下的導體和電器應采用同一型號。 2、載流導體一般采用鋁或鋁合金材料。分為軟導體和硬導體。當采用硬導體時，宜采用鋁錳合金管形導體。硬導體有矩形、槽形、管形等。35KV及以上高壓配電裝置，一般采用軟導體

29、。3、母線的選擇與校驗（1）按最大持續(xù)工作電流選擇，即IxrIgmax。式中Ixr：為相應于某一周圍環(huán)境溫度與絞型線放置方式，長期允許的電流值，當實際環(huán)境溫度不是25，應乘以溫校校正系數K0，其值可按下式計算：K0=0.882（2）母線的校驗按熱穩(wěn)定校驗：SSmin=/C=I/C注：S導體截流面積mm2 ；Qd短路電流的熱效應 (A2S) ，即Qd =I2tdz ； C與導體材料及發(fā)熱溫度有關的系數。4、在本次設計中，導體的選擇結果為：110KV主母線選用LGJQ-240的鋼芯鋁絞線；110KV主變引線選用LGJQ-240軟母線； 35KV主母線選用LGJQ-300的鋼芯鋁絞線；35KV主變引

30、線選用雙條平放8010mm的矩形鋁導體；10KV主母線選用12510單條平放矩形鋁導體；10KV主變引線選用12510四條平放矩形鋁導體；6.2 斷路器的選擇與校驗1、按正常工作條件選擇: （1）種類和型式的選擇：按照斷路器采用的介質和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。根據它們的結構特點、技術性能、特點和運行維護特點，一般對10KV及以下配電裝置可選真空斷路器；對35KV及以上電壓等級中斷路器可選SF6斷路器。（2）按額定電壓選：額定電壓和最高工作電壓，一般按所選電器和電纜允許最高工作電壓Ugmax不低于所接電網的最高運行電壓Uymax，

31、即：UgmaxUymax；（3）按額定電流選：在額定周圍環(huán)境溫度下長期允許電流Iy，應不小于該回路最大持續(xù)工作電流Igmax，即IyIgmax。2、按短路情況下校驗：（1）按開斷電流校驗：斷路器實際開斷時間t內的短路電流周期分量應小于斷路器的額定開斷電流，即：IedkIz；（2）按短路熱穩(wěn)定校驗：短路電流通過時，導體和電器各部件溫度不超過允許值，即滿足熱穩(wěn)定條件為：QdQr或I2tdzI2rt。Qd：短路電流產生的熱效應。Qr：短路時導體和電器允許的熱效應。I：導體和電器通過最大短路電流穩(wěn)態(tài)值。tdz：短路熱穩(wěn)定等值時間。Ir：t秒內允許通過的短時熱穩(wěn)定電流；（3）按動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定是導體和

32、電器承受短路電流機械效應的能力,條件是：ichidf。ich：短路沖擊電流幅值；idf：允許通過動穩(wěn)態(tài)電流的幅值。3、綜合以上條件，在本次設計中斷路器的選擇結果為： 110KV側選擇LW14110/2000型斷路器；35KV側選擇LW1640.5/1600型斷路器；10KV主變側選擇ZN28A10G/4000A型斷路器；負荷側選擇ZN2810/1250型斷路器；6.3 隔離開關的選擇與校驗1、按額定電壓選擇：UeUgmax （電網工作電壓）； 2、按額定電流選擇：IeIgmax （最大持續(xù)工作電流）；3、動穩(wěn)定校驗：Ich（三相短路電流沖擊值）Imax （斷路器極限通過電流）4、熱穩(wěn)定校驗：I

33、02tdzIT2t (其中：I0 穩(wěn)態(tài)三相短路電流；tdz短路電流發(fā)熱等值時間，假想時間；IT斷路器ts熱穩(wěn)定電流；)5、按熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗，選擇結果為：110KV側選擇GW4110GD型或GW4110型隔離開關；35KV側選擇GW435D型或GW435型隔離開關；10KV主變側選擇GN610型隔離開關；10KV線路側選擇GN810型隔離開關；6.4 互感器的選擇互感器包括電壓互感器和電流互感器，它是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的聯絡元件，向二次電路提供交流電源，以正確反映一次系統(tǒng)的正常運行和故障情況?；ジ衅鞯淖饔茫簩⒁淮蝹鹊母唠妷?、大電流變成二次側標準的低電壓（100V或100/V）和小電流（5A或

34、1A），便于實現對一次系統(tǒng)的測量和保護作用 使二次設備與高壓部分隔離，且互感器的二次側可靠接地，從而保證設備和人身的安全。1、電壓互感器的選擇（1）按照型式選擇：620kV配電裝置一般采用油浸絕緣結構，在高壓開關柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結構。35110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結構電磁式電壓互感器。（2）按一次電壓、二次電壓及準確等級進行選擇：在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器組。（3）110kV側電壓互感器的選擇： 35-110KV配電裝置一般采用油浸絕緣結構電磁式電壓互感器，接在110KV及以上線路側的電壓互

35、感器，當線路上裝有載波通訊，應盡量與耦合電容器結合。統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。110kV側電壓互感器的選擇為：型號額定電壓（V）二次繞組額定輸出（VA）電 容 量載波耦合電容一次繞組二次繞組輔助繞組0.5級1級高壓電容中壓電容JDJJ-110110000/100/100150VA300VA12.55010（4）35kV母線電壓互感器選擇： 35-11KV配電裝置安裝單相電壓互感器用于測量和保護裝置。 選四臺單相帶接地保護油浸式TDJJ-35型電壓互感器型號額定電壓(v)接線方式一次繞組二次繞組輔助繞組TDJJ-3535000/100/100/3Y/Yo/r10kV母線電壓互感器選擇：型號額定電

36、壓(v)接線方式一次繞組二次繞組輔助繞組JSJW-1010000/100/100/3Y/Yo/r準確度測量：準確度測量計算與保護用的電壓互感器，其二次側負荷較小，一般滿足準確度要求，只有二次側用作控制電源時才校驗準確度，此處因有電度表故選編0.2級。電壓互感器與電網并聯，當系統(tǒng)發(fā)生短路時，電壓互感器本身不遭受短路電流作用，因此不校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。2、電流互感器的選擇 （1）按照型式選擇：電流互感器的型式應根據使用環(huán)境條件和產品情況選擇。對于10KV室內配電裝置，可采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構的電流互感器。對于35KV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。（2）按一次

37、回路額定電壓和電流選擇：應滿足UnUns InImax式中Un 、In 分別為電流互感器一次回路額定電壓和電流，為了確保所供儀表的準確度，互感器的一次側額定電流應盡可能與最大工作電流接近。（3）二次額定電流的選擇：電流互感器的二次額定電流有5A和1A 兩種，根據本次設計變電站的實際情況，選5A電流為宜。（4）熱穩(wěn)定性校驗：電流互感器的熱穩(wěn)定校驗只對本身帶有一次回路導體的電流互感器進行。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1S允許通過的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流In1的倍數Kt來表示，故熱穩(wěn)定應按下式校驗：I2tQk或（KtIn1）2QK (t=1)（5）動穩(wěn)定校驗:電流互感器的動穩(wěn)定校驗,常以允許通過的

38、動穩(wěn)定電流、Ies或一次額定電流最大值(In1)的倍數Kes動穩(wěn)定電流倍數表示，所以動穩(wěn)定可用下式校驗，即：IesIch或In1KesIch（6）根據以上條件，本次設計電流互感器的選擇為： 110KV進出線電流互感器選擇LVQB110型； 35KV主變引線側電流互感器選擇LCWD35型； 35KV進出線側電流互感器選擇LCZ35型； 10KV主變引線側及母線分段處電流互感器選擇LMZJ110型； 10KV出線側電流互感器選擇LFZB10型。根據電網工作電壓，最大持續(xù)工作及有關數據，查常用電氣設備手冊，可得各級電壓下電流互感器的型號：型號技術特性LVQB110LCWD35LMZJ110額定電壓（

39、KV）1103510額定電流A2300/51500/521000/51秒熱穩(wěn)定倍數45/1565/1575/15動穩(wěn)定倍數12590次級組合10P/10P/10P/0.5/0.210P/10P/0.5/0.20.5/0.2 7 各級電壓配電裝置布置配電裝置的形式除與主接線形式有關外，還與場地位置面積，地質地形及總體布置有關，并受到設備材料的供應，運行和檢修要求等因素的影響和限制，故應通過技術經濟比較來選最佳方案。1、110kV屋外配電裝置:110kV屋外配電裝置設計考慮兩個方案，一為軟母線普通中型布置方案；一為軟母線半高型布置方案普通中型的特點：布置比較清晰，不易誤操作，運行可靠，施工和維修比

40、較方便，構架高度較低，抗震性能好，所用鋼材較少，造價低，經多年實踐，已積累了豐富的經驗，國內采用較多，廣泛應用于110kV500kV電壓等級，缺點是：占地面積較大。半高型布置的特點：布置緊湊、清晰，占地面積比中型布置少，鋼材消耗與普通中型接近等特點。由于將不常帶電運行的旁路母線及旁路隔離開關設在上層，而主母線及其它電器的位置與普通中型相同，能適應運行人員的習慣又減少了高層檢修的工作量，旁路母線與主母線采用不等高布置,實現進出線均帶旁路，很方便。根據以上分析，結合本次設計任務書的要求，我選用普通中型布置，即選方案一。2、35kV配電裝置：35KV屋內配電裝置與屋外配電裝置比較，在經濟上兩者總投資

41、基本接近，因屋外式土建投資低于屋內式，且便于以后擴建，因此我采用單層式戶外配電裝置。3、10kV配電裝置：變電所610kV配電裝置，按其布置型式不同，一般可分為二層式和單層式，二層式雖然充分利用面積，在母線隔離開關下方的樓板上開有較大孔洞，以便進行觀察。但發(fā)生故障時，會相互產生影響。而單層式布置，是把所有的設備布置在一層上，適用于出線無電抗器，所以本次設計采用單層式屋內配電裝置。4、電氣總平面布置：110kV線路全部由所區(qū)向東出，35kV線路全向西出與110kV出線成180，10kV線路全部由所區(qū)向南出，即與110kV出線呈90，因此110kV配電裝置布置在所區(qū)東部，10kV布置在所區(qū)南部，3

42、5kV布置在所區(qū)西部。主控室布置在東北角，主變壓器布置在110kV配電裝置和35kV配電裝置之間。8 所用電及直流系統(tǒng)8.1 所用電源引線（1）本次設計在35kV母線側和10kV母線側分別引接一個所用電源，這一所用電源的引接方式具有經濟和可靠性高的特點。（2）所用電低壓側接線。低壓側采用單母線空氣開關分段接線，平時分別運行，以限制故障范圍，提高供電可靠性。（3）低壓側采用380/220V中性點直接接地的三相四線制，動力照明合用一個電源。（4）35KV所用變選擇S1135/50型，10KV所用變選擇S1110/50型，都采用無載調壓，電壓比分別為38.522.5% 和105% /0.220.38

43、KV。8.2 直流系統(tǒng)變電所操作電源為220V直流系統(tǒng)，本工程選取免維護鉛酸蓄電池組GGF300型直流系統(tǒng)，并安裝兩套KGCFA100/200360型可控硅整流裝置。可控硅充電裝置具有自動穩(wěn)壓和穩(wěn)流作用，作為蓄電池的主充電裝置，并兼做正常情況下蓄電池的浮充電裝置。 9 防雷接地9.1 防雷保護變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應的電源。一旦發(fā)生雷擊事故，將會造成大面積停電，而且電氣設備的內絕緣會受到損壞，絕大多數不能自行恢復，會嚴重影響國民經濟和人民生活。因此，變電所的防雷保護十分重要。變電所的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產生的雷電波沿線路向變電所入侵。對直擊雷，一

44、般采用避雷針和避雷線,對于入侵波主要采用避雷器加以保護。9.2 避雷針的選擇配置（1）電壓110kV及以上屋外配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構架上，對3560kV，為防止雷擊引起反擊閃絡的可能，一般采用獨立避雷針進行。（2）避雷針與主接地網的地下連接點至變壓器接地線與主接地網的地下連接點，沿接地體的長度不小于15m。（3）在變壓器的門型構架上，不設避雷針、避雷線。（4）單支避雷針的保護范圍。a.當hx1/2h時，rx=（h-hx）p；b.當hx1/2h時，rx=（1.5h-2hx）p式中：h：避雷針高度；hx：被保護物高度； ha：避雷針保護有效高度；p：避雷針高度影響系數。當h30m，

45、p=1；當h130m，p=55/h 9.3 避雷器的選擇配置（1）配置原則配電裝置的每組母線上應裝設避雷器；三繞組變壓器低壓側宜設置避雷器；變壓器中性點應裝設避雷器；10kV出線應裝避雷器。（2）參數選擇：避雷器額定電壓與系統(tǒng)額定電壓一致；滅弧電壓：避雷器安裝地點出現最大導線對地電壓避雷器的滅弧電壓。UmiCdUm。 Cd：非直接接地系統(tǒng)20kV及以上為1.1，35kV及以上為1.0；直接接地系統(tǒng)為0.8。Um：最高運行線電壓（KV）非直接接地系統(tǒng)電壓不低于設備最高運行線電壓，中性點直接接地的電網應取設備最高運行線電壓的80%。工頻放電電壓：在直接接地電網中，工頻放電電壓應大于最大運行相電壓的

46、3倍，在中性點絕緣或經阻抗接地的電網中，工頻放電電壓一般大于最高運行相電壓的3.5倍。在110kV、35kV靠近12KM變電站距離的進線上架避雷線，在低壓側任一相繞組對地加裝一個避雷器，在110kV中性點加裝氧化鋅避雷器Y1W5-73/200型，在110kV母線上加裝避雷器型號為：Y10W5-108/281；在35kV母線上加裝避雷器型號為：HY5WZ1-51/134；在10kV母線上加裝避雷器型號為：HY5WZ1-17/45。10 主變保護的配置主變保護的配置原則：應裝設反應內部短路和油面降低的瓦斯保護。應裝設反應變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯差動保護或電流速斷保護。應裝設

47、作為變壓器外部相間短路和內部短路的后備保護的過電流保護（或帶有復合電壓起動的過電流保護或負序電流保護）。為防止中性點直接接地系統(tǒng)中，外部接地短路的變壓器零序電流保護。防止大型變壓器過勵磁的變壓器過勵磁保護及過電壓保護。為防止相間短路的變壓器阻抗保護。為防止變壓器過負荷的變壓器過負荷（信號）保護。結合本次設計的實際情況，對該變電站配置的主保護有：主變本體瓦斯和調壓瓦斯保護及二次諧波比率制動差動保護、后備保護有：復合電壓閉鎖過電流保護、零序過電流保護、過負荷保護和溫度保護。保護裝置為：南京南瑞繼電保護公司的LFP900系列變壓器保護，對該變電所兩臺主變均選用LFP972A差動、LFP973A高后備

48、和LFP973F低后備保護。11 結論設計是工程建設的靈魂。做好設計工作，對工程建設的工期、質量、投資費用和建成投產后的運行安全可靠性和生產的綜合經濟效益起著決定性的作用。本次設計的是一個降壓變電所，有三個電壓等級，系統(tǒng)供電至110KV母線，35KV和10KV側無電源。110KV四條線路，兩兩出；35KV最終四回出線；10KV最終10回出線，本期8回。主變容量為2臺63MVA的SFSZ7型變壓器。110KV主接線為雙母線、35KV和10KV主接線均為單母分段 ，且110KV和35KV為戶外型設計，10KV為戶內型設計。在電氣設備的選擇中，根據短路電流的計算結果，對母線、斷路器、隔離開關、電壓互

49、感器和電流互感器進行了選型。其中，（1）母線：110KV母線選用的是截面積為240平方MM的鋼芯鋁絞線，35KV選用的是截面積為300平方MM的鋼芯鋁絞線；10KV選用125（寬）10（厚）平方MM的矩形鋁母線。（2）斷路器和隔離開關：110KV和35KV都選用的是SF6斷路器和戶外型的隔離開關，其中，110KV根據需要在進線的有些部位還選擇了帶接地的開關（工作接地，為檢修時更安全）。10KV選用了真空型斷路器和戶內型的隔離開關。（3）PT：在110KV、35KV和10KV的每段母線處都分別設計了PT，以滿足測量、保護和計量用。其中，110KV和35KV都選用的是三次極三繞組PT ，型號都為J

50、DJJ（帶接地保護的單相油浸式電壓互感器），一次電壓分別為110KV和35KV（即：JDJJ-110和JDJJ-35）；10KV選用的是油浸三相五柱式電壓互感器（JSJW-10）（4）CT：在各級電壓進出線凡裝有斷路器處分別設置了電流互感器，以滿足測量、保護和計量用。其中，110KV選擇的是LVQB-110型；35KV主變側選擇的是LCWD35，進出線側選擇LCZ35；10KV主變側選擇LMZJ110，出線側選擇LFZB10型。各級電壓配電裝置布置：（1）110KV屋外配電裝置在初步設計時考慮兩個方案，一為軟母線普通中型布置方案，一為軟母線半高型布置方案，通過分析比較，我選用了普通中型布置；（

51、2）35KV在通過屋內和屋外比較后，因考慮到屋外式便于擴建，且土建投資低于屋內，所以選擇了單層式戶外配電裝置；（3）10KV采用的是單層式屋內配電裝置。站用電：在35KV和10KV系統(tǒng)中，分別設置了一臺所用變，其型號分別為S1110/50和S1135/50型。防雷保護：在110kV中性點加裝氧化鋅避雷器Y1W5-73/200型，在110kV母線上加裝避雷器型號為：Y10W5-108/281；在35kV母線上加裝避雷器型號為：HY5WZ1-51/134；在10kV母線上加裝避雷器型號為：HY5WZ1-17/45。本次設計參考電力工程設計手冊、高電壓技術、發(fā)電廠電氣部分等書籍，結合具體工作的特點，

52、準確基礎資料。在設計過程中，注意緊密結合變電站的生產實際，以及與其它課程、相關資料之間的聯系，使整個設計體現安全、可靠、經濟地對用戶供電。 通過這次設計，我對所學的知識進行了系統(tǒng)的總結，通過對文獻資料和規(guī)程規(guī)范的查閱，學到了新的知識。參考文獻1 戈東方.電力工程電氣設計手冊.1989年版.北京：中國電力出版社,2010.25-26. 2 盧文鵬.發(fā)電廠變電所電氣設備. 北京：中國電力出版社,2005.61-65.3 熊信.發(fā)電廠電氣部分.第四版. 北京：中國電力出版社,2009.152-161.4 謝承鑫,王力昌.工廠電氣設備手冊.第二版.上海：水利電力出版社,1998.431-462.5 陳

53、桁.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.第三版. 北京：中國電力出版社,2007.95-101.6 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析.第三版. 北京：中國電力出版社,2007.132-151附 錄1 主要電氣設備匯總表（附表）序號名稱型號單位數量備注1主變壓器SFSZ763000/11011081.25%/38.522.5%/10.5KV；Y0/Y/1211 U1-2%=10.5；U1-3%=17.8；U2-3%=6.5臺22所用變S1110/50臺1S1135/50臺13110kV出口斷路器LW14110/2000臺24110kV出線斷路器LW14110/2000臺4535kV出口斷路器LW1640.5/1600臺2

54、635kV出線斷路器LW1640.5/1600臺4710kV出口斷路器ZN28A10G/4000臺2810kV出線斷路器ZN2810/1250臺99110kV出口隔離開關GW4110GD/1250組410110kV出線隔離開關GW4110/1250組1611110kVPT處隔離開關GW4110D/630組212110kV中性點接地隔離開關GW866/400組21335kV出口隔離開關GW435/1600組6其中含母聯的2組1435kV出線隔離開關GW435/1600組8其中帶接地的2組1535KvPT處隔離開關GW435D/630組21610kV出口隔離開關GN610/4000組6其中含母聯的

55、2組1710kV出線隔離開關GN810/630組1818110kV出口電流互感器LVQB11010P/10P/10P/0.5/0.2臺6電流比：2300/519110kV出線電流互感器LVQB11010P/10P/10P/0.5/0.2臺10電流比：2300/52035kV出口電流互感器LCWD35臺6電流比：1500/52135kV出線電流互感器LCZ35臺8電流比：300/52210kV出口電流互感器LMZJ110臺3電流比：4000/52310kV出線電流互感器LFZB10臺8電流比：2200/524110kV電壓互感器JDJJ110臺12535kV電壓互感器JDJJ35臺22610kV電壓互感器JSJW10臺227110kV側避雷器Y10W5-108/281組12835kV側避雷器HY5WZ1-51/134組42910kV側避雷器HY5WZ1-17/45組430主變中性點避雷器Y1W5-73/200組231110kV母線LGJQ240載流量610A3235kV母線LGJQ-300載流量1168A3310kV母線LMY12510載流量2089A附 錄2 110KV變電站一次接線圖（附圖）