毕业论文(设计)--110kv变电站电气一次部分设计 发电厂课程设计报

发电厂课程设计报告

110kV变电站电气一次部分设计

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摘 要

电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的位 置，是时间国家现代化的战略重点。电能是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求就必须加强电网建设，而变电站建设就是电网建设中的重要一环。

在变电站的设计中，既要求所变电能能很好地服务于工业生产，又要切实保证工厂生产和生活的用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：安全，在变电过程中，不发生人身事故和设备事故。可靠，所变电能应满足电能用户对用电的可靠性的要求。优质，所变电能应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

经济变电站的投资要少，输送费用要低，并尽可能地节约电能、减少有色金属的消耗 量和尽可能地节约用地面积。由原始资料可以知道，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。

本变电站的设计包括了：总体方案的确定、负荷分析、短路电流的计算、高低压配电系统设计与系统接线方案选择、继电保护的选择与整定、防雷与接地保护等内容。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。 关键词：变电站 变压器 接线 高压网络 配电系统

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目 录

第一部分 变电站（所）电气一次部分设计说明书

一、原始资料............................................................................................. 1

二、电气主接线设计................................................................................ 2 三、主变压器变的选择............................................................................ 6 四、站（所）用变压器的选择................................................................ 7 五、高压电气设备选择............................................................................ 10 高压断路器的选择及校验.............................................................. 12 隔离开关的选择及校验.................................................................. 13 电流互感器的选择及校验.............................................................. 14 电压互感器的选择及校验.............................................................. 14 高压熔断器的选择及校验.............................................................. 17 母线选择及校验.............................................................................. 18 电缆选择及校验.............................................................................. 18 六、防雷及过电压保护装置设计............................................................ 19

第二部分 变电站（所）电气一次部分设计计算书

七、负荷计算............................................................................................ 21

八、短路电流计算................................................................................... 22 九、电气设备选择及校验计算............................................................... 32 高压断路器的选择及校验............................................................... 33 隔离开关的选择及校验................................................................... 35 电流、电压互感器的选择及校验................................................... 37 高压熔断器的选择及校验............................................................... 40 母线选择及校验............................................................................... 40 电缆选择及校验............................................................................... 45 四、防雷保护计算....................................................................................... 45

结束语.................................................................................... 49 参考文献.................................................................................50

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第一部分 变电站电气一次部分设计说明书

一、110KV降压变电站一次部分设计原始资料

1.1 进线

110KV 2×150km架空线 0.3008欧/km 待设变电所 1.2 建站规模 电压 负荷 名称 乡镇变1 A区 B区 35KV 镇变2 C区 D区 E区 纺织厂1 纺织厂2 医院 10KV 化肥厂 塑料厂 备用 1

每回最大功率因数 回路数 负荷（KW） 5000 4300 3200 6000 3200 3200 6000 700 680 500 780 980 0.9 0.85 0.85 0.9 0.89 0.85 0.9 0.88 0.88 0.85 0.9 0.85 2 2 1 2 1 1 2 1 1 2 2 1 2 供电 方式 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 电缆 架空 架空 架空 线路长度（km） 15 7 11 10 23 7 11 5 3 7 5 10 1.3 环境条件

变电所位于某城市， 地势平坦，交通便利，空气污染较重，区平均海拔200米，最高气温39℃，最低气温2℃，年平均雷电日90日/年，土壤电阻率高达300?.M

1.4 短路阻抗

系统作无穷大电源考虑

二、电气主接线设计

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。

其主接线总体方案的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，需要对发电厂、变电站的主接线总体方案进行缜密的比较，最终选择确定最佳方案。发电厂、变电站主接线总体方案的确定必须满足以下基本要求。 a） 供电可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线能可靠地工作，以保证对用户不间断供电，其评价标准有以下几点：(1) 断路器检修时，不宜影响对系统的供电；(2) 线路或母线发生故障时应尽量减少线路的停运回路数和主变的停运台数，尽量保证对重要用户的供电；(3) 尽量避免变电站全部停运的可能性。 b） 运行检修的灵活性

电气主接线应满足在调度、检修时的灵活性。(1) 调度运行中应可以灵活的投入和切除变压器和线路，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度运行要求，实现变电站的无人值班；(2) 检修时，可以方便的停运断路器、母线和继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。 c） 适应性和可扩展性

能适应一定时期内没有预计到的负荷水平的变化，满足供电需求。扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线。在影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。 d） 经济合理性

主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，要求做到经济合理。(1) 投资省。即变电站的建筑工程费、设备购置费、安装工程费和其他费用应节省，采用不同的接线方式，其投

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资具有明显的不同。(2) 占地面积小。主接线设计要为配电装置创造条件，采用不同的接线方式，配电装置占地面积有很大的区别。(3) 能量损失小。

变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。

2.1 220kV电气主接线方案确定

根据要求初步草拟以下两种方案：

方案一：双母线接线

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方案二：桥型接线 对以上两种方案进行比较如下：

表1 双母线接线与桥型接线的比较 方案 项目 可 靠 性 灵 活 性 经 济 性

由以上比较结果知，由于本变电站容量较大，在整个系统中占有较重要的地位 ，故要求系统有更好的供电可靠性。综合考虑可靠性和经济性，110KV宜采用双母线的接线方式。

方案I 双母线接线 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理。倒闸操作复杂，容易误操作 易扩建，母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 接线简单,运行设备少，投资比较多，年运行费用稍高 方案II 桥型接线 采用外桥形的连接方式，便于变压器的正常投切和故障切除 一条进线故障时，不影响另一台变压器的正常运行；但运营方式固定，总体灵活性差 只需要三台断路器，设备少，经济性好，占地面积小 2.2 35 kV电气主接线方案确定

根据要求初步草拟以下两种方案：

方案1：单母线分段接线 方案2：双母线接线

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对以上两种方案进行比较如下：

表2单母分段带旁母与双母接线的比较 基本要求/方案 可 靠 性 灵 活 性 经 济 性 方案I 单母分段带旁母接线 简单清晰、操作方便，旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 易于发展，运行方式简单，但灵活性差较差 设备少、投资小、占地面积小，用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 方案Ⅱ 双母线接线 接线较1要复杂，易误操作，可靠性较1要高，但仍有停电检修的可能 运行方式相对简单，并且具有较好的灵活性，方便扩建 设备多、配电装置复杂，投资和占地面大

经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案2的投资比较大，但可靠性、灵活性要比方案1更好。鉴于35KV母线上有11回出线，故选用可靠性较好的双母线接线。

2.3 10kV电气主接线方案确定

根据要求初步草拟以下两种方案：

方案1：单母线接线 方案2：单母线分段接线

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对以上两种方案进行比较如下：

表3单母分段带旁母与双母接线的比较 基本要求/方案 方案I 单母线接线 方案Ⅱ 单母线分段线接线 可 靠 性 用断路器把母线分段后,对简单清晰、操作方便， 但只有一条母线，重要用户可从不同段引出两个回发生短路时会发生全部停电，可靠性不佳 路, 保证不间断供电，可靠；检 修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高 易于发展，运行方式简单，但灵活性差较差 当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电 接线简单，设备少，投资较方案I高 灵 活 性 经 济 性 设备少、投资小、占地面积小

经比较两种方案都具有易扩建这一特性。但方案1可靠性、灵活性不如方案2，且10KV电压出线较多，又有医院等一级负荷，故应选择单母线接线方式。

三、主变压器的选择

在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。110KV变电所设计技术规程规定，主变压器容量和台数的选择，应根据现行的SDJ161有关规定和审批的电力系统规划设计决定。变电所同一电压网络内任一台变压器事故时，其他元件不应超过事故过负荷的规定。凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%时不过载，并在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。如变电所有其他电源能保证变压器停运后用户的一级负荷，则可装设一台（组）主变压器。

220kV～330kV变压器若受运输条件的限制，应选用三相变压器。

具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。

主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷

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的60% — 70%。计算35KV和10KV母线的负荷和，得到S总=60.8MVA。所以，两台主变压器应各自承担30.4MVA。当一台停运时，另一台则要承担70%的负荷，约为42.56MVA。

本设计选择两台型号为SFS-50000/110的有载调压变压器。主变压器参数如表4所示。

表4 主变压器技术参数

额定电压（kV） 型号 额 定容 量(kVA) 高压 110 ?8 ?1.25% 空载空载损耗电流低（kW中压 （%） 压 ） 负载损耗（kW） 阻抗电压（%） 高-中 高-低 中-低 连接组标号 SFSZ7- 50000/ 110

50000 38.5?2?2.5% 11 1.3 71.2 250 10.5 17.5 6.5 YN， yn0,d11 四、站用电设计

4.1 站用变压器选择

《规程》第29条：采用整流操作电源或无人值班的变电所，应装设两台所用变压器。并应分别接在两条不同母线的电源或独立电源上。如能够从变电所外引入可靠的380V备用电源，上述变电所可只装设一台所用变压器。第30条：如有两台所用变压器应装设备用电源自动投入装置。同时《电力工程设计手册》说明：枢纽变中一般装设两台所用变，其他变电所中一般装设一台所用变，但容量在60000kVA以上时，应装设两台所用变。变电所中装有强迫油循环冷却变压器或调相机时，均装设两台所用变。因此，根据规定并结合本所情况，采用两台所用变，互相作为暗备用。由此可以选择SZ9-400/10型变压器，具体参数见表5。

表5 SZ9-800/10变压器参数

额定容量（KW） 400

连接组标号 Y，yn0

额定电压（KV） 高压 10±4×

2.5%

低压 0.4

损耗（KW） 空载 0.84

负载 4.2

阻抗电

空载电

压（%） 流（%） 4

1.4

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c2g3.html