变电站设计理工大学word版

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摘要

随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益加深。国家提出了加快城网和农网建设及改造，拉动内需的发展计划，城网和农网110kV变电站建设迅猛发展。由于建设地点地理条件的错综复杂和其他客观条件限制，如何设计城网和农网110kV变电站是国家城网和农网建设中需要研究和解决的一个重要课题。变电站是电力系统的重要组成部分，变电站可靠的运行与国民经济的发展密切相关。本次设计为110kV 变电站电气部分初步设计，并绘制了电气主接线图。通过对原始资料的分析，从可靠性、灵活性和经济性等方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线。然后又通过负荷计算确定了主变压器台数，容量及型号，然后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，母线进行了选型和校验。之后，对变电站进行了相应的防雷保护规划，从而完成了一次部分的设计。最后，对变电站的主变压器进行相应的保护规划以及配电装置设计，从而完成了 110kV电气部分的设计。

关键词：变电站；一次部分；防雷保护；主变保护

ABSTRACT

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With the development of economy and the improvement of people's living standard,the requirement of power quality is increasing. The country put forward to accelerate city net and rural power grid construction and transformation, stimulating domestic demand,development plan, city net and 110kV substation construction of the rapid development ofrural power network. Due to the construction site of geographical conditions of perplexingand other objective conditions, how to design the network of city and rural 110kV substation, is a national network of city and rural construction, transformation of the need to study and solve main task.Transformer substation is an important part of power system, and its reliability is closely related with the development of national economy. The design is the preliminary design of 110 kV transformer substation electrical part ,and draw main electrical one-line diagram. The 110 kV,35kV,10 kV and the main lines are determined by analyzing the concerning load data (including its security, economy and reliability). Meanwhile, the number, capacity and type of the main transformer are made certain through the load calculation . then, according to the results of calculating of the maximum work electric current and short circuits, high voltage breaker, isolator switches, current transformer, voltage transformer and bus-bar can be selected, and After designing lightning protection , the primary design of 110 kV electricity primary system is completed .Then,the conservation programme for the main transformer is made and the power distribution unit is designed.And the design of 110 kV electricity primary system is completed.

Keywords: substation; primary systerm; lightning protection; main transformer protection

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目录

1 绪论 (1)

1.1原始资料分析 (1)

1.2设计的工作应遵循的主要原则 (1)

1.3本次设计的主要内容 (2)

1.4本章小结 (2)

2 电气主接线 (3)

2.1电气主接线概述 (3)

2.2选择电气主接线时的设计原则 (3)

2.3变电站主接线设计的基本要求 (3)

2.4电气主接线的具体设计步骤 (4)

2.5本变电站电气主接线设计 (5)

2.5.1 110kV侧主接线方案 (5)

2.5.2 35kV侧主接线方案 (6)

2.5.3 10kV侧主接线方案 (8)

2.5.4 站用电接线方案 (9)

2.6本章小结 (9)

3 负荷计算及变压器选择 (10)

3.1负荷分类及定义 (10)

3.2各侧负荷的大小 (10)

3.3主变压器的选择 (11)

3.3.1 主变压器台数的确定 (11)

3.3.2 主变压器容量的确定 (11)

3.3.3 变电站主变压器型式的选择 (12)

3.4所用变压器的选择 (14)

3.4.1 所用变台数的确定 (14)

3.4.2 所用变容量的确定 (15)

3.4.3 所用变型式的选择 (15)

3.5无功补偿和电容器的选取 (15)

3.6本章小结 (17)

4 最大持续工作电流及短路计算 (19)

4.1各回路最大持续工作电流 (19)

4.2短路计算 (19)

4.2.1 短路电流计算的目的 (19)

4.2.2 短路电流计算的一般规定 (19)

4.2.3 短路计算基本假设 (20)

4.3短路计算步骤 (20)

4.4短路电流计算结果 (23)

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4.5本章小结 (23)

5 电气设备的选择 (25)

5.1电气设备的选择原则 (25)

5.2电气设备和载流导体选择的一般条件 (25)

5.3断路器的选择 (26)

5.3.1 110kV侧断路器的选择 (27)

5.3.2 35kV侧断路器选择 (28)

5.3.3 10kV侧断路器选择 (29)

5.4隔离开关的选择 (30)

5.4.1 110kV侧隔离开关 (31)

5.4.2 35kV侧隔离开关 (31)

5.4.3 10kV侧隔离开关 (32)

5.5电流互感器的选择 (33)

5.5.1 110kV电流互感器的选择 (34)

5.5.2 35kV侧电流互感器的选择 (35)

5.5.3 10kV侧电流互感器 (35)

5.6电压互感器的选择 (36)

5.6.1 电压互感器的选择依据 (36)

5.6.2 110kV侧电压互感器选择 (38)

5.6.3 35kV侧电压互感器选择 (38)

5.6.4 10kV侧电压互感器选择 (38)

5.7母线导体的选择 (39)

5.7.1 母线的分类及特点 (39)

5.7.2 110kV侧母线选择 (41)

5.7.3 35kV侧主母线的选择 (42)

5.7.4 10kV侧母线选择 (43)

5.8高压熔断器的选择 (43)

5.8.1 35kV侧熔断器选择 (44)

5.8.2 10kV侧高压熔断器选择 (44)

5.9避雷器的选择 (44)

5.10主要电气设备选择结果 (45)

5.11本章小结 (45)

6 继电保护规划 (46)

6.1变压器保护 (46)

6.2线路保护 (47)

6.2.1 110kV中性点直接接地电网线路保护配置 (47)

6.2.2 35kV及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置 (47)

6.3母线保护 (48)

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6.4本章小结 (48)

7 变电站的防雷保护 (50)

7.1避雷针 (50)

7.2阀型避雷器 (51)

7.3进线段保护 (51)

7.4三绕组变压器的防雷保护 (52)

7.5本章小结 (52)

8 配电装置设计 (53)

8.1设计要求 (53)

8.1.1 满足安全净距的要求 (53)

8.1.2 施工、运行和检修的要求 (53)

8.2本站各电压等级配电装置设计 (54)

8.3本章小结 (54)

致谢词 (55)

参考文献 (56)

附录 (57)

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1 绪论

1.1 原始资料分析

站址情况：群英110kV变电站处于焦作市山阳区，地平，交通便利，进出线方便，空气污染微轻。

环境条件：变电站选在黄沙土地上，突然电阻率p=500欧每米。平均海拔200米，最高气温40度，最低气温-10度，年平均气温20度，最热月平均气温30度，土壤湿度25度。冬季主导风向：西北；最大风速25米每秒；覆冰厚度8毫米。

系统情况：系统通过110kV1，2修武T型架空线路向变电站供电，距离30km，系统最大运行方式折算至设计变电站高压母线的阻抗标幺值0.15，S

j

=100MVA。系统容量设计时计算值为500MVA。

表1-1 负荷情况分析

电压等级负荷名称

每回最

负荷

（kVA）

功率因

数

回路数供电方式线路长度

35kV

东城花园5000 0.85 1 架空15 槐店乡9000 0.85 1 架空8 耐火材料厂5000 0.85 1 架空7 化肥厂10000 0.85 1 架空11 白鲨针布4000 0.85 1 架空 3 保险公司7000 0.85 1 架空 4 机械厂8000 0.85 1 架空 5

10kV

17中2000 0.9 1 架空 5 医院3000 0.8 1 架空 3 农药厂700 0.82 1 架空7 紫水小区1200 0.85 1 架空 4 紫旋庭院1000 0.8 1 架空 5 鑫鸳鸯集团500 0.8 1 架空 2 面粉厂600 0.85 1 架空 5 区政府2000 0.85 1 架空7

1.2 设计的工作应遵循的主要原则

（1）变电所的设计应根据工程的5～10年发展规划进行，做到远、近期结合，以

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近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。

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（2）变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案。

（3）变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。

（4）变电所的设计必须遵循国家有关标准和规范的规定，如《35~110kV变电所设计规范》。

1.3 本次设计的主要内容

（1）原始资料分析；

（2）电气主接线的设计；

（3）主变压器的选择；

（4）无功补偿和电容器的选取；

（5）最大持续工作电流及短路计算；

（6）主要电气设备的选择；

（7）继电保护规划；

（8）防雷保护设计；

（9）配电装置设计。

1.4 本章小结

国家提出了加快城网和农网建设及改造，拉动内需的发展计划，城网和农网110kV 变电站建设迅猛发展。现在许多变电站采用计算机监控，电力系统也实现了分级集中调度，电力企业也努力实现降低成本，确保安全运行。因此，变电站的设计应该按照国家相关规程设计，并且考虑多方面的因素以求取得最佳的经济技术效益。

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2 电气主接线

2.1 电气主接线概述

电气主接线又称电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能的生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相连接图。它是发电厂和变电所高电压大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它表明了各种设备的数量及连接情况，决定了可能存在的运行方式，影响运行的可靠性和灵活性。电气主接线决定了电气设备的选择，配电装置的布置还决定了继电保护和控制的方式。

2.2 选择电气主接线时的设计原则

主接线的设计必须经过技术与经济的充分了论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。主接线设计的基本原则为：以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。

2.3 变电站主接线设计的基本要求

电气主接线设计的基本要求概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三个方面，以下对各方面做具体介绍。

（1）可靠性

供电可靠性是电力生产的首要要求。因故障或检修，导致的停电机会越少、停电影响范围越小、停电时间越短、停电后恢复供电越快，供电可靠性就越高。

分析电力系统可靠性时，要考虑发电厂和变电站在电力系统中的地位和作用、用户的负荷类型和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。

主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面：

断路器检修时，不宜影响对系统的供电；线路、断路器或母线故障，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运的出线回路数和停运时间，并保证对全部I类及全部或大部分II类负荷的供电。尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组停运时，不应危及电力系统稳定运行。

（2）灵活性

电力系统应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性应包括以下几个方面：

操作的方便性：电气主接线应该在服从可靠性的基本要求下，接线简单，操作步骤少，以便于运行人员掌握，从而避免误操作。

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调度的方便性：正常运行时，要能根据调度要求，方便的改变运行方式；在发生故障时，要能尽快的切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，不致过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。

扩建的方便性：对于要扩建的发电厂和变电站，其主接线应有扩建的方便性。尤其是火电厂和变电站，在设计主接线时应有发展扩建的余地。可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。

（3）经济性

在设计主接线时，主要矛盾发生在可靠性与经济性之间。设计时应该在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。

经济性应从以下几个方面考虑：

降低一次投资：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复染，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电站推广采用质量可靠的简单电器。

节约占地面积：主接线要为配电装置布置创造节约用地条件，以节省构架、导线、绝缘子及安装费用。可能的条件下，采取一次设计，分期投资、投建，尽快产生经济效益。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。

电能损耗少：在变电站中电能损耗主要来自于变压器，经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。

2.4 电气主接线的具体设计步骤

(1) 分析原始资料

①本工程情况变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。

②电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（5～10 年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。

③负荷情况负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。

④环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。

⑤设备供货情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xdz4.html