110kv变电站一次设计论文3篇

篇一：110kv变电站一次设计论文

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　110KV变电所电气一次部分初步设计原始资料

　　1、待设变电所为郊区中间变电所,在供电给周围负荷的同时,也输送部分系统的交换功率。

　　2、系统电源情况：

　　待设变电所连着220KV变电所一个，110KV水电厂一个

　　220KV系统变电所：在该变电所高压母线上的短路容量为500MVA，距离待设变电所10KM100KV水电厂的接线如图所示：

　　6KV

　　Ud%=10.5110KV

　　待

　　设

　　变电

　　所X0=0.4Ω/KM12KM2×30MW

　　2×45MVACOSφ=0.8XG*″=0.23、所的地理位置

　　水电厂

　　220KV变电所

　　10KV

　　负荷

　　用户

　　10km区

　　12km

　　待设边电所

　　最远5km

　　公

　　路

　　4、电力负荷水平

　　（1）

　　待设计的变电所连接的电源之间有一定的功率交换预计有15KW，功率因数为0.8。

　　（2）

　　待设变电所10KV侧负荷如下表所示，预计10年内每年5%增长率。负荷同时—1—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　系数Kop=0.8,Koq=0.7，年最大负荷利用小时数Tmax=4500h，预留四回备用。

　　（3）

　　待设变电所10KV负荷表

　　序号

　　12345678用户名称

　　7501厂

　　电台

　　印刷厂

　　自行车厂

　　机械厂

　　肉联厂

　　木材加工厂

　　建材厂

　　最大负荷MW2.02.04.23.83.62.42.03.0负荷性质

　　Ⅰ

　　Ⅰ

　　Ⅰ

　　IIIIIIIIIIIII功率因数

　　0.900.900.900.900.850.850.850.85（4）

　　变电所自用负荷以2台100KVA考虑。

　　5、气象及地质条件

　　（1）

　　年最高温度40℃；年最高日平均温度30℃；年最低温度0℃；最热地面下0.8M处土壤平均温度30.4℃。

　　（2）

　　年平均雷电日50日/年，土壤电阻率500Ω/M，地震烈度3级以下，海拔高度50M。

　　（3）

　　待设变电所无污染影响，所址外0.5KM处有一条主干公路，地理位置如地理环境图所示。

　　—2—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　毕业设计(论文)任务书

　　1、设计(论文)题目：110KV变电所电气一次部分初步设计

　　2、设计（论文）内容

　　（1）

　　选择变电所主要变压器台数、容量及型式；

　　（2）

　　设计变电所电气主接线，并论证其为最佳主接线方案；

　　（3）

　　设计变电所自用电接线；

　　（4）

　　计算短路电流及选择主要电气设备；

　　（5）

　　若110KV线路功率因数要求为0.9，试确定无功补偿量；

　　（6）

　　变电所防雷保护及接地网的设计；

　　（7）

　　设计变电所电气总平面布置。

　　3、设计（论文）的目的要求：

　　（1）

　　通过本次设计，掌握变电所电气一次部分初步设计的方法及步骤，具备一定的工程实践知识及解决实际问题的能力。

　　（2）

　　通过本次设计，提高绘制电气主接线等各类电气图纸的能力。

　　4、设计（论文）主要技术指标

　　（1）

　　设计说明书及计算书各一份

　　（2）

　　变电所电气接线图一张

　　（3）

　　变电所自用电接线图一张

　　（4）

　　避雷针（线）的布置图一张

　　（5）

　　变电所接地网布置图一张

　　（6）

　　10KV系统配置图一张

　　（7）

　　变电所电气总平面图一张及所对应的断面图

　　5、进度安排

　　序号

　　1234567阶段名称

　　电气主接线方案确定

　　自用电接线设计

　　短路电流计算及电气设备选择

　　计算无功补偿量

　　防雷保护及接地网的设计

　　配电装置及电气总平面图布置设计

　　整理设计成果，答辩

　　日期

　　第一、二周

　　第三周

　　第四周

　　第五周

　　第六、七周

　　第八、九周

　　第十周

　　6、应收集的资料及主要参考文献

　　《电力工程电气设计手册》一次部分

　　《供配电设计手册》焦留成主编，中国计划出版社

　　《电力工程专业毕业设计指南》电力系统分册，陈跃主编，中国水利水电出版社

　　《电类专业毕业设计指导》张华主编，机械工业出版社

　　《水电站电气设备》尹厚丰、应明耕主编，中国水利水电出版社

　　第一章

　　变电所主变压器的选择及主接线的设计

　　—3—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　一、变电所主变压器台数、容量及型式的选择

　　1、变压器台数的选择

　　据国际《35-110KV变电所设计规范GB50059-92》有关条文规定，为保证供电的可靠性，变电所一般装设两台主变，当只有一个电源的变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台，现时待设变电所有水电厂和220KV变电所两个电源，故选择2台主变。

　　2、主变压器容量的选择

　　主变容量应根据5-10年的发展规划进行选择，适当考虑到远期10-20年负荷的发展，对城郊变电所，主变压器容量还应与城市规划相结合。并应考虑主变正常运行和事故时的过负荷能力。对选两台主变的变电所，每台变压器的容量一般按式Sn=0.7Pm(Pm为变电所最大负荷)选择：

　　按5年发展规划：Sn=0.7Pm=16.44（MVA）

　　按10年发展规划：Sn=0.7Pm=20.98（MVA）

　　这样当一台主变停用时，可保证对70%负荷供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，而可保证对98%负荷供电，由于一般变电所大约有25%的非重要负荷，因此在一台主变停用时，仍能对一、二级负荷供电。

　　3、主变压器型式的选择

　　变压器有油浸式和干式两种，一般在户外情况下采用三相油浸节能型变压器。具有三种电压的变电所，如通过各侧绕组的功率均达到15%以上时，多采用自耦变压器，以得到较大的经济效益。现待设变电所为郊区中间变电所，且只有110KV和10KV两个电压等级，所以待设变电所选择三相双绕组高阻抗有载调压油浸式变压器，查《设备手册》选择型号为

　　SFZ7系列110KV级双绕组有载调压变压器，其技术参数列于表1-1表1-1SFZ7系列110KV级双绕组有载调压变压器技术参数表

　　发展型号

　　方案

　　SFZ7-5年

　　16000/

　　11010年

　　SFZ7-20000/11额定电压额定容量（KV）

　　（KVA）

　　高压

　　低压

　　1600020000110±8×1.5%

　　110±8×1.5%

　　10.510.5损耗(KW)空载

　　25.330负载

　　8610410.510.5阻抗电压(%)空载电流(%)

　　1.11.2连接组别

　　Yn,d11Yn,d11二、变电所主接线的设计原则

　　待设的110KV变电站为市郊中间变电站，是降压变电站具有110KV、10KV两个电压等级。高压侧为电源侧，有二回路，其中连接着110KV水电厂一个和220KV变电站一个的一回110KV线路，距离待设变电站分别为12KM和10KM。两电源之间存在15MW的功率交换，低压侧10KV为负荷侧，负荷性质分别为：I、II、III类。根据负荷性质，应设计20回10KV馈线其中包括四回备用馈线。

　　变电所主接线的设计对电气设备的选择。配电装置的布置、工作的灵活性、继电保护以及运行的可靠性与经济合理性有密切关系，而电气主接线是变电所电气部份的主体，对变电—4—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起重要作用。根据我国《变电所设计技术规程》规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并且应满足运行可靠、简单灵活。操作方便和节省投资等要求。现就主接线应满足的可靠性、灵活性、经济性三项基本要求说明如下：

　　1、保证供电可靠性

　　（1）、断路器检修时，不影响对用户供电；

　　（2）、设备的母线故障或检修时，应尽量减少停止运行的回数和停运时间并保证对I类和II类负荷的供电；

　　（3）尽量避免全变电所停运的可能性

　　2、具有一定的灵活性

　　（1）、调度灵活，操作方便，应能灵活地投入或切除某些元件，调配电源负荷，能满足系统在事故检修及运行方式下的调整要求。

　　（2）、检修安全应能方便地运断路器，母线及继电保护设备进行安全检修而不影响电力网的正常运行及用户的供电。

　　（3）扩建方便，应能容易地从初期过渡到最终接线，并在扩建过渡时，一次和二次设备等所需的改造最少。

　　3、具有合理的经济性

　　（1）投资省，主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资，要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备的电缆投资。

　　（2）占地面积小，电气主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。

　　（3）电能损耗，经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数。避免两次变压而增加电能的损耗。

　　综合以上所述，由于待设110KV变电所电源侧110KV有二回线路，低压侧10KV负荷侧负荷的性质分别为I、II、III类。根据负荷性质，必须保证重要负荷供电的连续性、可靠性，为此，拟定本次设计的主接线初步方案。

　　三、变电所主接线初步方案

　　A、技术比较（确定各级电压等级配电装置的接线方式）

　　设计规程规定：

　　110-220KV配电装置中出线一回时，采用不分段单母线或变压器-线路单元接线，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线分段。出线回数较多，连接的电源较多，负荷大或污秽环境中，则采用双母线接线。

　　6-10KV配电装置中，一般采用单母线分段或单母线。如果单母线分段不能满足供电可靠性，则可采用双母线接线。

　　现待设变电所中，其中110KV侧连着水电厂和220KV变电所2回进线，由于待设变电所中选用2台主变压器，故引出2回出线，因此采用桥形接线，而在10KV侧有多个供电线路，为满足供电可靠性可采用单母线分段或双母线。

　　1、变电所110KV侧可能接线方案技术比较如下表1-2所示

　　表1-2变电所110KV侧接线方案技术比较表

　　—5—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　接线方案

　　接

　　线

　　图

　　内桥接线

　　外桥接线

　　优内桥接线一次侧可装设线路保护，倒换点

　　线路时操作方便，设备投资与占地面积少

　　缺点

　　操作变压器和扩建成单母线分段不如外桥方便，不利于变压器经常切换

　　对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过渡到单母线分段接线，且投资少，占地面积少

　　倒换线路时操作不方便，变电所一次侧无线路保护

　　这种接线适用于进线短而倒闸次数少的变电所或变压器采取经济运行需要经常切换的终端变电所以及可能发展为有穿越负荷的变电所

　　适

　　用这种接线适用于进线距离长的终端变范电所

　　围

　　技

　　术比经上述比较，由于待设变电所两回线路进线分别为12KM和10KM较短，且考虑到以后较发展的需要，因此选用外桥接线

　　结果

　　2、变电所10KV侧可能接线方案技术比较如下表1-3所示：

　　表1-3变电所10KV侧可能接线方案技术表

　　接线方案

　　单母线分段接线

　　双母线接线

　　—6—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　接

　　线

　　图

　　优任一母线发生故障时，不影响另一母线运点

　　行。单母线分段比双母线所用设备少，系统简单、经济、操作安全

　　缺当其中任一段母线需要检修或发生故障点

　　时，接于该母线的全部进出线均停止运行

　　适用多用于具有一、二级负荷，且进出线较多范的变电所

　　围

　　技术比较结果

　　可靠性比单母线分段高，运行灵活

　　设备投资多，接线复杂，操作安全性较差

　　主要用于负荷容量大，可靠性要求高、进出回路多的变电所

　　经上述比较，由于待设变电所负荷容量不大，在两种接线方式均满足可靠性的情况下，考虑到经济问题，因此选用单母线分段接线

　　B、经济比较

　　经过上述技术比较，可初步确定待设变电所的电气主接线。由于主变容量根据5-10年的发展规划进行选择，且选择不同容量的变压器其综合投资和年运行费用就不同，因此进行经济比较是很有必要的，初步拟定按5年发展规划和按10年发展规划两个方案对变压器进行经济比较。查《电气设备选择施工安装设计应用手册》，计算过程详看计算书，可得相关参数如下表1-4所示：

　　表1-4经济比较表

　　方案号

　　Ⅰ(按5年发展规划)

　　II(按10年发展规划)比较结果

　　综合投资Z（万元）

　　98.3112年运行费用u（万元）

　　53.357.7经上述比较，方案Ⅰ的综合投资和年运行费用都比方案II少，故选择方案Ⅰ(按5年发展规划)

　　—7—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　第二章

　　变电所自用电接线设计

　　自用电接线包括从电源引接至所用电的全部网络，其中高压部分也是电站主接线的组成部分。所用电接线的基本要求与主接线大体相同，其中最主要的是供电的可靠性。对小电站还要力求接线简单、清晰、运行方便，并合理节省费用。现主要以电源的引接方式、接线的形式的供电网络三个层次给予说明，所用变压器选择。

　　一、所用变压器的选择

　　按设计题目要求，变电所自用负荷接两台100KVA考虑，因此所用变压器应装设两台容量为100KVA的变压器，为了节省一、二次设备的投资和占地面积，以及运行维护的方便。查表可选择SC9—100/10型树脂干式变压器，将其配置成可推拉式，装嵌在10KV高压柜内其技术参数列于表2-1表2-1所用变压器技术参数

　　型号

　　SC9-100/10额定容量额定电压（KV）

　　（KVA）

　　高压

　　低压

　　10010.5±5%0.4二、所用电的接线形式

　　所用电的低压电路还具有相应的接线形式以满足可靠性等方面的要求。

　　（1）由前面一章知，单母线分段有较高的可靠性，现决定采用单用单母线分段，二分段母线用自动开关和闸刀开关相联，分段自动开关在正常情况下处于分闸位置，当因故失去一个电源时，投入分段自动开关，由另一电源带全部负荷，这就是暗备用。为了满足I类负荷对恢复供电的紧迫要求宜设置BZT（备用电源自动投入）装置，以加速成切换过程和避免匆忙中的人为操作。两电源不允许在低压侧并列。

　　三、负荷供电回路

　　所用负荷的供电回路常用以下四种形式，直接或间接地从低压母线取电。

　　（1）、一级辐射式供电

　　每个回路有单独的隔离引接、保护和操作电器以避免影响主母线的正常运行，供电可靠性较高。一般只限于某些容量较大或较重要的公共负荷。

　　（2）、二级辐射式供电

　　二级辐射式供电的前提是负荷的分组，采用分组二级供电方式的优点是：A、便于供电的分组管理，方便运行维护；B、减小主盘的供电回数，提高一级辐射供电的可靠性；C、就地设置可大量节约电缆。向Ⅰ、II类负荷供电的分盘应采用有独立的引接闸刀开关的配电盘，以保证供电的可靠性和灵活性。

　　（3）、干线式供电

　　对一些相邻近的小容量III类负荷或同一用电设备的不同负荷可共用一组供电回路和电源电缆，直接在各负荷的操作电器的电源侧并接电源。

　　（4）、环网式供电

　　将干线式供电回路的末端接至另一电源，构成环式供电，环式供电用于重要负荷，但同样也禁闭环运行。

　　综合考虑供电的可靠性、安全性、技术性和经济性决定采用：高压部分采用单母线—8—

　　损耗（KW）

　　空载

　　0.4负载

　　1.48阻抗电空载电连接组压（%）

　　流（%）

　　别

　　42.0Y/Yn110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　分段，负荷配电采用一级辐射式、环网式混合供电。具体图样见图纸书上。

　　第三章

　　短路电流计算及主要设备的选择

　　一、短路电流计算

　　根据设计的变电所电气主接线绘制出等值电路图，采用标么值计算，取Sj=100MVA;Uj=Up网络，对选择10KV~110KV配电装置的电器和导体，需计算出在最大运行方式下流过电气设备的短路电流，选取d1、d2两个短路点，计算过程详见计算书，各短路点短路电流计算结果见表3-1表3-1短路电流计算结果一览表

　　支路名

　　称

　　短路点

　　(KV)

　　回路名称

　　次暂态短路电流

　　I″(3)(KA)

　　1.316０.１S短路电流I0.1(3)

　　(KA)

　　1.089０.２S短路电流I0.2(3)(KA)

　　1.0611S短路电流I1(3)

　　(KA)

　　1.074２S短路电流I2(3)

　　(KA)

　　1.0904S稳态短路电流I∞(3)

　　(KA)

　　1.108短路电流冲击值ich(KA)

　　3.55d1115水电厂Ｓ＝２×３０MW／０.８

　　省网Xxt=∞

　　短路点总电流Ｉd∑

　　2.1813.494.3752.1813.274.2352.1813.2424.3222.1813.2554.9942.1813.2715.0522.1813.285.0525.5618.9111.16d210.5水电厂Ｓ＝２×３０MW／０.８

　　省网Xxt=∞

　　短路点总电流Ｉd∑

　　7.45111.8267.45111.6867.45111.7737.45112.4457.45112.5037.45112.50319.030.09二、主要电气设备的选择

　　在选择电气设备时应遵循如下的原则：

　　1、导体和电器力求技术先进，安全适用，经济合理，贯彻以铝代铜，减小占地等政策。

　　2、在选择导体和电器时应按正常工作条件进行选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。

　　3、验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，按本工程的设计—9—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。

　　4、为了便于维修，减少备品备件的型号，设计时同一电压等级的导体和电器尽量采用同一品种。

　　5、所选的导体和电器，应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件进行校验

　　根据原水电部86年颁布的《导体和电器选择设计技术规程SDGJ14-86》，对主电路所有电气设备进行选择和校验，选择结果列于下列各表中。

　　表3-110KV高压开关柜一览表

　　开关柜的型号

　　一次线路方案编号

　　一次线路方案图

　　0523KYN-10型

　　24BA1-10、16、2511用途

　　型号及名称

　　馈电

　　左右联络

　　TV及避所用

　　变压器

　　雷器（柜宽1000）

　　电容器柜（柜宽1000）

　　SN10-10Ⅰ/630型少油断路器

　　SN10-10III/2000型少油断路器

　　LDJ型电流互感器

　　UKI-12型电压互感器

　　RN2-10型熔断器

　　FZ型避雷器

　　333—10—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　SCL-10型变压器

　　LQG-0.5型电流互感器

　　RN3-10型熔断器

　　BW10.5-12-1型电容器

　　外形尺寸（宽×深×高）mm额定电流(A)

　　1333800×1500×2200630800×1800×2200800×1500×220800×1500×220200表3-2：

　　导体选择结果一览表

　　导线名称

　　110KV母线

　　10KV母线

　　10KV电缆

　　型号

　　LGJ-25/4LGY-100×8单条平放矩形铝母线

　　3XZLQ-185普通粘性绝缘三芯（铝）

　　载流量（A）

　　2521454771最大允许应力

　　69000000Pa

　　表3-3：

　　断路器选择结果一览表

　　安装地点

　　型号

　　额定电压

　　(KV)1101111101010最高工作电压

　　(KV)12612612611.511.511.5额定电流

　　(A)12001201202000200063—11—

　　额定短路开断电流（KA）

　　21212140402动稳定电流（KA）

　　53535313013054秒后热稳定电流（KA）

　　212121404020110KV出线

　　110KV分段

　　SWSW6-11主变110KV侧

　　SW6-11主变10KV侧

　　10KV分段

　　10KV馈线

　　SN10-10IIISN10-10IIISN10-10J

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　表3-4：

　　电流互感器选择结果一览表

　　安装地点

　　主变110KV侧

　　110KV分段

　　主变10KV10KV分段

　　10KV馈线

　　型号

　　LCWD-10额定电流比2×600/52×600/5级次组合

　　0.5/D/D0.5/D/D0.5/D0.5/D0.5/D额定二次负荷（Ω）

　　1秒后热稳定倍0.5级

　　1.0级

　　数

　　220.40.40.40.60.60.6757550505动稳定倍数

　　135135909090LCWDL-102×600/5LDJ-10LDJ-10LDJ-103000/53000/5630/5表3-5：

　　高压熔断器选择结果一览表

　　安装地点

　　10KV侧电压互感器

　　所用变压器

　　10KV侧电容器

　　型号

　　RN2-10RN3-10/50RN3-10/5额定电压额定电流（KV）

　　（A）

　　101010.5505额定断流最大开断容量电流（KA）

　　（MVA）

　　50505100020020备注

　　100表3-6：

　　电压互感器选择结果表

　　安装地点

　　型号

　　TYD-11VKI12数量

　　6个

　　2组

　　额定变比

　　0.2级

　　110KV线路侧

　　10KV母侧

　　110000/√3、100/√3、100/√3、10010000/√3、1000/√3、100/√330额定容量（VA）

　　0.5级

　　5901级

　　1028表3-隔离开并选择结果一览表

　　安装地点

　　110KV侧

　　型号

　　GW4-110额定电压（KV）

　　11—12—

　　额定电流（A）

　　1250动稳定电流（KA）

　　504秒热稳定电流（KA）

　　2110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　表3-电容器选择结果表

　　安装地点

　　10KV侧

　　型号

　　ＢＷＹ0.5-12-1额定电压（KV）

　　10.5标称容量（KVA）

　　12标称电容μＦ

　　0.34表3-支柱绝缘子选择结果一览表

　　安装地点

　　１１０ＫＶ侧

　　１０ＫＶ侧

　　型号

　　ＺＳ－１１０

　　ＺＬ－１０／４

　　额定电压

　　（ＫＶ）

　　１１０

　　１０

　　绝缘子高度（mm）

　　１２００

　　１６０

　　机械破坏负荷（kg）

　　１５００

　　２.４

　　第四章

　　无功功率补偿

　　一、补偿无功功率的必要性。

　　无功功率的主要消耗者是感应电动机、变压器和电焊机等。它们都需要无功功率来建立交变磁场。无功功率除发电机是主要无功功率电源外，线路电容也产生一部分无功功率。但上述无功功率往往不能满足负荷对无功功率和电网对无功功率的需要，需要加装无功补偿设备。例如，同期调相机、移相电容器等，它们都是无功功率电源，这里仅谈，用移相电容补偿无功功率，即无功补偿问题。无功电源不足，交流系统电压降低，从而损坏用电设备，严重的会造成电压崩溃，使系统瓦解而造成大面积停电，还会使电能损耗增加，效率降低，限制线路的输电能力，因而补偿无功功率是保证电力系统安全运行的重要措施。

　　二、提高功率因数的补偿方法

　　1、采用同期调相机，同期调相机主要是空载运行的同步电动机，在过励磁情况下输出感性无功功率。与采用移相电容器相比，有功功率的单相损耗较大，具有旋转部分，需专人监护，运行时有噪音，但在短路故障时较为稳定，损坏后可修复继续使用。由于其容量较大，一般用于电力系统较大的变电所中，工业企业较少采用。

　　2、采用移相电容器，与采用同期调相机相比，移相电容器有下列特点：

　　A、优点

　　（1）、无旋转部件，不需专人维护管理；

　　（2）、安装简单；

　　（3）、可以做到自动投切，按需要增减补偿量；

　　（4）、有功功率损耗小；

　　B、缺点：

　　（1）、移相电容器的无功功率与其端电压的平方成正比，因此电压波动对其影响较大；

　　（2）、寿命短，损坏后不易修复；

　　（3）、对电流的稳定性差；

　　（4）、切除后有残留电荷，危及人身安全。

　　待设变电所要求补偿后功率因数达到0.9，而中间变电所负荷量不大，从技术性和经济性等综合考虑本所采用移相电容器补偿，详情请见计算书。

　　—13—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　三、电容器的补偿方式

　　电容器的补偿方式的选择，首先要从减少大量无功功率的传输入手，其基本原则就是尽量使用户的无功负荷就地供应。工厂企业内部电容器的补偿方式，可分为个别补偿、分组补偿和集中补偿三种。

　　1、个别补偿

　　适用于低压网络，与单台用电设备装于同一回路，这种无功功率就地供应的方式，补偿效果最好，可以减少配电变压器的容量及配电线路的截面及其相应传输无功功率的有功损耗，但电容器的利用率低，常用于由较长线路供电、长期运行的容量电动机。

　　2、分组补偿

　　电容器装设在车间变、配电室母线上，可提高电容器的利用率，但只能减少高压线路和配电变压器中的无功功率，而低压配电线路中的无功功率不能减少。

　　3、集中补偿

　　电容器装设在工厂总降压变电所的母线上（一般装设在低压母线侧），这种补偿方式，电容器安装方便、运行可靠、利用率高。但不能减少工厂内部配电网络中的无功功率。

　　综上所述，本变电所采用集中补偿的方式，分别装设在10KV母线两段侧。

　　四、电容器的补偿容量的确定

　　分别在低压母线的两侧并联电容器补偿，每侧补偿0.745MVAR，型号为TBB310－750/50接线方式：单Ｙ。

　　第五章

　　变电所的防雷保护及接地网设计

　　一、避雷针的布置和保护范围

　　避雷针是变电所屋外配电装置和所内电工建筑物防护直击雷过电压的主要设施，变电所避雷针布置应考虑以下几个方面的因素：

　　1、避雷针和保护范围应保护到站内各电气设备。

　　2、避雷针和保护范围和地下连接点至10KV设备与主接地网和地下连点，沿接地体的长度不得小于15米。

　　3、独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷电针及其接地装置与道路口等的距离不宜小于3米。

　　4、电压在110KV以上和配电装置，一般将避雷器装在配电装置和构架上，35KV及以下和高压配电装置和构架或房顶不宜装设避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时容易引起反击，另外在变压器的门型构架上不宜装设避雷针。这是因为门型构架距离变压器近，装设避雷针后，构架的集中接地装置距离变压器和金属外壳接地点在地中距离难以达到不小于15米要求。

　　二、避雷器的选择和校验

　　避雷器是发电厂、变电所防护雷电侵入波的主要设施，避雷器的选择和校验是以《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》为依据的。

　　由于氧化锌避雷器一般是无间隙，避免了间隙电压分布不均的缺点；在过电压下动作后无续流通过；不用串联火花间隙,其体积小、重量轻、结构简单在运行中维护方便、使用寿命长，造价也低等优点比普通阀式，磁吹阀式避雷器具有优越的保护性能，而且目前也具有逐步取代其他类型避雷器的趋势，因此，待设变电所各级电压的设备都选用氧化锌型避雷器来防护雷电侵入波的危害，并对各级电压的避雷器分别进行选择的校验，详细的校验过程参—14—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　见计算书。

　　表5-1：

　　避雷器选择果表

　　安装地点

　　110KV母线侧

　　主变压器中性点

　　１０ＫＶ母线侧

　　型

　　号

　　避雷器持续运雷电冲击8/20μs额定电行电压标称放压（KV）

　　（KV）

　　（10KA），电电流

　　(KA)峰值（KV）

　　１０８

　　721８４

　　5136三、接地装置

　　1、接地

　　电气设备和线路的某些部分通过接地装置与大地紧密连接起来，是保证供用电系统安全运行的主要措施之一。接地装置由接地体和接地线两部分组成。接地类型如下：

　　1、工作接地

　　为了保证电气设备正常和事故情况下能可靠工作而进行的接地，如发电机、变压器中性点接地。

　　2、保护接地

　　是将电气设备正常运行中不带电的金属部分与接地装置间作良好的金属连接，防止在电气设备绝缘损坏外壳带电时发生人身触电事故。

　　3、冲击接地

　　即防雷装置的接地。由于雷电流的幅值大，作用时间短暂，故接地装置在冲击电流作用下呈现的电阻值与工频接地电阻值有所差别。

　　2、接地网

　　为了降低接触电势和跨步电势，使其不超过规定值。

　　发电厂、变电所的接地装置在充分利用了自然接地体之后，还应装置人工接地体。

　　一般情况下，发电厂、变电所接地网中的垂直接地体对工频电流散流作用不大。避雷针、避雷器和避雷线附近加强集中接地和散泄雷电流之用。

　　接地网的外边缘应闭合，做成圆弧形，圆弧的半径不宜小于均压带间隔的一半。接地网内应敷设水平均压带。接地网的埋深一般采用0.6米或0.8米。

　　接地网的边缘经常有人出入的走道外，应铺设砾石、沥青路面或“帽檐式”均压带

　　综上所述，站区敷设水平接地体为主，辅以垂直接地极，主地网用Ф50镀锌圆钢，若土壤电阻率高，为满足接地电阻要求，可考虑外引接地网及深井接地极并施加降阻剂。

　　２６８

　　18645１０

　　1.55直流1mA参考电压（KV）

　　１５７

　　10324数量

　　Ｙ１０ＷR－１０８／２６８

　　Ｙ１.５WR-72/186Ｙ５ＷＺ－１７／４５

　　２组

　　2组

　　2组

　　—15—

　　110KV变电所一次部分初步设计（说明书）

　　第六章

　　变电所电气总平面布置

　　变电所内设备布置型式采用常规户外设备单列中型式：110KV设备及主变压器布置在室外。由于两电源点都位于所址北侧，考虑110KV进线方便的需要，110KV开关布置在所内北面。同时，负荷在变电所的东侧，10KV配电装置亦设在变电所内的东边，便于出线。而中央控制室和辅助厂房在南边，门口正面对着公路，方便运输。变电所电气总平面布置详见附图：“变电所总平面布置图”；变电所接地网布置详见附图：“接地网布置图”。

　　设计参考资料：

　　《电力工程设计手册》——水利电力出版社

　　《电气设备选择施工安装设计应用手册上册》——中国水利水电出版社

　　刘宝林主编

　　《发电厂电气部分》——西安电力学校

　　卫斌编

　　《电力工程设备手册》——中国电力出版社

　　《无间隙氧化锌壁雷器选择手册》——中国电力出版社

　　—16—

篇二：110kv变电站一次设计论文

　　毕

　　业

　　设

　　计(论文)

　　110kV降压变电所电气一次系统设计

　　系

　　别

　　电力工程系

　　专业班级

　　电气08K5班

　　学生姓名

　　严

　　丽

　　胡永强

　　指导教师

　　二〇一二年六月

　　摘要

　　随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求也日益提

　　高。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

　　110kV变电站的建设迅猛发展。

　　如何设计城网110kV变电站，是成网建设、改造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，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂与用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的中间环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

　　本次设计建设一座110kV降压变电站。首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较。选取灵活的最优接线方式。

　　其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三项短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。

　　最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验。

　　关键词：变电站；电气主接线；短路电流；设备选择；校验

　　原始数据

　　1、变电站类型：110kV降压变电所

　　2、电压等级：11010kV

　　3、负荷情况：

　　最大25MW，最小16MW，Tmax=5000小时，cosφ=0.85负荷性质：工业生产用电

　　4、出线情况：(1)110kV侧：2回（架空线）

　　LGJ—18528km；

　　(2)

　　10kV侧：12回（电缆）。

　　5、系统情况：(1)系统经双回线给钢厂供电；

　　(2)

　　系统110kV母线短路电流标幺值为33（SＢ

　　＝100MVA）

　　6、环境条件：(1)最高温度40℃，最低温度-25℃，年平均温度20℃；

　　(2)土壤电阻率

　　ρ<400欧米；

　　(3)当地雷暴日

　　40日年。

　　电气主接线的设计与选择

　　2.1概述

　　主接线是变电站电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接

　　线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的主要环节。主接线

　　的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切

　　相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较

　　大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。

　　2.2主接线设计的基本要求

　　发电厂的电气主接线应根据变电所在电力系统中的地位、发电厂的规

　　划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件参数、设备特点等条件，并应

　　综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩

　　建等要求。对于主接线设计的基本要求，概括的说应包括可靠性、灵活性

　　和经济性三个方面。

　　2.2.1可靠性

　　安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接

　　线最基本要求。主接线能可靠地工作，以保证对用户不间断供电。

　　评价电气主接线可靠性的标志是：

　　1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；

　　2）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

　　的回路数和停运时间，并要求保证对全部一级负荷和大部分二级负荷的供

　　电；

　　3）尽量避免变电所全部停运的可能性。

　　2.2.2灵活性

　　电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转

　　换。

　　灵活性要求应包括以下几个方面：

　　1)

　　操作的方便性。在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，便于运行人员掌握，不至于在操作过程中出差错；

　　2)

　　调度的方便性。

　　调度运行中应可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；

　　3)

　　扩建的方便性。

　　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。

　　4）检修的方便性。

　　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，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电。

　　2.2.3经济性

　　主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。

　　经济性主要从以下几个方面考虑：

　　1）投资省：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杂，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；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简

　　单电器；

　　2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节

　　省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变

　　压器，以简化布置。

　　3）电能损失少：

　　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。

　　2.3主接线的选择

　　原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压

　　器台数、容量以及母线结构等的不同考虑，最终确定出在技术上合理、经

　　济上可行的最终方案。

　　2.4主接线方案选择

　　2.4.1电压110kV侧接线

　　（1）采用单母线分段接线

　　图2-1110kV单母线分段接线

　　优点：①供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以缩小母线故

　　障（或检修）的停电范围。

　　一组母线故障后，另一组母线能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。②扩建方便，可向双母线的左

　　右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会

　　引起原有回路的停电。③运行灵活性高，变压器既可以并列运行，也可以

　　分列运行

　　[2][4]。[2]熊信银，朱永利．发电厂电气部分[M]．北京：中国电力出版社，2009．[4]石磊．

　　110kV降压变电所电气部分设计

　　[D]．兰州：理工大学电气工程学院，2009．

　　缺点：在一段母线故障或检修期间

　　,该母线上所有回路均需停电。

　　（2）采用内桥形接线

　　图2-2110kV内桥形接线

　　优点：内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单。高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地

　　过渡成单母线分段或双母线分段接线。在高压线路运行操作频繁并且不承

　　担电网穿越功率的城网变电站这种情况下

　　,比较适合用这种接线方式。

　　缺点：在变压器发生故障或切除、投入时

　　,要使未发生故障的线路短时

　　停电且操作复杂。运行灵活性和可靠性较差。

　　（3）《电力工程设计手册》规定：110kV～220kV配电装置出线回路不超过2回时一般选用单母线接线或单母线分段接线。

　　《电力系统课程设计参考资料》规定：在满足运行要求的条件下，变电所高压侧尽可能考虑采用断路器较少或不用断路器的接线。在具有两台主变压器的变电所

　　中，当35kV～220kV线路为双回时，若无特殊要求，该电压级主接线均采用桥形接线。故选择单母线分段接线和内桥形接线两个方案进行技

　　[3]术经济比较

　　。[3]西北电力设计院．电力工程设计手册

　　[M]．上海：

　　2.4.2电压10kV侧接线

　　（1）采用双母线接线

　　图2-310kV双母线接线

　　优点：①供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以不停电

　　轮流检修任意一组母线。一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组母

　　线隔离开关时只需停该回路。②调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任

　　意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变

　　化的需要。③扩建方便可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两

　　组母线的电源和负荷的平均分配。

　　缺点：设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易发生误操作。

　　（2）采用手车式高压开关柜单母线分段接线

　　10kV图2-410kV手车式高压开关柜单母线分段接线

　　《

　　35～110kV变电所设计规范》

　　规定，当变电所装有两台主变压器时，6～10kV侧宜采用分段单母线。

　　线路为12回及以上时，亦可采用双母线。本变电站10kV侧线路为14回，可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案

　　[5]。[5]江苏省电力设计院．

　　35～110kV

　　变电所设

　　计规范[M]．北京：中国电力出版社，1988．

　　与（1）相比，（2）简单清晰，调度灵活，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小。采用手车式高压开关柜，断路器检修问题可不用

　　复杂的旁路设施来解决，大大缩短了用户的停电时间，保证了供电可靠性。

　　这也是目前10kV电压等级最为常见的接线形式。

　　根据钢厂调研的数据及具体情况的考虑，设计出的主接线图如下：

　　12回

　　110kV10kV图2-5主接线图

　　此方案：110kV侧位内桥形接线，10kV侧单母分段接线。

　　内桥接线的任一线路投入、断开、检修或路障时，都不会影响其他回

　　路的正常运行，但当变压器投入、断开、检修或故障时，则会影响另一回

　　线路的正常运行。桥形接线中使用断路器台数少，其配电装置占地也少，能满足变电所可靠性要求，具有一定的运行灵活性，桥形接线适用于线路

　　为两回、变压器为两台变电站。

　　变压器的选择

　　3.1概述

　　在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之

　　一，其担任着变换网络电压进行电力传输的重要任务，同时兼顾电力系统

　　负荷增长情况。在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身

　　特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主

　　变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。确定合理的变压器容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证

　　【】。

　　3.2主变压器台数的选择

　　由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是郊区

　　110kV降压变电所，它是以110kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输

　　10kV母线上，再

　　将电能分配出去。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。

　　为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变

　　电所中一般装设两台主变压器。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。

　　适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一

　　台主变压器可承担

　　60%～80%的负荷保证全变电所的正常供电。

　　故选择两

　　台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。

　　3.3主变压器容量的选择

　　变电所主变容量一般按

　　5～10年规划负荷选择，并适当考虑远期10～

　　2年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所最大负荷给定，所以应按最大总负荷来选择主变的容量，根据变电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所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时

　　间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变

　　压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的60%～80%，该变电所是

　　按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为：

　　当一台变压器停运时，可保证对70%负荷的供电。因此主变压器的容

　　量为：

　　本设计任务中110kV侧电源为无限大系统，该侧的出线负荷功率由该无限大系统供给，不需通过主变传送。10kV侧的最大负荷25MW，最小负荷

　　16MW，功率因素为0.85，需要从110kV侧系统通过主变来传送。因此，在正常运行情况下，主变传送的最大总容量为25MW。

　　已知10kV侧最大负荷为25MW，5，由计算可知单台主变的最大容量为：

　　PS总

　　S10kv10kv250.8529.412MVAcos

　　10kv则

　　=0.7×=0.7×29.412=20.59MVA所以，选择两台

　　25MVA的变压器并列运行。

　　3.4主变压器型式的选择

　　1、相数的选择

　　当不受运输条件限制时，在

　　330kV以下的变电所均应选择三相变压

　　器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情

　　况来选择。

　　单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装

　　置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。

　　本次设计的变电所，位于市郊区，负责工农业生产及城乡用电，不受

　　运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。

　　2、绕组数的选择

　　在具有两种电压等级的变电所，应选择双绕组变压器

　　本次所设计的变电所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，故不选择自耦变压器。

　　分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%。虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。

　　普通双绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求，又能满足调度的灵活性。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通双绕组变压器。

　　3、调压方式的选择

　　为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，110kV及以上网络电压应符合以下标准：

　　1)枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位

　　置及电网电压降而定，可为电网额定电压的1～1.3倍，在日负荷最大、最

　　10%，事故后不应

　　小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过

　　低于电网额定电压的95%。

　　2)电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变

　　电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%～

　　100%。

　　调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在

　　±5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达

　　30%。

　　由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。

　　4、连接组别的选择

　　变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运

　　行。

　　5、主变压器冷却方式的选择

　　主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循

　　环水冷却，虽然散热效率高，具有节约材料减少变压器本体尺寸等优点，但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护

　　工作量较大。综上所述，本设计选择强迫油循环风冷却。

　　3.5主变压器的最终确定

　　确定所选变压器型号：SFL-25000，其技术数据如下表：

　　表3-1主变压器SFL-25000技术数据

　　型

　　容

　　号

　　量

　　SFL-2500025MVA11kVY031.119010.5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（%）

　　综合投资（万元）

　　0.71短路电流计算

　　4.1概述

　　在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。

　　短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。

　　在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。

　　电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况

　　较严重，应给以足够的重视。

　　因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。

　　4.2短路计算的目的及假设

　　1、短路电流计算目的[7][7]李光哲．220kV降压变电站电气一次部分设计

　　[D]．广东：广东工业大学，2007．

　　短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节，其计算目的是：

　　1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否

　　需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

　　2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安

　　全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计

　　算。

　　3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相

　　对地的安全距离。

　　4）接地装置的设计，也需用短路电流。

　　2、短路电流计算的一般规定

　　1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为

　　本期工程建成后

　　5～10年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路

　　电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换过程中可能并列运行的接线方

　　式。

　　2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有

　　反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

　　3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在

　　正常接线方式时短路电流为最大的地点。

　　4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路

　　验算。

　　3、短路计算基本假设

　　1）正常工作时，三相系统对称运行；

　　2）所有电源的电动势相位角相同；

　　3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随

　　电流大小发生变化；

　　4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

　　5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；

　　6）系统短路时是金属性短路

　　[8]。[8]

　　黄纯华．发电厂电气部分课程设计参

　　考资料[M]．北京：水利电力出版社，1987．

　　4、基准值

　　高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：

　　基准容量：SB=100MVA

　　基准电压：Uav（kV）

　　10.51155、短路电流计算的步骤

　　1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；

　　2）给系统制订等值网络图；

　　3）选择短路点；

　　4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周

　　期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。

　　标幺值：

　　有名值：

　　5）计算短路容量，短路电流冲击值

　　短路容量：

　　短路电流冲击值：

　　4.3短路电流计算

　　电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况

　　较严重，应给以足够的重视。

　　因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。

　　4.3.1计算系统与各元件电抗

　　取基准容量SB=100MVA，基准电压为Uav。

　　变压器阻抗电压：

　　则变压器电抗为：

　　XT*

　　U

　　k%S10.5100B

　　0.42100SN10025系统及线路阻抗：

　　系统110kV侧母线短路电流标幺值为

　　33，则110kV

　　侧母线短路电抗为；110kV侧2回架空线为LGJ-185，长度为28km，查

　　表得电抗为0.395，则2线路电抗值为，其标么值为

　　Xl*11.0610011520.084。

　　4.3.2等值网络及短路电流的计算

　　0.03030.084110kV0.084f20.420.4210kVf1图4-1等值网络图

　　1)f1点短路时：

　　短路电流标幺值：

　　I"f1*

　　X*10.030310.0840.423.542I"

　　""I*SB23Uav3.542100310.519.473kA短路电流有名值：

　　f1冲击电流：

　　全电流最大有效值：

　　短路容量：

　　2)

　　f2点短路时：短路电流标幺值：

　　短路电流有名值：

　　冲击电流：

　　全电流最大有效值：

　　短路容量：

　　ich2.55I"1f2.5519.473k4A9.65629.404kA

　　Ich

　　1.51I""

　　1.5119.473S

　　3UI"f131119.473371.010MVA

　　I"f2*

　　X11*0.03030.08413.831I"""f2I*SB3Uav13.8311006.944kA

　　3115ich

　　2.55I"f22.556.94417.707kA

　　Ich

　　1.51I""

　　1.516.94410.485kA

　　S

　　3UI"f231216.9441455.310MVA

　　防雷设计

　　5.1防雷保护的设计

　　变电所的雷害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路

　　后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针

　　和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采

　　取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。

　　避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配

　　电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电

　　所。

　　避雷器的作用：专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个

　　放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器

　　先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。

　　5.2主变中性点放电间隙保护

　　为了保护变压器中性点，尤其是不接地高压器中性点的绝缘，通常在

　　变压器中性点上装设避雷器外，还需装设放电间隙，直接接地运行时零序

　　电流保护起作用，动作接地变压器，避雷器作后备；变压器不接地时，放

　　电间隙和零序过电压起保护作用，大气过电压时，线路避雷器动作，工程

　　过电压时，间隙保护动作。因氧化锌避雷器残压低，无法与放电间隙无法

　　配合，故选用阀型避雷器。

　　5.3避雷器的选择

　　110kV接避雷器的选择及校验：

　　由Un=110kV，查书选FCZ-110，如下表所示：

　　表7-1FCZ-110的技术数据

　　工频放电电压(kV)型号

　　额定电压(kV)

　　灭弧电压(kV)126不小于

　　255不大于

　　290FCZ-11110检验：

　　1）灭弧电压：

　　其中为导线对地相电压，为系数（当导线对地相电压最大时为

　　1）

　　因为

　　=1×110=64.71kV，=126kV所以

　　2)工频放电电压下限：

　　因为

　　=255kV，3.5=3.5×110=226.47kV则可选此型号。

　　所以

　　10kV母线接避雷器的选择及校验

　　由kV，查书选FZ-10型，如下表所示：

　　表7-2FZ-10的技术数据

　　额定电压

　　型号

　　组合方式

　　(kV)

　　灭弧电压

　　(kV)

　　12.7工频放电电压

　　(kV)不小于

　　26不大于

　　FZ-10单独元件

　　检验：

　　10311)灭弧电压：

　　因为

　　=10=5.882kV，=12.7kV所以

　　2)工频放电电压下限：

　　因为

　　=26kV，=3.5×10=20.59kV则可选此型号。

　　所以

　　避雷器型号一览表：

　　表7-3各电压等级选用避雷器型号

　　额定电压

　　型号

　　灭弧电压

　　(kV)12612.7工频放电电压(kV)不小于

　　25526不大于

　　29031组合方式

　　(kV)110单独元件

　　10FCZ-110FZ-15.4避雷针的选择

　　避雷针的设计一般有以下几种类型：

　　1)单支避雷针的保护；

　　2)两针避雷针的保护；

　　3)多支避雷针的保护；

　　在对较大面积的发电厂和变电所进行保护时

　　,采用等高避雷针联合保

　　,采用四支避雷针。被保护

　　护要比单针保护范围大。因此，为了对本站覆盖

　　变电所总长66.2m,宽63.5m,查手册，门型架构高

　　15m。避雷针的摆放如下

　　图所示：

　　63.5mm2.66图7-1避雷针保护图

　　＝＝

　　63.5m;＝＝66.2m

　　＝m

　　式中：)；p为高度影响系数（时，p=1;时，）所以，需要避雷针的高度h为:<30m，p=1。

　　四只避雷针分成两个三只避雷针选择。

　　验算:首先验算123号避雷针

　　对保护高度:

　　1﹑2号针之间的高度：＝28.1－63.57＝19.03m＞15m

　　2﹑3号针之间的高度：＝28.1－66.27＝18.64m＞15m

　　1﹑3号针之间的高度:＝28.1－7＝15m

　　由上可见,对保护物的高度是能满足要求的。

　　对保护宽度:

　　1﹑2号针的保护宽度：＝1.5(－)＝1.5(19.03－15)＝4.03＞2﹑3号针之间的宽度：＝1.5(－)＝1.5(18.64－15)＝3.64＞0由此可见,对保护物的宽度是能满足要求的。

　　所以，123针是满足要求的。

　　由于4个避雷针的摆放是长方形,所以，134针也是满足要求的，即四支高度选为30m的避雷针能保护整个变电所。

　　在hx=15m处，每根避雷针半径：rx=(1.5h-2hx)p=(1.5×30-2×15)

　　×1=15m

　　接地网的设计

　　6.1设计说明

　　变电站需要有良好的接地装置，以满足工作安全和防雷保护接地要

　　求。一般做法是根据安全和工作接地的要求，敷设一个统一的接地网，然

　　后再在避雷针和避雷器下面增加接地体，以满足防雷接地的要求。总的接

　　地电阻为水平接地体接地电阻和垂直接地体接地电阻的并联等效阻值。一

　　般要求总的接地电阻,才能保证运行的安全。

　　6.2接地体的设计

　　工程实用的接地体主要由扁钢、圆钢、角钢或钢管组成，埋入地表下

　　0.5—1m。水平接地体多用扁钢，宽度一般为20—40mm，厚度不小于4mm，或者用直径不小于6mm的圆钢。垂直接地体一般用（--）或钢管，长度一

　　般为2.5m。

　　6.3接地网的计算

　　1）垂直接地体：

　　式中：l是接地体长度（m）d是接地体直径（m）。当采用扁钢时

　　d=d2,b为扁钢的宽度。当采用角钢时d=0.84b，b是角钢每边宽度。

　　当有n根垂直接地体时，总接地电阻可按并联电阻计算：

　　式中：称为利用系数，它表示由于电流互相屏蔽而使接地体不能充分利用的程度，一般为0.65—0.8。

　　2）水平接地体：

　　（11-3）

　　式中：L是接地体的总长度（m）；）；A是表示因受屏蔽影响接地体电

　　阻增加的系数。其数值如下表

　　表11-1因受屏蔽影响接地体电阻增加的系数

　　序号

　　12345678接

　　地

　　体

　　形式

　　屏蔽系0.380.480.871.6912.145.278.81数

　　本次设计采用先在地下深为

　　h的水平面上敷设方格形状的水平接地

　　体，如下图所示：（俯视图）

　　图8-1接地网俯视图

　　调整水平接地体的间距可以改变水平接地电阻的阻值，然后再在两水

　　平接地体的相交处敷设垂直接地体，如下图所示（侧视图）

　　图8-2接地体侧视图

　　设

　　水

　　平

　　接

　　地

　　体

　　的间

　　距

　　为4m，则

　　应

　　敷

　　设

　　水

　　平

　　接

　　地

　　体

　　63.5/41546066.2/463.5,161516根（[]为取整符号），由于

　　46466.2，所以接地网比变电站小一点。水平接

　　地体埋设深度取

　　h=0.8m,采用宽度为30mm,厚度为4mm的扁钢；垂直接

　　地体采用的角钢，长度为

　　2.5m，垂直接地体的电阻阻值：

　　d0.84b取得

　　0.840.040.0336m

　　水

　　平

　　接

　　地

　　体

　　的电

　　阻

　　值

　　：

　　L

　　521556143821604m0.04/20.02mdb/2取A=2.14得：

　　总的接地电阻阻值为以上两个电阻的并联：

　　满

　　足

　　要

　　求。

　　当间距取5m时算得不符合要求，若间距取得比

　　济性的要求，所以取

　　4m最好。

　　4m

　　小，则不符合经

　　参考文献

　　[1]

　　[2]

　　黄纯华.发电厂电气器部分课程设计参考资料[M]．北京：水利电力出版社，2008．

　　曹绳敏．电力系统课程设计及毕业设计参考资料[M]．水利电力出版社，1995．

　　[3]

　　电力工业部西北电力设计院．

　　电气工程设计手册电气一次部分[M]．上

　　海：科学技术出版社，1980．

　　[4]

　　熊信银．发电厂电气部分(第三版)[M]．中国电力出版社，2004．

　　[5]

　　河南省电力工业局．变电所电气设备及运行[M]．中国电力出版社，1995[6]

　　陈珩.电力系统稳态分析(第三版)[M]．中国电力出版社，2007．

　　[7]

　　唐志平.供配电技术[M]．电子工业出版社，2005．

　　[8]

　　电力工业部西北电力设计院．

　　电气工程设计手册电气一次部分[M]．上

　　海科学技术出版社，1980．

　　[9]

　　王辑祥，梁志坚．电气接线原理及运行[M]．中国电力出版社，2005．

　　[10]

　　陈生贵．电力系统继电保护[M]．重庆大学出版社，2003．

　　[11]

　　何仰赞．电力系统分析[M]．华中科技大学出版社，2002．

　　[12]

　　李光琦．电力系统暂态分析（第三版）[M]．中国电力出版社，2007．

　　[13]

　　丁毓山．10-220kV变电所设计[M]．辽宁科学技术出版社，1993．

　　[14]

　　文锋．现代发电厂概论[M]．中国电力出版社，1999．

　　[15]

　　黄益庄．变电站综合自动化技术[M]．中国电力出版社，2001．

　　[16]

　　江苏省电力设计院．35-110kV无人值班变电所典型方案的设计[M]．中

　　国电力出版社，2002．

　　[17]

　　朴在林．35-110kV变电工程通用图集[M]．中国水利水电出版社，2001．

　　[18]

　　姚春球．发电厂电气部分[M]．中国电力出版社，2004．

　　[19]

　　狄富清．变电设备合理选择与运行检修[M]．机械工业出版社，2006．

　　[20]丁毓山，雷振山．

　　中小型变电所实用设计手册

　　[M]．中国水利水电出版

　　社，2000．

　　致谢

　　在整个毕业设计的过程中，特别感谢胡永强老师给与的指导与帮助。

　　从毕业题目的选取到最后论文的完成，曾多次与老师讨论交流，许多问题

　　在老师的教导下都迎刃而解，更重要的是在交流中学到了思考问题的角度

　　和解决问题的方法。

　　在论文收集资料和撰写过程中，我也得到了同学的热心帮助和指导，在此向他们表示衷心的感谢。

　　本文参考了许多专家、学者的研究成果和大量报刊、杂志的相关资料，在

　　此一并表示感谢。

篇三：110kv变电站一次设计论文

　　110kV降压变电站一次系统设计毕业论文（完整版）

　　XXX大学

　　毕业设计(论文)110kV降压变电站一次系统设计

　　院系名称：

　　专业：

　　学生姓名：

　　学号：

　　指导老师：

　　（本论文有完整的逻辑框架，内容详实，WORD格式/A4大小稍作修改可直接使用，顺利毕业无忧！）

　　XXX大学教务处制

　　2019年05月25日

　　目录

　　摘要..............................................................................................................................................................................II引言.(1)1电气主接线方案的选择(1)1.1电气主接线设计(1)1.1.1主接线的设计原则(1)1.1.2主接线的设计要求(1)1.1.3拟定主接线方案(2)1.1.4原始资料(5)1.1.5拟定方案(5)1.2电气主接线方案的确定(5)1.2.1主接线方案的可靠性比较(5)1.2.2主接线方案的灵活性比较(8)IAbstract..............................................................................................................

　　1.2.3主接线方案的经济性比较(8)1.2.4主接线方案的确定(7)2变压器的确定(8)2.1主变压器容量、台数及型号的选择(8)2.1.1主变压器的选择(8)2.2所用变压器容量、台数及型号的选择(12)2.2.1所用变压器台数及容量的确定(12)2.2.2所用电源引接方式(13)2.2.3所用变的选择(13)3短路电流计算(13)3.1短路电流计算的目的(13)3.2短路电流计算的一般规定(13)3.2.1计算的基本情况(13)3.2.2接线方式(14)3.2.3计算容量(14)3.2.4短路种类(14)3.3短路电流计算(14)3.3.1选择计算短路点(14)3.3.2画等值网络图(14)3.3.3计算.............................................................................................错误！未定义书签。

　　4设备的选择与校验(18)4.1设备选择的原则和规定(19)4.1.1设备选择的一般原则(19)4.1.2设备选择的有关规定(19)4.2导线的选择和校验(20)4.2.1导线的选择(21)4.2.2导线的校验(23)4.3断路器的选择和校验(19)4.3.1断路器选择的技术条件(19)

　　4.3.2断路器型式和种类的选择(25)4.3.3断路器的选择和校验(25)4.4隔离开关的选择和校验(27)4.4.1隔离开关的选择及校验原则(27)4.4.2隔离开关的选择及校验(28)4.5互感器的选择及校验(29)4.5.1电压互感器的选择(29)4.5.2电流互感器的选择(30)4.5.3电流互感器的校验(31)4.6避雷器的选择及校验(32)4.6.1型式(32)4.6.2金属氧化物避雷器选择原则(32)5屋内外配电装置设计(34)5.1配电装置的设计要求(34)5.1.1配电装置应满足的基本要求(34)5.1.2配电装置的安全净距(34)5.2.1屋外配电装置选择原则(35)5.2.2屋外配电装置选择(29)5.2.310kV屋内配电装置选择(29)6防雷及接地系统设计(29)6.1防雷系统(29)6.1.1hx=11m的保护范围(29)6.1.2hx=7m的保护范围(36)6.2变电站接地装置................................................................................错误！未定义书签。

　　6.2.1接地装置要求.............................................................................错误！未定义书签。

　　6.2.2接地网的扁钢尺寸要求(38)6.2.3接地装置选择(38)7变电站总体布置(38)

　　7.1总体规划(38)7.2总平面布置(38)7.2.1总平面布置的主要内容(38)7.2.2总平面布置的基本原则(39)参考文献(40)致谢(41)附录...............................................................................................................错误！未定义书签。

　　ContentsAbstract..........................................................................................................................................IIIntroduction.(1)1Thechoiceofelectricalmainwiringscheme(1)1.1Electricalmainwiringdesign(1)1.1.1Designprincipleofmainwiring(1)1.1.2Mainwiringdesignrequirements(1)1.1.3Mainwiringscheme(2)1.1.4Source(4)1.1.5Plan(5)1.2Determinationofelectricalmainwiringscheme(5)1.2.1Reliabilitycomparisonofmainwiringscheme(5)1.2.2Theflexibilityofmainwiringscheme(7)1.2.3Economiccomparisonofmainwiringschemes(7)1.2.4Determinationofmainwiringscheme(7)2Determinationoftransformer(8)2.1Themaintransformercapacityandnumberandtypeselection(8)2.1.1Selectionofmaintransformer(8)2.2Volume,numberandtypesoftransformerusedinthechoiceof(10)2.2.1Bydeterminethenumberandcapacityoftransformers

　　(10)2.2.2Leadconnectionmode(11)2.2.3Variableselectionused(11)3Calculationofshort-circuitcurrent(11)3.1Thepurposeofshort-circuitcurrentcalculation(11)3.2Generalrulesforcalculationofshort-circuitcurrent(12)3.2.1Basicsituationofcalculation(12)3.2.2Connectionmode(12)3.2.3Computationalcapacity(12)3.2.4Short-circuittype(12)3.2.5Short-circuitcalculationpoint(12)3.3Calculationofshort-circuitcurrent(12)3.3.1Selecttheshort-circuitpoint(12)3.3.2Drawingequivalentnetworkdiagram(12)3.3.3Calculation(12)4Selectionandverificationofequipment(16)4.1Theprincipleandregulationsofequipmentselection(16)4.1.1Generalprinciplesforequipmentselection(16)4.1.2Therelevantprovisionsofthechoiceofequipment(17)4.2Wireselectionandverification(17)4.2.1Wireselection(17)4.2.2Calibrationofwire(19)4.3Selectionandverificationofcircuitbreaker(19)4.3.1Technicalconditionsforselectingcircuitbreakers(19)4.3.2Choiceoftypeandtypeofcircuitbreaker(21)4.3.3Selectionandverificationofcircuitbreaker(21)4.4Isolationswitchselectionandverification(22)4.4.1Isolationswitchselectionandcalibrationprinciple(22)4.4.2Isolationswitchselectionandverification(23)4.5Selectionandverificationoftransformer(24)

　　4.5.1Thechoiceofvoltagetransformer(24)4.5.2Thechoiceofcurrenttransformer(24)4.5.3Calibrationofcurrenttransformer(25)4.6Selectionandverificationofarrester(26)4.6.1Type(26)4.6.2Metaloxidearresterselectionprinciple(26)5Designofpowerdistributionequipmentinsideandoutsidethehouse(27)5.1Distributionequipmentdesignrequirements(27)5.1.1Basicrequirementsfordistributionequipment(27)5.1.2Distributiondevicesecurityclearance(28)5.2Distributionequipmentselectionandlayout(28)5.2.1Selectionprincipleofdistributionequipmentoutsidethehouse(28)5.2.2Outdoordistributionequipmentselection(30)5.2.310kVpowerdistributiondeviceselection(30)6Lightningprotectionandgroundingsystemdesign(29)6.1Lightningprotectionsystem(29)6.1.1Hx=11mprotectionrange(29)6.1.2Hx=7mprotectionrange(30)6.2Substationgroundingdevice(31)6.2.1Earthingdevicerequirements(31)6.2.2Groundingflatsizerequirements(31)6.2.3Earthingdeviceselection(31)7Substationgenerallayout(31)7.1Overallplanning(31)7.2Generallayout(31)7.2.1Maincontentsoftotalplanelayout(31)7.2.2Basicprinciplesofgenerallayout(31)Reference(33)

　　Thank(34)Appendix(35)110KV降压变电站一次系统设计

　　摘要：本文是对110kV变电站电力系统进行总体分析，然后进行计算和初步设计，确定了变电站电气一次系统主接线的形式。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。本次设计进行了电气主接线的设计和选择、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、互感器、避雷器等）、各电压等级配电装置设计、防雷保护接地系统设计和变电站总体布置。本设计以《电力工程电气设计手册》、《35～110kV高压配电装置设计规范》等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。

　　关键词：一次系统变压器短路电流设计

　　110kvstep-downsubstationsystemdesignAbstractThisarticleistooverallof110kvsubstationofpowersystemanalysis,andthenthecalculationandpreliminarydesign,determinestheelectricsubstationmainwiringintheformofasystem.Thesubstationequippedwithtwosetsofthemaintransformer,stationNaZhuwiringisdividedinto110kv,35kvand10kvvoltagegradethree.Thedesignofthemainelectricalwiringdesignandselection,short-circuitcurrentcalculation,themainelectricalequipmentselectionandcalibration(includingcircuitbreaker,isolatingswitch,currenttransformer,lightningarrester,etc.),thevoltageleveldistributionequipmentdesign,lightningprotectiondesignandgeneralarrangementofsubstationgroundingsystem.Thisdesignisto"electricalengineeringelectricaldesignmanual","35~110kvhigh-voltagepowerdistributionequipmentdesigncodespecificationssuchasdisciplineasthebasis,thecontentofthe

　　designinconformitywiththerelevanteconomicandtechnologicalpoliciesofthestate,theselectedequipmentforallcountriesrecommendnewproducts,advancedtechnology,reliableoperation,economicandreasonableKeywords:primarysystem;transformer;short-circuitcurrent;design引言

　　变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

　　本次设计为110kV变电站一次系统初步设计，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文在撰写的过程中，得到老师和同学大力协助和建议，在此致以衷心的感谢。

　　由于时间所限，设计书难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正并提出宝贵意见。

　　1电气主接线方案的选择

　　1.1电气主接线设计

　　在发电厂和变电站中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互

　　感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能

　　生产、汇集和分配的电气主回路，这个电气回路被称为电气一次系统，又称为电气主接线。

　　电气主接线是变电站设计的主体，采用何种主接线形式，与电力系统原始资料，变

　　电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，并且对电气设备选择、配

　　电装置布置、继电保护的控制方式的拟定等都有直接的影响。因此，电气主接线的设计

　　必须根据电力系统、变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技

　　术经济比较，合理地选择主接线方案。

　　1.1.1主接线的设计原则

　　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。

　　1.1.2主接线的设计要求

　　1.1.2.1可靠性：

　　供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，主接线首先必须满足

　　这一可靠性的要求。

　　（1）断路器检修时,能否不影响供电。

　　（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

　　（3）变电站全部停电的可能性。

　　（4）满足对用户的供电可靠性指标的要求。

　　1.1.2.2灵活性：

　　（1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。

　　（2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不影响对用户的供电。

　　（3）扩建要求。应留有发展余地，便于扩建。

　　2.1.2.3经济性：

　　（1）投资省。主接线应力求简单，有时应采取限制短路的措施，继电保护和二次回路不过分复杂；

　　（2）占地面积小。主接线设计应使配电装置占地较少；

　　（3）电能损失小。应避免迂回供电。主变压器的型号、容量、台数的选择要经济合理。

　　1.1.3拟定主接线方案

　　主接线的基本形式，概括地可分为两大类：

　　（1）有汇流母线的接线形式：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关。

　　（2）无汇流母线的接线形式：变压器—线路单元接线、桥形接线、角形接线等。

　　1.1.3.1几种接线方式

　　1.1.3.1.1单母线接线

　　优点：接线简单清晰，设备少，投资省，运行操作方便，且便于扩建。

　　缺点：可靠性及灵活性差。

　　适用范围：只有一台主变压器，10kV出线不超过5回，35kV出线不超过3回，110kV出线不超过2回。

　　1.1.3.1.2单母线分段接线

　　优点：

　　（1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源

　　供电。

　　（2）当一段母线故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。

　　缺点：

　　（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间停电。

　　（2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。C扩建时需两个方面扩建。

　　适用范围：适用于6~10kV配电装置出线6回及以下，35~60kV

　　配电装置出线4~8回，110~220kV配电装置少于4回时。

　　1.1.3.1.3双母线分段接线。

　　由于当进出线总数超过12回及以上时，方在一组母线上设分段断路器，根据原始资料提供的数据，此种接线方式过于复杂，故不作考虑。

　　1.1.3.1.4双母线接线。

　　优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于检修和试验。

　　缺点：使用设备多，特别是隔离开关，配电装置复杂，投资较多，且操作复杂容易发生误操作。

　　适用范围：出线带电抗器的6~10kV出线，35~60kV配电装置出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时，110kV~220kV出线超过5回时。

　　1.1.3.1.5增设旁路母线的接线。

　　由于6~10kV配电装置供电负荷小，供电距离短，且一般可在网络中取得备用电源，故一般不设旁路母线；35~60kV配电装置，多为重要用户，为双回路供电，有机会停电检修断路器，所以一般也不设旁路母线；采用单母线分段式或双母线的110~220kV配电装置一般设置旁路母线，设置旁路母线后，每条出线或主变间隔均装设旁路隔离开关，这样一来，检修任何断路器都不会影响供电，将会大幅度提高供电可靠性。

　　优点：可靠性和灵活性高，供电可靠。

　　缺点：接线较为复杂，且操作复杂，投资较多。

　　适用范围：

　　（1）出线回路多,断路器停电检修机会多；

　　（2）多数线路为向用户单供，不允许停电，及接线条件不允许断路器停电检修时。

　　1.1.3.1.6变压器—线路单元接线。

　　优点：接线简单，设备少，操作简单。

　　缺点：线路故障或检修时，变压器必须停运；变压器故障或检修时，线路必须停运。

　　适用范围：只有一台变压器和一回线路时。

　　1.1.3.1.7桥形接线：分为内桥和外桥两种。

　　（1）内桥接线：连接桥断路器接在线路断路器的内侧。

　　优点：高压断路器数量少，四回路只需三台断路器，线路的投入和切除比较方便。

　　缺点：1）变压器的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路暂时停运；2）出线断路器检修时，线路需长时间停运；3）连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行。

　　适用范围：容量较小的变电站，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。

　　（2）外桥接线：连接桥断路器接在线路断路器的外侧。

　　优点：设备少，且变压器的投入和切除比较方便。

　　缺点：1）线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，且影响一台变压器暂时停运；2）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运；3）连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行。

　　适用范围：容量较小的变电站，并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较低的情况，当电网中有穿越功率经过变电站时，也可采用此种接线。

　　1.1.3.1.8角形接线

　　由于保证接线运行的可靠性，以采用3~5角为宜。

　　优点：

　　（1）投资少，断路器数等于回路数；

　　（2）在接线的任一段发生故障时，只需切除这一段及其相连接的元件，对系统影响较小；

　　（3）接线成闭合环形，运行时可靠、灵活；

　　（4）每回路都与两台断路器相连接，检修任一台断路器时都不致中断供电；

　　（5）占地面积小。

　　缺点：在开环、闭环两种运行状态时，各支流通过的电流差别很大，使电器选择困难，并使继电保护复杂化，且不便于扩建。

　　适用范围：出线为3~5回且最终规模较明确的110kV以上的配电装置中。

　　综上所述八种接线形式的优缺点，结合原始资料所给定的条件进行分析，拟定主接

　　线方案。

　　1.1.4原始资料

　　1.1.4.1电压等级：110/35/10kV1.1.4.2出线回路数：

　　110kV侧2回（架空线）LGJ-300/35km35kV侧6回（架空线）

　　10kV侧12回（其中电缆4回）

　　1.1.4.3负荷情况

　　＝

　　35kV侧：最大38/MW，最小20MW，max6000hT=，cos0.85＝

　　10kV侧：最大27MW，最小18MW，max6000hT=，cos0.85负荷性质：工农业生产及城乡生活用电

　　1.1.4.4系统情况

　　（1）系统经双回路给变电站供电。

　　（2）系统110kV母线短路容量为3000MVA。

　　（3）系统110kV母线电压满足常调压要求。

　　1.1.4.5环境条件：

　　年最高温度：39℃

　　年最低温度：-15℃

　　海拔高度：100m雷暴日数：30日/年

　　ρ<欧.米

　　土质：粘土、土壤电阻率251.1.5拟定方案

　　结合所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级适用的主接线方式列出：

　　1.1.5.1110kV只有两回出线，且作为降压变电站，110kV侧无交换潮流，两回线路都可向变电站供电，亦可一回向变电站供电，另一回作为备用电源。所以，从可靠性和经济性来定，110kV部分适用的接线方式为内桥接线和单母线分段两种。

　　1.1.5.235kV部分可选单母线分段及单母线分段兼旁路两种。

　　1.1.5.310kV部分定为单母线分段。

　　1.1.5.4拟定两种主接线方案：

　　方案I：110kV采用内桥接线，35kV采用单母线分段接线，10kV为单母线分段接线。

　　方案II：110kV采用单母线分段接线，35kV采用单母线分段兼旁路接线，10kV为单母线分段接线。

　　绘出方案I、方案II的单线图如下图。

　　#2主变#1主变10kV出线710kV出线810kV出线1010kV出线910kV出线1110kV出线1210kV出线610kV出线510kV出线310kV出线410kV出线210kV出

　　线

　　135kV出线Ⅳ35kV出线Ⅴ35kV出线Ⅵ35kV出线Ⅲ35kV出线Ⅱ35kV出线Ⅰ110kV出线Ⅱ110kV出线I35kV10kV110kV图1-1方案I接线图

　　图1-2方案II接线图1.2电气主接线方案的确定1.2.1主接线方案的可靠性比较

　　110kV侧：

　　方案I：采用内桥接线，当一条线路故障或切除时，不影响变压器运行，不中断供电；桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。且接线简单清晰，全部失35kV出线Ⅳ110kV

　　10kV35kV110kV出线I110kV出线Ⅱ35kV出线Ⅰ35kV出线

　　Ⅱ35kV出线Ⅲ35kV出线Ⅴ35kV出线Ⅳ10kV出线110kV出线210kV出线410kV出线310kV出线510kV出

　　线610kV出线1210kV出线1110kV出线910kV出线1010kV出线810kV出线7#1主变

　　#2主变

　　电的可能性小，但变压器二次配线及倒闸操作复杂，易出错。

　　方案II：采用单母线分段接线，任一台变压器或线路故障或停运时，不影响其它回路的运行；分段断路器停运时，两段母线需解列运行，全部失电的可能稍小一些，不易误操作。

　　35kV侧：

　　方案I：单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不致失电，另一段母线上其它线路需停运。

　　方案II：单母线分段兼旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器只可代一回线路运行，本段母线上其它线路需停运。

　　10kV侧：由于两方案接线方式一样，故不做比较。

　　1.2.2主接线方案的灵活性比较

　　110kV侧：

　　方案I：操作时，主变的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。线路的投入和切除比较方便。

　　方案II：调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。

　　35kV侧：

　　方案I：运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当开关或二次检修时线路要停运，影响供电。

　　方案II：运行方式复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式，检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。

　　10kV侧：两方案相同。

　　1.2.3主接线方案的经济性比较

　　将两方案主要设备比较列表如下：

　　表1-1两种方案设备比较表

　　项目方案主变压器

　　（台）

　　110kV断

　　路器（台）

　　110kV隔离

　　开关（组）

　　35kV断路

　　器（台）

　　35kV隔离

　　开关（组）

　　10kV设备

　　I238816相同II2510827相同

　　从上表可以看出，方案I比方案II少两台110kV断路器、两组110kV隔离开关，11组35kV隔离开关，方案I占地面积相对少一些（35kV侧无旁路母线），所以说方案I比方案II综合投资少得多。

　　1.2.4主接线方案的确定

　　对方案I、方案II的综合比较列表，对应比较一下它们的可靠性、灵活性和经济性，从中选择一个最终方案（因10kV侧两方案相同，不做比较）。

　　表1-2两种方案综合比较列表

　　通过以上比较，经济性上第I方案远优于第II方案，在可靠性上第II方案优于第I方案，灵活性上第I方案远不如第II方案

　　该变电站为降压变电站，110kV母线无穿越功率，选用内桥要优于单母线分段接线。又因为35kV及10kV负荷为工农业生产及城乡生活用电，在供电可靠性方面要求不是太方案

　　项目

　　方案I方案II可

　　靠

　　性

　　（1）简单清晰，设备少

　　（2）35kV母线故障或检修时，将导致该母线上所带3回出线全停

　　（3）任一主变或110kV线路停运时，均不影响其它回路停运

　　（4）各电压等级有可能出现全部

　　停电的概率不大

　　（5）操作简便，误操作的机率小

　　（1）简单清晰，设备多

　　（2）35kV母线检修时，旁路断路

　　器要代该母线上的一条线路，给重

　　要用户供电，任一回路断路器检修，均不需停电

　　（3）任一主变或110kV线路停运时，均不影响其它回路停运

　　（4）全部停电的概率很小

　　（5）操作相对简便，误操作的机

　　率大

　　灵

　　活

　　性

　　（1）运行方式简单，调度灵活性强

　　（2）便于扩建和发展

　　（1）运行方式复杂，操作烦琐，特别是35kV部分

　　（2）便于扩建和发展

　　经

　　济

　　性

　　（1）高压断路器少，投资相对少

　　（2）占地面积相对小

　　（1）设备投资比第I方案相对多

　　（2）占地面积相对大

　　高，即便是有要求高的，现在35kV及10kV全为SF6或真空断路器，停电检修的几率极小，再加上电网越来越完善，N+1方案的推行、双电源供电方案的实施，第I方案在可靠性上完全可以满足要求，第II方案增加的投资有些没必要。

　　经综合分析，决定选第I方案为最终方案，即110kV系统采用内桥接线、35kV系统采用单母分段接线、10kV系统为单母线分段接线。

　　2变压器的确定

　　2.1主变压器容量、台数及型号的选择

　　2.1.1主变压器的选择

　　2.1.1.1主变容量和台数的确定原则

　　主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。

　　在有一、二级负荷的变电站中宜装设两台变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变。如变电站可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变。对大城市郊区的一次变电站，在中压侧构成环网的情况下，宜装设两台变压器。

　　装设两台及以上主变的变电站，当断开一台时，其余主变的容量不应小于70-80%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。

　　电力潮流变化大和电压偏移大的变电站，在普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时，应采用有载调压变压器。

　　主变压器容量一般按照变电站建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。

　　对引入至负荷中心、具有直接从高压将为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

　　2.1.1.2主变压器台数的确定

　　主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。由于本变电站出线较多，负荷较重，为了提高供电可靠性，尽量减少由于停电带来的损失，因此，本变电站安装两台主变压器。

　　2.1.1.3调压方式的确定：

　　据设计任务书中：系统110kV母线电压满足常调压要求，且为了保证供电质量，电