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1、110kv变电站设计摘要 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
2、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 With the development of economy and the improvement of peoples living standard,the requirement of power quality is
3、 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 cond
4、itions 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 reliabi
5、lity 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
6、 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, cu
7、rrent 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 de
8、sign of 110 kV electricity primary system is completed. Keywords: substation; primary systerm; lightning protection; main transformer protection 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
9、 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
10、 . 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 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
11、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 .
12、 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
13、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 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
14、 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 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
15、阻抗标幺值0.15，Sj=100MVA。系统容量设计时计算值为500MVA。 表1-1 负荷情况分析 每回最 电压等级 负荷名称 负荷 东城花园 槐店乡 耐火材料厂 35kV 化肥厂 白鲨针布 保险公司 机械厂 17中 医院 农药厂 10kV 紫水小区 紫旋庭院 鑫鸳鸯集团 面粉厂 区* 5000 9000 5000 10000 4000 7000 8000 2000 3000 700 1200 1000 500 600 2000 功率因数 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.9 0.8 0.82 0.85 0.8 0.8 0.85 0.85 回路数 供电
16、方式 线路长度 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 15 8 7 11 3 4 5 5 3 7 4 5 2 5 7 1.2 设计的工作应遵循的主要原则 变电所的设计应根据工程的5XX年发展规划进行，做到远、近期结合，以1 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。 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。 变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。 变电所的设计必须遵循国家有关标准和规范的
17、规定，如35110kV变电所设计规范。 1.3 本次设计的主要内容 原始资料分析； 电气主接线的设计； 主变压器的选择； 无功补偿和电容器的选取； 最大持续工作电流及短路计算； 主要电气设备的选择； 继电保护规划； 防雷保护设计； 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。 2 2 电气主接线 2.1 电气主接线概述
18、 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
19、、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。 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
