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1、目 录摘 要 . I Abstract . II第1章 绪 论 . 11.1 供电技术的发展概况 . 11.2变电站技术的发展 . 11.3 110kV变电站发展现状 . 31.4 变电站设计的基本要求 . 31.5 本课题的研究内容 . 4第2章 电气主接线选择 . 52.1 概述 . 52.2 主接线的接线方式选择 . 62.3 110kV侧主接线设计 . 72.4 10kV接线设计 . 82.5 主接线图 . 8第3章 主变压器的选择 . 93.1 概述 . 93.2主变压器容量的选择 . 93.3 主变压器台数的选择 . 103.4 主变压器型式的选择 . 103.5主变压器其它参数
2、. 11第4章 短路计算 . 124.1 概述 . 124.2 短路计算的目的和假设 . 124.2.1短路电流计算的目的 . 124.2.2 短路电流计算的一般规定 . 124.2.3计算的假设条件 . 134.2.4 短路电流的计算步骤 . 134.3 具体计算 . 134.3.1 短路计算点d1（110kV母线短路） . 144.3.2 短路计算点d2（10kV母线短路） . 144.4 短路电流计算结果 . 15第5章 一次设备的选择与校验 . 175.1 电气设备选择的基本条件 . 175.1.1 电气设备选择的一般原则 . 175.1.2 电气设备选择的技术条件 . 175.1.3
3、 工作条件 . 175.1.4 短路稳定条件 . 175.1.5 绝缘水平 . 185.1.6 环境条件 . 185.2 高压隔离开关与断路器的选择与校验 . 195.2.1 隔离开关的用途 . 205.2.2 对隔离开关的基本要求 . 205.2.3 隔离开关的类型 . 205.2.4 高压断路器的用途和类型 . 215.2.5 对高压断路器的基本要求 . 215.2.6 参数选择 . 225.2.7 隔离开关与断路器的选择 . 225.3 互感器的选择与校验 . 235.3.1电流互感器的选择 . 235.3.2电压互感器的选择 . 255.4 高压熔断器和避雷器的选择与校验 . 265.
4、5 母线与电缆线截面的选择与校验 . 285.5.1 110kV侧进线的选择 . 285.5.2 110kV母线的选择 . 295.5.3 10kV母线的选择 . 295.5.4 10kV电缆出线的选择 . 295.6 绝缘子和穿墙套管的选择及校验 . 305.6.1 支柱绝缘子的选择与校验 . 305.6.2 穿墙套管的选择与校验 . 31第6章 变电站布置设计 . 336.1 变配电所总体布置的要求 . 336.2 110kV侧配电装置 . 336.3 10kV侧开关柜的布置 . 336.4 总体布置图 . 33第7章 变电站防雷与接地设计 . 347.1 变电站的防雷保护特点 . 347
5、.2 过电压分类及保护 . 347.3 避雷针的保护范围计算 . 357.4 接地装置 . 377.4.1 接地的目的及作用 . 377.4.2 接地范围 . 377.4.3 接地电阻 . 38第8章 所用电系统设计 . 39第9章 变电站继电保护的配置方案 . 409.1 主变保护部分 . 409.2 110kV线路保护部分 . 409.3 10kV线路保护 . 40结束语 . 41参考文献 . 42致 谢 . 43 附件 110kV变电站电气主接线图 110kV变电站的设计摘要：本设计首先对电力工业发展、电力系统的概念和变电站的设计等做了一个初步的概括。然后进行变电站的负荷计算和无功补偿计
6、算等等。再利用结果对主变压器台数和容量进行选择和主结线方案的确定。其中对主接线的选择做了较为详细的说明，也通过图形对照进行确定。然后通过对短路的计算，选择高压开关设备。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计。其中电器设备的选择主要包括：断路器、隔离开关、PT、CT、支柱绝缘子、套管、母线导体、避雷器、电抗器、高压熔断器等。关键词：变电站；一次系统；短路计算；设备选型IDesign on 110kV substationAbstract: This design develops to the electric power industry of the country fi
7、rst; the concept of the electric power system waited to do with the type of the transformer substation a first step generalizes. Then precede the burthen calculation of the transformer substation with have no the coefficient the in expiation of calculation the etc.Make use of again the result to cou
8、nt to the main transformer set to proceed the choice with capacity to settle with main knot line project really.Among them connect to the lord the linear choice did than for expatiation, also pass the sketch check against the proceeding makes sure.Then pass to the short-circuit calculation, choice h
9、igh pressure switch equipments.And did the synopsis the elucidation. Proceeded come from exterior thunder and lightning conduct electricity press, very much to defend the thunder protect with the design that connect a ground of devices.Electrical equipments primarily includes: circuit-breaker, disco
10、nnecting switch,potential transformer , current transformer , post-type insulator ,bulbar conductor ,lighting arrestor etc .Keywords: Transformer Substation, The Primary System, short-circuit calculation, Choice Equipments.II第1章 绪 论1.1 供电技术的发展概况电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电能有许多
11、优点：首先，它可简便地转变成另一种形式的能量。例如，工厂中的电动机，就是交电能转换成机械能，拖动各种机械；又如我们常用的电灯，是将电能转变为光能，满足照明需要。其次，电能经过高压输电线路，还可输送很长的距离，供给远方用电。另外，许多生产部门用电进行控制，容易实现自动化，提高产品质量和经济效益。由此可见，电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，而且电力必须先行，才能满足工农业发展的需要。我国目前电力工业开发的方针是：积极发展火电。火电应立足于煤碳资源发电，我国今后相当长的时间内，火电仍为主要能源。大力开发水电。因水能是一种再生能源，水资源不但可以发电，还可与航运、灌溉、防洪、水产等进行综合利用。
12、我国水电资源主要集中在西南和西北地区。它的发电成本低，但大型工程投资大，建设周期长。有重点有步骤地建设核电厂。在自然能源缺乏的缺电地区建设核电厂，可改善能源平衡。发展联合电力系统。由于系统容量不断增大，应采用超高压远距离输电和直流输电，并逐步形成跨区的联合电力系统，以提高供电可靠性和经济性。开发多种发电能源。可根据当地条件，因地制宜、由地方和群众兴办小水电、火电、风力发电和地热发电等。我国电力工业自动化水平正在逐年提高，大部分电厂实现了集中控制和采用计算机控制，电网也实现了分级集中调度。我国电力工业将跨入世界先进水平行列。1.2 变电站技术的发展我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短
13、路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高；而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。l、变电站接线方案趋于简单随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少。近期国内新建的许多变电站220 k V及110kV电压等1级的接线采用双母线而不带旁路母线。采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。终端变电站中，尽量采用线路变压器组接线等。2、大量采用
14、新的电气一次设备近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。3、变电站综合自动化技术新动向变电站综合自动化系统近几年一直是电力建设的一个热点。无论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展
15、，变电站综合自动化也采用了新的技术，其技术动向主要集中在以下两个方面。(1)全分散式变电站自动化系统，新型的全分散式变电站自动化系统，设计思想上实现了变电站二次系统由“面向功能”设计向“面向对象”设计的重要转变。系统不再单纯考虑某一个量，而是为某一设备配置完备的保护、监控和测量功能装置，以完成特定的功能，从而并保证了系统的分布式开放性。其特点是各现场输入输出单元部件分别安装在中低压开关柜或高压一次设备附近，现场单元部件可以是保护、监控和测量功能的集成装置，亦可以是现场的保护、监控和测量部件分别保持其独立性。变电站遥测遥信采集及处理、遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些
16、信息通过网络送至后台主计算机。(2)引入先进的网络技术，通信网络是综合自动化变电站与常规站的最明显的区别之一，只有采用通信网络，才可能节省大量电缆。因此必须保证通信网络安全、可靠，传输速度满足变电站综合自动化系统的要求。全分散式变电站自动化系统的实现尤其依托于如今发展很快的计算机网络技术。引入先进的网络技术使得自动化系统的实现更加简单，性能也大大优于以往的系统，并可解决以往系统中链路信息传输的实时性问题，以及信号传输的容量问题。4、变电站占地及建筑面积减少变电站接线方案的简化，组合电器、管母线及钢支架等的采用，使变电站布置更为简单，取消站前区和优化布置使变电站占地大幅度下降。据有关资料介绍，采
17、用GIS的配电装置和敞开式配电装置相比可节省占地80以上。采用PASS的配电装置和敞2开式配电装置相比可节省占地4060。即使同样敞开式配电装置，由于简化接线(比如取消旁路母线等)也会减少变电站占地面积。配合我国经济建设的迅速发展，搞好电网建设尤为重要。其中，变电站设计是电网建设的一个重要环节。研究和分析国内外变电站技术的发展，把握其趋势，对变电站设计是很有必要的。1.3 110kV变电站发展现状110kV变电站从六十年代开始逐渐走入普通的地级市，由于当时负荷水平低，电力建设投资少，城市电网结构简单。当时国内绝大部分城市还辅以35kV变电站构成高压输电网络。进入八十年代以来，我国经济进入前所未
18、有的高速发展阶段。经济建设对电力事业提出更高要求的同时也促进了电力事业的发展。这段时期建设的110kV变电站l10kV电气设备多采用常规设备户外敞开式布置；变电站主接线较为复杂，例如为单母线分段带旁路；电气设备为多油或少油设备；主变容量大多选择315MVA或40MVA。这种模式的变电站占地面积大，设备繁多，设备安全可靠性较低，日常维护工作量大。进入九十年代中期，供电紧张的情况得到好转，电网设计和建设越来越强调供电可靠性。人们开始把注意力转向性能好、质量高、检修周期长或多年不需检修等特点的电气设备。实施“四遥”功能，实现变电站无人值班已成为可能。这段时期，110kV电气设备出现了GIS设备、CO
19、MPASS设备等；电气布置形式也出现了半户内布置、全户内布置等形式；二次设备系统也有简单的“四遥”系统和变电站综合自动化系统。由于采用了先进可靠的设备，这段时期建设的l 10kV变电站主结线较为简洁。除主变外l10kV电气设备多采用户内布置的形式，主变容量多为40MVA或50MVA，开关设备为无油设备，变电站具备无人值班的功能。这些变电站占地面积小，自动化程度高，日常维护工作量小，安全可靠性高。1.4 变电站设计的基本要求变电站和其他工程设计一样，包括设计、施工、运行三步。设计是第一步，且工作责任大，因此，必须严格遵守以下要求：必须严格遵守国家标准，认真执行国家的技术经济政策，并应做到保障人身
20、和设备的安全，供电可靠，电能质量合格积极采用新技术，提高自动化水平，尽量结合具体情况做定型设计，做到工程技3术先进、经济合理、安全使用，确保设计质量。根据规划进行设计，必要时可分期建设，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑工程扩建发展的可能。从生产实际出发，树立设计、施工、运行的整体观念，防止绝对化。必须从全局考虑，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和本地区供电条件，合理确定设计方案，满足供电可靠性的要求。电力工程设计人员应坚持到现场调查，收集有关资料，使设计和施工、运行检修相结合，理论和实际相统一。1.5 本课题的研究内容本课题设计一个典型的110kV变电站，主要是设计其一次系统，
21、包括以下主要工作：（1）变电站主接线的方案设计（2）变电站一次设备的选择与校验（3）变电站防雷与接地系统设计（4）变电站的选址与布置（5）变电站所用电系统的设计（6）变电站保护的设计4第2章 电气主接线选择2.1 概述主接线是变电所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重要环节。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。我国变电所设计技术规程SDJ2-79规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、
22、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。一、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，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求：（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检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部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靠性。二、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）为了调度的目的，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
23、方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；（2）为了检修的目的：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；（3）为了扩建的目的：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。三、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。（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。（
