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1、摘 要随着国民经济的突飞猛进，电能已成为社会生产中必不可少的一种能源，为国民经济各部门和人民生活提供充足，可靠，优质，廉价的电能，是电力工业的基本任务。变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。这次设计首先根据任务书上所给原始资料及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续
2、工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。关键词：电气主接线; 短路电流计算; 电气设备选择; 设计图纸AbstractAlong with the rapid development of national economy, the power has become necessary in social production of a kind o
3、f energy, for national economic sectors and peoples life quality, reliable, and provide enough power, cheap, is the basic task of the electric power industry. Substation as an important part of power system, directly affects the whole power system safety and economical operation. The first task acco
4、rding to the design of this book to the original material and all the parameters, the analysis of load load development trend. From the load increasing illustrates the necessity of the establishment of construction, and then through the generalization of substation and outlet to consider, and throug
5、h the analysis of the data of load, safety, economy and reliability into consideration, determine the 110 kv and consumers 10kV power station, as well as 35kV main connection, and then through the load calculation and power supply range determines the main transformer capacity and models, and also i
6、dentified with the capacity of transformer station, finally, according to the model and maximum sustained working current and short circuit calculation results of high-pressure fuse, isolating switch, bus, insulator and wear casing wall, voltage transformer, current transformer, the selection of 110
7、 kv electrical once finished parts design. The substation built, not only enhances the local power grid, the network structure and the local industrial and agricultural production provides sufficient electricity, so as to achieve the network safe, reliable, economic operation.Keywords: the main elec
8、trical wiring, Short-circuit current calculation, Electrical equipment selection, Drawings目录摘 要I1 概述12 电气主接线22.1 电气主接线概述22.2 选择电气主接线时的设计依据22.3 变电站主接线设计的基本要求：22.4 110kv侧主接线方案32.5 35kv侧主接线方案42.6 10kv侧主接线方案52.7 站用电接线63 负荷计算及变压器选择83.1 负荷分类及定义83.2 110kv 35KV及10KV各侧负荷的大小93.3 主变压器台数的确定93.4 主变压器容量的确定103.5 变
9、电站主变压器型式的选择103.6 无功补偿和电容器的选取134 最大持续工作电流及短路计算154.1 各回路最大持续工作电流154.2 短路计算的目的及假设154.3 短路电流计算165 主要电气设备选择195.1 电气设备的选择原则195.2 高压断路器的选择205.3 隔离开关的选择255.4 电流互感器的选择275.5 电压互感器的选择315.6 母线导体的选择325.7 避雷器的选择365.8 接地刀闸的选择376 配电装置设计386.1 设计原则与要求38结论40致谢411 概述群英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；待建变电站所选在黄沙土地上
10、，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。系统通过110kv1，2修马T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，sj=100mva。系统容量设计时计算值为500mva。表1-1 负荷情况电压符合名称每回最大负荷（kv）功率因数回路数供电方式线路长度35kv东城花园50000.851架空15槐店乡90000.851架空8耐火材料厂50000.851架空7化肥厂100000.851架空11白
11、鲨针布40000.851架空3保险公司70000.851架空4机械厂80000.851架空510kv17中20000.91架空5医院30000.81架空3农药厂7000.821架空7紫水小区12000.851架空4紫旋庭院10000.81架空5鑫鸳鸯集团5000.81架空2面粉厂6000.851架空5区政府20000.851架空72 电气主接线2.1 电气主接线概述发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变
12、电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。2.2 选择电气主接线时的设计依据（1）发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用（2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模（3）负荷大小和重要性（4）系统备用容量大小（5）系统专业对电气主接线提供的具体资料2.3 变电站主接线设计的基本要求：（1）可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线的设计必须满足这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都将影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，
13、评估某个主接线图的可靠性时，应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应该予以遵循。 （2）灵活性 电气主接线不但在正常运行情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的退出设备、切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。 （3）操作应尽可能简单、方便 电气主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便，或造成不必要
14、的停电。（4）经济性 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用最小，占地面积最少，使变电站尽快的发挥经济效益。 （5）应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此，在选择主接线时，应考虑到有扩建的可能性。2.4 110kv侧主接线方案由电力工程电气设计手册的规定可知110kv侧可选用单母线分段接线方式或双母线接线方式。单母分段接线一般适用于110kv出线为3，4回的装置中。双母线接线一般适用于110KV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。此次设计装置进线2回，出线2回。所以综合比较两个方案选择单母线分段接线为110kv
15、侧主接线方案。单母线分段接线方式主要优缺点（1）当母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上,以保证对重要用户的供电；（3）一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；（4）任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；（5）当出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越；因此本变电站设计宜采用单母线分段接线。2.5 35kv侧主接线方案由电力工程电气设计手册可知当35kv配电装置出线回路数为48回时应采用单母线分段接线方式。此次设计配电装置出线回
16、路数为7回故选择单母线分段接线为35kv侧主接线方案单母线分段接线主要优缺点（1）当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电； （3）当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电； （4）任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；（5）当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。因此本变电站设计宜采用单母线分段接线。2.6 10kv侧主接线方案由电力工程电气设计手册可知10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母
17、分段连接，此次设计配电装置出线回路数为8回故选择单母分段接线为主接线。单母线分段接线主要优缺点（1）母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；（2）对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电（3）当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；（4）任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；（5）当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。因此本变电站设计宜采用单母线分段接线。2.7 站用电接线一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式，故提出单母线分段接线。结论综上
18、所述可选择110kv侧采用单母分段接线为主接线，35kv侧采用单母分段接线为主接线。10kv侧采用单母分段线接线为主接线。站用电为单母分段接线。3 负荷计算及变压器选择3.1 负荷分类及定义（1）一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。（2）二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一ffv回专用架空线路供电。（3）三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负
19、荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。本设计中的负荷分析东城花园：居民生活小区对供电无特殊要求属于三级负荷。槐店乡：负责整个乡的电力供应，若中断供电将大面积停电，属于一级负荷。耐火材料厂：若中断供电，影响不大，所以应属于三级负荷。化肥厂：化肥厂的生产过程伴随着许多化学反应过程，一旦电力供应中止了就会造成产品报废，造成极大的经济损失，所以应属于一级负荷。白鲨针布：若中断纺织厂的电力供应，就会引起跳线，打结，从而使产品不合格，所以应属于二级负荷。保险公司：若中断供电，影响不大，所以属于三级负荷。机械厂：机械厂的生产过程与电联系不是非常紧密，若中止供电，不会带来太大的损失，所以应属
20、于二级负荷。17中：学校属于一级负荷。医院：若中断供电将造成人员的生命危害，所以属于一级负荷。农药厂：农药厂的生产过程伴有化学反应，若停电就会造成产品报废，应属于一级负荷。紫水小区：生活小区属于三级负荷。紫旋庭院：生活小区属于三级负荷。鑫鸳鸯集团：中断供电不会造成重大的经济损失，属于二级供电。面粉厂：若中断供电，影响不大，所以应属于三级负荷。区政府：是国家政府属于一级负荷。3.2 110kv 35KV及10KV各侧负荷的大小（1）35kv侧：P1=5000+9000+5000+10000+4000+7000+8000=48000kWQ1=0.62（5000+9000+5000+10000+40
21、00+7000+8000）=29760 kVarS1=（480002+297602）1/2 =56477kVA（2）10kv侧：P2=2000+3000+700+1200+1000+500+600+2000=11000kWQ2=20000.484+30000.75+7000.698+12000.62+10000.75+5000.75+6000.62+20000.62=7187 kVarS2=（110002+71872）1/2 =13139kVA（3）110kv侧P=48000+11000=59000kWQ=29760+7187=36947kVarS=（590002+369472）1/2=696
22、13kVA考虑同时系数时的容量：S=696130.85=59171kVA3.3 主变压器台数的确定主变台数确定的要求：（1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。（2）对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。3.4 主变压器容量的确定（1）主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑 到远期10-20年负荷发展。对城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（2）根据变电所所带负荷的性质和电网
23、结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压器容量在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；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70-80。有以上规程可知，此变电所单台主变的容量为：S=S0.7=591710.7=41419kVA所以应选两台容量为50MVA的主变压器3.5 变电站主变压器型式的选择选择主变压器型式时，应考虑以下问题：相数、绕组数与结构、 绕组接线组别（在电厂和变电站中一般都选用YN，d11常规接线）、调压方式、 冷却方式。主变相数选择（1）主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的
24、制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。（2）当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。主变绕组数选择在具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器容量的15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿装备时，主变压器宜采用三绕组变压器。根据以上规程，计算主变各侧的功率与该主变容量的比值：高压侧：K1=(48000+11000) 0.8/50000=0.9440.15中压侧：K2=480000.8/50000=0.76
25、80.15低压侧：K3=110000.8/50000=0.1760.15由以上可知此变电所中的主变应采用三绕组。主变绕组连接方式变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有y和，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。 我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用变压器绕组都采Y0连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用连接。有以上知，此变电站110KV侧采用Y0接线35KV侧采用Y连接，10KV侧采用接线主变中性点的接地方式：选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地短路电流
26、、过电压水平、保护配置等有关直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。35KV系统，IC=10A；10KV系统；IC Qk，tk=tin+ta，校验电气设备及电缆（36KV厂用馈线电缆除外）热稳定时，短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。 动稳定校验：iesish，用熔断器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验动稳定；（3）短路校验时短路电流的
27、计算条件：所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算，并应考虑电力系统的远景发展规划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式；短路的种类一般按三相短路校验；对于发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重情况校验。5.2 高压断路器的选择电力系统中，高压断路器具有完善的灭弧性能，正常情况下，用来接通和开断负荷电流，在某些电器主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器还常在继电保护的配合使用下，断开短路电流，切断故障部分，保证非故障部分的正常运行。110kv侧断
28、路器的选择变压器的最大工作电流 =（1.05）/（）=1.0550000/110=275.5A额定电压选择：UNUNs=110KV 开断电流选择：INbrI”=5KA (f3 点短路电流)额定电流选择：INImax=275.5A 在本设计中110KV侧断路器采用SF6高压断路器，因为与传统的断路器相比SF6高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。比较各种110KVSF6高压断路器选择应采用LW36-126型号的断路器。LW36-126型号的断路器使用环境环境温度：-30+40风压：700Pa海拔高度：
29、3000m地震烈度：8度空气污秽程度：级覆冰厚度：10mm完全符合变电站当地环境表5-1 LW36-126型号的断路器参数断路器型号额定电压KV额定电流A 最高 工作 电压KV额定短路开断电流KA极限通过电流KA峰值热稳定电流KA4S固有分闸时间SLW36-1261103150126315100400.03热稳定校验：It2t Qk It2t=402 4=6400（KA）2S 电弧持续时间取0.04S，热稳定时间为：tk =0.15+0.03+0.04=0.22 Qk 满足热稳定校验动稳定校验： ies=100KAish =3.79KA满足动稳定校验，因此所选断路器合适。35kv侧断路器选择变压器的最大工作电流 =（1.05）/（）=1.0550000/35=866A额定电压选择：UNUNs=35KV 开断电流选择：INbrI”=2.67KA (f1 点短路电流)额定电流选择：INImax=866A 本设计中35kv侧采用真空断路器，比较各种35kv真空断路器，最后选择ZW7-40.5系列户外高压真空断路器,这种断路器主要用于户外35KV输变电系统的控制与保护,也可适用于城、乡电网络及工矿个业的正常操作与短路保护之用
