110KV变电站电气一次部分设计.docx

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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行少的一种能源， 为国民经济各部门和人民生活供给充分，牢靠，优质，廉价的电能，是电力工业的根本任务。变电站作为电力系统中的重要组成局部，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。这次设计首先依据任务书上所给原始资料及全部负荷的参数，分析负荷进展趋势。从负荷增长方面说明白建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方始终考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及牢靠性方面考虑，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，最终，依据

2、最大持续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，电流互感器进展了选型，从而完成了 110kV 电气一次局部的设计。该变电站的建成， 不仅增加了当地电网的网络构造，而且为当地的工农业生产供给了足够的电能， 从而到达使本地区电网安全、牢靠、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

3、a kind of energy, for national economic sectors and people”s 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

4、task according 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, a

5、nd through 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,an

6、dalsoidentifiedwiththecapacityoftransformerstation,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 elect

8、rical wiring, Short-circuit current calculation, Electrical equipment selection, Drawings名目摘要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根本要求：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 主变压器台数确实定93.4 主变压器容量确实定103

9、.5 变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，进出线便利，空气污染微轻；待建变电站所选

10、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 负荷状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东城花园50000.851架空15槐店乡90000.851架空835kv耐火材料厂化肥厂

11、5000100000.850.8511架空架空711白鲨针布40000.851架空3保险公司70000.851架空4机械厂80000.851架空517 中20230.91架空5医院30000.81架空3农药厂7000.821架空710kv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20230.851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、按确定要求和挨次连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能集合起来，并分给各用户。它说明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方

12、式，以及与电力系统的连接状况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气局部的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、牢靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和把握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供给的具体资料2.3 变电站主接线设计的根本要求：（1） 牢靠性供电牢靠性是电力生产和安排的首要要求，电气主接线的设计必需满足这个要求。由于电能的发送及使用必需在同一时间进展，所以电力系统中任

13、何一个环节故障，都将影响到整体。供电牢靠性的客观衡量标准是运行实践，评估某个主接线图的牢靠性时，应充分考虑长期运行阅历。我国现行设计规程中的各项规定，就是对运行实践阅历的总结，设计时应当予以遵循。（2） 灵敏性电气主接线不但在正常运行状况下能依据调度的要求灵敏的转变运行方 式，到达调度的目的，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） 操作应尽可能简洁、便利电气主接线应简洁清楚、操作便利，尽可能使操作步骤简洁，便于运行人员把握。简洁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。但接线过于简洁，

14、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，或造成不必要的停电。（4） 经济性主接线在保证安全牢靠、操作灵敏便利的根底上，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进展，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

15、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 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,仅故障母线停顿工作,另一母线仍连续工作；（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，必需断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样削减了系统的发电量，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，该回线路必需停顿工作；（5） 当出线为双回线路时，会使架空线消灭穿插跨越； 因此本变电站设计宜承受单母线分段接线。2.5 35kv 侧

16、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 回时应承受单母线分段接线方式。此次设计配电装置出线回路数为 7 回应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，仅故障母线停顿工作，另一母线仍连续工作；（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，必需断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样削减了系统的发电量，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，该回线路必需停顿工作；（5） 当出线为双回线时，会使架空线消灭

17、穿插跨越。因此本变电站设计宜承受单母线分段接线。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 回及以上时承受单母分段连接，此次设计配电装置出线回路数为 8 回应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，仅故障母线停顿工作，另一母线仍连续工作；（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，必需断开在该段母线上的全部电源和引出线，样削减了系统的发电量，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，该回线路必需停顿工作；（

18、5） 当出线为双回线时，会使架空线消灭穿插跨越。因此本变电站设计宜承受单母线分段接线。2.7 站用电接线一般站用电接线选用接线简洁且投资小的接线方式，故提出单母线分段接线。.;.结论综上所述可选择 110kv 侧承受单母分段接线为主接线，35kv 侧承受单母分段接线为主接线。10kv 侧承受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

19、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遥远地区，允许有一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。三级负荷对供电无特别要求，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别要求属于三级负荷。槐店乡：负责整个乡的电力供给，假设中断供电将大面积停电，属于一级负荷。耐火材料厂：假设中断供电，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很多化学反响过程，一旦电力供给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：假设中断纺织厂的电力

20、供给，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：假设中断供电，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格外严密，假设中止供电，不会带来太大的损失，所以应属于二级负荷。17 中：学校属于一级负荷。医院：假设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响，假设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：假设中断供电，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 11

21、0kv 35KV 及 10KV 各侧负荷的大小135kv 侧： P1=5000+9000+5000+10000+4000+7000+8000=48000kW Q1=0.625000+9000+5000+10000+4000+7000+8000=29760 kVarS1=480002+2976021/2 =56477kVA210kv 侧： P2=2023+3000+700+1200+1000+500+600+2023=11000kWQ2=20230.484+30000.75+7000.698+12000.62+10000.75+5000.75+6000.62+20230.62=7187 kVar

22、 S2=110002+718721/2 =13139kVA3110kv 侧P=48000+11000=59000kW Q=29760+7187=36947kVar S=590002+3694721/2=69613kVA考虑同时系数时的容量：S=696130.85=59171kVA3.3 主变压器台数确实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状况下，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，与系统联系严密。应选用两台主变压器，并列运行且容量相等

23、。3.4 主变压器容量确实定（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 年负荷进展。对城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（2） 依据变电所所带负荷的性质和电网构造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力气后的允许时间内，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

24、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、绕组数与构造、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） 主变压器承受三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、牢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，均应承受三相变压器。社会日月异，在今日科技已格外进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应承受三相变压器。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到达该变压器容量的 15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所

25、内需装设无功补偿装备时， 主变压器宜承受三绕组变压器。依据以上规程，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=0.7680.15低压侧：K3=110000.8/50000=0.1760.15由以上可知此变电所中的主变应承受三绕组。主变绕组连接方式变压器的连接方式必需和系统电压相位全都，否则不能并列运行。电力系统承受的绕组连接方式只有 y 和，高、中、低三侧绕组如何要依据具体状况来确定。我国 110KV 及以上电压，变压器绕组都承受变压器绕组都采 Y0 连接；35KV 亦承

26、受 Y 连接，其中性点多通过消弧线接地。35KV 及以下电压，变压器绕组都承受连接。有以上知，此变电站 110KV 侧承受 Y0 接线35KV 侧承受 Y 连接，10KV 侧承受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、过电压水平、保护配置等有关直接影响电网的绝缘水平、系统供电的牢靠性和连续性、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，打算了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，打算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，短路持续时间一般承受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进展规划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方