110kv变电站设计 毕业设计论文

'110kV变电站设计110kVSubstationdesign院系名称：班级：学号：学生姓名：指导教师：2013年6月 摘要变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器一次设备及配电网络按一定的接线方式所构成。它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。本文是110kV变电站的设计。通过对原始资料的分析，满足安全性、可靠性、经济性的要求，确定了110kV、35kV、10kV侧主接线形式，然后通过负荷分析确定了主变压器的容量、台数和型号。接着对接线图进行等值网络化简，选择短路点进行短路计算，根据短路电流计算结果选择并校验电气设备，包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器，并确定配电装置。根据负荷及短路计算为线路、变压器、母线配置继电保护并进行整定计算。本文同时对防雷接地及补偿装置进行了简单的分析，最后绘制了电气主接线图及110kV配电装置间隔断面图。关键词：变电站变压器电气设备继电保护I AbstractThesubstationisanimportantpartoftheelectricpowersystem,itisconsistedoftheelectricappliancesequipmentsandthetransmissionandthedistribution.Itobtainstheelectricpowersystem,throughitsfunctionoftransformationandassign,transportandsafety.Thentransportthepowertoeveryplacewithsafe,dependableandeconomical.Thispaperisthedesignofthe110kVsubstation.Analysisoftherawdataconfirmingthemainelectricalwiringformof110kV、35kV、10kVsidebasedonsecurity,reliabilityandeconomy,thenconformthevolume,numbersandtypeofmaintransformerthroughloadanalysis.Simplifyelectriccircuit,selectshortpointcarryonshort-circuitcalculationsoperationcircuit,selectandcheckoutelectricalequipment,includingbus,breaker,disconnectswitch,voltagetransformer,currenttransformer,sothatconfirmthedistributionapparatus.Configuratingrelayprotectionandsetting-calculationfortheelectricityline,transformerandbusaccordingtotheloadandshort-circuitcalculations.Atthesametime,thispaperanalysissimplylightningprotectionandgroundingsystem.Finally,drawthemainelectricalwiringdiagramand110kVpowerdistributionunitintervalcross-sectionalview.Keywords:SubstationTransformerElectricalequipmentRelayprotectionII 目录1引言11.1变电站的作用...11.2我国变电站及其设计的发展趋势11.3变电站设计的主要原则和分类41.4选题目的及意义41.5设计思路及工作方法52任务书62.1原始资料62.2设计内容及要求83电气主接线设计93.1电气主接线设计概述93.2电气主接线的基本形式123.3电气主接线选择124变电站主变压器选择164.1主变压器的选择164.2主变压器选择结果185短路电流计算195.1短路的危害195.2短路电流计算的目的195.3短路电流计算方法195.4短路电流计算205.4.1110kv侧母线短路计算225.4.235kv侧母线短路计算245.4.310kv侧母线短路计算266电气设备的选择286.1110kV侧电气设备的选择326.235kV侧电气设备的选择356.310kV侧电气设备的选择397配电装置447.1配电装置概述447.2配电装置类型447.3对配电装置的基本要求和设计步骤447.4屋内配电装置457.5屋外配电装置458继电保护的配置478.1继电保护的基本知识478.2110kv线路的继电保护配置及整定计算478.2.1110kV线路继电保护配置478.2.2110kV线路继电保护整定计算478.3变压器的继电保护及整定计算528.3.1变压器的继电保护528.3.2变压器的继电保护整定计算53III 8.4母线保护558.5备自投和自动重合闸的设置578.5.1备用电源自动投入装置的含义和作用578.5.2自动重合闸装置579防雷与接地方案的设计599.1防雷保护599.2接地装置的设计5910结论........................................................................................................................59致谢62附录63参考文献......................................................................................................................64IV 毕业设计（论文）1引言1.1变电站的作用电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。变电站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。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：（1）枢纽变电站；位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330—500kv的变电站，成为枢纽，全所停电后，将引起系统解列，甚至出项瘫痪。（2）中间变电站：高压侧以交换潮流为主，其系统变换功的作用。或使长距离输电线路分段，一般汇聚2—3个电源，电压为220—330kv，同时又降压供当地供电，这样的变电站起中间环节的作用，所以叫中间变电站。全所停电后，将引起区域电网解列。（3）地区变电站：高压侧一般为110—220kv，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全所停电后，仅使该地区中断供电。（4）终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧的电压为110kv，经降压后直接向用户供电的变电站，即为终端变电站。全所停电后，只是用户受到损失。1.2我国变电站及其设计的发展趋势一、我国变电站的发展趋势近年来，在我国在经济技术领域中取得了快速发展，特别是计算机网络技术和通信技术的发展，为我国变电站的发展起到了强有力的推动作用，越来越多的新技术新产品应用到变电站方面，具体来说，使我国变电站设计呈现以下发展趋势：1.智能化62 毕业设计（论文）智能化变电站的发展是随着高压高精度的智能仪器的出现而逐渐发展的，特别是计算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用，使变电站的所有信息采集、传输实现的智能化处理提供的强大的物质和理论基础。智能化主要体现在以下几个方面：　　紧密联结全网。　　支撑智能电网。　　高电压等级的智能化变电站满足特高压输电网架的要求。　中低压智能化变电站允许分布式电源的接入。　　远程可视化。　　装备与设施标准化设计，模块化安装。　　另外，为了加强对变电站及无人值守变电站在安全生产、防盗保安、火警监控等方面的综合管理水平，越来越多的电力企业正在考虑建设集中式远程图像监控系统，这促使了电力综合监控的网络化发展。以IP数字视频方式，能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况，并及时对发生的情况做出反应，适应许多地区变电站的需要。不过我国目前还没用完全实现真正意义山的智能化一次设备，一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备俩转化实现，一般采用智能终端的模式。目前在国内进行的数字化变电站项目，虽然大多数采用此种方式，但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造，智能终端与开关整合度较低，还有很大的发展空间。2.数字化通过采用现代化的精密仪器仪表，以及实时性较高的通信网络，因此在此基础上出现了数字化变电站，数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。3.装配化装配式变电站采用全预制装配结构的建筑形式，大幅缩短了设计及建设周期，减少了变电站占地面积，节约了土地资源。随着国网公司“两型一化”的推广，装配式变电站在全国各地均成功试点，成为今后变电站建设的一种新型模式。二、我国变电站设计的发展趋势依据我国的国情，以及我国多年来积累的关于变电站设计的实践和经验，可以看出我国变电站设计的发展趋势有以下几个方面。我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，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。62 毕业设计（论文）1、变电站接线方案趋于简单化　　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。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。2、大量采用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。　　这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以SF6断路器为核心，与其它高压电气设备进行组合，形式繁多。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。3、变电站占地及建筑面积减少随着经济和城市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而城市土地十分宝贵，地价越来越昂贵。新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求，追求综合经济、社会效益，所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式，占地面积有效减少。另外，针对一些110kV及以下变电站实现无人值班，设计中取消了与运行人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。　　4、变电站综合自动化技术变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障滤波、事件记录、运行监视和控制管理等功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。变电站综合自动化技术将会引起电力行业的重视，成为变电站设计核心技术之一。62 毕业设计（论文）变电站综合自动化发展趋势主要表现在一下几个方面：⑴全分散式变电站自动化系统.⑵引入先进的网络技术。总之，变电站综合自动化向着使电力系统的运行和控制更方便、快捷、安全、灵活的方向发展。1.3变电站设计的主要原则和分类变电站设计的原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效、，努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适应性、灵活性、时效性和和谐性的协调统一。1.统一性：建设标准统一，基建和生产标准统一，外部形象提醒公司企业的文化特征。2.可靠性：主接线方案安全可靠。3.经济性，按照利益最大化原则，综合考虑工程初期投资与长期运行费用，追求设备寿命期内最佳经济效益。4.先进性：设备选型先进合理，占地面积小，注重环保，各项技术经济可比指标先进。5.适应性：综合考虑不同地区的实际情况，要在系统中具有广泛的适应性，并能在一定时间内对不同规模，不同形式，不同外部条件均能适应。6.灵活性：规模划分合理，接口灵活，组合方案多样，规模增减方便，能够运行于不同的情况环境下。7.时效性：建立滚动修改机制，随着电网的发展和技术的进步，不断更新、补充和完善设计。8.和谐性：变电站的整体状况与变电站周边人文地理环境相协调变电站设计的分类按照变电站标准方式、配电装置型式和变电站规模3个层次进行划分：（1）按照变电站布置方式分类。110kv变电站分为户外变电站、户内变电站和半地下变电站3类。在变电站设计中，户外变电站是指最高电压等级的配电装置、主变布置在户外的变电站；户内变电站是指配电装置布置在户内，主变布置在户内、户外或者户内的变电站。半地下变电站是指主变布置在地上，其它主要电气设备布置在地下建筑内的变电站；地下变电站是指主变及其他主要电气设备布置在地下建筑内的变电站。（2）按配电装置型式分类。110kv配电装置可再分为常规敞开式开关设备和全封闭式组合电气2类进行设计。（3）（4）按变电站规模进行分类。例如户外AIS变电站，可按最高电压等级的出线回路数和主变台数、容量等不同规模分为终端变电站、中间变电站和枢纽变电站。62 毕业设计（论文）1.4选题目的及意义本次设计旨在掌握变电站设计的基本流程。这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。通过本次设计，巩固和加深专业课知识，掌握发电厂部分初步设计的过程，而且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。同时对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和方法，继电保护整定的基本理论和方法，主接线的设计，导体和电气设备的选择以及变压器的选择，防雷接地保护等。1.5设计思路及工作方法此110kv变电站设计主要分四步完成：1.变电站电气主接线的设计（完成主接线，主变及站变的选择：包括容量计算、台数和型号的选择，绘出主接线）；2.短路电流计算及继电保护整定计算；3.主要电气设备选择；4.配电装置设计。1.6原始资料一、题目：110KV变电站设计二、原始资料（一）建设性质及规模本所为于某市边缘。除以10KV电压供给市区工业与生活用电外，并以35KV电压向郊区工矿企业及农业供电。其性质为区域变电站。电压等级：110/35/10KV线路回数：110KV近期2回，远景发展2回；35KV近期4回，远景发展2回；10KV近期9回，远景发展2回；62 毕业设计（论文）（二）电力系统接线简图~=200MVSx1=0.6110KV1200MVA~甲交Sx2=0.62（）110KVFS市变图2-1电力系统接线图附注：1、图中，系统容量、系统阻抗均相当于最大运行方式：2、最小运行方式下：=170MVA，XS1=0.85S2=1050MVA，XS2=0.653、系统可保证本所110KV母线电压波动在±5%以内。62 毕业设计（论文）（三）负荷资料电压等级负荷名称最大负荷MW穿越功率MW负荷组成（%）自然力率Tmax（h）线长（km）备注近期远景近期远景一级二级三级110KV市系一线152012市甲线152025备用一10备用二1035KV煤矿11.5240300.920煤矿21.5240300.920甲乡镇2320300.910乙乡镇22.520300.920备用11.50.915备用220.9120.9均为补偿后值10KV化肥厂12.52.540200.7855002化肥厂22.52.540200.7855002开关厂12.520300.7540003电线电缆厂111.520300.7345002电线电缆厂211.530300.7345002玻璃厂1130300.7550002机械厂11.530300.7840003.5食品厂11.520300.845003.5市区1.2220400.830001.5备用一10.78备用二10.78（四）地形、地质、水文、气象等条件62 毕业设计（论文）所址地区海拔185m，地势平坦，属轻微地震区。年最高气温+40°C，年最低气温-10°C，年平均气温+12°C，最热月平均最高温度+34°C。最大风速30m/s，复水厚度为10mm，属于我国第V标准气象区。线路由系统变电所S1,南墙出发至RM变电所南墙上，全长共12KM，在线路3、7、9、11KM处共转角四次。其角度为28°、6°、90°、78°。全线地质为亚黏土地层，地耐力为2.5kg/cm2，天然容重2.7kg/cm3，土壤电阻率为100Ω。地下水位较低，水质良好，无腐蚀作用。土壤热阻率ρT=120°C/w，土温20°C。三、设计任务1、变电所总体分析；2、负荷分析计算与主变压器选择；3、电气主接线设计；4、短路电流计算及电气设备选择；5、配电装置设计；6、110KV线路保护整定计算；7、变压器保护整定计算；8、110KV或35KV母线保护整定计算；四、设计成品（一）毕业设计说明书一册（包括：电气一次、二次部分）；（二）设计图纸（1）电气主接线图（#2图）；（2）110KV配电装置间隔断面图（#2图）；62 毕业设计（论文）2电气主接线设计发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集和分配电能的电路，电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。2.1电气主接线设计概述一、对电气主接线的基本要求现代电力系统是一个巨大的、严密的整体，各个发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足一下基本要求。（1）运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。（2）具有一定的灵活性主接线正常运行时可以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，能尽快的推出设备。切除故障停电时间短，影响范围就最小，并且再检修时可以保证检修人员的安全。（3）操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不但不便于操作，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者不必要的停电。（4）经济上合理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小，占地面积最少，使其尽可能的发挥经济效益。（5）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，在选择主接线时还应考虑到具有扩建的可能性。62 毕业设计（论文）变电站电气主接线的选择，主要取决于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。二、变电站电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行和维护的方便，尽可能地节省投资，就进取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。他与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理他们之间的关系，合理的选择主接线方案。在工程设计中，经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的，设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。(1)接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥型接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110—220kv配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥型接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线接线，在枢纽变电站中，当110—220kv出线在4回及以上时，一般采用双母线接线。在大容量变电站中，为了限制6—10kv出线上的短路电流，一般可采用下列措施：1.变压器分列运行2.在变压器回路中装置分裂电抗器。3.采用低压侧为分裂绕组的变压器。4.出线上装设电抗器。(2)断路器的设置：根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。(3)为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够的资料时，可采取下列数据：1.最小负荷为最大负荷的60—70%，如主要农业负荷时则取20—30%；2.负荷同时率取0.85—0.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.95—1；3.　功率因数一般取0.8；４.线损平均取5%。三、电气主接线设计步骤（1）分析原始资料1.本工程情况62 毕业设计（论文）包括变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。2.电力系统状况包括电力系统近期及远景规划（5—10年），变电站在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。主变压器中性点接地方式是一个综合问题，他与电压等级、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、系统供电的可靠性和连续性、主变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。我国一般对35kv及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统，对110kv就以上高压系统，皆采用中性点直接接地系统，有称大电流接地系统。3.负荷情况包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料是设计主接线的基础数据，电力负荷预测工作是电力规划工作的重要组成部分，也是电力规划的基础。对电力负荷的预测不仅应有短期负荷预测，还应有中长期负荷预测，对电力负荷预测的准确性，直接关系着发电厂和变电站电气主接线设计成果的质量，一个优良的设计，应能经受当前及较长远时间（5—10年）的检验。4.环境条件包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响，特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差较大，应予以重视。5.设备制造情况这往往是设计能否成立的重要前提，为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等质量汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可靠性。（2）主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求，在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不同的考虑，可拟定出若干个主接线方案（近期和远景）。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2—3个技术上相当，有能满足任务书要求的方案，再进行经济比较，结合最新技术，最终确定出在技术上合理、经济山可行的最终方案。（3）短路电流计算和主要电气设备选择62 毕业设计（论文）对选定的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气设备。（4）绘制电气主接线对最终确定的电气主接线，按照要求，绘图。2.2电气主接线的基本形式主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种接线方式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同。且各回馈线中所传输的容量也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，再进出线较多（一般超过4回），采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂和变电站。有汇流母线的接线方式可概括为单母线接线和双母线接线两大类，无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。2.3电气主接线选择依据原始资料，经过分析，根据可靠性和灵活性经济性的要求，高压侧有4回出线，其中两回备用，宜采用双母线接线或单母线分段接线，中压侧有6回出线，其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线分段接线方式，低压侧有11回出线，其中两回备用，可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，经过分析、综合、组合和比较，提出三种方案：方案一：110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用双母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式。110kv，35kv侧采用双母线接线方式，优点是运行方式灵活，检修母线时不中断供电，任一组母线故障时仅短时停电，可靠性高。缺点是，操作复杂，容易出现误操作，检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电，任一母线故障仍会短时停电，结构复杂，占地面积大，投资大。10kv侧采用单母线分段接线方式，供给市区工业与生活用电，由于一级负荷占25%左右，二级负荷占30%左右，一级和二级负荷占55%左右，采用单母线分段接线方式，优点是接线简单清晰，操作方便，造价低，扩展性好，缺点是可靠性灵活性差。62 毕业设计（论文）方案一主接线图如下：图3—1方案一主接线图方案二：110kv侧用单母带旁接线方式，35kv，10kv侧采用单母线分段接线。方案二的主接线图如下：图3—2方案二主接线图62 毕业设计（论文）方案三：110kv侧采用单母线分段接线方式，35kv侧采用单母线分段接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式。方案三的主接线图如下：图3—3方案三主接线图对于上述三种方案综合考虑：该地区海拔185m，海拔并不高，对变电站设计没有特殊要求，地势平坦，属平原地带，为轻微地震区，年最高气温+40°C，年最低气温-10°C，年平均气温+12°C，最热月平均最高温度+34°C。最大风速30m/s，复水厚度为10mm，属于我国第V标准气象区。因此110kv侧采用单母线分段接线带旁路母线方式就能满足可靠性和灵活性及经济性要求，对于35kv及10kv侧，采用单母线分段接线方式。综合各种因素，宜采用第二种方案。62 毕业设计（论文）3变电站主变压器选择主变压器的选择：再各级电压等级的变电站中，变压器是主要的电气设备之一。其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器台数、容量和型号是变电站可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源政策是开发、利用、节约并重，近期以节约为主。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的台数、容量和型号，提高网络的经济运行将具有明显的经济效益。3.1主变压器的选择一、主变压器台数的选择在变电站设计过程中，一般需要装设两台主变压器，防止其中一台出现故障或检修时中断对用户的供电。对110kv及以下的终端或分支变电站，如果只有一个电源，或变电所的重要负荷有中、低压侧电网取得备用电源时，可只装设一台主变压器，对大型超高压枢纽变电站，可根据具体情况装设2—4台主变压器，以便减小单台容量。因此，在本次设计中装设两台主变压器。二、主变压器容量的选择1、主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。对于城郊变电所，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结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%（220kV及以上电压等级的变电所应满足70%）的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷和大部分II类负荷(220kV及以上电压等级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I类负荷和II类负荷)，即（4-1）最大综合计算负荷的计算：（4-2）式中，—各出线的远景最大负荷；m—出线回路数；—各出线的自然功率因数；—62 毕业设计（论文）同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在0.8～0.95之间；—线损率，取5%。因此，由原始材料可得：35kV侧：10kv侧：则总的负荷为：取=0.85，则：则，因此主变容量为：三、主变压器型号的选择1.相数选择:变压器有单相变压器组和三相变压器组。在330kv及以下的发电厂和变电站中，一般选择三相变压器。单相变压器组由三个单相的变压器组成，造价高、占地多、运行费用高。只有受变压器的制造和运输条件的限制时，才考虑采用单相变压器组，因此在本次设计中采用三相变压器组。2.绕组数选择：在具有三种电压等级的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的15%以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所内需要装无功补偿设备时，主变压器宜选用三绕组变压器。3.绕组连接方式的选择：变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种。高压绕组为星形联结时，用符号Y表示，如果将中性点引出则用ＹＮ表示，对于中＼低压绕组则用ｙ及ｙｎ表示；高压绕组为三角形联结时，用符号Ｄ表示，低压绕组用ｄ表示。三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时，三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大，危害变压器的绝缘，还会对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响。62 毕业设计（论文）3.2主变压器选择结果根据以上计算和分析结果，查《发电厂电气主系统》可得，选择的主变压器型号为：SFSZ9-25000/110。主要技术参数如下：额定容量：25000kVA额定电压：高压—110±8×1.25%（kv）；中压—38.5±2×2.5%（kv）；低压—10.5（kv）连接组别：YN/yn0/d11空载损耗：21.8（kw）短路损耗：112.5kw空载电流：0.53%阻抗电压（%）：高中:；中低；高低，因此选择SFSZ9-25000/110型变压器两台。62 毕业设计（论文）4短路电流计算4.1短路的危害（1）通过故障点的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起他们的损坏或缩短他们的使用寿命。（3）电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解。4.2短路电流计算的目的在变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要有以下一个方面：（1）电气主接线的比较（2）选择、检验导体和设备（3）在设计屋外髙型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对的安全距离（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。4.3短路电流计算方法62 毕业设计（论文）在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠工作，因此作为选择检验电气设备的短路计算中，以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k表示。在计算电路图上，将短路所考虑的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点，短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，由于将电力系统当做有限大容量电源，短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化简，求出求等效总阻抗，在换算成计算电抗，根据计算曲线查出短路电流标幺值，在换算成有名值。4.4短路电流计算确定短路点：在本次设计过程中，为了方便选择电气设备及校验，选取的短路点为110kv，35kv及10kv母线。电力系统接线图为：~=200MVSx1=0.6110KV1200MVA~甲交Sx2=0.6L2L1L3L42（）110KVFS市变图5-1电力系统接线图首先计算电路的参数：选取，等值电路如下：62 毕业设计（论文）图5-2系统等值网络图三相变压器：则：62 毕业设计（论文）计算后等值电路如下图5-3系统等值网络化简图4.4.1110kv侧母线短路计算网络为：图5-4110kV侧短路的等值电路图62 毕业设计（论文）△/Y变换：图5-5110kV侧短路的等值电路图化简得：图5-6110kV侧短路的等值电路图Y/△变换则有：图5-7110kV侧短路的等值电路图查计算曲线数字表可得：，，，，换算成有名值为：62 毕业设计（论文）4.4.235kv侧母线短路计算图5-835kV侧短路的等值电路图图5-935kV侧短路的等值电路图Y/△变换：图5-1035kV侧短路的等值电路图62 毕业设计（论文）图5-1135kV侧短路的等值电路图>3.45查计算曲线数字表可得：，，换算成有名值为：4.4.310kv侧母线短路计算图5-1210kV侧短路的等值电路图62 毕业设计（论文）图5-1310kV侧短路的等值电路图Y/△变换：图5-1410kV侧短路的等值电路图图5-1510kV侧短路的等值电路图>3.45查计算曲线数字表可得：，，换算成有名值为：62 毕业设计（论文）62 毕业设计（论文）5电气设备的选择在电力系统中，虽然各种电气设备的功能不同，工作条件各异，具体选择方法和校验项目也不尽相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验动、热稳定性。本设计中，电气设备的选择包括：导线的选择，高压断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择。35kV和10kV的电气设备通常以开关柜的形式成套出现，本设计中35kV侧选择移开式开关柜JYN1-35型；10kV侧选择KYN28A-12型高压开关柜。1、导体的选择和校验裸导体应根据具体情况，按导体截面，电晕（对110kV及以上电压的母线），动稳定性和机械强度，热稳定性来选择和校验，同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根、双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。导体的选择校验条件如下：一、导体截面的选择：1、按导体的长期发热允许电流选择(6-1)当实际环境温度不同于导体的额定环境温度时，其长期允许电流应该用下式修正：(6-2)式中—综合修正系数。不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为：(6-3)式中,—导体的长期发热最高允许温度，裸导体一般为；—导体的额定环境温度，裸导体一般为。62 毕业设计（论文）由载流量可得，正常运行时导体温度为（6-4）必须小于导体的长期发热最高允许温度2、按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小。除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。经济截面积用下式计算：式中，—正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷；—经济电流密度，常用导体的值，可根据最大负荷利用时数，由经济电流密度曲线中查出来。按经济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经济截面积。二、导体的校验：1、电晕电压校验220kV采用了不小于LGJ-300或110kV采用了不小于LGJ-70钢芯铝绞线，或220kV采用了外径不小于30型或110kV采用了外径不小于20型的管形导体时，可不进行电晕电压校验。2、热稳定校验按最小截面积进行校验（6-5）当所选导体截面积时，即满足热稳定性要求。2、断路器和隔离开关的选择及校验高压断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并且经过经济技术方面都比较厚才能确定。根据目前我国高压断路器的生产情况，电压等级在10Kv～220kV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用六氟化硫断路器。62 毕业设计（论文）高压断路器选择的技术条件如下：1、额定电压选择：（6-6）2、额定电流选择：（6-7）3、额定开断电流选择：（6-8）4、额定关合电流选择：（6-9）5、热稳定校验：（6-10）6、动稳定校验：（6-11）隔离开关的选择，由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流及短路电流，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。3、电流互感器和电压互感器的选择与校验电流互感器的选择：（1）额定电压的选择：电流互感器的额定电压不得低于其安装回路的电网额定电压，即（6-12）（2）额定电流的选择：电流互感器一次回路的额定电流不得低于其所在回路的最大持续工作电流，即（6-13）为了保证电流互感器的准确级，应尽可能接近62 毕业设计（论文）。电流互感器的二次额定电流有5A和1A。一般强电系统用5A，弱电系统用1A。（3）热稳定性校验：电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流来校验：或为电流互感器的1s热稳定倍数；为电流互感器的1s允许通过的热稳定电流。（4）动稳定性校验：内部动稳定校验条件：或为电流互感器的动稳定电流倍数，为电流互感器的动稳定电流，为短路冲击电流的瞬时值。电压互感器的选择：电压互感器的二次负荷阻抗很大，一次电流很小，不需选择额定电流。外部电网短路电流不通过电压互感器，不需进行短路稳定性校验。（1）额定电压的选择电压互感器一次侧的额定电压应满足电网电压要求，二次侧的额定电压按测量表计和保护要求，已标准化为100V。（2）准确级的选择电压互感器的准确级是指在规定的二次负荷和一次电压变化范围内，二次负荷功率因数为额定值时，最大电压误差的百分数。根据测量时电压互感器误差的大小和用途，发电厂和变电所中电压互感器的准确级别分为0.2、0.5、1、3级及3P和6P级(保护级)。62 毕业设计（论文）5.1110kV侧电气设备的选择（1）母线选择及校验按导体的长期发热允许电流选择：查钢芯铝绞线长期允许载流量表，每相选用单条LGJ-95钢芯铝绞线，平放时允许电流，环境温度为34度时的允许电流为：，满足长期发热条件要求。热稳定校验：短路电流热效应：短路前导体的工作温度为：由插值法得：所选截面S，能满足热稳定性要求。62 毕业设计（论文）（2）断路器的选择和校验流过断路器的最大持续工作电流：选择及校验过程如下：（1）额定电压选择：（2）额定电流选择：（3）额定开断电流选择：由上述短路计算得，所以（4）额定关合电流选择：根据以上条件查手册，选择的满足要求的高压断路器的型号为SW6—110Ⅰ/1200，技术参数如下表：表6-1SW6—110Ⅰ/1200技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A额定开断电流/kA动稳定电流/kA热稳定电流/kA固有分闸时间/S4sSW6—110Ⅰ/1200110120031.58031.50.04（5）热稳定校验：根据110kV侧短路计算结果，查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而：根据表6-1数据，得所以，满足热稳定校验。（6）动稳定校验：根据表6-1数据，62 毕业设计（论文）由110kV短路计算结果得，所以，，满足动稳定校验。（3）隔离开关的选择与校验选择及校验过程如下：（1）额定电压选择：（2）额定电流选择：根据以上条件查手册，选择的满足要求的隔离开关的型号为GW5—110Ⅱ/630，其技术参数如下表：表6-2GW5—110Ⅱ/630技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A动稳定电流/kA热稳定电流/kA4sGW5—110Ⅱ/6301106305020（3）热稳定校验：所以，满足热稳定校验。（4）动稳定校验：根据表6-2数据，由110kV短路计算结果得，则，满足动稳定校验。（4）电流互感器的选择额定电压：额定电流：查表，选用选LCWD－110－(50～100)～(300～600)/5型，如下表所示：表6-3LCWD－110－(50～100)～(300～600)/5技术参数型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷(Ω)10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数1级3级二次负荷(Ω)倍数LCWD-110(50-100)～(300-600)/5D1.220.8307515011.241.215因为，，所以1.动稳定：62 毕业设计（论文）因为==所以，满足动稳定校验。2.热稳定：由断路器校验时已算出则，满足热稳定校验。（5）电压互感器的选择1．一次电压：2．二次电压：3．准确等级：1级查表，选择JCC－110型，如下表所示：表6-4JCC－110技术参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量(VA)最大容量(VA)1级3级单相JCC-110500100020005.235kV侧电气设备的选择（1）母线选择及校验按导体的长期发热允许电流选择：查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条255mm矩形铝导体，导体平放，相间距离0.7m，支持绝缘柱跨距1.2m，平放时允许电流，集肤系数为，环境温度为34度时的允许电流为：，满足长期发热条件要求。热稳定校验：62 毕业设计（论文）短路电流热效应：短路前导体的工作温度为：由插值法得：所选截面S，能满足热稳定性要求.动稳定校验：短路冲击电流：相间电动力数值为：相间应力数值为：最大允许衬垫跨距：，满足动稳定要求。根据设备的选择原则和前面主接线方案，35kV侧选移开式开关柜JYN1-35型。JYN1-35型高压开关柜的主要电气设备如下表所示：62 毕业设计（论文）JYN1-35型高压开关柜的主要电气设备名称型号主要技术数据断路器隔离开关T、电压互感器电流互感器Q熔断器操作机构合闸线圈220（114A）分闸线圈24（22.6）避雷器柜型尺寸宽*深*高（1）高压断路器的校验查手册,SN10-35其技术参数如下表:表6-5SN10—35/1000技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A额定开断电流/kA动稳定电流/kA热稳定电流/kA固有分闸时间/S4sSN10—35/100035100016.54216.50.04（1）热稳定校验：根据35kV侧短路计算结果，查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而：62 毕业设计（论文）根据表6-5数据，得,所以,满足热稳定校验。(2)动稳定校验：根据表6-5数据，由35kV短路计算结果得，,所以,满足动稳定校验。（1）高压隔离开关的校验查手册，GN2—35T/400其技术参数如下表：表6-6GN2—35T/400技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A动稳定电流/kA热稳定电流/kA5sGN2—35T/400354005214（1）热稳定校验：,所以,满足热稳定校验。（2）动稳定校验：根据表6-6数据，,由35kV短路计算结果得，所以，满足动稳定校验。（4）电流互感器的校验查手册表，LCZ－35Q其技术参数如下表:型号额定电流比(A)准确级次组合额定输出（VA）二次负荷(Ω)10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级二次负荷（Ω)倍数LCZ-35Q300/550221519.563.6表6-7LCZ－35Q技术参数1.动稳定校验：因为=所以，满足动稳定校验。2.热稳定校验：由断路器校验时已算出则，满足热稳定校验。62 毕业设计（论文）（5）电压互感器的校验为保证电压互感器的准确度在一定的误差范围之内，二次侧负荷应不大于电压互感器二次侧额定容量，也就是电压互感器满足准确级要求的条件取决于二次负荷，即：由于互感器二次侧所接仪表、继电器电压线圈的功率损耗原始资料没有给，所以二次侧负荷不知道，无法校验。5.310kV侧电气设备的选择（1）母线的选择与校验按导体的长期发热允许电流选择：查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条1258mm矩形铝导体，导体平放，相间距离0.7m，支持绝缘柱跨距1.2m，平放时允许电流，集肤系数为.08，环境温度为34度时的允许电流为：，满足长期发热条件要求。热稳定校验：短路电流热效应：短路前导体的工作温度为：62 毕业设计（论文）由插值法得：所以选截面S，能满足热稳定性要求。动稳定校验：短路冲击电流：相间电动力数值为：相间应力数值为：最大允许衬垫跨距：所以，满足动稳定要求。根据设备的选择原则和前面主接线方案，10kV侧选手车开式开关柜KYN28A-12型。62 毕业设计（论文）KYN28A-12型高压开关柜的主要电气设备如下表所示：KYN28A-12型高压开关柜的主要电气设备名称型号主要技术数据断路器隔离开关电压互感器电流互感器熔断器避雷器HY5WS-10/30柜型尺寸宽*深*高（1）高压断路器的校验查手册,ZN63A-12其技术参数如下表:表6-8ZN63A-12技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A额定开断电流/kA动稳定电流/kA热稳定电流/kA固有分闸时间/S4sZN63A-1212400050130500.04（1）热稳定校验：根据10kV侧短路计算结果，查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而：根据表6-8数据，得所以，，满足热稳定校验。（2）动稳定校验：根据表6-8数据，由10kV短路计算结果得，所以，62 毕业设计（论文），满足动稳定校验。（1）高压隔离开关的校验查手册,GN6—10T/400其技术参数如下表:表6-9GN6—10T/400技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A动稳定电流/kA热稳定电流/kA5sGN6—10T/400104004014（1）热稳定校验：所以，，满足热稳定校验。（2）动稳定校验：根据表6-9数据，由10kV短路计算结果得，所以，，满足动稳定校验。（2）电流互感器的校验查手册,LZZBJ-12其技术参数如下表:表6-10LZZBJ－12技术参数型号额定电流比(A)级次组合准确度二次负荷(Ω)10%倍数1s热稳定额定热稳定电流(kA)动稳定倍额定动稳定电流(kA)0.5级1级3级LZZBJ-125～1500/50.20.55P0.52.4<10509012.4<1034.0≥15（1）热稳定：由断路器校验时已算出则，满足热稳定校验。（2）动稳定校验：因为所以,动稳定性满足条件。（5）电压互感器的校验为保证电压互感器的准确度在一定的误差范围之内，二次侧负荷应不大于电压互感器二次侧额定容量，也就是电压互感器满足准确级要求的条件取决于二次负荷，即：62 毕业设计（论文）6配电装置6.1配电装置概述配电装置是发电厂与变电所的重要组成部分，是发电厂与变电所电气主接线的具体实现。配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关设备、保护设备、测量设备、母线以及必要的辅助设备组成，辅助设备包括安装布置电气设备的构架、基础、房屋、和通道等。配电装置的功能是正常运行时用来接受和分配电能，发生故障时通过自动或手动操作，迅速切除故障部分，恢复正常运行。可以说，配电装置是具体实现电气主接线功能的重要装置。6.2配电装置类型按配电装置的设备装设地点，可分为屋内配电装置与屋外配电装置两大类。屋内配电装置的特点是：所有电气设备放置在屋内，安全净距小，可采用分层布置，占地面积小；外界污秽气体及灰尘对电气设备的影响较小；操作、维护与检修都在室内进行，工作条件好，不受气候影响；土建工程量大，投资较大。屋外配电装置的特点是：所有电气设备放置在屋外，土建工程量小，相应的投资较小，建设工期短；扩建方便；相间及设备之间距离大，便于带电作业；受外界环境影响，设备的运行条件及人员进行操作维护的工作条件较差，而且占地面积大。按照配电装置的安装方法，又可以分为装配式配电装置和成套式配电装置。6.3对配电装置的基本要求和设计步骤一、基本要求（1）在配电装置设计中，必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循国家颁发的有关规程、规范、及技术规定，做到安全可靠、技术先进、经济合理和维修方便。（2）根据其在电力系统中的地位、环境条件和运行、安装检修的要求，合理的制定布置方案和选用设备，保证足够的安全距离。应采用行之有效的新技术、新设备、新布置和新材料。（3）保证运行安全和操作巡视方便。（4）必须坚持节约用地的原则，应布置紧凑、少占地（尤其是良田）。（5）节省材料、降低造价。62 毕业设计（论文）（6）根据工程特点、规模和发展规划，远近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的要求。二、设计基本步骤（1）选择配电装置的型式根据电压等级、电气设备的型式、出线多少和方式，有无电抗器、地质、地形及环境条件等因素选择配电装置的型式。（2）拟定配置图。（3）设计配电装置的平面图和断面图。6.4屋内配电装置屋内配电装置的类型按其布置型式分为单层式、两层式和三层式。单层式屋内配电装置将所有电气设备都布置在一层房屋内，建筑结构简单、投资低、运行维护与检修工作方便，但占地面积大。多层式屋内配电装置是将各回路电气设备的轻重，自上而下的分层布置在多层楼房内，占地面积小，但建筑结构复杂、投资高、运行维护与检修工作不方便，与三层式相比，两层式占地面积略有增加，但运行维护与检修均较方便，造价也明显下降。6.5屋外配电装置根据母线和电气设备布置的高度，屋外配电装置可分为中型、高型、半高型和GIS型，中型配电装置又分为普通中型和分相中型两类。一、中型配电装置（1）屋外普通中型配电装置屋外普通中型配电装置的特点是将所有电气设备均安装在同一水平面上，并安装在一定高度的基础上，而母线一般采用软导线安装在构架上，稍高于电气设备所在平面。中型配电装置应设备安装位置较低，便于施工、安装、检修与维护操作，构架高度低，抗震性能好；布置清晰，不易发生误操作，运行可靠；所用的钢材比较少，造价低。主要缺点是占地面积大。普通中型配电装置是我国有丰富设计和运行经验的配电装置，广泛应用于220kV及以下的屋外配电装置中。（2）分相中型配电装置62 毕业设计（论文）隔离开关分相布置在母线正下方的中型配电装置，称为分相中型配电装置。分相中型配电装置除具有中型配电装置的优点外，还具有接线简单清晰，由于采用铝合金硬圆管母线，可以缩小母线相间距离，较低架构高度，采用伸缩式隔离开关可以进一步减小占地面积，较普通中型布置节省占地面积1/3左右。其缺点是施工复杂，使用的支柱绝缘子防污还抗震能力差。二、高型配电装置屋外高型配电装置的特点是母线及电气设备分别布置在几个不同的高度上，两组母线及母线隔离开关上下重叠布置。与普通中型配电装置相比，可节省占地面积50%左右。高型配电装置的主要缺点是对上层设备的操作与维护工作条件较差；耗用钢材比普通中型高15%—60%；抗震性能差。高型配电装置主要用于土地及其匮乏的地区，或场地狭窄或需要大量开挖、回填土石方的地方等。三、半高型配电装置半高型配电装置吸收了中、高型配电装置的优点，并克服两者的缺点。它的特点是两组母线的高度不同，将旁路母线或主母线置于高一层的水平面上，并与断路器、电流互感器等设备重叠布置，从而缩小了纵向尺寸。高型配电装置的优点是：占地面积比普通中型布置减少30%；除旁路母线和旁路隔离开关布置在上层外，其余部分有中型布置基本相同，运行维护较方便，易被运行人员所接受。这种布置的缺点是检修上层母线和隔离开关不方便。半高型布置适用于110—220kV配电装置，但在110kV配电装置中应用的比较广泛。四、屋外GIS配电装置全封闭组合电器的所有电器都被密闭在充满气体的金属壳体内，不存在触电的危险，安全性高，且受外界环境条件的影响小，运行的可靠性高，维护方便，检修周期长，占地面积小。全封闭组合电器分三相共箱式和分箱式两种。110kV电压级为三相共箱式，220kV及以上电压级为分箱式。本次设计中110kV电压等级采用屋外普通中型配电装置，35kV及10kV电压等级采用屋内成套式配电装置,开关柜型号为JYN1-35和KYN28A-12。62 毕业设计（论文）7继电保护的配置7.1继电保护的基本知识在变电所的设计和运行中，当电力系统发生故障和不正常运行的可能性，如设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。为了保证用户的可靠供电，防止电气设备的损坏及事故扩大，应尽快地将故障切除。这个任务靠运行人员进行手动操作控制是无法实现的，必须由继电保护装置自动地、迅速地、有选择性地将故障设备切除，而当不正常运行情况时，要自动地发出信号以便及时处理，这就是继电保护的任务。7.2110kv线路的继电保护配置及整定计算7.2.1110kV线路继电保护配置距离保护是根据故障点距离保护装置处的距离来确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，在110—220kV电网中得到广泛的应用。故在本设计中，采用三段式阶梯时限特性的距离保护。距离保护的第一段保护范围为本线路长度的80％--85％，约为0.1S，第二段的保护范围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，约为0.5—0.6S，距离第一段和第二段构成线路的主保护。距离保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护，和本线路第一段和第二断保护的近后备。7.2.2110kV线路继电保护整定计算A.对线路L1进行整定计算网络接线图如下所示：图8-1系统等值电路图1.对距离保护的Ⅰ段进行整定计算62 毕业设计（论文）1.对距离保护的Ⅱ段进行整定计算原网络可等效化简如下：图8-2系统等值电路图Ⅱ断的整定计算与相邻下级的Ⅰ段相配合灵敏性校验：，不满足要求应与下一级的Ⅱ段相配合。62 毕业设计（论文）1.对距离保护的Ⅲ段进行整定计算按躲开最小负荷阻抗整定：取，选用全阻抗圆特性继电器，则有：灵敏性校验：作为近后备时，满足要求。作为远后备时，62 毕业设计（论文）满足要求,.A.对线路L4进行整定计算1.对距离保护的Ⅰ段进行整定计算2.对距离保护的Ⅱ段进行整定计算原网络可等效化简如下：图8-3系统等值电路图Ⅱ断的整定计算与相邻下级的Ⅰ段相配合62 毕业设计（论文）灵敏性校验：，不满足要求应与下一级的Ⅱ段相配合。1.对距离保护的Ⅲ段进行整定计算按躲开最小负荷阻抗整定：取，选用全阻抗圆特性继电器，则有：灵敏性校验：作为近后备时，满足要求。作为远后备时，62 毕业设计（论文）满足要求。7.3变压器的继电保护及整定计算7.3.1变压器的继电保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障，油箱内部故障包括相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。对于上述故障和不正当工作状态，根据DL400--91《继电器保护和安全起动装置技术规程》的规定，变压器应装设以下保护：1、瓦斯保护为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的保护。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、纵差动保护62 毕业设计（论文）为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护适用于并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。3、复合电压启动的过电流保护为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，根据变压器容量的不同和系统短路电流的不同，须装设不同的过电流保护。三绕组变压器在外部故障时，应尽量减小停电范围，因此在外部发生短路时，要求仅断开故障侧的断路器，而使另外两侧继续运行。而当内部发生故障时，保护应起到后备作用。复合电压启动的过电流保护，既能反应不对称短路的故障，也能反应对称短路的故障；并且其灵敏度也较高。7.3.2变压器的继电保护整定计算1、瓦斯保护轻瓦斯保护的动作值采用气体体积表示。通常气体体积的整定范围为250-350.对于容量在10MVA以上的变压器，整定值多采用250，气体体积的调整可通过改变重锤的位置来实现。重瓦斯保护的动作值采用油流流速表示。一般整定范围在0.6-1.5m/s，在整定流速时均以导油管中油速为准，而不依据继电器处的流速。根据运行经验，管中油流速度整定为0.6-1.5m/s时，保护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度为0.4-0.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定为1m/s左右。瓦斯保护的主要优点是能反映变压器油箱内各种故障，灵敏度高，结构简单，动作迅速。但它的缺点是不能反映变压器油箱外故障如变压器引出端上的故障或变压器与断路器之间连接导线的故障。因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，须与差动保护配合共同作为变压器的主保护。2、纵联差动保护变压器的纵联差动保护用来反映变压器绕组、引出线上的各种短路故障，是变压器的主保护之一。变压器的纵差动保护的工作原理与线路纵差保护的工作原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小，即比较相量。要实现变压器的纵差动保护，必须适当选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比。62 毕业设计（论文）引起变压器纵联差动保护准确工作的因素主要流过差动回路中的不平衡电流。这些不平衡电路主要有：由变压器两侧接线不同产生的不平衡电流；由变压器调节分接头产生的不平衡电流；变压器两侧电流互感器型号不同产生的不平衡电流；变压器的励磁涌流。（1）纵差动保护的整定计算：a)躲过外部短路时的最大不平衡电流，即（8-1）式中，——可靠系数，取1.3——变压器外部短路时差动回路中最大的不平衡电流，其值为：式中，——由于采用的电流互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不同，所引起的相对误差；单相变压器，Yd11接线的三相变压器——有变压器带负荷调压所引起的相对误差，去电压调整范围的一半；0.1电流互感器允许的最大相对误差；——考虑短路电流非周期分量影响系数，去1.5—2；——电流互感器同型系数，取值为1——保护范围外最大电流b）躲过变压器最大的励磁涌流，即（8-2）式中，——可靠系数，取1.3——变压器的额定电流——励磁涌流的最大倍数（即励磁涌流与变压器的额定电流的比值），取4—62 毕业设计（论文）8.由于变压器的励磁涌流很大，实际的纵差保护通常采用其他措施来减少它的影响：一种是采用具有速饱和变流器的差动继电器（BCH2型），可以减少励磁涌流产生的不平衡电流，此时取=1；另一种通过鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别，在励磁涌流时将差动保护闭锁，此时在整定时可以不考虑励磁涌流的影响，此时取=0，不考虑C）躲过电流互感器二次回路断线时的最大负荷电流，即（8-3）式中，——可靠系数，取1.3；——变压正常运行时的最大负荷电流。在最大负荷电流不确定时，可取变压器额定电流。变压器某侧电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部流入差动继电器中，要引起保护的误动作。有的差动保护采用断线的措施，在电流互感器二次回路断线时将其差动保护闭锁，此时可以不考虑这个条件。取上述整定值大的作为保护动作电流的整定值。所有电流指的都是二次侧的值。（2）灵敏系数校验纵差动保护灵敏系数按下式校验，即（8-4）式中，为各种运行方式下变压器保护范围内部故障时，流经差动继电器的最小差动电流；灵敏系数一般不应低于2不满足灵敏度要求时，需要采用具有制动特性的差动继电器。7.4母线保护（1）母线保护的要求62 毕业设计（论文）必须快速有选择性地切除故障母线；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。对发电厂和主要变电所的3～10kV分段母线及并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。下列情况下，应装设专用母线保护：①必须快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时；②当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。（2）母线完全电流差动保护及整定计算母线完全电流差动保护常用作单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护。母线上连接的元件都装设有相同变比、相同特性的电流互感器，所有电流互感器的二次绕组的同极性端连接在一起，差动继电器KD的绕组和电流互感器的二次绕组并联。母线差动保护范围是各电流互感器之间的一次电力设备。正常运行或外部故障时，流入母线的电流等于流出母线的电流，即。流入差动继电器的电流只是由于电流互感器特性不同而引起的不平衡电流，差动继电器不会动作。发生内部故障时，所有带电源的连接元件都会向短路点供给短路电流，这时流入继电器的电流为，即故障点的全部短路电流，差动继电器KD动作，时连接在母线上断路器全部跳闸。差动继电器的动作电流按一下两个条件考虑，并选择其中较大的一个进行整定：1、按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定母线所有连接元件的电流互感器应满足10%误差曲线的要求，差动继电器的动作电流按下式计算（8-5）其中，——可靠系数，一般取1.3——保护范围外部故障时，流过母线完全差动电流保护用电流互感器的最大短路电流；——母线保护用电流互感器变比。2、按躲过电流互感器二次回路断线整定62 毕业设计（论文）连接元件较多，接线复杂，出现电流互感器二次回路断线的几率较大，差动继电器的动作电流大于任一元件中最大的负荷电流，即3、灵敏系数校验保护元件的灵敏系数要求在最小运行方式下，母线保护范围内部短路时，最小灵敏系数应大于2。保护装置的灵敏系数用下式校验，满足要求式中，——母线上连接元件最少时，母线故障的最小短路电流。7.5备自投和自动重合闸的设置7.5.1备用电源自动投入装置的含义和作用备用电源自动投入装置是指当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源投入或将用电设备自动切换到备用电源上去，使用户不至于停电的一种自动装置，简称备自投。一般在下列情况装设：1、发电厂的厂用电和变电所的所用电。2、有双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用。3、降压变电所内装有备用变压器或互为备用的母线段。4、生产过程中某些重要的备用机组。该变电所的10KV母线为单母分段接线形式，变电所内有两台主变压器，正常运行时为两台变压器分裂运行，其备用方式为互为备用的“暗备用”，因此考虑在母联断路器上装设有备自投装置以提高供电的可靠性。7.5.2自动重合闸装置电力系统的运行经验表明，架空线路故障大多是瞬时故障。在线路上发生瞬时故障时，线路被保护断开后，由自动重合闸装置再进行一次合闸，恢复供电，从而大大提高供电的可靠性。重合闸在电力系统中有重要的作用：1、大大提高供电的可靠性，减少停电次数，特别时对单侧电源的单回线路尤为显著。62 毕业设计（论文）2、提高电力系统并列运行的稳定性。3、弥补输电线路耐雷水平将定的影响。在电力系统中，10KV线路一般不装设避雷线，35KV线路一般只在进线端1-2km范围内装设避雷线，线路耐雷水平较低，装自动重合闸后，可提高供电可靠性。4、对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，能其纠正的作用。62 毕业设计（论文）8防雷与接地方案的设计8.1防雷保护8.1.1直击雷保护直击雷过电压：雷电直接击中电气线路、设备或建筑物而引起的过电压，又称直击雷。在雷电的主放电过程中，其传播速度极快（约为光速的50%-10%），雷电压幅值达10-100MV，雷电流幅值达数百千安，伴以强烈的光、热、机械效应和危险的电磁效应以及强烈的闪络放电，具有强烈的破坏性和对人员的杀伤性。110KV配电装置、主变压器为户外布置、采用在构架上设置2支避雷针，及其余设备均为户内布置，采用配电楼屋顶设避雷带，和避雷针联合作为防直击雷保护，确保户外主变压器、110KV配电装置在其联合保护范围内。避雷带采用Ф16的热镀锌圆钢，避雷针与建筑物钢筋隔离，并采用3根引下线与主接地网相连接，连接点与其他设备接地点的电气距离应满足规范要求。8.1.2侵入波保护雷电波入侵(高电位侵入):架空线路遭受雷击或感应累的影响,在线路上形成沿线路传播的高电压行波.此种电压波入侵到建筑物内或进入电气设备造成过电压。据统计城市中雷击事故的50%-70%是由于这种雷电波侵入造成的。因此，在工厂中应予以重视，对其危害给予足够的防护。为防止线路侵入雷电波的过电压，在110KV进线，35KV母线及10KV每段母线上分别安装氧化锌避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变110KV侧中性点装设氧化锌避雷器。8.2接地装置的设计本变电站主接地网以水平接地体加垂直地极构成，水平接地体采用Ф16热镀锌圆钢，垂直接地极用∠50×50×2500和∠50×50×3000两种长度的热镀锌角钢，布置尽量利用配电室以外的空地。变电站主接地网的接地电阻应满足R≤0.5Ω的要求。根据原始资料有，土壤电阻率为100欧，根据公式：取，则有，62 毕业设计（论文）满足如实测接地电阻值不能满足要求，则需扩大接地网面积或采取其他降阻措施。所有设备的底座或基础槽钢均采用Φ16的热镀锌圆钢焊接并接入主接电网，与主接地网可靠焊接。带有二次绕组的设备底座应采用两根接地引下线，与电网两个不同点可靠焊接。施工中应保证避雷针（网）引下线与主接地网的地下连接点至变压器和10KV及以下设备的接地线与接地网的地下连接点沿接地体的长度不小于15m。变电站四周与人行道相邻处，设备与主网相连接的均压带。主控室内采取防静电接地及保护接地措施。62 毕业设计（论文）9结论在本次毕业设计中，我的设计题目是110kV变电站设计。在老师的辛勤指导下，我系统的学习了有关变电站一次，二次设计的知识，并掌握了110kV降压变电站电气部分设计的一般步骤和方法。通过对此变电站所承担的负荷分析，结合变电站设计规程和实际情况，确定了本次设计的主接线方案。本设计对110kV母线采用了单母线分段带旁路母线的接线方式。35kV和10kV母线采用单母线分段的接线方式。从可靠性、灵活性、经济性以及可扩建性等几方面考虑，我认为这样的接线方式较适合本设计要求。在主接线方案确定以后，进行了短路电流计算、设备选择、防雷接地设计。按发电厂主系统的相关内容，先后对断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器等进行了选择和校验，使之符合国家规程的规定，运行可靠，经济合理。然后根据主接线形式绘制了进出线断面图和电气主接线图。至此，110kV变电站设计完成。62 毕业设计（论文）参考文献[1]朱雪淩，查丛梅，许强.电力系统继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2009.[2]许珉，孙丰奇.发电厂电气主系统[M].北京：机械工业出版社，2011.[3]孟祥萍，高嬿.电力系统分析[M].北京：高等教育出版社，2004.[4]何仰赞.电力系统分析[M].华中科技大学出版社，2002.[5]施围，张乔根.高电压工程基础[M].北京：机械工业出版社，2006.[6]杨毅涵.电力系统基础[M].北京：中国电力出版社，2002.[7]傅知兰.电力系统电气设备选择与实用计算[M].北京：中国电力出版社，2004.[8]Kothari.DP,Nagrath..IJ.ModernPowerSystemAnalysis.北京：清华出版设，2009.[9]水利水电部西北电力设计院.电力工程电气设计手册：电气一次部分[M].北京：中国电力出版社，1996.[10]能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册:电气二次部分[M].北京：中国电力出版社，1996.[11]范幸义.建筑工程CAD制图教程[M].重庆：重庆大学出版社，2008.62 毕业设计（论文）致谢这个毕业设计是在老师的指导下完成的，她专业知识渊博，治学态度严谨，平易近人，每周的见面查老师都会详细的翻看我近期的工作情况，指出我设计中存在的问题，对我提出的问题进行耐心详实的解答。这个毕业设计的完成，查老师给了我很大帮助，在此我对她表示由衷的感谢。此外，设计期间对徐老师和李老师给予我的帮助和指导，我也深表感谢。对参加答辩过程的各位老师在此我也向他们表示感谢。设计期间在公式的编辑，图片的处理，软件的应用，文字的排版方面得到了很多同学的无私帮助，对此我向他们表示感谢。62 毕业设计（论文）附录62'