110kV变电站一次部分电气设计毕业论文

毕业设计（论文）任务书

姓名专业班级

毕业设计（论文）题目110kV变电站一次部分电气设计

毕业设计（论文）工作起止时间2010年06月--11月地点广东

毕业设计（论文）的内容：

1．分析原始资料，选择电气主接线

选择主变压器的台数及容量，对初选2-4种电气主接线进行技术比较，淘汰

较差的方案，保留较好的方案；

2．计算短路电流；

3．主要电气设备选择及校验；

毕业设计（论文）的要求：

1、完成设计内容，要求方案设计论证充分，设备选择合理，计算准确。

2、撰写毕业论文1份，正文字数在12000左右，要求有规范的目录和参考文献，其

它参照成教学院的文件要求。

3、绘制电气主接线图1张。

毕业设计（论文）工作进度计划：

2010年6月17日~ 2010年9月25日：收集资料，形成论文总体框架，完成中期审查。

2010年9月26日~ 2010年11月5 日：完成论文最终稿。

本任务书于2010 年6月17 日发出，毕业设计（论文）应于2010 年11月5 日前完成，由指导老师审阅后，提交毕业设计（论文）指导小组进行答辩。

指导教师制定年月日

毕业设计（论文）指导小组组长制定年月日办学单位负责人制定年月日

毕业设计（论文）评语

1、指导教师评语：

本论文根据某地区的用电需求及电力系统的可靠性、经济性要求，按照给出的原始资料和供应电能的相关情况，设计出能够满足负荷增长需要的运行灵活、检修维护安全方便、接线简单清晰、操作方便、投资少、运行费用低和有扩建可能性的变电站主接线方案，并通过短路电流计算，选择和校验其他电气设备。

该论文选题符合电力系统工程实际需要，结构合理，数据资料充分，写作进度安排合理，文字表达较流畅，已达到毕业设计（论文）水平。

指导教师签名

年月日

2、评阅教师评语：

随着对电力系统电能质量、发供电可靠性、技术经济指标等的相关要求的日益提高，变电站的规划设计成为电网发展的关键一环，并将进一步影响到整个社会的稳定和国民经济的发展。

本论文通过对原始资料的分析，结合电力系统的运行实际情况，比较各种主接线设计方案，以确定最为可靠经济的的电气主接线方案和主变容量。随后通过短路电流计算，来选择和校验主要电气设备。

论文结构合理，思路清晰，计算数据翔实，结论合理，已达到毕业设计（论文）要求的水平。

评阅教师签名

年月日

3、答辩小组评语：

答辩小组组长签名

年月日

中文摘要

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。本论文中待设计的变电站是一座降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。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。

本论文《110kv变电站一次部分电气设计》，首先通过对原始资料的分析及根据变电站的总负荷选择主变压器，同时根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。

其次进行短路电流计算，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。再根据计算结果及各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等）。

最后，并绘制了电气主接线图、电气总平面布置图、防雷保护配置图等相关设计图纸。

关键词电气主接线设计；短路电流计算；电气设备选择；设计图纸

Abstract

Power system substation as an important part of the entire power system directly affects the safety and economic operation. To be designed in this paper is a step-down substation substation in the system plays the role of aggregation and distribution of electric energy, charged with the factory to the region, the important task of rural electrification. The completion of the substation will not only strengthen the local power grid network structure, but also for the local industrial and agricultural production provides enough power, so that the regional power grid so as to achieve safe, reliable and economic operation purposes.

The paper "110kv substation once part of the electrical design," the first original data through the analysis and selection based on total load of the substation main transformer, the main wiring under both economical and reliable, flexible operation requirements, select the main connection of two programs to be selected A technical comparison, out of poor program to determine the main electrical substation connection program.

Second, the short-circuit current calculation, obtained from the three-phase short circuit calculation occurs when short-circuit the voltage level of the bus, its steady-state current and the impact of short-circuit current value. According to the results and the voltage level of voltage and maximum continuous operating current of the main electrical equipment selection and validation (including circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, etc.).

Finally, the main draw of the electrical wiring diagram, electrical general layout map, lightning protection and other related design layout plan drawings.

Keywords

Electrical main wiring design; short-circuit current calculation; electrical equipment selection; design drawings

目录

第1章设计的内容和要求 (1)

1.1 原始资料分析 (1)

1.2 设计原则和基本要求 (2)

1.3 设计内容 (2)

第2章主变压器的选择 (3)

2.1 主变台数的确定 (3)

2.2 本变电站站用变压器的选择 (4)

2.3 小结 (5)

第3章电气主接线的选择 (6)

3.1 选择原则 (6)

3.1.1 主接线设计的基本要求及原则 (6)

3.1.2 主接线的基本形式和特点 (7)

3.2 变电站的各侧主接线方案的拟定 (7)

3.3 小结 (11)

第4章短路电流计算 (12)

4.1 短路计算的目的及假设 (12)

4.2 短路电流计算的步骤 (12)

4.3 短路电流计算及计算结果 (13)

4.4 小结 (16)

第5章导体和电气设备的选择 (17)

5.1 电气设备的选择原则 (17)

5.2 断路器和隔离开关的选择 (17)

5.3 互感器的选择 (21)

5.4 母线的选择 (23)

5.5 高压熔断器的选择 (24)

5.6 消弧线圈的选择 (24)

5.7 小结 (25)

第6章变电站防雷保护及其配置 (26)

6.1 直击雷的过电压保护 (26)

6.2 雷电侵入波的过电压保护 (26)

6.3 避雷器和避雷线的配置 (26)

6.4 小结 (27)

第7章高压配电装置及平面布置 (28)

7.1 设计原则与要求 (28)

7.2 高压配电装置 (29)

7.3 小结 (30)

结论 (31)

参考文献 (32)

致谢 (33)

附录1 避雷针保护范围图 (34)

附录2 变电所总体平面布置图 (35)

附录3 110KV/35KV/10KV降压变电站电气一次主接线图 (35)

第1章设计的内容和要求

1.1 原始资料分析

1、变电站的建设规模

（1）、类型：110kV地方变电站。

（2）、最终容量：根据电力系统的规划需要安装两台容量为31.5 MVA，电压为

110kV/35kV/10kV的主变压器，主变各侧容量比为100/100/100，一次设计并建成。

2、电力系统与本所的连接情况

（1）、待设计的变电站是一座降压变电站，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。

（2）、本变电站有两回平行线路与110kV电力系统连接，有两回35kV电力系统连接。

（3）、本变电站在系统最大运行方式下的系统正、负阻抗的标么值示意图如图1（S

j

=100MVA）,110kV及35kV电源容量为无穷大，阻抗值各包含平行线路阻抗在内。

图1 变电所连接示意图

电所不考虑装调相机、电容器等无功补偿设备，35kV因电网线路的电容电流较少，也不装设消弧线圈。110kV出线无电源。

电力负荷水平

110kV进出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。

35kV进出线共2回，两回进线连接着35kV电源，输送容量各为35000KVA。

10kV出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按5000KVA设计；

另外5回每回输送容量为4000KVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。

本变电站自用电主要负荷如表1-2

表1－2 110kV变电站自用电负荷

序号设备名称额定容量

（kW）

功率因数

（cosφ）

安装

台数

工作

台数

备注

1 主充电机20 0.85 1 1 周期性负荷

图1 变电所连接示意图

2 浮充电机 4.5 0.85 1 1 经常性负荷

3 主变通风0.15 0.85 32 32 经常性负荷

4 蓄电池通风 2.7 0.8

5 1 1 经常性负荷

5 检修、试验用电15 0.85 经常性负荷

6 载波通讯用电 1 0.85 经常性负荷

7 屋内照明 5.2

8 屋外照明 4.5

9 生活水泵 4.5 0.85 2 2 周期性负荷

10 福利区用电 1.5 0.85 周期性负荷

计算负荷S=5.2+4.5+（20+4.5+0.15*32+2.7+15+1+4.5*2+1.5）*0.85＝49.725(kVA)

5、环境条件

（1）当地年最高温度39.1℃，年最低温度－5.9℃，最热月平均最高温度29℃；

最热月平均地下0.8m土壤温度21.5℃。

（2）当地海拔高度1518.3m。

（3）当地雷电日T=25.1日/年。

1.2 设计原则和基本要求

设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，．并且具有可扩建的方便性。要求如下：

1)选择主变压器台数、容量和型式(一般按变电站建成5-10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力)；

2)设计变电所电气主接线；

3)短路电流计算；

4)主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定;

1.3 设计内容

本次设计的是一个降压变电站，有三个电压等级(110kV／35kV／10kV)，110kV 主接线采用双母线接线方式，两路进线，35kV和10kV主接线均采用单母线分段接线方式。主变压器容量为2*31．5MVA，110kV与35kV之间采用Yo／Yo－12连接方式，110kV与10kV之间采用Yo／△—11连接方式。

本设计采用的主变压器有两个出线端子，一端接35kV的引出线，另一端接10kV 的引出线。设计中主要涉及的是变电站内部电气部分的设计，并未涉及到出线线路具体应用到什么用户，所以负荷统计表相对比较简洁，也减少了电气主接线图的制作难度。

第2章主变压器的选择

2.1 主变台数的确定

待设计变电站在电力系统中的地位：

本变电站为一降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务，地位比较重要。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。

待设计变电站的建设规模：

（1）电压等级

110kV/35kV／10kV

（2）线路回路数量

110kV进出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。

35kV进出线共2回，两回进线连接着35kV电源，输送容量各为35000KVA。

10kV进出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按5000KVA设计；另外5回每回输送容量为4000KVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。

（3）主变选择

由第一章概况及负荷统计可知：

主变压器选为两台110kV级低损耗三绕组有载调压变压器，每台容量为31.5MVA，两变压器同时运行。电压等级：110KV／35KV/10KV，各侧容量比：100：100：100。1）变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。

2）在330KV及以下电力系统中，一般选三相变压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯—低压—中压—高压线圈，高与低之间阻抗最大。

3）绕组数和接线组别的确定：

该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采用Y

连接，35KV采用

Y形连接，10KV采用Δ连接。

4）调压方式的选择：

普通型的变压器调压范围小，仅为±5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，