110kv变电所设计
哈尔滨工业大学（威海）毕业设计（论文）
摘要
为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定修建1座110kV #2变电所。
本工程初步设计内容包含变电所电气设计，新建的#2变电所从110kV侧#1变电所受电，其负荷分为35kV和10kV两个电压等级。
通过技术和经济比较，现采用下列方案：
1.内设两台三绕组变压器，电压等级为121/37.8/11。
2.110kV进线采用内桥接线形式。
3.本工程初步设计内容包括变电所电气设计。
4.35kV和10kV配电装置同样采用单母线分段接线。
5.所用电分别从10kV两端母线获得。
关键词：
变电所主变压器短路计算设备选型
I
哈尔滨工业大学（威海）毕业设计（论文）
Abstract
For satisfying the demand that economy development, the authorities concerned decide to construct a #2 transformer substation.
This engineering first step design contents includes the transformer substation of electric Design. The new-et up salt a #2 transformer substation obtain power form #1 substation (110kV) . There are two kinds of local loads in the substation,. One is 35kV,the other is 10kV.
Pass the technique to compare with the economy, adopt the following scheme now:
1.There are two three-winding transformers in the substation. Voltage grade
adopt 121kV 38.5kV and 11kV.
2.For 110kV main electrical connections shall adopt inside bridge connection.
3.The 110kVenters the line 2 return, The adoption builds trolley wire.
4.For 35kV and 10kV main electrical connections employ single sectionalized
bus.
5.Auxiliary power system get power form the 10kV sectionalized bus.
precision.
Key words: Change to give or get an electric shock;
Main transformer; Short circuit calculation;
The equipments choose the type
II
目录
摘要............................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................... II 第1章绪论. (1)
1.1课题背景和来源 (1)
1.2课题目的和意义 (1)
1.3主要研究内容 (2)
1.4本文结构 (2)
第2章原始资料分析 (3)
2.1原始资料 (3)
2.2对原始资料的分析计算 (4)
2.3本章小结 (5)
第3章110kV #2变电站线路设计 (6)
3.1110kV线路设计 (6)
3.1.1确定回路数 (6)
3.1.2确定110kV线路导线的规格、型号 (6)
3.1.3确定线路导线截面积 (6)
3.235kV和10kV线路设计 (7)
3.3本章小结 (7)
第4章110kV 变电所主变选择 (8)
4.1主变选择依据 (8)
4.1.1主变方案选择 (8)
4.1.2主变方案技术比较 (8)
4.1.3主变容量选择、参数选择 (9)
4.2主变110kV侧分接头选择 (11)
4.3所用变选择 (12)
4.4本章小结 (13)
第5章主接线设计 (14)
5.1选择原则 (14)
5.2110kV主接线设计 (14)
5.2.1方案选择 (14)
5.2.2技术比较 (16)
5.335kV主接线设计 (17)
5.410kV主接线设计 (18)
5.5110kV #2变电站一次主接线 (18)
5.6本章小结 (19)
第6章变电所电气设备选择 (20)
6.1电气设备选择 (20)
6.1.1选择设备的基本原则 (21)
6.2断路器的选择 (21)
6.2.1110kV断路器的选择 (21)
6.2.235kV侧断路器及分段断路器选择 (22)
6.2.335kV出线断路器选择 (22)
6.2.410kV侧断路器及分段断路器选择 (22)
6.2.510kV出线断路器的选择 (23)
6.3隔离开关的选择 (23)
6.3.1110kV隔离开关的选择 (23)
6.3.235kV总断路器及分段断路器两侧隔离开关的选择 (24)
6.3.335kV出线断路器两侧及35KV母线PT隔离开关的选择 (24)
6.3.410kV侧断路器及分段断路器两侧隔离开关的选择 (25)
6.3.510kV出线断路器两侧隔离开关的选择 (25)
6.4电流互感器的选择 (26)
6.4.1总的说明 (26)
6.5CT选择 (26)
6.5.1110kV电流互感器选择 (26)
6.5.2主变35kV侧总开关CT及35KV分段开关CT选择 (27)
6.5.335kV A线路CT选择 (27)
6.5.435kV B线路CT选择 (27)
6.5.535kV 造纸厂线路CT选择 (28)
6.5.635kV 化工厂线路CT选择 (28)
6.5.735kV冶炼厂线路CT选择 (28)
6.5.8主变10kV侧总开关CT及10kV分段CT选择 (29)
6.5.910kV A线路CT选择 (29)
6.5.1010kV B线路CT选择 (29)
6.5.1110kV 毛纺厂线路CT选择 (29)
6.5.1210kV 水泥厂线路CT选择 (30)
6.5.1310kV 纺织厂线路CT选择 (30)
6.5.1410kV 水厂线路CT选择 (30)
6.6电压互感器的选择 (31)
6.6.1总的说明 (31)
6.6.2110kV线路CVT选择 (31)
6.6.335kV侧PT选择 (31)
6.6.410kV侧PT选择 (31)
6.7避雷器的选择 (31)
6.8本章小结 (32)
致谢 (33)
参考文献 (34)
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
第1章绪论
1.1课题背景和来源
随着时代的进步，电力系统与人类的关系越来越密切，人们的生产，生活都离不开电的应用，如何控制电能，使它更好的为人们服务，就需要对电力进行控制，避免电能的损耗和浪费，需要对变电站的电能进行降压，从而满足人们对电的需求，控制电能的损耗。提高电能的应用效率。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。依据远期负荷发展，决定再兴建一中型110kV变电站，该变电站建成后，主要对本区的各个工业用户供电，提高供电水平。
1.2课题目的和意义
通过网络及杂志我们可以发现，近年来一些发达国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不是充足。为了满足国内的需求，减少在网路中的损耗，这些发达国家已经形成了完善的变电设计理论。比较完善的变电站设计理论，是真正的做到了节约型，集约型，高效型。发达国家通过改善优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，尽可能地提高变电站的可靠性，尽可能地使变电站的灵活性提高，尽可能地提高经济性。
然而在国内，变电站的设计中仍然存在很多问题，比如可靠性还欠提高。我国经济的发展给电力行业带来两个问题：一是电力能源的需求持续增长，城市和农村用电量和密度越来越来高，需要更多的深入市区农村的变电站，以减少线路的功率损耗，提高电力系统的稳定性等，然而这些变电站占地面积大；二是城区地价昂贵，环境要求严格，在稠密的市区选择变电站址相当困难。在农村，农田的保护非常严格。我国开始开发新的技术，即建设地下变电站。而建设地下变电站可以利用城化绿化带或者利用大厦的地下室。例如前者有上海人民广场，北京王府井220kV变电站，还有北京西单110kV变电站,从我国电网实际运行的情况出发，根据现有电网的特点，结合地区电力负荷的发展，城市发展态势及负荷预测的分析对我国一些地区电网电压等级选择进行技术经济分析，有利于110kV、35kV、10kV电网的共
1
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
同发展。
1.3主要研究内容
本文主要对该地区的负荷进行分析、计算，从而设计处110kV变电站进线、出线的线路导体型号，又通过对该变电站的进线的最大最小负荷，计算出到变电站的压降，推算出110kV的电压值，又通过出线的最大最小负荷，通过末端电压，换算到110kV的电压值，从而决定出主变的分接头和百分比。根据此变电站的负荷类型，以及回路数，通过经济比较，画出此变电站的一次接线图。根据负荷，进行短路计算得出各个进线的设备的型号。
1.4本文结构
本文第二章首先对原始资料进行分析，通过对各个电压等级的功率因数要求，进行电容补偿，计算各个负荷的最大无功。
本文第三章主要对该变电站地方的供电线路进行设计，确定接入导线的规格、型号和截面积。
本文第四章通过远景负荷考虑，同时考虑正常运行和事故时的过负荷能力以及综合考虑，选出主变的型号和主变的分接头和百分比，同时为满足整流操作电源，强迫油循环，以及无人值班，设计该变电站的所用变及其型号。本文第五章根据过电气主接线设计原则，通过各种方案比较，设计出110kV,35kV,10kV的主接线图。
本文第六章选择变电所电气设备，包括110kV进线、出线断路器，隔离开关，CT、PT的型号，35kV进线、出线断路器，隔离开关，CT、PT的型号，10kV进线、出线断路器，隔离开关，CT、PT的型号。
2
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
第2章原始资料分析
2.1原始资料
1、待建110kV #2变电站从相距30km的110kV#1变电站受电。
2、待建110kV #2变电站年负荷增长率为5%，变电站总负荷考虑五年
发展规划
3、地区气温：
（1）年最高气温35℃，年最低气温–15℃。
（2）年平均气温15℃。
（3）该地区为平原地区。
表2-1 #2变电所各电压级负荷数据
3
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
5、#1变电站的系统等值电路为图2-1所示：
图2-1 #1变电站的系统等值电路
2.2对原始资料的分析计算
为满足电力系统对无功的需要，需要在用户侧装设电容器，进行无功补偿，使用户的功率因数提高，35kV线路用户功率因数提高到0.9为宜，10kV线路用户功率因数应不低于0.9。
根据原始资料中的最大有功及调整后的功率因数，算出最大无功，可得出以下数据，如表2-2所示
4
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
表2-2 #2变电所各电压等级最大无功
2.3本章小结
本章主要是对原始资料进行分析，根据电力系统对无功的要求，同时满足功率因数，需要在10kV线路、35kV线路装设电容器，同时计算出变电所各电压等级的最大无功。
5
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
6
第3章 110kV #2变电站线路设计
3.1 110kV 线路设计
3.1.1 确定回路数
110kV#2变电所建成后，所公用户中存在Ⅰ、Ⅱ类重要负荷，因此110kV#2变电所采用双回线110kV 线路接入系统。
3.1.2 确定110kV 线路导线的规格、型号
由于待建110kV 变电所距离受电110kV #1变电站30KM ，且该地为平原地区，因此应采用架空线路，导线选择LGJ 型。
3.1.3 确定线路导线截面积
1、 110kV 变电所总负荷的计算
考虑五年后的发展状况，经过计算得出110kV 变电所的总负荷为98.96MVA ，功率因数为0.9
2、 根据T max ，查表经济电流密度表，确定J ec
T max 为4835小时 ，查图3－1得J ec ＝1.15（A/mm 2）
3、 计算导线的经济截面积S J ，查表找出S J
3
2(0.51101.732110)10225.8()J 1.15
J J S I mm ***====
4、 选取导线规格为2回LGJ －240/40
5、 对所选导线进行校验
(1) 按机械强度校验
S 选=LGJ-240/40 大于 LGJ-35 ，符合要求 (2) 按电晕校验
S 选=LGJ-240/40 大于 LGJ-70 ，符合要求 (3) 按电压降校验
① 正常运行时：n=2
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
7
22
N PR+QX 89.080.123043.110.430
U%=
100% 3.46%10%2U 2110??+???=?=
其中△U ％ 为电压降百分比。
② 故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全
部负荷供电
22
N PR+QX 89.080.123043.110.430
U%=
100% 6.92%10%U 110??+???=?=< 符合要求。
3.2 35kV 和10kV 线路设计
经过计算35kV 和10kV 各负荷线路设计如下表3-1所示：
表3-1 35kV 和10kV 负荷线路设计
3.3 本章小结
本章主要对#2变电站的110kV 侧、35kV 侧、10kV 侧的线路进行了设
计，确定各电压等级线路的回路数、线型号和截面积。
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
第4章110kV 变电所主变选择
4.1主变选择依据
主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5～10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。
在选择主变压器容量时对重要变电所，应考虑当一台主变器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；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满足全部负荷的60%~70%。
本变电所主变容量按远景负荷选择，并考虑到正常运行和事故时过负荷能力。
4.1.1主变方案选择
1、方案一：两台三相双绕组变压器，其中一台型号为SFSZ9-90000/110，电压等级110/35；另一台为SFSZ9-20000/110，电压等级110/10。
2、方案二：四台三相双绕组变压器，其中两台型号为SFSZ9-90000/110，电压等级110/38.5；另两台型号为SFSZ9-12000/110，电压等级110/10。
3、方案三：两台三相三绕组变压器，型号为SFSZ9-75000/110，电压等级110/35/10。
4.1.2主变方案技术比较
三种方案优缺点如表4-1所示：
8
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
9
表 4-1 三种方案优缺点
110kV 变电所有重要的Ⅰ、Ⅱ类负荷，为满足运行的可靠性和灵活性，应选择两台以上变压器，因此选择方案二、方案三进行经济比较分析。
4.1.3 主变容量选择、参数选择
1、 方案二，如图4-1所示：
图4-1 方案二
35kV 负荷由两台电压为110kV/35kV 变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证35kV 用户的一级和二级全部负荷的供电。
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
10
35kV 用户的一级和二级全部总容量： S 35 = 89.57 (MVA), 因此可选择两台SFPSZ9-90000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN, d11。
10kV 负荷由两台电压为110kV/10kV 变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证10kV 用户的一级和二级全部负荷的供电。
10kV 用户的一级和二级全部总容量： S 10 = 11.08 (MVA), 因此可选择两台SFSZ9-12500/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN, d11。
2、 方案三，如图4-2所示：
图 4-2 方案三
所有负荷均由两台电压为110kV/35kV/10kV 变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证所有用户的70％全部负荷的供电。用户的70％全部总容量： S 110 = 76.3 (MVA), 因此可选择SFPSZ9-120000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN,yn0, d11。由于15％S 110 = 15％×109.2 (MVA)＝16.38(MVA) > S 10 = 11.08 (MVA)， 15％S 110 = 15％×109.2 (MVA)＝16.38(MVA) < S 35 = 89.57 (MVA)，
因此主变110kV 、35kV 、10kV 三侧容量分别为100％/100％/50％。
3、主变主要技术参数选择
（1）方案二：技术参数如表4-2所示：
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
4-2 方案二技术参数
（2）方案三：技术参数如表4-3所示：
4-3 方案三技术参数
从上表比较可知，方案三比较方案二在综合投资方面要经济的多，因此决定选用方案三两台SFPSZ9-120000/110三相三线圈变压器。
4.2主变110kV侧分接头选择
按《电力系统电压和无功电力导则（试行）》的规定，各级变压器的额定变比、调压方式、调压范围及每档调压值，应满足发电厂、变电所母线和用户受电端电压质量的要求。各电压等级变压器分接开关的运行位置，应保证系统内各母线上的电压满足要求，并在充分发挥无功补偿的技术经济效益和降低线损的原则下予以确定。
确定分接头范围分以下几个步骤：
首先在最大运行方式下：
11
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
（1）从系统母线电压推算到#2变电站主变压器高压侧电压。
（2）将35kV、10kV侧最大负荷距线路末端允许最低电压反推到变压器高压侧电压。
（3）参考《电气工程专业毕业设计指南－电力系统分册》中的电压调整：35kV用户的电压允许偏差值应在系统额定电压的90％～110％；10kV用户的电压允许偏差值为系统额定电压的＋7％。
其次在最小运行方式下（考虑70％的容量）：
（1）从系统母线电压推算到#2变电站主变压器高压侧电压。
（1）将35kV、10kV侧最大负荷距线路末端允许最低电压反推到变压器高压侧电压。
（2）参考《电气工程专业毕业设计指南－电力系统分册》中的电压调整：35KV用户的电压允许偏差值应在系统额定电压的90％～110％；
10kV用户的电压允许偏差值为系统额定电压的＋7％。
最后比较6组数据，取最大、最小的数据确定分接头范围。计算出电压为106.7kV、114.1kV、112.2kV、109.2kV、113kV、111.5kV，选取一个最高电压114.1KV和一个最低电压106.7KV就是主变的110kV侧分接头电压调节范围，因此选择110±2×2.5%的分接开关就完全可以满足要求。
4.3所用变选择
满足整流操作电源、强迫油循环变压器、无人值班等的需要，装设两台所用变压器，所用电容量得确定，一般考虑所用负荷为变电所总负荷的0.1%~0.5%,这里取变电所总负荷的0.2%计算。
S＝0.2%×150000KVA＝300KVA。
根据选择原则，选出110KV #2变电站所两台所用变型号分别为
S9-315/10两绕组变压器,额定电压：10/0.4 接线方式：Y/Y0-12
两台所用变分别接于10kV母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承但变电所的全部负荷。
12
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
4.4本章小结
本章主要对#2变电所得主变压器进行了选择，通过几种方案比较，选出最优的方案，同时通过计算选出了变压器的分接头，同时为了满足#2变电所自身的常用负荷，确认了#2变电所的所用变的型号、容量等。
13
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
第5章主接线设计
5.1选择原则
电气主接线得设计原则，应根据变电所在电力系统中得地位，负荷性质，出线回路数，设备特点，周围环境及变电所得规划容量等条件和具体情况，并满足供电可靠性，运行灵活，操作方便，节约投资和便于扩建等要求。具体如下:
1.电所的高压侧接线，根据技术设计规程应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式。
2.在35kV配电装置中，当线路为3回及以上时，根据规程一般采用单母线或单母线分段接线。
3.在10kV配电装置中，当线路在6回及以上时，根据规程一般采用单母线分段接线方式。
4.如果线路不允许停电检修，则应增设相应的旁路设施。
5.2110kV主接线设计
5.2.1方案选择
(1)方案一：线路－变压器单元接线,如5-1所示：
14
哈尔滨工业大学成人高等教育本科毕业设计（论文）
15
图5-1 方案一设计
(2) 方案二：单母线接线如图 5-2所示：
图 5-2 方案二设计
(3)方案三：单母线分段接线如图5-3所示：