变电站电气主接线设计设计论文
毕业设计（论文）题目 110KV变电站电气主接线设计
专业电气自动化技术
成人教育学院2012年09月10日
本次设计为110kV降压变电站电气一次部分的初步设计，根据原始资料，以设计任务书和国家有关电力工程设计的规程、规范及规定为设计依据。变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。在本变电站的设计中，包括对变电站总体分析和负荷分析、变电站主变压器的选择、电气主接线、电气设备选择、短路电流计算等部分的分析计算以及防雷设计。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。
本次设计正文分设计说明书和设计计算书两个部分，设计说明书包括电气主接线设计、变压器选择说明、短路电流计算说明、电气设备选择说明、配电装置设计、电气总平面布置和防雷保护设计；设计计算书包括变压器选择、短路电流计算、电气设备选择及校验等，并附有电气主接线图及其它相关图纸。
关键词：110kV变电站；短路电流；一次部分；设备选择
摘要 (Ⅰ)
第一部分设计说明书
1原始资料 (1)
1.1变电站的基本情况 (1)
1.2设计任务 (2)
2 变压器选择 (3)
2.1 变压器绕组与调压方式的选择 (3)
2.2 变压器相数的选择 (3)
2.3 变压器容量和台数的选择 (3)
2.4变压器的冷却方式 (4)
3电气主接线设计 (5)
3.1主接线的设计原则 (5)
3.2主接线设计的基本要求 (6)
3.3 主接线方案的比较和确定 (7)
4短路电流计算 (11)
4.1短路电流计算的目的 (11)
4.2短路电流计算的规定 (11)
4.3短路电流计算的步骤 (12)
4.4短路类型及其计算方法 (12)
5高压电器选择 (14)
5.1高压断路器的选择 (14)
5.2隔离开关的选择 (14)
5.3各级电压母线的选择 (15)
5.4 电流互感器的选择 (15)
5.5电压互感器的选择 (16)
5.6避雷器的选择 (16)
6配电装置设计 (18)
6.1配电装置的基本要求 (18)
6.2配电装置的种类及应用 (18)
7防雷保护设计 (19)
7.1防雷保护的特点 (19)
7.2变电站直击雷防护 (19)
7.3进线保护 (19)
第二部分计算书
8变压器容量计算及选择 (20)
8.1本站负荷计算 (20)
8.2变压器容量及型号的选择 (20)
9短路电流计算 (21)
9.1原始资料 (21)
9.2短路计算 (21)
10高压电器的选择与校验 (27)
10.1最大持续工作电流计算 (27)
10.2断路器的选择及校验 (27)
10.3隔离开关的选择及校验 (30)
10.4 电流互感器的选择及校验 (31)
10.5 限流电抗器的选择及校验 (35)
10.6电压互感器的选择及校验 (35)
10.7导体的选择及校验 (37)
10.8绝缘子及穿墙套管的选择 (39)
总结 (40)
参考资料 (41)
致谢 (42)
第一部分 设计说明书
1 原始资料
1.1变电站的基本情况
1.1.1变电站建设性质及规模
本站位于蒙城边缘，供给城市和近郊工业、农业及生活用电，系新建变电站。 电压等级：110/10kV
线路回数：110kV ：2回，备用2回
10kV ：13回，备用2回
1.1.2 电力系统接线简图如下：
图1.1 电力系统接线简图
1.1.3变电站规模和电力系统情况
（1）变电站性质：110kV 变电站。
（2）110kV 最终两回进线四回出线。每回出线输送容量为15MV A ，本期工程
2回进线，2回出线。
（3）10kV 出线最终15回，本期13回，备用2回，T max =5500 小时，负荷同时率0.85，备用总负荷4MW ,COS =0.85。
（4）根据当地电力系统的远景规划，110kV 和10kV 负荷的具体参数如下表：
乙变
甲变
B
蒙城变
1.1110kV10kV
1.2 设计任务
（1）变电站电气主接线的设计
（2）主变压器的选择
（3）短路电流的计算
（4）电气设备的选择
（5）配电装置及电气总平面设计
（6）防雷保护设计
2变压器选择
2.1变压器绕组与调压方式的选择
（1）绕组连接方式
参考《电力工程电气设计手册》和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y 和
△型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是△型的，我国110kV
及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择N Y 的连接方式，而6-10kV 侧采用△型的连接方式。故该110kV 变电站主变应采用的绕组连接方式为：Y N ，?。
（2）调压方式的确定
变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头，从而改变变压器比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在+5％以内，另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达到+30％。对于110kV 及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。 由以上知，此变电所的主变压器采用有载调压方式。
2.2 变压器相数的选择
主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。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。
2.3变压器容量和台数的选择
主变容量一般按变电站建成近期负荷5～10年规划选择，并适当考虑远期10～
15年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，从长远利
益考虑，本站应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。所以每台变压器的额定容量按m n P S 7.0=，其中m P 为变电所最大负荷选择，即n S =0.7×38.77=27.14kVA 这样当一台变压器停用时，也保证70%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此采用式m n P S 7.0=来计算主变容量对变电所
保证重要负荷来说是可行的。通过计算本变电站可选择额定容量为31.5MVA的主变压器。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时也增加了配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作的复杂化。考虑到两台主变同时发生故障机率较小，且适用远期负荷的增长以及扩建，故本变电站选择两台主变压器完全满足要求。
2.4变压器的冷却方式
根据变压器型号的不同,其冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。
油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加30%～35%。强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%。
综上所述，110kV变电站冷却方式宜采用强迫油循环风冷。
3电气主接线设计
电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、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、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，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。
电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。
3.1主接线的设计原则
（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用
变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。不论是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。
（2）考虑近期和远期的发展规模
变电所主接线设计应根据5～10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式来确定主接线的形式以及所连接的电源数和出线回数。
（3）考虑负荷的重要性和分级和出线回数多少对主接线的影响
对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。
（4）考虑主变台数对主接线的影响
变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此对主接线的可靠性、灵活性的要求也比较高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。
（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电器主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。例如，
当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。
3.2主接线设计的基本要求
主接线设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。根据《电力工程电气设计手册(电气一次部分）》中有关规定：“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求”。主接线设计的基本要求如下：
3.2.1可靠性
所谓可靠性是指主接线能可靠的运行工作，以保证对用户不间断供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践，经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，优先采用。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次设备部分在运行中可靠性的综合。同时，可靠性不是绝对的而是相对的。可能一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能就不是可靠的。评价主接线方式可靠的标志是：（1）线路、母线（包括母线侧隔离刀闸）等故障或检修时，停电范围的大小和停电时间的长短，能否保证对一类、二类负荷的供电。
（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。
（3）变电所全部停电的可能性。
（4）大型机组突然停电，对电力系统稳定运行的影响与后果。
3.2.2灵活性
电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换，灵活性主要包括以下几个方面：
（1）操作的方便性：电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。
（2）调度的方便性：电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。
（3）扩建的方便性：对将来要扩建的发电厂，其接线必须具有扩建的方便性。尤其是火电厂，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线到最终接线的可能和分段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来能顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。
3.2.3经济性
主接线的经济性和可靠性之间经常存在矛盾，所以应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑：
（1）节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采取限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。
（2）占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少；同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电站，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。
（3）电能损耗少。在发电厂或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。
3.3主接线方案的比较和确定
根据《电力工程电气设计手册(电气一次部分)》的相关要求，110kV配电装置出线回路数4回时，可采用单母线分段的接线、双母线接线、单母线分段带旁路接线，10kV配电装置出线回路数10回及以上时，可采用单母线分段的接线和双母线接线，在采用单母线分段或双母线的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路兼作旁路断路器的接线。当110kV线路6回及以上，35～6kV线路8回及以上时，可以装设专用的旁路断路器。
3.3.1110kV侧主接线设计
（1）初选方案
因本所初期设计2回进线2回出线，最终2回进线4回出线，故110kV变电站电气主接线可采用单母线分段接线或单母线分段带旁路接线。下面以这两个方案进行分析比较，确定其主接线的具体形式。
单母线分段接线如图2.1所示：
QS2
QS3QF2
QS1
BZ 线
W Ⅰ
备用一
备用二
QFd
W Ⅱ
BI 线
图3.1 单母线分段接线
单母线分段带旁路接线图如图3.2所示：
QS2
QS1BZ 线
W Ⅰ
备用一BI 线
备用二
QFD
QF1
W Ⅱ
QSD
QS3QS4
QS7
WP
QS5
QS6
图3.2单母线分段分段断路兼作旁路断路器的接线
（2）方案比较
单母线分段接线：
①当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常母线不间断供电，不致使重要用户停电。
②两段母线同时发生故障的机率甚小，可以不予考虑。
③在可靠性要求不高时，可使用隔离分段开关。任一段母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判断故障后，断开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。
单母线分段带旁路接线：
①通过倒闸操作，可检修与旁路母线相连的任一回路的出线断路器而不停电，因固定式断路器检修时间较长，不重要负荷停电时间长。
②任一出线断路器故障时，通过倒闸操作，可在较短时间内恢复对该线路的供电。进线断路器故障时，不重要负荷停电时间较长。检修母线时，非检修段可以照常供电，并可对双回路线路通过其一回给Ⅰ、Ⅱ类负荷供电，还可通过倒闸操作经旁路母线对检修段出线负荷最重要的一个用户继续供电。
③几乎无线路全部停运的可能，若出线全部停运的情况，因固定式断路器的检修时间长，则全部停运时间长。
④正常运行时，QFd作为分段断路器工作，一段母线故障，QFd跳开，不会影响正常段母线供电。检修出线断路器，可以通过倒闸操作而不是切除线路。运行方式改变时，倒闸操作繁琐，不够灵活。
⑤设备少，投资少，土建工作和费用较少，可以两个方向均衡扩建。
（3）方案确定
从技术性角度而言，两种方案均能满足110kV级供电可靠性和灵活性的要求，且具有扩建方便的优点，但由于断路器经过长期运行和切断次数都需要检修，为了使检修时不至于中断回路供电，故采用分段断路器兼作旁路断路器的接线方式。
综合比较，本次设计在110kV母线上采用单母线分段带旁路母线接线的形式。
3.3.2 10kV侧主接线设计
（1）初选方案
10kV侧出线回路数本期为13回，最终15回，根据规程要求和本所实际情况，
10kV电气主接线可以采用单母线分段接线或双母线接线。
（2）方案比较
双母线接线特点：
①检修任一组母线，不会中断对用户的连续供电（利用母联倒换操作）。
②一组母线故障后，该母线上的所有进出线都要停电，但能迅速恢复供电。
③检修任一回路中的母线侧QS，仅该回路停电，其余线路照常工作。
④任一回路中的QF，如拒动或因故不能操作时，可用母联代替操作。
⑤在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作
⑥QS不仅用来隔离电压，而且还用来倒换操作
⑦扩建方便。
（3）方案确定：
10kV侧采用单母线分段接线，供电距离短，且对重要负荷采用双回路供电。接线简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，为以后的发展和扩建奠定了基础。故采用单母线分段接线的接线方式
基于上述理由，再考虑到该变电站在电力系统中的地位、建设规模、负荷性质等情况，在保证供电可靠性的前提下,运行灵活性、操作检修方便，节约投资，确定：110kV接线采用单母线分段带旁路母线的接线，10kV接线采用单母线分段接线。
4短路电流计算
在电力供电系统中，对电力系统危害最大的就是短路。短路的形式可以分为三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。在短路电流计算过程中，以便都以最严重的短路形式为依据。因此，本文的短路电流计算都以三相短路为例。
在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。
4.1短路电流计算的目的
计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数
I″—次暂态短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用（电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。
i sk—三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。
I —三相短路电流有效值，用来检验电器和母线的热稳定。
S″—次暂态三相短路容量，用来检验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。
4.2短路电流计算的规定
为了简化短路电流的计算方法，在保证计算精度的情况下，忽略次要因素的影响，做出以下规定：
（1）所有的电源电动势相位角均相等，电流的频率相同，短路前，电力系统的电势和电流是对称的。
（2）认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值不随电流的变化而变化。
（3）输电线路的分布电容略去不计。
（4）每一个电压级采用平均电压，这个规定在计算短路电流时，所造成的误差很小。唯一例外的是电抗器，应该采用加于电抗器端点的实际额定电压，因为电抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否则，误差偏大。
（5）计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗，因为这些元件X/3>R 时，可以略去电阻的影响。只有在短路点总电阻大于总电阻的1/3时才加以考虑，此时采用阻抗等于电抗计算。
（6）短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应该考虑对短路电流值的影响。有关感应电动机对电力系统三相短路冲击电流的影响：在母线附近的大容量电动机正在运行时，在母线上发生三相短路，短路点的电压立即降低。此时，电动机将变为发电机运行状态，母线上电压低于电动机的反电势。
（7）在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并。
（8）以供电电源为基准的电抗标幺值>3,可以认为电源容量为无限大容量的系统,短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。
4.3短路电流计算的步骤
在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。其具体计算步骤如下： （1）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下； （2）绘制等值网络，进行网络变换； （3）选择短路点；
（4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的
衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值； （5）计算短路容量，短路电流冲击值：
短路容量： I Vj S ''=3 （4.1） 短路电流冲击值: （4.2） （6）列出短路电流计算结果。 具体短路电流计算详见计算说明书。
4.4短路类型及其计算方法
电力系统中可能发生的几种形式的短路类型及其计算方法是如下：
I Icj ''=55.2
（1）三相短路电流的计算： ∑
=
*
1)
3(*
1X I d
（4.3）
其有名值为： j d d
I I I ?=)
3(*
)
3( （4.4）
)
3(*d I —系统中发生三相短路时，短路点的短路电流标幺值 )
3(d
I —系统中发生三相短路时，短路点的短路电流有名值
∑
*1X —归算到短路点的综合正序等值电抗。 以下为简便起见，省略下标 * 。 （2）两相短路电流的计算： ∑
+∑
=2
1
)
2(13
X X I d
（4.5）
∑
2
X —归算到短路点的负序综合电抗
)
2(d
I —两相短路时短路点的全电流
其各序分量电流值为：
∑
+∑
=
=2
1
)
2()
2(1
1X X I I d
d (4.6)
)
2(2)
2(1,d d I I —分别为两相短路时，短路点短路电流的正负序分量 （3）两相接地短路电流计算： )1,1(12
020
2
)
1,1()
(13d d
I X X X X I ?∑
+∑∑∑-= （4.7） )
1,1(d
I —两相短路接地时，短路点故障相全电流 )
1,1(1
d I —两相短路接地时，短路点的正序电流分量
∑∑+∑=
11)
1,1(1
//1
X X X I d （4.8）
∑
+∑∑?
=2
00
)1,1(1)
1,1(2
X X X I I d d （4.9） ∑
+∑
∑
?
=2
2)
1,1(1
)
1,1(0
X X X I I d d
（4.10）)
1,1(0
)
1,1(2
,d d I I —分别为两相接地短路时的负序和零序电流分量。
（4）单相接地短路电流的计算：
短路点各序分量电流为： （4.11）
5高压电器选择
5.1 高压断路器的选择
高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。 选择断路器时应满足以下基本要求：
（1）在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 （2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。
（3）应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。
（4）应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。
考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于
SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110kV 侧采用六
氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操
作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于
35kV 及以下的电压等级中。所以，10kV 侧采用真空断路器。
5.2 隔离开关的选择
引言 随着经济的腾飞，电力系统的发展和负荷的增长，电力网容量的增大，电压等级和综合自动化水平也不断提高，科学技术突飞猛进，新技术、新电力设备日新月异，该地原有变电所设备陈旧，占地较大，自动化程度不高，为满足该地区经济的持续发展和人民生活的需要，电网正在进行大规模的改造，对变电所的设计提出了更高、更新的要求。建设新的变电所，采用先进的设备，使其与世界先进变电所接轨，这对提高电力网的供电可靠性，降低线路损耗，改善电能质量，增加电力企业的经济效益有很大的现实意义。 1、绪论 由于经济社会和现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自动化水平的需求，使变电所设计问题变得越来越复杂。除了常规变电所之外，还出现了微机变电所、综合自动化变电所和无人值班变电所等。目前，随着我国城乡电网建设与改革工作的开展，对变电所设计也提出了更高、更新的要求。 1.1 我国变电所发展现状 变电技术的发展与电网的发展和设备的制造水平密切相关。近年来，为了满足经济快速增长对电力的需求，我国电力工业也在高速发展，电网规模不断扩大。目前我国建成的500kV变电所有近200座，220kV变电所有几千座；500kV电网已成为主要的输电网络，大经济区之间实现了联网，最终将实现全国联网。电气设备的制造水平也在不断提高，产品的性能和质量都有了较大的改进。除空气绝缘的高压电气设备外，GIS、组合化、智能化、数字化的高压配电装置也有了新的发展；计算机监控微机保护已经在电力系统中全面推广采用；代表现代输变电技术最高水平的750kV直流输电，500kV交流可控串联补偿也已经投入商业运行。我国电网供电的可靠性近年来也有了较大的提高，在发达国家连续发生严重的电网事故的同时，我国电网的运行比较稳定，保证了经济的高速发展。 1.2 变电所未来发展需要解决的问题
前言 在这次设计的选题上我是根据自己现在所实习的岗位来确定的，题目是《110KV降压变电站的部分设计》，而且我认为这次选题也是很好的结合了我在学校所学的工厂供电这门课程，让实践和理论知识相结合。 学习了工厂供电,为了更好的掌握这门功课，切实保证工厂生产的正常工作需要,我们进行了这次设计.要完成这次设计就必须了解工厂供电的基本知识.包括供电系统的一般原则,内容和程序.须要进行负荷计算,无功补偿以及继电保护。 首先介绍工厂供电设计的基本知识,包括供电设计的内容和程序,供电设计依据的主要技术基础,供电设计常用的电气图形符号和文字符号.接着依次讲述负荷计算和无功补偿,变配电所主接线方案的设计,短路计算及一次设备选择,继电保护及二次回路的选择,变配电所的布置与结构设计,供配电线路的设计计算,防雷保护和接地装置的设计。本次设计最重要的设计原则和方法,我们认为,就是在设计中一定要遵循国家的最新标准和设计规范.因此设计中着力介绍与工厂供电设计有关的最新标准和设计规范的规定和要求.限于我们的水平,加之时间非常的紧促,因此设计书中可能有错漏和不妥之处,是很难避免的,请老师批评指正。 毕业设计（论文）任务书 题目110kV降压变电站电气一次部分设计 一、毕业设计（论文）内容 本所位于某市区。向市区工业、生活等用户供电，属新建变电所。 电压等级： 110kV：近期2回，远景发展2回； 10kV：近期12回，远景发展2回。 电力系统接线简图、负荷资料及所址条件见附件。 二、毕业设计(论文)应达到的主要指标 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、配电装置及电气总平面布置设计。 三、设计(论文)成品要求 1．毕业设计说明书（论文）1份； 2．图纸：1套（电气主接线）。
10KV变电站的设计毕业论文 目录 第一章绪论..................................................... - 1 - 1.1 变电站发展的历史与现状.................................. - 1 - 1.1.1 概况............................................... - 1 - 1.1.2 变电站综合自动化系统的设计原则..................... - 1 - 第二章变电站的负荷计算和无功率补偿计算......................... - 3 - 2.1 负荷计算................................................ - 3 - 2.3变电所主变压器的选择..................................... - 5 - 2.4变电所安装位置........................................... - 6 - 第三章变电站主接线设计......................................... - 7 - 3.1 电气主接线的基本要求.................................... - 7 - 3.2 常用的主接线............................................ - 7 - 3.3工厂变电所主要接线方案选择............................... - 9 - 第四章短路电流计算............................................ - 11 - 4.1短路电流计算的目的...................................... - 11 - 第五章电气设备的选择及校验.................................... - 15 - 5.2变电所一次一次设备的选择校验............................ - 16 - 5.2.1高压侧电气设备的选择校验.......................... - 16 - 5.2.2低压侧电气设备的选择校验.......................... - 19 - 5.3变电所进出线的选择及校验................................ - 20 - 5.3.1导线选择的原则.................................... - 21 - 5.3.2变电所导线的选择.................................. - 21 - 第六章变电所继电保护.......................................... - 24 - 6.1电力变压器的故障形式.................................... - 24 -
摘要 本设计的主要内容包括：10/0.4kV变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；配电装置设计；继电保护规划设计；防雷保护设计等。 根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段的电气主接线形式；对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从0.69提高到0.9；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置；本变电所采用避雷针防直击雷保护。 本设计十分注重运用我国电气设计的新技术和新的设备，实用性及强，考虑到是实际工程的应用，便以通俗易懂的语言进行阐述。 关键词：变电所设计；电气主接线；继电保护
Abstract The design on the topic of "Liaoning Institute of Technology Teaching Building substation expansion preliminary design." The main design elements include : 10/0.4kV main transformer substation choice; Electrical Substation main wiring design; Short-circuit current calculation; Load Calculation; Reactive power compensation; Electrical Equipment (bus, HV circuit breakers, isolation switches, current transformer and voltage transformer, and compensation capacitor MOA); Distribution Equipment design; relay Planning and Design; Lightning protection design. According to the main line of electrical design should meet the reliability, flexibility, economy requirements, The substation main electrical wiring High Side single-bus wiring, low voltage side of the single-bus above the main electrical wiring form; the low-pressure side load calculated using the statistical needs coefficient; To reduce the reactive power loss, increased energy utilization, The design of reactive power compensation design, power factor from 0.69 to 0.9; short-circuit current calculations include short-circuit point for the selection and specific numerical calculation; and electrical equipment chosen by the choice of rated current, short-circuit current calculation by the results of the calibration methods; relay design of the main transformer Current Protection and over-current protection design; distribution installations complete set of power distribution equipment; The substation using direct lightning stroke prevention lightning protection. The design is very close attention to the use of our electrical design of the new technology and new equipment, practical and strong, Taking into account the actual application, in a user-friendly language to describe it. Key words：: substation design; Electrical wiring; Relay .
本科毕业论文 发电厂设计 上海电力学院 施春迎 第一章 主变及所用变的选择 第一节 主变压器的选择 一、负荷统计分析 1、 35kV 侧 Q 1max=var 44.61971000085.0/10000cos /222max 1212max 12 K P P =-=-? Q 2max=var 44.61971000085.0/10000cos /222max 2222max 22K P P =-=-? Q 3max =var 47.3718600085.0/6000cos /222max 3232max 32K P P =-=-? Q 4max =var 4500600080.0/6000cos /222max 4242max 42 K P P =-=-? Q 5max = var 4500600080.0/6000cos /222max 5252max 52 K P P =-=-? ∑35 P =P 1max +P 2max +P 3max +P 4max +P 5max =10000+10000+6000+6000+6000=38000(KW) ∑35 Q =Q 1max +Q 2max +Q 3max +Q 4max +Q 5max =6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500=25113.35（KVar ） S 35MAX =2max 352max 35Q P +=22 35.25113 80003+=45548.66（KVA ） 35?Cos = MAX S P 35max 35∑= 66 .4554838000 =0.83 考虑到负荷的同时率，35kV 侧最大负荷应为： S ’35MAX =S 35MAX ?35η=45548.66?0.85=38716.36(KVA)
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
变电所设计研究毕业论文 目录 1 绪论 (1) 1.1 变电站概述 (1) 1.1.1 变电站在电力系统中的地位 (1) 1.1.2 负荷对变电所供电的要求 (1) 1.1.3 电力系统的额定电压 (2) 1.2 我国变电站及其设计的现状、发展趋势及新变化 (3) 1.3 变电站设计的主要原则 (4) 1.4 设计任务书 (5) 2 电气主接线设计 (8) 2.1 电气主接线设计基础 (8) 2.1.1 对电气主接线的基本要求 (8) 2.1.2 变电站电气主接线的设计原则 (8) 2.1.3 电气主接线设计步骤 (9) 2.2 电气主接线的基本形式 (11) 2.3 电气主接线选择 (11) 3 变电站主变压器选择 (15) 3.1 主变压器台数的选择 (15) 3.2 无功补偿措施 (15) 3.2.1 无功功率补偿的必要性 (15) 3.2.2 无功功率补偿的方法 (16) 3.3 主变压器容量的选择 (17) 3.4 主变压器型号的选择 (18) 3.5 主变压器型号选择 (19) 3.6 变电所所用电设计 (20) 3.6.2 直流系统 (20) 3.6.3 所用电选择 (21) 4 短路电流计算 (22)
4.2 短路的危害及预防办法 (22) 4.3 短路电流计算的目的 (23) 4.4 短路电流计算方法 (23) 4.5 短路电流计算 (23) 4.5.1 110kV侧母线短路计算 (26) 4.5.2 35kV侧母线短路计算 (27) 4.5.3 10kV侧母线短路计算 (28) 5 电气设备的选择 (31) 5.1 导体的选择和校验 (31) 5.1.1 110kV母线选择及校验 (33) 5.1.2 35kV母线选择及校验 (33) 5.1.3 10kV母线选择及校验 (34) 5.2 断路器和隔离开关的选择及校验 (35) 5.2.1 110kV侧断路器及隔离开关的选择及校验 (36) 5.2.2 35kV侧断路器及隔离开关的选择及校验 (38) 5.2.3 10kV侧断路器及隔离开关的选择及校验 (40) 5.2.4 10kV侧母联断路器的选择和校验 (42) 5.3 互感器的选择 (44) 5.3.1 电流互感器的选择 (44) 5.3.2 电流互感器的校验 (45) 5.3.3 电压互感器的选择 (46) 6 防雷保护 (48) 6.1 直击雷保护 (49) 6.2 侵入波保护 (49) 6.3 变电所接地装置 (50) 7 配电装置 (51) 7.1 配电装置概述 (51) 7.1.1 配电装置的类型及其特点 (51) 7.1.2 配电装置型式的选择 (52) 7.2 对配电装置的基本要求和设计步骤 (52)
电气工程及其自动化毕业论文 本科生毕业设计(论文) 摘要 本设计的主要内容包括:10/0.4kV变电所主变压器选择;变电所电气主接线设计;短路电流计算;负荷计算;无功功率补偿;电气设备选择(母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器);配电装置设计;继电保护规划设计;防雷保护设计等。 根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段的电气主接线形式;对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法;为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从0.69提高到0.9;短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算;而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法;继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算;配电装置采用成套配电装置;本变电所采用避雷针防直击雷保护。 本设计十分注重运用我国电气设计的新技术和新的设备，实用性及强，考虑到是实际工程的应用，便以通俗易懂的语言进行阐述。 关键词:变电所设计;电气主接线;继电保护 I 本科生毕业设计(论文) Abstract
The design on the topic of "Liaoning Institute of Technology Teaching Building substation expansion preliminary design." The main design elements include : 10/0.4kV main transformer substation choice; Electrical Substation main wiring design; Short-circuit current calculation; Load Calculation; Reactive power compensation; Electrical Equipment (bus, HV circuit breakers, isolation switches, current transformer and voltage transformer, and compensation capacitor MOA); Distribution Equipment design; relay Planning and Design; Lightning protection design. According to the main line of electrical design should meet the reliability, flexibility, economy requirements, The substation main electrical wiring High Side single-bus wiring, low voltage side of the single-bus above the main electrical wiring form; the low-pressure side load calculated using the statistical needs coefficient; To reduce the reactive power loss, increased energy utilization, The design of reactive power compensation design, power factor from 0.69 to 0.9; short-circuit current calculations include short-circuit point for the selection and specific numerical calculation; and electrical equipment chosen by the choice of rated current, short-circuit current calculation by the results of the calibration methods; relay design of the main transformer Current Protection and over-current protection design; distribution installations complete set of power distribution equipment; The substation using direct lightning stroke prevention lightning protection.
设计说明书 一、概述 1.1 设计依据及原则 根据《江苏省35-220 kV变电所设计技术导则》（2002）、《220-500kV 变电所所用电设计技术规程》（DL/T 5155-2002）、《220-500kV变电所设计技术规程》（DL/T 5218-2006）、《35-110 kV变电所设计规范》（GB50059-1992）、《继电保护和安全自动装置技术规范》（GB14285-2006）、《高压配电装置设计技术规程》（DL/T 5352-2006）以及给定的《“电力系统自动化专业”毕业设计任务书》，并依据5-10年电力系统发展规划进行设计，力求做到供电可靠、调度灵活、检修方便和投资经济。 1.2系统概况 待建变电所的电压等级为220kV/110kV/10kV，220kV是本变电所的电源电压，110kV和10kV是二次电压。 待建变电所位于城市近郊，地势平坦，交通方便，主要承担开发区炼钢厂供电任务，另外还有变电站附近的汽车厂、电机厂、矿机厂、机械厂、炼油厂、饲料厂等重要用户。220kv 4回出线作为本所电源，2回线来自系统，2回线来自相临变电站，110kv 2回出线供炼钢厂负荷，10kv 11回出线供周围负荷。该变电所为枢纽变电所。 1.3设计规模 1.110KV线路2回，最大负荷为43MW. 负荷功率因数0.95. 2.10KV出线共11回，本侧最大出线总负荷为9.3MW，负荷功率因数平均为0.85。 3.年最大负荷利用小时数T max=5600小时，同时率0.9，线路损耗6％。 1.4环境条件 1.当地年最高温度40℃。 2.最热月（7月）平均温度28℃。
二、主变压器的选择 1.主变压器形式的选择 1.1相数的确定 根据《220～500kV变电所设计技术规程》（DL/T 5222-2005）第7.7.2条规定，“与电力系统连接的220～330kV变压器若不受运输条件的限制，应选用三相变压器。” 本变电所“地势平坦，交通方便”，应当选用三相变压器。 1.2绕组数确定 根据《220～500kV变电所设计技术规程》（DL/T 5222-2005）第7.2.4条220～330kV具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器，当中性点接地方式允许时采用自耦变压器。 根据待建变电所电压等级和负荷情况，选择三绕组变压器。 1.3调压方式的确定 用户为钢厂、厂矿生产企业，电压波动大，用户对供电质量要求较高，需要经常调压，故选择有载调压变压器 2.主变容量和台数的确定 相关的设计规范规定：选择的变压器容量Se需要满足下列两个条件：①Se≥0.7Smax;②Se≥Simp。其中，Smax为变电所的最大负荷容量；Simp 为变电所的全部重要负荷容量 通过计算（详见计算书），最后选择变压器的容量S e=40000KVA。考虑到重要负荷较多及今后的发展，故选择2台主变压器 综上所述：该变电所选择2台3相3绕组有载调压变压器 型号为 SFSZ-40000KVA/220+8×1.25%/121/10.5 主要技术参数如下： 额定容量比：100/100/50
台城煤矿35kv变电所初步设计毕业论文 目录 摘要 ..................................................................... I Abstract................................................................ II 1概述.. (1) 1.1 设计依据 (1) 1.2 设计目的及围 (1) 1.3 煤矿基础质料 (2) 1.3.1 地理位置 (2) 1.3.2 矿井主要技术经济指标 (2) 1.3.3 供电电源 (3) 2 负荷计算 (4) 2.1 负荷计算的目的 (4) 2.2 负荷计算方法 (4) 2.2.1用电设备组计算负荷的确定 (4) 2.2.2多组用电设备组的计算负荷 (5) 2.3 负荷计算过程 (5) 2.3.1 井下负荷计算 (5) 2.3.2 地面负荷计算 (8) 2.4地面系统分类 (11) 2.5全矿负荷总计 (15)
3 无功功率补偿 (16) 3.1 功率因数的概念和无功功率的影响 (16) 3.2 提高功率因数的意义 (16) 3.3 提高功率因数的方法 (17) 3.3.1 提高负荷的自然功率因数 (17) 3.3.2 人工补偿法提高功率因数 (17) 3.4 并联电容器补偿无功功率 (17) 3.4.1 电容器并联补偿的工作原理及接线方式 (17) 3.5补偿容量的选择 (18) 4 主变压器的选择 (20) 4.1 变压器的选择 (20) 4.2变压器的功率损耗 (21) 4.2.135kV侧全矿负荷计算及功率因数校验 (21) 4.3 变压器的经济运行 (22) 5系统主接线方案的选择 (23) 5.1 对主接线的基本要求 (23) 5.2 本所电气主接线方案的确定 (23) 5.2.1桥形接线 (23) 5.2.2二次侧单母分段接线 (25) 6短路电流计算 (27) 6.1短路电流的危害及种类 (27)
工厂变电所设计毕业论文 目录 摘要..................................................................... I ABSTRACT................................................................. II 第一章绪论. (3) 1.1课题设计背景 (3) 1.2工厂供电设计的一般原则 (3) 1.3工厂供电设计容及步骤 (3) 第二章负荷计算和功率补偿 (3) 2.1负荷计算的容和目的 (3) 2.2负荷计算的方法 (3) 第三章变压器容量和数量的选择 (3) 第四章主接线方案的选择 (3) 4.1对变电所主结线的一般要求 (3) 4.2变电所主结线 (3) 4.2.1单电源进线的变电所主接线 (3) 4.2.2双回电源进线变电所主接线 (3) 第五章短路电流的计算 (3) 5.1短路电流计算的目的及方法 (3) 5.2三相短路电流计算 (3) 第六章导线、电缆的选择 (3) 6.1 导线电缆的使用条件 (3)
6.2 导线电缆的选择 (3) 第七章电气设备的选择 (3) 7.1电气设备选择的一般原则 (3) 7.2.1高压断路器的选择 (3) 7.2.3电流互感器的选择 (3) 第八章变压器的继电保护 (3) 8.1概述 (3) 8.2变压器电流保护的接线方式 (3) 8.3继电保护配置 (3) 8.3.1变压器的过电流保护 (3) 8.3.2变压器的电流速断保护 (3) 结论 (3) 参考文献 (3) 附录A：10KV供电系统图 (3) 附录B：低压供电系统图 (3) 附录C：变压器二次电路图 (3) 附录D：电压互感器二次电路图 (3) 附录E：接地避雷平面图 (3) 致谢 (3)