毕业设计（论文）110KV变电站设计110KV Substation Design院系名称：电气工程与自动化学院摘要本文主要进行110KV变电站设计。首先根据任务书所给系统及线路和所有负荷的有关技术参数，通过对所建变电站及出线的考虑和对负荷资料分析，满足安全性、经济性及可靠性的要求确定了110KV、35KV、10KV侧主接线的形式，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，从而得出各元件的参数，进行等值网络化简，然后选择短路点进行短路计算，根据短路电流计算结果及最大持续工作电流，对包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器在内的电气设备做了选择和校验，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，最后给出了电气主接线图。关键词：电气主接线 短路计算 电气设备 变电所设计I河南理工大学毕业设计（论文）说明书第1章 引言1.1 变电站的作用一、变电站在电力系统中的地位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、变换、输送和分配，消费称之为电力系统一次部分；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称之为电力系统二次部分。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330500kV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，起系统变换功率的作用。或使长距离输电线路分段，一般汇聚23个电源，电压为220330kV，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或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。二、电力系统供电要求（1） 保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备的安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先应满足可靠、持续供电的要求。（2） 保证良好的电能质量：电能质量包括电压质量，频率质量和波形质量这三个方面，分别以电压偏移量、频率偏移量和波形畸变率来衡量，例如给定的允许电压偏移为额定电压的5%，给定的允许频率偏移为0.20.5HZ等，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标，都必须采取一定技术手段来予以保证。（3） 保证系统运行的经济性：衡量电力系统经济性的两个指标是煤耗率和网损率。电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为70，而且在电能变换，输送和分配时的损耗绝对值也相当可观。因此，降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换，输送，分配时的损耗对于提高电力系统的经济性又极其重要的意义。三、电力系统的额定电压电力系统的额定电压等级是国家根据回民经济发展的需要及电力工业的水平，经全面技术经济分析后确定的。它是确定各类用电设备额定电压的基本依据。（1） 额定电压是指能使电气设备长期运行于最佳工作状态的电压。在系统中，各部分电压等级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率S=3UI。当输出功率一定时，电压越高，电流越小，线路载流面积就越小，金属的投资也越小，同时由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损耗也较小。另一方面，电压越高，对绝缘水平的要求就越高，变压器、开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压，当从设备制造角度考虑，为保证产品的标准化和系列化实现设备间的互换和设备的成批生产，又不应随意确定输电电压。（2） 用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时，由于用电设备大都是感性负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端，系统标称电压与用电设备的额定电压取值一致，使线路的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大。（3） 变压器额定电压：变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次侧向负荷供电，有相当于电源，因此变压器一次侧额定电压等于用电设备的额定电压，由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，额定负载下变压器内部的电压降落约为5%，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次侧电压较系统标称电压高5%，以便补偿线路电压损失。变压器二次侧额定电压较用电设备额定电压高10%，只有当变压器二次侧与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的1.05倍。1.2 我国变电站及其设计的发展趋势 我国变电站的发展趋势变电站无人值班运行管理，早在50年代末60年代初，许多供电局就进行了无人值班的试点，当时采用的是从原苏联引进的有接点远动技术，型号是SF-58,但由于技术手段不完善，管理体制不适应，认识上的种种原因，除上海、郑州等少数地区外都没有坚持。80年代以来，自动化技术的完善，特别是人们对变电站无人值班认识的提高，郑州、深圳、大连、广东出现无人值班，1996年底全国有60余座，97年底有1000余座。近年来，我国在经济技术领域中取得了飞速发展，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。 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，电力系统的变电技术有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。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。 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、高可靠性新型设备不断出现，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。 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。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。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。 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。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它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） 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。第2章 任务书2.1 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； （二）电力系统接线简图=200MVASx1=0.6110KVS2=1200MVA 待建变电站Sx2=0.6 2（）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=0.65 3、系统可保证本所110KV母线电压波动在5%以内。（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22.5203