110kv变电站电气部分设计毕业设计论文.doc

大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 110kv变电站电气部分设计 学习中心： 层 次： 专科起点本科 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 年 春 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 年 月 日II110KV变电站电气部分设计内容摘要电力工业是国民经济建设的基础工业,与人民生活息息相关,随着经济的发展和人民生活水平的提高,社会对电网供电可靠性、电压合格率等要求越来越高。变电站作为当地的工农业生产、生活供电基地，其设计的合理性将直接影响到当地的经济发展。本变电站根据所处地理位置、周边经济、生活、农业用电情况，结合本区域电力公司电网发展规划等因素进行设计。首先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。其次，根据设计任务要求，假定所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV用电的主接线方案。最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器、隔离开关、母线、电压互感器、电流互感器等进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。关键词：变电所；变压器；主接线；负荷；短路电流目 录内容摘要I1 绪论11.1 110KV变电站的发展现状与趋势11.2 110kV变电所的研究背景11.3 本次论文的主要工作12 变电站电气设计的主要内容32.1 变电所的总体分析及主变选择32.2 电气主接线的选择32.3 短路电流计算32.4 主要电气设备和载流导体的选择32.5 各级电压配电装置布置42.6 所用电及直流系统42.7 防雷接地42.8 主变保护的配置43 变电站的总体分析及主变选择53.1 变电站的总体情况分析53.2 主变压器容量的选择63.3 主变压器台数的选择84 电气主接线设计94.1 引言94.2 电气主接线设计的原则和基本要求94.3 电气主接线设计说明95 短路电流计算135.1 短路计算的目的135.2 变电站短路电流计算136 主要电气设备和载流导体的选择146.1 母线的选择146.2 断路器的选择与校验146.3 隔离开关的选择与校验156.4 互感器的选择167 各级电压配电装置布置198 所用电及直流系统208.1 所用电源引线208.2 直流系统209 防雷接地219.1 防雷保护219.2 避雷针的选择配置219.3 避雷器的选择配置2110 主变保护的配置2311 结论24参考文献26附 录1 主要电气设备汇总表（附表）27附 录2 110KV变电站一次接线图（附图）281 绪论 1.1 110KV变电站的发展现状与趋势随着我国小城市和西部地区经济的不断发展，对电能资源的要求也越来越高，西部主要是高原地带，在高海拔的条件下，农村现有的变电技术远达不到经济的快速发展，这也在一定程度上影响了西部地区和中小城市变电技术的推广和应用技术的深化。因此，一方面需要创造条件有针对性地提高对小城市以及农村的变电站的建设，加强专业知识的培训来提高变电技术；另一方面，可以以此为媒介积极开展技术交流，通过实践去体验、探索。 当今世界各方面因素正冲击着全球电力工业，在国外变电所技术有十分剧烈的竞争，而世界范围内的变电所都采用了新技术; 其次，不同的环境要求给所有的电力供应商增加了额外的责任，使电力自动化设备尤其是高压大功率变电站的市场开发空间大大拓展。另外高压变电所的最终用户对变电站的自动控制、节能、环保意识越来越强烈，迫使其上游提供者尤其是系统集成商更加重视地区性电能分配技术方面的需要，所以变电所在世界上飞速的发展，从而要求我国变电技术上也要加入世界先进的变电技术行业。1.2 110kV变电所的研究背景110kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建110kV变电所。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。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。1.3 本次论文的主要工作本次论文主要研究110kv变电站的一次部分的电气设计，着重对以下方面进行详细研究。主变压器选择：包括台数、容量、型式及参数；电气主接线设计：包括各级电压接线及方案比较；短路电流计算：包括短路点选择、短路电流计算。主要电气设备选择：包括断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器、所用变压器等。各级电压配电装置选型及电气总平面布置方案；所用电及直流系统。主变保护的配置。292 变电站电气设计的主要内容变电站是电力系统的重要组成部分。变电所电气一次部分设计包括变电所总体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置和总平面设计等。2.1 变电所的总体分析及主变选择本变电所的电压等级为110kV，其地位处于地区网络的中间位置，高中压侧同时接收和交换功率，供35kV负荷和附近10kV负荷，属于一般降压变电所。变压器是变电站的重要设备，其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能2.2 电气主接线的选择 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素,通过技术经济比较,合理确定主接线方案。2.3 短路电流计算在设计电气主接线时，为了比较各种方案，确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施等，需要进行短路电流的计算。2.4 主要电气设备和载流导体的选择由于电气设备和载流导体的用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载流导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。2.应满足安装地点和当地环境条件校核。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少品种。5.与整个工程的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式鉴定合格的特殊情况下选用，未经正式鉴定的新产品应经上级批准。技术条件：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。（1）电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug, 即，Umax Ug（2）电流 选用的电器额定电流Ie不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig ，即IeIg2.5 各级电压配电装置布置配电装置的形式除与主接线形式有关外，还与场地位置面积，地质地形及总体布置有关，并受到设备材料的供应，运行和检修要求等因素的影响和限制，故应通过技术经济比较来选最佳方案。2.6 所用电及直流系统1、满足正常运行时的安全、可靠、经济、灵活和检修、维护方便等一般要求。 2、尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。 3、充分考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运行方式下的供电要求，切换、操作简便。 4、便于分期扩建或连续施工，对公用负荷的供电，要结合远景规模统筹安排。2.7 防雷接地变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的电源。一旦发生雷击事故，将会造成大面积停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复，会严重影响国民经济和人民生活。因此，变电所的防雷保护十分重要。2.8 主变保护的配置主变配置的主保护通常有：主变本体瓦斯和调压瓦斯保护及二次谐波比率制动差动保护、后备保护有：复合电压闭锁过电流保护、零序过电流保护、过负荷保护和温度保护。3 变电站的总体分析及主变选择3.1 变电站的总体情况分析1、变电所电力系统情况分析：本变电所的电压等级为110kV，其地位处于地区网络的中间位置，高中压侧同时接收和交换功率，供35kV负荷和附近10kV负荷，属于一般降压变电所。系统供电至110kV母线、变电所35kV、10kV侧无电源。系统阻抗归算到110kV母线上。（Uj= Upj 、Sj=100MVA）X110大=0.0821；X110小=0.136110kV最终两进四出，每回50MVA，本期两进两出；35kV最终四回出线，本期工程一次建成，其中两回为双回路共杆输电，Tmax=4800H，负荷同时率为0.80；回路名称近期最大负荷MW回路数长度KMcos供电方式#181250.85双回共杆#281250.85双回共杆#371230.80单回架空#4121190.80单回架空10kV最终十回出线，本期八回出线。Tmax=4500H，负荷同时率为0.85，最小负荷为最大负荷的75%；回路名称近期最大负荷MW回路数长度KMcos供电方式#13150.85架空#24140.85电缆#32160.80架空#43150.80电缆#52130.80架空#62170.80电缆#74160.80架空#82180.80电缆备用回路按3MW . 6MM计算负荷增长率为4%。2、所址情况：本变电所处于坡地，可利用面积120120M2；土壤电阻率1.79104cm2；历年最高气温+39，历年平均最高气温+36，土壤温度+15；海拔高度1100M；无污染。3.2 主变压器容量的选择主变压器容量一般按变电站建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到10-20年的负荷发展。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对一般性变电所，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应保证本所全部负荷的70%-80% ，如果考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则应保证80%负荷供电。本所现有负荷计算如下：（1）35kV侧：最终四回出线，负荷同时率为0.8，负荷增长率为4%。回路名称近期最大负荷MW回路数长度KMcos供电方式#181250.85双回共杆#281250.85双回共杆#371230.80单回架空#4121190.80单回架空35kV总负荷为：（8/0.85+8/0.85+7/0.8+12/0.8）0.8（1+4%）5 = 41.438MVA（2）10kV侧：最终十回出线，本期八回，负荷同时率为0.85，负荷增长率为4%回路名称近期最大负荷MW回路数长度KMcos供电方式#13150.8架空#24140.85电缆#32160.80架空#43150.80电缆#52130.85架空#62170.85电缆#74160.85架空#82180.80电缆#9310.85#10610.8510kV总负荷为：（3/0.8+4/0.85+2/0.8+3/0.8+2/0.85+2/0.85+4/0.85+2/0.8+3/0.85+6/0.85）0.85（1+4%）5=38.477MVA所以变电站考虑扩建后送出的总负荷为：S总=S35+S10=79.915MVA则每台变压器实际通过的容量:S变=0.7S总=0.779.915=55.94MVA3.3 主变压器台数的选择主变压器的台数与电压等级、接线型式、传输容量以及和系统的联系等有密切关系，本变电所的电压等级为110kV，其地位处于地区网络的中间位置，高中压侧同时接收和交换功率，为保证供电可靠性，决定本所设计两台主变压器。4 电气主接线设计4.1 引言电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直接影响运行的可靠性、灵活性，它的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。变电站电气主接线是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定顺序连接而成的,电气主接线的不同形式，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定等都有决定性的影响。因此电气主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较方可。4.2 电气主接线设计的原则和基本要求变电所的主接线是电力系统按接线组成中的一个重要组成部分，主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护和控制方法的拟订将会产生直接影响。主接线的基本要求（1）满足对用户供电的可靠性和保证电能质量。（2）接线应简单、清晰。（3）运行上要具有一定的灵活性，并检修方便。（4）投资少、占地面积小、电能损失少，运行维护费用低。（5）具有扩建的可能性。4.3 电气主接线设计说明采用分段单母线或双母线的110-220kv配电装置，当断路器不允许停电检修时，一般需设置旁路母线。对于屋内配电装置或采用SF6断路器，SF6全封闭电器的配电装置，可不设旁母。3560kv配电装置中，一般不设旁路母线，因为重要用户多系双回路供电，且断路器检修时间短，平均每年约23天。如线路断路器不允许停电检修时，可设置其他旁路设施。610kv配电装置，可不设旁路母线。对于初线回路数多或多数线路系向用户单独供电，以及不允许停电的单母线，分段单母线的配电装置，可设置旁路母线。采用双母线的610kv配电装置多不设旁路母线。对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路一变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110220kv配电装置，当出线不超过四回路时，一般采用分段单母线接线，四回路以上的一般采用双母线接线。拟定可行的主接线方案23种，内容包括主变的形式，台数，以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰差的方案，保留一种较好的方案。方案的比较：110KV侧的接线：1、单母分段带旁路： 优点：、用断路器把母线分段，并用带有专用旁路短路器的旁路母线接线，极大地提高了供电可靠性，对重要用户可以从不同段引出两回馈线路，由双电源供电。、当一段母线检修或故障时，分段开关自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电，而且可以避免万一在倒闸过程中，QF3事故跳闸，QSP带负荷合闸的危险。不易发生误操作事故。缺点：、当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。、此种接线多装了价格较高的断路器和隔离开关，增大了投资。2、双母线接线： 优点：、供电可靠。通过两组母线开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。、调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。、扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。、便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可以将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：、增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。、当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和短路器之间装设连锁装置。通过以上两种方案比较，在本次设计中110KV侧的接线选择方案二，即双母线接线方式，因为：（1）双母线接线利于扩建；（2）本次110KV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上；（3）考虑到主变压器可靠性较高，通常不需要检修，而且系统设计为双回路供电的负荷，并采用了高可靠性的SF6断路器，使系统有条件允许断路器停电检修，所以可以不考虑设置投资很大的旁路设施，所以选择双母线接线方式。35kV侧的接线： 选用单母分段接线（如图三）。优点：、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。、当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期内停电。、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。、扩建时需要向两个方向均衡扩建。因为本次设计的变电所35kV出线，最终四回，本期工程一次完成，在考虑主接线方案时，应首先满足运行可靠，操作灵活，节省投资，所以在和双母线接线方式（如图二）及单母分段带旁路方式（如图一）进行比较后选择单母分段接线方式（如图三），当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。10kV侧接线：10kV接线，因10kV负荷较小，故采用单母线分段接线方式，接线简单清晰，设备少，且操作方便，可提高供电可靠性和灵活性，不仅便于检修母线而且减少母线故障影响范围，对于重要用户可以从不同段引两个回路，使重要用户有两个电源供电，在这种情况下，由于分段断路器在继电保护装置的作用下，能自动将故障段切除，所以当一段母线发生故障时，仍然能保证正常段母线不间段供电。在确定110KV、35KV和10KV电气主接线方式的选择后，画出本次设计一次主接线连接示意图，如后面附录2所示：5 短路电流计算5.1 短路计算的目的为了使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要,应对不同点的短路电流进行校验。在设计电气主接线时，为了比较各种方案，确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施等，需要进行短路电流的计算；在进行电气设备和载流导体的选择时，为了保证各种电气设备和导体在正常运行时和故障情况下都能安全、可靠地工作，需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的校验。5.2 变电站短路电流计算短路点选择一般通过导体和电器设备的参数短路电流为最大的那些点。由于该变电所连接的系统为无限大系统。因此，Id计算电抗的倒数，且零秒Id周期分量和0.2秒Id及稳态短路电流相等。即I=I0.2=I，对本设计而言，发生短路最严重是在110kV、35kV、10kV母线三个地方，如图所示的d1、d2、d3点。短路电流计算等值电路图及短路点的选择 计算公式为：I=I=1/xfIj；ich=2.55 I；Ich=1.52 ISd= I*Sj= UjI短路电流计算结果表支路名称短路点平均电压Up(KV)基准电流值Ij(KA)110kV侧对短路电抗起始短路电流I(KA)稳态短路电流短路电流峰值ich(KA)全短路电流值Ich(KA)短路容量MVAd11150.5020.08216.1146.11415.5649.2341218d2371.560.16869.2519.25123.54513.969592.84d310.55.50.2233524.62524.62562.7937.184447.836 主要电气设备和载流导体的选择6.1 母线的选择1、选择时应遵循的原则（1）所选导体和电器力求先进，安全适用，经济合理；（2）选导体和电器时，应按正常条件下进行选择，按短路情况校验；（3）验算动稳定及开断电流所用的短路电流，按可能发生最大短路电流的正常接线方式计算，并考虑远景发展计划；（4）为减少备品、备件的型号，便于检修、设计同一电压等级下的导体和电器应采用同一型号。 2、载流导体一般采用铝或铝合金材料。分为软导体和硬导体。当采用硬导体时，宜采用铝锰合金管形导体。硬导体有矩形、槽形、管形等。35KV及以上高压配电装置，一般采用软导体。3、母线的选择与校验（1）按最大持续工作电流选择，即IxrIgmax。式中Ixr：为相应于某一周围环境温度与绞型线放置方式，长期允许的电流值，当实际环境温度不是25，应乘以温校校正系数K0，其值可按下式计算：K0=0.882（2）母线的校验按热稳定校验：SSmin=/C=I/C注：S导体截流面积mm2 ；Qd短路电流的热效应 (A2S) ，即Qd =I2tdz ； C与导体材料及发热温度有关的系数。4、在本次设计中，导体的选择结果为：110KV主母线选用LGJQ-240的钢芯铝绞线；110KV主变引线选用LGJQ-240软母线； 35KV主母线选用LGJQ-300的钢芯铝绞线；35KV主变引线选用双条平放8010mm的矩形铝导体；10KV主母线选用12510单条平放矩形铝导体；10KV主变引线选用12510四条平放矩形铝导体；6.2 断路器的选择与校验1、按正常工作条件选择: （1）种类和型式的选择：按照断路器采用的介质和灭弧方式，一般可分为：多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。根据它们的结构特点、技术性能、特点和运行维护特点，一般对10KV及以下配电装置可选真空断路器；对35KV及以上电压等级中断路器可选SF6断路器。（2）按额定电压选：额定电压和最高工作电压，一般按所选电器和电缆允许最高工作电压Ugmax不低于所接电网的最高运行电压Uymax，即：UgmaxUymax；（3）按额定电流选：在额定周围环境温度下长期允许电流Iy，应不小于该回路最大持续工作电流Igmax，即IyIgmax。2、按短路情况下校验：（1）按开断电流校验：断路器实际开断时间t内的短路电流周期分量应小于断路器的额定开断电流，即：IedkIz；（2）按短路热稳定校验：短路电流通过时，导体和电器各部件温度不超过允许值，即满足热稳定条件为：QdQr或I2tdzI2rt。Qd：短路电流产生的热效应。Qr：短路时导体和电器允许的热效应。I：导体和电器通过最大短路电流稳态值。tdz：短路热稳定等值时间。Ir：t秒内允许通过的短时热稳定电流；（3）按动稳定校验：动稳定是导体和电器承受短路电流机械效应的能力,条件是：ichidf。ich：短路冲击电流幅值；idf：允许通过动稳态电流的幅值。3、综合以上条件，在本次设计中断路器的选择结果为： 110KV侧选择LW14110/2000型断路器；35KV侧选择LW1640.5/1600型断路器；10KV主变侧选择ZN28A10G/4000A型断路器；负荷侧选择ZN2810/1250型断路器；6.3 隔离开关的选择与校验1、按额定电压选择：UeUgmax （电网工作电压）； 2、按额定电流选择：IeIgmax （最大持续工作电流）；3、动稳定校验：Ich（三相短路电流冲击值）Imax （断路器极限通过电流）4、热稳定校验：I02tdzIT2t (其中：I0 稳态三相短路电流；tdz短路电流发热等值时间，假想时间；IT断路器ts热稳定电流；)5、按热稳定、动稳定校验，选择结果为：110KV侧选择GW4110GD型或GW4110型隔离开关；35KV侧选择GW435D型或GW435型隔离开关；10KV主变侧选择GN610型隔离开关；10KV线路侧选择GN810型隔离开关；6.4 互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，它是一次系统和二次系统的联络元件，向二次电路提供交流电源，以正确反映一次系统的正常运行和故障情况。互感器的作用：将一次侧的高电压、大电流变成二次侧标准的低电压（100V或100/V）和小电流（5A或1A），便于实现对一次系统的测量和保护作用 使二次设备与高压部分隔离，且互感器的二次侧可靠接地，从而保证设备和人身的安全。1、电压互感器的选择（1）按照型式选择：620kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。35110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。（2）按一次电压、二次电压及准确等级进行选择：在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器组。（3）110kV侧电压互感器的选择： 35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。110kV侧电压互感器的选择为：型号额定电压（V）二次绕组额定输出（VA）电 容 量载波耦合电容一次绕组二次绕组辅助绕组0.5级1级高压电容中压电容JDJJ-110110000/100/100150VA300VA12.55010（4）35kV母线电压互感器选择： 35-11KV配电装置安装单相电压互感器用于测量和保护装置。 选四台单相带接地保护油浸式TDJJ-35型电压互感器型号额定电压(v)接线方式一次绕组二次绕组辅助绕组TDJJ-3535000/100/100/3Y/Yo/r10kV母线电压互感器选择：型号额定电压(v)接线方式一次绕组二次绕组辅助绕组JSJW-1010000/100/100/3Y/Yo/r准确度测量：准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编0.2级。电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，电压互感器本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。2、电流互感器的选择 （1）按照型式选择：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于10KV室内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。（2）按一次回路额定电压和电流选择：应满足UnUns InImax式中Un 、In 分别为电流互感器一次回路额定电压和电流，为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次侧额定电流应尽可能与最大工作电流接近。（3）二次额定电流的选择：电流互感器的二次额定电流有5A和1A 两种，根据本次设计变电站的实际情况，选5A电流为宜。（4）热稳定性校验：电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电流互感器热稳定能力常以1S允许通过的热稳定电流It或一次额定电流In1的倍数Kt来表示，故热稳定应按下式校验：I2tQk或（KtIn1）2QK (t=1)（5）动稳定校验:电流互感器的动稳定校验,常以允许通过的动稳定电流、Ies或一次额定电流最大值(In1)的倍数Kes动稳定电流倍数表示，所以动稳定可用下式校验，即：IesIch或In1KesIch（6）根据以上条件，本次设计电流互感器的选择为： 110KV进出线电流互感器选择LVQB110型； 35KV主变引线侧电流互感器选择LCWD35型； 35KV进出线侧电流互感器选择LCZ35型； 10KV主变引线侧及母线分段处电流互感器选择LMZJ110型； 10KV出线侧电流互感器选择LFZB10型。根据电网工作电压，最大持续工作及有关数据，查常用电气设备手册，可得各级电压下电流互感器的型号：型号技术特性LVQB110LCWD35LMZJ110额定电压（KV）1103510额定电流A2300/51500/521000/51秒热稳定倍数45/1565/1575/15动稳定倍数12590次级组合10P/10P/10P/0.5/0.210P/10P/0.5/0.20.5/0.2 7 各级电压配电装置布置配电装置的形式除与主接线形式有关外，还与场地位置面积，地质地形及总体布置有关，并受到设备材料的供应，运行和检修要求等因素的影响和限制，故应通过技术经济比较来选最佳方案。1、110kV屋外配电装置:110kV屋外配电装置设计考虑两个方案，一为软母线普通中型布置方案；一为软母线半高型布置方案普通中型的特点：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修比较方便，构架高度较低，抗震性能好，所用钢材较少，造价低，经多年实践，已积累了丰富的经验，国内采用较多，广泛应用于110kV500kV电压等级，缺点是：占地面积较大。半高型布置的特点：布置紧凑、清晰，占地面积比中型布置少，钢材消耗与普通中型接近等特点。由于将不常带电运行的旁路母线及旁路隔离开关设在上层，而主母线及其它电器的位置与普通中型相同，能适应运行人员的习惯又减少了高层检修的工作量，旁路母线与主母线采用不等高布置,实现进出线均带旁路，很方便。根据以上分析，结合本次设计任务书的要求，我选用普通中型布置，即选方案一。2、35kV配电装置：35KV屋内配电装置与屋外配电装置比较，在经济上两者总投资基本接近，因屋外式土建投资低于屋内式，且便于以后扩建，因此我采用单层式户外配电装置。3、10kV配电装置：变电所610kV配电装置，按其布置型式不同，一般可分为二层式和单层式，二层式虽然充分利用面积，在母线隔离开关下方的楼板上开有较大孔洞，以便进行观察。但发生故障时，会相互产生影响。而单层式布置，是把所有的设备布置在一层上，适用于出线无电抗器，所以本次设计采用单层式屋内配电装置。4、电气总平面布置：110kV线路全部由所区向东出，35kV线路全向西出与110kV出线成180，10kV线路全部由所区向南出，即与110kV出线呈90，因此110kV配电装置布置在所区东部，10kV布置在所区南部，35kV布置在所区西部。主控室布置在东北角，主变压器布置在110kV配电装置和35kV配电装置之间。8 所用电及直流系统8.1 所用电源引线（1）本次设计在35kV母线侧和10kV母线侧分别引接一个所用电源，这一所用电源的引接方式具有经济和可靠性高的特点。（2）所用电低压侧接线。低压侧采用单母线空气开关分段接线，平时分别运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。（3）低压侧采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力照明合用一个电源。（4）35KV所用变选择S1135/50型，10KV所用变选择S1110/50型，都采用无载调压，电压比分别为38.522.5% 和105% /0.220.38KV。8.2 直流系统变电所操作电源为220V直流系统，本工程选取免维护铅酸蓄电池组GGF300型直流系统，并安装两套KGCFA100/200360型可控硅整流装置。可控硅充电装置具有自动稳压和稳流作用，作为蓄电池的主充电装置，并兼做正常情况下蓄电池的浮充电装置。 9 防雷接地9.1 防雷保护变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的电源。一旦发生雷击事故，将会造成大面积停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复，会严重影响国民经济和人民生活。因此，变电所的防雷保护十分重要。变电所的雷害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所入侵。对直击雷，一般采用避雷针和避雷线,对于入侵波主要采用避雷器加以保护。9.2 避雷针的选择配置（1）电压110kV及以上屋外配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架上，对3560kV，为防止雷击引起反击闪络的可能，一般采用独立避雷针进行。（2）避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不小于15m。（3）在变压器的门型构架上，不设避雷针、避雷线。（4）单支避雷针的保护范围。a.当hx1/2h时，rx=（h-hx）p；b.当hx1/2h时，rx=（1.5h-2hx）p式中：h：避雷针高度；hx：被保护物高度； ha：避雷针保护有效高度；p：避雷针高度影响系数。当h30m，p=1；当h130m，p=55/h 9.3 避雷器的选择配置（1）配置原则配电装置的每组母线上应装设避雷器；三绕组变压器低压侧宜设置避雷器；变压器中性点应装设避雷器；10kV出线应装避雷器。（2）参数选择：避雷器额定电压与系统额定电压一致；灭弧电压：避雷器安装地点出现最大导线对地电压避雷器的灭弧电压。UmiCdUm。 Cd：非直接接地系统20kV及以上为1.1，35kV及以上为1.0；直接接地系统为0.8。Um：最高运行线电压（KV）非直接接地系统电压不低于设备最高运行线电压，中性点直接接地的电网应取设备最高运行线电压的80%。工频放电电压：在直接接地电网中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍，在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般大于最高运行相电压的3.5倍。在110kV、35kV靠近12KM变电站距离的进线上架避雷线，在低压侧任一相绕组对地加装一个避雷器，在110kV中性点加装氧化锌避雷器Y1W5-73/200型，在110kV母线上加装避雷器型号为：Y10W5-108/281；在35kV母线上加装避雷器型号为：HY5WZ1-51/134；在10kV母线上加装避雷器型号为：HY5WZ1-17/45。10 主变保护的配置主变保护的配置原则：应装设反应内部短路和油面降低的瓦斯保护。应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护。应装设作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电压起动的过电流保护或负序电流保护）。为防止中性点直接接地系统中，外部接地短路的变压器零序电流保护。防止大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。为防止相间短路的变压器阻抗保护。为防止变压器过负荷的变压器过负荷（信号）保护。结合本次设计的实际情况，对该变电站配置的主保护有：主变本体瓦斯和调压瓦斯保护及二次谐波比率制动差动保护、后备保护有：复合电压闭锁过电流保护、零序过电流保护、过负荷保护和温度保护。保护装置为：南京南瑞继电保护公司的LFP900系列变压器保护，对该变电所两台主变均选用LFP972A差动、LFP973A高后备和LFP973F低后备保护。11 结论设计是工程建设的灵魂。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益起着决定性的作用。本次设计的是一个降压变电所，有三个电压等级，系统供电至110KV母线，35KV和10KV侧无电源。110KV四条线路，两两出；35KV最终四回出线；10KV最终10回出线，本期8回。主变容量为2台63MVA的SFSZ7型变压器。110KV主接线为双母线、35KV和10KV主接线均为单母分段 ，且110KV和35KV为户外型设计，10KV为户内型设计。在电气设备的选择中，根据短路电流的计算结果，对母线、断路器、隔离开关、电压互感器和电流互感器进行了选型。其中，（1）母线：110KV母线选用的是截面积为240平方MM的钢芯铝绞线，35KV选用的是截面积为300平方MM的钢芯铝绞线；10KV选用125（宽）10（厚）平方MM的矩形铝母线。（2）断路器和隔离开关：110KV和35KV都选用的是SF6断路器和户外型的隔离开关，其中，110KV根据需要在进线的有些部位还选择了带接地的开关（工作接地，为检修时更安全）。10KV选用了真空型断路器和户内型的隔离开关。（3）PT：在110KV、35KV和10KV的每段母线处都分别设计了PT，以满足测量、保护和计量用。其中，110KV和35KV都选用的是三次极三绕组PT ，型号都为JDJJ（带接地保护的单相油浸式电压互感器），一次电压分别为110KV和35KV（即：JDJJ-110和JDJJ-35）；10KV选用的是油浸三相五柱式电压互感器（JSJW-10）（4）CT：在各级电压进出线凡装有断路器处分别设置了电流互感器，以满足测量、保护和计量用。其中，110KV选择的是LVQB-110型；35KV主变侧选择的是LCWD35，进出线侧选择LCZ35；10KV主变侧选择LMZJ110，出线侧选择LFZB10型。各级电压配电装置布置：（1）110KV屋外配电装置在初步设计时考虑两个方案，一为软母线普通中型布置方案，一为软母线半高型布置方案，通过分析比较，我选用了普通中型布置；（2）35KV在通过屋内和屋外比较后，因考虑到屋外式便于扩建，且土建投资低于屋内，所以选择了单层式户外配电装置；（3）10KV采用的是单层式屋内配电装置。站用电：在35KV和10KV系统中，分别设置了一台所用变，其型号分别为S1110/50和S1135/50型。防雷保护：在110kV中性点加装氧化锌避雷器Y1W5-73/200型，在110kV母线上加装避雷器型号为：Y10W5-108/281；在35kV母线上加装避雷器型号为：HY5WZ1-51/134；在10kV母线上加装避雷器型号为：HY5WZ1-17/45。本次设计参考电力工程设计手册、高电压技术、发电厂电气部分等书籍，结合具体工作的特点，准确基础资料。在设计过程中，注意紧密结合变电站的生产实际，以及与其它课程、相关资料之间的联系，使整个设计体现安全、可靠、经济地对用户供电。 通过这次设计，我对所学的知识进行了系统的总结，通过对文献资料和规程规范的查阅，学到了新的知识。参考文献1 戈东方.电力工程电气设计手册.1989年版.北京：中国电力出版社,2010.25-26. 2 卢文鹏.发电厂变电所电气设备. 北京：中国电力出版社,2005.61-65.3 熊信.发电厂电气部分.第四版. 北京：中国电力出版社,2009.152-161.4 谢承鑫,王力昌.工厂电气设备手册.第二版.上海：水利电力出版社,1998.431-462.5 陈桁.电力系统稳态分析.第三版. 北京：中国电力出版社,2007.95-101.6 李光琦.电力系统暂态分析.第三版. 北京：中国电力出版社,2007.132-151附 录1 主要电气设备汇总表（附表）序号名称型号单位数量备注1主变压器SFSZ763000/11011081.25%/38.522.5%/10.5KV；Y0/Y/1211 U1-2%=10.5；U1-3%=17.8；U2-3%=6.5台22所用变S1110/50台1S1135/50台13110kV出口断路器LW14110/2000台24110kV出线断路器LW14110/2000台4535kV出口断路器LW1640.5/1600台2635kV出线断路器LW1640.5/1600台4710kV出口断路器ZN28A10G/4000台2810kV出线断路器ZN2810/1250台99110kV出口隔离开关GW4110GD/1250组410110kV出线隔离开关GW4110/1250组1611110kVPT处隔离开关GW4110D/630组212110kV中性点接地隔离开关GW866/400组21335kV出口隔离开关GW435/1600组6其中含母联的2组1435kV出线隔离开关GW435/1600组8其中带接地的2组1535KvPT处隔离开关GW435D/630组21610kV出口隔离开关GN610/4000组6其中含母联的2组1710kV出线隔离开关GN810/630组1818110kV出口电流互感器LVQB11010P/10P/10P/0.5/0.2台6电流比：2300/519110kV出线电流互感器LVQB11010P/10P/10P/0.5/0.2台10电流比：2300/52035kV出口电流互感器LCWD35台6电流比：1500/52135kV出线电流互感器LCZ35台8电流比：300/52210kV出口电流互感器LMZJ110台3电流比：4000/52310kV出线电流互感器LFZB10台8电流比：2200/524110kV电压互感器JDJJ110台12535kV电压互感器JDJJ35台22610kV电压互感器JSJW10台227110kV侧避雷器Y10W5-108/281组12835kV侧避雷器HY5WZ1-51/134组42910kV侧避雷器HY5WZ1-17/45组430主变中性点避雷器Y1W5-73/200组231110kV母线LGJQ240载流量610A3235kV母线LGJQ-300载流量1168A3310kV母线LMY12510载流量2089A附 录2 110KV变电站一次接线图（附图）