110KV变电站设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告题目名称：110KV变电站设计院系名称：班 级：学 号：学生姓名：指引教师： 年 2月论文编号： 110KV变电站设计110KV Substation Design院系名称：电子信息学院班 级：学 号：学生姓名：指引教师： 年 2月目录1 引言11.1 变电站的作用11.2 国内变电站及其设计的发展趋势21.3 变电站设计的重要原则和分类51.4 选题目的及意义51.5 设计思路及工作措施61.6 设计任务完毕的阶段内容及时间安排62 任务书72.1 原始资料72.2 设计内容及规定93 电气主接线设计113.1 电气主接线设计概述113.2 电气主接线的基本形式143.3 电气主接线选择144 变电站主变压器选择154.1 主变压器的选择184.2 主变压器选择成果205 短路电流计算215.1 短路的危害215.2 短路电流计算的目的215.3 短路电流计算措施216 电气设备的选择236.1 导体的选择和校验236.2 断路器和隔离开关的选择及校验246.3 电压互感器和电流互感器的选择256.3.1 电流互感器的选择256.3.2 电压互感器的选择257 继电保护的配备277.1 继电保护的基本知识277.2 110kv线路的继电保护配备277.3 变压器的继电保护277.4 母线保护287.5 备自投和自动重叠闸的设立297.5.1 备用电源自动投入装置的含义和作用297.5.2 自动重叠闸装置298 防雷与接地方案的设计318.1 防雷保护318.2 接地装置的设计319 配电装置339.1 配电装置概述339.2 配电装置类型339.3 对配电装置的基本规定和设计环节339.4 屋内配电装置349.5 屋外配电装置34参照文献36 1 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、用电设备构成的网络，它涉及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（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分派（电力传播线、配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们变化系统的运营状态，犹如步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。变电站是联系发电厂和顾客的中间环节，起着变换和分派电能的作用。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种部分，汇集多种电源，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：高压侧以互换潮流为主，其系统变换功的作用。或使长距离输电线路分段，一般汇聚23个电源，电压为220330kv，同步又降压供本地供电，这样的变电站起中间环节的作用，因此叫中间变电站。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110220kv，向地区顾客供电为主的变电站，这是一种地区或都市的重要变电站。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，经降压后直接向顾客供电的变电站，即为终端变电站。全所停电后，只是顾客受到损失。二、电力系统供电规定（1） 保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停止，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。停电给国民经济导致的损失远远超过电力系统自身的损失。因此，电力系统运营一方面足可靠、持续供电的规定。（2） 保证良好的电能质量：电能质量涉及电压质量，频率质量和波形质量这三个方面，电压质量和频率质量均以偏移与否超过给定的数来衡量，例如给定的容许电压偏移为额定电压的正负5%，给定的容许频率偏移为正负0.20.5%HZ等，波形质量则以畸变率与否超过给定值来衡量。所有这些质量指标，都必须采用一切手段来予以保证。（3） 保证系统运营的经济性：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1/3 ，并且在电能变换，输送，分派时的损耗绝对值也相称可观。因此，减少每生产一度电能损耗的能源和减少变换，输送，分派时的损耗，又极其重要的意义。三、电力系统的额定电压（1） 额定电压是指能使电气设备长期运营的最经济的电压。在系统中，各部分电压级别是不同的。三相交流系统中，三相视在功率S=3UI。当输出功率一定期，电压越高，电流越小，线路、电气的载流部分所需的截面积就越小，有色金属的投资也越小，同步由于电流小，传播线路上的功率损耗和电压损耗也较小。另一方面，电压越高，对绝缘水平的规定就越高，变压器、开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，相应一定的输送功率和输送距离均有一种最为经济合理的输电电压，当从设备制造角度考虑，为保证产品的原则化和系列化，又不应随意拟定输电电压。（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规定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，相称于用电设备，二次侧向负荷供电，有相称于电源，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，为使正常运营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 国内变电站及其设计的发展趋势一、 国内变电站的发展趋势近年来，在国内在经济技术领域中获得了迅速发展，特别是计算机网络技术和通信技术的发展，为国内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，使国内变电站设计呈现如下发展趋势：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浮现而逐渐发展的，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、传播实现的智能化解决提供的强大的物质和理论基本。智能化重要体目前如下几种方面： 紧密联结全网。 支撑智能电网。 高电压级别的智能化变电站满足特高压输电网架的规定。 中低压智能化变电站容许分布式电源的接入。 远程可视化。 装备与设施原则化设计，模块化安装。 此外，为了加强对变电站及无人值守变电站在安全生产、防盗保安、火警监控等方面的综合管理水平，越来越多的电力公司正在考虑建设集中式远程图像监控系统，这促使了电力综合监控的网络化发展。以IP数字视频方式，可以对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，实时、直接地理解和掌握各个变电站/所的状况，并及时对发生的状况做出反映，适应许多地区变电站的需要。但是国内目前还没用完全实现真正意义山的智能化一次设备，一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备俩转化实现，一般采用智能终端的模式。目前在国内进行的数字化变电站项目，虽然大多数采用此种方式，但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造，智能终端与开关整合度较低，尚有很大的发展空间。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，因此在此基本上浮现了数字化变电站，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高。 3. 装配化 装配式变电站采用全预制装配构造的建筑形式，大幅缩短了设计及建设周期，减少了变电站占地面积，节省了土地资源。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，成为此后变电站建设的一种新型模式。二、国内变电站设计的发展趋势根据国内的国情，以及国内近年来积累的有关变电站设计的实践和经验，可以看出国内变电站设计的发展趋势有如下几种方面。国内电力建设通过近年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等规定越来越高;而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，特别是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的奔腾，国内变电站设计浮现了某些新的趋势。 1、变电站接线方案趋于简朴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长，变电站接线简化趋于也许。例如，断路器是变电站的重要电气设备，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。特别国外某些出名厂家生产的超高压断路器均可达到不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益，通过专家反复论证，国内少数变电站设计已逐渐采用某些新的更为简朴的接线方案。 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、新型设备不断浮现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，随着着国产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，许多城网建设工程、顾客工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从老式的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以SF6断路器为核心，与其他高压电气设备进行组合，形式繁多。这些设备运营可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简朴、运营维护以便，价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备此后发展的一种方向，符合国内目前的国情和技术发展方向。3、变电站占地及建筑面积减少随着经济和都市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而都市土地十分珍贵，地价越来越昂贵。新建的都市变电站必须符合都市的形象及环保等规定，追求综合经济、社会效益，因此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。此外，针对某些110kV及如下变电站实现无人值班，设计中取消了与运营人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。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、可靠稳定运营水平，减少运营维护成本，提高经济效益，向顾客提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新老式的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护自身也需要自检查、故障滤波、事件记录、运营监视和控制管理等功能。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。变电站综合自动化技术将会引起电力行业的注重，成为变电站设计核心技术之一。变电站综合自动化发展趋势重要表目前一下几种方面：全分散式变电站自动化系统.引入先进的网络技术。总之，变电站综合自动化向着使电力系统的运营和控制更以便、快捷、安全、灵活的方向发展。1.3 变电站设计的重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、原则统一、运营高效、，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。1. 统一性：建设原则统一，基建和生产原则统一，外部形象提示公司公司的文化特性。2. 可靠性：主接线方案安全可靠。3. 经济性，按照利益最大化原则，综合考虑工程初期投资与长期运营费用，追求设备寿命期内最佳经济效益。4. 先进性：设备选型先进合理，占地面积小，注重环保，各项技术经济可比指标先进。5. 适应性：综合考虑不同地区的实际状况，要在系统中具有广泛的适应性，并能在一定期间内对不同规模，不同形式，不同外部条件均能适应。6. 灵活性：规模划分合理，接口灵活，组合方案多样，规模增减以便，可以运营于不同的状况环境下。7. 时效性：建立滚动修改机制，随着电网的发展和技术的进步，不断更新、补充和完善设计。8. 和谐性：变电站的整体状况与变电站周边人文地理环境相协调变电站设计的分类按照变电站原则方式、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级别的配电装置、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，主变布置在户内、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，其他重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她重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，可按最高电压级别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。1.4 选题目的及意义本次设计旨在掌握变电站设计的基本流程。这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。通过本次设计，巩固和加深专业课知识，掌握发电厂部分初步设计的过程，并且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐渐提高解决问题的能力。同步对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了具体的概念，能纯熟地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和措施，继电保护整定的基本理论和措施，主接线的设计，导体和电气设备的选择以及变压器的选择，防雷接地保护等。1.5 设计思路及工作措施分四步完毕：1. 变电站电气主接线的设计（完毕主接线，主变及站变的选择：涉及容量计算、台数和型号的选择，绘出主接线）；2. 短路电流计算及继电保护整定计算；3. 重要电气设备选择；4. 配电装置设计。1.6 设计任务完毕的阶段内容及时间安排设计（论文）各阶段名称起止日期1查阅资料，翻译文献大四上学期第14、15周2理解设计内容及规定，熟悉设计题目，收集与设计有关的资料并阅读，完毕开题报告大四上学期第16、17、18周3实习，并进行开题答辩大四下学期第1、2周4初步完毕电气主接线设计，完毕主接线、主变及站变的选择（容量计算、台数和型号的选择）第3、4周5完毕短路计算和继电保护整定计算第5、6、7、8周6完毕导体和电气设备的选择第9、10周7完毕防雷接地设计第11周8配电装置设计第12周9完毕毕业设计论文及图纸的绘制，准备答辩第13、14、15周2 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 本所为于某市边沿。除以10KV电压供应市区工业与生活用电外，并以35KV电压向郊区工矿公司及农业供电。其性质为区域变电站。电压级别：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=200MVSx1=0.6110KV1200MVA甲交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、系统阻抗均相称于最大运营方式：2、最小运营方式下：=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）负荷资料电压级别 负荷 名称最大负荷 MW穿越功率 MW负荷构成（%）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22.520300.920备用11.50.915备用220.9120.9均为补偿后值10KV化肥厂12.52.540200.7855002化肥厂22.52.540200.7855002开关厂12.520300.7540003电线电缆厂111.520300.7345002电线电缆厂211.530300.7345002玻璃厂1130300.7550002机械厂11.530300.7840003.5食品厂11.520300.845003.5市区1.2220400.830001.5备用一10.78备用二10.78（四）地形、地质、水文、气象等条件所址地区海拔185m，地势平坦，属轻微地震区。年最高气温+40C，年最低气温-10C，年平均气温+12C，最热月平均最高温度+34C。最大风速30m/s，复水厚度为10mm，属于国内第V原则气象区。 线路由系统变电所S1,南墙出发至RM变电所南墙上，全长共12KM，在线路3、7、9、11KM处共转角四次。其角度为28、6、90、78。全线地质为亚黏土地层，地耐力为2.5kg/cm2，天然容重2.7kg/cm3，土壤电阻率为100。地下水位较低，水质良好，无腐蚀作用。土壤热阻率T=120C/w，土温20C。三、设计任务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、 配电装置设计；6、 110KV线路保护整定计算；7、 变压器保护整定计算；8、 110KV或35KV母线保护整定计算；四、设计成品（一） 毕业设计阐明书一册（涉及：电气一次、二次部分）；（二） 设计图纸（1） 电气主接线图；（2） 110KV配电装置间隔断面图；2.2 设计内容及规定1、主接线设计：分析原始资料，根据任务数的规定拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案。2、短路电流计算：根据所拟定的主接线方案，选择合适的计算短路点计算短路电流并列表达出短路电流计算成果。3、 重要电气设备选择。4、 110kV高压配电装置设计。5、 进行继电保护的规划设计。（简略）6、 线保护和变压器主保护进行整定计算。3 电气主接线设计发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表达生产、汇集和分派电能的电路，电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气部分的主体构造，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运营的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。3.1 电气主接线设计概述一、对电气主接线的基本规定现代电力系统是一种巨大的、严密的整体，各个发电厂、变电站分工完毕整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统自身，同步也影响到工农业生产和人民平常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足一下基本规定。（1） 运营的可靠断路器检修时与否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要顾客的供电。（2） 具有一定的灵活性主接线正常运营时可以根据调度的规定灵活的变化运营方式，达到调度的目的，并且在多种事故或设备检修时，能尽快的推出设备。切除故障停电时间短，影响范畴就最小，并且再检修时可以保证检修人员的安全。（3） 操作应尽量简朴、以便主接线应简朴清晰、操作以便，尽量使操作环节简朴，便于运营人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会导致运营人员的误操作而发生事故。但接线过于简朴，也许又不能满足运营方式的需要，并且也会给运营导致不便或者不必要的停电。（4） 经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活以便的基本上，还应使投资和年运营费用小，占地面积至少，使其尽量的发挥经济效益。（5） 具有扩建的也许性由于国内工农业的高速发展，电力负荷增长不久，因此，在选择主接线时还应考虑到具有扩建的也许性。变电站电气主接线的选择，重要取决于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的构造等。二、变电站电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为根据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、原则为准绳，结合工程实际状况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术规定的前提下，兼顾运营和维护的以便，尽量地节省投资，就进取材，力求设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、合用、经济、美观的原则。电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。她与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运营可靠性、经济性的规定等密切有关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等均有较大影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体状况，全面分析有关影响因素 ，对的解决她们之间的关系，合理的选择主接线方案。在工程设计中，经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的，设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。(1) 接线方式：对于变电站的电气接线，当能满足运营规定期，其高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥型接线等。若能满足继电保护规定期，也可采用线路分支接线。在110220kv配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥型接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线接线，在枢纽变电站中，当110220kv出线在4回及以上时，一般采用双母线接线。在大容量变电站中，为了限制610kv出线上的短路电流，一般可采用下列措施：1. 变压器分列运营2. 在变压器回路中装置分裂电抗器。3. 采用低压侧为分裂绕组的变压器。4. 出线上装设电抗器。(2) 断路器的设立：根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完毕切、合电路任务。(3) 为对的选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺少足够 的资料时，可采用下列数据：1. 最小负荷为最大负荷的6070%，如重要农业负荷时则取2030%；2. 负荷同步率取0.850.9，当馈线在三回如下且其中有特大负荷时，可取0.951；3.功率因数 一般取0.8；. 线损平均取5%。三、电气主接线设计环节（1）分析原始资料1. 本工程状况涉及变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量，最大负荷运用小时数及也许的运营方式等。2. 电力系统状况涉及电力系统近期及远景规划（5），变电站在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。主变压器中性点接地方式是一种综合问题，她与电压级别、单相接地短路电流、过电压水平、保护配备等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和持续性、主变压器的运营安全以及对通信线路的干扰等。国内一般对35kv及如下电压电力系统采用中性点非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统，对110kv就以上高压系统，皆采用中性点直接接地系统，有称大电流接地系统。3. 负荷状况涉及负荷的性质及其地理位置、输电电压级别、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料是设计主接线的基本数据，电力负荷预测工作是电力规划工作的重要构成部分，也是电力规划的基本。对电力负荷的预测不仅应有短期负荷预测，还应有中长期负荷预测，对电力负荷预测的精确性，直接关系着发电厂和变电站电气主接线设计成果的质量，一种优良的设计，应能经受目前及较长远时间（5）的检查。4. 环境条件涉及本地的气温、湿度、覆冰、污秽、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实行均有影响，特别是国内土地广阔，各地气象、地理条件相差较大，应予以注重。5. 设备制造状况这往往是设计能否成立的重要前提，为使所设计的主接线具有可行性，必须对各重要电气设备的性能、制造能力和供货状况、价格等质量汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可靠性。（2） 主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的规定，在原始资料分析的基本上，根据对电源和出线回路数、电压级别、变压器台数、容量以及母线构造等不同的考虑，可拟定出若干个主接线方案（近期和远景）。根据对主接线的基本规定，从技术上论证并裁减某些明显不合理的方案，最后保存23个技术上相称，有能满足任务书规定的方案，再进行经济比较，结合最新技术，最后拟定出在技术上合理、经济山可行的最后方案。（3）短路电流计算和重要电气设备选择对选定的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气设备。（4）绘制电气主接线对最后拟定的电气主接线，按照规定，绘图。3.2 电气主接线的基本形式主接线的基本形式，就是重要电气设备常用的几种接线方式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同。且各回馈线中所传播的容量也不同样，因而为便于电能的汇集和分派，再进出线较多（一般超过4回），采用母线作为中间环节，可使接线简朴清晰，运营以便，有助于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小，一般用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂和变电站。有汇流母线的接线方式可概括为单母线接线和双母线接线两大类，无汇流母线的接线形式重要有桥形接线、角形接线和单元接线。3.3 电气主接线选择根据原始资料，通过度析，根据可靠性和灵活性经济性的规定，高压侧有4回出线，其中两回备用，宜采用双母线接线或单母线分段接线，中压侧有6回出线，其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线分段接线方式，低压侧有11回出线，其中两回备用，可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，通过度析、综合、组合和比较，提出三种方案：方案一：110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用双母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式。110kv侧采用双母线接线方式，长处是运营方式灵活，检修母线时不中断供电，任一组母线故障时仅短时停电，可靠性高。缺陷是，操作复杂，容易浮现误操作，检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电，任一母线故障仍会短时停电，构造复杂，占地面积大，投资大。10kv侧采用单母线分段接线方式，供应市区工业与生活用电，由于一级负荷占25%左右，二级负荷占30%左右，一级和二级负荷占55%左右，采用单母线分段接线方式，长处是接线简朴清晰，操作以便，造价低，扩展性好，缺陷是可靠性灵活性差。方案一主接线图如下：方案一主接线图如下：图3-1 方案一主接线图方案二：110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，长处是，检修任一进出线断路器时，不中断对该回路的供电，和单母线分段接线方式相比，可靠性提高，灵活性增长，缺陷是，增设旁路母线后，配电装置占地面积增大，增长了断路器和隔离开关的数目，接线复杂，投资增大。方案二的主接线图如下：图3-2 方案二主接线图方案三：110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式方案三的主接线图如下：图3-3 方案三主接线图对于上述三种方案综合考虑：该地区海拔185m，海拔并不高，对变电站设计没有特殊规定，地势平坦，属平原地带，为轻微地震区，年最高气温+40C，年最低气温-10C，年平均气温+12C，最热月平均最高温度+34C。最大风速30m/s，复水厚度为10mm，属于国内第V原则气象区。因此110kv侧采用单母线分段接线方式就能满足可靠性和灵活性及经济性规定，对于35kv及10kv侧，采用单母线分段接线方式。综合多种因素，宜采用第三种方案。4 变电站主变压器选择主变压器的选择：再各级电压级别的变电站中，变压器是重要的电气设备之一。其肩负着变换网络电压进行电力传播的重要任务，拟定合理的变压器台数、容量和型号是变电站可靠供电和网络经济运营的保证。特别是国内目前的能源政策是开发、运用、节省并重，近期以节省为主。因此，在保证安全可靠供电的基本上，拟定变压器的台数、容量和型号，提高网络的经济运营将具有明显的经济效益。4.1 主变压器的选择一、主变压器台数的选择在变电站设计过程中，一般需要装设两台主变压器，避免其中一台浮现故障或检修时中断对顾客的供电。对110kv及如下的终端或分支变电站，如果只有一种电源，或变电所的重要负荷有中、低压侧电网获得备用电源时，可只装设一台主变压器，对大型超高压枢纽变电站，可根据具体状况装设24台主变压器，以便减小单台容量。因此，在本次设计中装设两台主变压器。二、主变压器容量的选择1、主变容量一般按变电所建成后5的规划负荷来进行选择，并合适考虑远期10的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与都市规划相结合。2、根据变电所所带负荷的性质和电网构造来拟定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其他主变压器的容量一般应满足60%（220kV及以上电压级别的变电所应满足70%）的所有最大综合计算负荷，以及满足所有I类负荷和大部分II类负荷(220kV及以上电压级别的变电所，在计及过负荷能力后的容许时间内，应满足所有I类负荷和II类负荷)，即 （4-1）最大综合计算负荷的计算： （4-2）式中， 各出线的远景最大负荷； m 出线回路数； 各出线的自然功率因数；同步系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在0.80.95之间；线损率，取5%。因此，由原始材料可得：35kv侧：10kv侧：则总的负荷为： 取=0.85，则： 则， 因此主变容量为：三、主变压器型号的选择1.相数选择变压器有单相变压器组和三相变压器组。在330kv及如下的发电厂和变电站中，一般选择三相变压器。单相变压器组由三个单相的变压器构成，造价高、占地多、运营费用高。只有受变压器的制造和运送条件的限制时，才考虑采用单相变压器组，因此在本次设计中采用三相变压器组。2.绕组数选择：在具有三种电压级别的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的15%以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所内需要装无功补偿设备时，主变压器宜选用三绕组变压器。3.绕组连接方式的选择：变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运营。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种。高压绕组为星形联结时，用符号Y表达，如果将中性点引出则用表达，对于中低压绕组则用及表达；高压绕组为三角形联结时，用符号表达，低压绕组用表达。三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时，三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大，危害变压器的绝缘，还会对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的精确性和敏捷度有影响。4.2 主变压器选择成果根据以上计算和分析成果，查发电厂电气主系统可得，选择的主变压器型号为：SFSZ9-25000/110。重要技术参数如下：额定容量：25000kVA额定电压：高压11081.25%（kv）；中压38.522.5%（kv）；低压10.5 （kv）连接组别：YN/yn0/d11空载损耗：21.8（kw）短路损耗：112.5kw空载电流：0.53%阻抗电压（%）：高中:；中低；高下，因此选择SFSZ9-25000/110型变压器两台。5 短路电流计算5.1 短路的危害（1） 通过故障点的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。（2） 短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起她们的损坏或缩短她们的使用寿命。（3） 电力系统中部分地区的电压大大减少，破坏顾客工作的稳定性或影响工厂产品质量。（4） 破坏电力系统并列运营的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统崩溃。5.2 短路电流计算的目的在变电站的设计中，短路计算是其中的一种重要环节，其计算的目的重要有如下一种方面：（1） 电气主接线的比较（2） 选择、检查导体和设备（3） 在设计屋外髙型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对的安全距离（4） 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以多种短路时的短路电流为根据。5.3 短路电流计算措施在三相系统中，也许发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。电力系统中，发生单相短路的也许性最大，而发生三相短路的也许性最小，但一般三相短路的短路电流最大，导致的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠工作，因此作为选择检查电气设备的短路计算中，以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k表达。在计算电路图上，将短路所考虑的额定参数都表达出来，并将各元件依次编号，然后拟定短路计算点，短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大也许的短路电流通过。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的某些重要元件表达出来，由于将电力系统当做有限大容量电源，短路电路也比较简朴，因此一般只需采用阻抗串并联的措施即可将电路化简，求出求等效总阻抗，在换算成计算电抗，根据计算曲线查出短路电流标幺值，在换算成有名值。6 电气设备的选择在电力系统中，虽然多种电气设备的功能不同，工作条件各异，具体选择措施和校验项目也不尽相似，但对它们的基本规定却是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验动、热稳定性。本设计中，电气设备的选择涉及：导线的选择，高压断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择，避雷器的选择。6.1 导体的选择和校验裸导体应根据具体状况，按导体截面，电晕（对110kV及以上电压的母线），动稳定性和机械强度，热稳定性来选择和校验，同步也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。一般来说，母线系统涉及截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根、双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，因此不必校验其机械强度。导体的选择校验条件如下：一、导体截面的选择： 1、按导体的长期发热容许电流选择 (6-1) 当实际环境温度不同于导体的额定环境温度时，其长期容许电流应当用下式修正 (6-2)式中 综合修正系数。不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为 (6-3) 式中, 导体的长期发热最高容许温度，裸导体一般为； 导体的额定环境温度，裸导体一般为。 由载流量可得，正常运营时导体温度为 （6-4）必须不不小于导体的长期发热最高容许温度2、按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小。除配电装置的汇流母线外，对于年负荷运用小时数大，传播容量大，长度在20米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。 经济截面积用下式计算： 式中， 正常运营方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷； 经济电流密度，常用导体的值，可根据最大负荷运用时数，由经济电流密度曲线中查出来。按经济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经济截面积。二、导体的校验：1、 电晕电压校验220kV采用了不不不小于LGJ-300或110kV采用了不不不小于LGJ-70钢芯铝绞线，或220kV采用了外径不不不小于30型或110kV采用了外径不不不小于20型的管形导体时，可不进行电晕电压校验。2、 热稳定校验 按最小截面积进行校验 （6-5）当所选导体截面积时，即满足热稳定性规定。6.2 断路器和隔离开关的选择及校验高压断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运营维护，并且通过经济技术方面都比较厚才干拟定。根据目前国内高压断路器的生产状况，电压级别在10Kv220kV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足规定期，可以选用断路器。高压断路器选择的技术条件如下：1、 额定电压选择： （6-6）2、 额定电流选择： （6-7）3、 额定开断电流选择： （6-8）4、 额定关合电流选择： （6-9）5、 热稳定校验： （6-10）6、 动稳定校验： （6-11）隔离开关的选择，由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流及短路电流，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相似。6.3 电压互感器和电流互感器的选择6.3.1 电流互感器的选择（1）额定电压的选择：电流互感器的额定电压不得低于其安装回路的电网额定电压，即 （6-12）（2）额定电流的选择：电流互感器的额定电流不得低于其所在回路的最大持续工作电流，即 （6-13）为了保证电流互感器的精确级，应尽量接近6.3.2 电压互感器的选择1一次电压：2二次电压：3精确级别：1级7 继电保护的配备7.1 继电保护的基本知识在变电所的设计和运营中，当电力系统发生故障和不正常运营的也许性，如设备的相间短路、对地短路及过负荷等故障。为了保证顾客的可靠供电，避免电气设备的损坏及事故扩大，应尽快地将故障切除。这个任务靠运营人员进行手动操作控制是无法实现的，必须由继电保护装置自动地、迅速地、有选择性地将故障设备切除，而当不正常运营状况时，要自动地发出信号以便及时解决，这就是继电保护的任务。7.2 110kv线路的继电保护配备距离保护是根据故障点距离保护装置处的距离来拟定其动作电流的，较少受运营方式的影响，在110220kV电网中得到广泛的应用。故在本设计中，采用三段式阶梯时限特性的距离保护。距离保护的第一段保护范畴为本线路长度的80-85，T约为0.1S，第二段的保护范畴为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，T约为0.50.6S，距离第一段和第二段构成线路的主保护。距离保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护，和本线路第一段和第二断保护的近后备。 7.3 变压器的继电保护变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运营带来研总的影响。同步大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要限度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。 变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障，油箱内部故障涉及相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障涉及引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态重要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面减少和过励磁等。对于上述故障和不合法工作状态，根据DL400-91继电器保护和安全起动装置技术规程的规定，变压器应装设如下保护：1、瓦斯保护为了反映变压器油箱内部多种短路故障和油面减少的保护。它反映于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、纵差动保护为了反映变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护合用于并列运营的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运营的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业公司中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。3、复合电压启动的过电流保护为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，根据变压器容量的不同和系统短路电流的不同，须装设不同的过电流保护。三绕组变压器在外部故障时，应尽量减小停电范畴，因此在外部发生短路时，规定仅断开故障侧的断路器，而使此外两侧继续运营。而当内部发生故障时，保护应起到后备作用。复合电压启动的过电流保护，既能反映不对称短路的故障，也能反映对称短路的故障；并且其敏捷度也较高。7.4 母线保护 （1）母线保护的规定必须迅速有选择性地切除故障母线；应能可靠、以便地适应母线运营方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。 母线是电力系统汇集和分派电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。 对发电厂和重要变电所的310 kV 分段母线及并列运营的双母线，一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。下列状况下，应装设专用母线保护：必须迅速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂及电力网安全运营和重要负荷的可靠供电时；当线路断路器不容许切除线路电抗器前的短路时。（2）母线完全电流差动保护及整定计算母线完全电流差动保护常用作单母线或只有一组母线常常运营的双母线的保护。母线上连接的元件都装设有相似变比、相似特性的电流互感器，所有电流互感器的二次绕组的同极性端连接在一起，差动继电器KD的绕组和电流互感器的二次绕组并联。母线差动保护范畴是各电流互感器之间的一次电力设备。正常运营或外部故障时，流入母线的电流等于流出母线的电流，即。流入差动继电器的电流只是由于电流互感器特性不同而引起的不平衡电流，差动继电器不会动作。发生内部故障时，所有带电源的连接元件都会向短路点供应短路电流，这时流入继电器的电流为，即故障点的所有短路电流，差动继电器KD动作，时连接在母线上断路器所有跳闸。7.5 备自投和自动重叠闸的设立7.5.1 备用电源自动投入装置的含义和作用备用电源自动投入装置是指当工作电源因故障被断开后来，能迅速自动地将备用电源投入或将用电设备自动切换到备用电源上去，使顾客不至于停电的一种自动装置，简称备自投。一般在下列状况装设：1、发电厂的厂用电和变电所的所用电。2、有双电源供电的变电所和配电所，其中一种电源常常断开作为备用。3、降压变电所内装有备用变压器或互为备用的母线段。4、生产过程中某些重要的备用机组。该变电所的10KV母线为单母分段接线形式，变电所内有两台主变压器，正常运营时为两台变压器分裂运营，其备用方式为互为备用的“暗备用”，因此考虑在母联断路器上装设有备自投装置以提高供电的可靠性。7.5.2 自动重叠闸装置电力系统的运营经验表白，架空线路故障大多是瞬时故障。在线路上发生瞬时故障时，线路被保护断开后，由自动重叠闸装置再进行一次合闸，恢复供电，从而大大提高供电的