整理110变电所.docx

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整理110变电所

前言

变电所是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。

电气主接线是变电所设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。

电气主接线的拟订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，是变电所电气部分投资大小的决定性因素。

本次设计为110kV变电站电气一次部分初步设计，分为设计说明书、设计计算书、设计图纸等三部分。

所设计的内容力求概念清楚，层次分明。

本文是在青岛农业大学机电工程学院刘立山教授的精心指导下完成的。

刘老师治学严谨、知识广博、善于捕捉新事物、新的研究方向。

在毕业设计期间刘老师在设计的选题和设计思路上给了我很多的指导和帮助。

刘老师循循善诱的教学方法、热情待人的处事方式、一丝不苟的治学态度、对学生严格要求的敬业精神给我留下了很深的印象。

在此，我对恩师表示最崇高的敬意和最诚挚的感谢！

本文从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图、电气总平面布置图、所用电系统图、防雷保护配置图、各级电压配电装置断面图、直流系统图等相关设计图纸。

由于本人水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。

第一部分110kV变电站电气一次部分设计说明书

第一章原始资料

1.1地区电网的特点

（1）莱阳市地处胶东半岛，境内无大河流经过，主要以火电为主，火电出力时基本能满足本地区的负荷需求。

（2）本系统和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。

1.2建站规模

（1）变电站类型：

110kV变电工程

（2）主变台数：

最终两台（要求第一期工程全部投入）

（3）电压等级：

110kV、35kV、10kV

（4）出线回数及传输容量？

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（5）无功补偿

采用电力电容两组,容量为2×4500kva

1.3环境条件

（1）本地区年最高温度为37℃,年最低温度为-10℃；

（2）本地区海拔高度为100米；

（3）本地区四季都有海风，风速为2级-6级；

1.4电气主接线

建议110kV、35kV、10kV均采用单母线分段带旁路接线，并考虑导线抗风力保护措施。

1.5短路阻抗

（1）系统作无穷大电源考虑：

X1∑max=0.05，X1∑min=0.1。

（2）火电厂装机容量为？

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最大运行方式下,该火电厂只投入二台机组,最小运行方式下,该火电厂三台机组全部投入,并满发。

第2章电气主接线设计

电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。

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。

为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。

把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。

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，故又称为一次接线或电气主系统。

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的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。

第2.1节主接线的设计原则和要求

主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。

它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。

它的设计，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，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。

因此，主接线的设计是一个综合性的问题。

必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。

2.1.1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依据，以国家经济建设的方针、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，尽可能地节省投资，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。

（1）接线方式：

对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—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110kV～220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。

在枢纽变电站中，当110～220kV出线在4回及以上时，一般采用双母接线。

在大容量变电站中，为了限制6～10kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施：

①变压器分列运行；

②在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；

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）主变压器选择

①主变压器台数：

为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变压器。

当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。

对于大型枢纽变电站，根据工程具体情况，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。

②主变压器容量：

主变压器容量应根据5～10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。

对装设两台变压器的变电站，每台变压器额定容量一般按下式选择为变电站最大负荷。

这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对84%负荷的供电。

由于一般电网变电站大约有25%的非重要负荷，因此，采用Sn=0.6Pm，对变电站保证重要负荷来说多数是可行的。

对于一、二级负荷比重大的变电站，应能在一台停用时，仍能保证对一、二级负荷的供电。

③主变压器的型式：

一般情况下采用三相式变压器。

具有三种电压的变电站，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。

其中，当主网电压为110～220kV，而中压网络为35kV时，由于中性点具有不同的接地形式，应采用普通的三绕组变压器；当主网电压为220kV及以上，中压为110kV及以上时，

多采用自耦变压器，以得到较大的经济效益。

（3）断路器的设置

根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。

（4）为正确选择接线和设备，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。

当缺乏足够的资料时，可采用下列数据：

①最小负荷为最大负荷的60～70%，如主要是农业负荷时则宜取20～30%；

②负荷同时率取0.85～0.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.95～1；

③功率因数一般取0.8；

④线损平均取5%。

2.1.2设计主接线的基本要求

在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。

（1）可靠性：

供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。

在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：

①可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。

我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。

设计时应予遵循。

②主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。

因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。

③可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可靠。

因此，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用。

通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：

①断路器检修时，能否不影响供电。

②线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

③变电站全部停运的可能性。

（2）灵活性：

主接线的灵活性要求有以下几方面。

①调度灵活，操作简便：

应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

②检修安全：

应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。

③扩建方便：

应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。

（3）经济性：

在满足技术要求的前提下，做到经济合理。

①投资省：

主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。

②占地面积小：

电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。

在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。

③电能损耗少：

在变电站中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。

应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。

第2.2节主接线的设计步骤

电气主接线的具体设计步骤如下：

（1）分析原始资料

①本工程情况变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。

②电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（5～10年），变电站在电力系统中的位置和作用，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。

③负荷情况负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。

④环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。

⑤设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。

（2）拟定主接线方案

表一：

项目基本情况；根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。

因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。

应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。

填报内容包括四个表：

（3）短路电流计算

对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。

（4）主要电器选择

表二：

项目地理位置示意图和平面布置示意图；包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。

（5）绘制电气主接线图

将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图

第2.3节本变电站电气主接线设计

（2）安全验收评价。

2.3.1110kV电压侧接线

（1）环境的使用价值。

环境的使用价值（UV）又称有用性价值，是指环境资源被生产者或消费者使用时，满足人们某种需要或偏好所表现出的价值，又分为直接使用价值、间接使用价值和选择价值。

《35～110kV变电所设计规范》规定，35～110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。

超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。

35～63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。

110kV线路为6回其以上时，宜采用双母线接线。

在采用单母线、分段单母线或双母线的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。

大纲要求