河南理工大学电气学院张艳伟毕业设计.doc

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河南理工大学

毕业设计

题目名称：

110kV变电站一次部分设计

院系名称：

电气工程与自动化学院

班级：

电气本11-4班

学号：

321108010431

学生姓名：

张艳伟

指导教师：

刘海波

2013年5月

摘要

本毕业设计主要根据所给数据和要求进行110kV变电站一次部分设计。

首先根据任务书所给系统及线路负荷的有关技术参数，通过对所建变电站出线的考虑和对负荷资料的分析，在满足安全性、经济性及可靠性的前提下确定了110kV、35kV、10kV侧主接线的形式，然后又通过负荷计算及对供电范围内一级负荷供电可靠性的考虑及对N-1原则的应用，确定了主变压器台数、容量及型号，并依据N+1原则设计了变电所所用电，为以后的计算和设备选取做好准备，又进行等值网络化简，选择短路点做出短路等值电路并进行短路计算，根据短路电流计算结果及最大持续工作电流，对包括母线、高压断路器、高压隔离开关、互感器在内的电气设备进行了选择和校验，并根据工程情况参考有关技术手册确定了变电所的配电装置。

本文同时对变电所防雷保护尤其是雷电沿导线进入变电所的侵入波保护进行了简单的分析并且还考虑了变电所接地网的设计，最后绘出了电气主接线图及配电装置图。

关键词：

电气主接线短路计算电气设备变电所设计配电装置

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

Abstract

Thispaperdesignsa110kVsubstation.Firstly,accordingtothegivenmaterial,electricitylineandtheparametersoftheloadwhichisprovidedbytheassignmentbook,throughconsideringthewould-besubstation,analyzingelectricaldata,confirmingtheMainelectricalbusformationof110kV、35kV、10kVsidebasedonsecurity,economyandreliability,undertheguideofdispilineN-1thenconformthenumbers,volumeandtypeofthemaintransformerthroughcircuitcalculationandsupplydistrict,thusgettingtheparametersofallthecomponent,atthesametimewiththeuseofdisplineN+1,mypaperdesignstheconsumeofsubstation,simplifyelectriccircuit,selectshortpointtocarryonshortcircuitcalculationsoperationcircuit,selectandcheckoutelectricalequipment,includingbus,breaker,disconnectswitch,voltagetransformer,currenttransformerandsoon,sothatconformthedistributionapparatus.Configuratingrelayprotectionandsetting-calculationfortheelectricityline,transformerandbusaccordingtotheloadandshortcalculations.Atthesametime,thispaperanalysessimplylightningprotectionandgroundingsystem.Finally,twopicturesaregivenincludingmainelectricalwiringdiagramand110kVpowerdistributionequipmentsectionaldrawing

Keywords:

Substationdesign,Transformer,Mainelectricalwiring,Equipmentelection

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 7

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 16

3.2无功补偿措施 16

3.2.1无功功率补偿的必要性 16

3.2.2无功功率补偿的方法 17

3.3主变压器容量的选择 18

3.4主变压器型号的选择 19

3.5主变压器选择型号 20

3.6变电所所用电设计 21

3.6.2直流系统 22

3.6.3所用电选择 22

4短路电流计算 23

4.1短路形成原因 23

4.2短路的危害及预防办法 23

4.3短路电流计算的目的 24

4.4短路电流计算方法 24

4.5短路电流计算 25

4.5.1110kV侧母线短路计算 27

4.5.235kV侧母线短路计算 28

4.5.310kV侧母线短路计算 30

5电气设备的选择 32

5.1导体的选择和校验 33

5.1.1110kV母线选择及校验 35

5.1.235kV母线选择及校验 35

5.1.310kV母线选择及校验 36

5.2断路器和隔离开关的选择及校验 37

5.2.1110kV侧断路器及隔离开关的选择及校验 38

5.2.235kV侧断路器及隔离开关的选择及校验 41

5.2.310kV侧断路器及隔离开关的选择及校验 43

5.2.410kV侧母联断路器的选择和校验 45

5.3互感器的选择 46

5.3.1电流互感器的选择 46

5.3.2电流互感器的校验 48

5.3.3电压互感器的选择 49

6防雷保护 51

6.1直击雷保护 52

6.2侵入波保护 52

6.3变电所接地装置 53

7配电装置 54

7.1配电装置概述 54

7.1.1配电装置的类型及其特点 54

7.1.2配电装置型式的选择 55

7.2对配电装置的基本要求和设计步骤 55

7.3屋内配电装置 56

7.4屋外配电装置 56

致谢 59

参考文献 60

1绪论

1.1变电站概述

1.1.1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，它包括通过电气的或机械的方式连接在网络中的所有设备。

变电站是电力系统的至关重要的组成部分，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，其工作状况直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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，它们能实现电能生产、变换、输送和分配、消费任务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，如电力系统的保护、监控及远动等功能组成等称之为电力系统二次部分。

根据变电站在系统中的地位和作用，可将变电站分为下列几类：

（1）枢纽变电站

枢纽变电站是位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压部分起汇集多个电源作用的电压为330~500kV的变电站，枢纽变电站是整个系统的神经中枢，枢纽变电站一旦停电，将引起大面积停电事故，严重影响国民经济的发展和人民生活，重者将引起系统解列，甚至出现系统瘫痪。

（2）中间变电站

中间变电所的高压侧以交换潮流为主，起系统变换功率的作用。

系统中为了使长距离输电线路分段，一般汇聚2~3个电源，电压等级为220~330kV，同时又降压供当地负荷用电，中间变电所停电以后，将引起本区域的部分负荷供电，重者引起区域电网解列。

（3）地区变电站

地区变电站是以向地区用户供电为主的变电站，是一个地区或城市的主要变电站，其高压侧一般为110或220kV，全所停电后，仅使该地区中断供电。

（4）终端变电站

终端变电站在输电线路的终端，接近负荷点，其高压侧的电压为110kV，经降压后直接向用户供电的变电站，全所停电后，只是用户受到损失，一般不会对系统造成较大影响。

1.1.2负荷对变电所供电的要求

（1）保证可靠的持续供电。

电力系统供电的可靠性是其能不间断供电的可靠程度。

对于系统中的一级负荷，一旦出现供电中断，不仅影响生产，而且可能使设备损坏，进而影响社会稳定甚至会因断电而引起人员伤亡事故，更有甚者将造成整个系统的的瘫痪，停电给国民经济和人民生活造成的损失远远大于电力系统本身的损失。

（2）保证良好的电能质量即满足供电的技术合理性。

良好的电能质量即供电的技术合理性是指电能的电压、频率、波形等技术指标要达到一定的标准。

国家标准规定：

35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的±5%，10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%，220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。

频率质量的偏差会影响到某些电气设备如电动机和军用雷达的正常工作。

国家标准规定：

3000MW以及上系统不超过±0.2Hz，3000MW以下系统不超过±0.5Hz，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。

（3）保证系统运行的经济性：

衡量电力系统经济性的两个重要指标是煤耗率和网损率。

即便是损耗的比率不是特别大，但电能生产的规模很大，消耗的一次能源源总消耗占的比重约为70％，输送和分配时的损耗绝对值也非常巨大。

因此，降低每向用户供应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十分重要的意义。

1.1.3电力系统的额定电压

为了使电力设备的生产实现标准化、系列化并实现各设备间互换，系统中发电机、变压器、电力线路及各种设备都是按规定的额定电压进行设计和制造的。

电力系统的额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要及电力工业的发展、运行水平，经全面经济技术分析后确定的。

我国现阶段电力设备的额定电压分三类：

第一类额定电压在100V以下，这类电压主要用与国民经济的照明、蓄电池及开关设备的操作电源中；

第二类额定电压高于100V，低于1000V，这类电压主要用于低压三相电动机及照明设备，常见的有380V和660V；

第三类额定电压高于1000V，这类电压主要用于发电机、变压器、输配电线