110KV变电站设计毕业论文

华北电力大学毕业设计（论文）题目 110KV 变电站电气主接线设计专 业 电气工程及其自动化 班 级 学生姓名 指导教师 成人教育学院2012 年 09 月 10 日毕业设计（论文）摘要本次设计为 110kV 降压变电站电气一次部分的初步设计， 根据原始资料，以设计任务书和国家有关电力工程设计的规程、规范及规定为设计依据。变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。在本变电站的设计中，包括对变电站总体分析和负荷分析、变电站主变压器的选择、电气主接线、电气设备选择、短路电流计算等部分的分析计算以及防雷设计。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。本次设计正文分设计说明书和设计计算书两个部分，设计说明书包括电气主接线设计、变压器选择说明、短路电流计算说明、电气设备选择说明、配电装置设计、电气总平面布置和防雷保护设计；设计计算书包括变压器选择、短路电流计算、电气设备选择及校验等，并附有电气主接线图及其它相关图纸。关键词：110kV 变电站；短路电流；一次部分；设备选择毕业设计（论文）I目录摘要 .第一部分 设计说明书1 原始资料 .11.1 变电站的基本情况 .11.2 设计任务 .22 变压器选择 .32.1 变压器绕组与调压方式的选择 .32.2 变压器相数的选择 .32.3 变压器容量和台数的选择 .32.4 变压器的冷却方式 .43 电气主接线设计 .53.1 主接线的设计原则 .53.2 主接线设计的基本要求 .63.3 主接线方案的比较和确定.74 短路电流计算.114.1 短路电流计算的目的 .114.2 短路电流计算的规定 .114.3 短路电流计算的步骤 .124.4 短路类型及其计算方法 .125 高压电器选择 .145.1 高压断路器的选择 .145.2 隔离开关的选择 .145.3 各级电压母线的选择 .155.4 电流互感器的选择 .155.5 电压互感器的选择 .165.6 避雷器的选择 .166 配电装置设计 .18毕业设计（论文）II6.1 配电装置的基本要求.186.2 配电装置的种类及应用.187 防雷保护设计 .197.1 防雷保护的特点 .197.2 变电站直击雷防护 .197.3 进线保护.19第二部分 计算书8 变压器容量计算及选择 .208.1 本站负荷计算 .208.2 变压器容量及型号的选择 .209 短路电流计算 .219.1 原始资料 .219.2 短路计算 .2110 高压电器的选择与校验 .2710.1 最大持续工作电流计算 .2710.2 断路器的选择及校验 .2710.3 隔离开关的选择及校验 .3010.4 电流互感器的选择及校验 .3110.5 限流电抗器的选择及校验 .3510.6 电压互感器的选择及校验 .3510.7 导体的选择及校验 .3710.8 绝缘子及穿墙套管的选择 .39总结 .40参考资料 .41致谢 .42毕业设计（论文）0第一部分 设计说明书1 原始资料1.1 变电站的基本情况1.1.1 变电站建设性质及规模本站位于蒙城边缘，供给城市和近郊工业、农业及生活用电，系新建变电站。电压等级：110/10kV线路回数：110kV：2 回，备用 2 回10kV：13 回，备用 2 回1.1.2 电力系统接线简图如下：图 1.1 电力系统接线简图1.1.3 变电站规模和电力系统情况（1）变电站性质：110kV 变电站。（2）110kV 最终两回进线四回出线。每回出线输送容量为 15MVA，本期工程 2 回进线，2 回出线。（3）10kV 出线最终 15 回，本期 13 回，备用 2 回，T max=5500 小时，负荷同时率 0.85，备用总负荷 4MW,COS =0.85。（4）根据当地电力系统的远景规划，110kV 和 10kV 负荷的具体参数如下表：乙 变甲 变B蒙 城 变毕业设计（论文）1表 1.1 110kV 和 10kV 负荷具体参数表最大穿越功率（MW）最大负荷（MW）负荷组成（%）电压等级负荷名称近期远景近期远景一级二级三级cosTmax(h)线长(km)同时率线损BZ 线 10 15BI 线 10 15备 用（ 一 ）10110kV备 用（ 二 ）10市区一 2 3 30 50 0.8 1市区二 2 3 30 50 0.8 2.5食 品 厂 1 1.5 20 40 0.8 4000 1.75针 织 厂 1 1.5 20 40 0.784000 1.8棉 纺 厂 一棉 纺 厂 二2 3 30 40 0.755500 1印 染 厂 一印 染 厂 二3 4.5 35 40 0.785500 2柴 油 机厂 一柴 油 机厂 二2 3.5 30 40 0.8 5500 2.5水 泥 厂 1.5 2 25 30 0.8 3500 2.5机 修 厂 1.5 2 20 30 0.753000 2郊 区 变 1.5 2 15 30 0.8 1.5备 用 一 2 310kV备 用 二 2 385%5%1.2 设计任务（1）变电站电气主接线的设计（2）主变压器的选择（3）短路电流的计算（4）电气设备的选择（5）配电装置及电气总平面设计毕业设计（论文）2（6）防雷保护设计2 变压器选择2.1 变压器绕组与调压方式的选择（1）绕组连接方式参考电力工程电气设计手册和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有 Y和型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是型的，我国110kV 及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择的连接方式，而 6-10kV 侧采用型的连接方式。故该 110kV 变电站主变应采NY用的绕组连接方式为：Y N， 。 （2）调压方式的确定变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头，从而改变变压器比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在+5以内，另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达到+30。对于 110kV 及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。由以上知，此变电所的主变压器采用有载调压方式。2.2 变压器相数的选择主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。当不受运输条件限制时，在 330kV 及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。2.3 变压器容量和台数的选择主变容量一般按变电站建成近期负荷 510 年规划选择，并适当考虑远期1015 年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，从长远利益考虑，本站应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，应保证用户的一级和二毕业设计（论文）3级负荷。所以每台变压器的额定容量按 ，其中 为变电所最大负荷选择，mnPS7.0即 =0.738.77=27.14kVA 这样当一台变压器停用时，也保证 70%负荷的供电。nS由于一般电网变电所大约有 25%的非重要负荷，因此采用式 来计算主变容mnPS7.0量对变电所保证重要负荷来说是可行的。通过计算本变电站可选择额定容量为31.5MVA 的主变压器。为 了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时也增加了配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作的复杂化。考虑到两台主变同时发生故障机率较小，且适用远期负荷的增长以及扩建，故本变电站选择两台主变压器完全满足要求。2.4 变压器的冷却方式根据变压器型号的不同,其冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。加装风冷后可使变压器的容量增加 30%35%。强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高 3 倍，则变压器可增加容量 30%。综上所述，110kV 变电站冷却方式宜采用强迫油循环风冷。毕业设计（论文）43 电气主接线设计电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、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，尽可能的节省投资，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。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，它要求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全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。3.1 主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。不论是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。（2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据 510 年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式来确定主接线的形式以及所连接的电源数和出线回数。（3）考虑负荷的重要性和分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。（4）考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此对主接线的可靠性、毕业设计（论文）5灵活性的要求也比较高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电器主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。3.2 主接线设计的基本要求主接线设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。根据电力工程电气设计手册(电气一次部分） 中有关规定：“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求”。主接线设计的基本要求如下：3.2.1 可靠性所谓可靠性是指主接线能可靠的运行工作，以保证对用户不间断供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践，经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线，优先采用。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次设备部分在运行中可靠性的综合。同时，可靠性不是绝对的而