【电气工程及其自动化】某110kv降压变电所一次系统设计

本科生毕业论文（设计）某110KV降压变电所一次系统设计二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2014年05月10日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1设计资料参考分析111电源情况112设计任务书313设计成品32主变压器的选择321负荷分析统计322主变选择43所用电的设计531所用电接线一般原则532所用变容量型式的确定533所用电接线方式确定64电气主接线设计65短路电流计算1151短路电流计算的目的1152短路电流计算条件11521基本假定11522一般规定126电气设备设计选择1261选择母线（按最大允许电流选择）12611110KV侧母线选择1261235KV侧母线选择1361310KV侧母线选择1462断路器选择16621110KV侧断路器选择1662235KV侧断路器选择1662310KV侧断路器选择1863隔离开关选择19631110KV侧隔离开关选择1963235KV侧隔离开关选择1963310KV侧隔离开关选择1964电流互感器选择19641110KV电流互感器选择1964235KV电流互感器选择2064310KV电流互感器选择2065电压互感器的选择2166熔断器选择2267避雷器选择227配电装置设计2371110KV侧配电装置设计237235KV侧配电装置设计237310KV侧配电装置设计2374本所的户外式配电装置均采用中型238继电保护配置2481变电所母线保护配置24811110KV、35KV线路保护部分2481210KV线路保护2482变电所主变保护的配置24821主变压器的主保护24822主变压器的后备保护259防雷接地2591变电所的进线段保护2692接地装置的设计26921设计原则26922接地网型式选择及优劣分析27923降低接地网电阻的措施27参考文献29致谢30附录31附录A等值电路计算31附录B主要设备选型40附录C防雷接线图41附录D10KV配置图42附录E110KV断面图43附录F35KV断面图44附录G10KV断面图45附录H平面配置图46某110KV降压变电所一次系统设计摘要变电所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。本设计以110KV降压变电所为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成防雷保护及接地装置方案的设计。关键词变电所电气主接线；短路电流计算；一次设备；防雷保护ASTEPDOWNSUBSTATION110KVSYSTEMDESIGNABSTRACTTHESUBSTATIONISANIMPORTANTPARTOFTHEPOWERSYSTEM,WHICHDIRECTLYAFFECTSTHESAFETYANDECONOMICOPERATIONOFTHEENTIREPOWERSYSTEM,CONTACTTHEPOWERPLANTSANDUSERSOFINTERMEDIATELINKS,PLAYSTRANSFORMATIONANDDISTRIBUTIONOFELECTRICENERGYROLETHEDESIGNOFSTEPDOWNSUBSTATIONTO110KVASTHEMAINDESIGNANDANALYSISOFRAWDATATODETERMINETHEMAINTERMINALOFTHETRANSFORMERSUBSTATIONOFSUBSTATIONLOADCALCULATIONTODETERMINETHENUMBEROFMAINTRANSFORMERCAPACITYANDMODELACCORDINGTOTHERESULTSOFSHORTCIRCUITCALCULATION,THESUBSTATIONPRIMARYEQUIPMENTSELECTIONANDCALIBRATIONWHILECOMPLETIONOFTHEPROGRAMDESIGNOFLIGHTNINGPROTECTIONANDGROUNDINGDEVICESKEYWORDSMAINSUBSTATIONELECTRICALWIRINGSHORTCIRCUITCURRENTCALCULATIONPRIMARYEQUIPMENTLIGHTNINGPROTECTION1设计参考资料分析11电源情况与本所连接的系统电源共有3个，其中110KV两个，35KV一个。不要求在本所调压具体情况如下1110KV系统变电所该所电源容量即110KV系统装机总容量为200MVA以火电为主在该所等电压母线上的短路容量为650MVA，该所与本所的距离为9KM。以一回路与本所连接。2）110KV火电厂该厂距离本所12KM，装有3台机组和两台主变，以一回线路与本所连接，该厂主接线简图如图11图11系统图3）35KV系统变电所该所距本所75KM。以一回线路相连接，在该所高压母线上的短路容量为250MVA。以上3个电源，在正常运行时，主要是由两个110KV级电源来供电给本所。35KV变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。当3个电源中的某一电源出故障，不能供电给本所时，系统通过并行运行调整运行方式，基本是能满足本所重要负荷的用电，此时35KV变电所可以按合理输送容量供电给本所。本所地理概况该所附近地区的气象及地质条件的大概取值年最高气温40最高月平均气温34年最低气温4地震烈度7度以上年平均雷电日90天海拔高度75M负荷资料135KV负荷见表11，表1135KV负荷用户名称容量（MW）距离（KM）备注化工厂3515类负荷铝厂4313类负荷水厂185类负荷塘源变74类负荷35KV用户中，化工厂，铝厂,水厂都有自备电源。210KV远期最大负荷见表12，表1210KV远期最大负荷用户名称容量（MW）负荷性质备注机械厂08自行车厂10食品加工厂035电台025纺织厂09木材厂04齿轮厂063本变电所自用负荷约为60KVA。4一些负荷参数的取值A负荷功率因数均取。085COSB荷同期率。9TKC年最大负荷利用小时数小时/年。480MAXTD表中所列负荷不包括网损在内，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为5。E各电压等级的出线回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。12设计任务书1电气主接线设计。2短路电流计算。3主要电气设备及载流导体选择。4配电装置的设计。13设计成品说明书一份（包括对设计基本内容的论证短路电流计算过程。电气设备选择计算过程）。2主变压器的选择21负荷分析统计135KV侧负荷21MVASKV4518908507134513其中类负荷22K67335类负荷占总负荷百分数23851035KVS210KV侧负荷24MVASKV78149085064923180510其中类负荷25MVAK27919210类负荷26SKV0856410类负荷总负荷百分数27826107842910KVS类负荷占总负荷百分数2831K3110KV侧负荷29MVASSSKVKV4612511030）所用22主变选择1台数分析为了保证供电的可靠性，选两台主变压器。2主变压气容量主变压气容量应根据510年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故是的过负荷能力。所以每台变压器的额定容量按SN07PM（PM为变电所最大负荷）选择，即SN07175350122745KVA这样当一台变压器停用时，可保证对70负荷的供电。3考虑变压器的事故过负荷能力，则可保证对98的负荷供电，由于一般电网变电所大约有25的非重要负荷，因此采用SN07PM对变电所保证重要负荷来说是可行的。4绕组分析通过主变压器各侧绕组的功率均达到15SN以上时，可采用三绕组变压器。因15SN18412KVA。所以S1S2S315SN。即通过主变压器各绕组的功率均达到15SN以上，又因中性点具有不同的接地方式，所以采用普通的三绕组变压器。选为SFSL120000型，容量比为100/100/50。我国110KV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接；35KV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压变压器绕组都采用连接。故本次变电站设计的三个电压等级分别为110KV、35KV和10KV，所以选用主变的接线组别为YN，YN0，D1118变压器参数见表21。表21主变型号与参数3所用电的设计变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。31所用电接线一般原则1满足正常运行时的安全,可靠,灵活,经济和检修,维护方便等一般要求。2尽量缩小所用电系统的故障影响范围,并尽量避免引起全所停电事故。3充分考虑变电所正常,事故,检修,起动等运行下的供电要求,切换操作简便。32所用变容量型式的确定见表表31S950/10变压器参数表站用变压器的容量应满足经常的负荷需要，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台所变压器停运时，其另一台变压器容量就能保证全部负荷的6070。由于S60KVA且由于上述条件所限制。所以，两台所变压器应各自承担30KVA。当一台停运时，另一台则承担70为42KVA。损耗（KW）短路阻抗电压（）型号及容量（KVA）额定电压高/中/低空载高中高低中低高中高低中低空载电流（）参考价格万元综合投资万元SFSL120000121/385/1150215071319451810565411816236型号电压组合连接组标号空载损耗负载损耗空载电流阻抗电压故选两台50KVA的主变压器就可满足负荷需求。考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器表31。33所用电接线方式确定所用电的接线方式，在主接线设计中，选用为单母分段接线选两台所用变压器互为备用，每台变压器容量及型号相同，并且分别接在不同的母线上。4电气主接线设计110KV侧本所在正常运行时主要是由（1）（2）两个110KV级电源来供电。所以必须考虑其可靠性。35KV侧因为此侧类负荷占578占的比例重大，考虑类用户的可靠性，应采用带有旁路的接线方式。10KV侧此侧类负荷占267比重不大，但负荷较多，且本所用电即从本侧取，所以应考虑带旁路和分段。方案高压高压分接范围低压S950/1010±51063604Y,YN0017087284图41主接线图一110KV采用桥形接线设备少，接线简单清晰，为了检修桥连断路器时不致引起系统开环运行，增设并联的旁路隔离开关以供检修用。但桥形可靠性不高，见图41。35KV采用单母线分段带专用旁路。接线简单清晰，操作简单，当检修出线断路器时可不停电,可靠性比较高，但当母线短路时要停电，见图41。10KV采用单母线分段带专用旁路的，所用电采用双回路供电提高了所用电可靠性，见图41。方案图42主接线图二110KV采用桥形接线，其接线方式同方案的主接线图一，见图42。35KV双母线带专用旁路，可靠性更高，灵活。检查出线断路器不会停电。母线短路只出线短时停电，可靠地保证类用户用电，但投资大，操作较复杂，易出现误操作，见图42。10KV采用单母线分段带专用旁路，其接线方式同方案主接线图一，见图42。方案110KV采用桥形接线，同方案，见图43。35KV采用单母线分段兼专用旁路，接线清晰明了，可靠性较高，但做母联和做旁路时切换复杂，见图43。10KV采用单母线分段，接线简单，但在检修出线断路器时需停电，可靠性不高，见图43。图43主接线图三可靠性分析方案110KV侧采用桥形接线，使断路器达到最简。鉴于110KV为两回进线，所以采用桥形较合理。可靠性比单元接线要高，并易发展成单母线分段，为以后的发展大下基础。又因，两个110KV电源离本所不远出现故障的机率不多，所以虽可靠性不很多，但仍可满足需要。35KV采用单母线分段带旁路，当检修出线断路器时可不停电，因为进行分段且是断路器分段，所以当一段母线发生故障时，可以保证正常段母线不间断供电，因为设置旁路母线，可以保证。类用户用电要求，同时它结构简单清晰，运行也相对简单，便于扩建和发展。同时它投资小，年费用较低，占地面积也比双母线带旁路小，年费用较小，所以满足35KV侧用户的要求，但当母线故障时，可能出现一半容量停运。10KV采用单母线分段带旁路，因为本侧类用户仅占268。所以完成可靠满足供电要求。方案110KV侧采用桥形接线，可靠性同方案。35KV采用双母线带旁路，通过两组母线隔离开关的到闸操作，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，检修任一出线断路器无需停电。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上。能灵活地适应各种运行方式调度和潮流变化需要扩建方便，但投资大，占地多，配电装置复杂，容易发生误操作。10KV采用单母线分段，所用电因较重要，采用双回路供电来提高它的可靠性，同方案。方案110KV侧采用桥形接线，可靠性同方案。35KV采用单母线分段兼专用旁路，这种接线方式具有了旁路的优点，同时减少了一个断路器使投资减少，但要检修任一断路器时，操作步骤复杂，对本级类用户的供电可靠性有一定影响。10KV采用单母线分段，这种接线方式使当一段母线发生故障时，不致造成政策母线也同时停电，缩小了停电范围。对本级出线多，很适合，但因为没有带旁路，使当检修出线断路器时需要停电，这样就不能保证本级类负荷的要求。所以，选用方案与方案进行经济比较。经济比较统一初选同一类型主变压器和断路器参数见表41，表41主变压器和断路器参数表元器件型号主变压器SFSL120000110KV断路器DW311035KV断路器DW33510KV断路器GG1A25方案表42方案价格表电压等级接线形式价格110KV母线桥形314万元35KV母线单母线带专用旁路（分段）23983万元10KV母线单母线分段带专用旁路9315万元U31423983931564698万元，参数见表42。变压器年电能损失总量A41万元281040NSIQ42万元36D2TK32100NNSSQKPNPNA4351348304851496762方案表43方案价格表U31425786841565601万元），参数见表43。44方案I的线路较方案的线路简单，线损耗自然也会较方案少很多，再综合变压器的损耗，在损耗方面方案I较为优先考虑。UU,45经比较选用方案I电压等级接线方式价格110KV桥形314万元35KV母线双母线带旁路25786万元10KV母线单母线分段带旁路8415万元5短路电流计算51短路电流计算的目的在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环。其计算的目的的主要有以下几个方面1在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施，均需进行必要的短路电流计算。2在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障状况下都能安全、可靠的工作。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。3在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线相间和相对地安全距离。4在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5接地装置的设计，也需用短路电流。52短路电流计算条件521基本假定1正常工作时，三相系统对称运行。2所有电流的电动势相位角相同。3电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。4短路发生在短路电流为最大值的瞬间。5不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。6不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。7元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围。8输电线路的电容略去不计。522一般规定1验算导体电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。2选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。3选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点。4导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。短路电流计算见附录A。6电气设备设计选择61选择母线（按最大允许电流选择）611110KV侧母线选择母线最大工作电流按一台（主）变容量来计算612103051MAXASI1按长期发热允许电流选择截面。因为110KV侧为户外配电装置。所以选用软导线。查设计资料表513初选用型号为LGJ50的钢芯铝绞线，由于是户外装置，所以按最热月平均最高温。即34查电气附表3得环境修正系K088。数（LGJ50型导线在基准温度25时，载流量为2100A）。IAL3408821001848（A）11022（A）622热稳定校验TK040206S63周期分量热效应6012930451202KTPIIQ648SKA）（因TK1秒，所以要计算非周期分量热效应QNP且取T005S65159KA205TI22'SQNP故6664712591282SKAQNP）（正常运行时的导体温度67CIA。417610347221MX0查电气表46得C88，满足短路时发热的最小截面6826MIN5048047MCQSK所以选择LGJ50型导线满足要求。由于是软导线，所以可不必校验动稳定。61235KV侧母线选择35KV母线按一台主变容量来计算因为35KV电压母线接于主变二次侧，所以6991834103521MAXAI1因为35KV为室外设备，所以选用软导线，查设计资料表513。初选用LGJ120型导线。在基准温度25时载流量为380A，K值取088。则61091834380134AICA。2热稳定校验611STK620同期分量热效应61267011253405722PSKAQ因为，所以应算非周期分量热效应QNP且取T005STK16135410567222“STINP故69KAQNPPK14正常运行时导体温度615C92865431703421MAX0。I查电气表46得C89，满足短路时发热的最小截面6161205981049INS6MCSKQ满足热稳定要求。61310KV侧母线选择1该侧采用室内配电装置。所以0应取最热月平均最高温度再加5，即34539。查电气附表3，K取081。导体采用矩形。因为矩形导体一般用于35KV及以下，电流在400A及以下的配电装置中。而且矩形导体散热条件好，便于固定和连接。查手册表54。选用1条8010矩形导体，平放允许电流为1411A。竖放允许电流为1535A，集肤效应系数KS10561794280C134AIA。10KV母线按一台主变容量来计算,因为10KV电压母线接在主变低压侧,所以61821401035MAXI619A14IC。2热稳定效验620602STK周期分量热效应892601247903821202SKATIIQKTP）（621非周期分量热效应且取T005,NP622615240182'2SKATIQ故62393NPK正常运行时导体温度624CIOAL832672MX01查电气表46得C92，满足短路时发热的最小截面62526MIN8027190514923MCKQSS满足热稳定要求。3动稳定效验导体自振频率由以下求得626/1627080MKGPBHMW627126434MI按汇流母线为两端简支多跨梁方式查表45，,563FN则（L取1M）152894116204715637221HZMEILF628故1变压器出口断路器侧短路时，（K18）则冲击电流62948156'21KAIISH母线相间引力（A025M）630/58207481560731073162MNAIFSHPH导体截面系数63136310250MBHW则63210895716PAWLFP硬铝最大允许应力633PAPAA661108907绝缘子间最大允许跨距634MAXMFWLPH所以L1M满足要求。62断路器选择621110KV侧断路器选择在110KV火电厂侧变电站短路，则应将110KV系统和35KV系统电源送出的短路电流与110KV火电厂送出的短路电流比较，以两者间大者为基准选择断路器和隔离开关。1329834709162“I47230635656I周期分量热效应63681460121778039822SKAQP63756“SKATINP638382QK冲击电流63965912/KAIISH6401303405MAXUNS由以上计算参数，参考设计资料表526可选择SW6110/1200型断路器。其计算参数与SW6110/1200参数比较如表61，表61SW6110/1200参数表计算数据SW6110/1200通过以上比较SW6110型断路器完全能满足要求。62235KV侧断路器选择最大持续工作电流641129705381MAXKAI最大短路电流64266“714201430KI643836956A冲击电流64402762128KIISH周期分量热效应64591460128340622SKAQP非周期分量646“2SKATINP故632154091SKNPK47由计算数据与SW335/600参数比较见表62，表62SW35/600参数表15计算数据SW335/600UNS35KVUN35KVUNS110KVUN110KVIMAX0135KAIN1200KAI2113KAINBR21KAISH8652KAIWT55KAQK53886IT2T1584KA2SIMAX1297AIN600AI28686KAINBR66KAISH7302KAIWT17KAQK5321（KA2SIT2T6624（KA2S通过以上比较SW335/600型断路器完全能满足要求。62310KV侧断路器选择64806481350MAXKAI64997286“650535930KI65118476A周期分量热效应65276315012953091422SKAQP非周期分量653“2SKATINP故65487416QK冲击电流655653902KAIISH由计算数据与SN1010/1000参数比较见表63，表63SN10/1000参数表15计算数据SN1010/1000UNS10KVUN10KVIMAX648AIN1000AI14904KAINBR289KAISH53665KAIWT71KAQK126874（KA2SIT2T2924（KA2S通过以上比较SN1010/1000型断路器完全能满足要求。63隔离开关选择631110KV侧隔离开关选择隔离开关的选择参数见表64，详细见发电厂电气部分15。表64GW2110/600计算数据GW2110UNS110KVUN110KVIMAX135AIN600AISH8652KAIES50KAQK53886（KA2SIT2T1425（KA2S63235KV侧隔离开关选择隔离开关的选择参数见表65，详细见发电厂电气部分15。表65GW235/600计算数据GW235UNS35KVUN35KVIMAX1297AIN600AISH7302KAIES50KAQK5321（KA2SIT2T1425（KA2S63310KV侧隔离开关选择隔离开关的选择参数见表66，详细见发电厂电气部分15。表66GN610/1000计算数据GN610/1000UNS10KVUN10KVIMAX648AIN1000AISH53665KAIES50KAQK126874（KA2SIT2T1425（KA2S64电流互感器选择641110KV电流互感器选择110KV有关数据见表67，表67电流互感器参数UN110KVIMAX135AISH8652KAQK5389（KA2S互感器选择电流互感器安装处电压为110KV，最大工作电流为135A，安装在室外。查表551选LCWD110室外型电流互感器，互感器变比为600/5，级数组合，选05级。其次负荷为12动稳定倍数KES60，热稳定系数为34。5012校验所选电流互感器的动稳定和热稳定热稳定校验6563895164032221SKAKITN动稳定校验657KES95均满足要求，故LCWD110合格。64235KV电流互感器选择1额定电压658KVUEW352额定电流61376COS501APIN59根据以上数据，可初步选择LCWD35型户外独立式电流互感器，其技术参数见表68，表68LCWD参数额定电流比1000/5A1S热稳定倍数65动稳定倍数383热稳定效验660STD0653156057222SKATIQD661DRIEQSKAK41满足热稳定要求4动稳定效验662KAIM105782663243MDIEIK64310KV电流互感器选择1额定电压664KVUEW102额定电流6341COS1035PIN65根据以上数据，可初步选择LAJ10型户外电流互感器，其技术参数见表69，表66LAL9参数额定电流比3000/5A1S热稳定倍数60动稳定倍数903热稳定效验666STD06524913SKATIQDD667SKAKRIE3122满足热稳定要求。4动稳定效验668KAIM9381266927902MIKDE65电压互感器的选择各电压互感器除供给测量仪表和继电保护外，另有辅助绕组，供给保护及绝缘监察装置用。电压互感器的配置原则如下1母线除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。2线路35KV级以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。3发电机一般装23组电压互感器。一组（三只单相、双绕组）供自动调节励磁装置。另一组供测量仪表、同步和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，其开口三角形供发电机在未并列之前检查是否接地之用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。5万KW级以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100定子接地保护。4变压器变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。根据以上配置原则和电压互感器选择和校验条件选出电压互感器见表610，详细见发电厂电气部分15。表610电压互感器参数表安装地点型号数量额定变比最大容量VA35KV母线JDJJ35210/35120010KV母线JSJW10210000/100/100/396066熔断器选择由于110KV和35KV侧电压互感器的电压等级很高，不宜装设熔断器，下面对10KV侧熔断器进行选择。由于PT一次绕组电流很小，故熔断器只需按额定电压和开断电流进行选择。即KAIVUCHNS86410选择结果见表611，表611熔断器参数表安装地点型号额定电压（KV）额定电流（A）最大开断电流（KA）断流容量（MVA）10KV电压互感器RN210/05100585100067避雷器选择根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器；变压器中心点接地必须装设避雷器，并应接在变压器与断路器之间；110KV、35KV线路侧一般不装设避雷器。本工程采用110KV、35KV配电装置构架上设避雷针；10KV配电装置设独立避雷针进行直接雷保护。为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。采用避雷器来防止雷电侵入波对电器设备绝缘造成危害。避雷器的选择，考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器（磁吹避雷器），且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程110KV和35KV系统中，采用氧化锌避雷器。由于金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常工频相电压要长期施加在金属氧化物电阻片上，为了保证使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不可超过避雷器允许的持续运行电压。避雷器选择情况见表612。表612避雷器参数表工频放电电压（KV）型号安装地点额定电压（KV）灭弧电压（KV）不小于不大于冲击放电电压（KV）不大于FZ3535KV侧354184104148FZ110J变压器110KV中性点110100224268364FS1010KV出线101272631457配电装置设计71110KV侧配电装置设计本所为一般变电所，从原始资料分析可知，它在郊外土地较宽裕，并为110KV，所以采用户外配电装置。户外配电装置有以下特点建设周期短，扩建方便，便于带电作业，土建工作量和费用较少，各设备之间距离较大。但易受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘。7235KV侧配电装置设计一般情况下，35KV变电所配电装置采用户外式，并因为本所在郊外，用地方便，所以采用户外式。7310KV侧配电装置设计采用室内成套配电装置，电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小，所有电器组装成一体，减少了安装工作量，并且不受外界环境影响，运行可靠性高，维护方便。74本所的户外式配电装置均采用中型因为从原始资料分析可知，本地地震烈度达到7级，故应采用抗振性能较好的中型配电装置。它有如下优点运行可靠，布置较清晰，施工和检修比较方便，构架低，钢材用量少，造价低。8继电保护配置继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。81变电所母线保护配置811110KV、35KV线路保护部分1距离保护。2零序过电流保护。3自动重合闸。4过电压保护。81210KV线路保护110KV线路保护采用微机保护装置，实现电流速断及过流保护、实现三相一次重合闸。210KV电容器保护采用微机保护装置，实现电流过流保护、过压、低压保护。310KV母线装设小电流接地选线装置。82变电所主变保护的配置电力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行带来严重的影响，而本次所设计的变电所是110KV降压变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，影响变电所供电可靠性。821主变压器的主保护1瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应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差动保护对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。822主变压器的后备保护1过流保护为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。2过负荷保护变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。3变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。9防雷接地变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，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，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。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侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。对侵入波防护的主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电所适当距离内装设可靠的进线保护。避雷针的作用将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。91变电所的进线段保护为使避雷器可靠的保护变压器，还必须设法限制侵入波陡度和流过避雷器的冲击电流幅值。因为避雷器的残压与雷电流的大小有关，过大的雷电流致使过高，而且RU阀片通流能力有限，雷电流若超过阀片的通断能力，避雷器就会坏。因此，还必须增加辅助保护措施配合避雷器共同保护变压器，这一辅助措施就是进线段。如果线路没有进线段保护，雷直击变电所附近导线时，流过避雷器的雷电流幅值和陡度是有可能超过容许值的。因此，为了限制侵入波的陡度和幅值，使避雷器可靠动作，变电所必须有一段进线段保护。本设计中采用的是在进线进线12KM范围内装设避雷器17。92接地装置的设计接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位，埋入地中的金属接地体称为接地装置。921设计原则1由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL/T6211997交流电气装置的接地中R2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到05，而是允许放宽到5，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5，接地电阻放宽是有附加条件的，即防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施；考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，310KV避雷器不应动作或动作后不应损坏；应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求,施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。2在接地故障电流较大的情况下，为了满足以上几点要求，还是得把接地电阻值尽量减小。接地电阻的合格值既不是05，也不是5，而应根据工程的具体条件，在满足附加条件要求的情况下，不超过5都是合格的17。922接地网型式选择及优劣分析220KV及以下变电站地网网格布置采用长孔网或方孔网，接地带布置按经验设计，水平接地带间距通常为5M8M。除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地带交叉点设置25M3M的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。长孔与方孔地网网格布置尺寸按经验确定，没有辅助的计算程序和对计算结果进行分析，设计简单而粗略。因为接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分的34倍，因此，地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀。接地钢材用量多，经济性差。在220KV及以下的变电工程中采用长孔网或方孔网，因为入地故障电流相对较小，地网面积不大，缺点不太突出。而在500KV变电站采用，上述缺点的表现会十分明显，建议500KV变电站不采用长孔或方孔地网17。923降低接地网电阻的措施1利用地质钻孔埋设长接地极根据接地理论分析，接地网边缘设置长接地极能加强边缘接地体的散流效果，可以起到降低接地电阻和稳定地网电位的作用。如果用打深井来装设长接地极，则施工费很高，如利用地质勘察钻孔埋设长接地极，施工费将大大节省。但需注意利用地网边缘的地质钻孔，间距不小于接地极长的两倍；钻孔要伸入地下含水层方可利用，工程中我们曾经进行过实测，未插入到含水层的长接地极降阻效果差。2使用降阻剂在高土壤电阻率区的接地网施工中使用降阻剂，无论是变电还是发电工程例子都很多。20世纪的70年代到80年代，使用较多的是膨润土降阻剂和碳基类降阻剂。据了解，多个使用降阻剂的工程，接地完工后测量接地电阻情况都不错，但由于缺乏长期的跟踪监测，对降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀性的信息返回少。确实也有质量差的降阻剂，降阻效果不能持久，对接地网造成腐蚀，引起各地对降阻剂使用意见分岐。3利用地下水的降阻作用,深井接地,引外接地当变电站附近有低土壤电阻率区（水塘、水田、水洼地），可以敷设辅助接地网与所内主接地网连接，这种方式叫引外接地。这也是降低接地电阻的有效措施。4扩大接地网面积我们知道，在均匀分布的土壤电阻率条件下，接地电阻与接地网面积的平方成反比，接地网面积增大，则接地电阻减小，因此，利用扩大接地网面积来降低接地电阻是可能预见的有效降阻措施。参考文献1电力工业部西北电力设计院电气工程设计手册电气一次部分M北京中国电力出版社,19982弋东方电气设计手册电气一次部分M北京中国电力出版社,20023陈学庸电力工程电气设备手册（电气二次部分）M北京中国电力出版社，19964曹绳敏电力系统课程设计及毕业设计参考资料M北京中国电力出版社，199555文远芳高电压技术M武汉华中科技大学出版社，200116孟祥萍电力系统分析M北京高等教育出版社,20047刘吉来,黄瑞梅高电压技术M北京中国水利水电出版社,20048熊信银,吴希再电力工程M武汉华中科技大学，19979谢毓城电力变压器手册M北京机械工业出版社，200310白忠敏电力用互感器和电能计量装置设计选型与应用M北京中国电力出版社，200411凌子恕高压互感器技术手册M北京中国电力出版社，200512杨帮文新型断路器实用手册M北京电子工业出版社，200613傅知兰电力系统电气设备选择与实用计算M北京中国电力出版社，200414汪志远电线电缆产品手册M北京机械工业出版社，200515熊信银,朱永利发电厂电气部分M北京中国电力出版社，200916张炜供用电设备M北京中国电力出版社，200617刘学军继电保护原理M北京中国电力出版社，201218李光琦电力系统暂态分析M北京中国电力出版社，2007致谢为期四年的大学学习即将结束，四年来在老师的精心辅导下，我的理论知识有了很大的提高。为检验四年来的学习成果，此次设计为110KV降压变电站电气一次系统设计。在设计过程中，我根据所学知识实际进行设计,没想到看起来简单的设计，实际干起来却有太多疑问。有时为了弄懂一个数据，除了要一遍遍的查找资料，还要向老师同学屡屡请教,有时还要抱着原来所学过的课程再进行学习。经过两个月的努力，终于有了以下这份毕业设计。虽然设计的内容中还存在许多的缺陷，但确是几个月来辛勤劳动的结果。在毕业设计过程中，贾红芳老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真，并给我们提供了大量有关资料和文献，使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固。附录附录A等值电路计算图A1电抗值图一图A2电抗值二1短路电流计算，求各支路元件电抗标幺值见图A1取SB100MVAUBUPJ计算各元件参数标幺值110KV系统154061TBSX线路X20492110KV火电厂X124320851301NSBD线路X16041227火电厂变压器（见等值电路图A2）VS1（V12V31V23）（171056）1075121VS2（V12V23V31）（176105）6252VS3（V23V31V12）（610517）025121因为第二绕组与本线路无关，所以可以不算它的电抗X14VS1179061750NBSX13VS3422NB110KV火电厂化简（见图A3）其中X12X12X12图A3电抗值三X17X12/X12/X120144X18（X13X14）/（X13X14）00875本所变压器VS1（1810565）1121VS2（1865105）7VS3（6510518）0521设在D1，D2，D3点短路（见图A4）计算各点短路时的电流标幺值图A4电抗值四X5502110NBSVX6372NBSX7025105103NBSV其中因为本所所取的两台主变型号相同，所以有X8X5X9X6X10X735KV系统SS取250MVAX1140251SB线路X1104751937因为本所的第三绕组的电抗标幺值为负数，所以可以视为一导线，所以总等值电路图可化简为图A4X19X1X201742X20X3X402336X21X5/X80275X22X6/X90175X23X11X12061912设在D1D2D3点短路（见图A4）计算各点短路时的电流标幺值D1点短路，电路图化简图A5图A5电抗值五X24X21X22X23027501750619110691各电源到短路点的转移电抗为X1FX1901742X2FX2002336X3FX2410691计算电抗为XJS10174203484102XJS2023360219853因为35KV侧系统视为无限大容量电源，所以直接得IPS9350613F图A6电抗值六D2点短路（见图A6，A7）X25X22X2101750275045计算转移电抗，用星三角变换可求X26X1FX19X2520519X0174204563470921X27X2F0263304539174205计算电抗为XJS10921281XJS2139301759图A7电抗值七IPS61590123XFD3点短路（见图A8）图A8电抗值八X28X22X2301750619107941计算转移电抗，用星三角变换可求；X29X1FX19X21017420275063112019X26307514X30X2F026330275957463X28X3F07941图A9电抗值九求计算电抗，等值电路见图A9，XJS1X1F261063BNSXJS20954894175IPS2940至此，已将各点短路时。各电源的计算电抗求出，据此查电力系统分析及电力网分析上册附表，可得到各电源在不同点短路电流（标幺值）制成下表计算时间为方便设计，此处规定保护时间统一取04S，断路器动作时间可取02S各电源在不同点短路时的短路电流（TK040206S），见表A1。表A1短路电流标幺值表计算短路电流周期分量有名值110KV火电厂110KV系统35KV系统短路点003060030600306D14496301527382902290214609353D2080907550783054051605441615D312108511120793074207701259根据公式IZTMITMINITM（KA）BNMUS3计算基准电流IND1点短路1110KV系统变IN1004（KA）153202110KV火电厂IN04717（KA）79335KV系统变IN0502（KA）1530计算短路电流有名值1110KV系统变I29100429116（KA）I0322901004230（KA）I062146100421545（KA）2110KV火电厂I4496047172113（KA）I033015047171417（KA）I062738047171287（KA）335KV系统变II03I0609353050204695（KA）D2点短路1110KV系统变IN3121（KA）37202110KV火电厂IN1463（KA）85335KV系统变IN1560（KA）3710计算短路电流有名值1110KV系统变I05431211685（KA）I03051631211610（KA）I06054431211698（KA）2110KV火电厂I0809146311836（KA）I03075514631104（KA）I06078314631145（KA）335KV系统变II03I061615156025194（KA）D3点短路1110KV系统变IN10997（KA）510322110KV火电厂IN5155（KA）8335KV系统变IN5499（KA）5103计算短路电流有名值1110KV系统变I0793109978721（KA）I030742109978160（KA）I060770109978468（KA）2110KV火电厂I1251556186（KA）I03108551555593（KA）I0611125155573（KA）335KV系统变II03I06549912596923（KA）将以上电流有名值制成表，见表A2表A2电流有名值110KV火电厂110KV系统变35KV系统变总短路电流短路点00306003060030600306D121131417128729116230215450469554941418653911D211836110411451685161016982519453885233453624D36186559357308721816084686923228302123721121附录B配电装置设计表B1主要设备汇总表110KV侧序号设备型号数量1断路器SW6110/120032隔离开关GW2110/60083电流互感器LCWD11024避雷器FZ110J435KV侧5断路器SW335/600136隔离开关GW235/600407电流互感器LCWD35138电压互感器JDJJ3529避雷器FZ35410母线LGJ120211熔断器RN1035/400510KV侧12断路器SN1010/10001513隔离开关GN610/10003214电流互感器LAJ101515电压互感器JSJW10216避雷器FS10417母线LGJ300218熔断器RN210/058变压器19主变压器SFSL1200002附录C防雷接线图图C1防雷接线图附录D10KV配置图图D110KV配置图附录E110KV断面图图E1110KV断面图附录F35KV断面图图F135KV断面图附录G10KV断面图图G110KV断面图附录H平面配置图图H1平面配置图