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毕 业 设 计 （ 论 文 ） 设计 (论文 )题目： 常州某企业集团 110kV 变电站电气设计 学生姓名： 鲍文琪 指导教师： 李国利 二级学院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 12 电气工程及自动化单 学 号： 1205202023 提交日期： 2016 年 5 月 13 日 答辩日期： 2016 年 5 月 18 日 金陵科技学院学士学位论文 目录 I 目录 摘要 . V Abstract . VI 第 1 章 绪论 . 1 1.1 选题的背景及意义 . 1 1.2 国内外研究现状及发展前景 . 1 1.3 原始资料 . 2 1.3.1 设计任务 . 2 1.3.2 设计依据资料 . 2 第 2 章 主接线设计 . 4 2.1 主接线设计要求原则 . 4 2.2 110kV 主接线 . 4 2.3 35kV 主接线 . 4 2.4 中性点接地方式 . 5 2.5 防雷接地装置设计 . 6 2.6 动力照明电路设计 . 6 2.7 消防报警装置 . 6 第 3 章 负荷计算 . 7 3.1 负荷就算的目的和方法 . 7 3.1.1 负荷计算的目的 . 7 3.1.2 负荷计算的方法 . 7 3.2 35kV 侧负荷计算 . 8 3.3 10kV 侧负荷计算 . 8 第 4 章 变压器选择 . 9 4.1 变压器概述 . 9 4.2 变压器台数选择 . 9 4.3 变压器容量选择 . 9 4.4 变压器类型选择 . 10 金陵科技学院学士学位论文 目录 II 4.4.1 主变相数 . 10 4.4.2 主变绕组数 . 10 4.4.3 主变各绕组连接方式组合 . 10 4.4.4 主变调压方式 . 10 4.4.5 主变冷却方式 . 10 4.4.6 主变压器型号及基本参数 . 10 第 5 章 变电站短路电流计算 . 12 5.1 短路故障产生的原因 . 12 5.2 短路故障的危害 . 12 5.3 短路电流计算的目的 . 12 5.4 短路电流计算的过程 . 13 第 6 章 主要电气设备选择 . 16 6.1 电气设备选择的条件原则 . 16 6.2 高压断路器 . 16 6.3 隔离开关 . 17 6.4 母线选择 . 18 6.5 互感器选择 . 19 6.5.1 电流互感器（ TA）的选择 . 19 6.5.2 电压互感器（ TV）的选择 . 20 6.6 主要电气设备选择的结果 . 20 第 7 章 继电保护与系统监控 . 22 7.1 变电站主保护的配置 . 22 7.2 各级线路的继电保护配置功能及选型方案 . 22 7.2.1 主变保护 . 22 7.2.2 35kV 线路微机保护测控装置配置 . 22 7.2.3 35kV、 10kV 站用变保护 . 23 7.2.4 110kV 线路保护 . 23 7.3 防误操作和抗干扰保护 . 23 7.4 直流系统 . 24 金陵科技学院学士学位论文 目录 III 7.5 交流所用电系统 . 24 7.6 计算机监控系统 . 24 7.6.1 系统结构 . 24 7.6.2 控制和操作 . 25 7.6.3 系统功能 . 25 第 8 章 过电压保护及防雷及接地 . 26 8.1 防雷设备简介 . 26 8.2 避雷器的选择 . 27 8.3 接地装置的简介 . 27 8.4 保护设备选择 . 27 8.5 照明及动力配置 . 28 第 9 章 系统通信 . 29 9.1 系统概况 . 29 9.2 传输信息种类及范围 . 29 9.3 系统通信方案 . 30 9.3.1 光通信设备配置方案 . 30 9.3.2 光缆路由组织方案 . 30 9.4 通道组织 . 30 9.5 通信设备电源供给和通信设备布置 . 31 9.6 调度自动化 . 31 9.6.1 调度关系及现状 . 31 9.6.2 调度自动化系统配置 . 31 9.6.3 调度数据网及安防系统 . 31 9.6.4 远动信息内容 . 32 9.6.5 电度量 . 32 9.6.6 远动功能要求 . 33 第 10 章 土建设计 . 34 10.1 站址地理位置 . 34 10.2 站址自然条件 . 34 金陵科技学院学士学位论文 目录 IV 10.3 总平面布置 . 34 10.4 建筑物 . 35 10.5 地基基础 . 35 10.6 通风空调 . 35 10.7 消防 . 36 10.7.1 消防设计的依据及范围 . 36 10.7.2 消防设计的主要原则及布置 . 36 10.7.3 总平面布置与交通要求 . 36 10.7.4 建筑物 . 36 10.7.5 灭火器配置 . 36 10.8 上下水系统 . 37 10.8.1 生产及生活用水 . 37 10.8.2 站内排水 . 37 10.9 环境保护 . 37 10.10 劳动安全卫生 . 37 结束语 . 38 参考文献 . 39 附录 . 40 致谢 . 44 金陵科技学院学士学位论文 摘要 V 常州某企业集团 110kV 变电站电气设计 摘要 随着经济在我国的持续发展，其中起着关键作用的是用电水平的地位越来越高。作为电力系统中重要的环节 -变电所，同时影响着电网的建设和电网改造。 110kV 的变电所主要承担的是将大电能转换成其他需要使用的电压等级的电能的作用。因此，变电所的电能质量，会影响到电力系统的安全可靠性和灵活性，以及资源的使用。此次设计的内容为对常州某企业集团 110kV变电站的设计 ,变电站有 110kV、 35kV、 10kV三个电压等级， 110kV侧进线 1 回、 35kV 出线 8 回。首先对变电所设计的目的和意义以及原始资料的内容进行了分析，然后对电气主 接线不同的接线方案进行比较，按实际情况选择了最合适的接线方案，接着根据负荷计算和短路电流计算的计算结果，分别选择了合适的变压器、高低压电气设备、继电保护装置以及防雷和接地装置。最后依照国家变配电系统的相关设计规范，绘制了变电所电气主接线图以及变电所供电平面布置图。此外，还对变电站继电保护、防雷接地、动力照明以及消防报警部分等进行了设计。 关键词 ： 110kV；变电站；电气设计；负荷计算 ； 短路电流计算 金陵科技学院学士学位论文 Abstract VI The electrical design of a 110kV substation from a conglomerate which located in Changzhou Abstract With the sustainable development of economy in our country, which plays a key role is the increasing electricity consumption levels status. As an important link in the power system-substation, affects the construction of power grid and grid transformation at the same time. 110 kV substation mainly undertakes to large electric energy is converted into other need to use the effect of voltage grade of power. Therefore, the power quality from substation will affect the safety of the power system reliability and flexibility, and the use of resources. This design content for a enterprise group in Changzhou design of 110 kV substation, substation 110 kV, 35 kV and 10 kV voltage grade three, 110 kV side in line 1, 35 kV line 8 back to back. First, purpose and significance to the design of substation and the content of the raw data is analyzed, and then compares different wiring schemes for the main electrical wiring, according to the actual situation to choose the most appropriate wiring schemes, then according to the load calculation and the calculation of short-circuit current calculation, respectively chose the suitable transformer, high and low voltage electrical equipment, relay protection devices, and lightning protection and grounding device. Finally according to the standards for the design of relevant national distribution system, draw the substation main electrical wiring diagram and substation power supply layout. In addition, design the substation relay protection, lightning protection grounding, power and lighting the fire alarm part of design. Key words: 110kV; Substation; Electrical design; Load calculation; Short circuit current calculation; 金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 1.1 选题的背景及意义 人们的生活质量在随着现代经济的快速发展而不断提高，也带动着现代工业的发展，对供电系统的设计要求逐渐变高。而影响到基建投资、运行费用和有色金属的耗量取决于供电系统的设计，同样而言也反映在供电可靠性和安全生产力方面，与企业的经济效应、设备人身安全紧密相关。 作为电力系统中重要的环节 -变电所，同时影响着电网的建设和电网改造。对于设计110kV 的变电所的显著优点有一下几点： 1、安全的可靠性和灵活性； 2、在保护环境、节约资源方面的益处； 3、易于实现自动化。由此看来， 110kV 变电所设计的主要趋势有清晰明了的电气主接线、安全的接地和保护、紧凑的建筑结构等。 此次设计的内容为对常州某企业集团 110kV 变电站进行主变压器及母线桥的安装、110kV 屋外配电装置、 35kV 屋内配电装置及 10kV 保安变、防雷接地、动力照明以及消防报警部分进行相关设计。 1.2 国内外研究现状及 发展前景 110kV 变电站自六十年代逐步走入城市，从当时建设结构简单化，负荷水平较低，投资建设少慢慢发展起来。随着经济和科学技术的快速发展，电力事业的发展逐步提高。经济的快速发展，电力需求迅速增加，近 30 年，我国电力系统已进入以大机组、大电厂、大电网、超高压、自动化为主干的新时期，以计算机为基础的国际先进高度自动化系统已被广泛应用，达到了一个实用的水平。 变电所技术在国外的竞争相当激烈，新技术的使用在世界范围内的变电所十分普遍。不同的环境对于电力供应商来说都是额外所要承担的义务，拓展了电力自动化设备在市场上 的开发空间。对于小型分散发电技术是在 20 世纪 90 年代的时候，大电网发展的同一时间发展起来的，而在国际上多种高效率发电系统已被开发。世界的电力技术是向着高效率和环保两方面发展的，超临界和超临界技术、联合循环发电技术、洁净煤发电技术也随之展现出来，以风能、太阳能为主的新型可再生能源的使用，让发电技术有了新的模式。随着变电所技术在全世界的迅猛发展，我国变电所技术的水平在也跻身于世界先进变电所技术的行列。对于转换电能和分配电能任务的、在电力系统中其重要作用的电力设备则是变电所，其影响着电网的安全和运行。 1990 年 以来，全国发电机容量从 1 亿千瓦跃上 3 亿千瓦的新台阶， 2003 年底达到 3.8亿千瓦，发电量为 19108 亿千瓦小时。近年来，我国发电装机容量和发电量在世界电力水平上均排在第二位。 2010 年发电量达到 3240033500 亿千瓦小时（年均增长保持在6%6.75%），发电装机容量将达到 7.17.4 亿千瓦， 2020 年发电量将达到 5000054000 亿千瓦小时（年均增长保持在 4.5%5%），发电装机容量将达到 1112 亿千瓦，与美国预测金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论 2 的 2020 年发电量（ 55000 亿千瓦小时）、发电装机容量（ 12.5 亿 千 瓦）大 体相近。预计 2020年后我国在电能总量上将超过美国，但人均用电水平则仍比美国低得多。在此看来，数据上虽然体现出了电力供应的缓和状态，局部地方也出现了电力供大于求的现象，但总体上我国的用电水平还是比较低的。跟发达国家相比，我国的发电量远远比不上，电网结构的薄弱导致较多不好的问题，例如：电网安全性能较差，可靠性低，自动化程度不高，电力调峰能力不足，在线路上的损耗比较大、电能质量差，对于电力供应需求越来越大的市场来说是远远不够的能。 现阶段我国主要是通过对现有变电所样本进行评估、类比、组合等，加以新技术，并不断优化，满足城市、农村电网建设的需求来进行的变电所典型设计。随着国家对城网和农网建设的加快， 110kV 变电所在农网和城网建设中的发展越来越重要，在变电站中的地位和功能也随之发生了巨大的变化。如今， 110kV 变电所越来越多，随之而来的问题也增加，例如：建设和改造的难度上升。由于现在城市中的建设用地增加，使得城区在不断扩大，为了保证用电需求，这样只能将原有的 35kV 变电所的改造成 110kV 变电所；由于经济发展的迅速，用电的负荷量的增加， 变电所的数量也随之增加，但现在的征地使用越来越少，因此 110kV 变电所的发展必然趋于小型化。 目前，科技的迅速发展促使变电所的智能化发展 4 自动化系统的简单可靠，在国内越来越受欢迎，电力系统的智能化发展也得到了认可。 1.3 原始资料 1.3.1 设计任务 本设计是对常州某企业集团 110kV 变电站的电气部分设计，电压等级分别是110kV/35kV 和 10kV/0.4kV。 110/35kV 变电站是新建变电站， 10kV/0.4kV 原变电所，现在作为安保电源供电。根据需求企业提供的原始数据，以电