毕业设计（论文）-110kV变电站初步设计说明书.doc

前 言随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。关键词 变电站 输电系统 配电系统 高压网络 补偿装置目 录第1章 原始资料及分析11.1 原始资料11.2原始资料分析1第2章 主接线的设计22.1 对电气主接线的基本要求22.2 电气主接线的基本原则32.3 待建变电站的主接线形式3第3章 短路电流的计算73.1 短路电流计算的目的和条件73.2 短路电流的计算步骤和计算结果8第4章 电气设备及配电装置的配置与选择94.1 导体和电气设备选择的一般条件94.2 设备的选择114.3 高压配电装置的配置15第5章 二次回路部分175.1 测量仪表的配置175.2 继电保护的配置18第6章 防雷与接地方案的设计206.1 防雷保护206.2 侵入波保护206.3 接地装置的设计21第7章 补偿装置2271补偿装置的种类和作用2272并联电容器装置容量选择和主要要求23主要参考文献资料24致 谢25附录1 计算书261.1 短路电流计算261.2 导体的选择和检验281.3 断路器及隔离开关的选择311.4 互感器的选择351.5 避雷针校验计算371.6 并联电容器的计算39附录2 电气主接线图附录3 电气总平面布置图附录4 110kV出线及主变进线间隔断面图附录5 110kV出线及母线设备间隔断面图附录6 110kV母线分段间隔断面图附录7 防雷校验图第1章 原始资料及分析1.1 原始资料某镇为适应经济发展，拟在城区建一座110/10kV降压变电站，系统接线图如下图。目前条件是：待设计变电站低压侧有18回出线，一、二类负荷占70%，待设计变电站变压器初步选为两台30MVA的分级绝缘变压器；高压线路的正序阻抗为0.4/km，接于主变低压侧的后备保护动作时间为1.5s。 图1 电力系统接线图及其参数1.2原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有110kV，10kV两个电压等级。由于低压侧有18回出线，一、二类负荷占70%，供电可靠性要求很高。拟初期投入两台变压器，正常运行中，一、二类负荷可以采用双回路接入变电站的不同低压母线，相当于拥有两个电源。当一台故障或检修时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的60%，并且在规定时间内应满足一、二级负荷的需要。第2章 主接线的设计电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电气系统的主要部分。电气主接线是由电气设备通过连接线，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。由于本设计的变电站有三个电压等级，所以在设计的过程中首先分开单独考虑各自的母线情况，考虑各自的出线方向。论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施，拟出几个把三个电压等级和变压器连接的方案，对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。2.1 对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面2.1.1可靠性安全可靠是主接线的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行经验等诸多因素。2.1.2 灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：（1） 操作的灵活性 （2） 调度的灵活性（3） 扩建的灵活性2.1.3经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要通过以下几个方面考虑：（1） 节省一次投资。如尽量多采用轻型开关设备等。（2） 占地面积少。由于本变电站占用农田所以要尽量减少用地。（3） 电能损耗小。电能损耗主要来源变压器，所以一定要做好变压器的选择工作。 另外主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。2.2 电气主接线的基本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、标准为准则，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各种技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就地取材，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。2.3 待建变电站的主接线形式2.3.1 110kV侧方案（一）: 采用单母线接线考虑到110kV侧有三条进线，因而可以选用单母线接线。其优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点是：（1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必须在检修和短路时事故来消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。（2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。（3）调度不方便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生故障时，有较大的短路电流。方案 （二）：采用单母线分段优点：1）用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。2）当一段母线故障时，分段断路器自动将故障隔离，保证了正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段的回路都要在检修期间内停电。2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3）扩建时，需要向两个方向均衡扩建。方案（三）：双母线接线优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响 两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点：（1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投次大。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于110kV侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。对比以上三种方案，单母线接线供电可靠性、灵活性最差，不符合变电所的供电可靠性的要求；双母线接线供电可靠性高，但无旁路母线检修断路器时需要停电而且双母线接线复杂，使用设备多、投资较大；采用单母线分段带旁路的电气接线可将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性。本站是一个枢纽变电站，110kV侧本期3回进线，备用1回，分别接到电厂和系统的220kV变电站。本站110kV侧可采用单母分段接线。正常运行条件下，火电厂的电力通过110kV母线直接输送到220kV变电站的110kV侧，然后进入电力系统，此时本站110kV有穿越功率，可以当成枢纽站运行。当两个电源点其一停运时，剩余一个电源点可带两段110kV母线。当某一段母线故障时，可以通过分段缩小故障范围。可见单母分段接线能满足可靠性、灵活性的要求。2.3.2 10kV侧方案（一）: 采用单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点：可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。方案（二）：单母线分段优点：(1) 母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。(2) 对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足I、II 类负荷供电性的要求，故不采纳；将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性。10kV由于出线多采用电缆接线，不用考虑线路的交叉跨越。故采用方案（二）。综合以上三种主接线所选的接线方式，画出主接线图，见附图1。第3章 短路电流的计算3.1 短路电流计算的目的和条件短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需选用大容量的电气设备。这不仅增加了投资，甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。因此要求我们在设计变电站时一定要进行短路计算。3.1.1短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要内容。其计算的目的主要有以下几个方面： 电气主接线的比较。 选择导体和电器。 在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。 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。 接地装置的设计，也需要用短路电流。3.1.2短路电流计算条件1.2.1 基本假定 正常工作时，三相系统对称运行； 所有电源的电动势相位、相角相同； 电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行； 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流； 除去短路电流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； 元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围； 输电线路的电容忽略不计。1.2.2一般规定 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划； 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，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的影响； 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。3.2 短路电流的计算步骤和计算结果3.2.1短路电流计算步骤在工程计算中，短路电流其计算步骤如下：1、选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值； 2、画等值网络图；3、选择短路点；4、按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗；5、假设电源为无穷大系统，算出短路电流。3.2.2 短路电流计算结果表3-3 短路电流计算结果表电压等级短路点短路电流周期分量有名值（kA）冲击电流（kA）110kVD14.139.2910kVD218.5841.81第4章 电气设备及配电装置的配置与选择4.1 导体和电气设备选择的一般条件导体和电气设备选择是电气设计的主要内容之一。尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电器设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。4.1.1 一般原则1、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；2、应按当地环境条件校核；3、选择导体时应尽量减少品种；4、应力求技术先进和经济合理； 5、扩建工程应尽量使新老电器型号一致；6、选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格4.1.2技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。4.1.2.1长期工作条件（一）电压选用电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即UmaxUg（二）电流选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即IeIg由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。所选用电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。4.1.2.2 短路稳定条件（一）校验的一般原则（1） 电器在选定后按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。2（3）短路的热稳定条件 IttQd2式中 Qdt在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应（kA s）It t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA） t 设备允许通过的热稳定电流时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间tjs按下式计算： tjs=tb+td式中 tb继电保护装置后备保护动作时间（s）td断路器全分闸时间（s）（4） 短路动稳定条件 ichidfIchIdf式中 ich短路冲击电流峰值（kA） idf短路全电流有效值（kA） Ich电器允许的极限通过电流峰值（kA） Idf电器允许的极限通过电流有效值（kA）4.1.2.3 绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。4.1.3 环境条件环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40C时，允许按照额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40C时，每增加1C建议额定电流减少1.8% ；当低于+40C时，每降低1C，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。4.2 设备的选择4.2.1断路器的选择高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切断故障回路，保证无故障部分正常运行，起保护作用。其最大特点就是断开电器中负荷电流和短路电流。2.1.2 高压断路器按下列条件进行选择和校验（一）选择高压断路器的类型，按目前我国能源部要求断路器的生产要逐步走向无油化，因此35220kV要选用SF6断路器,10kV及以下用真空断路器。（二）根据安装地点选择户外式或户内式。（三）断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。（四）断路器的额定电压不小于变电所所在电网的额定电压。（五）校核断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择，当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时，为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择。（六）热稳定校验应满足的条件是：短路的热效应小于断路器在 tK 时 间内的允许热效应。（七）动稳定校验应满足的条件是：短路冲击电流应小于断路器的动稳定 电流，一般在产品目录是给出的极限过电流峰值。（八）按短路关合电流选择，应满足条件是：断路器额定关合电流不少于短路冲击电流ish ，一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。4.2.2隔离开关的选择隔离开关也是发电厂变电站中常用的开关电器。它需要与断路器配合使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流的情况下，分、合电路。其主要功能为：隔离电压、倒闸操作、分、合小电流。4.2.2.1、隔离开关的配置（一）、接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。（二）、断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。（三）、中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。根据以上配置原则来配置隔离开关，变电所隔离开关的配置详见主接线图。4.2.2.2、隔离开关按下列条件进行选择和校验（一）根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。（二）根据安装地点选用户外或户内式。（三）隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。（四）隔离开关的额定电压应大于装充电路的最大持续工作电流。（五）动稳定校验应满足条件为： idw ish（六）热稳定校验应满足条件为：Ir2t Qk（七）根据对隔离开关控制操作的要求，选择配用操作机构，隔离开关一般采用手动操作机构户内 8000A以上隔离开关，户外 220 kV高位布置的隔离开关和 330 kV隔离开关宜用电动操作机构，当有压缩空气系统时，也可采用手动操作机构。4.2.3导线的选择裸导体应根据具体情况，按导体截面，电晕（对110kV及以上电压的母线），动稳定性和机械强度，热稳定性来选择和校验，同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根、双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。导体的选择校验条件如下：一、导体截面的选择： 1、按导体的长期发热允许电流选择 当实际环境温度不同于导体的额定环境温度时，其长期允许电流应该用下式修正 式中 综合修正系数。不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为 式中, 导体的长期发热最高允许温度，裸导体一般为； 导体的额定环境温度，裸导体一般为。 由载流量可得，正常运行时导体温度为 必须小于导体的长期发热最高允许温度2、按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小。除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。 经济截面积用下式计算： 式中， 正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷； 经济电流密度，常用导体的值，可根据最大负荷利用时数，由经济电流密度曲线中查出来。按经济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经济截面积。二、导体的校验：1、 电晕电压校验220kV采用了不小于LGJ-300或110kV采用了不小于LGJ-70钢芯铝绞线，或220kV采用了外径不小于30型或110kV采用了外径不小于20型的管形导体时，可不进行电晕电压校验。2、 热稳定校验 按最小截面积进行校验 当所选导体截面积时，即满足热稳定性要求。4.2.4互感器的选择根据技术规定SDGJ14-86：第10.0.1条：电压互感器应按下列技术条件选择和校验 一次回路电压 二次电压 二次负荷 准确度等级 继电保护及测量的要求第10.0.3条电压互感器的型式应按下列使用条件选择： 3-20kV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。 110kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。第10.0.7条：用于中性点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100/3V。互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等一次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100、1V）和小电流（5、1A）。电流互感器的二次侧绝对不能够开路。电压互感器的二次侧绝对不能够短路。4.2.5避雷器的选择2.5.1避雷器的配置（一）配电装置的每组母线上，均装设避雷器。（二）三绕组变压器的低压侧一相上设置一组避雷器。（三）变压器高、低压侧中性点均装置避雷器。变电所避雷器的配置详见电气接线图。(图4-1) 2.5.2避雷器的选择（一）110kV选择：Y5W84/197(变压器) 110kV选择：Y10W-100/260(母线侧)（二）10 kV选择：Y5W2-12.7/504.2.6 电气设备选择一览表电气设备选择包括导体、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、支柱绝缘子以及穿墙套管的选择。具体选择的型号见表4.2.6.14.2.6.5：表4.2.6.1导体选择结果回路110kV10kV母线钢芯铝绞线LGJ-400/302TYM-12510双条竖放表4.2.6.2 断路器和隔离开关选择结果电压等级断路器隔离开关110kV分段LW6-110/1250六氟化硫断路器GW6-110D/1250110kV主变引下线LW6-110/1250六氟化硫断路器GW6-110D/125010kV分段VBD1-12真空断路器GN10-10T/250010kV主变引下线VBD1-12真空断路器GN10-10T/2500表4.2.6.3 电压互感器与电流互感器电压等级电流互感器电压互感器110kV母线TYD-110110kV分段LB7-110/1250110kV主变引下线LB7-110/125010 kV母线JDZX9-1010kV分段LZZBJ9-10/2*250010kV主变引下线LZZBJ9-10/2*250010kV出线LZZBJ9-10/2*600表4.2.6.4 并联电容器电压等级并联电容器10kVTBB10-2200-AK表4.2.6.5 避雷器电压等级并联电容器110kV主变Y5W84/197110kV母线Y10W-100/26010kVY5W2-12.7/504.3 高压配电装置的配置4.3.1高压配电装置的设计原则与要求 配电装置是变电站的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备、保护和测量电器、母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。形式有屋内和屋外配电装置，装配式配电装置和成套式配电装置。4.3.1.1总的原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家技术经济政策，遵循上级颁布的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修，施工方面的要求，合理制定布置方案和使用设备，积极慎重地选用亲布置新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新做到技术先进，经济合理运行可靠、维护方便。火力发电厂及变电所的配置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地并结合运行检修和安装要求通过技术经济比较予以确定，在确定配电装置形式时，必需满足下列 4 点要求。（一）节约用地（二）运行安全和操作巡视方便。（三）便于检修和安装。（四）节约材料、降低造价。4.3.1.2设计要求（一）满足安全净距要求。（二）施工、运行和检修要求。（三）噪声的允许标准及限制措施。（四）静电感应的场强水平和限制措施。（五）电晕条件无线电干扰的特性和控制。4.3.2高压配电装置的配置4.3.2.1 110 kV配电装置采用屋外普通中型配电装置，屋外型的配电装置有中型、半高型和高型三种形式。中型布置的特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积较大。因本变电站建在山坡上，不存在面积问题，所以采用普通中型配电装置的布置方式。4.3.2.2 10 kV配电装置，采用双，单层屋内成套配电装置，即用制造厂成套供应的高压开关柜，高压开关柜为单列独立式布置、电气主接线为单母线分段接线。4.3.2.3 屋内配电装置的布置原则（一）尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小的电流，但有时为了连接方便，根据主厂房或变电站的布置而将发电机或变压器间隔设在每段母线的端部。（二） 同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修和限制故障范围。（三）较重的设备布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装。（四）充分利用间隔的位置（五）设备对应布置，便于操作（六）有利于扩建第5章 二次回路部分二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、控制及信号器具、继电保护和自动装置等。二次设备是通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得联系的。二次回路是电力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，是发电厂和变电站不可缺少的重要组成部分。5.1 测量仪表的配置在变电站中，电气仪表的配置要符合电气测量仪表装置设计技术规程的规定，以满足电力系统和电气设备安全运行的需要。5.1.1基本原则（一）应能正确反映电气设备及系统的运行状态。（二）能监视绝缘状态。（三）在事故时能使运行人员迅速判别事故的设备性质及原因5.1.2 测量仪表配置5.1.2.1变压器低压侧：装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电度表、无功电度表各 1 只。高压侧：装设电流表 1 只。5.1.2.2线路10 kV 线路引出线：装设电流表、有功电度表和无功电度表各 1 只。110 kV 线路引出线：装设电压表 1 只，监视 110 kV 线路电压。5.1.2.3母线10 kV 母线：各分段装设 1 只电压表。110 kV 母线：装设 1 只切换测量三个线电压的电压表。5.1.2.4其他回路10kV母线分段断路器装设电流表 1 只。5.2 继电保护的配置5.2.1保护原则1、变压器保护的配置原则变压器一般装设下列继电保护装置（一）相间短路保护反应变压器绕组和引出线的相同短路的纵差动保护或电流速断保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组闸短路也能起到保护作用。（二）反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。（三）后备保护对于由外部相间短路引起的变压器过电流可采用下列保护作为后备保护：（1）过电流保护。（2）复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护。（四）中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。（五）过负荷保护对于 400 kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷，对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置，应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。2、三绕组变压器后备保护的配置（一）、对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都装设后备保护，对动作时间最小的保护应加方向元件，动作功率方向取为变压器指向母线，在装人有方向性保护的一侧，加装一套不带方向的生备保护，其时限应比三侧保护的最大的时限大一个阶梯时限 T，保护动作后，跳开三侧断路器，作为内部故障时的后备保护。（二）、对单侧电源的三绕组变压器，应设置两套后备保护，分别装于电源侧和负荷侧。3、 610 kV 母线保护的配置原则：（一） 对于变电所 610 kV 分段或不分段的单母线，如果接在母线上的出线不带电抗器或对中小容量变电所接在母线上的出线带电抗器并允许带时限切除母线故障，不装设专用的母线保护，母线故障可利用装设在变压器断路器的后备保护和分段断路器的保护来切除，当分段断路器的保护需要带低压起动元件时，分段断路器上可不装设保护可利用变压器的后备保护以第一段时间动作于分段断路器跳闸。（二） 对大容量变电所 610 kV 单母线分段或双母线经常并列运行且出线带电抗器时，采用接于每一段母线供电元件和电流上的两相、两段式不完全母线差动保护，保护动作于变压器低压侧断路器、分段断路器和同步调相机断路器跳闸对于分列运行的变电所则采取与第 1 项相同的措施。（三） 分段断路器保护：出线断路器如不能按切除电抗器前的短路条件选择时，分段断路器上通常装设两相或瞬时电流速断装置和过电流保护。4、610 kV线路的配置原则：（一）、相间短路保护对于不带电抗器的单侧电源线路，应装设电流速断保护和过流保护。（二）、单相接地保护根据人身和设备的安全要求，必要时应装设动作于跳闸的单相接地保护。5、35 kV及以上中性点非直接接地电网中的线路保护配置原则：（一）相间短路保护对简单电网一般采用一段式或两段式电流电压速断保护和过电流保护，例如单侧电的终端回路上，通常仅需装设主保护的瞬时段及后备电流保护。（二）单相接地保护对线路单相接地故障现从优应装设下列电流构成的有选择性的电流保护或功率方向保护：（1）网络的自然电容电流。（二）消弧线圈补偿后的残余电流。（三）人工接地电流，一般比电流不宜大于1020A。（四）单相接地的暂态电流。6、110220kV 中性点直接接地电网的线路保护应装设防御单相及多相短路保护，多段式相间短路保护、相电流速断保护距离保护，纵差动保护。5.2.2 变电所继电保护配置1、10 kV线路配置：（1）电流速断保护和过电流保护；（2）零序电流保护。2、35 kV线路配置：（1）电流速断保护和过电流保护；（2）零序电流保护。3、110 kV线路配置：由变压器保护作为保护4、10kV、35kV 母线分段断路器配置：（1）电流速断保护；（2）过电流保护。5、变压器配置：（1）瓦期保护；（2）纵差动保护；（3）过电流保护；（4）零序电流电压保护；（5）过负荷保护。第6章 防雷与接地方案的设计6.1 防雷保护6.1.1 直击雷保护直击雷过电压：雷电直接击中电气线路、设备或建筑物而引起的过电压，又称直击雷。在雷电的主放电过程中，其传播速度极快（约为光速的50%-10%），雷电压幅值达10-100MV，雷电流幅值达数百千安，伴以强烈的光、热、机械效应和危险的电磁效应以及强烈的闪络放电，具有强烈的破坏性和对人员的杀伤性。其余设备均为户内布置，采用配电楼屋顶设避雷带，和避雷针联合作为防直击雷保护，确保户外主变压器、110KV配电装置在其联合保护范围内。避雷带采用16的热镀锌圆钢，避雷针与建筑物钢筋隔离，并采用3根引下线与主接地网相连接，连接点与其他设备接地点的电气距离应满足规范要求。6.1.2 保护范围计算避雷针布点要求：避雷针应尽量放在110kV构架上（35kV及以下构架耐雷水平低，为防止“反击”，35kV及以下配电装置应设独立避雷针）；避雷针与带点设施距离5m，与建筑、道路3m。所以，本工程设置4支独立避雷针，所有避雷针高度h均为25m。四根避雷针分布在一个60.0m52.0m的矩形的四个角上，避雷针之间的距离D分别为60.0m、52.0m、79.4m。6.2 侵入波保护雷电波入侵(高电位侵入):架空线路遭受雷击或感应累的影响,在线路上形成沿线路传播的高电压行波.此种电压波入侵到建筑物内或进入电气设备造成过电压。据统计城市中雷击事故的50%-70%是由于这种雷电波侵入造成的。因此，在工厂中应予以重视，对其危害给予足够的防护。为防止线路侵入雷电波的过电压，在110kV进线，10kV母线桥及10kV每段母线上分别安装氧化锌避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变110kV侧中性点装设氧化锌避雷器。10kV并联电容器根据规定装设氧化锌避雷器保护。6.3 接地装置的设计本变电站主接地网以水平接地体加垂直地极构成，水平接地体采用16热镀锌圆钢，垂直接地极用50502500和50503000两种长度的热镀锌角钢，布置尽量利用配电室以外的空地。变电站主接地网的接地电阻应满足R0.5的要求。如实测接地电阻值不能满足要求，则需扩大接地网面积或采取其他降阻措施。所有设备的底座或基础槽钢均采用16的热镀锌圆钢焊接并接入主接电网，与主接地网可靠焊接。带有二次绕组的设备底座应采用两根接地引下线，与电网两个不同点可靠焊接。施工中应保证避雷针（网）引下线与主接地网的地下连接点至变压器和10kV及以下设备的接地线与接地网的地下连接点沿接地体的长度不小于15m。变电站四周与人行道相邻处，设备与主网相连接的均压带。主控室内采取防静电接地及保护接地措施。第7章 补偿装置71补偿装置的种类和作用补偿装置可分串联补偿装置和并联补偿装置两类。1、串联补偿装置（1）对110 kV及以下电网中串联电容补偿装置，主要用于减少线路电压降，降低受端电压波动，提高供电水平和质量。而在闭合电网中，则主要用于改善潮流分布，减少有功损耗。用于110 kV及以下电网，当线路没有分支线时，装在线路末端的变电所；当线路上有多个负荷分支线时，将串联补偿装置设在线路总压降约一半的附近变电所内。（2）对220 kV及以上电网中的串联电容补偿装置，利用其电容抵消部分线性电感，相当于缩短线路的长度，曾强系统的稳定性，提高输送能力。一般将串联补偿装置与线路中间的开关站或变电所合建在一起。当无中间开关站或变电所时，才将串补偿装置设在末端变电所中。2、并联补偿装置并联补偿装置分并联电容补偿装置、静补装置、并联电抗补偿装置和超高压并联电抗器和调相机等。(1) 并联电容装置又可分断路器投切和晶闸管投切的并联补偿装置。它们向电网提供可阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电网电压。同时还设交流滤波装置，在向电网提供可阶梯调节的容性无功时，给电网的滤波电流提供一个阻抗近似为零的通路，以降低母线谐波电压正选波形畸变率，进一步提高电压质量和抗干扰能力。当装设电容补偿装置引起的高次谐波含量超过允许值时，应在回路中设置串联电抗器，也可兼做限制涌流电抗器，需要限制短路电流时，还可兼做限流电抗器。串联电抗器宜选用干式空心电抗器。(2) 静补偿是采用晶体管器件构成的高效静补装置，它向电网提供可快速无级连续调节的容性和感性无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提高系统稳定性和降低工频过电压的功能。调相机是以往用得较多的补偿装置向电网提供可无级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电网的稳定性。调相机克为专用的也可由同容量的汽轮发电机改造为调相运行机组，因它是旋转机械，运行管理维护工作量大，建筑物也较大，故目前已经很少采用。以上静补装置都是直接连接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变（配）电所、换流站的母线上。此外，在发电厂有时将发电机改作调相机；在变电所中，或可将并补偿装置连接在110 kV母线上。（3）并联电抗补偿装置。它向电网提供可阶梯调节的感性无功，补偿电网的剩余容性无功，保证电压稳定在允许范围内。它一般连接在大型发电厂或变电所的35 kV及以下的电压母线上，在发电厂中它常接在联络变压器的低压侧。在变电所中它常接在主变压器的低压侧。（4）超高压并联电抗器，并联在330 kV及以上超高压线路上，补偿输电线路的充电功率，以降低系统的工频过压水平，并兼有减少潜供电流，便于系统并网，提高供电可靠性等功能。超高压并联电抗器一般并接在需要控制工频过电压幅值的线路中间或末端，常设置在线路中间开关站或变电所中，有时也和串补装置同时安装在变电所或开关站中。在高压输电线路上串联电容器补偿装置，利用其电容抵消部分线性电感，相当于缩短线路的长度，曾强系统的稳定性，提高输送能力。72并联电容器装置容量选择和主要要求（1）并联电容器的补偿容量，应安负荷或主变压器需补偿的满足功率因数要求的最大容性无功功率或满足某点符合电压变化范围要求的容量，容量宜分别为主变压器容量的以下。（2）电容器组的分组容量应满足以下要求：1）分组装置在不同组合方式中投切时，不会引起高次谐波谐振和有危害的谐波放大。2）投切一组补偿设备所引起的变压器中压侧的线电压变化值不超过额定电压的。3）与断路器投切电容器的能力相适应。4）不超过单台电容器的爆破容量和熔断器的耐爆容量。主要参考文献资料1.常美生.高电压技术.2版.北京：中国电力出版社，2007.2.孙成普.变电所及电力网设计与应用. 2版.北京：中国电力出版社，2008.3.吴靓，谢珍贵.发电厂及变电站电气设备. 北京：中国水利水电出版社，2004.4.戈东方.电力工程电气设计手册 第一册；电气一次部分. 北京：中国电力出版社，1989.5.陈光会，王敏.电力系统基础. 北京：中国水利水电出版社，2004.6.陈利.发电厂及变电所二次回路. 北京：中国电力出版社，2007.7.沈诗佳.电力系统继电保护及二次回路. 北京：中国电力出版社，2007.8.李仕凤，段传宗.35110kV小型化无人值班变电站标准工程图集. 北京：中国水利水电出版社，20009.李金英.继电保护. 北京：中国电力出版社，200810.朱军.35kV及以上工程（下）. 北京：中国电力出版社，2002.11.尧有平，李晓华.电力系统工程CAD设计与实训.北京：北京理工大学出版社，2008.12.范锡普 发电厂电气部分 1995年11月第1版 中国电力出版社13.黄纯华 发电厂电气部分课程设计参考资料 1987年6月第2版 水利电力出版社致 谢通过这次毕业设计，将我所学的专业知识得到综合运用，同时也得到了综合考察，通过设计我不仅知道学知识要全面掌握外，还要能够综合运用，并结合所学的有关知识才能完成。所以，经过这次毕业设计，在这些方面都有了很大的进步和提高。在此我感谢学校给了我们这一次做毕业设计的机会和时间，感谢指导老师的精心辅导，也感谢我的组员们，是你们让我顺利的完成了这次对110kV变电站的初步设计任务。我是在大家的共同努力下对110kV变电站的相关内容有了一定的认识和了解，并对其所要选用的设备的计算及选择有了掌握，为今后的工作打下了一个奠定性的基础。附录1 计算书1.1 短路电流计算1.1.1 系统阻抗图 确定短路点：短路点分别选取变电站的两级电压汇流母线：110kV侧母线d1，10kV侧母线d2。按主变两侧并列的最大运行方式，进行短路电流计算。首先计算电路的参数：选取，等值电路如下：图1-1-1 系统等值网络图发电机：发电机电抗=0.333 升压器电抗=0.420系统：降压变压器电抗=0.088线路：线路阻抗=0.121 =0.085新建变电站： 变压器=0.3501.1.2 短路电流计算1.1.2.2 110k