【电气工程及其自动化】某110kv变电站电气一次系统设计

本科生毕业论文（设计）某110KV变电站电气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2015年5月24日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录前言11原始资料及其分析111原始资料分析112设计原则和基本要求3121设计任务3122设计成品32负荷计算及变压器的选择321负荷计算322主变压器的选择5221主变压器相数的选择5222主变压器绕组与结构的选择5223主变压器冷却方式的选择53电气主接线设计631主接线设计的原则及要求6311电气主接线基本原则6312电气主接线基本要求7313主接线的设计步骤832主接线的一般接线形式833主接线选择94短路电流计算1141短路电流计算条件12411短路电流计算目的12412短路电流计算的一般规定12413短路电流计算的步骤1342短路电流计算及计算结果1343短路计算小结165导体和电气设备的选择1651导体和电气设备选择的一般条件16511一般原则16512按正常工作条件选择17513根据短路稳定条件17514绝缘水平18515环境条件1852高压断路器的选择18521110KV侧断路器选择1952235KV侧断路器的选择2052310KV侧断路器的选择2153隔离开关的选择22531隔离开关的配置22532隔离开关按下列条件进行选择和校验22533110KV侧隔离开关的选择2353435KV侧的隔离开关的选择2453510KV侧隔离开关的选择2454母线的选择25541110KV母线的选择与校验2554235KV母线的选择与校验2654310KV母线的选择与校验2755互感器的选择28551电压互感器的选择28552电流互感器的选择286高压配电装置的配置2961高压配电装置的设计原则与要求2962总的原则3063设计要求3064屋内配电装置的布置原则3065高压配电装置的配置317继电保护配置3171变电所母线保护配置3172变电所主变保护的配置31721主变压器的主保护32722主变压器的后备保护328防雷保护32参考文献34致谢41某110KV变电站电气一次系统设计摘要110KV变电站一次系统设计，通过原始资料的分析，进行负荷分析计算并通过出线的考虑确定主变压器，再根据经济性，可靠性，灵活性选取变电站主接线方案。在此基础上进行短路计算，导体和电气设备的选择校验和确定，最后完成配电装置的选择和防雷保护设计。关键词变压站设计电气主接线设计短路电流计算电气设备选择110KVSUBSTATIONELECTRICALPARTDESIGNABSTRACTONCEPARTOFTHEELECTRICALDESIGNOF110KVSUBSTATION,ACCORDINGTOTHEANALYSISOFORIGINALDATA,LOADANALYSISANDCALCULATIONANDBYCONSIDERINGLINETODETERMINETHEMAINTRANSFORMER,ANDTOCHOOSESUBSTATIONMAINWIRINGBYMEANOFECONOMY,RELIABILITY,FLEXIBILITYONTHEBASISOFTHESETOCALCULATESHORTCIRCUITANDCHECKANDSURECONDUCTORANDTHESELECTIONOFELECTRICALEQUIPMENT,FINALLY,COMPLETINGTHECHOICEOFDISTRIBUTIONEQUIPMENTANDDESIGNOFLIGHTNINGPROTECTIONKEYWORDSSUBSTATIONDESIGNELECTRICALMAINWIRINGDESIGNCIRCUITCURRENTCALCULATIONELECTRICALEQUIPMENTSELECTION前言变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本次设计通过原始资料的分析，计算变压器110KV侧的负荷，选择主变压器的容量，型号，再结合坏境条件来拟定主接线方案，然后进行短路电流计算来进行导体和电气设备的选择，高压配电装置的配置，防雷保护。最后确定并画出电气主接线，一次系统配置图，平面布置图，部分典型间隔的断面图，以及防雷保护平面图，保护装置图。1原始资料及其分析11原始资料分析1电压等级变电站的电压等级分别为110KV,35KV,10KV。110KV2回35KV5回（其中一回备用）10KV12回（其中四回备用）2变电站位置示意图待建变电站ABC图11变电站位置示意图3待建变电站负荷数据表11变电站负荷数据电压等级用电单位最大负荷MW用电类别回路数供电方式距离KM铝厂1511架空39钢铁厂101，21架空25A变电站1531架空35B变电站2031架空4035KV备用1无线电厂05631电缆4仪表厂0531电缆5手机厂06322电缆4电机厂04221电缆3电视机厂0831架空14配电变压器A07811架空15配电变压器B0931架空1610KV其它0732电缆4备用2注135KV,10KV负荷功率因数均取COS0852负荷同时率35KVKT0910KVKT0853年最大负荷利用小时数均为TMAX3500小时/年4网损率为A85站用负荷为50KWCOS087635KV侧预计新增远期负荷20MV10KV侧预计新增远期符合6MV4地形地质站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造洁为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。5水文气象年最低气温为5度，最高气温为40度，月最高平均气温为31度，年平均气温为22度，降水量为2000毫米，炎热潮湿。6环境站区附近无污染源12设计原则和基本要求121设计任务1完成电气一次主接线形式比较、选择；2完成主变压器容量计算、台数和型号的选择；3进行必要的短路计算以完成部分电气设备的选择；4完成所设计主系统的保护配置；5完成防雷保护的规划。122设计成品1变电站电气一次主接线图；2变电站总体平面布置图；3各电压等级配电装置的配置图；4各电压等级典型间隔的断面图；5防雷保护设计图2负荷计算及变压器的选择21负荷计算在原始资料中，预计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间，要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大出线侧的最大持续工作电流。首先要计算各侧的负荷，包括站用电负荷，10KV负荷，35KV负荷，110KV负荷。所用公式为21A1COSPKSN1ITC数各用户的负荷和功率因，率该电压等级电网的线损同时系数某电压等级的计算负荷COSTPAKSC110KV低压侧根据已知负荷资料，由公式21得22MVA17885027094263508SKV10其中、类负荷23617KV10235KV中压侧根据已知负荷资料，由公式21得24MVASKV68185021935其中、类负荷592509SKV33110KV侧负荷25MA816176SK035KV10）（）（所用其中、类负荷26V8306259SSKV103K10所用4对有两台变压器运行的变电站，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件满足总计算负荷6070的需要，即ETRS706S满足全部一、二级负荷的需要，即IESIETR5则每台变压器容量MVA258491706TR且由上所得可以选择每台变压器的容量为50MVAMVA83STR6近期与远景容量问题分期建设计划上述计算结果是近期规模变电所的台数和容量，远期容量问题应考虑510年规划的最终变电所的台数和容量。根据原资料可知35KV侧预计新增远期负荷20MVA，10KV侧预计新增远期负荷6MVA。因该资料规划预留了一台变压器的发展空间，所以说选择每台变压器的容量为50MVA可以满足近期和远期的负荷发展。22主变压器的选择221主变压器相数的选择容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330KV及以下电力系统中，一般选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行消耗大，根据原始资料，地形，地质，及电压等级和负荷条件，所以选取三相变压器。222主变压器绕组与结构的选择在具有三种电压等级的变电所中，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一般来说220KV以下基本不使用自耦变压器，而分裂变压器多用作在200MW以上大机组厂用变压器，而本变电站具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该站选择普通三绕组变压器,而我国110KV及以上电力变压器组都采用Y连接；35KV采用Y连接；35KV以下采用连接。223主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。1自然风冷却依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇散发热量的自然风冷却及强迫风冷却，适用于中、小型变压器。2强迫油循环水冷却虽然有散热效率高、减少变压器本体尺寸等优点。但它须有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。3强迫油循环风冷却实用于大型变压器高效率的冷却方式。本设计主变为中型变压器，发热量不大，况且本变电站地势平坦，通风条件好，为充分利用现有资源可选用自然风冷却方式。综上所述，本变电站选择三绕组有载调压自然风冷却方式型号为SFSZ950000/110型的变压器32台，容量比选择为100/100/50，具体参数如表21所示。表21主变压器技术参数型号SFSZ950000/110联接组标号YN，YN0，D11额定容量KVA50000空载损耗KW5696空载电流06高压中压低压额定电压KV251805238105高中高低中低短路阻抗10517653电气主接线设计电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中、为满足预定的功率传送方式和运行等要求而设计的，表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关等，并配置避雷器、电抗器、电压互感器及电流互感器等保护和测量设备。构成电能汇集和分配的一个完整系统。31主接线设计的原则及要求311电气主接线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、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电安全可靠、运行灵活、经济美观等基本要求下，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312电气主接线基本要求1供电可靠性；2供电经济性；3设计力求简单、操作方便；4运行灵活性；5考虑发展和扩建主接线的设计应考虑到将来的发展和扩建需要；313主接线的设计步骤电气主接线的具体设计步骤如下1分析原始资料，对变电站主变容量、电力系统情况、负荷情况、环境条件、设备选择等情况进行分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。2拟定主接线方案，在分析原始资料的基础上，可拟定若干个主接线方案，因为对出线回路数、电压等级、主变容量、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。3短路电流计算，对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。4主要高压电器设备选择5绘制电气主接线图，将最终确定的主接线图，按工程要求绘制32主接线的一般接线形式图31单母线接线图32单母线分段接线图33双母线接线图34单母线分段带旁路接线图31单母线接线优点接线简单，操作方便，设备少，经济性好，扩建方便。缺点可靠性、母线故障时，各出线必须全部停电，调度不方便。适用范围110220KV配电装置的出线回路数不超过两回；3563KV,配电装置的出线回路数不超过3回；610KV配电装置的出线回路数不超过5回时选用。图32单母线分段接线优点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，提高了单母线接线的灵活性和缩小元件故障的影响范围。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。适用范围110220KV配电装置的出线回路数34回；3563KV,配电装置的出线回路数48回；610KV配电装置的出线回路数6回及以上。图33双母线接线优点供电可靠，调度灵活，扩建方便。适用范围220KV配电装置出线数为4回及以上；110KV配电装置出线数为6回及以上时；3563KV,配电装置的出线回路数超过8回；进出线回数较多、容量大、出线带电抗的610KV配电装置。图34单母分段带旁路母线优点极大提高了可靠性。缺点增加了一台旁路断路器的投资。适用范围广泛适用于出线回路不多，负荷较为重要的35110KV变电站中。33主接线选择331110KV侧电气主接线110KV侧的回路数只有两回,根据110KV变电站通用设计规范，适宜采用单母线接线和单母分段接线。方案（一）如图31采用单母线接线；简单清晰、操作方便、易于发展、设备少、投资少；但可靠性，灵活性差。方案（二）如图32采用单母分段接线；运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建；但占地大、投资多。综合以上两种情况经济上方案（一）占优势，在技术上方案（二）较合理，鉴于此站为地区性变电站，所以应具有较高的可靠性和灵活性，经综合分析，决定选取方案（二）为设计的最终方案。33235KV侧电气主接线35KV侧的回路数为5回，根据110KV变电站通用设计规范，适宜采用单母分段接线和单母分段带旁路母线。方案（一）如图32采用单母分段接线；运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建；但占地大、投资多。方案（二）如图32采用单母线分段带旁路接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线。单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但是这也增加了一台断路器和一条母线的投资。综合以上两种情况经济上方案（一）占优势，在技术上方案（二）较合理，由于35KV侧接有I、II类负荷，可选用断路器提高其可靠性，故选取方案（一）6SF为最终方案。33310KV侧电气主接线10KV侧的回路数为12回，根据110KV变电站通用设计规范，适宜采用单母分段接线和单母分段带旁路母线。方案（一）如图32采用单母分段接线；运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建；但占地大、投资多。方案（二）如图32采用单母线分段带旁路接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线。单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了可靠性，但是这也增加了一台断路器和一条母线的投资。综合以上两种情况经济上方案（一）占优势，在技术上方案（二）较合理，但与35KV侧负荷一样，10KV侧选取单母分段接线即可，故选取方案（一）为最终方案。最终主接线如图图35电气主接线34本章小结变电站的电气主接线应满足供电可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和扩建的可能性等基本要求，在本次选取110KV变电站主接线中110KV侧选取单母分断接线，简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，为以后的发展和扩建奠定了基础。35KV侧采用单母线分段接线，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；10KV侧选取单母分断接线，保证了、类用户用电要求，可靠性，灵活性高，。4短路电流计算电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。发生短路时，系统从一种运行状态剧变到另一种运行状态，并伴随产生复杂的暂态现象。短路是电力系统的严重故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况6。在三相系统中，可能发生的短路有三相短路，两相短路，两相接地短路和单相短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路情况最严重，破坏最大，应给以足够的重视。因此，我采用三相短路来计算，以此为依据选择和检验电气设备，以保证其安全可靠。41短路电流计算条件411短路电流计算目的1在选择电气设备时，选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算，以此为依据。2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取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算7。3为了合理配置各种继电保护方式和进行整定计算、接地装置的设计等，必须对电力系统网络中发生的各种短路进行计算和分析。4在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。412短路电流计算的一般规定1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，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2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机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4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。413短路电流计算的步骤在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用计算曲线法。其具体计算步骤如下1计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下；2绘制等值网络，进行网络变换；3选择短路点；4对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值；5计算短路容量，短路电流冲击值短路容量“IU3SJ短路电流冲击值52CJ6列出短路电流计算结果。42短路电流计算及计算结果421本变电站等值网络图由变电站主接线图化简得变电站等值网络图如图41所示图41等值网络图1根据各种参数进行计算各支路电抗标幺值（取基准功率SB100MVA）BUAV线路测4124105840221AVBUSX本所变压器425106710223K21311KKU43512）（44213323）（）KKKU则由得NBKTBS10UX45210543461S0NB2K654713056UX387由于两台变压器型号完全相同，其中性点电位相等，故等值电路图为图42，所取短路点如图42所示图42等值电路图481205/402/X13490410/5141106521372X2设在、点短路，见图42计算各点短路时刻的电流标幺值及有K名值。点短路时14121205X3413298105XI短路次暂态电流有名值414164530IJS短路冲击电流415KA225IJSSH全电流最大有效值416短路9614I1JSSB电流容量417MV789SBJSD点短路时2K4182501025X101341943/IJS短路次暂态电流有明值420KA92063715IJS短路冲击电流42142IJSSH全电流最大有效值422K51092651IJSSB短路电流容量423MVA43SIBJSD点短路时3K42429051205710312XX42545/IJS短路次暂态电流有名值426KAIJS941850328短路冲击电流4275IJSSH全电流最大有效值428KIJSS6289411短路电流容量429MVASIBJSD23443短路计算小结短路电流是效验导体和电气设备热稳定性的重要条件，短路电流计算结果是选择导体和电气设备的重要参数，同时继电保护的灵敏度也是用它来效验的。所以正确计算短路电流，对整个变电站的设计至关重要，也最能体现出整个变电站设计的经济性。如表41所示表43短路电流计算结果短路点基准电压VAVU稳态短路电流有名值IKA短路电流冲击值ICHKA短路全电流最大有效值ICHKA短路容量SMVAK11154166106262982978K237692017641045443459K31051894483028603442345导体和电气设备的选择51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。511一般原则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512按正常工作条件选择1电压所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高MAXYU运行电压，即MAXGUMAXGAXY一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220KV及以下时为，EU15而实际电网运行的一般不超过。MAXGEU12电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度下，导体和电器的长0Q期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流，即YIMAXGIYI由于发电机、调相机和变压器在电压降低5时输出功率保持不变，故其相应回路的EMAXGI051I513根据短路稳定条件校验的一般原则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。3短路的热稳定条件KTQI2中在计算时间秒内，短路电流的热效应，KQJSTSA2T秒内设备允许通过的热稳定电流有效值，TIT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按下式计算DBJSTT式中继电保护装置后备保护动作时间（S）BT断路器全分闸时间（S）D4短路动稳定条件DFCHFII短路冲击电流峰值，CHIKA短路全电流有效值，I电器允许的极限通过电流峰值，DFI电器允许的极限通过电流有效值，FIK514绝缘水平电器的绝缘水平，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，在进行绝缘配合时，应权衡过电压的各种保护装置、设备造价、维修费用及故障损失等因素，力求取得较高的综合收益，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。515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18；当低于40C时，每降低1C，建议额定电流增加05，但总的增加值不得超过额定电流的20。52高压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。高压断路器按下列条件进行选择和校验查121选择高压断路器的类型，目前断路器的生产要逐步走向无油化，由于真空断路器和断路器比少油断路器可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前6SF得到普遍推广，故优先考虑选用真空断路器和断路器6SF2根据安装地点选择户外式或户内式。3断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。4断路器的额定电压不小于变电所所在电网的额定电压。5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。6热稳定校验应满足的条件是短路的热效应小于断路器在时间内的允许热XT效应。7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。8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，一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。SHI521110KV侧断路器选择1额定电压51KV10UMAXDN2额定电流52GYIKA5103253S2051INMAXG533开断电流选择54K164I,EKD即4短路电流选择55A20ICHEG即61查设备手册试选SW6110型户外高压型少油断路器4。如表51所示表51110KV断路器参数热稳定校验设后备保护动作时间5S，56S075TTBKD因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1S而忽略不计，查周期分量等值时间表，查得34TZ5775075TZDZ短路热效应58SKA84516TIQ222DK允许热效应5998R热稳定满足要求。DR以上各参数经校验均满足要求，故选用SW6110型少油断路器。52235KV侧断路器的选择1额定电压510KV35UMAXDN2额定电流GYI511KA73215301U3S2051INMAXG3开断电流选择512K96I,EKD即204短路电流选择513A417ICHEG即6查设备手册试选LW835型六氟化硫断路器4如表52所示型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定开断电流KA动稳定电流KA4S热稳定电流KA额定峰值耐受电流KA固有分闸时间S合闸时间S全开断时间SSW61101101250126158411584100402007表5235KV断路器参数热稳定校验设后备保护动作时间5S，514S0750TTBKD因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1S而忽略不计，查周期分量等值时间表，查得34TZ51537545075TZDZ短路热效应516SKA02996TIQ222DK允许热效应517R热稳定满足要求。DR以上各参数经校验均满足要求，故选用LW835型六氟化硫断路器。52310KV侧断路器的选择1额定电压518KV10UMAXDN2额定电流GYI519KA03813523S2051INMAXG3开断电流选择520K94I,EKD即84短路电流选择521A30ICHEG即4查设备手册试选ZN510/1250型户内真空式断路器3。如表53所示型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定开断电流KA动稳定电流KA4S热稳定电流KA额定峰值耐受电流KA固有分闸时间S合闸时间S全开断时间SLW83535160040525252563006040075表5310KV断路器参数热稳定校验设后备保护动作时间1S，522S061TTBKD因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于1S而忽略不计，查周期分量等值时间表，查得8TZ523601061TZDZ短路热效应524SKA2894TIQ22DK允许热效应5255R热稳定满足要求。DR以上各参数经校验均满足要求，故选用ZN510/1250型真空断路器。53隔离开关的选择隔离开关13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。531隔离开关的配置1接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。2断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。3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。型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定开断电流KA动稳定电流KA4S热稳定电流KA额定峰值耐受电流KA固有分闸时间S合闸时间S全开断时间SZN510/12501012501152563256300501006532隔离开关按下列条件进行选择和校验1根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。2根据安装地点选用户外或户内式。3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。4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。5动稳定校验应满足条件为SHDWI6热稳定校验应满足条件为K2RTQ7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220KV高位布置的隔离开关和330KV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。533110KV侧隔离开关的选择1为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。2该隔离开关安装在户外，故选择户外式。3该回路额定电压为110KV，因此所选的隔离开关额定电压，隔离10KVUE开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流5260431KA5810IMAX4初GW4110D型单接地高压隔离开关其主要技术参数如表545校验所选的隔离开关动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值即5KAIDW流过该隔离开关的短路冲击电流，即动稳定要10624SH10624KAISHDW求满足。热稳定校验隔离开关允许热效应527SKTI2R2短路热效应5283471A416Q2RK热稳定满足要求。如表54所示KRTI2表54110KV隔离开关参数表极限通过电流型号额定电压额定电流最大工作电压接地刀闸有效值峰值4S热稳定电流单位KVAKVAKAKAKAGW4110D11012501262000325510经以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用GW4110D型高压隔离开关3。53435KV侧的隔离开关的选择1为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。2该隔离开关安装在户内，故选用户内式。3该回额定电压为35KV，故选择隔离开关的额定电压，且其额定电35KVUE流必须大于流过隔离开关的最大持续电流A124768051IMAX4初选GN535T型高压隔离开关3，其主要技术数据如表55所示表5535KV隔离开关参数表型号额定电压额定电流最大工作电压极限通过电流峰值4S热稳定电流单位KVAKVKAKAGN535T3520004055020动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值，即，50KIDW短路冲击电流，动稳定满足要求。1764KISHSHDWI热稳定校验隔离开关允许热效应529S160KA2TI2R热效应53095690TQR2K即热稳定满足要求TIR2从以上校验可知，所选该隔离开关满足要求，所以确定选用GN535T型高压隔离天关。53510KV侧隔离开关的选择1为保证电气设备和母线检修安全，隔离开关选择不带接地刀闸。2隔离开关安装在户内，故选用户内式。3该回路的额定电压为10KV所选隔离开关的额定电压，额定电流大10KVUE于流过隔离开关的最大持续电流A4951037IMAX4初选GN1910型隔离开关3，其主要技术数据如表56所示表5610KV隔离开关参数表型号额定电压额定电流允许热效应IR2T动稳定电流单位KVAKA2SKAGN191010125032001005校验所选择的隔离开关动稳定校验所选隔离开关的动稳定电流100KA短路冲击电流，动稳定满足要求。46KAISHSHDWI热稳定校验隔离开关允许热效应531S320TIR短路热效应53269KQK热稳定满足要求KTIR2从以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用GN1910型隔离开关54母线的选择母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分散电功率，在发电厂、变电站及输电线路中，所用导体有裸导体。硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级要求不同，所用导体的类型也不同。本设计的110KV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线LGJ的软母线查14，而10KV、35KV采用屋内配电装置，故采用矩型硬母线。导体的正常最高允许温度，一般不超过70C；计算过程参考电力系统电气设备选择与实用计算13541110KV母线的选择与校验1按最大工作电流选择导线截面SIMAX1050431（KA）431A5331538年最高平均温度为31C，而导线长期允许温度为80C，则温度修正系数K00944534OAL2580IMAXK0IALM，则IALIMAX/K0431/094445657A535选择110KV母线型号为LGJ185，查表得IY631A。IMAX431AKIY094463159566A满足要求2热稳定校验S185MM2SMIN7099MM2536CIKDZT83416满足热稳定要求。54235KV母线的选择与校验1按最大工作电流选择导线截面SIMAX1051124KA）5373768IALIMAX/K01124/09441191A538选择35KV母线型号为H100B10（单条矩形），查表得IY1663A。IMAX1124AKIY094416631569A满足要求2热稳定校验S1000MM2SMIN112MM2539CIKDZT8769201满足热稳定要求。3动稳定校验母线采取水平排列平放，则WBH2/6101002/616666MM316666105M3540相邻支柱间跨距取L15M相间母线中心距离取A025MMAX0173ISH2AWL1001731950526210501355106PA541MAXY70106PA满足动稳定要求。54310KV母线的选择与校验由于安装在室内，选用硬母线1按最大持续工作电流选择母线截面IMAX10504099KA54251037IYJIMAX/K04099/09444342A543选择10KV母线型号为H63B10（单条矩形），查表得IY1129A。IMAX4099AKIY09441129100481A满足要求2热稳定校验S630MM2SMIN337MM2544CIKDZT8720691满足热稳定要求。3动稳定校验母线采取水平排列平放则WBH2/610632/66615MM36615106M3545相邻支柱间跨距取L15M相间母线中心距离取A025MMAX0173ISH2AWL100173532132621054266106PA546MAXY70106PA满足动稳定要求。55互感器的选择互感器是电力系统中的测量仪表、继电保护等二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和小电流，V3/01、A15、其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表业继电保护等11。1互感器的作用有将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。2互感器的配置为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如发电机和变压器的中性点；对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；6220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。551电压互感器的选择变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。详见电气主接线图。电压互感器应按工作电压来选择1110KV电压互感器选择3JDX1110235KV电压互感器选择3JDXN35310KV电压互感器选择3JSW10552电流互感器的选择凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和自动装置的要求查10。110KV电流互感器的选择选择电流互感器型号LCWD110，变比如下1线路侧I26612A则取变比取700/510362联络断路器处I3306A则取变比取400/535KV电流互感器的选择选择电流互感器型号LCWB35，变比如下变压器至母线及母线分段断路器处I944A则取变比为1000/553860线路处，取最大负荷的线路选取I300A则取变比为400/55382010KV电流互感器的选择选择10KV侧电流互感器型号LB10，变比如下变压器至母线及母线分段断路器处I3270A则取变比为4000/51360线路处，取最大负荷的线路选取I4724A则取变比为60/513906高压配电装置的配置61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查7。62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。1节约用地2运行安全和操作巡视方便。3便于检修和安装。4节约材料、降低造价。63设计要求1满足安全净距要求。2施工、运行和检修要求。3噪声的允许标准及限制措施。4静电感应的场强水平和限制措施。5电晕条件无线电干扰的特性和控制。64屋内配电装置的布置原则1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。2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。3较重的设备布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装。4充分利用间隔的位置5设备对应布置，便于操作6有利于扩建65高压配电装置的配置1110KV配电装置110KV为本变电所的高压侧，主接线采用单母线分段接线方式，配电装置宜采用屋外普通中型配电装置，屋外型的配电装置有中型、半高型和改进中型三种形式。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。235KV配电装置35KV为本变电所的中压侧，主接线采用单母分段接线，屋外普通中型布置，架空进出线。310KV配电装置10KV侧单母分段接线，采用屋内成套高压开关柜布置，其中电视机厂、配电变压器A和配电变压器B采用架空线路，其余的采用电缆出线。7继电保护配置71变电所母线保护配置110KV、35KV线路保护部分1差动保护2零序过电流保护3自动重合闸4接地保护10KV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。72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。721主变压器的主保护1瓦斯保护2差动保护722主变压器的后备保护1过电流保护2过负荷保护3变压器的零序过流保护8防雷保护防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击，而引雷于自身，并顺利地泄入大地的装置。在自然界的雷击中，会使设备产生过电压、损坏绝缘等，给电力用户带来严重危害。因此，必须对变电站采取防雷措施。变电站防雷保护的特点1变电站属于“集中型”设计，直接雷击防护以避雷针为主；2变电站设备与架空输电线相联接，输电线上的过电压波会运动至变电站，对电气设备过程威胁。因此变电站要对侵入波过电压进行防护，主要手段是避雷器；3变电站内都安装有贵重的电气设备，如变压器等，这些电气设备一旦受损，一方面会对人民的生活和生产带来巨大损失，造成严重后果；另一方面，这些设备的修复困难，需要花费很长时间和大量金钱，给电力系统本身带来重大经济损失。所以变电站要采取周密的过电压防护措施；4为了充分发挥防雷设备的保护作用，变电站应有良好的接地系统。总结此次毕业设计是对于110KV变电站电气一次设计，在此次设计当中我主要任务是对于变电站负荷计算，变压器的选型，电气主接线设计，短路电流计算，设备的选型，还有保护等。在设计中提高我查阅资料的能力，并且更熟练的掌握CAD制图软件，和锻炼了我计算的能力，筛选能力，本人能力有限，设计当中有错误和不当之处望老师同学指正。参考文献1熊信银发电厂变电站电气部分M中国电力出版社北京20091011242弋东方电气设计手册电气一次部分M中国电力出版社，20023陈学庸编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曹绳敏编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文远芳编高电压技术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，200515JDUNCANCLOVER,POWERSYSTEMANALYSISANDDESIGNJ,CHINAMACHINEPRESS,2004110KV侧序号设备型号数量1断路器SW611052隔离开关GW4110D143电流互感器LCWD1106附录附录A主要设备汇