110kV变电站电气部分设计

1、110kV变电站电气部分设计第一篇：毕业设计说明书第一章 变电站总体分析第一节 变电站的基本知识一. 变电站的定义变电站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，是进 行电压变换以及电能接受和分配的场所。二. 变电站的分类1、根据变电站的性质可分为升压和降压变电站（1）升压变电站是将发电厂发出的电能进行升压处理，便于大功率和 远距离输送。（2）降压变电站是对电力系统的高电压进行降压处理，以便电气设备的使用。2、变电所根据变电站在系统中的地位，可分为枢纽变电站、区域变电站和 用户变电站（1）枢纽变电所。位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为 3

2、30500K V的变电所，称为枢纽变电所。全 所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。（2）中间变电所。高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集 23个电源，电压为220330KV同时又降压供当地用电， 这样的变电所起中间环节的作用， 所以叫中间变电所。 全所停电 后，将引起区域电网解列(3) 地区变电所。高压侧一般为110220KV向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。 全所停电后，仅使该地区中供电停电。(4) 终端变电所。 在输电线路的终端， 接近负荷点，高压侧电压为 110KV， 经降压后直接向用户供电的变电所， 即为终端变电所。

3、 全所停电后， 只是用户受 到损失。第二节 所设计变电站的总体分析变电站电气一次部分的设计主要包含： 负荷的分析计算、 变压器的选型、 主 接线的设计、无功补偿、短路电流的计算、电气设备的选型和校验、母线的选择 和校验等有关知识。因此，变电站的总体分析也应该从这几个方面着手。1、由待设计变电站的建设性质和规模可知，所设计变电站主要是为了满足 某铁矿生产生活的发展需要 ,是一个 110/10kv 降压变电站 ,也是一个地区性变电 站，并且只有两个电压等级，因此，主变压器可选用双绕组型的。2、由原始资料电力系统接线简图可知有来自同一个电力系统的双电源供 电。3、由原始资料负荷资料可知 110kv

4、侧线路共三回，两用一备，有穿越功率， 穿越功率经过110kv母线配电装置传出。10kv侧线路共15回，13用2备，负荷 较大，无功补偿应选在10kv侧，一二级负荷所占比例较大，对供电可靠性要求 较高。因此 110kv,10kv 侧母线可考虑对供电可靠性较高的单母线分段和双母线 接线两种接线形式。4 、由原始资料所设计变电站的地理位置示意图和该地地形、地质、水文、 气象等条件可知， 所设计变电站应选址在负荷中心且地势较平坦的山谷中， 根据 变电站的出线方向来设计配电装置的布置，还应考虑到变电站的防震防雷防雪 等，根据110kv变电站的设计手册可知所选电气设备应优先考虑室外型。第二章 负荷分析计算

5、及变压器选择第一节 负荷计算目的、方法一负荷计算的目的负荷计算主要是确定“计算负荷”。 “计算负荷”是按发热条件选择电气设 备的一个假想的持续负荷， “计算负荷” 产生的热效应和实际变动负荷产生的最 大热效应相等。所以根据“计算负荷”选择导体及电器时，在实际运行中导体及 电器的最高温升不会超过容许值。计算负荷是确定供电系统、 选择变压器容量、 电气设备、 导线截面和仪表量 程的依据， 也是整定继电保护的重要数据。 计算负荷确定得是否正确合理， 直接 影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。 如计算负荷确定过大， 将使电器和 导线选得过大， 造成投资和有色金属的消耗浪费， 如计算负荷确定过小又将

6、使电 器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失。二负荷计算的方法若已知一个供电围的电气设备数量和容量时， 负荷计算的方法有： 需要系数 法、利用系数法和二项式法； 当在电气设备数量和容量都不清楚的情况下， 可采 用各种用电指标进行负荷计算，其方法有：负荷密度法、单位指标法、住宅用电 指标法等。1. 需要系数法计算简单， 是最为常用的一种计算方法， 适合用电设备数量较 多，且容量相差不大的情况。2. 二项式法其考虑问题的出发点就是大容量设备的作用， 因此，当用电设备组中设备容量相差悬殊时，使用二项式法可以得到较为准确的结果3. 利用系数法是通过平均负荷来求计算负荷， 这种方法的理论依据是概

7、率论 与数理统计，因此是一种较为准确的计算方法，但其计算过程相对繁琐。因本设计的电气设备数量和容量都是确定的，且容量相差不大，所以其负荷nK Q Qcii iSc、3U计算方法选择计算较简单的需要系数法。主要计算公式如下:n有功功率：Pc Kp Pci无功功率：QcI 122视在功率：Sc V1 Pc Qc计算电流：IC 负荷计算过程见负荷计算书第二节 主变台数、容量和型式的确定一. 主变压器台数的确定在电力工程电气设计手册中可知：“对大中城市郊区的一次变电站，在 中、低压已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜”。 在运行或检 修时，可以一台工作，一台备用或检修，并不影响供电，也可以

8、两台并列运行。 根据设计任务书中所示本变电所为地方变电所， 且出线回路数较多，为保证供电 的可靠性，在考虑了所建变电站的近期和远期负荷相差较大的情况下，参照规程要求，宜选用三台小容量主变压器。二. 主变压器容量的确定主变压器容量应根据负荷情况进行选择。在电力工程电气设计手册中规 定对于装设两台及以上主变压器的变电所，应满足当一台主变停运时，其余变压 器容量应能保证全部负荷的 60沧70%为保证可靠供电，避免一台主变故障或 检修时影响对用户的供电，主变容量就为总负荷的60%- 70%容量计算如下：近期 S总=10.65MVA 0.7 S 总=7.45MVA S 6.58MVA;远期 S总=22.

9、96MVA,0.7 S总=16.072MVA一二类负荷总和S15MVA经查设备手册，选每台主变压器容量为10 MVA。三. 主变压器型式的选择本变电站有110kV、10kV两个电压等级，根据设计规程规定，主变压器一般 采用双绕组变压器，故选择三相双绕组有载调压降压变压器， 其型号及参数如下表2-1表2-1110kv级三相双绕组主变技术参数表型号额定容量(KW)连接组标号额定电压(KV)损耗(KW)短路电压(%)空载电流(%高压低压短路空载SFL1-10000/11010000Yyn012110.5721410.51.1第三节站用变台数、容量和型式的确定一. 站用变台数的确定对大中型变电站为满足

10、整流操作电源、 强迫油循环变压器、无人值班等的需 要，装设两台所用变压器，两台所用变分别接于 10kV母线的I段和U段，互为 暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承但变电站的全部负荷二. 站用变容量的确定站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和 留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗 备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行， 当任意一台变压器因故障被断开后， 其站用负荷则由完好的站用变压器承担。 一 般考虑站用负荷为变电站总负荷的0.1%-0.5%，这里取0.2%计算，0.2%S总=0.002

11、 22964=45.93KVA S站 =45.93心-10%)=51KVA。经查设备手册， 选每台站用变压器容量为80KVA。三. 站用变型式的选择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。站用变压器 型号及参数如表2-2表2-2 10kv 级三相双绕组站用变技术参数表型号额定容量(KW)连接组标号额定电压(KV)损耗(W)阻抗电压(%)空载电流高压低压空载负载S9-80/1080YynO10.50.4240125041.8第三章电气主接线设计第一节电气主接线的基本知识电气主接线是发电厂和变电站电气设计的首要部分， 也是构成电力系统的主 要环

12、节。主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定的次序相连接的接受和分配电能的电路。而用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线可分为有母线接线和无母线接线两类。有母线接线分为单母线接线和 双母线接线；无母线接线分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。主接线的选择直接影响到电力系统运行的可靠性，灵活性，并对电器选择， 配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。 因此， 主接线的正确、合理设计，必须综合处理各方面的因素，经过

13、技术、经济比较后 方可确定。第二节电气主接线的基本要求现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整 个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、 变 电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。 因此，发电厂、 变电站主接线必须满足以下基本要求。1.运行的可靠 断路器检修时是否影响供电； 设备和线路故障检修时， 停电数目的多少和停电时 间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2. 具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的， 而且在各种事故或设备检修时， 能尽快地退出设备。 切除故障停电时间

14、最短、 影 响围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。3. 操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复 杂的接线不仅不便于操作， 还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。 但接线 过于简单， 可能又不能满足运行方式的需要， 而且也会给运行造成不便或造成不 必要的停电。4. 经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小， 占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5. 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展， 电力负荷增加很快。 因此， 在选择主接线时还要考 虑到具有扩建的可能性。第三节 主接线设计

15、电气主接线的设计， 应根据变电站在电力系统中得地位， 负荷性质， 出线回 路数，设备特点， 周围环境及变电站得规划容量等条件和具体情况， 并满足供电 可靠性，运行灵活，操作方便，节约投资和便于扩建等要求。具体如下 :1变电站的高压侧接线，根据技术设计规程应尽量采用断路器较少或不用 断路器的接线方式。2在10kV配电装置中，当线路在6回及以上时，根据规程一般采用单母线 分段接线方式。一. 110K V电气主接线设计1. 方案选择方案I:单母线接线（见图3.1 ）方案U:单母线分段接线（见图3.2 ）方案川：双母线接线（见图3.3 ）图3.3 双母线接线2. 方案比较见表3-1表3-1 110kv

16、电气主接线方案选择比较表项目单母线接线（方案I）单母线分段接线（方案n）双母线接线（方案川）优点接线简单、清晰，操作方便接线简单、清晰，操作方 便；可靠性、灵活性较咼供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验缺点可靠性、灵活性差任一断路器检修，该回路必须停止工作倒闸操作复杂，易误操作设备多、配电装置复杂 投资和占地面大，造价高综合考虑经济性，可靠性，灵活性的基础上，110kv母线采用可靠性和灵活性较高，经济较合理的单母线分段接线二. 10kV电气主接线设计610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线接线，单母 线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大， 要

17、求可靠性和灵活性很高的场合。 本所10KV出线共15回线路无穿越功率，综合 考虑宜采用单母线分段接线。三. 站用电主接线设计一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。 故提出单母线分段接线 和单母线接线两种方案， 因两种方案经济性相差不大， 所以选用可靠性和灵活性 较高的单母线分段接线。第四章 无功功率补偿第一节 无功功率补偿的必要性在工民用电设备中， 有大量设备工作需要够过向系统吸收感性的无功功率来 建立交变磁场，这使系统输送的电能容量中无功率的成分增加，功率因数降低， 对系统会造成如下影响：（1）使变配电设备的容量增加；（2）使供配电系统的损耗增加；（3）使电压损失增加；（4）使发电机

18、的效率降低。 由于无功功率对供电系统有着如上诸多不利的影响，因此必须提高功率因数，降低无功功率的输送量，提高系统及用户供电质量，保证经济、合理地供电 的需要。第二节 无功功率补偿的方法要使供配电系统的功率因数提高，一般从两个方面采取措施： 一是提高用电设备的自然功率因数， 自然功率因数是指不采用任何补偿装置 式的功率因数。 这种方法只能通过选择功率因数高的电气设备来做到， 但不能达 到完全补偿。二是采取人工补偿的方法使总功率因数得以提高， 有两种方法， 一是采用同 步电动机替代异步电动机工作，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，供配电系统中很少采用。二是采用并联电容器补偿采用并联电容器补偿

19、时目前供配电系统中普遍采用的一种补偿方法， 也叫移 相电容器静止无功补偿。它具有有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、 个别电容器损坏不影响整体使用等特点，所以本设计采用并联电容器补偿。无功功率补偿计算过程见无功功率补偿计算书第五章短路电流计算第一节短路的危害和种类短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。 短路故障将使系统电压降低和 回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定 性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中， 都必须对短路电流进行计算。三相交流系统的短路种类主要有三相短路， 两相短路，单相短路和两相接地 短路。三相短路指

20、供配电系统三相导体间的短路； 两相短路指三相供配电系统中 任意两相导体间的短路；单相短路指供配电系统中任一相经大地与中性点或与中 线发生的短路。上述短路中，三相短路属于对称短路，其他短路属于不对称短路。 在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但通 常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短 路电流计算。第二节短路电流计算目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电气设备， 避免在短路电流作用 下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装 置的整定计算。为达到上述目的，需计算出下列各短路参数:Ik-三相短路电流周期

21、分量有效值，用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定开断电流。应采用（电力系统在最大运行方式下） 继电保护安装 处发生短路时的三相短路电流周期分量有效值来计算保护装置的整定值。i sh三相短路冲击电流，用来校验电气设备和母线的动稳定I sh三相短路稳态有效值，用来校验电气设备和母线的热稳定S -次暂态三相短路容量，用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据采用标幺制计算时，其计算公式为:I 1SBK Zk一 3Ubish'- 2 Ksh 1 KIkSBI sh 1.511 Ks' SbiK（5 1）（52）（53）（54）第三节短路电

22、流计算点的确定通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是 三相短路电流计算。按三相短路进行短路电流计算，可能发生最大短路电流的短 路电流计算点有3个，即110K V母线短路（K1点），10K V母线短路（K2点）, 0.4KV母线短路（K3）。短路电流计算点如图5.1所示110kv10kv0.4kv图 5.1 系统短路等效电路图第四节 短路计算的方法和步骤在本设计中将系统看成无穷大容量，采用标幺值法进行短路电流计算。 其步骤如下1、绘制计算电路图。将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来， 并将各元件依次编号。2、确定短路计算点。短路计算点的选择要使需要进行短路校验

23、的电气元件 有最大可能的短路电流通过。3、按所选择的短路计算点绘制出等效电路图，并计算电路中各主要元件的 阻抗。4、将等效电路化简，求出其等效总阻抗，计算短路电流和短路容量。第六章 主要电气设备选择与校验原则第一节 电气设备选择原则电气设备的选择是发电厂和变电站电气设计的主要容之一。 正确的选择电气 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。 在进行电气设 备选择时必须符合国家有关经济技术政策。 技术要先进， 经济要合理， 安全要可 靠，运行要灵活， 而且要符合现场的自然条件要求。 所选设备正常时应能可靠工 作，短路时应能承受多种短路效应。电气设备的选择应遵循以下两个原则：

24、1. 按正常工作状态选择； 2. 按短路状态校验。 一按正常工作状态选择电气设备 ：(1). 额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般220KV及以下的电气设备的最高允许工作电压为1.155。所以一般可以按照电气设备的额定电压ue不低于装设地点的电网的额定电压uew : U e>Uw(2).额定电流：所选电气设备的额定电流In不得低于装设回路最大持续工 作电流I max I e > I max,计算回路的|max应该考虑回路中各种运行方式下的在持续 工作电流：变压器回路考虑在电压降低5%时出力保持不变，所以Imax= 1.05 I n；母联断路器回路

25、一般可取变压器回路总的Imax；出线回路应该考虑出线最大负荷情况下的 I max。二按短路状态校验：（1）. 热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应该超 过允许值：Qy> Qd（2）. 动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流 的电动力效应而造成变形或损坏：i丽三idw第二节 高压断路器的选择高压断路器是主系统的重要设备之一。 它的主要功能是： 正常运行时， 用它 来倒换运行方式， 把设备和线路接入电路或退出运行， 起着控制作用； 当设备或 线路发生故障时， 能快速切除故障回路、 保证无故障部分正常运行， 能起保护作 用。一选择断路器时应满足以下基本

26、要求：1. 在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流， 即使通过短路电流， 也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2. 在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3. 应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。4. 应有尽可能长的机械寿命和电气寿命， 并要求结构简单、 体积小、重量轻、 安装维护方便。二断路器种类选择考虑到可靠性和经济性，方便运行维护且由于SF6断路器已成为高压和超高 压唯一有发展前途的断路器。故在 110KV侧和35KV侧采用六氟化硫断路器，其 灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可 靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染

27、、 可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功 小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速 度快，开断近区故障性能好， 且适于开断容性负荷电流等特点。 因而被大量使用 于35KV及以下的电压等级中。所以10KV侧采用真空断路器。三断路器型式选择按额定电压、额定电流选择；按开断电流选择、短路热稳定校验、短路动稳定校验第二节隔离开关的选择隔离开关也是发电厂和变电站中常用的开关电器，它需与断路器配套使用。 因其无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流及短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流情况下，分、合电路。其主 要功用为：1隔离电压

28、：在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设与电源电压隔离， 以确保检修的安全。2. 倒闸操作：投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合短路器，协同操作来完成3. 分、合小电流：因隔离开关具有一定的分、合小电流和电容电流的能力， 故一般可用来进行以下操作：分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励 磁电流不超过2A的空载变压器；关合电容电流不超过 5A的空载线路。隔离开关与短路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动稳定、热稳 定校验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流的校验。第四节互感器的选择互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获

29、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、100/ 3 ）和小电 流（5、1A）,其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的每一个二次 绕组必须有一可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。互感器包括电流互感器和电压互感器两大类，主要是电磁式的。一. 电流互感器的选择1. 根据电流互感器装置处电压等级确定额定电压2. 根据|e=|gma/ 11。|定CT一次额定电压3. 根据互感器CT用途，确定其级次组别及接线方式4.110kV线路侧设置差动、过电流、测量三组 CT,接成三相星

30、形10kV主变出口设置差动、计量、测量及电流保护三组 CT,接成三相星形 lOkv负荷出线处设置计量、测量及电流保护二组 CT接成二相星形5、选定型号，根据短路情况校验热稳定及动稳定二. 电压互感器的选择1. 按技术条件选择正常工作条件：一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级， 机械负荷；承受过电压能力：绝缘水平，泄露比距。2. 环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。3. 型式选择1) .620kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置 地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相 三柱式电压互感器。2) .35110kV配

31、电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。4. 电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，电压互感器本身不遭受短 路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。第五节母线的选择一.母线的选择原则(1) 选择母线的材料，结构和排列方式。110k V母线一般采用软导体型式； 35KV及以下母线应选硬导体为宜。(2) 选择母线截面的大小。可按经济电流密度选择或按导体长期发热允许电 流选择。按经济电流密度选择：(6 1)S ( mm 2)Jec式中I c 正常工作时的最大持续工作电流， A。按导体长期发热允许电流选择导体所在电路中最大持续工作电流应不大于导体长期发热的允许电流，即I gmaW KI P(6 2

32、)式中：I gmax相应于导体允许温度和基准环境条件下导体所在回路中最 大长期持续工作电流，A；Ip在额定环境温度 o25°C时导体允许电流，AK q综合修正系数，裸导体的值与海拔和环境温度有关。二.检验母线短路时的热稳定和动稳定对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率1、电晕电压校验对于110220kV裸母线，可按晴天不发生全面电晕条件进行校验，即裸母线的临界电压应大于最高工作电压U|j U gmax( 6 3)0.301“ 八Ulj=84km r §r(1+ )lg (6

33、4)4 / r式中：k 三相导线等边三角布置时为1,水平布置时为0.96 ;mr导线表面粗糙系数，取 0.95 ;空气相对密度，取0.892 ;相间距离，cm；r导体半径为，cm；U g max 安装处的电网工作电压2 、热稳定校验按正常电流选出导体截面后，还应按热稳定进行核验。与导体最高允许加 热温度所对应的截面为最小允许截面。Smin 年1（ 6 5）C式中：C 热稳定系数（与导体材料、结构及最高允许温度、长期工 作额定温度有关）Qk 短路电流的热效应，KXS,S min 满足热稳定的最小截面，mm3、动稳定校验(66)动稳定应满足：max式中： 线材料的允许应力max母线材料的所受的最大

34、应力第七章 配电装置及电气总平面布置设计第一节配电装置的选择配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分 配电能的装置按电器装设地点不同，可分为屋和屋外；按组装方式，又可分为装配式和成套式一 . 各种配电装置的特点1、屋式配电装置的特点：（1）占地面积小（2）室进行，不受气候影响（3）污秽空气影响小（4）房屋建筑投资较大2、屋外式配电装置的特点：（1）土建工作量和费用小，建设周期短（2）扩建方便（3）相邻设备之间距离大，便于带电作业（4）占地面积大（5）受外界环境影响，须加强绝缘（6）不良气候对设备维修

35、和操作有影响3、成套配电装置的特点是：（1）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（2）电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现成安装工作量，有利于缩 短建设周期，也便于扩建和搬迁（3）运行可靠性高，维护方便4）耗用钢材较多，造价较高 二. 配电装置的型式选择 配电装置的型式选择，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，逼供结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中， 35KV 及以下的配电装置宜采 用屋式；110K V及以上多为屋外式。当在污秽地区或市区建 110K V屋和屋外配电 装置的造价相近时，宜采用

36、屋型。屋外配电装置的型式除与主接线有关，还与场地位置、面积、地质、地形条 件及总体布置有关， 并受材料供应、 施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。普通中型配电装置国采用较多，施工、 检修和运行都比较方便，抗震能力较 好，造价比较低。缺点是占地面积较大。高型配电装置的最大优点是占地面积少， 一般比普通中型节约用地 50%左右。 但耗用钢材多，检修运行不及中型方便。一般在下列情况下宜采用高型：（1 ）在高产农田或地少人多的地区（2）地形条件限制（3）原有装置需改、扩建而场地受限制。三 . 各电压级配电装置的确定110K V配电装置采用屋外普通中型配电装置10 KV配电装置采用屋配电装置。第二节

37、 电气总平面布置设计 在变电所中电气设施是总平面布置的主体， 布置时应考虑电气设施之间的有 机联系和与外界出线方向、出线走廊和市政设施的配合。降压变电所主要由屋、 外配电装置、主变压器、主控制室及辅助设施等组成。总体布置应根据外界条件， 依据配电装置的电压等级和型式、 出线方向、 出线方 式和出线走廊的条件、 地形情况等因素， 并满足防火及环境保护要求， 因地制宜 进行设计。一. 电气总平面布置的设计原则根据变电所总布置设计技术规定 ：1、进线方位： 各级电压的屋外配电装置应结合地形和所对应的出线方向进行平面组合 , 宜避免 或减少线路的交叉跨越。2、屋外配电装置要考虑道路的设置 ;(1) 所

38、外道路应利用已有道路或现成道路。(2) 当路基宽度小于 5.5m 时且道路亮端不能通过时， 适当位置设置错车道。(3) 所外道路宜采用中级路面，根据施工条件可采用次高级路面。 63、主控室的设置(1) 主控楼的位置在便于运行人员相互联系，便于巡视检查和观察屋外 设备和减少电缆长度，避开噪音影响地段，在可布置的主配电装置一侧，配电 装置之间结合前面设施进行布置。(2) 主控制室益有较好的朝向 , 炎热地区宜面向夏季盛行风向 ,避免日晒。4、端子箱、配电箱电缆沟的位置：电缆沟应位于各条母线下方，然后通向主控室，端子箱位于电缆沟旁。5、所区大门的设置1）所区应设置实体围墙，围墙高度为 2.2 2.5

39、m（2）所区大门应采用钢门，门宽应满足运输所大型设备的要求二 . 变电站总平面布置结果依据前面所述原则：1、110KV配电装置设在变电站北部，10K V配电装置设在边电所的南部；2、 主变压器设在10K V配电装置北部，使之位于110KV配电装置和10KV配 电装置之间；3、主控室布置在10KV一侧，因10K V侧为屋配电装置，所以补偿电容器可 和10K V屋布置设在同一楼室；4、根据出线的方向及公路走向所大门应该设在变电所西部面向西方第八章 变电站的防雷保护第一节 变电站的防雷设计原则变电站是电力系统防雷的重要保护设施， 如果发生雷击事故， 将造成大面积 的停电，严重影响社会生产和人民生。

40、因此要求变电站的防雷设计应做到设备先 进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，在此前提下，力求经济合理的原 则。第二节 变电站主要防雷设备变电站遭受雷击的来源： 一是雷直击与变电站的设备上； 二是架空线路的雷 电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站防止雷电直击的主要设备有避雷针、 避雷线； 防止雷电波沿线路侵入电气设 备和建筑物部的主要设备有避雷器等。 避雷针有单支、 多支，等高和不等高之分； 避雷器有阀型避雷器和金属氧化物避雷器等。第三节变电站的防雷设计一.变电站防直击雷设计1. 防止雷电直击的主要设备是避雷针，其作用是将雷电吸引到避雷针本身上 来并安全地将雷电流引入大地，

41、从而保护了设备。变电站装设避雷针时，应该使 所有设备都处于避雷针保护围之，避雷针由接闪器和引下线、接地装置等组成。2. 避雷针位置的确定，是变电站防雷设计的关键步骤。对于110kV及以上的 变电站，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平高， 可以将避雷针架设在配电装 置的构架上。3. 确定避雷针的安装位置后，再根据下列公式进行计算，校验是否在保护围之中。(1)单支避雷针在地面上的保护半径应按下式计算:r=1.5h(81)式中r-保护半径，m(2)单支避雷针在被保护物高度hx水平上的保护半径应接下式计算:2)3) 当 hx > h/2 时，rx=(h-h x) p=hap(8式中r x-避雷针

42、在hx水平面上的保护半径，mha-避雷针的有效高度，m 当 hxvh/2 时，rx=(1.5h-2h x) p(8(3) 两支等高避雷针保护围确定方法：两针外侧的保护围应按单支避雷针的计算方法确定，两针间的保护围应按下式计算:h°=h-D/7p(8式中ho-两针间保护围上部边缘最低点的高度，mD-两支避雷针间的距离，m两针间hx水平面上保护围的一侧最小宽度按下式计算:bx=1.5(h o-hx)(8 5)式中bx-保护围的一侧最小宽度，m当 D=7hP 时，bx=0。求得bx后，即可确定两针间的保护围(4) 三支等高避雷针所形成的外侧保护围， 分别按两支等高避雷针的计算方 法确定；如

43、在三针侧各相邻避雷针间保护围的一侧最小宽度b<>0时，则全部面积即受到保护。 四支以上等高避雷针所形成的四角形或多角形， 可先将其分成两 个或几个三角形，然后分别按三支等高避雷针的方法计算确定保护围。 二防雷电波设计和设备的选择1. 装设点的选择 根据电力设备过电压保护设计技术规程的要求，变电站的每组母线上，都应安装避雷器， 作为防止高压雷电波沿架空线路、 设备侵入变电站的最主要措 施。据变电站设备要求及主接线形式应在下列点装设避雷器： 110KV、35KV、10KV 母线各段母线上，主变中性点接地处。2. 避雷器的选择应尽量按以下三个方面选择：(1) 按额定电压选择：避雷器的额定

44、电压必须大于或等于安装处的电网额 定电压。(2) 按工作环境温度选择：选择工作环境温度在 -40 C至+40C之间，适用 高寒、高温工作环境设备。(3) 应首先采用高新技术产品，并有一定可靠运行记录的新产品。选用通 流能力强，工频续流小，放电时间短，稳定性高，残压低的避雷器。3. 避雷器的选择随着金属氧化物避雷器的不断推广， 我国绝大多数变电站已逐步用金属氧 化物避雷器来替换掉原来的阀型避雷器，但也有不少变电站仍采用阀型避雷器。 金属氧化物避雷器除了有较理想的非线性伏安特性外， 还有不少优点。 一是无间 隙。在工作电压下， 金属氧化物避雷器实际上相当一绝缘体， 因而工作电压不会 使氧化锌阀片烧

45、坏，同时，因无间隙，故大大改善了陡波下的响应特性。二是无 续流，故只要吸收过电压能量即可， 这样，对金属氧化物避雷器的热容量的要求 比阀型避雷器低得多。三是电气设备所受过电压可以降低。 虽然10kA雷电流下的 残压值两种避雷器相同， 但阀型避雷器只在串联间隙放电后才可将电流泄放， 而 金属氧化物避雷器在整个过电压过程中都有电流流过， 因此降低了作用在变电站 电气设备上的过电压。四是通流容量大，可以用来限制部过电压。其次，金属氧 化物避雷器体积小，重量轻，结构简单，运行维护方便，使用寿命也长，所以本 设计中采用金属氧化物避雷器选用避雷器型号、参数及数量如表 8-1表8-1 避雷器型号、参数及数量

46、表型号技术参数安装地点数量(组)un (kV)残压(kV)Y10W5-100/260W100260110KV进线2HY5WZ-17/45174510KV母线2HY5W-73/17673176主变中性点2第二篇：毕业设计计算书第九章负荷计算书.负荷计算1. 需要系数法计算2. 主要计算公式有有功功率：PcnK p PciI 1无功功率：QcnK Q QciI 1Sc3U视在功率：ScqC计算电流：lc3.负荷计算表如表9-1 、 9-2表9-1 110kv 侧负荷计算表电压等级线路名最大负costanPcQcScIc称荷/KW/Mw/Mvar/Mva/A110kv铁钢线20.800.7521.5

47、2.513.1铁区线20.800.7521.52.513.1备用线100.800.75107.512.565.6总计1410.5有功同时系数0.85无功同时系数0.85110KV的总计算负荷11.98.92514.8778.0表9-2 10kv 侧负荷计算表电压等级负荷名称最大负荷COStanPc/MWQc/MvarSc/MVAIc/A10KV露天矿一20.720.9621.922.77160露天矿二矿井甲一30.780.832.43.84221.8矿井甲二矿井乙一30.780.832.43.84221.8矿井乙二选矿厂一40.750.8843.525.33307.7选矿厂二水源地一20.72

48、0.9621.922.77160水源地二火药库0.150.750.880.150.1320.2011.5生活区1.50.80.751.51.1251.88108.3农业用电20.780.821.62.56147.9备用一10.780.810.81.2873.9备用二10.780.810.81.2873.9总计19.6516.617有功同时系数0.85无功同时系数0.8510KV侧的总计算负荷16.714.12421.871263.加上线路损耗后的负荷计算结果1. 110K V的总计算负荷Pc = 11.9*(1+5% =12.495MW Qc = 8.925*(1+5% =9.371MvarS

49、c = 14.87*(1+5%)=15.614MVA Ic = 82.0A2. 10K V的总计算负荷Pc = 16.7*(1+5% =17.535MW Qc =14.124*(1+5% =14.83MvarSc = 21.87*(1+5% =22.96MVA Ic =1326A3. 110Kv母线上的总计算负荷Pc = 30.03MW Qc = 24.201Mvar Sc = 38.78MVA Ic = 203.5A第十章无功功率补偿计算书为使10Kv负荷受电端的功率因数提高到0.9以上，采用低压侧母线上的集中补偿计算10KV侧的总计算负荷Pc =17.535 MW、Qc =14.83 Mv

50、ar、Sc = 22.96 MVA补偿前变压器10K V侧功率因数按下式计算：cosavaPC(aPc)2( Qc)2（aQ：）2(10 1)式中，a为有功负荷系数（一般取0.7-0.75 ）;为无功负荷系数（一般取0.76-0.82 )则COS 10.737 tan 10.9210.76 148300.7 17535补偿后变压器10K V侧无功率因数要达到:cos 20.93 tan 20.4无功补偿量:QccPav (tan 1 tan 2)=0.70 x 17535 x (0.92-0.4)=6383 kvar需装设的电容器个数为:N捡空d 53Qr 120k var考虑到三相均衡分配，

51、应装设 54个，每相18个，此时并联电容器的实际值为54x120=6480 kvar，补偿后实际平均功率因数为:COS avPavSavPav(Pav tan av10.7 175350.960.7 175350.7 17535 0.737 6480此值满足要求第十一章短路电流计算书.系统接线图如图11.1K3图11.1系统短路接线图二.短路电流计算1.最小运行方式1）选基准： Sb=100MVA U B =U av三个基准电压分别为Ub1 115Kv，U B2 10.5Kv, U B3 0.4Kv2）由系统接线图画出系统等值电抗图如图11.2K33）计算短路电抗值系统S阻抗：s1.1 豊 0

52、.008U B1线路一阻抗：sX2*X0 L1B2 0.075U B1X4*X5*变压器T1 ,T2和T3阻抗：X3*Uk%100SBSN1.05变压器T4和T5阻抗：X6* X7*Uk% Sb100Sn50当K1点短路时：如图11.3图11.3 k1点短路等值电抗图X *X* X 2* =0.008+0.=0.10.08312.05KA短路电流周期分量有效值1 K= I * Sj / 3 Uav= 605KA冲击电流：jsh=J2 X1.8 >6.28= 15.43KA冲击电流有效值：Ish=1.52 >.28= 9.20KA短路容量：s = I * Xsb= 12.05*100

53、=1205MVA当K2点短路时：如图11.4X3AWV X1X2T1VWWA/WVX4AAA/VT2图11.4 k2点短路系统等值电抗图X* Xi* X2* X孑 X4*0.608%.6081.64KA短路电流周期分量有效值1 K= I *Sj /3 Uav= 902KA冲击电流:iSh/2 X1.8 >9.02= 23.00KA冲击电流有效值：lsh=1.52 >9.02= 13.71KA短路容量:s = | * Xsb = 164MVA当K3点短路时：如图11.5X1O_iWWX2WVWK1T1K2X6T4K3T2X7WWVT5图11.5 k3 点等值电抗图短路电流周期分量有效值：1 K= | * Sj/ 3 Uav= 5.6KA冲击电流：ish 1.841k =1.84*5.6=10.3