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1、单位代码 _ 学 号 _ 分 类 号 _ 密 码 _ 毕业设计(论文) 电气自动化 110-35kv 变电所设计 学习中心名称：_ 专 业 名 称： _机械工程及自动化_ 学 生 姓 名： _李相成李相成_ 指 导 教 师： _ 年 月 日 2 电 气 自 动 化 110 - 35k v 变 电 所 设 计 李 相 成 北 京 航 空 航 天 大 学 3 电气自动化 110-35kv 变电所设计 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。 这次设计以 110kV 降压变电所为主要设计对象，分析变电站
2、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 - 4 - 目 录 标题、摘要、关键词-2 前言-3 第一章 原始资料分析-4 1.1 本所设计电压等级-4 1.2 电源负荷-4 第二章 电气主接线设计-6 2.1 主接线接线方式-6 2.2 电气主接线的选择-8 第三章 所用电的设计-10 3.1 所用电接线一般原则-10 3.2 所用电接线方式确定-10 3.3 备用电源自动投入装置-10 第四章 短路电
3、流计算-12 4.1 短路计算的目的-12 4.2 短路计算过程-12 第五章 继电保护配置-20 5.1 变电所母线保护配置-20 5.2 变电所主变保护的配置-20 第六章 防雷接地-22 6.1 避雷器的选择-22 6.2 变电所的进线段保护-23 6.3 接地装置的设计-23 致谢-27 参考文献-28 - 5 - 前 言 本次设计题目为 110KV 变电所一次系统设计。此设计任务旨在体现对本专 业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检 验本专业学习四年以来的学习结果。 此次设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷 发展趋势。通过对拟建变
4、电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料 的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 110kV 主接线，然后又通过负 荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压 器的容量及型号，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选 型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保 护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置 的设计，最后对整体进行规划布置,从而完成 110kV 变电所一次系统的设计。 第一章原始资料分析 1.1 本所设计电压等级 根据设计任务本次设计的电压等级为：110/35KV 1.2 电源负荷地
5、理位置情况 1、电源分析 与本所连接的系统电源共有 3 个，其中 110KV 两个，35KV 一个。具体情况 如下： 1）110KV 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 - 6 - 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 1.1： 图 1.1 110KV 火电厂接线图 3）35KV 系统变电所 该所距本所 7.5KM.以一回线路相连接，在该所高压母线上的短路容量为
6、 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 变点所可以按合理输送容量供电给本所。 2、负荷资料分析 1）35KV 负荷 表 1.1 35KV 负荷参数表 用户名称容量 （MW） 距离 （KM） 备注 化工厂3.515类负 荷 铝厂4.313类负 荷 水厂1.85类负 荷 - 7 - 注：35KV 用户中，化工厂，铝厂有自备电源 2）10KV 远期最大负荷 3）
7、本变电所自用负荷约为 60KVA； 4）一些负荷参数的取值： 负荷功率因数均取 cos=0.85，负荷同期率 Kt=0.9c，年最大负荷利用小 时数 Tmax4800 小时/年，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%，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。 第 2 章 电气主接线设计 电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。 电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与 变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。 2.1 主接线接线方式 2.1.1
8、单母线接线 优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修， 均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时， 全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障 母线的供电。 适用范围： 35-63KV 配电装置出线回路数不超过 3 回；110-220KV 配电装 置的出线回路数不超过 2 回。 - 8 - 2.1.2 单母线分段接线 优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路， 有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正 常
9、段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在 检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需 向两个方向均衡扩建。 适用范围： 35KV 配电装置出线回路数为 4-8 回时；110-220KV 配电装置出 线回路数为 3-4 回时。 2.2.3 单母分段带旁路母线 这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为 35-110KV 的变 电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 2.2.4 桥型接线 1、内桥形接线 优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。 缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路
10、器，影响一回线路的 暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线 路需较长时期停运。 适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线 路较长，故障率较高的情况。 2、外桥形接线 优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。 缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂 时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。 适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或 线路较短，故障率较少的情况。 2.2.5 双母线接线 优点： 1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时， 能迅速恢复供电；
11、检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。 2）调度灵活。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 活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 - 9 - 3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的 电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。 4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接 至一组母线上。 缺点： 1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。 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器之间装设连锁装置。 适用范围：6-10KV 配电装置，当短
12、路电流较大，出线需要带电抗器时； 35KV 配电装置，当出线回路数超过 8 回时，或连接的电源较多、负荷较大时； 110-220KV 配电装置，出线回路数为 5 回及以上时，或 110-220KV 配电装置在 系统中占重要地位，出线回路数为 4 回及以上时。 2.2.6 双母线分段接线 双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分 别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接 线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不 会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响， 断路器检修时需要停运线路。占地面积较
13、大。一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。 2.3 电气主接线的选择 2.3.1 35kV 电气主接线 根据资料显示,由于 35KV 的出线为 4 回，一类负荷较多，可以初步选择以 下两种方案： 1）单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器，电压等级为 35kV60kV，出线为 48 回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。 2）双母接线接线 表 2.2 35KV 主接线方案比较 方案 项目 方案单母分段带旁母方案双母接线 - 10 - 技术 简单清晰、操作方便、 易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以 代替出线断路器， 进行不停电检修出 线断路器，保证重 要用户供电 扩建时需向两个方 向均衡扩建 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济
