变电站电气主接线设计课程设计报告书

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1、 . . . . . . . 110KV110KV 变电站电气主接线设计变电站电气主接线设计 目目 录录 1.电气主接线设计 1.1 110KV 变电站的技术背景 3 1.2 主接线的设计原则 3 1.3 主接线设计的基本要求 3 1.4 高压配电装置的接线方式 4 1.5 主接线的选择与设计 8 1.6 主变压器型式的选择 9 2.短路电流计算 2.1 短路电流计算的概述 11 2.2 短路计算的一般规 定11 2.3 短路计算的方 法12 2.4 短路电流计 算12 3.电气设备选择与校验 3.1 电气设备选择的一般条 件15 3.2 高压断路器的选 型16 3.3 高压隔离开关的选 型1

2、7 3.4 互感器的选 择17 3.5 短路稳定校 验18 3.6 高压熔断器的选 择18 4.屋外配电装置设计 4.1 设计原 则19 4.2 设计的基本要 求20 . . . . . . . 4.3 布置及安装设计的具体要 求20 4.4 配电装置选 择21 5.变电站防雷与接地设计 5.1 雷电过电压的形成与危 害22 5.2 电气设备的防雷保 护22 5.3 避雷针的配置原 则23 5.4 避雷器的配置原 则23 5.5 避雷针、避雷线保护围计算23 5.6 变电所接地装 置24 6.无功补偿设计 6.1 无功补偿的概念及重要 性24 6.2 无功补偿的原则与基本要 求24 7.变电所

3、总体布置 7.1 总体规 划26 7.2 总平面布 置26 结束语 27 参考文献 27 1.1.电气主接线设计电气主接线设计 1.11.1 110KV110KV 变电站的技术背景变电站的技术背景 近年来，我国的电力工业在持续迅速的发展，而电力工业是我国国民经济的一个重要 组成部分，其使命包括发电、输电及向用户的配电的全部过程。完成这些任务的实体是电 力系统，电力系统相应的有发电厂、输电系统、配电系统及电力用户组成。110KV 变电所 一次部分的设计，是主要研究一个地方降压变电所是如何保证运行的可靠性、灵活性、经 济性。而变电所是作为电力系统的一部分，在连接输电系统和配点系统中起着重要作用。

4、我们这次选题的目的是将大学四年所学过的电力工程 、 电力系统自动化 、 电机学 、 电路等有关电力工业知识的课程，通过这次毕业设计将理论知识得以应用。 1.21.2 主接线的设计原则主接线的设计原则 在进行主接线方式设计时，应考虑以下几点： 变电所在系统中的地位和作用； . . . . . . . 近期和远期的发展规模； 负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响； 主变压器台数对主接线的影响； 备用容量的有无和大小对主接线的影响。 1.31.3 主接线设计的基本要求主接线设计的基本要求 根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容 量，负荷性质线路变压器的连接

5、、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行 灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。 a.a.可靠性可靠性 所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客 观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可 靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑 继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的， 一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可 靠性的标志如下： (1)断路器检修时是否影响供电； (2)线路、断路器、母线

6、故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否 保证对重要用户的供电； (3)变电站全部停电的可能性。 b.b.灵活性灵活性 主接线的灵活性有以下几方面的要求： (1)调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够 满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 (2)检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不 影响对用户的供电。 (3)扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压 器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期 过度到终期接线，使在扩建时，无论一

7、次和二次设备改造量最小。 c.c.经济性经济性 可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾， 即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术 要求前提下，做到经济合理。 (1)投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、 保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以 便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/610kV） 变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。 (2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维

8、护费。其 中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避 免两次变压而增加电能损失。 (3)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省 架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。 (4)在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。 1.41.4 高压配电装置的接线方式高压配电装置的接线方式 . . . . . . . a.a.单母线接线单母线接线 图 1 单母线接线方式 优点：接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用， 不担任其它任何操作，使误操作的可能性

9、减少；此外，投资少、便于扩建。 缺点：不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，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各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母 线分开后才能恢复到非故障段的供电。 适用围：只有一台主变压器，10KV 出线不超过 5 回，35KV 出线不超过 3 回，110KV 出 线不超过 2 回。 b.b.单母线分段接线单母线分段接线 图 2 单母线分段接线 优点： (1)用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源供电； 1234 W OQF . . . . . . . (2）当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切

10、除，保证正常段母线不间断 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，该段母线的回路都要在检修期间停电； (2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越； (3） 、扩建时需向两个方向均衡扩建。 适用围： (1） 610KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时； (2） 3563KV 配电装置出线回路数为 48 回时； (3） 110220KV 配电装置出线回路数为 34 回时。 c.c.双母线接线双母线接线 图 3 双母线接线（TQF-母线联络断路器） 双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联路断路器并联运 行，电源与负荷平均分配在

11、两组母线上，由于母线继电保护的要求，一般某一回路母线连 接的方式运行。 在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作应先通后断。如 检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器 TQF 两侧的隔离开关，再合上 TQF，向 备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开 关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断路器 TQF 及其两侧的隔 离开关，即可对原工作母线进行检修。 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致使供电中断,一组母 线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关,只停

12、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。 (3)扩建方便 向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均匀分配，不会 引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至接线不同的母线短时不 会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。 (4)便于实验 当个别回路需要单独进行实验时，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路就需要加一组母线隔离开关。 (2)当母线故障或检修是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,需要隔离开关和短路器之间

13、装设连锁装置。 适用围：出线带电抗器的 610KV 出线，3560KV 配电装置出线超过 8 回或连接电源较 多，负荷较大时，110KV220KV 出线超过 5 回时。 d.d.双母线分段接线双母线分段接线 . . . . . . . 图 4 双母线分段接线 220KV 进出线回路数较多,双母线需要分段,其分段原则是： (1)当进线回路数为 1014 时,在一组母线上用断路器分段； (2)当进线回路数为 15 回及以上时，两组母线均用断路器分段； (3)在双母线接线中,均装设两台母联兼旁断路器； (4)为了限制 220KV 母线短路电流或系统解列运行的要求,可根据需要将母线分段。 e.e.桥形

14、接线桥形接线 当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为桥与外桥形两种接线。 （一）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： (1）变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。 (2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。 (3）出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的 跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。桥连断路器 检修时，也可利用此跨条。 适用围：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 障率较高情况。 （二）外桥形接线 优点：同桥形接线

15、缺点： (1）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。 (2）桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。 (3）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断 开运行的跨条，桥连断路器检修时，也可利用此跨条。 适用围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路短时，故障率较 少情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。 . . . . . . . 图 5 桥形接线 f.f.角形接线角形接线 多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检 修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用 35 角形接线为宜，并且变压器 与出线回路宜对角对称分布。 优点 (1） 投资少，平均每回只需装设一台断路器。 (2） 没有汇流母线，在接线的任意段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元 件，对系统运行