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1、1引言这次课程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。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，并通过对负荷资料的分析，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，然后又从安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 110kV，10kV 以及站用电的主接线方式，再根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对母线，断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，高压熔断器，避雷器进行了选型，最后绘制了电气主接线单线图，从而完成了 110kV 电气一次部分的设计。此次课程设计的意义在于将电气工程基础及电力系统分析这两门课的理论知识有机的结合起来
2、，形成一个完整的体系，并应用到实践环节，进一步增强对电力专业课程知识综合运用能力，真正地学以致用，实现应用型人才培养的要求。由于知识和能力有限，次设计中不妥之处在所难免，诚挚希望老师提出批评指正意见。21. 原始资料的分析1.1 变电所的作用与所址条件由于发展需要，决定在本区新建一中型 110kV 降压变电所，属于终端变电所。该变电所建成后，主要对该地区用户供电为主，为了提高供电水平，同时与黄河钢厂变和区域变电所联成环网，提高了本地区供电质量和可靠性。海拔为 200m，为非地震多发区。最高气温+39，最低气温为-18，最热月平均最高气温为+30。图 1.1 系统图1.2 变电所的负荷情况110
3、kV 线路进线 2 回； 110kV 线路的同时系数为 0.9110kV 新黄线近期穿越功率是 3MW，远期穿越功率是 5MW110kV 新区线近期穿越功率是 3MW，远期穿越功率是 5MW10kV 线路 12 回，远期发展 2 回。一级负荷近期占总负荷的 26.9%，远期占总负荷的 25.3%二级负荷近期占总负荷的 43.4%，远期占总负荷的 44.3%10kV 线路的同时系数为 0.8，110kV、10kV 线路之间的同时系数为 0.8，线损率 5%。系统 S 容量（火电为主）Smax=230MVA ；Smin=180MVA系统 S 阻抗（ SB=100MVA） ，Xsmax=0.28 ；
4、Xsmin=0.45。系统可保证本所 110kV 母线电压波动5%以内3负荷资料如下：穿越功率(MW)最大负荷(MW) 负荷组成 (%)电压等级负荷名称近期 远景 近期 远景 一级 二级 三级COS新黄线 3 5新区线 3 5110KV10KV 机械厂(一)食品厂 (二)1.2 2 15 60 25 0.85汽配厂(一)化纤厂(二)1.2 2 40 40 20城区 1(一)城区 2(二)1.2 2 40 40 20城西 1(一)城西式(二)1.2 2 30 50 20自来水站(一)自动水站(二)0.5 0.8 20 60 20生活区 0.5 1转供电 0.8 1.8发展线(一) 1.5 20
5、60 20发展线(二) 1.5 20 60 20表 1-1 负荷资料我们主要通过对原始资料的分析，确定电气主接线的方案设计，进行短路电流的计算，对变电站的电气设备及其母线进行选择，画出一次侧电气主接线图，从而完成110kV 变电站电气的一次设计。42 电气主接线的方案设计与确定2.1 设计主接线的基本要求在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。(1)可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术
6、规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结,设计时应予遵循。主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还 不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：断路器检修时，能否不影响供电。线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数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。变电站全部停运的可能性。(2)灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方
7、面。调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。(3)经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理。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
8、电流，以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。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构架、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。电能损耗少：在变电站中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合5理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。2.2 110kV 侧主接线的选择从原始资料可知，110kV 母线只有 2 回进线，若主接线采用双母线，供电可靠性虽高，但占地大、投资大、操作易出差错，故不考虑；内桥接线虽然设备少，但线路穿越功率较大，倒
9、闸操作很不方便，亦不考虑。现采用以下二种主接线进行比较：即单母线分段、外桥接线，分析表如下：接线方式 单母线分段 外桥接线可靠性1、 当一段母线发生故障时，分断断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电2、 当出线开关检修，该回路停电继电保护简化，动作可靠性高1、 当出线开关检修时，线路需要较长时间停电，影响线路供电2、 运行方式改变，对桥开关的继电保护整定不利桥开关检修时，两个回路解列运行灵活性1、 任一台开关检修或故障，操作都较简单，且操作过程不影响其它出线正常运行2、扩建裕度大，容易扩建1、 线路停电时，操作简单，主变停电时，操作复杂，需动作两台开关，影响一回路的暂时运行2、可以扩建，
10、扩建后接线型式发生变化经济性共用五台开关，10 台隔离刀闸，投资较大1、 共用三台开关，10 台隔离刀闸，投资较小占地面积较小倒闸操作主变检修时，断开相应的 DL 及拉开相应刀闸即可，不会影响线路的运行变压器停电检修时，如1 主变检修，需断开 DL1 及 DL3，拉开G1，1 变才能检修，需要线路投入，则配合上 DL1 及 DL3表 2-1 单母线分段与外桥接线的比较从以上分析可知,虽然外桥接线经济性优于单母分段，但可靠性、灵活性均不如单母线分段。从原始资料可知，本变电所是终端变，只有两回进线，采用单母线分段接线其供电可靠性基本能满足要求，为了倒闸操作方便，考虑长期发展，综上所述 110kV单
11、母线分段接线选用单母线分段。其接线简图如图 2-1.2.3 10kV 侧主接线的选择6从原始资料可知，10kV 线路 12 回，远期发展 2 回，其中有重要负荷如机械厂、食品厂、化纤厂、汽配厂、自来水厂等，一、二级负荷到达了 70%，对电能的质量和可靠性的要求较高。现采用以下二种主接线进行比较：即单母线分段、单母线分段带旁路，分析表如下：接线方式 单母线分段 单母分段带旁路可靠性用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同母线段上分别引出两个回路供电，由两个电源供电，提高供电可靠性对重要用户可从不同母线段上分别引出两个回路供电，由两个电源供电，供电可靠，且检修出线断路器，可以不停电，更加提高供电性
12、灵活性当一段母线发生故障，母联断路器将跳开，自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电当一段母线发生故障，母联断路器将跳开，自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电经济性占地面积小，设备、投资少。 占地面积大，增加了一条旁路，投资增加了可扩性可通过增加母线分段的数目来提高供电可靠性，可扩性好可扩性也好表 2-2 单母线分段与单母分段带旁路的比较从以上分析可知，单母分段带旁路虽然在检修出线断路器，可以不停电，提高了供电可靠性，但却增加了占地面积和投资，且现在一般都采用 断路器，其检修周期长，6SF检修次数大大减少，在 35kV 级以下的系统中一般不设旁路母线
13、，所以 10kV 侧选单母分段既可以满足要求。其接线简图如图 2-2.7图 2-1 110kV 侧单母线分段接线方式 图 2-2 10kV 侧单母线分段接线方式2.4 站用电接线方式变电站 380/220V 系统采用单母线分段接线，两台站用变个接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分段开关设有自动投入装置。每台站用变应能担负本段负荷的正常供电，且在另一台站用变压器故障或检修停电时，工作着的站用变还能负担另一母线上的重要负荷，以保证变电所正常运行。3 负荷计算及变压器选择3.1 负荷计算在设计时应对负荷情况予以全面系统的分析，算出各级的计算负荷，以进一步选择主变压器的类型、容量等。由公式 %1c
14、os1nitcpKS式中 某电压等级的计算负荷；sC同时系数（35kV 取 0.9、10kV 取 0.85、35kV 各负荷与 10kV 各负荷之kt间取 0.9、站用负荷取 0.85） ；%该电压等级电网的线损率，一般取 5%；P、cos 各用户的负荷和功率因数。810kV 侧计算负荷的计算：近期总负荷： 6.52MVA%)(10.8)/5.540.8(121 CS远期总负荷： 14.3./1.2近期的一二级负荷：4.13VA5%)(80)/.5)805%0.8(173 CS远期的一二级负荷： 2MVA.95) (/0.81.2./4 3.2 变电所主变压器台数的确定根据35110KV 变电
15、所设计规范 GB5005992的第 3.1.2：条在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。可知此变电站装设两台主变压器比较合适。3.3 变电所主变压器容量的确定根据35110KV 变电所设计规范 GB5005992的第 1.0.3：变电所的设计应根据工程的 510 年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。和第 3.1.3 条：装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于 60%的全部
16、负荷，并应保证用户的一、二级负荷。故本设计主变压器容量应满足以下两个条件：1、 =60%14.43=8.658MVA2%60CNS2、 =16.09MVA4查产品目录，选择两台变压器容量一样，每台容量为 10000kVA。3.4 变电所主变压器形式的选择3.4.1 相数的确定主变压器采用三相或单相，主要考虑变压器制造条件、可靠性要求和运输条件等因素。对 330kV 及其一下电压系统中，当不受运输条件限制时，一般选用三相变压器，因为单相变压器相对而言投资大、占地多。运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，增加了维修工作量。故我们选三相变压器。3.4.2 绕组数的确定由于该变电只有两个电压等级，选双绕组变压器即可。93.4.3 绕组连接方式常用变压器的组别号主要有 Y,d11；YN,d11；Y, yn0Y,d11 的三相电波形接近正弦波，供电质量好。
