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1、 绪 论随着科学技术的发展，作为现代工业发展的基础和先行官电力工业，也随之有了很大的发展。电力需求的大大增加，促使电力技术和电力工业进一步向高电压、大机组、大电网的方向发展。由于大电网的出现，世界各国电力工业发展和运行的经验告诉我们：电力系统愈大，调度运行就愈能合理和优化，经济效益就愈好，应变事故的能力就愈强。所以许多发达的国家的电力系统都已联合成统一的国家电力系统，甚至联合成跨国电力系统。这可以说是现代电力工业发展的重要标志。鉴于此，全国已形成东北、华北、华东、华中、西北和西南联营等跨省（区）的联合电力系统。已投入运营的三峡水电站，促使了全国电力系统的形成，成为全国电力系统的枢纽。根据我国社
2、会经济发展的需求，目前已形成新的发展战略：“西电东输，南北互供，全国性联网”的发展战略。为了能更好地合理开发一次能源，减少电力系统的总装机容量，提高供电的可靠性及电能质量，进而形成强大的联合电力系统，更好地为工农业和人民生活服务，就需要建设各种枢纽变电站和区域性供配电站。此次设计的HX市110kV变电站，就是属于这种性质的变电站。该站的建成，可以满足市区生产及生活的供电要求，在设计过程中考虑到该市工业生产和人民生活的发展，并可满足5-10年的远景供电需求。作为新建站，除了能够满足用电的需求的基本条件外，还必须考虑到自身的建站经济性、调度的灵活性和可靠性，并易于扩建和升级改进成微机综合自动化。目
3、前国内外较先进的是变电站综合自动化。其一般为无人值班，有人职守，“四遥”设计，采用综合自动化实现控制、保护、测量和远动等功能。微机控制，通过“远方”“就地”转换开关实现就地（就地单元控制）、远方（站内控制室微机及调度中心）两种控制方式，用微机实现模拟操作，待确认后再执行控制命令。测量元件和保护元件接各自独立的CT，全部“四谣”量送至调度中心，站内通信采用大量通信网等。变电站综合自动化的发展将是以后变电站发展的主导方向，它不但节省了人力、物力、财力，而且从更大程度上可以保证供电质量，提高供电的可靠性。本次毕业设计针对变电站二次设计主要包括主变的选择、主接线的确定、短路电流的计算、电气设备继电保护
4、的设计。第1章 电力系统概述1.1 引言本次所设计HX市郊变电站担负着向HX市区及市郊工农业生产和居民生活用电的工程，承担着HX市的输变电任务。根据电力系统技术规程中的有关部分，特别是：第1.0.2条：系统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。第
5、1.0.6条：系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（五年内逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。HX市郊110kV变电站是地区性城市变电站，它由系统1和系统2供电，同时向变电站甲和变电站乙供电，系统总容量为：与系统联系较为紧密，在整个系统中占有重要地位。1.2 设计的内容变电所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。这就要求变电所的设计经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。故本次HX市郊110kV变
6、电站设计主要分为电气一次部分设计和电气二次部分设计两部分。电气二次部分设计主要包括变电所总体分析、电力系统分析、主接线的选择、主变的选择、所用变的选择、无功补偿的设计、短路电流的计算、电气设备继电保护的选择和防雷保护等内容。本部分设计主要参考了电气二次部分设计手册和有关的技术规程和工程实例进行的。本章小结本次设计的主要任务是HX市郊110kV的变电站的设计，设计的内容包括电气的二次部分的设计和计算。在一次部分中，要对电力系统和变电站进行总体分析，然后确定变电站电气主接线的形式，短路电流计算以及电气设备继电保护的选择。在具体计算后，还要为建造变电站进行配电装置及电气总平面的布置设计，使建站合理化
7、，并进行防雷设计，保证安全。第2章 电力系统及变电站总体分析2.1 引言根据35110KV变电站设计规范第1.0.31.0.6条规定：第1.0.3条：变电站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。第1.0.4条：变电站的设计，必须以全出发，统筹兼顾。按照负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件，综合国情合理地确定设计方案。第1.0.5条：变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。第1.0.6条：变电站设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。HX市郊变电所是一个110kV区域性变电所，向市区及附
8、近工矿企业以及生活用电供电，它由系统1（容量为250MVA）和系统2（容量为1100MVA）供电，同时向变电站甲和变电站乙供电，与系统联系紧密。 2.2 变电站总体分析2.2.1 变电所总体分析1.设计依据根据省电力公司计xxxx号文件xx变电所设计任务书的批复。2.建设的必要性该所位于HX市郊的工矿企业集中区的中心，为满足该地区经济发展及人民生活需要，决定在此建设区域性变电所。3.建设规模根据电力系统规划，本变电所的规模如下:电压等级：110/35/10kV线路回数：110kV近期2回，远景发展2回。 35kV 近期4回，远景发展2回。 10kV 近期9回，远景发展2回。4.所址概况该变电所
9、位于HX市郊，交通便利，变电所东为10kV负荷密集区，主要有机械厂、食品厂、玻璃厂、开关厂、电线电缆厂及部分市区用电。变电所以西主要有35kV的化肥厂、煤矿及部分乡镇用电。该变电所所址区海拔185m,地势平坦，为轻地震区。气象条件：年最高气温40,年最低气温10，年平均温度12,最热月平均最高温度34,最大风速30m/s,属于我国第标准气象区。线路有系统变电站S,南墙出发至HX变电站南墙，全长共12km，在线路3，7，9，11处共转角四次。其角度为28，56，90，78。全线地质为亚粘土地层，低耐力为2.5kg/ cm,天然容重2.7kg/cm，土壤电阻率为100cm变电所保护地下水位较低，水
10、质良好，无腐蚀性。2.2.2 负荷分析1.在35kV负荷中主要是煤矿和化肥厂和部分乡镇供电，其自然利用率都比较高，包含了大量的一类和二类负荷。若发生断电时，会造成生产机械设备的损坏，生产产品质量下降和一定的经济损失，煤矿设备停用甚至人员的伤亡。因此要尽可能保证其供电可靠性。表2-1 35kV负荷一览表电压等级负荷名称最大负荷（MW）负荷组成()自然力率(h)线长(km)备注近期远景一二35kV甲乡镇2.74.55300.912乙乡镇2.73.3755300.916水泥厂2.0252.715300.920化肥厂2.0252.715300.920备用12.0250.915备用22.70.9152.
11、在10kV负荷中，棉纺厂、开关厂、柴油机厂、玻璃厂、电线电缆、市区一类负荷比较多，且各类负荷的年利用小时数远大于电力系统的年平均利用系数，说明了该厂在未来电力系统中的作用和地位至关重要。若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，对市区医院则造成不良政治和社会影响，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，必须保证其供电可靠性。表2-2 10kV负荷一览表电压等级负荷名称最大负荷(MW)负荷组成 ()自然力率(h)线长(km)近期远景一二10kV棉纺厂1.622.720400.7555003.5开关厂1.352.02520400.7555003.5机械厂1.351.530400.785000
12、4.5柴油机厂3.3753.2425400.840003玻璃厂3.3754.0525400.840003电线电缆厂1.353.37530400.7245003北市区1.352.02520400.825002南市区1.352.02520400.825002食品厂1.352.02515300.840001.5备用12.430.78备用22.430.782.2.3 电力系统接线图图2-1 电力系统接线图附注：1.图中系统地容量、系统电抗均相当于系统的最大运行方式 2.最小运行方式下：； ；2.2.4 变电所地理位置示意图图2-2 变电站地理位置示意图本章小结本章主要根据任务设计书给出的负荷资料做出进
13、一步的分析完善，分析的内容包括：各电压等级的负荷名称、生产性质和特点、负荷组成类别的百分比、负荷的自然力率等，对供电的要求和政策等。最后列出负荷表并附加了必要的说明文字。对该站的负荷进行总体的分析，为后面的主变压器容量的选择，和电气主接线的设计打下基础。第3章 变电站主变压器的选择3.1 引言变压器是变电站最主要和最贵重的设备，因此主变的选择是变电站设计的关键。变压器的容量和台数直接影响到变电站的电气主接线形式和配电装置的结构。它的确定除了依据传递容量基本原始资料外，还要根据电力系统510年的远景发展计划，输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入电力系统中的紧密程度等因素，进行综合分析与合
14、理的选择。如果变压器的容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，而且也增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选的过小，将可能无法满足了变电站的电力负荷的需要。故而，变电站主变压器的选择应综合分析合理选择。3.1.2 主变容量选择应考虑参考电力工程电气设计手册中的规程：1.主变容量选择一般应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。2.根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电站应考虑一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其余主变压器应能保证全部负荷的60。3.同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。（主要考虑备用品，备件及维修方便）3.1.3 主变台数的考虑原则1.对大城市郊区的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变为宜。2.对地区性孤立的一次变或大型的工业专用变电所，设计时应考虑装三台的可能性。3.对规划只装两台主变的变电所，其主变容量原则上宜大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时
