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1、110kv变电站电气主接线设计摘要随着社会的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳定性、可靠性和持续性。然而电网的稳定性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求电力设备运行可靠，操作灵活，经济合理，扩建方便。处于这几方面的考虑，本论文设计了设计了一个降压变电站。本次设计为110kv变电站的电气一次部分的设计，并绘制了电气主接线图。该变电站设有两台主变压器，站主接线为110kv,35kv和10kv三个电压等级。各个电压等级都采用单母线分段接线。在本次设计中主要进行了负荷计算，电气主接线的设计，短路电流计算，最大长期工作电流的计算，电气设备（包括断路器
2、，隔离开关，电流互感器，电压互感器和母线）的选择与防雷保护的设置。本设计以35-110kv变电所设计规和供配电系统设计规为依据，设计容符合有关国家经济技术政策，所选设备为国家推荐的新型产品，运行可靠，经济合理。第一章 概述第一节 概述随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设和改造、拉动需的发展计划，110kV变电站的建设迅猛发展。供电可靠性是城网建设改造的一个重要目标，110kV变电站设计是成网建设分中较为关键的技术环节，如何设计110kV变电站，是城网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。第二节 设计任务1.2.1 待设计变电站基本情
3、况该变电站位于省沙洋县后港镇，该地区地势平坦，交通便利，空气污染轻微。所处自然条件：年最高气温：45 年最底气温：-5 年平均气温 ：18 最热月平均最高温度：30 土壤温度：25 土壤电阻率：7000.cm该变电站建成后主要作为供给城郊的工厂以与一部分城郊居民生活用电。该变电站的电压等级为110kV/35kV/10kV，110kV是电源电压，35kV和10kV是二次电压。供电源由50公里外的兴隆港110kV变电站供给，备用电源为相距50km的110kV沙洋变电站经沙后线受电。该变电站带负荷情况见表1、表2。表1-1 35kV母线侧所带负荷负荷名称有功功率（MW）功率因数拾桥镇变50.9十里铺
4、镇变1.30.9蛟镇变4.80.9管珰镇变6.50.9古泵镇变50.9毛镇变4.80.9中压35kV侧计划送出线8回，其中2回备用。表1-2 10kV母线侧所带负荷负荷名称有功功率（MW）功率因数纺织厂110.9纺织厂22.30.9纺织厂32.30.9塑料厂2.20.9加工厂20.9材料厂1.20.9食品厂0.80.9化工厂0.80.9低压10kV侧计划送出线14回，其中4回备用，2回接站用变压器。待设计变电所与电力系统的连接情况如下图所示:系统110kV待设计110kV变电站35kV10kV1.2.2 设计任务（1） 选择本变电所主变的台数、容量和类型；（2） 变电所电气主接线设计，选出几个
5、电气主接线方案进行技术经济比较，确定一个较佳方案；（3） 短路电流计算；（4） 选择和校验所需电气设备（主变压器、断路器、隔离开关、母线、10kV电缆、电流互感器和电压互感器等等）；（5） 防雷保护规划设计；（6） 画出变电站主接线和站用电图纸；注：设计图纸应符合国家有关规程、规。第二章 电气主接线设计第一节 主接线设计的要求变电站主接线的选择是根据变电站系统中的地位和作用、地理位置、电压等级、变压器台数与容量和进出线等各种条件综合优化决定的。城市电网的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度大，用地紧，因此城网变电站接线除了满足安全可靠性外，还必须尽量简单化。因此变电站设计应该满足一下基本要求：
6、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，以与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
7、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。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。第二节 主接线设计2.2.1 35kV主接线设计主要考虑35kV的8回（总共8回出线，其中2回备用）出线供给对象的负荷性质。考虑以下两种优化方案：方案I：采用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个回路，有两个电源供电。2）当一段母线发
8、生故障，分段断路器自动将故障段切除，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或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。2）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用围：35-63kV配电装置的出线回路数为4-8回时。方案II：采用双母线接线优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便。适用围：一般适用于出线回路多，容量较大的配电装置中，35-60kV出线数超过8回，或连接电源较大，负荷较大时。经过对比，决定采用双母线接线方式。2.2.2 10kV主接线设计方案I：采用单母线接线优点：接线简单、设备少、操作方便、经济性好，并且母线便于向两端延伸，便于扩建。缺点：1）可靠性
9、差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止运行，造成全站长期停电。 2）调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。适用围：这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中 。 方案II：采用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个回路，有两个电源供电。2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，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或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。2）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用围：6 -10kV配电装置
10、的出线回路数为6回与以上时。为保证对重要负荷的可靠供电，和快速检修，经过以上论证，决定采用单母线分段接线。第三章 主变压器容量、型号和台数的选择1、 主变压器的选择 变电所主变压器的容量一般按照变电所建成后510年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其它变压器能满足变电所最大负荷Smax的70-80%或全部重要负荷选择，即： SN=0.7-0.8Smax/(N-1) (MVA)=29.26-32.96（MVA）式中N为变电所主变压器台数，本题目中N=2。注：本变电所输出总容量为，S=30.6+11.2=41.8（MVA）；2、 主变台数选择根据题目条件可知，主变台数为两台。在变电站中，用来向
11、电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。35110kV 变电所设计规规定，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。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。装有两台与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%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。装有两台与以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变
12、压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。为了担负更多的负荷取70%。则 70% =29260(kvA).。由负荷计算，装设两台主变压器，每台变压器额定容量按下式选择，故可选择两台型号为SFSZ7-31500/110的变压器。当一台主变停运时，即使不考虑变压器的事故过负荷能力，也能保证对61.0%的负荷供电。第四章 短路电流的计算.1 短路计算的原因与目的电力系统由于设备绝缘破坏，架空线路的线间或对地面导电物短接，或雷击大气过电压以与工作人员的误操作，都可能造成相与相、相与地之间导电部分短接，短路电流高达几万安、几十万安培。这样大的电流所产生的热效应与机械效应，会使电气设
13、备损坏，人身安全受到威胁，由于短路时系统电压骤降，设备不能运行。单相接地在中性点直接接地系统中，对邻近通信设备将产生严重的干扰和危险影响，所以电力系统必须进行短路故障计算。另外，对于电气设备的规格选择，继电保护的调整整定，对载流导体发热和电动力的核算，都需要对系统短路故障进行计算。短路计算选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析。在设计和选择发电厂 电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线时，确定是否需要采用限制短路电流的措施等，都需要进行必要的短路电流计算。计算电力系统暂态稳定计算，研究
14、短路对用户工作的影响等，也包含有短路计算的容。在确定输电线路对通讯的干扰，对已经发生的故障进行分析，都必须进行短路计算。4.2 短路计算的计算条件一、基本条件：短路计算中采用以下假设条件和原则：1、正常工作时，三相系统对称运行。2、所有电源的电动势相位角一样。3、电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。4、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。5、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。6、除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。7、元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整围。8、输电线路的电容略去不计。二、一般规定：1、验算导体和电器的动稳定、热稳定以与电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统5l0 年的远景发展规划。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的按线方式。2、选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿放电电流的影响。3、选择导
