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1、摘 要变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，它是供电系统的枢纽，在供电系统中占有重要的地位。本毕业设计以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定为准绳，结合工程实际情况，保证供电可靠，调度灵活，满足各项技术要求。本次110kV长征变电站设计，其设计分为电气一次、二次部分设计。本文重点是变电站的一次设计，包括主接线形式、变压器和电气设备的选择以及防雷措施和配电装置的设计等。本文的另一部分是电气二次部分的设计，主要是继电保护的基本原理和线路、变压器的保护配置等。本变电所设计为毕业设计课题，目的是巩固大学所学知识，使我对大学所学的主干课程有一个较为全面、系统的
2、掌握，增强理论联系实际的能力以及提高我的工程意识，为未来的实际工作奠定了必要的基础。关键词 变电所，变压器，主接线，继电保护目 录摘 要I1 绪 论12 电力系统及变电所总体分析32.1 电力系统分析32.2 变电所总体分析32.3 负荷分析与计算53 主变压器选择和电气主接线设计73.1 主变压器选择73.2 电气主接线设计93.3 各电压级电气主接线设计113.4 主变中性点接地方式选择133.5 所用变设计163.6 无功补偿设计164 短路电流计算194.1 短路电流计算概述194.2 短路电流的计算205 电气设备选择235.1 电气设备选择的一般原则与技术条件235.2 导体的选择
3、265.3 高压断路器和隔离开关的选择275.4 互感器的选择285.5 电气设备选择一览表296 配电装置选择和总平面设计326.1 配电装置的选择326.2 总平面布置设计357 防雷设计377.1 防雷设计的一般原则377.2 直击雷保护设计377.3 雷电侵入波保护设计378 电气二次部分的设计418.1 对继电保护的要求418.2 主变压器的配置418.3 线路保护配置43结 论45谢 辞46参考文献46附录2 计算书59附录3 图纸- 73 -1 绪论随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指
4、标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转换场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及
5、系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。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。变电所根据它在系统中的地位，可分为以下几类：枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330500kV的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。中间变电所：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330kV，同时又降低供当地用电，这样的变电所起中间环节作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。地区变电所：高压侧一般为110220kV，向地区
6、用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，又使该地区中断停电。终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110kV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户收到损失。110kV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。在电力系统中，除应采取各项积极措施
7、或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而且有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。2 电力系统及变电所总体分析2.1 电力系统分析110kV长征变电所将位于市区，向市区工业、生活等用户供电，属于新建变电所。它由系统S1、S2向它供电，S1
8、容量1700MVA，S2容量250MVA，S1、S2直接向它供电。110kV区域降压变电站是电网建设和电网改造中非常重要技术环节，所以做好110kV变电站的设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中，尤其是在110kV变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和噪声等环保问题、电能质量差等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以110kV变电所需要采用节约资源的设计方案，要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高的要求。11
9、0kV变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，110kV变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，110kV变电站应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。2.2 变电所总体分析本变电所电压等级：110/10kV；线路回数：110kV近期2回，远景发展2回；10kV近期12回， 远景发展6回。图2.1 电力系统接线简图附注：(1) 图中，系统容量、系统阻抗均相当于最大运行方式； (2) 最
10、小运行方式下：S1=1700MVA，XS1=0.61；S2=250MVA，XS2=0.73。表2.1 负荷资料表（10kV负荷的同时率Kt取0.85）电压等级负荷名称最大负荷(MW)穿越功率(MW)负荷组成（%）功率因数Tmax(h)线长(km)近期远景近期远景一级二级110kV市系线101810市甲线101810备用110备用21210kV棉纺厂12320400.7555003.5棉纺厂22320400.7555003.5印染厂12330400.7850004.5印染厂22330400.7850004.5毛纺厂2320400.7550002.5针织厂1220400.7545001.5柴油机厂
11、13425400.840003柴油机厂23425400.840003橡胶厂1230400.7245003市区12320400.825002市区22320400.825002食品厂1215300.840001.5备用12备用22备用32备用42备用52备用62地形、地质、水文、气象条件： 所址地区海拔200米，地势平坦，非强地震地区。年最高气温+40C，年最低气温-20C，年平均温度+15C，最热月平均最高温+32C。最大覆冰厚度 b=10mm。最大风速25m/s,，属于我国第六标准气象区。全线为黄土层地带，地耐力2.4 ，天然容重=2g/。内摩擦角，土壤电阻率100 , 地下水位较低，水质良好
12、，无腐蚀性。土壤热阻系数=120Ccm/wm。土温20C。图2.2所址条件2.3 负荷分析与计算2.3.1 负荷大小和重要性一级负荷：必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证对全部一级符合不间断供电；二级负荷：一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证全部或大部分二级负荷不间断供电；三级负荷：对三级负荷一般只需要一个电源供电。2.3.2 负荷计算的目的计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小，又将使电器和导线电缆在运行过程中过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷的重要性。2.3.3 负荷计算10kV侧负荷该电压级向市区工业、生活及乡镇工业与农业用户供电，为生产及生活用电。其中，一二重要级负荷占50%左右。计算该电压及时同时系数取0.85。近期负荷： 远期负荷： I类负荷和II类负荷： 3 主变压器选择和电气主接线设计3.1 主变压器选择在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。利用上节的有关负荷计算结果和以下国家能源部颁发的110kV变电所设计技术规程中有关规程，便可选择主变的台数、容量和型
