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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，站内主接线为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
2、器，隔离开关，电流互感器，电压互感器和母线）的选择及防雷保护的设置。本设计以35-110kv变电所设计规范和供配电系统设计规范为依据，设计内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、拉动内需的发展计划，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
3、电站基本情况该变电站位于湖北省沙洋县后港镇，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及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
4、50.9十里铺镇变1.30.9蛟镇变4.80.9管珰镇变6.50.9古泵镇变50.9毛李镇变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
5、线设计，选出几个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、规范。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、变压器台数及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，用地紧张，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
6、该满足一下基本要求：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，以及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、影响范围最小，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
7、的停电。4、经济上合理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
8、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内停电。2）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：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。适用范围：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
9、，便于扩建。缺点：1）可靠性差。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。适用范围：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内停电。2）扩建时需向两个方向均衡扩建
10、。适用范围：6 -10kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。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。2.2.3 110kv主接线设计方案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内停电。2）扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：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
11、，扩建方便。适用范围：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，决定采用单母分段接线方式。第三章 主变压器容量、型号和台数的选择主变压器的选择：变压器容量和台数的确定： 变电站容量确定原则按供电负荷和510年规划负荷确定1）重要变电站按一台停运其余满足负荷的供电。2）非重要变电站按一台停运,其余变满足全部负荷（7080）%变压器的容量,其中8%为当地经济增长率，5为符合规划的5年。台数的确定原则变压器台数与电压等级、接线形式、传输容量及与系统联系紧密有关1）与系统联系紧密大中站，2台以上2）与系统联系弱小型厂站，1台；3）地
12、区孤立的变电站或大型企业变电站设3台变。结合所给资料可知，该变电站应选用两台一样，并且容量都为100MVA的主变压器，其中一台为备用。 变压器相数的确定： 在330kV及以下的电路系统中，一般采用三相变压器。绕组数的确定：在具有三种电压的变电所中，如果通过主变压器的功率达到该主变压器容量的15%及以上，或低压侧虽然无负荷，但在变电所内需要装设无功功率补偿装置时，主变压器宜采用三绕组变压器。结合本次设计的具体实际情况，都应选择三绕组变压器。绕组连接组号的确定：变压器三相绕组的连接组号必须和电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星型“Y”和三角型“d“两种，为保证消除三次谐
13、波的影响，必须有一个绕组为“d”型。我国110kV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择“Y”的连接方式，而35kV经消弧线圈接地采用Y，610kV侧采用“d”型连接方式。所以本次设计的变电站主变压器绕组连接方式为：Y/Y/d调压方式的确定： 变压器的调节方式有两种：无激磁调压和有载调压。无激磁调压的调整范围通常在22.5%以内；有载调压的调整范围可达30%，其结构复杂，价格较贵，只有在一下情况才予以选用。(1) 接于输出功率变化大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平时。(2) 接于时而为送端、时而为受端、具有可逆工作特点的联络
14、变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。为了保证供电质量，110kV及以下变压器应至少有一级电压的变压器采用有载调压。因此该站的主变压器110kV高压侧选择有载调压。变压器冷却方式的确定： 油浸式电力变压器的冷却方式随其型式和容量的不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环冷却等。中小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发热量。 容量在31.5MVA及以上的大容量变压器一般采用。 容量在350MVA及以上的特大容量变压器一般采用强迫油循环导向冷却。因此主变压器选用强迫油循环风冷却方式。根据以上设计原则，本次设计变电站确定为三绕组有载调压变压器，相关数据如下：型号：SFSZ11-63000/110 额定容量：63000kVA 高压：11081.25%kV 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及工作人员的误操作，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及
