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1、 110kV变电站电气主接线设计 白银进物理与电子信息学院 电气工程及其自动化 学号：120542041指导教师：高岳摘要：变电站是电力系统的重要组成部分，因此，变电站安全可靠运行与国民经济的发展密切相关。本次设计，假定某地的负荷现状以及分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对负荷资料的分析，从安全性、经济性及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，最后，根据最大负荷电流及短路电流计算的结果确定继电保护装置，从而完成了110kV电气一次部分的设计。关键词：变电站；电气设备；负荷计算；短路电流计算；电气主接线The design of 110
2、kV electrical substation main wiringBai Yin-jinCollege of Physics and Electronic Information Electric Engineering and Automation No: 120542041Tutor: Gao YueAbstract:Transformer substation is an important part of power system,and its safety and reliability are closely related with the development of
3、national economy. This design supposing the present load condition of certain place and analyzing the load development trend. From the load increasing illustrates thenecessity of the site,and thenthrough the analysis of theloaddata,considered from theaspects ofsafety,economy and reliability. Finally
4、,to determine therelay protectiondevice according to thecalculation of the maximumload current andshort circuit currentresults,thus completing the110kVelectrical design ofa part of the.Key words: transformer substation; electrical equipment; load calculation; short circuit current calculation;main e
5、lectrical wiring目 录1 引言41.1 选题的背景及意义41.2 设计的主要内容42 变电站的原始资料及负荷计算42.1 变电站的规模42. 2 变电站的基本数据52.2.1 110kV侧基本数据52.2.2 35kV侧基本数据52.2.3 l0kV侧站用负荷基本数据52. 3 系统情况52.4 负荷计算63 变电站短路电流计算63. 1 短路故障产生的原因63. 2 短路故障的危害73. 3 短路电流计算的目的及假设83. 4 短路电流计算的步骤93. 5 短路电流计算的结果94 电气主接线的设计104. 1 电气主接线设计的基本要求104.1.1 可靠性104. 1. 2
6、灵活性114. 1. 3 经济性114. 2 主接线的一般接线形式114. 3 主接线方案的选择124. 3. 1 110kV侧电气主接线124. 3. 2 35kV侧电气主接线134. 3. 3 10kV侧电气主接线145 主变压器的保护155.1 变压器的故障类型155. 2 变电站主变保护的配置155.2.1主变瓦斯保护155.2.2差动保护165.2.3主变压器的后备保护165.2.4过负荷保护165.2.5变压器的零序过流保护166 总结16参考文献17附录119附录2241 引言1.1 选题的背景及意义随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一
7、系列的用配电装置。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控。电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。变电站是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展，单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电站的建立促使变电站建筑结构和设计不断地改进和发展。变电站结构的改进、新型建材的采用、施工装备
8、的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。电气主接线是发电厂变电站的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。随着变电站综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，继而实现“无人值守”变电站已成为电力系统新的发展方向和趋势。为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，综合分析，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电站，用以协调各专业系统和各阶段有
9、关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益1。1.2 设计的主要内容本设计包括：(1)所设计变电站的基础资料数据分析。(2)所设计变电站负荷计算。(3)所设计变电站电气主接线的设计。(4)所设计变电站短路电流计算。(5)所设计变电站主变压器的保护。2 变电站的原始资料及负荷计算2.1 变电站的规模本次变电站设计为一110kV区域性变电站，以供给附近地区的工业、农业和民用电。该变电站建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电，以改善提高供电水平。同时和其他地区变电站联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。2. 2 变电站的基本数据2.2.1 110kV侧基本数据110kV侧出线4
10、回，另有2回备用，同时系数取0.9，其负荷参数如表1: 表1 110kV侧负荷参数负荷名称最大负荷(MW)功率因数回路数出线方式重型机械厂220.92架空线钢铁冶炼厂18.50.92架空线2.2.2 35kV侧基本数据35kV侧出线8回，另有2回备用，同时系数取0.9，其负荷参数如表2: 表2 35kV侧负荷参数负荷名称最大负荷(MW)功率因数回路数出线方式机床厂90.92架空线化工厂60.92架空线食品加工厂50.92架空线造纸厂40.91架空线纺织厂2.50.91架空线2.2.3 l0kV侧站用负荷基本数据l0kV侧装有电抗器和1台TT-30-6调相机；站用负荷为动力负荷和照明负荷，最大负
11、荷为91.5kVA，同时系数为0.85，功率因数为0.85。2. 3 系统情况本变电站的电压等级为110/35/10。变电站由两个系统供电，系统S1为600MVA容抗为0.38；系统S2为800MVA，容抗为0.45。线路1为30KM，线路2为20KM,线路3为25KM，线路型号为LGJQ-150。如图1所示：图1 系统结构图2.4 负荷计算要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流，首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷(动力负荷和照明负荷)、10kV负荷、35kV负荷和110kV侧负荷2,3。所用公式： (1)式中： 一一某电压等级的计算负荷 一一同时系数 a
12、%一一该电压等级电网的线损率，一般取5% P、一一各用户的负荷和功率因数(1) 站用负荷计算根据己知负荷资料，由公式 (1) 得：(2) 35kV侧负荷计算根据已知负荷资料，由公式 (1) 得：(3) 110kV侧负荷计算根据已知负荷资料，由公式 (1) 得：3 变电站短路电流计算3. 1 短路故障产生的原因工业与民用建筑中正常的生产经营、办公等活动以及人民的正常生活，都要求供电系统保证持续、安全、可靠地运行。但是由于各种原因，系统经常会出现故障，使正常运行状态遭到破坏。短路是系统常见的严重故障。所谓短路，就是系统中各种不正常的相与相之间或相与地之间的短接。产生短路的主要原因是电气设备载流部分
13、的相间绝缘或相对地绝缘被破坏3,6。系统发生短路的原因很多，主要有：(1) 设备原因电气设备、元件的损坏。如：设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿引起短路；发电机、变压器、电缆线路等的载流部分的绝缘材料在运行中损坏；以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路的功能。(2) 自然原因鸟兽跨接在裸露的载流部分以及大风或导线覆冰引起架空线路杆塔倒塌所造成的短路也是屡见不鲜的。(3) 人为原因 工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；此外运行人员在线路检修后未拆除地线就加电压等误操作也会引起短路故障。电力系统的
14、短路故障大多数发生在架空线路部分。总之，产生短路的原因有客观的，也有主观的，只要运行人员加强责任心，严格按规章制度办事，就可以把短路故障的发生控制在一个很低的限度内。3. 2 短路故障的危害供电系统发生短路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常超过正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来以下严重后果：(1) 短路电流的热效应巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。(2) 短路电流的电动力效应由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。(3) 短路系统电压下降短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成照明负荷诸如电灯突然变暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。(4) 不对称短路的磁效应当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势4。(5) 短路时的停电事故短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停电波及范围越大。(6) 破坏系统稳定造成系统瓦解短路可能造成的最
