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1、 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 110KV变电所电气部分设计 学习中心： 层 次： 专科起点本科 专 业： 年 级： 年 春/秋 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 年 月 日 / 内容摘要变电所是是输配电系统中的一个重要环节，起着电能的汇集和分配等重要作用，对电网安全和经济运行起着举足轻重的作用。变电所电气一次部分设计包括变电所总体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置和总平面设计等。对这些环节的优化设计，有利于提高供电质量及其它用户的供电稳定性，降低电气系统安全隐患，达到安全、经济运行的目的。论文主要介绍了110KV变
2、电站电气设计，包括主变选择、电气主接线的选择、短路电流计算、电气设备选择、绝缘配合及过电压保护等。重点讨论了主变压器的数量、容量以及形式和主接线方式。最后介绍了变电站防雷接地的一些基本知识和设计方法。关键词：变电站；短路电流；防雷接地目 录内容摘要I1 绪论11.1 110KV变电站主要电气设备研究现状11.2 110KV变电站设计发展趋势11.3 本次论文的主要工作22 电气设计的主要内容32.1 变电所的总体分析及主变选择32.1.1 主变压器布置原则32.1.2 主变压器的选择原则32.2 电气主接线的选择42.3 短路电流计算42.4 电气设备选择52.4.1设备选择52.4.2 导体
3、选择52.5 绝缘配合及过电压保护52.5.1绝缘配合原则52.5.2避雷器的配置63 变电所的总体分析及主变选择73.1 变电所的总体情况分析73.2 主变压器容量的选择73.2.1 负荷分析73.2.2 容量选择83.3 主变压器台数的选择83.4 变压器形式选择94 电气主接线设计104.1 引言104.2 电气主接线设计的原则和基本要求104.3 电气主接线设计说明114.3.1 高压侧110KV侧接线114.3.2 低压35KV侧124.3.3 低压10KV侧125 短路电流计算145.1 短路计算的目的145.2 变电所短路短路电流计算155.2.1 110KV高压侧短路计算155
4、.2.2 10KV低压侧短路计算175.2.3 计算结果176 防雷装置设计196.1. 避雷针的设置及防雷保护校验196.1.1 避雷针设置196.1.2 校验206.2 接地装置的设置217 结论22参考文献231 绪论 1.1 110KV变电站主要电气设备研究现状我国变电站设计的趋势分析随着经济的发展，我国电力系统建设已经成为一个值得探讨的问题，根据我国变电站的发展情况以及我国的国情来看我国的变电站设计的发展趋势。尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。变电站接线方案趋于简单随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增
5、加，变电站接线简化趋于可能。例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展,可靠性大为提高，检修时间少。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价,提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。简化接线方案集中在这些方面：我国500kV330kV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线，但现在有些设计院提出，根据工程情况，可采用3/2断路器变压器-母线组接线，可靠性与3/2断路器接线基本相同，却可以降低投资。大量采用新的电气一次设备近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、
6、新型设备不断出现，设备趋于无油化。 比如现在随着气体封闭式组合电器技术的不断完善，越来越多的高压变电站采用气体封闭式组合电器。目前，国内外广泛采用的110kV紧凑型组合电器的主要产品有COMPASS、COMPACT、MCI等，其中，COMPASS在我国已得到了广泛的应用。户外插接式智能型组合电器则是一种功能更加完备的高压开关，它包含一次、二次设备以及相关的插接式复合光缆等。美国公司从60年代就开始提供气体封闭式组合电器，90年代初期，有美国公司在总结和吸收了世界各国已投入运行的5000多个SF6气体封闭式组合电器间隔运行经验的基础上，开发研制出了LK04型气体封闭式组合电器，其额定电压为145
7、kV，LK04型气体封闭式组合电器将所有元件模块化，并采用组合式的隔离开关/接地开关单元、插接式高压电缆头、电压互感器、就地控制柜也是布置在本体上、智能化运行和管理等许多新的技术，使得气体封闭式组合电器向模块化、组合化、小型化、智能化等方向又迈进了一大步。1此外，法国的阿尔斯通公司、日本的三菱公司、伊林公司灯都相继开发出了新一代的110kV气体封闭式组合电器。这些气体封闭式组合电器运行可靠性高、施工安装简单、节省占地面积和空间、运行维护方便，是高压电气设备未来发展的一个主要方向，也符合我国国情和技术发展的大方向。1.2 110KV变电站设计发展趋势上世纪90年代，110KV变电站设计中电气设备
8、自动化控制成为我国电力行业的热点之一。2它是将110KV变电站中的二次设备(包括测量仪表、信号系统、微机保护、自动装置、运动装置等)经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全110KV变电站的主要设备和输配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度系统通信等综合性的自动化功能。它取消了传统的控制屏台、表计等常规设备，因而节省了控制电缆，缩小了控制室面积，并具有功能综合化、分级分布式和微机化的系统结构、测量显示数字化、操作监视屏幕化以及运行管理智能化等特点。110KV变电站综合自动化系统不管是早期的集中型，中期的分层分布型以及目前的
9、分散型，各分散的单元与传感器(CT、PT)之间还有模拟的连接，并且一般都还有进一步的可分性。因此，都还是一种集散控制系统。随着计算机技术、网络技术的进一步发展，对110KV变电站传统的一次、二次系统设计观念的更新，产品制造水平的不断提高，一种基于计算机技术、通信技术和控制技术的高度综合与集成的产物数字式110KV变电站，将成为110KV变电站设计的发展方向。1.3 本次论文的主要工作110KV变电所的设计或改造既需要保证安全可靠性和灵活性，又应该保证保护环境、节约资源、易于实现自动化。在这种要求下，110KV变电所电气主接线的设计必须简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染
10、最小。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。基于此，我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的110KV变电所为目的，从主变压器设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出了自己的设计思路。具体来说，本文选某110KV变电所作为设计对象，完成有关变电所的电气部分的设计。全文共包括七章内容。第一章为绪论，主要介绍了目前国内外变电站主要电气设备的发展现状，同时介绍了变电站设计的发展趋势。第二章为论文总论，主要介绍了本文设计的基本概念和基本原则，包括总体分析及主变选择、电气主接线的选择、短
11、路电流计算、电气设备选择、绝缘配合及过电压保护等的基本问题。第三章为主变压器的选择，主要是对主变压器的数量、容量以及形式进行比较选择，选择原则主要是在能够满足系统要求的前提下，尽可能选择无油化，易检修等特点。第四章为确定主接线方式，根据主接线方式的确定原则，确定了本设计的主接线方式，不仅能够满足安全、稳定的特点，还保留了灵活性以及日后扩建的可能性。第五章为短路电流的计算，计算了短路时系统工作的电流情况。第六章介绍了防雷接地的一些基本知识和设计方法。第七章为结论部分，对全文进行总结。2 电气设计的主要内容电气设计包括强电和弱电两部分，强电部分的设计内容主要包括：变配电系统、电力和照明系统、防雷接
12、地系统等。3一般来说，变配电系统主要包括：高低压系统、变压器、备用电源系统等；电力系统主要包括电力系统配电及控制；照明系统则包括室内外各类照明；防雷接地系统包括防雷电波侵入、防雷电感应、接地、等电位联结和局部等电位联结、辅助等电位联结等等。变电所是电力系统的重要组成部分。变电所电气一次部分设计包括变电所总体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置和总平面设计等。2.1 变电所的总体分析及主变选择变电站主要电气设备的选择应满足DL/T5222和国家电网公司110500kV变电站通用设备典型规范相关规定。考虑设备的通用性，在一个地区同类设备参数应尽可能统一。42.1.1
13、 主变压器布置原则（1） 根据环境要求，变压器可采用屋外布置或屋内布置方式，宜综合考虑降噪和通风的要求。（2）变压器可采用自然油循环风冷和自冷的冷却方式，可采用变压器本体与散热器分体布置方式。（3）当110kV 主变布置在屋外，两台主变之间防火净距小于8m，需设置防火墙。（4）110kV 主变压器横梁可采用10.5m 布置宽度。2.1.2 主变压器的选择原则（1）变压器台数：主要根据负荷大小,负荷对供电可靠性和电能质量的要求来决定,并兼顾节约电能,降低造价,运行方便。（2）变压器容量：应根据计算负荷选择。两台或两台以上的变压器，当其中一台停电后，其余变压器应能保证全部一级负荷及大部分二级负荷的
14、用电。变压器的容量还应根据电动机起动电流或其它负荷冲击的条件进行验算。选择变压器容量应考虑低压电器的短路工作条件。（3）变压器型号：一般分为电力变压器和特种变压器。电力变压器按用途又可分为升压变压器,降压变压器、配电变压器、联络变压器和厂用电变压器等几种；它还可以按线圈数、相数、冷却方式及调压方式等分类。最终确定了对主变压器的选择：主变压器型式:三相三绕组普通变压器额定电压:110士22.5%/121/38.5KV2.2 电气主接线的选择电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直接影响运行的可靠性、灵活性，它的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。变电站的电气主接线应根据变电站在电力系统中的地位、变电站的规划容量、负荷性质、线路和变压器连接元件总数、设备特点等条件确定，并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或
