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1、 中南大学 110kV区域变电站电气部分设计电气工程及其自动化专业毕业设计目 录第1章 设计的内容和要求11.1 原始资料分析11.2 设计原则和基本要求21.3 设计内容2第2章 主变压器的选择32.1 主变台数的确定32.2 本变电站站用变压器的选择42.3 小结5第3章 电气主接线的选择63.1 选择原则63.1.1 主接线设计的基本要求及原则63.1.2 主接线的基本形式和特点73.2 变电站的各侧主接线方案的拟定73.3 小结11第4章 短路电流计算124.1 短路计算的目的及假设124.2 短路电流计算的步骤124.3 短路电流计算及计算结果134.4 小结16第5章 导体和电气设
2、备的选择175.1 电气设备的选择原则175.2 断路器和隔离开关的选择175.3 互感器的选择205.4 母线的选择225.5 高压熔断器的选择245.6 消弧线圈的选择245.7 小结25第6章 变电站防雷保护及其配置266.1 直击雷的过电压保护266.2 雷电侵入波的过电压保护266.3 避雷器和避雷线的配置266.4 小结27第7章 高压配电装置及平面布置287.1 设计原则与要求287.2 高压配电装置297.3 小结30结 论31参考文献32致 谢33附录1 避雷针保护范围图34附录2 变电所总体平面布置图35附录3 110KV/35KV/10KV降压变电站电气一次主接线图353
3、6第1章 设计的内容和要求1.1 原始资料分析1、变电站的建设规模（1）、类型：110kV地方变电站。（2）、最终容量：根据电力系统的规划需要安装两台容量为31.5 MVA，电压为110kV/35kV/10kV的主变压器，主变各侧容量比为100/100/100，一次设计并建成。2、电力系统与本所的连接情况（1）、待设计的变电站是一座降压变电站，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。（2）、本变电站有两回平行线路与110kV电力系统连接，有两回35kV电力系统连接。图1 变电所连接示意图（3）、本变电站在系统最大运行方式下的系统正、负阻抗的标么值示意图如图1（Sj=100MVA）,110kV及
4、35kV电源容量为无穷大，阻抗值各包含平行线路阻抗在内。图1 变电所连接示意图电所不考虑装调相机、电容器等无功补偿设备，35kV因电网线路的电容电流较少，也不装设消弧线圈。110kV出线无电源。电力负荷水平110kV进出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。35kV进出线共2回，两回进线连接着35kV电源，输送容量各为35000KVA。10kV出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按5000KVA设计；另外5回每回输送容量为4000KVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。本变电站自用电主要负荷如表1-2 表12 110kV变电站自用电负荷序
5、 号设备名称额定容量（kW）功率因数（cos）安装台数工作台数备 注1主充电机200.8511周期性负荷2浮充电机4.50.8511经常性负荷3主变通风0.150.853232经常性负荷4蓄电池通风2.70.8511经常性负荷5检修、试验用电150.85经常性负荷6载波通讯用电10.85经常性负荷7屋内照明5.28屋外照明4.59生活水泵4.50.8522周期性负荷10福利区用电1.50.85周期性负荷计算负荷S=5.2+4.5+（20+4.5+0.15*32+2.7+15+1+4.5*2+1.5）*0.8549.725 (kVA)5、环境条件（1）当地年最高温度39.1，年最低温度5.9，最
6、热月平均最高温度29；最热月平均地下0.8m土壤温度21.5。（2）当地海拔高度1518.3m。（3）当地雷电日T=25.1日/年。1.2 设计原则和基本要求 设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，并且具有可扩建的方便性。要求如下： 1)选择主变压器台数、容量和型式(一般按变电站建成5-10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力)； 2)设计变电所电气主接线； 3)短路电流计算； 4)主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定;1.3 设计内容本次设计的是一个降压变电站
7、，有三个电压等级(110kV35kV10kV)，110kV主接线采用双母线接线方式，两路进线，35kV和10kV主接线均采用单母线分段接线方式。主变压器容量为2*315MVA，110kV与35kV之间采用YoYo12连接方式，110kV与10kV之间采用Yo11连接方式。本设计采用的主变压器有两个出线端子，一端接35kV的引出线，另一端接10kV的引出线。设计中主要涉及的是变电站内部电气部分的设计，并未涉及到出线线路具体应用到什么用户，所以负荷统计表相对比较简洁，也减少了电气主接线图的制作难度。第2章 主变压器的选择2.1 主变台数的确定待设计变电站在电力系统中的地位：本变电站为一降压变电站，
8、在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务，地位比较重要。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。待设计变电站的建设规模： （1）电压等级110kV/35kV10kV （2）线路回路数量 110kV进出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。35kV进出线共2回，两回进线连接着35kV电源，输送容量各为35000KVA。10kV进出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按5000KVA设计；另外5回每回输送容量为4000
9、KVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。（3）主变选择 由第一章概况及负荷统计可知：主变压器选为两台110kV级低损耗三绕组有载调压变压器，每台容量为31.5MVA，两变压器同时运行。电压等级：110KV35KV/10KV，各侧容量比：100：100：100。1）变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。 2）在330KV及以下电力系统中，一般选三相变压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯低压中压高压线圈，高与低之间阻抗最大。 3）绕组数和接线组别的确定： 该变
10、电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采用Y0连接，35KV采用Y形连接，10KV采用连接。4）调压方式的选择：普通型的变压器调压范围小，仅为5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围
11、时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。5）冷却方式的选择：主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。所以用两台SFSZ731500/110型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数如下：表2-1 变压器技术数据型 号额定容量（kVA）额定电压（kV）损 耗（kW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别高压中压低压空载短路SFSZ731500/110315001108*1.25%354*1.25%10.58.241U12=10.5%U13=17.5%U23=6.5%1Y
12、N、yno、dn2.2 本变电站站用变压器的选择变电站的站用电是变电站的重要负荷，因此，在站用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电站发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电站安全，经济的运行。一般变电站装设一台站用变压器，对于枢纽变电站、装有两台以上主变压器的变电站中应装设两台容量相等的站用变压器，互为备用，如果能从变电站外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台站用变压器。根据如上规定，本变电站选用两台容量相等的站用变压器。站用变压器的容量应按站用负荷选择： S照明负荷+其余负荷*0.85(kVA
13、)站用变压器的容量：SeS0.85P十P照明(kVA)根据任务书给出的站用负荷计算：S5.2+ 4.5+（20+4.5+0.15*32+2.7+15+1+4.5*2+1.5）*0.8549.725 (kVA) 考虑一定的站用负荷增长裕度，站用变10KV侧选择两台SL712510型号配电变压器，互为备用。根据容量选择站用电变压器如下：型号：SL712510；容量为：125(kVA)连接组别号：Yn，yn0 调压范围为：高压：5阻抗电压为(%)：42.3 小结在本章中，根据本变电站的实际情况选择了变电站的主变压器和站用变压器：主变压器为两台SFSZ731500/110型有载调压变压器；站用变压器两
14、台SL712510型号配电变压器。第3章 电气主接线的选择3.1 选择原则电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定与电力系统及变电站运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电站主接线的最佳方案。3.1.1 主接线设计的基本要求及原则变电站主接线设计的基本要求：1)可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线的设计必须满足这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都将影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估某个主接线图的可靠性时，应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应该予以遵循。 2)灵活性 电气主接线不但在正常运行情况下能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，
