变电站设计毕业设计论文.docx
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变电站设计毕业设计论文
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
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3）中文摘要（300字左右）、关键词
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8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
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2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要
本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。
从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。
关键词：
变电站，变压器，接线
附图：
1、电气主接线
2、电气总平面布置图
3、屋外配电装置断面图
4、屋内配电装置配置图
5、防雷和接地保护
6、短路电流计算及主设备选择
1概述及任务书
1.1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。
本文对某供电区内110kV降压变电站的一次设计部分技术问题提出一些设想，供其他工程设计参考。
设计依据：
1、中华人民共和国电力公司发布的《110kV变电所设计规程》
2、110kV变电站典型设计。
3、电力工程电气设计手册（电气一次部分）
1.2任务书
1.2.1待设计变电站的基本情况
1．变电所的类型：
地方降压变电站；
2．电压等级：
110/35/10kV；
3．负荷情况：
35kV侧：
最大55MW,最小35MW，Tmax=6500h，cosΦ=0.85；
10kV侧：
最大25MW,最小15MW，Tmax=6500h，cosΦ=0.9；
4．出线回路：
110kV侧：
2回（架空线）
35kV出线终期：
20回本期10回其中电缆4回
10kV出线终期：
5回
5．系统情况：
1）系统经双回路给变电站供电；
2）系统110kV母线短路容量为25000MVA；
3）系统110kV母线电压满足常调压要求。
6．环境条件：
1）最高气温40。
C，最低气温-20。
C，年平均气温28。
C
2）土壤电阻率ρ〈400欧.米
3）当地雷暴日:
40日/年
待设计变电所与电力系统的连接情况如下图所示:
图1-1变电站电力系统结构
1.2.2设计任务
1．分析原始资料，初选4—6种电气主接线；
2．选择主变压器的台数及容量，对初选4—6种电气主接线进行技术比较，淘汰较差的方案，保留2—3个技术上较好的方案；
3．对2—3个方案进行全面的技术、经济比较，确定最优的主接线方案；
4．短路电流计算；主要电气设备的选择及校验；
5．屋内、外配电装置的布置；
6．防雷和接地保护设计；
所址概况：
通过对设计任务和原始资料的分析计划变电站建设地形为平原地区，设计面积为68.6×57平方米，围墙内占地5.87亩，含围墙外1米占地6.25亩。
该站址场地地势平坦开阔，无滑坡、泥石流、土洞、溶洞等地质灾害现象分布，地下亦无矿藏分布；场地地基土类型为软弱土，建筑场地类别为Ⅱ类；场地抗震设防烈度为6度，设计基本加速度值为0.05g，设计特征周期为0.35s；场地地下水主要为潜水，深度3米左右，地下水质较好，对建筑材料无腐蚀性。
该站址历史上从无洪水灾害，根据收集的水文气象资料，并结合现场调查的实际情况，站址处不受50年一遇洪水威胁且无内涝现象。
2电气主接线设计
2.1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。
2.2主接线设计
2.2.1110kV主接线设计
该110kV变电站建成后主要作为供给工厂以及一部分居民生活用电。
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。
主供电源计划由100公里外的某220kV变电站110kV引出两回路供给。
方案I：
采用单母线接线
优点：
接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。
缺点：
不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。
单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。
适用范围：
一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220kV配电装置的出线回路数不超过两回。
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。
适用范围：
110-220kV配电装置的出线回路数为3-4回时。
方案Ⅲ:
桥形接线
110kV侧以双回路与系统相连，而变电站最常操作的是切换变压器，而与系统联接的线路不易发生故障或频繁切换，因此可采用外桥式线，这也有利于以后变电站的扩建。
优点是：
高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地过渡成单母线分段或双母线分接线。
缺点是：
可靠性不是太高，切换操作比较麻烦。
方案Ⅳ：
双母线接线
优点：
（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。
（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。
（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。
缺点：
（１）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投资大。
（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。
结论：
经过以上论证，考虑到投资的经济性及运行中对重要负荷的供电可靠性，决定采用单母线分段接线。
2.2.235kV主接线设计
方案I：
采用单母线接线
优点：
接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。
缺点：
不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。
单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。
适用范围：
一般适用于一台发电机或一台变压器的35-63kV配电装置的出线回路数不超过3回。
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。
适用范围：
35-63kV配电装置的出线回路数为4-8回时。
结论：
为保证对重要负荷的可靠供电，和快速检修，经过论证，决定采用单母线分段接线。
2.2.310kV主接线设计
方案I：
采用单母线接线
优点：
接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。
缺点：
不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。
单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。
适用范围：
6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回。
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。
适用范围：
6-10kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。
结论：
为保证对重要负荷的可靠供电，和快速检修，经过论证，决定采用单母线分段接线。
2.2.5本章小结
本章主要对变电站三个电压侧（110kV、35kV和10kV）的主接线方式进行方案分析比较。
从经济方面、运行可靠性方面和维修灵活性方面综合研究分析并确定各侧均采用单母线分段接线方式。
此方案可以保证重要负荷在一部分线路故障时的可靠运行，并减少维修时繁琐的步骤跟时间，实现最优化运行。
3主变压器的选择和站用电的设计
3.1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。
由公式
（3-1）
式中
——某电压等级的计算负荷
——同时系数
——该电压等级电网的线损率，一般取5%
P、
——各用户的负荷和功率因数
3.1.1站用负荷计算
表3-1所用电负荷资料
名称
容量（kW）
备注
主变风扇
2×10
连续、经常
充电模块
20
连续、经常
蓄电池通风
1.4
连续、不经常
蓄电池排风
1.7
连续、不经常
锅炉房水泵
1.7
连续、经常
载波室
1.7
连续、经常
110kV配电装置电源
10
短时、不经常
110kVQF冬天加热
1
连续
室外配电装置照明
10
连续
室内照明
10
连续
空调
14
连续、不经常
（1）对连续运行的电动机均应全部计入，即
P=PN=2×10+20+14+1.4+1.7+1.7+1.7=60.5（kW）（3-2）
（2）对不经常短时运行的设备，一般可不予计算，
P=0（kW）（3-3）
（3）照明负荷
P=1+10+10=21（kW）（3-4）
（4）所用电负荷
S=（60.5+21）×0.85=69（kW）（3-5）
3.1.210kV侧负荷计算
已知条件10kV侧负荷最大25MW，最小15MW，
；
3.1.335kV侧负荷计算
已知条件35kV侧负荷最大55MW，最小35MW，
；
3.1.4110kV侧负荷计算
由公式（3-1）求得
S110kV=（0.85×55+0.9×25）×（1＋5%）（最大负荷下）
=72.7MW
3.2主变的确定
3.2.1主变台数确定
对接带I、II类负荷比较高的变电站，以装设两台主变压器为宜。
考虑到该变电站在一次主接线中已考虑采用母线分段的方式。
故选用两台主变压器，容量相等、变比相同。
3.2.2变电站主变压器的确定
主变压器容量确定的要求：
1.主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。
2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：
对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的70～80%。
（3-6）
（0.7～0.8）
=（0.7~0.8）×（72.7/0.95）=53.6～61.2MVA
由于上述条件所限制。
当一台停运时，另一台则承担70%用电负荷，需求容量为53.6MVA。
故选两台60MVA的主变压器就可满足负荷需求。
故主变参数如下：
表3-2主变参数
型号
电压组合及分接范围
阻抗电压
空载电流
连接组
高压
中压
低压
高-中
高-低
中-低
0.81
YN，yn0,
d11
SSZ11-60000/110
110±8×1.25%
38.5±5%
10.5
11
10.5
17．5
6.5
3.3站用变台数、容量和型式的确定
3.3.1站用变台数的确定
对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。
因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。
3.3.2站用变容量的确定
站用变压器容量选择的要求：
站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。
考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。
每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。
S站=69/（1-10%）=76.7KVA（3-7）
3.3.3站用变型式的选择
考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。
站用变参数如下：
表3-3站用变参数
型号
电压组合
连接组标号
空载
损耗
负载
损耗
空载电流
阻抗电压
高压
高压分接范围
低压
S9-80/10
10.5
±5%
0.4
Y,yn0
0.48
2.6
1.3
4
3.4本章小结
本章针对变电站计划运行的情况，对负荷功率进行计算。
针对计算结果，主变压器决定选择两台60MVA的三相变压器并联运行，一方面可以保证近期负荷的可靠供电，一方面也提供相对大的容量供远期扩展。
站用电方面也预备了足够的容量，确保了检修时站用电关键区的可靠运行。
4补偿电容
因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。
根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。
《电力工程电力设计手册》规定“对于10～110kV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。
地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。
提高功率因数所需电容器容量Qfm为
（4-1）
——负荷所需补偿的最大容性无功量（kvar）；
——母线上的最大有功负荷，（kW）；
——补偿前的最大功率因数角，（°）；
——补偿后的最大功率因数角，（°）；
4.110kV并联电容补偿器选择
可以取Pfm10=S10kV=25MVA,功率因数由0.9补偿到0.92，由公式（4-1）求得：
=1458kvar（4-2）
按需求可选取12只100Kvar单只大容量电容器，共计1200Kvar。
4.2本章小结
本章对负荷侧的功率进行分析，确认无功补偿的电容容量。
算出由原有的各侧功率因数，提高到数值为0.92的功率因数。
选用高压并联电容器对负载进行无
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