110KV变电站工程设计实例.docx
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110KV变电站工程设计实例
毕业设计（论文）
电气工程及其自动化
毕业设计（论文）题目110KV终端变电所电气部分设计
摘要
本次毕业设计的题目是《110KV终端变电所电气部分设计》。
根据设计的要求，在设计的过程中，根据变电站的地理环境、容量和各回路数确定变电站电气主接线和站用电接线，并选择各变压器的型号；进行参数计算、画等值网络图，并计算各电压等级侧的短路电流，列出短路电流结果表；计算回路持续工作电流、选择各种高压电气设备，并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备。
随着科学技术的发展，网络技术的普及，数字化技术成为当今科学技术发展的前沿，变电站数字化对进一步提升变电站综合自动化水平将起到极大促进作用，是未来变电站建设的发展方向。
基于这种发展的需求，该变电站采用110kV变电站综合自动化。
利用数字化技术来解决目前综合自动化变电站存在的问题已成为可能。
本变电站就是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，并使通信网络化、模型和通信协议统一化、设备智能化、运行管理自动化。
通过本次设计，学习了设计的基本方法，巩固三年以来学过的知识，培养独立分析问题的能力，而且加深对变电站的全面了解。
关键词:
主接线;短路电流;电气设备;主变保护;配电装置
Abstract
Thisgraduationprojecttopicis:
"110/35/10KVTransformersubstationElectricityPartPreliminarydesign".Accordingtothedesignrequest,inthedesignprocess,accordingtothetransformersubstationgeographicalenvironment,thecapacityandvariousreturnroutesnumberdeterminedthetransformersubstationelectricityhostwiringandthestationuseelectricitythewiring,andchoosesvarioustransformersthemodel;Carriesontheparametercomputation,thepictureequivalentnetworkchart,andcalculatesvariousvoltagesranksidetheshort-circuitcurrent,liststheshort-circuitcurrentresulttable;Calculatesthereturnroutecontinuallyoperatingcurrent,chooseseachkindofhighpressureelectricalequipment,andverifiesvarioushighpressureunitaccordingtothecorrelationengineeringfactorandtheshort-circuitcurrentcomputedresulttable.
Alongwiththescienceandtechnologydevelopment,thenetworkingpopularization,thedigitizedtechnologywillbecomenowthescienceandtechnologydevelopmentthefront,thetransformersubstationdigitizationtofurtherpromotesthetransformersubstationsynthesisautomationleveltogetuptothelimitthebigpromoteraction,isthefuturetransformersubstationconstructiondevelopmentdirection.Basedonthiskindofdevelopmentdemand,thistransformersubstationthe110kVtransformersubstationsynthesisautomation.Solvesatpresentusingthedigitizedtechnologytosynthesizetheautomatedtransformersubstationexistencethequestionpossiblytobecome.Thistransformersubstationiscausesthetransformersubstationusingthedigitizedtechnologyinformationgathering,thetransmission,processing,theoutputprocesstodigitizecompletely,andcausesthecorrespondencenetwork,themodelandcommunicationprotocolunitizing,theequipmentintellectualization,themovementmanagementautomation.Throughthisdesign,hasstudiedthedesignessentialmethod,sincetheconsolidatedfouryearshavestudiedtheknowledge,raisestheindependentanalysisquestionability,moreoverdeepenstothetransformersubstationcomprehensiveunderstanding.
Keywords:
Mainwiring;Short-circuitcurrent;Electricalequipment;Thehostchangestheprotection,;Powerdistributionequipment
摘要2
Abstract3
目录4
第一章主变压器选型5
1.1概述5
1.2主变台数的选择5
第二章电气主接线的选择10
2.1概述10
2.3主接线接线方式选择13
第三章短路电流计算目的、条件及一般规定17
3.1短路电流计算的目的和条件18
3.2一般规定18
3.4选择短路电流计算点20
第四章主要电气设备选择26
4.1电气设备选择的一般原则26
4.2高压断路器的选择29
4.6电压互感器的配置和选择34
4.7避雷器的选择36
4.8补偿装置的选择36
4.9高压断路器的选择37
4.10110kV断路器的选择37
4.11主变35kV侧断路器及分段断路器的选择38
第五章主变压器继电保护的配置及整定计算70
5.1继电保护配置原则70
5.2变压器保护的整定计算72
5.3相间短路的后备保护--复合电压过电流保护75
结论76
致谢77
参考文献78
附录79
各主要电气设备选择结果一览表79
第一章主变压器选型
1.1概述
变压器是变电所中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高经济效益，达到远距离送电的目的。
而降压变压器则将高电压降低为用户所需的各级低电压，以满足
用户的需要。
主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。
因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷的增长速度等方面，并根据电力系统5—10年发展规划，综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。
如主变容量选择得过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便。
设备亦未能充分发挥效益。
若容量选择得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响变压器的使用寿命，同时还限制了变电所负荷的需要，显然技术上是不合理的。
在生产上电力变压器有制成单相，三相，双绕组，三绕组，自耦，分裂变压器等。
在选择变压器时，要根据原始资料和所设计的变电站的自身特点，在满足变压器可靠性的前提下，充分考虑到经济性来选择主变压器。
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1・2主变台数的选择
由原始资料可知，我们本次设计的变电站是一个110kV变电站，主要是接
受35kV和10kV线路的电能，通过主变向110kV电网输送，是一个较为重要的区域性变电站。
由于35KV、10KV进线回路多，汇聚到变电站的容量大，停电后对小水电电力生产及整个电力系统的稳定运行造成重大影响。
因此，选择主变
台数时，要确保供电的可靠性。
为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器，互为备用，可以避免因主变检修或故障而造成对用户的停电。
若变电站装设三台主变，虽然供电可靠性有所提高，但是投资较大，接线网络较复杂，增大了占地面积和配电设备及继电保护的复杂性，并带来
维护和倒闸操作的许多复杂化，并且会造成中压侧短路容量过大，不宜选用轻型设备。
考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合远期电力供应的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可输送全部小水电电力的65%以上（远期为55%以上），能保证正常供电，故可选择两台主变压器。
1.3变电所主变压器容量的确定
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5一10年的规划负荷选择,
并适当考虑到远期10一20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60%-70%。
S总=60.6MVA，由于上述条件所限制。
故选两台63000KVA的主变压器就可满足负荷需求。
1.4变电站主变压器型式的选择
具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。
而有载调压较容易稳定电压减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。
故本站主变压器选用有载三圈变压器。
我国110kV及以上电压变压器
绕组都采用丫。
连接；35kV采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。
35kV以下电压变压器绕组都采用丫连接。
1.5方案选择
1、方案一：
单台三相三绕组变压器，型号SFSZ9-120000/110,电压等级110/35/10。
2、方案二：
两台三相双绕组变压器，其中一台型号为SFSZ9-90000/110,电压
等级110/35;另一台为SFSZ9'20000/110，电压等级110/10。
3、方案三：
四台三相双绕组变压器，其中两台型号为SFSZ9-90000/110，电
压等级110/38.5;另两台型号为SFSZ9-30000/38.5电压等级38.5/10。
4、方案四：
两台三相三绕组变压器，型号为SFSL一63000/63000/63000，电压等级110/35/10。
主变方案技术比较
方案比较
万案一
万案二
万案三
方案四
优点
接地简单占地
面积小
接线简单
运行可靠，灵活性高
运行可靠，灵活
性高
缺点
运行可靠，灵活性高但不能满足用户的需要
运行可靠，灵活性高但不能满足用户的需要
选用变压器多，维护工作量大
110KV终端变电所有重要的I，U类负荷，为满足运行的可靠性和灵
活性，应选择两台以上变压器，因此选择方案三、方案四进行经济比较分析。
1.6容量、参数选择
1,
方案三，如图
35KV负荷由两台电压为110KV/35KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证35KV用户的一级和二级全部负荷的供电。
35KV用户的一级和二级全部总容量：
S35=50（MVA），因此可选择两台
SFPSZ9-90000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：
YN，d11
10KV负荷由两台电压为35KV/1OKV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证10KV用户的一级和二级全部负荷的供电。
10KV用户的一级和二级全部总容量：
S10=25（MVA），因此可选择两台SFSZ9
-30000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：
YN，d11。
2.方案四，如图
110KV
所有负荷均由两台电压为110KV/35KV/1OKV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证所有用户的70%全部负荷的供电。
用户的70%全部总容量：
S110=55.6（MVA），因此可选择
SFSL-63000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：
YN，丫n0,d11。
主变110KV、35KV、10KV三侧容量分别为100%/100%/100%。
1.7主变主要技术参数选择
（1）方案三:
主变
额定电压
空载电流
空载损耗
负载损耗
阻抗电压
SFPSZ9-90000/110
110/35
0.35%
74KW
330KW
10.5
SFSZ9-30000/35
35/10
0.3%
18.1KW
70KW
10.5
（2）方案四:
型号及容
量（KVA）
额定电压
（KV）
连接组别
损耗（KW）
阻抗电压
U（%）
空载电流（%）
重量
（t）
短路
高中
高低
中低
高中
高低
中低
121+2X2.5%/
SFSL-630
38.5+2X2.5%
YNYn0
8
41
41
26
10
10
6.5
2.2
00
/10.5
d11
4
0
—
0
0
5
5
主变方案经济比较
主变及其附属设备综合投资比较
（1）方案三：
SFPSZ9-90000/110主变两台，2x440=880万元
SFSZ9-12500/110主变两台，2x110=220万元
110KVSF6断路器户外间隔四个，4x58.1=232.4万元
35KV断路器户外间隔两个，2x18.8=37.6万元
10KV断路器户内间隔两个，2x9.仁18.2万元
综合投资：
1388.2万元。
（2）方案四：
SFSL-63000/110主变两台，2x400=800万元
110KVSF6断路器户外间隔两个，2x58.1=116.2万元
35KV断路器户外间隔两个，2x18.8=37.6万元
10KV断路器户内间隔两个，2x9.仁18.2万元
综合投资：
972万元
方案三
方案四
综合投资
1388.2万元
972万元
年运行费用
365.3万元
226万元
从上表比较可知，方案四比较方案三不管在综合投资方面，还是在年运行费用都
要经济，因此决定选用方案四两台SFSL-63000/110三相线圈变压器。
第二章电气主接线的选择
2.1概述
电气主接线是变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。
主接线的确定对电力系统整体及变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟订有较大影响。
因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线。
在选择电气主接线时，应以下列各点作为设计依据：
变电所在电力系统中的地位和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。
一、可靠性是电力生产和分配的首要要求。
主接线首先应满足这个要求。
主接线可靠性的具体要求：
1、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。
2、断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或部分二级负荷的供电。
3、尽量避免发电厂，变电所全部停运。
二、灵活性。
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
1、调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。
2、检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。
3、扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下投入新设备并且对一次和二次部分的改建工作量最少。
三、经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，做到经济合理。
1、投资省
1主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。
2要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备控制电缆。
3要能限制短路电流、以便于选择价廉的电气设备或轻型电缆。
4如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电所可
米用简单电器。
2、占地面积小，主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。
3、电能损失少，经济合理地选择主变压器的种类（比如绕组、三绕组、自耦变压器），容量、数量，要避免两次变压而增加电能损失。
2.2各种主接线接线方式的特点
电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主
体，在进出线较多时（一般超出4回），为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。
本次所设计的变电所110kV出线有2回，35kV进出线有6回，10kV进出线有8回，所以采用有母线的连接。
2.2.1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（母线或母线隔离开关等）故障时检修，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母线的供电。
适用范围：
6〜10kV配电装置的出线回路数不超过5回；35〜63kV配电装置出线回路数不超过3回；110〜220kV配电装置的出线回路数不超过2回。
2.2.2单母线分段接线
优点：
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，两段母线可看成是两个独立电源，提高了供电的可靠性，可对重要用户供电。
当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线继续工作。
缺点：
当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之停止工作。
当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。
扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围：
1）6〜10kV配电装置出线回路数为6回及以上时；
2）35kV配电装置出线回路数为4~8回时；
3）110~220kV配电装置出线回路数为3~4回时。
2.2.3单母分段带旁路母线
这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35~110kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。
2.2.4桥型接线
1、内桥形接线
优点：
高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：
变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。
适用范围：
适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。
2、外桥形接线
优点：
高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：
线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。
高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。
适用范围：
适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。
2.2.5角形接线
优点：
投资省，平均每回路只需装设一台断路器。
设有汇流母线，在接线的任一段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元件，对系统运行的影响小。
接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性、灵活性较高，每回路由两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电，也不需旁路设施，隔离开关只作为检修时隔离之用，以减少误操作可能性。
占地面积小。
缺点：
任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性。
因此，断路器数量不能多，即进出线回路数要受到限制。
每一进出线回路都连接着两台断路器，每一台断路器又连接两个回路，从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。
适用范围：
适用于最终进出线为3~5回的110kV及以上配电装置。
不宜用于有再扩建可能的发电厂变电所中。
2.2.6一台半断路器接线
有高度可靠性，每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，只跳开与此母线相连的所有断路器，任何回路不停电。
在事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回；运行调度灵活，操作检修方便，隔离开关仅作检修时用，避免了将隔离开关作操作时的倒闸操作。
检修任一断路器或母线时，回路不需要切换。
由于一个回路连接着两台断路器，一台中间断路器连接着两个回路，使继电保护及二次回路复杂，投资较大。
这种接线方式一般用于进出线数在6回及以上的超高压配电装置中。
227双母线接线
优点：
1、供电可靠。
通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断：
一组母线故障时，能迅速恢复供电：
检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。
2、调度灵活。
各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3、
扩建方便。
向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母
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