大学毕业设计论文110KV变电所一次部分初步设计.docx
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大学毕业设计论文110KV变电所一次部分初步设计
110KV变电所电气一次部分初步设计原始资料
1待设变电所为郊区中间变电所，在供电给周围负荷的同时，也输送部分系统的交换功率。
2、系统电源情况：
待设变电所连着220KV变电所一个，110KV水电厂一个
220KV系统变电所：
在该变电所高压母线上的短路容量为500MVA，距离待设变电所
10KM
100KV水电厂的接线如图所示：
COS©=0.8
Xg*〃=0.2
3、所的地理位置
4、电力负荷水平
（1）待设计的变电所连接的电源之间有一定的功率交换预计有15KW，功率因数为
0.8。
（2）待设变电所10KV侧负荷如下表所示，预计10年内每年5%增长率。
负荷同时
系数Kop=0.8,Koq=0.7，年最大负荷利用小时数Tmax=4500h，预留四回备用。
（3）待设变电所10KV负荷表
序号
用户名称
最大负何MW
负荷性质
功率因数
1
7501厂
2.0
I
0.90
2
电台
2.0
I
0.90
3
印刷厂
4.2
I
0.90
4
自行车厂
3.8
II
0.90
5
机械厂
3.6
II
0.85
6
肉联厂
2.4
III
0.85
7
木材加工厂
2.0
III
0.85
8
建材厂
3.0
III
0.85
（4）变电所自用负荷以2台100KVA考虑。
5、气象及地质条件
（1）年最高温度40C；年最高日平均温度30C；年最低温度0C；最热地面下0.8M处土壤平均温度30.4C。
（2）年平均雷电日50日/年，土壤电阻率500Q/M，地震烈度3级以下，海拔高度50M。
（3）待设变电所无污染影响，所址外0.5KM处有一条主干公路，地理位置如地理环
境图所示。
毕业设计（论文）任务书
1、设计（论文）题目：
110KV变电所电气一次部分初步设计
2、设计（论文）内容
（1）选择变电所主要变压器台数、容量及型式；
（2）设计变电所电气主接线，并论证其为最佳主接线方案；
（3）设计变电所自用电接线；
（4）计算短路电流及选择主要电气设备；
（5）若110KV线路功率因数要求为0.9，试确定无功补偿量；
（6）变电所防雷保护及接地网的设计；
（7）设计变电所电气总平面布置。
3、设计（论文）的目的要求：
（1）通过本次设计，掌握变电所电气一次部分初步设计的方法及步骤，具备一定的工程实践知识及解决实际问题的能力。
（2）通过本次设计，提高绘制电气主接线等各类电气图纸的能力。
4、设计（论文）主要技术指标
（1）设计说明书及计算书各一份
（2）变电所电气接线图一张
（3）变电所自用电接线图一张
（4）避雷针（线）的布置图一张
（5）变电所接地网布置图一张
（6）10KV系统配置图一张
（7）变电所电气总平面图一张及所对应的断面图
5、进度安排
序号
阶段名称
日期
1
电气主接线方案确定
第一、二周
2
自用电接线设计
第三周
3
短路电流计算及电气设备选择
第四周
4
计算无功补偿量
第五周
5
防雷保护及接地网的设计
第六、七周
6
配电装置及电气总平面图布置设计
第八、九周
7
整理设计成果，答辩
第十周
6、应收集的资料及主要参考文献
《电力工程电气设计手册》一次部分
《供配电设计手册》焦留成主编，中国计划出版社
《电力工程专业毕业设计指南》电力系统分册，陈跃主编，中国水利水电出版社
《电类专业毕业设计指导》张华主编，机械工业出版社
《水电站电气设备》尹厚丰、应明耕主编，中国水利水电出版社
第一章变电所主变压器的选择及主接线的设计一、变电所主变压器台数、容量及型式的选择
1、变压器台数的选择
据国际《35-110KV变电所设计规范GB50059-92》有关条文规定，为保证供电的可靠性，变电所一般装设两台主变，当只有一个电源的变电所可由低压侧电网取得备用电源给重
要负荷供电时，可装设一台，现时待设变电所有水电厂和220KV变电所两个电源，故选择
2台主变。
2、主变压器容量的选择
主变容量应根据5-10年的发展规划进行选择，适当考虑到远期10-20年负荷的发展，
对城郊变电所，主变压器容量还应与城市规划相结合。
并应考虑主变正常运行和事故时的过
负荷能力。
对选两台主变的变电所，每台变压器的容量一般按式Sn=0.7Pm（Pm为变电所最
大负荷）选择：
按5年发展规划：
Sn=0.7Pm=16.44（MVA）
按10年发展规划：
Sn=0.7Pm=20.98（MVA）
这样当一台主变停用时，可保证对70%负荷供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，
而可保证对98%负荷供电，由于一般变电所大约有25%的非重要负荷，因此在一台主变停
用时，仍能对一、二级负荷供电。
3、主变压器型式的选择
变压器有油浸式和干式两种，一般在户外情况下采用三相油浸节能型变压器。
具有三种
电压的变电所，如通过各侧绕组的功率均达到15%以上时，多采用自耦变压器，以得到较
大的经济效益。
现待设变电所为郊区中间变电所，且只有110KV和10KV两个电压等级，
所以待设变电所选择三相双绕组高阻抗有载调压油浸式变压器，查《设备手册》选择型号为
SFZ7系列110KV级双绕组有载调压变压器，其技术参数列于表1-1
表1-1SFZ7系列110KV级双绕组有载调压变压器技术参数表
发展万案
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
低压
空载
负载
5年
SFZ7-
16000/
110
16000
110±
8X
1.5%
10.5
25.3
86
10.5
1.1
Yn,d11
10
年
SFZ7-
20000/
110
20000
110±
8X
1.5%
10.5
30
104
10.5
1.2
Yn,d11
二、变电所主接线的设计原则
待设的110KV变电站为市郊中间变电站，是降压变电站具有110KV、10KV两个电压
等级。
高压侧为电源侧，有二回路，其中连接着110KV水电厂一个和220KV变电站一个的
一回110KV线路，距离待设变电站分别为12KM和10KM。
两电源之间存在15MW的功率
交换，低压侧10KV为负荷侧，负荷性质分别为：
I、II、III类。
根据负荷性质，应设计20回10KV馈线其中包括四回备用馈线。
变电所主接线的设计对电气设备的选择。
配电装置的布置、工作的灵活性、继电保护以
及运行的可靠性与经济合理性有密切关系，而电气主接线是变电所电气部份的主体，对变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起重要作用。
根据我国《变电所设计技术规程》规
定：
变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数、设备特点及负荷性质等条
件确定。
并且应满足运行可靠、简单灵活。
操作方便和节省投资等要求。
现就主接线应满足
的可靠性、灵活性、经济性三项基本要求说明如下：
1、保证供电可靠性
（1）、断路器检修时，不影响对用户供电；
（2）、设备的母线故障或检修时，应尽量减少停止运行的回数和停运时间并保证对I类和II类负荷的供电；
（3）尽量避免全变电所停运的可能性
2、具有一定的灵活性
（1）、调度灵活，操作方便，应能灵活地投入或切除某些元件，调配电源负荷，能满足系统在事故检修及运行方式下的调整要求。
（2）、检修安全应能方便地运断路器，母线及继电保护设备进行安全检修而不影响电力网的正常运行及用户的供电。
（3）扩建方便，应能容易地从初期过渡到最终接线，并在扩建过渡时，一次和二次设备等所需的改造最少。
3、具有合理的经济性
（1）投资省，主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资，要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备的电缆投资。
（2）占地面积小，电气主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。
（3）电能损耗，经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数。
避免两次变压而增加电能的损耗。
综合以上所述，由于待设110KV变电所电源侧110KV有二回线路，低压侧10KV负荷侧负荷的性质分别为I、II、III类。
根据负荷性质，必须保证重要负荷供电的连续性、可靠性，为此，拟定本次设计的主接线初步方案。
三、变电所主接线初步方案
A、技术比较（确定各级电压等级配电装置的接线方式）
设计规程规定：
110-220KV配电装置中出线一回时，采用不分段单母线或变压器-线路单元接线，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线分段。
出线回数较
多，连接的电源较多，负荷大或污秽环境中，则采用双母线接线。
6-10KV配电装置中，一般采用单母线分段或单母线。
如果单母线分段不能满足供电可靠性，则可采用双母线接线。
现待设变电所中，其中110KV侧连着水电厂和220KV变电所2回进线，由于待设变电所中选用2台主变压器，故引出2回出线，因此采用桥形接线，而在10KV侧有多个供电线路，为满足供电可靠性可采用单母线分段或双母线。
1、变电所110KV侧可能接线方案技术比较如下表1-2所示
表1-2变电所110KV侧接线方案技术比较表
接线
内桥接线
外桥接线
方
案
L.L?
⑻1上^
接
■r.11F
线图
Jf1
J
■.X-.i....■.
11
ii
71£-5gT
匸eio；r
1J1
TT
优
内桥接线一次侧可装设线路保护，倒换
对变压器的切换方便，比内桥少两组隔离开关，
占
八、、
线路时操作方便，设备投资与占地面积
继电保护简单，易于过渡到单母线分段接线，
少
且投资少，占地面积少
缺
操作变压器和扩建成单母线分段不如
倒换线路时操作不方便，变电所一次侧无线路
占
八、、
外桥方便，不利于变压器经常切换
保护
适
这种接线适用于进线短而倒闸次数少的变电所
用
这种接线适用于进线距离长的终端变
或变压器米取经济运行需要经常切换的终端变
范
电所
电所以及可能发展为有穿越负荷的变电所
围
技
术
比
经上述比较，由于待设变电所两回线路进线分别为12KM和10KM较短，且考虑到以后
较
发展的需要，
因此选用外桥接线
结
果
2、变电所10KV侧可能接线方案技术比较如下表1-3所示:
表1-3变电所10KV侧可能接线方案技术表
接线方案
单母线分段接线
双母线接线
点时，接于该母线的全部进出线均停止运行适
比经上述比较，由于待设变电所负荷容量不大，在两种接线方式均满足可靠性的情况下，考较虑到经济问题，因此选用单母线分段接线
B、经济比较
经过上述技术比较，可初步确定待设变电所的电气主接线。
由于主变容量根据5-10年
的发展规划进行选择，且选择不同容量的变压器其综合投资和年运行费用就不同，因此进行
经济比较是很有必要的，初步拟定按5年发展规划和按10年发展规划两个方案对变压器进
行经济比较。
查《电气设备选择施工安装设计应用手册》，计算过程详看计算书，可得相关
参数如下表1-4所示：
表1-4经济比较表
方案号
综合投资Z（万兀）
年运行费用u（万兀）
I（按5年发展规划）
98.3
53.3
II（按10年发展规划）
112
57.7
比较结果
经上述比较，方案I的综合投资和年运行费用都比方案II
少，故选择方案I（按5年发展规划）
第二章变电所自用电接线设计
自用电接线包括从电源引接至所用电的全部网络，其中高压部分也是电站主接线的组成
部分。
所用电接线的基本要求与主接线大体相同，其中最主要的是供电的可靠性。
对小电站
还要力求接线简单、清晰、运行方便，并合理节省费用。
现主要以电源的引接方式、接线的形式的供电网络三个层次给予说明，所用变压器选择。
一、所用变压器的选择
按设计题目要求，变电所自用负荷接两台100KVA考虑，因此所用变压器应装设两台容量为100KVA的变压器，为了节省一、二次设备的投资和占地面积，以及运行维护的方便。
查表可选择SC9—100/10型树脂干式变压器，将其配置成可推拉式，装嵌在10KV高压柜内其技术参数列于表2-1
表2-1所用变压器技术参数
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
低压
空载
负载
SC9-100/10
100
10.5±
5%
0.4
0.4
1.48
4
2.0
Y/Yn0
二、所用电的接线形式
所用电的低压电路还具有相应的接线形式以满足可靠性等方面的要求。
（1）由前面一章知，单母线分段有较高的可靠性，现决定采用单用单母线分段，二分段母线用自动开关和闸刀开关相联，分段自动开关在正常情况下处于分闸位置，当因故失去一个
电源时，投入分段自动开关，由另一电源带全部负荷，这就是暗备用。
为了满足I类负荷对
恢复供电的紧迫要求宜设置BZT（备用电源自动投入）装置，以加速成切换过程和避免匆
忙中的人为操作。
两电源不允许在低压侧并列。
三、负荷供电回路所用负荷的供电回路常用以下四种形式，直接或间接地从低压母线取电。
（1）、一级辐射式供电
每个回路有单独的隔离引接、保护和操作电器以避免影响主母线的正常运行，供电可靠
性较高。
一般只限于某些容量较大或较重要的公共负荷。
（2）、二级辐射式供电
二级辐射式供电的前提是负荷的分组，采用分组二级供电方式的优点是：
A、便于供电
的分组管理，方便运行维护；B、减小主盘的供电回数，提高一级辐射供电的可靠性；C、
就地设置可大量节约电缆。
向I、II类负荷供电的分盘应采用有独立的引接闸刀开关的配电
盘，以保证供电的可靠性和灵活性。
（3）、干线式供电
对一些相邻近的小容量HI类负荷或同一用电设备的不同负荷可共用一组供电回路和电源电缆，直接在各负荷的操作电器的电源侧并接电源。
（4）、环网式供电
将干线式供电回路的末端接至另一电源，构成环式供电，环式供电用于重要负荷，但同
样也禁闭环运行。
综合考虑供电的可靠性、安全性、技术性和经济性决定采用：
高压部分采用单母线
分段，负荷配电采用一级辐射式、环网式混合供电。
具体图样见图纸书上。
第三章短路电流计算及主要设备的选择
一、短路电流计算
根据设计的变电所电气主接线绘制出等值电路图，采用标么值计算，取Sj=100MVA;Uj=Up网络，对选择10KV~110KV配电装置的电器和导体，需计算出在最大运行方式下流过电气设备的短路电流，选取di、d2两个短路点，计算过程详见计算书，各短
路点短路电流计算结果见表3-1
表3-1短路电流计算结果一览表
短路点
支路名称
（KV）
回路名称
次暂态短路电流
］〃⑶
（KA）
0.1S
短路电流
I0.1⑶
（KA）
0.2S
短路电流
1⑶
丨0.2
（KA）
1S短路电流
I1⑶
（KA）
2S短路电流
I2⑶
（KA）
4S稳态短路
电流
I用
（KA）
短路电流冲击值ich
（KA）
di
115
水电厂
S=2
X30
MW/
0.8
1.316
1.089
1.061
1.074
1.090
1.108
3.558
省网
Xxt=8
2.181
2.181
2.181
2.181
2.181
2.181
5.561
短路点总电流
IdE
3.497
3.270
3.242
3.255
3.271
3.289
8.917
d2
10.5
水电厂
S=2
X30
MW/
0.8
4.375
4.235
4.322
4.994
5.052
5.052
11.16
省网
Xxt=8
7.451
7.451
7.451
7.451
7.451
7.451
19.00
短路点总电流
IdE
11.826
11.686
11.773
12.445
12.503
12.503
30.09
、主要电气设备的选择
在选择电气设备时应遵循如下的原则：
1、导体和电器力求技术先进，安全适用，经济合理，贯彻以铝代铜，减小占地等政策。
2、在选择导体和电器时应按正常工作条件进行选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。
3、验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，按本工程的设计
规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。
4、为了便于维修，减少备品备件的型号，设计时同一电压等级的导体和电器尽量采用同一品种。
5、所选的导体和电器，应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件进行校验
根据原水电部86年颁布的《导体和电器选择设计技术规程SDGJ14-86》，对主电路所有
电气设备进行选择和校验，选择结果列于下列各表中。
表3-110KV高压开关柜一览表
开关柜的型号
KYN-10型
BA1-10、16、25
一次线路方案编号
05
23
27
47
18
19
一次线路方案图
I~=7=~
2
i
1
F
*
I
L
T
1」丄一$
J
■1
1
J
\用途
\
型号及名称\
馈电
左右联络
所用变压器
TV及避雷器（柜宽1000）
电容器柜（柜宽
1000）
SN10-10
I/630型少油断路
器
1
SN10-10II
I/2000型少油断路
器
1
1
LDJ型电流互感器
3
3
3
UKI-12
型电压互感器
3
RN2-10
型熔断器
3
FZ型避
雷器
3
3
SCL-10
型变压器
1
LQG-0.5型电流互感器
3
RN3-10
型熔断器
3
3
BW10.5-
12-1型电
容器
3
外形尺寸（宽X深x高）mm
800X1500
X2200
800X1800X2200
800X1500
X2200
800X1500X
2200
额定电流
（A）
630
2000
表3-2:
导体选择结果一览表
导线名称
型号
载流量（A）
最大允许应力
110KV母线
LGJ-25/4
252
10KV母线
LGY-100X8单条平放矩形铝母线
1454
69000000Pa
10KV电缆
3XZLQ-185普通粘性绝缘三芯（铝）
771
表3-3：
断路器选择结果一览表
安装地点
型号
额定电压
（KV）
最咼工作电压
（KV）
额定电流
（A）
额定短路开断电流
（KA）
动稳定电流
（KA）
4秒后热稳定电流
（KA）
110KV出
线
SW
110
126
1200
21
53
21
110KV分
段
SW6-110
110
126
1200
21
53
21
主变
110KV侧
SW6-110
110
126
1200
21
53
21
主变
10KV侧
SN10-10III
10
11.5
2000
40
130
40
10KV分
段
SN10-10III
10
11.5
2000
40
130
40
10KV馈
线
SN10-10J
10
11.5
630
20
50
20
表3-4:
电流互感器选择结果一览表
安装地
占
八、、
型号
额定电流比2X
600/5
级次组
合
额定二次负荷（⑵
1秒后热稳定倍数
动稳定倍数
0.5级
1.0级
主变
110KV
侧
LCWD-10
2X600/5
0.5/D/D
2
75
135
110KV
分段
LCWDL-10
2X600/5
0.5/D/D
2
75
135
主变
10KV
LDJ-10
3000/5
0.5/D
0.4
0.6
50
90
10KV分
段
LDJ-10
3000/5
0.5/D
0.4
0.6
50
90
10KV馈
线
LDJ-10
630/5
0.5/D
0.4
0.6
50
90
表3-5:
高压熔断器选择结果一览表
安装地点
型号
额定电压
（KV）
额定电流
（a）
最大开断电流（KA）
额定断流容量
（MVA）
备注
10KV侧电压互感
器
RN2-10
10
0.5
50
1000
1000
所用变压器
RN3-10/50
10
50
50
200
10KV侧
电容器
RN3-10/50
10
50
50
200
表3-6:
电压互感器选择结果表
安装地点
型号
数量
额定变比
额定容量（VA）
0.2级
0.5级
1级
110KV
线路侧
TYD-110
6个
110000/v3、
100/心
100/心100
50
100
10KV母
侧
VKI12
2组
10000/皿
1000/、
100/
30
90
280
表3-7隔离开并选择结果一览表
安装地点
型号
额定电压
（KV）
额定电流
（A）
动稳定电流
（KA）
4秒热稳定电流（KA）
110KV侧
GW4-110
110
1250
50
20
表3
升级会员 