110kV县城变电站设计毕业论文Word下载.docx
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第十章结论
30
致谢
31
参考文献
32
随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。
变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。
变电站的安全运行对电力系统至关重要，本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。
通过对原始资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的
选择及校验、接线图的绘制以及防雷与接地设备的选择等步骤、最终确定了110kV变电
站所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷。
通过本次毕业设计，达到了巩固《发电厂电气部分》及相关课程的理论知识，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的水平和能力，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题，培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。
务求使我们更加熟悉电气主接线，短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，并在设计中增新、拓宽、提高专业知识，完善知识结构，开发创造型思维，提高专业技术水平，培养综合能力。
我们要继续在电力方面深入研究学习，争取为中国的电力事业贡献我们的力量。
第一章：
本次待设变电所均为10kW出线的负荷，且负荷所有出线一次上全部上完.根据任务书里给出的有功负荷和功率因数,可通过Q=Ptg（cos-10算出各线无功如下：
电压
（kV）
负荷名称
最大负荷
（KW）
回路数
供电方式
每回线长
度km
Cos①
无功
Q（kVar）
震原线
1000
1
电缆
1.5
0.8
750
凛苑线
1.2
0.85
619.74
长舍线
1.6
东林印刷
2500
2
架空
3
1875
彩岭化纤
1549.36
虹桥绸厂
1.1
0.83
1680
A服装厂
2000
0.84
1291.87
B毛纺厂
0.81
1809.97
C机械厂
3000
1.3
225O
金海集团
1859.23
青江宾馆
临抗线
0.79
582.06
东园线
800
0.9
0.78
641.83
繁河线
600
庆连线
562.5
前站水厂
4000
3.2
3209.13
工P=30600KW
2Q=21905.69KVar
此过程为：
Qi=1000tg（cos-10.8）=750kVar
凛苑线:
P2=1OOOKW
-1
2=1000tg（cos0.85）=619.74kVar
长舍线:
P3=1OOOKW
Q3=1000tg（cos0.8）=750kVar
东林印刷：
P4=25OOKW
Q4=2500tg（cos0.8）=1875kVar
彩岭化纤：
P5=25OOKW
Q5=2500tg（cos10.85）=1549.36kVar
虹桥绸厂：
P6=25OOKW
Q6=2500tg（cos0.83）=1680kVar
A服装厂：
P7=2OOOKW
Q7=2000tg（cos-10.84）=1291.87kVar
B毛纺厂：
P8=25OOKW
Q8=2500tg（cos-10.81）=1809.97kVar
C机械厂：
P9=3OOOKW
Q9=3000tg（cos0.8）=2250kVar
金海集团：
Pio=3OOOKW
Qio=3000tg（cos0.85）=1859.23kVar
青江宾馆：
Pii=2500KW
Qii=2500tg（cos0.8）=1875kVar
临抗线:
Pi2=750KW
Qi2=750tg（cos>
10.79）=582.06kVar
东圆线:
Pi3=800KW
Qi3=800tg（cos510.78）=641.83kVar
繁河线:
Pi4=800KW
Qi4=800tg（cos0.8）=600kVar
庆连线:
Pi5=750KW
Qi5=750tg（cos>
10.8）=562.5kVar
前站水厂：
Pi6=4000KW
Qi6=4000tg（cos0.78）=3209.13kVar
因此:
ZPi=1OOO+1OOO+1OOO+25OO+25OO+25OO+2OOO+25OO+3OOO+3OOO
+25OO+75O+8OO+8OO+75O+4OOO=3O6OOKW
ZQi=750+619.74+750+1875+1549.36+1680+1291.87+1809.97+2250
+1859.23+1875+582.06+641.83+600+562.5+3209.13=21905.69kVar
考虑负荷同率，取0.9
S'
=T（£
Pif+（送Qi）2=0.9j306002+21905.692=33869.42KVA
考虑增长，按5-8年计，（所用变太小可忽略不计算）则
S=S'
（1+7%=33869.42（1+7%r=33869.42K.71818618=58193.97KVA
第二章：
主变的台数、容量、形式的选择直接影响到电气主接线和配电装置的布置以及系统的安全经济运行。
此外，主边的选择还应根据5-8年的发展规划、馈线回路数、电压等级等因素。
2.1主变台数：
如果设置一台主变，那当主变故障或者检修时，将造成全所停电,无法保证供电可靠性，如果设置三台及以上主变，尽管满足供电可靠性，但是接线方式复杂，运行维护工作量大且成本高备用容量下降。
装设两台变压器既满足了供电性又符合了投资的经济性，因此本次待设变电所选择两台主变压器。
2.2主变容量：
主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择。
根据变
电所所带负荷的性质和电网结构来确定变压器的容量。
对于有重要负荷变压器的变电所,
应考虑当断开一台主变压器时，另外一台的容量应不小于65%的全部负荷，并应该保证
用户的一、二级负荷。
对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。
2.3主变的形式
一般3-330kv变电系统均采用三相变压器，因为因为一台三相式较同容量
的三台单相式投资小，占地少，损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维
护较方便。
且分接头可在带负荷的情况下调节，能提高供电质量同时又能稳定系统电
采用“丫”接法，同时为了抑制三次谐波对电源的影响，10KV侧采用“△”接法。
故连接组别采用Yn-dH
变压器中性点经一个隔离开关接地，这样可以更灵活地控制系统的运行方式，使系统更安全的运行。
综合上述：
选用型号为SZ9-40000/110的主变压器，它的技术参数如下:
型号
额定容量（kVA）
额定电压（kV）
空载电流
（%）
空载损耗
（kW）
负载损耗
阻抗电压
连接方式
咼压
低压
SZ9
40000
110±
X1.25%
10.5
1.0
50.5
174
12.5
YNd11
3.1：
10KV出线
1.
震原线:
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
第三章：
_1.05P
lFmax=—=
VSUNcos®
lFmax=
|Fmax=
东林印刷:
彩岭化纤:
虹桥绸厂:
A服装厂:
B毛纺厂:
C机械厂:
10.金海集团:
11.青江宾馆:
12.临抗线:
13.东圆线:
1厂05切00=75.78A
X10X0.8
二曲1000=71.32A
如10x0.85
1.05X1000=75.78a
如10^0.8
IFmax=
1厂05饯00=189.44A
J3X10咒0.8
L05"
500=178.52A
J3X10X0.85
500=182.6A
J3X10X0.83
:
奶2000=144.34A
』3^10咒0.84
J5*2500=187.1A
J3X10X0.81
筲5天3000=227.33A
V3X10X0.8
T5"
000=213.97A
如10咒0.85
1厂05"
500=189.44A
/.E750=57.55A
J3X10X0.79
；
.0^800=62.18A
如10X0.78
14.繁河线：
］曲800=60.62A
73x10x0.8
15.庆连线：
105X750
1O5750=56.83A
16.前站水厂：
岁5^000=31O.88A
后10咒0.78
3.2:
10KV主变进线:
輕=口^竺叵〜2424.87A
曲e如10
3.3:
10KV进线（考虑一线供两变）
第四章：
目前，我国电力系统中性点的接地方式可分为两大类：
一类是有效接地系统，即中性点直接接地系统，包括中性点直接接地和中性点经小电抗接地系统；
另一类是中性点
550KV、
非有效接地系统，即小电流接地系统，包括有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地以及中性点经电阻接地系统。
中性点在不同的系统电压中通常有以下的运行方式：
220KV、110KV系统中性点直接接地，35KV系统中性点经消弧线圈接地，10KV系统中性点不接地或经消弧线圈、电阻、电抗接地。
4.1:
110KV侧:
变压器中性点不接地系统发生单相接地故障，相间电压不变，仍然对称，系统可继续运行2小时，因此供电可靠性较高。
但非故障相电压升高V3倍，由于非故障相电压升
高为线电压，就要求系统中的各种电气设备的绝缘必须按线电压设计。
但在电压等级较高的系统中，绝缘费用比较高，降低绝缘水平带来的经济效益比较显著，因此一般不采用中性点不接地方式。
因此110KV及以上电网广泛采用中性点直接接地。
中性点直接接地方式是将变压器的中性点直接于大地相连，强迫中性点保持地电位，正常运行时，中性点无电流流过，单相接地构成短路时，各相电压不对称，为了防止大的短路电流损坏设备必须快速切断故障，提高供电可靠性，可采用自动重合闸装置。
中性点直接接地系统对线路的绝缘水平要求较低，可按相电压设计绝缘，能降低绝缘造价，经济效益明显。
4.2:
10KV侧:
3-10KV系统发生发生单相接地故障时，接地点处的接地电流为一容性电流，其值为正常时一相电容电流的3倍。
若接地电流不大，则接地点处的电弧通常可以自行熄灭。
系统的运行经验表明，10KV及以下电力网的接地电流不超过30A时，接地电弧通常自行熄灭；
当10KV电网接地电流超过30A可能在接地点处产生间歇性电弧或稳定燃烧的电弧。
在间歇性电弧的作用下，网络中的电感和电容可能产生震荡，造成电弧过电压、甚至多点接地故障。
在待设的变电所10KV出线有24回，其电缆长度和架空线长度总和
不小，因此当发生接地故障时，其电容电流会很大，故中性点采用经消弧线圈的运行方式。
综上所述：
110KV侧系统采用中性点直接接地系统
10KV侧系统采用中性点经消弧线圈接地
第五章：
电气主接线是发电厂、变电所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电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和系统经济性密切相关，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定有较大影响。
因此，选择电气主接线必须满足以下基本要求:
、必须保证供电的安全可靠性。
、应具有一定的灵活性。
三、操作尽可能简单、方便。
四、经济上应合理。
（一）110KV电气主接线：
当仅有两台变压器和两条线路时，采用桥形接线。
方案一：
内桥接线
（1）优点：
高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
（2）缺点：
①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投运。
2桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。
3出线断路器检修时，线路需较长期停运。
（3）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。
方案二：
外桥接线
同内桥接线。
①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。
②桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。
③变压器侧断路器检修时，变压器需较长时期停运。
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。
此外，线路有穿越功率时，也宜采外桥形接线。
此次设计，因待建变电所主供城市负荷，对供电可靠率要求较高，且变电所两条进线长度分别为40KM与30KM，变电所的两台变压器不需要经常切换操作，故采用方案一:
内桥接线。
（二）10kV电气主接线:
对于有多回引出线的变电所，电压为6〜60kV侧的母线，可采用单母线、单母分段及双母线等形式的接线。
单母线接线。
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。
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。
（3）适用范围，一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况:
16〜10KV配电装置的出线回路数不超过5回。
235〜63KV配电装置的出线回路数不超过3回。
3110〜220KV配电装置的出线回路数不超过2回。
单母线分段接线。
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.
①当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修
期间内停电。
②当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。
③扩建时需向两个方向均衡扩建。
①6〜10KV配电装置的出线回路数为6回及以上时。
②35〜63KV配电装置的出线回路数为4〜8回时。
③110〜220KV配电装置的出线回路数为3〜4回时。
方案三：
双母线接线。
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
线而不致使供电中断；
一组母线故障后，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：
向双母线的左右任一方向扩建，均不影响两组母线的电
源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电，当有双回架空线路时，可以顺序布置,
以致连接不同母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。
4便于试验。
当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路断开，单独
接至一组母线上。
①增加一组母线，使每回路就需要增加一组隔离开关（母线）。
②当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器，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器之间装设连锁装置。
（3）适用范围。
当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度时对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下:
①6〜10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时。
②35〜63KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多，负荷较大
时。
③110〜220KV配电装置出线回路数为5回及以上时；
或当110〜220配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。
此次设计，出线回路数较多，有不少双回路供电重要用户，故不采用单母线接线。
双母线的设备较多，配电装置布置复杂，投资和占地面积增大，因本次设计的变电所为城市变，用地较为紧张，故不采用双母线接线。
而单母线分段接线，较单母线接线提高了供电可靠性和灵活性，又比双母线接线节约投贸和占地面积，故采用此方案。
综上所述，本次设计电气主接线选择如下:
（1）110KV:
选用内桥接线。
（2）10KV:
选用单母分段接线。
第六章：
短路是电力系统非常普遍的现象。
在发生短路的时候，由于电源供电回路的阻抗减
小以及短路瞬间的暂态过程，使短路回路电流激烈增加，可达额定电流的数十乃至数百
倍。
而短路造成的危害包括以下几方面:
短路鼓掌会破坏系统的稳定运行。
不对称短路会影响高压线路附近的通信。
因此我们要进行短路计算再根据其值采取减小短路电流的措施以避免短路电流过大带来的严重后果。
短路电流计算的目的主要是为了解决以下的问题：
电气设备的选择、继电保护的设计和整定、接线方式的比较和选择。
（一）原来的计算电路图如下:
（三）等值电路图的简化如下:
（四）参数计算
（以下均为标幺值）
设Ub=UaN,SB=100MVA
变压器：
X1=X2=10.^xlOO=o.O7
100150
10.5100——=0.07100150
线路：
X5=0.4X20=0.06064
51152
X6=0.4>
^2^^°
^=0.067
61152
X7=X8=10.5天100=0.2625
10040
X9=（Xj//X2）+X5=0.07/2+0.061=0.096
X10=（X3〃X4）+X6=0.07/2+0.067=0.102
X11=（X7//X8）=0.262/2=0.131
X12=（X9//X10）=0.096//0.102=0.049
X13=X11+X12=0.131+0.049=0.18
（五）短路电流计算
110kV侧短路电流为:
Ik1*=尹1+XL1=0.035+0.06064=10.4559
IK1=0.502X10.4559=5.25kA
IK2
10kV侧短路电流为:
1/2Xt1+Xl1+Xt20.035+0.06064+0.2625一2.7922
IK2=5.5X2.7922=15.36kA
10kV侧短路电流小于16kA
因限制短路电流的需要本变电所应采用全分裂或一线带两变的运行方式。
其冲击电流为：
ish110=2.55X5.25=13.39kV
ish10=2.55X15.36=39.17kV
第七章：
电气设备的选择
电气设备是系统正常运行的重要组成部分。
尤其在系统发生短路时，设备更要经受短路电流，可靠地运行。
为了保证系统安全、经济、可靠地运行，正确合理地选择电气设备尤为重要。
各种电气设备的选择要按最大负荷电流来选择型号，按最大短路电流来来校验；
也可按照设备的特点要求来满足特殊条件。
根据前面的短路计算，得到以下的结果：
短路电流（kA）
冲击电流
ish=2.551“（kA）
热效应Qk（4s）
[（kA）8]
负荷电流（A）
110KV
10.24
26.11
419.43
440.89
10KV
30.55
77.47
3691.5
2424.87
7.1:
110KV侧
7.1.1:
110KV各电气元件相互联结用的软导线
（1）主变出口软导线的选择：
按最大负荷电流选择：
Imax=
14咒40000
L=293.92A
后110
查导体载流量选LGJ-240/3070C时载流量为655A
la,=0.14970-40In=0.149730655=534.55220.4A
热稳定校验:
短路时间为:
tk=tpr+tab=3+0.06=3.06
导体正常工作时温度为:
=40+（70*1
查得：
C=95
进线回路考虑一线带两变的运行方式
tk=tpr+tab=3+0.06=3.06
短路电流产生的热效应：
Qk=5（1”2+10「2+I'
'
2）
傀12tk/2tk
=3^（5.252+1^5.252+5.252）12
=84.34（kA）•S
断路器
ZF5T组合电器组SF6断路器
计算值
项目
单位
参数
数值
额定电压Un
kV
126
系统电压Us
110
额定电流In
A
1250
最大工作电流
Imax
419.89
额定开断电流
INbr
kA
31.5
短路电流I'
5.25
额定关合电流
iNcl
80
冲击电流ish
13.39
热稳定
（kA）2•S
31.5天3=2976
升级会员 