KV变电站电气主接线设计方案课程设计方案.docx

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KV变电站电气主接线设计方案课程设计方案

110KV变电站电气主接线设计

1.电气主接线设计

1.1110KV变电站的技术背景3

1.2主接线的设计原则3

1.3主接线设计的基本要求3

1.4高压配电装置的接线方式4

1.5主接线的选择与设计8

1.6主变压器型式的选择9

2.短路电流计算

2.1短路电流计算的概述11

2.2短路计算的一般规定11

2.3短路计算的方法12

2.4短路电流计算12

3.电气设备选择与校验

3.1电气设备选择的一般条件15

3.2高压断路器的选型16

3.3高压隔离开关的选型17

3.4互感器的选择17

3.5短路稳定校验18

3.6高压熔断器的选择18

4.屋内外配电装置设计

4.1设计原则19

4.2设计的基本要求20

4.3布置及安装设计的具体要求20

4.4配电装置选择21

5.变电站防雷与接地设计

5.1雷电过电压的形成与危害22

5.2电气设备的防雷保护22

5.3避雷针的配置原则23

5.4避雷器的配置原则23

5.5避雷针、避雷线保护范围计算23

5.6变电所接地装置24

6.无功补偿设计

6.1无功补偿的概念及重要性24

6.2无功补偿的原则与基本要求24

7.变电所总体布置

7.1总体规划26

7.2总平面布置26

结束语27

参考文献27

1.电气主接线设计

1.1110KV变电站的技术背景

近年来，我国的电力工业在持续迅速的发展，而电力工业是我国国民经济的一个重要组成部分，其使命包括发电、输电及向用户的配电的全部过程。

完成这些任务的实体是电力系统，电力系统相应的有发电厂、输电系统、配电系统及电力用户组成。

110KV变电所一次部分的设计，是主要研究一个地方降压变电所是如何保证运行的可靠性、灵活性、经济性。

而变电所是作为电力系统的一部分，在连接输电系统和配点系统中起着重要作用。

我们这次选题的目的是将大学四年所学过的《电力工程》、《电力系统自动化》、《电机学》、《电路》等有关电力工业知识的课程，通过这次毕业设计将理论知识得以应用。

1.2主接线的设计原则

在进行主接线方式设计时，应考虑以下几点：

变电所在系统中的地位和作用；近期和远期的发展规模；

负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响；主变压器台数对主接线的影响；

备用容量的有无和大小对主接线的影响。

1.3主接线设计的基本要求

根据有关规定：

变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。

并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。

a.可靠性

所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。

主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。

因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。

同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。

评价主接线可靠性的标志如下：

（1）断路器检修时是否影响供电；

（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；

（3）变电站全部停电的可能性。

b.灵活性

主接线的灵活性有以下几方面的要求：

（1）调度灵活，操作方便。

可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

（2）检修安全。

可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。

（3）扩建方便。

随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。

所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过

度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。

c.经济性

可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即

欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。

所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。

（1）投资省。

主接线应简单清晰，以节约断路器、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和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6〜10kV）变

电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。

（2）年运行费小。

年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。

其

中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免

两次变压而增加电能损失。

（3）占地面积小。

电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。

在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。

（4）在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。

1.4高压配电装置的接线方式

a.单母线接线

图1单母线接线方式

优点：

接线简单清晰、设备少、操作方便；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不担任其它任何操作，使误操作的可能性减少；此外，投资少、便于扩建。

缺点：

不够灵活可靠，任意元件的故障或检修，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各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线分

开后才能恢复到非故障段的供电。

适用范围：

只有一台主变压器，10KV出线不超过5回，35KV出线不超过3回，110KV

出线不超过2回。

b.单母线分段接线

*12

图2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条回路，有两个电源供电;

（2）当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，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。

适用范围：

（1）6〜10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；

（2）35〜63KV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。

c.双母线接线

图3双母线接线（TQF-母线联络断路器）

双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联路断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，由于母线继电保护的要求，一般某一回路母线连接的方式运行。

在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：

在等电位下操作应先通后断。

如检

修工作母线时其操作步骤是：

先合上母线断路器TQF两侧的隔离开关，再合上TQF,向备用

线充电，这时两组母线等到电位。

为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。

完成母线转换后，再断开母联断路器TQF及其两侧的隔离开关，

即可对原工作母线进行检修。

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一个方向扩建，均不影响两组母线单位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，以至接线不同的母线短时不会

如单母线分段那样导致出线交叉跨越。

（4）便于实验

当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

缺点：

（1）增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。

（2）当母线故障或检修是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,需要隔离开关和短路器之间装设连锁装置。

适用范围：

出线带电抗器的6~10KV出线，35~60KV配电装置出线超过8回或连接电源

较多，负荷较大时，110KV~220KV出线超过5回时。

d.双母线分段接线

图4双母线分段接线

220KV进出线回路数较多，双母线需要分段，其分段原则是：

（1）当进线回路数为10〜14时，在一组母线上用断路器分段；

（2）当进线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；

（3）在双母线接线中，均装设两台母联兼旁断路器；

（4）为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段。

e.桥形接线

当只有两台变压器和两条输电线路时，可采用桥形接线，分为内桥与外桥形两种接线。

（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：

（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停运。

（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，线路需较长时期停运。

为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上须加装两组隔离开关。

桥连断路器检

修时，也可利用此跨条。

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，故障率较高情况。

（2）外桥形接线

优点：

同内桥形接线

缺点：

（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，变压器需较长时间停运。

为避免此缺点，可加装正常断开

运行的跨条，桥连断路器检修时，也可利用此跨条。

适用范围：

适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换或线路短时，故障率较少情况。

此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。

图5桥形接线

f.角形接线

多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。

为减少因断路器检修

而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用3〜5角形接线为宜，并且变压器与

出线回路宜对角对称分布。

优点

（1）投资少，平均每回只需装设一台断路器。

（2）没有汇流母线，在接线的任意段上发生故障，只需切除这一段及与其相连接的元件，对系统运行的影响较小。

（3）接线成闭合环形，在闭环运行时，可靠性灵活性较高。

（4）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，以减少误操作的可能性。

（5）占地面积少。

多角形接线占地面积约是普通中型双母线带旁路母线的40%，对地

形狭窄地区和地下洞内布置较合适。

缺点：

（1）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，即进出线回路数受到限制。

（2）每一进出线回路都江堰市连接着两台断路器，每一台断路器又连着两个回路，从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂。

（3）对调峰电站，为提高运行可靠性，避免经常开环运行，一般开停机需由发电机出口断路器承担，由此需要增设发电机出口断路器，并增加了变压器空载损耗。

适用范围

适用于最终进出线为3〜5回路的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。

图6角形接线

1.5主接线的选择