西南交大一次课程设计-110kV降压变电所电气设计Word文件下载.doc

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完成110kV降压变电所电气设计，熟悉变电站一次系统设计步骤，掌握变电站一次系统设计方法。

课程设计任务要求：

（包括原始数据、技术参数、设计条件、设计要求等）

1、负荷情况

110kV降压变电所，有8回35kV出线，每回负荷按3750kW考虑，，年最大负荷利用小时数，一、二类负荷占50%，总出线长度约70km（其中最长一回35kV出线为9km）；

另外有6回10kV出线，总负荷约15MW,，年最大负荷利用小时数，一、二类负荷占30%。

2、系统情况

本变电所由两回110kV电源供电，其中一回来自东南方向30km处的火力发电厂；

另一回来自正南方向20km处的地区变电所。

本变电所与系统连接情况如图1所示：

最大运行方式时，系统1两台发电机和两台变压器均投入运行；

最小运行方式时，系统1投入一台发电机和一台变压器运行，系统2可视为无穷大电源系统。

待设计

变电所

系统1

系统2

图1系统示意图

3、自然条件

本所所在地区的平均海拔1000m，年最高气温40°

C，年最低气温-10°

C，年平均气温20°

C，年最热月平均气温30°

C，年雷暴日为30天，土壤性质以砂质粘土为主。

课程设计主要任务：

本设计只作电气初步设计，不作施工设计。

设计的主要内容包括：

（1）确定电气主接线图方案；

（2）主变压器选择；

（3）短路电流计算；

（4）主要电气设备及导线选择和校验。

课程设计参考文献：

[1]熊信银．发电厂电气部分（第四版）[M]．北京：

中国电力出版社，2009．

[2]姚春球．发电厂电气部分（第四版）[M]．北京：

中国电力出版社，2007．

[3]牟道槐．发电厂变电站电气部分（第三版）[M]．重庆：

重庆大学出版社，2009．

[4]郑晓丹．发电厂电气部分[M]．北京：

机械工程出版社，2011．

[5]王晓茹，高仕斌．电力系统分析[M]．北京：

高等教育出版社，2011．

[6]韩祯祥主编，电力系统分析（第5版），浙江大学出版社，2011，2

[7]规范《电力工程电气设备手册--电气一次部分》

指导教

师签字

系主任审核签字

摘要

电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位，因为电能与其他能源比较具有显著的优越性，它可以方便地与其他能量相互转换，可以经济的远距离输送，并在使用时易于操作和控制，根据工业生产的需要，决定新建一座110kV降压变电所，培养综合运用所学知识的能力，扩大和深化所学的理论知识和基本技能，从而使理论与实践相结合。

通过此次设计，主要掌握发电厂和变电所电气部分中各种电器设备和一、二次系统的接线和装置的基本知识，并通过相应的实践环节，掌握基本技能。

设计变电站为降压变电站，其电压等级为110kV，具有中型容量的规模的特点，在系统中将主要承担负荷分配任务，从而该站主接线设计务必着重考虑可靠性。

该工程的实施有利于完善和加强110kV电网功能，提高电网安全运行水平。

从负荷特点及电压等级可知，它具有110、35、10kV三级电压。

110kV进线两回。

35kV出线回路数为8回；

10kV出线回路数为6回。

关键词：

电气主接线；

主变压器；

短路计算；

目录

摘要 IV

第一章电气主接线设计 1

1.1电气主接线的基本要求 1

1.2电气主接线方案的初步设计 1

1.2.1主接线的初步选择 1

1.2.2可靠性的要求 3

1.2.3灵活性的要求 3

1.2.4经济性的要求 3

1.3几种方案的比较及最终方案的确定 3

1.4主接线图 4

第二章主变压器的选择 6

2.1主变压器选取原则 6

2.1.1变压器容量的确定 6

2.1.2变压器台数的确定 6

2.1.3变压器相数的确定 6

2.1.4变压器绕组数量的选择 6

2.1.5变压器绕组连接方式 7

2.2负荷计算 7

2.2.1负荷的分类 7

2.2.2负荷的计算 7

2.3主变压器型号的选择 8

第三章短路电流的计算 10

3.1短路电流计算的一般规定 10

3.2短路电流计算目的 10

3.3短路电流计算过程 10

3.3.1画出系统等值电路及确定短路点 10

3.3.2计算等值电抗 11

3.3.3计算短路电流 13

3.4短路电流计算结果 15

第四章电气设备的选择与校验 17

4.1电气设备选择依据 17

4.1.1选择的原则 17

4.1.2电气设备和载流导体选择的一般条件 17

4.2断路器的选择 18

4.2.1110kV电压等级的断路器及隔离开关的选择 18

4.2.235kV电压等级的断路器及隔离开关的选择 19

4.2.310kV电压等级的断路器及隔离开关的选择 21

4.3隔离开关的选择与校验 22

4.3.1110kV主变压器侧隔离开关的选择 23

4.3.235kV出线侧及主变压器侧隔离开关的选择 23

4.3.310kV出线侧及主变压器侧隔离开关的选择 25

4.4母线选择 27

4.4.1110kV母线选择 27

4.4.235kV母线选择 27

4.4.310kV母线选择 29

4.4.4母线的选择结果 31

4.5绝缘子和穿墙套管的选择 31

4.5.135kV母线的绝缘子的选择 31

4.5.210kV母线的绝缘子的选择 32

4.5.310kV母线的穿墙套管的选择 32

4.5.4选择结果 33

4.6电流互感器的选择 33

4.6.1110kV侧电流互感器的选择 33

4.6.235kV侧电流互感器的选择 34

4.6.310kV侧电流互感器的选择 35

4.6.4电流互感器选取结果 36

4.7电压互感器的选择 36

4.7.1电压互感器的选择原则 36

4.7.2电压互感器的选择结果 37

4.8高压熔断器的选择 37

4.8.135kV侧熔断器的选择 37

4.8.210kV侧熔断器的选择 38

4.8.3熔断器的选择结果 38

参考文献 39

第39页

第一章电气主接线设计

1.1电气主接线的基本要求

现代电力系统是一个巨大的严密整体，各类发电厂和变电所分工完成整个电力系统的发电、变电和配电任务，主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电所和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民生活，因此，发电厂、变电所的主接线，必须满足以下基本要求：

①必须保证发供电的可靠性。

②应具有一定的灵活性。

③操作应尽可能简单、方便。

④经济上应合理。

主接线除应满足以上技术经济方面的基本要求外，还应有发展和扩建的可能性，以适应发电厂和变电所可能扩建的需要。

1.2电气主接线方案的初步设计

1.2.1主接线的初步选择

（1）110kV系统主接线形式选择

根据《电力工程设计手册》：

110kV～220kV配电装置出线回路不超过2回时一般选用单母线接线；

35～110KV线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。

下面分析一下桥形接线特点：

桥型接线的特点：

一般当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥型接线。

高压断路器数量少，是比较经济的接线，四个元件只需要三台断路器，线路的投入和切除操作方便，线路故障是仅将故障线路断路器断开，其它线路和变压器不受影响。

现将内桥接线和外桥接线作以比较。

1）内桥 

优点：

高压断路器数量少，四个元件只需要三台断路器 

缺点：

变压器切除投入较复杂，需操作两台断路器并影响一回路暂时停电。

‚连接桥断路器检修时两个回路需解列运行。

ƒ出现断路器检修时，出线在此期间停运。

适用范围：

容量较小的发电厂或变电所，并且变压器不经常切换或线路较长、故障率较高。

2）外桥 

线路切除投入较复杂，需要操作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；

ƒ变压器侧断路器检修时，变压器停运。

容量较小的发电厂或变电所，并且变压器切换较频繁或线路较短，故障率较小的情况，线路有穿越功率时采用此接线，因为穿越功率只流过一个断路器，断路器检修时对此功率影响小。

根据实际情况，110kv有两回路进线，有穿越功率流过，110kv侧选用外桥型接线。

故选用单母线接线与外桥形接线两种方案进行比较决定。

（2）35kV侧的主接线形式选择

1）35kV～63kV的配电装置出线回路数在4～8回时采用单母线分段接线。

2）35kV的出线多为双回路，且检修时间短，一般不设旁母，当配电装置出线回路数在8回以上时；

或连接的电源较多，负荷较大时采用双母线接线。

故选用单母线分段接线与双母线接线两种方案进行比较决定。

（3）10kV侧的主接线形式选择

6～10kV系统中，出线在6回或以上时一般使用单母线分段接线形式；

当用户要求不能停电时可装设旁路母线。

故选用单母线分段接线与单母线分段带旁母接线两种方案进行比较决定。

1.2.2可靠性的要求

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；

③避免全所停电的可能。

1.2.3灵活性的要求

①调度时，可灵活的投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷；

②检修时，方便的停运断路器、母线及保护，进行安全检修；

③扩建时，容易从初期接线过渡到最终接线。

1.2.4经济性的要求

①投资省；

②主接线力求简单，以节省一次设备；

③二次回路简单；

④能限制短路电流，以便选择价廉的设备；

⑤占地面积小；

⑥电能损失少。

1.3几种方案的比较及最终方案的确定

根据以上几点要求对主接线的初设方案进行比较，结果如下：

电压等级

方案一：

为“外桥形接线”

方案二：

为“单母线接线”

110kV

高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。

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；

桥连断路器检修时，两个回路需要解列运行；

变压器侧断路器检修时，变压器需较长时期停运。

接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩展。

不够灵活可靠。

35kV

为“单母线分段接线”

为“双母线接线”

不间断供电和不致使重要用户停电。

1．当一段母线或母线刀闸故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期内停电。

2．当出线为双回路时，常使架空出线呈交叉跨越。

3．扩建需两个方向。

供电可靠性高，一般不对外停电。

占地面地大，刀闸多，投资较多。

10kV

为“单母线分段带旁母接线”

优缺点：

同上

供电可靠性高。

由于待建变电所属地区变电