某110kV变电站电气一次部分设计.doc

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目录

1前言 1

2变电站的原始资料 3

2.1变电站的规模 3

2.2系统情况 3

2.3负荷数据 4

2.3.135kV侧负荷（kW） 4

2.3.210kV侧负荷（kW） 4

2.4变电站所在地区温度 4

3电气主接线的选择 5

3.2电气主接线设计的基本要求 5

3.1电气主接线设计的原则 5

3.2主接线的基本形式和特点 6

3.3主接线方案的选择 6

3.3.1110kV侧电气主接线 6

3.3.235kV侧电气主接线 7

3.3.310kV侧电气主接线 8

4负荷计算和主变压器选择 9

4.1负荷计算 9

4.1.135kV侧负荷计算 9

4.1.210kV侧负荷计算 9

4.2主变压器的选择 9

4.2.1主变压器选择原则 10

4.2.2主变压器容量的选择 10

4.2.3主变压器型式的选择 11

4.3站用变压器的选择 11

4.3.1站用变压器的台数确定 11

4.3.2站用变压器的容量确定 11

4.3.3站用变压器的型号确定 11

5变电站短路电流计算 13

5.1短路故障发生的原因 13

5.2短路故障的危害 13

5.3短路电流计算规定 13

5.4短路电流计算步骤 14

6主要电气设备的选择 15

6.1高压断路器的选择 15

6.1.1高压断路器选择的条件 15

6.1.2高压断路器的选择和校验 15

6.2隔离开关的选择 17

6.2.1隔离开关选择的条件和要求 17

6.2.2隔离开关的选择和校验 17

6.3互感器选择 18

6.3.1电流互感器的选择条件和要求 18

6.3.2电流互感器的选择和校验 19

6.3.2电压互感器的选择 20

6.4母线的选择 20

6.5电力电缆的选择 22

6.5.1电力电缆的选择 22

6.6避雷器的选择 23

6.7无功补偿装置 24

6.7.1补偿装置的容量选择 24

7高压配电装置 26

7.1配电装置的基本要求 26

7.2配电装置的选择与设计 26

7.2.1110kV配电装置选择与设计 26

7.2.235kV配电装置选择与设计 26

7.2.310kV配电装置选择与设计 27

8过电压保护 28

9接地网设计 29

10结论 30

11总结与体会 31

12谢辞 32

13参考文献 33

附录1短路电流计算书 34

附录2外文文献翻译 40

附录3电气主接线图 51

附录4配电装置图 51

1前言

随着我国经济社会的迅速发展，用电量需求不断增加，电力负荷缺口逐渐扩大，对电力系统的安全运行以及国民经济的健康有序的发展构成了威胁。

因此，国家不仅加大发电装机容量的投入，也积极支持电网配电设备的建设。

与此同时，随着城市化的快速推进，为了解决城市用电负荷问题，越来越多的无人值班的室内变电站应运而生，显示出旺盛的生命力和优越性。

在寸土寸金的城市土地上，合理的投资和建设一个变电站不但要考虑到其基本功能，并且要与周围的环境相适应，尽量减少对周围城市居民的正常生活的干扰，还得要进一步考虑其扩建的可能性。

变电站在电力系统中承担的角色十分重要，因而必须得有极高的可靠性，安全性。

进入新世纪，特别是近几年来，我国电力设备生产行业的技术和产品有了较大的提升，各种型号的设备产品达到国际先进水平，关键技术与国际间距离拉近，这样，合格安全的电力设备就保证了变电站的可靠运行。

电力是个投入资金十分巨大，考察建设工期较长的行业，我国技术水平出色的电气设备对电网投资成本的降低，节约占地，节省人力，保证系统稳定起了很重要的作用。

现在城市的迅速发展，城市用地面积的紧张,这对城市内的变电站的规划和设计、电气设备先进水平提出了很高的要求，全封闭组合电器的应用为缓解上述问题起到了积极作用。

同时，随着现代通信技术的水平的不断提高，变电站综合自动化程度的不断提升，继而实现了变电站的无人值守，这使得当今智能变电站成为现代电力系统新的发展方向和趋势。

纵观国内外的研究现状：

国家电网公司在《国家电网公司“十二五”科技发展规划》中明确提出在‘十二五’期间要研究、实施示范智能变电站。

对于我国智能变电站的建设，有的地方已经开始建设，其技术基本成熟，但是有的还尚且处于研究发展阶段。

如：

（1）一次设备智能化的实践：

目前已有应用。

（2）二次功能网络化的实践：

目前已有工程应用。

（3）设备状态检修的实践：

智能一次设备状态检修的实践，继电保护二次设备状态检修的实践。

（4）站内智能高级应用方案研究：

智能告警及分析决策经济运行与优化控制等。

（5）分布协同智能控制与智能保护研究（6）主变压器应用新型光栅式温度在线监控系统（7）GIS组合电气应用SF6压力、微水在线监测系统。

国外的智能变电站的发展：

国外的变电站智能化的发展是从上个世纪七八十年代开始的，以著名的德国Siemens公司为例，该公司于1985年投运了第一套变电自动化系统，该系列的变电站综合自动化系统上个世纪九十年代左右在中国大陆正式投运。

这个系统结构有两类：

一类是全分布式系统；另一类是集中与分布式相结合的系统。

20世纪90年代，日本在多座变电站首次采用了以计算机在线监控为技术手段的运行系统，使得其告别了人为的监控，其主要特点是继电保护装置下放至开关站，并设置微机控制终端，采集测量值和断路器触点信息，通过光缆传输到主控制室的后台计算机系统中，断路器及隔离开关的操作命令也由主控制室通过光缆下达至终端执行。

总体上来看，国外变电站自动化技术的发展趋势同国内的发展趋势基本上一致，分布式变电站自动化系统已逐步成为技术发展的主流。

本变电站初步设计包括以下几个部分：

（1）待设计变电站的原始基础资料数据综合分析。

（2）待设计变电站负荷计算及主变压器的选择。

（3）待设计变电站电气主接线的比较与设计。

（4）待设计变电站的短路电流计算。

（5）待设计变电站主要电气设备选择与校验。

（6）待设计变电站的过电压保护和接地保护等。

2变电站的原始资料

2.1变电站的规模

本次变电站设计为城市一11OkV无人值班智能室内变电站，拥有110kV、35kV、10kV三个电压等级，以供给附近地区的工业、农业和民用电。

该变电站的建设，将惠及到周边的工厂和居民，对当地的负荷水平的平衡起到极其重要的作用。

此外，待设计变电站与其他变电站之间实现互联，对整个电网的系统稳定性提供保障，同时，促进当地经济水平的快速发展。

2.2系统情况

待设计变电所110kV进线4回，本期2回，分别从变电站A和变电站B各引出一回架空线至本变电所，预留2回。

其中变电站A距离本站18km；系统容量为100MVA，电抗标幺值为0.01；变电站B距离本站20km：

系统容量为200MVA，电抗标幺值为0.05。

待设计变电所与系统连接的110kV单回线路的最大输出功率不大于50MW，=0.9,Tmax=5500h。

图2.1待设计变电站系统接线图

2.3负荷数据

2.3.135kV侧负荷（kW）

表2.135kV侧负荷

负荷名称

最大负荷

回路数

供电方式

线路长度

功率因数

变电所甲

13000

2

架空

20km

0.85

变电所乙

11000

　2

架空

25km

0.85

变电所丙

7000

1

电缆

5km

0.9

预留

2

电缆

2.3.210kV侧负荷（kW）

10kV侧负荷共计15000kW。

公用馈线6回，其中预留3回；专用馈线8回，预留4回，均为电缆线。

最小负荷是最大负荷的70%

最大负荷利用时间=5500

2.4变电站所在地区温度

最高温度+35度最热月平均最高温度+30度

最低温度-5度年平均温度+18度

3电气主接线的选择

电气主接线的设计是变电站设计十分重要的环节。

它确定了变电站内各种电气设备之间的连接方式。

同时，它的确定对此后的变电站设备的选择、短路电流的计算，高压配电装置选择等的重要依据。

所以，主接线的选择要妥善处理好各方面的关系，力争实现方案的最优化。

3.2电气主接线设计的基本要求

变电站主接线设计的基本要求：

（1）可靠性

变电站供电的可靠性是最基本要求，也就是说不仅要保证对周围地区的有效供电，而且还得要实现对电网的运行平稳水平不产生影响。

（2）操作应尽可能方便简单

电气主接线应该尽量力求简单清晰，使得工作人员操作方便，技术人员检修方便。

（3）应具有扩建的可能性

我国的经济社会发展十分迅速，并且同用电量成正相关，因此对于负荷的增长极限有个估计，前期要考虑变电站扩充建设的可能。

（4）经济性

变电站在生产建设时期，在充分考虑各方面的因素下，力求做到节约经济，节省开支。

（5）灵活性

在周围地区负荷发生较大变化时或者是要对变电站进行安全检修，要快速灵敏地对主接线形式切换和改变。

3.1电气主接线设计的原则

变电站的电气主接线的设计原则是：

在满足各方面要求的前提之下，力求减少各种开关电气设备，无需断路器的地点尽量可以不安装，分支接线方式的采取要符合继电保护规范。

（1）在6-10kV配电装置中，若出线回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，出线回路数在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。

（2）在35-66kV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线接线，当出线回路数为4～8回时，一般采用单母线分段接线。

（3）在110-220kV配电装置中，出线回路数不超过2回或者有3～4回时，均可采用单母线分段接线；出线回路数在5回及以上，或者配电装置在系统中处于比较关键地位；出线回路数在4回及以上时，一般采用双母线接线。

3.2主接线的基本形式和特点

变电站的进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为桥梁勾通环节，可使接线简洁清楚，运行起来便利，检修起来操作流畅，有利于新设备的安装和扩充建设变电站。

不足之处是运用母线后，配电装置所需的占用空间较大，使各种电气设备增多。

无汇流母线的接线使用，其优点是可以使得开关电气设备减少，占用空间面积少，但是只适用于进出线回路不多，不会再次扩充建设的变电站。

单母线接线和双母线接线都属于汇流母线的方式。

不分段的单母线接线一般只用在6～220kV系统中只有一台主变压器，且出线回路数不多的中、小型变电所。

双母线接线又分为一般双母线接线、双母线分段接线、带旁路母线的双母线接线等方式。

双母线接线中的两条母线即能同时运行，又能互为备用。

它的适用的电压等级范围及情况如下：

在6～10kV配电装置中，当短路电流较大、出线要安装限流电抗器时；35～63kV配电装置，当出线回路数超过9回或者互联着的电源较多、电力负荷较大时；缺点就是增加了变电站的占用空间以及有关的电气开关设备数量，对于220kV配电装置，其进出线回路数为9-13回时，采用双母线三分段，14回及以上，采用双母线多（四）分段接线；330kV～500kV,进出线回路数是5-6回时，采用双母线三分段，,进出线回路数是7回及以上时，采用双母线四分段接线。

无汇流母线的主接线形式有四种。

当仅有两台变压器和两条线路时，可采用桥形接线，其