完整版某110KV变电站初步设计文档格式.docx
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所以迫切需要提高变电站的智能化水平。
本次设计在一般变电站的基础上增加智能化的设备，例如在
110KV侧智能
断路器，电子式互感器等，提高了变电站的智能化水平，迎合了国内变电站的发
展需求。
在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电
式互感器等机电一体化设备的出现，变电站自动化技术即将进入新阶段。
变电站
自动化系统是在计算机技术和网络通信技术基础上发展起来的。
它以其简单可
靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站
监控项目中获得成功的应用。
随着智能化开关，光电式电流电压互感器、一次运
行设备在线状态检测及自诊断、变电站运行操作培训仿真这些新技术的日趋成熟
以及广泛应用必将对现有变电站自动化技术产生深刻的影响，带来全数字化的变
电站新概念。
引入了智能化设备，提高变电站的综合自动化水平
[3]是本次设计的亮点。
但从整体上来讲，其设计与一般变电站相似，那么，本设计将分别阐释原始资料，
主接线设计，短路电流计算，相关电气设备选择，变电站的整体布置，配电装置
的安装，以及保护监测设备的使用，还有母线选择布置，无功补偿等等。
本设计
将会全面的讲述110KV降压变电站的初步设计内容，以及相关计算，选型和校
验。
从经济型，安全性，可靠性，实用性等多方面考虑，认真探讨研究了
变电站的一次部分初步设计。
110kv
2原始资料
系统至110kV母线的短路容量1000MVA，功率因数为0.85。
最大负荷利
用小时数为5000h/年，变电所10kV出线保护最长动作时间为1.5s。
110kV架空
线路两回路供电，型号LGJ185，长度为25KM，；
10kV侧16回出线，功率因数
为0.8：
1#：
负荷为900kW，长度为3KM，负荷类型为民用；
2#：
负荷为900kW，长度为3KM，负荷类型为民用、市政；
3#：
负荷为1000kW，长度为1.5KM，负荷类型为市政；
4#：
5#、6#：
负荷为6000kW，长度为2.5KM，负荷类型为机械制造厂；
7#、8#：
负荷为1800kW，长度为2KM，负荷类型为纺织厂；
9#、10#：
负荷为600kW，长度为5KM，负荷类型为医院；
11#：
负荷为1000kW，长度为4.5KM，负荷类型为机械加工厂；
12#：
负荷为1000kW，长度为4.5KM，负荷类型为食品加工厂；
13#、14#：
负荷为950kW，长度为3KM，负荷类型为印染厂
15#：
负荷为1600kW，长度为1.5KM，负荷类型为化工厂；
16#：
负荷为1600kW，长度为1.5KM，负荷类型为化工厂。
设计中应考虑保证扩建时，不中断原有负荷的供电，扩建后应保证功率因素
为0.9，该变电所海拔高度为1000M，历史最高温度为40摄氏度，最低温度为-7
摄氏度。
最高月平均温度为34摄氏度。
该所附近地势平坦，交通便利，可不考
虑环境污染影响。
3电气主接线设计和选择
3.1概述
电气主接线是变电站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及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相
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。
因此必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，
合理确定主接线。
在选择电气主接线时，应以下列各点作为设计依据：
变电所在
电力系统中的地位和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵
活性和经济性三项基本要求。
1.可靠性
可靠性是电力生产和分配的首要要求。
主接线首先应满足这个要求。
主接线可靠性的具体要求：
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，
并要保证对一级负荷及全部或部分二级负荷的供电。
3）尽量避免发电厂、变电所全部停运。
2.灵活性
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
1）调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满
足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。
2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检
修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。
3）扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线，在不影响连续供电或
停电时间最短的情况下投入新设备并且对一次和二次部分的改建工作最少。
3.经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，做到经济合理
（1）投资省。
1）主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避
雷器等一次设备。
2）要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备控制电缆。
3）如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电
所可采用简易电器。
（2）占地面积小。
主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面
积减少。
（3）电能损失少。
经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组、自
耦变压器），容量、数量，要避免两次变压器而增加电能损失。
3.2电气主接线方式的选择
3.2.1电气主接线
根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线
较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，
使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。
本次所设计的变电站
110KV
进出线有2回，10KV进出线有16回，所以采用有母线的连接。
（1）单母线接线
优点：
接线简单，操作方便，设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，
扩建方便。
缺点：
可靠性差。
母线或母线格力开关检修或故障时，所有回路都要停止运
行；
调度不方便，电源只能并列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电
流。
所以这种接线形式一般只用在发电机容量小、太熟较多而符合较近的小型电
厂和出现回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。
（2）单母线分段接线
单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性，不
致使重要用户停电；
这种接线当进出线较多或需要对重要负荷采用两回出线供电时，
了出线数目，且常使架空线交叉跨越，使整个母线系统的可靠性受到限制；
增加
适用范围：
在具有两回进线电源的条件下，采用单母线分段接线比较优越。
16~10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；
235KV配电装置出线回路数为
4~8回时；
110~220KV配电装置出线回路数3~4回时。
（3）双母线接线
双母线接线有两组母线，并且可以相互备用，两组母线之间的联络，通过母
线联络断路器来实现。
具有供电可靠、调度灵活、扩建方便的优点，与单母线接
线相比，投资有所增加，但使运行的可靠性和灵活性大为提高。
其缺点是：
当母
线故障或检修时，需要隔离开关进行倒闸操作，容易发生误操作事故，需要隔离
开关和断路器之间装设可靠的联锁装置，对运行人员的要求比较高。
6~10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时，35KV
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；
110~220KV
配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110~220KV配电装置在系统中站重
要地位，出线回路数4回及以上时。
（4）桥形接线
当只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥型接线。
内桥接线在线路故障或
切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单；
而在变压器故障或切除、
投入时，要使相应线路短时停电且操作复杂。
因而该接线一般适用于线路较长和
变压器不需要经常切换的情况。
外桥接线在运行中的特点与内桥接线相反，使用
于线路夹断和变压器需啊哟经常切换的情况。
桥形接线投资省，但可靠性不高，
只使用于小容量发电厂或变电站。
3.2.2110KV侧方案拟定
方案一：
采用单母分段接线
考虑到110侧只有两条进线，因而可以选用单母分段接线。
其优点是：
单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性，
不致使重要用户停电；
缺点是：
这种接线当进出线较多或需要对重要负荷采用两天出现供电时，
加了出现数目，且常使架空线交叉跨越，使整个母线系统的可靠性受到限制；
增
方案二：
内桥型接线
110KV侧以双回路与系统相连，只有两台变压器，在线路故障或切除、投
入时，不影响其余回路工作，而且线路较长，但不经常投切，因此可采用内桥式
接线。
优点是：
高压器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地过渡成单母
线分段或双母线接线。
可考性不是太高，切换操作比较麻烦。
对于110KV侧来说，因而它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有
较高的可靠性。
对比以上两种方案，单母分段接线供电可靠性、灵活性较差，桥
型接线供电可靠性比单母分段接线高，且有利于以后扩建，而且比较简单，设备
少，投资也不大，因此，对于110KV侧选用内桥接线。
3.2.310KV侧主接线拟定
单母分段接线
单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性，不致
使重要用户停电；
了出现数目，且常使架空线交叉跨越，使整个母线系统的可靠性受到限制；
双母线接线
对比以上两种方案，均能满足主接线要求，但采用双母线要经济性差，采用
单母线分段技能满足负荷供电要求，又节省大量资金，而且其中有重要负荷，此
种接线能给重要负荷提供双回路供电，所以这是一种较理想的接线方式。
综合以上所选主接线方式，画出主接线图，如图所示。
图1
4主变压器的选择
4.1概述
变压器[4]是变电站中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利
于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，
达到远距离送点的目的。
而降压变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配
电装置的结构。
因此，主变压器的选择除依据资料外，还取决于传输功率的大小，
与系统的紧密程度，同时兼顾负荷的增长速度等方面，并根据电力系统
5~10年
发展规划，综合分析，合理选择。
否则，将造成经济技术上的不合理。
如果变压
器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加运行电
能损耗，设备未能充分发挥效益；
若容量选得小，将可能“封锁”发电机剩余功
率的输出或者会满足不了电站负荷的需要，这在技术上是不合理的。
4.2主变压器的型号选择
4.2.1台数
由原始资料可知，我们本次设计的变电站是一个
110KV降压变电站，主要
是接受110KV的功率，通过主变向10KV线路输送，是一个一般地区的变电站。
由于出线有多回一类负荷，停电会对生产造成重大的影响。
因此选择主变台数时，
要确保供电的可靠性。
为了提高供电的可靠性，防止一台主变压器故障或检修时影响整个变电站的
供电，变电站中一般装设两台主变压器，互为备用，可以避免因主变检修或故障
而造成对用户的停电。
而且该变电站的电源来自两座变电站，即
所以选择两台主变压器。
2有两条进线，
4.2.2容量
主变压器容量一般按变电站建成后5~10年的规划负荷选择，并适当考虑到
远期10~20年的负荷发展，对于城郊变电站主变压器容量应与城市规划相结合，
该变电站近期和远期负荷都已给定，所以，应该近期和远期总负荷来选择主变容
量。
对重要变电站，需要考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过
负荷能力允许时间内，应满足一类及二类负荷的供电；
对一般性变电站，当一台
主变压器停运时，其余变压器应能满足全部负荷的
70%~80%。
P单=19.39MWP=27.7MWcos0.85
总
P
27.7
0.85
10
S0.7
n
（15%）0.7*
1.62937.16MVA
cos
1
119.39
*
0.70.85
（15%）10
1.62953.08MVA
单
Sn
0.7cos
S
所以选择50MVA
4.2.3相数，绕组数和联结组号
容量为300MW及以下机组单元接线的主变压器和330KV及以下电力系统
中，一般应选用三相变压器。
因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗
也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量，但是，由于变压器的制
造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器需要考虑其运输的可能性。
因此本
变电站应选用三相绕组。
而且因为该电站是110KV到10KV的降压变电站，所
以应选用双绕组。
在发电厂和变电站中，一般考考虑系统或机组的同步并列要求以及限制
3
次谐波对电源的影响等因素，主变压器联结组号一般选用
YNd11常规接线。
综上所述，主变压器的型号选择为SZ9-5000/110,1158.25%/0.5KV，YNd11，
Uk=15%。
主变压器参数表
额定电压KV
损耗W
额定容量KVA
阻抗电压%
空载电流%
短路
高压低压
空载
5000
11510.5
15
500025000
4.0
5短路电流计算
5.1短路电流计算的目的
在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，其计
算的目的主要有以下几个方面：
1、选择电气设备。
在选择各种电气设备时，需要计算出可能通过电气设备
的最大短路电流及其产生的电动力效应及热效应，以便检验电气设备的动稳定性
和热稳定性；
2、配置和整定继电保护装置。
系统中应配置哪些继电保护以及参数整定，
都必须对电力系统各种短路故障进行计算分析；
3、选择限流电抗器。
当短路电流过大时，会造成设备选择困难或不经济，
这时可在供电线路中串接电抗器来限制短路电流。
通过短路电流的计算，决定是
否使用限流电抗器，并确定所选电抗器的参数；
4、确定供电系统的接线和运行方式。
供电系统的接线和运行方式不同，短
路电流的大小也不同。
只有在计算出在某种接线和运行方式下的短路电流，才能
判断这种接线及运行方式是否合理；
5、设计屋外高压配电装置时，需按短路电流为依据；
接地装置的设计，也
需用短路电流。
5.2短路电流的计算条件
验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定：
1、计算的基本情况
（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行：
（2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；
（3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；
（4）所有电源的电动势相位角相同：
（5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。
对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考
虑。
2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流
的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接
线方式。
3、计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规
划（一般考虑本工程建成后5—10年）。
4、短路种类一般按三相短路计算。
若发电机出口的两相短路，或中性点直
接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相
严重时，则应按严重情况的进行校验。
（或两相）接地短路较三相短路情况
5、短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，
称为短路计算点。
对于带电抗器的6—10kV出线与厂用分支线回路，在选择母
线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。
选择其
余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。
5.3短路电流的计算过程
S=1000MVA，同时取各级电压的平均额定值为基准值，
B
选取基准容量
既有
U=115kVU=115kVU=10.5kV
B1
B2
再计算系统到母线的电抗标幺值（双回路供电）：
SB
X=
1X=X
s
s2
SS
线路阻抗：
1000
1152
X=X0.425
0.76
L
2
变压器电抗标幺值：
X=X10.5%1000/502.1
T
5.3.1110kV侧最大短路电流计算：
1、系统阻抗不并联，合上联络断路器时，阻抗图如图
2所示：
XS1
XS2
XL1
XL2
f
图2
X=1+0.76
=0.88
'
I=
=1.136A
X总
I=I=0.568A
2、系统阻抗不并联，合上联络断路器时，阻抗如图
3所示：
XS1
XS2
XL2
ff1
图3
X=X=1.76
3、系统阻抗并联，断开联络断路器时，如图4所示
图4
X=0.5+0.76=1.26
I=0.794
I0.793
3.98kA
1153
所以，的短路电流的有名值为3.98kA。
5.3.210KV侧最大短路电流计算
1、110KV侧联络断路器断开，10KV联络断路器合上时，阻抗如图所示：
XS2
XS1
XL1
XT2
XT1
图5
X=（1+0.76+2.1）/2=1.93
I'
f0.518
fI0.259
2、110KV侧联络断路器合上，10KV联络断路器断开时，阻抗如图6所示：
图6
X=（1+0.76）/2+2.1=2.98
I0.336
I=0.336
=18.48kA
10.53
所以，综合得，
短路时的最大短路电流的有名值为18.48kA。
5.4额定电流计算
5.4.1110KV侧额定电流计算
U115kV
1.05P
3Ucos
1.0519.39
I
0.12kA
31150.85
Imax
所以最大额定工作电流为
I3.98kA
短路电流前面计算得：
Ish
1.93.98210.69kA
由此得冲击电流为：
5.4.210KV侧额定电流计算
U10.5kV
310.50.85
1.31kA
短路电流前面计算得
：
I18.48kA
Ish1.918.48249.66kA
5.4.3负荷侧电流计算
由于每回负荷线路断路器可采用所有负荷中最大的负荷值计算，所以
P=0.6MW
1.050.6
0.04kA
短路电流前面计算得I18.48kA
1.918.48249.66kA
由此得冲击电流为
综上所述，制成表格，如下列表所示：
110KV侧参数表
额定电压（kV）最大额定工作电流
最大短路电流
短路冲击电流
（kA）
110
0.12
3.98
10.69
10KV侧上方
1.31
18.48
49.66
10KV侧下方
额定电压
最大额定工作电流
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