用户变电站电气部分设计.docx

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用户变电站电气部分设计

用户变电站电气部分设计

摘要：

变电站作为电力系统中必不可少的部分，是电力行业中的基础，它是发电厂和用户之间的桥梁，肩负着变换电能、集中电能以及分配电能的使命，它的稳定性和安全性关系到整个电网系统，变电站对电网的运行、用户获取优质的电能肩负着重大的使命。

本篇论文重点针对用户变电站的电气部分，做出设计与研究。

本次设计的变

电站有和两个电压等级。

第一步对所给资料做整理和分析，通过计算，确定变压

器台数、容量等，选择了主变压器的型号；接着根据安全性、可靠性及经济性的原则分析不同的电气主接线方案，经过比较确定最终主接线方方案；然后通过计算短路电流，根据其结果将所需的断路器、隔离开关、电流互感器和电压互感器等电气设备进行选型及校核；完成电气主接线图的绘制；最后，完成防雷的设置以及继电保护的设置。

关键词：

变电站；主变压器；主接线方式；电气设备

中图分类号：

TM631.

TheElectricDesignofaUsersSubstation

Abstract:

Transformersubstationisanimportantpartofpowersystem,

asabasisforelectricpowerindustry,itisabridgebetweenpowerplantsandusers,shoulderingthetransformationofelectric,concentratedelectricenergyanddistributionofelectricenergy,thestabilityandsecurityofitsrelationshiptothepowersystem,thesubstationforpower

gridoperation,useraccesstohighqualitypowercanhaveagreatsignificanee.

Thispaperismainlyaimedattheelectricalpartofthe110kVusersubstationdesign.Thedesignofthesubstationhas110kVand10kVtwovoltagelevels.Firststepontothedatasortingandanalysis,throughcalculation,determinethetransformerunits,capacity,selectionofmain

transformermodels;thenaccordingtotheanalysisofthesafety,reliabilityandeconomyoftheprincipleofdifferentschemesformainelectricalconnection,aftercomparedtodeterminethefinalmainwiring

way.Thentheshort-circuitcurrentcalculation,accordingtotheresults

theelectricalequipmentofthecircuitbreaker,isolatingswitch,currenttransformer,voltagetransformer,etc.forselectionandcalibration;completethemainelectricalwiringdiagramdrawing;finally,lightningprotectiondesignandrelayprotectionconfiguration.

Keywords:

substation;maintransformer;mainconnectionmode;electricalequipment

Classification:

TM631.

目次

摘要I

目次III

1绪论1

2简述2

2.1设计任务2

2.2原始数据2

2.2.1水文气象2

2.2.2区域电力系统现状2

2.2.3各区电力负荷情况2

2.3设计依据3

2.4工程设计规模3

表2.2建设规模（续）4

3电气一次部分5

3.1设计规模5

3.2接地方式5

3.3主变压器选择5

3.3.1主变压器台数选择5

332主变压器容量选择6

3.3.3变压器相数选择6

3.3.4变压器绕组联结方式6

3.3.5变压器调压方式7

3.3.6变压器冷却方式7

3.4无功补偿容量7

3.4.1容量选择8

3.4.2分组容量校验8

3.5电气主接线方案比较与选择8

3.5.1电气主接线的基本形式9

3.5.2电气主接线方案12

3.6短路电流计算13

3.6.1计算目的13

3.6.2有关规定13

3.6.3等值电路图14

3.6.4短路电流计算15

3.7110kV设备18

3.7.1高压断路器的选择18

3.7.2隔离开关的选择19

3.7.3电流互感器的选择19

3.7.4电压互感器的选择20

3.810kV设备20

3.8.1断路器20

3.8.2电流互感器21

3.9电气设备的校验21

3.10母线导体选择及校验24

3.10.1导体24

3.10.2导体截面选择25

3.10.3110kV主变引线选择

3.11导体截面校验计算26

3.11.1110kV主变引线26

3.11.210kV主变引线26

3.12避雷器与接地27

3.12.1雷电侵入波保护27

3.12.2直击雷保护27

3.12.3接地27

4二次部分29

4.1主变压器保护29

4.1.1主保护29

4.1.210kV线路保护29

4.2五防29

5结论30

1绪论

在众多的能源行业中，电力行业最基础的行业。

在目前，依旧还没有可以替换电力的能够具备实际操作性的技术［1］，对于世界经济的发展需求来说，电力行业依然是其重要的动力来源。

然而根据重要的数据调查显示，即使在今天的30年过后，电力行业仍然是主要动力来源，依然在带领全球经济发展的作用上，占有不可被替代，不可被否认的重要地位［2］。

现代科技日益更新，经济日益增长的今天，并随着风能、太阳能等新能源发电的技术越来越成熟，电力将在国家

经济发展中发挥它更加强大的推动作用。

伴随中国经济平稳的增长以及我国百姓生活水平的一步步提升，我们对电力的依赖程度也变得更高，各个行业对于电网能够安全与可靠的运行的期望日渐增加。

变电站作为电力系统中必不可少的部分，是电力行业中的基础，它是发电厂以及用户之间的桥梁，肩负着变换电能、集中电能以及分配电能的使命，它的稳定性和安全性关系到整个电网系统，变电站对电网的运行、用户获取优质的电能肩负着重大的使命。

110kV的变电站大多是作为城市的大型变电所，主要为提供城区、郊区的工业、农业以及生活用电等所规划建设的［3］。

110千伏电压等级网架的逐渐改善，如何合理的应用优秀的设计理念去进行规划以及改进设计，恰当的使用和减少土

地面积、使用更经济的方案，向用户提供更安全和可靠的电能成为了越来越重要的指标［4］。

2简述

2.1设计任务

完成户变电站的电气部分设计，电压等级为110千伏，该变电站位于某市某郊区，使用户内布置方案按照无人值班综合自动化模式设计。

2.2原始数据

2.2.1水文气象

该变电站所在城市处于北回归线以南，地处低纬度沿海地区，属于亚热带季

风型海洋气候区，空气湿度大，高温多雨，冬季多偏北风，低温且干燥。

年平均气温21.9C,至高温度37.3C,至低温度3C。

年平均降雨量1670mm年均日照2009h，多年暴雨天数年均8.8日，最大日降雨559.6mm主要气象灾害是台风，10级以上每10年6次。

平均风速3.2m/s，极大风速28.0m/s，无冻土、无覆冰。

场地现为坡地，地势较高，周边没见长年泾流，也没积水体存在，场地50年一遇的防洪水位按标高4m考虑。

2.2.2区域电力系统现状

目前城区最高供电电压等级为，变电站两座，主变容量为360MVA变电站个，总变电容量为536MVA2012市供电量14.3325亿kWh供电最大负荷为270.5兆瓦。

2.2.3各区电力负荷情况

表2.1各区电力负荷分布

序号项目负荷（万千瓦）

远景近期

一常规负荷1.1460.783

二大用户

1用户10.20.18

表2.1各区电力负荷分布（续）

2用户22.11.45

3用户30.20.16

4用户40.40.23

5用户510.35

6用户610.4

7用户70.30.18

三同时率0.850.85

四总计6.3463.333

五功率因数0.90.9

六最大负荷利用小时数（）50005000

2.3设计依据

（1）《GB50059-2011变电所设计规范》

⑵《南方电网标准设计V1.0》

2.4工程设计规模

表2.2设计规模

序号项目设计规模

本期规划终期规划

1主变压器

表2.2建设规模（续）

2出线回回

3出线回回

4无功补偿

5消弧线圈

6站用变

3电气一次部分

3.1设计规模

该站电压采用两个电压等级。

主变压器容量：

远景规划，本期规划。

配电装置（户内GIS设备）：

远景出线三回，本次工程出线两回，使用内桥接线形式。

本期设计分别有两个主变架空进线间隔和电缆出线间隔以及一个内桥间隔，预留相应GIS扩建接口。

配电装置：

远景规划出线回；本期设计出线间隔个，电容器间隔个，主变进线间隔、母线设备间隔、母联间隔、分段隔离间隔及接地变间隔各设一个。

无功补偿：

低压侧装设并联补偿电容器组，终期规划总容量；本期装设，总容量为。

3.2接地方式

中性点的接地方式：

的系统为直接接地（有效接地）系统。

主变压器中性点采用通过隔离开关接地，变压器的中性点接地选择不接地或者选择直接接地，可

满足不同的运行方式；的系统为中性点经过消弧线圈接地的系统[5]，本期规划

配置接地变压器一台。

3.3主变压器选择

在变电站里，对用户传输电能的变压器叫做主变压器，合理地对主变压器的型式、台数以及容量进行选取是电气主接线设计的主要内容。

其选择结果不仅影

响主接线型式的选取也对配电装置的结构有着直接影响。

需要根据基本数据，了

解变电站的性质、容量、电压等级以及负荷状况等，并且要结合五到十年的发展规划做综合性分析来选择合适的主变压器。

3.3.1主变压器台数选择

变电站通常情况下装设2台主变压器，防止其中1台主变压器发生损坏或者检查维修时使得电能的供应中断。

而对于及以下的终端变电站或者分支变电站，如果仅有一个电源或者变电站的重要负荷能从中、低压侧电网得到备用电源，可

以只安装1台主变压器。

本次规划的变电站，其侧和电网联网，当本用户变电站的主变压器发生故障时，可由其他变电站向其供电，所以近期选取1台主变压器即可。

3.3.2主变压器容量选择

选取的n台