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（（（（（（（（（引言

变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电力系统管理模式的需求；同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也是一种浪费。

而且社会经济的发展，依赖高质量和高可靠性的电能供应，建国以来，我国的电力事业已经获得了长足的发展。

随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能的质量的要求进一步提高，电网自动化就显得极为重要；近年来我国计算机和通信技术的发展及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化以具备了条件。

变电站在配电网中的地位十分重要，它负担这电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。

因此，变电站自动化既是是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代供用电的实时可靠、安全、经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。

变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定接线方式所构成，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。

作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。

随着计算机既是、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。

110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及的方面多，考虑的问题多，本文针对110KV降压变电站，分别对变电站主接线选择、主变型号选择、电气设备选择校验、防雷接地保护等内容进行了介绍。

目录

摘要……………………………………………………………………………………………………1

引言……………………………………………………………………………………………………2

第一章概述……………………………………………………………………………………5

1.1系统概述………………………………………………………………………………5

1.2接入系统方式…………………………………………………………………………5

1.3系统运行方式…………………………………………………………………………5

1.4自然条件………………………………………………………………………………5

1.5负荷预测………………………………………………………………………………5

第二章电气主接线……………………………………………………………………………5

第三章主变压器的选择………………………………………………………………………6

3.1主变容量及台数的确定………………………………………………………………6

3.2变压器型式的选择……………………………………………………………………6

3.3变压器的技术参数……………………………………………………………………

3.4所用变压器的选择……………………………………………………………………7

第四章设备选择及校验………………………………………………………………………7

4.1设备工作电流的确定…………………………………………………………………7

4.2设备选择………………………………………………………………………………7

4.2.1断路器的选择…………………………………………………………………………7

4.2.2隔离开关选择…………………………………………………………………………7

4.2.3电流互感器选择………………………………………………………………………8

4.2.4母线及设备引线的选择………………………………………………………………8

4.2.5支柱绝缘子的选择……………………………………………………………………8

4.2.6穿墙套管的选择………………………………………………………………………8

4.2.7电容器的选择…………………………………………………………………………8

4.2.8消弧线圈的选择………………………………………………………………………9

第五章继电保护………………………………………………………………………………9

5.1系统保护………………………………………………………………………………9

5.2主变保护………………………………………………………………………………9

5.335kV、10kV线路保护及电容器保护…………………………………………………9

5.4公用测控装置…………………………………………………………………………10

5.5监控主站1套…………………………………………………………………………10

5.6微机防误操作设备1套………………………………………………………………10

5.7电度表屏2面…………………………………………………………………………10

5.8所用电屏1面…………………………………………………………………………10

5.9直流屏3面……………………………………………………………………………10

5.10电能计量计费系统……………………………………………………………………10

第六章其他设备………………………………………………………………………………10

6.1过电压保护和接地……………………………………………………………………10

6.2所用电及照明…………………………………………………………………………11

6.3电缆敷设及防火………………………………………………………………………11

6.4远动功能及信息内容…………………………………………………………………11

参考文献…………………………………………………………………………………………………12

摘要

110kV降压变电站接入系统的系统接线图以及系统参数和系统运行方式，并且明确了设计内容和范围。

对变电站电气主接线进行了优化，采用内桥式接线方式；根据负荷预测主变压器确定为两台，容量为2×31500kVA；各侧出线回数按任务书要求设置；电气设备选择根据短路电流计算结果进行选择，并进行动热稳定校验，同时进行继电保护及自动装置的选型和配置；全站防雷接地和过电压保护采取独立避雷针和氧化锌避雷器。

关键词：

110KV,降压变电站，设备选择，设计

第一章概述

1.1系统概述

本设计的110kV降压变电所接入的系统是一个由双侧电源组成的独立系统，共由4台火力发电机组成，两个发电厂作为该系统的电源，电厂装机容量分别为2×100MVA和2×50MVA，分别经升压后通过单回80公里的110kV线路实现两个电厂110kV母线的连接，该降压变电站电源分别从两个的110kV母线出线，并分别经50公里和30公里的110kV输电线路至本变电站。

由系统组成看，该系统比较简单，而且是独立系统，容量比较小。

本设计降压变电所分三个电压等级，即110kV、35kV和10kV。

1.2接入系统方式

110kV：

共有进线两回，线路长度分别为50公里和30公里，进线方向正南1回，东南1回。

35kV：

共计四回出线，其中两回送电距离30公里，最大输送功率每回均为6MW，另两回送电距离25公里，最大输送功率每回均为8MW；出线方向西北4回，正西2回。

10kV共计10回出线，其中4回送电距离8公里，最大输送功率每回均为1.5MW，其余6回送电距离10公里，最大输送功率每回均为1.2MW。

1.3系统运行方式

最大运行方式：

两侧电源机组全部投运，至本变电所110kV线路双回路运行，且两电源联络线接入运行。

最小运行方式：

两侧电源均停运一台机组。

系统中性点运行方式：

本所两台主变压器一点接地。

1.4自然条件

站址为农田，土质为沙质粘土，海拔高度为200米；地震烈度为6度，处于IV类气象区；污秽等级为1；土壤电阻率50欧/米。

1.5负荷预测

本所建成后近期接入最大负荷4.12MW，远景按年递增5%计算，5年后负荷将达到52.4MW,10年后将达到65MW。

第二章电气主接线

主接线方式选择:

110kV系统:

该降压变电所从系统由两回110kV线路提供电源，属于双回路双电源终端型变电所，并且110kV无穿越功率通过，接入线路比较长，变压器运行方式比较固定，因此本设计推荐110kV采用内桥接线方式。

35kV系统:

35kV出线回路数4回，且有I、II类负荷，因此推荐采用单母线分段接线。

10kV系统:

10kV出线回路共10回，断路器拟选用可靠性高、检修周期长的真空断路器，因此，本设计方案不设置旁路母线。

第三章主变压器的选择

3.1主变容量及台数的确定

根据近期负荷及负荷增长预测5年后负荷将达到52.4MW，10年后将达到64MW。

按5年后负荷：

变压器过载能力1.4选择，一、二类负荷为60%，功率因数按0.95计算,最大负荷同时率按0.8考虑。

S∑=52.4×0.8/0.94=44.13MVA

单台容量Sn=0.6S∑=0.6×44.13=26.47KVA。

按10年后负荷：

变压器过载能力1.4选择，一、二类负荷为60%，功率因数按0.95计算,最大负荷同时率按0.8考虑。

S∑=64×0.8/0.94=53.89MVA

单台容量Sn=0.6S∑=0.6×53.89=32.34KVA。

根据以上计算，变压器选择两台，单台容量为31.5MVA。

3.2变压器型式的选择

考虑到本设计任务书中有三种电压等级，且通过主变各侧绕组功率均达到主变容量的15%以上，故选择三绕组变压器。

考虑系统同期及三次谐波的影响，变压器绕组连接方式采用YNYn0d11，采用‘△’接线的目的就是为三次谐波电流提供通路，保证主磁通和相电势接近正弦波，附加损耗和局部过热的情况大为改善。

根据系统对110kV母线电压的要求,并且考虑到负荷发展要求以及用户对电压质量的要求,选择有载调压型变压器，变压器分接头为110±8×1.25%/38.5±8×2.5%/10.5KV。

3.3变压器的技术参数

根据以上确定的变压器容量及型式等,选择变压器型号为SFSZ9-31500/110型三相三绕组油浸式风冷有载调压降压变压器,具体参数如下:

型号

额定电压比KV

连接组别

空载损耗（KW）

短路损耗

（KW）

阻抗电压（%）

空载电流

高-中

高-低

中-低

SFSZ9-31500

110/38.5/10.5

YNYn0d11

19.8

95.4

10.5

17.5

6.5

0.9

3.4所用变压器的选择

采用两台所用变压器，一台由10kVⅠ段引接，另一台由变电站外其它电源引接。

所用变采用SC9-100/10型干式变压器，电压比为10.5±5%/0.4KV，接线方式为Y/Y0-12，阻抗电压Ud=4%。

。

所用电屏采用PK屏，安装在主控室。

第四章设备选择及校验

4.1设备工作电流的确定

工作电流Ig=1.05Ie=1.05Pe/√3UeCOSΦ=1.05Se/√3Ue，

则主变压器三侧的工作电流为：

110kV侧：

Ig=1.05Ie=1.05×31500/（√3×110）=173.6A

35kV侧：

Ig=1.05Ie=1.05×31500/（√3×35）=545.6A

10kV侧：

Ig=1.05Ie=1.05×31500/（√3×110）=1909.6A

4.2设备选择

根据短路电流计算结果表及上述主变三侧工作电流的计算结果，设备选择如下：

4.2.1断路器的选择

110kV侧开关选用SF6型，型号为LW6-110GYW2/1250-16kA，配全弹簧操作机构，开关极限通过电流峰值50KA，4秒热稳定电流为16kA。

35kV侧开关选用户外真空开关，型号为ZW-40.5/1250-16kA，配CT14弹簧操作机构，开关极限通过电流峰值50KA，4秒热稳定电流为16kA。

10kV侧开关选用真空开关，型号为ZN28-10/2000-25KA（主变进线侧），ZN28-10/2000-25KA（出线侧），配CT19一体化弹簧操作机构，开关极限通过电流峰值50KA，4秒热稳定电流为25KA。

动稳定校验：

110kV侧：

igf=50KA＞ich=10.79KA，满足动稳定要求；

35kV侧：

igf=50KA＞ich=13.94KA，满足动稳定要求；

10kV侧：

igf=50KA＞ich=35.38KA，满足动稳定要求。

热稳定校验：

110kV侧：

It=16KA＞I∞√tj/t=4.233/√2.5/4=5.35KA，满足热稳定要求；

35kV侧：

It=16KA＞I∞√tj/t=5.468/√2.5/4=6.92KA，满足热稳定要求；

10kV侧：

It=25KA＞I∞√tj/t=13.87/√2.5/4=17.54KA，满足热稳定要求；

4.2.2隔离开关选择

110kV隔离开关选用GW4-110DW/1250，配电动操作机构,额定动稳定电流（峰值）50KA，4秒热稳定电流（有效值）为20KA。

35kV隔离开关选用GW4-35DW/1250，配手动操作机构,额定动稳定电流（峰值）80KA，4秒热稳定电流（有效值）为31.5KA。

10kV隔离开关选用GN30-10/2000型（主变进线侧），GN30-10/1250型（出线侧），额定动稳定电流（峰值）80KA，4秒热稳定电流（有效值）为31.5KA。

动稳定校验：

同断路器校验，三侧均满足动稳定要求。

热稳定校验：

同断路器校验，三侧均满足热稳定要求。

4.2.3电流互感器选择

110kV侧电流互感器选择LB6-110GYW型，变比2×200/5A（主变进线侧），2×300/5A（110kV出线回路）；额定热稳定电流45KA，额定动稳定电流115KA（峰值），准确级：

10P20/10P20/0.5/0.2S。

35kV侧电流互感器选择LB6-35GYW型，变比2×300/5A（主变进线侧），2回出线为2×100/5A，2回出线为2×150/5A；额定热稳定电流40KA，额定动稳定电流102KA（峰值），准确级为10P20/10P20/0.5/0.2S。

10kV侧电流互感器选择LZZBJ10-10型，变比2000/5A（主变进线侧），6回出线为2×75/5A，4回出线为2×100/5A；主变进线侧额定热稳定电流40KA，额定动稳定电流80KA（峰值）；出线侧额定热稳定电流20KA，额定动稳定电流50KA（峰值），准确级为10P20/0.5/0.2S。

动稳定校验：

Kd＞ich/√2Ie

热稳定校验：

Ir＞I∞2tj

经校验均满足动、热稳定要求。

4.2.4母线及设备引线的选择

110kV母线及设备引线选择LGJ-120导线，长期允许电流为357KA。

35kV母线选择LGJ-300导线，长期允许电流为742KA，主变进线引线选择LGJ-240导线，长期允许电流为573KA，出线引线选择LGJ-120导线，长期允许电流为357KA。

10kV母线选择LMY-120×10铝排，长期允许电流为1830KA（竖放），主变进线引线选择LMY-80×8铝排，长期允许电流为1155KA。

按经济电流密度校验：

选择Jn=2.25,则S=Ig/Jn

S110=77mm2；S35=242mm2；S10=849mm2

按短路热稳定电流校验：

S≥I∞√（tjKf）/C

110kV侧：

S=4233/√2.5×1/97=27.6mm2，满足热稳定要求；

35kV侧：

S=5468/√2.5×1/97=35.6mm2，满足热稳定要求；

10kV侧：

S=13870/√2.5×1/97=90.4mm2，满足热稳定要求；

经校验均满足动、热稳定要求。

4.2.5支柱绝缘子的选择

10kV支柱绝缘子选用ZW-35（屋外引线桥），ZA-10T（屋内引线桥）。

经校验均满足动、热稳定要求。

4.2.6穿墙套管的选择

10kV进线穿墙套管选用CWLC2-20/2000,10kV出线选用CWLC2-1000。

4.2.7电容器的选择

按照无功补偿技术导则以及运行管理对功率因数的要求,本站功率因数按0.9以上考虑,无功补偿采用10kV户外密集型电容补偿装置，根据规程规定,电容器容量按主变容量的10%~20%考虑，容量选择为4200KVAR，型号为TBB35-4200/50B,考虑到负荷功率因数的不确定性,采用1800+2400KVAR分组投切式电容器组,电抗器容量按电容器容量的6%设置。

4.2.8消弧线圈的选择

考虑到30KV线路长度在100公里以上,电容电流较大,故设置35kV消弧线圈。

选择智能型消弧线圈,可根据实际测得的电容电流的大小自动进行补偿，电容电流补偿范围为7.5A－30Ａ,额定容量为600KVA。

第五章继电保护

本站按无人值守站设计建设，全站采用微机监控的综合自动化系统，自动化系统采用分层分布式结构，并能实现四遥功能。

5.1系统保护

110kV线路保护采用微机保护，保护配置有：

110kV相间三段式距离保护，三段式接地距离，三段式方向过流保护，四段式零序方向过流保护及三相一次重合闸，要求带有专用故障录波CPU，并具有遥测，遥信，遥控功能。

5.2主变保护

主变主保护为差动保护，差动保护采用二次谐波比率制动原理，含差流速断保护，CT断线检测，专用故障录波CPU。

后备保护包括三侧复合电压闭锁（方向）过流，零序电压闭锁（方向）过流，零序过电压，过负荷及PT断线检测等保护。

断路器控制装置，可实现主变三侧断路器，隔离开关的遥控，遥信及变压器本体非电量的遥信，配合当地主站及QMH-48X码制转换器可完成主变有载调压分接头的显示和手动/自动调整。

主变本体保护装置完成主变本体轻重瓦斯，有载调压轻重瓦斯，油温，油位，压力释放等开关量保护，动作于跳闸或发信号。

5.335kV、10kV线路保护及电容器保护

保护配置有三段式电压闭锁（方向）过流保护，低周减载，过负荷，三相一次重合闸，带操作插件，具有故障录波、小电流接地选线功能，具备遥信，遥测，遥控功能。

电容器保护配置有两段式电流保护，零序过流，过压，欠压及电压不平衡保护，带操作箱，具有四遥功能。

5.4公用测控装置

含有综合采集及测量装置、谐波分析仪、小电流接地选线装置、规约转换器，VQC主站1台，彩显15寸1台，共享器1台，键盘1套，MODEM1块，GPS1台。

通过远方通讯接口装置可实现与调度通讯，对变电站实施四遥，基本配置有32位通用标准工业控制机，主频1GHZ以上，标准网络适配器，通用扩展串口板，开入开出插件。

VQC主站可根据九域图，自行调整主变分接头开关及无功电容器组的投切，并配合线路保护装置完成小电流接地选线功能。

谐波分析仪可对变电站所有出线进行谐波检测。

5.5监控主站1套

包括监控主机1台，21寸彩显1台，LQ-1600KIII打印机1台，控制台1套。

其中监控主机配置为：

型号：

研详工控

CPU主频：

1GHZ

内存容量：

256M

硬盘存储器：

40G

就地监控网卡：

1块

开入开出卡：

1块

5.6微机防误操作设备1套

包括电脑钥匙2把，五防锁，模拟屏，具有防误操作票专家系统软件，防误与监控接口软件，防误软件与监控系统软件共享后台监控主机内存和后台打印机。

5.7电度表屏2面

采用威胜DSSD331-1型全电子电能表24块，0.5S级。

5.8所用电屏1面

所用电由10kV站变提供。

5.9直流屏3面

包括直流馈线、高频开关电源及蓄电池组（合12V，150AH免维护蓄电池18只）三部分。

5.10电能计量计费系统

为了适应电网商业化运营,电能作为一种商品已经走向市场,为公平交易,使电能数据准确、可靠、完整、唯一、结算的电费误差小，本设计考虑在变电站110kV出线侧及各电压等级用户侧，装设0.5S级电能计量计费表的脉冲量同时进入电表处理装置采集电能表的信息并传回调度。

第六章其他设备

6.1过电压保护和接地

为防止屋外电气设备遭受直击雷危害，采用四支30米独立避雷针组成保护网。

为防止雷电过电压对电气设备的危害，在每级电压配电装置的母线上和主变压器的引线侧装设氧化避雷器。

要求避雷针距配电装置架构距离不小于5米，具体设计详见总平面布置及防雷保护图。

为电气设备正常工作及发生接地故障时保护电气设备和人身安全，变电所敷设以水平接地体为主的复合接地网，水平接地体采用－40×4扁钢，垂直接地体采用∠50×5角钢。

要求接地电阻小于0.5欧姆。

6.2所用电及照明

设计装设2台所用变压器，1台由10kVⅠ段引接，另一台由站外其它电源引接。

所用变采用SC9-100/10型干式变压器，电压比为10.5±5%/0.4KV，接线方式为Y/Y0-12。

要求所用电屏能够实现两路电源手动切换的功能，安装在主控室。

6.3电缆敷设及防火

电缆敷设采用以电缆沟敷设为主，没有电缆沟的地方采用电缆穿管直埋方式。

变电所按照规程要求考虑电缆防火阻燃措施。

6.4远动功能及信息内容

该站设置独立远动装置，系统必须满足远动功能的要求并具有灵活、开放、可扩性要求。

根据《电力系统调度自动化设计技术规程》规定，确定远动信息如下：

A、遥测：

a.主变三侧全电量（P、Q、IAB、IBC.VAB、VBC、wh.Varh等）

b.110kV线路全电量（P.Q、IAB、IBC.VAB、VBC、wh.Varh等）

c.35kV线路全电量（P.Q、IAB、IBC.VAB、VBC、wh.Varh等）

d.10kV线路全电量（P.Q、IAB、IBC.VAB、VBC、wh.Varh等）

e.110kV、35kV、10kV母线频率、电压、主变线路功率因数COSΦ。

B、遥信：

a.全所事故总信号；

b.所有断路器、隔离开关位置信号；

c.110kV、35kV、10kV线路主保护动作信号及重合闸信号；

d.主变压器主保护及本体保护动作信号；

e.变压器有载调压档位信号。

C、遥调：

有载调压变压器档位调节；

遥控：

所有断路器及电动隔离开关开、合控制；

遥测：

变压器有载调压分接头位置。

参考文献

[1]电力系统设计手册。

电力工业部电力规划设计总院

[2]电力工程电气设计手册（电气一次部分）。

水利电力部西北电力设计学院

[3]电力工程电气设计手册（电气二次部分）。

电力部西北电力设计院

[4]电力工程电气设计手册（电气一次部分）。

水利电力部西北电力设计学院

[5]电力工程电气设计手册（电气二次部分）。

电力部西北电力设计院