110kv变电所电气部分初步设计.docx

1、110kv变电所电气部分初步设计题 目： 110 kV 变电所电气部分初步设计单位：xxxxxx 大 学姓名：xxxxx职称：xx工 程 师摘 要 -6 前 言 -7 0.1 毕业设计目的意义 -70.2 设计任务要求、原始资料分析、完成计划 -8第一章 变电所电气主接线优化设计 -9 1.1 电气主接线设计概述 -9 1.2 电气主接线的初步方案选择设计 -9 1.3 电气主接线方案的经济技术比较 -111.4 最优电气主接线方案的确定 -15 1.5 变电所主变和厂用变选择 -16 1.6 变电所所用电设计 -17 1.7 最优电气主接线图绘制 -18附：电气主接线方案图第二章 短路电流计

2、算 -192.1 短路电流计算概述 -19 2.2 短路电流计算过程 -21 2.3 短路电流计算成果 -31附：短路电流计算成果表第三章 变电所导体和电器选择设计 -323.1 导体和电气选择设计概述 -32 3.2 导体的选择与校验 -32 3.3 主要电气设备的选择和校验 -40 3.4 无功补偿装置选择设计 -53 3.5 导体和电气选择成果汇总 -54附：导体和电气选择成果表第四章 屋外高压配电装置优化设计 -564.1 高压配电装置概述 -56 4.2 高压配电装置优化设计 -58 4.3 高压配电装置平面布置图和断面图 -60附：高压配电装置平面布置图和断面图第五章 防雷保护规划

3、设计 -615.1 变电所过电压及防护分析 -61 5.2 避雷器的配置规划与选择 -62 5.3 变电所避雷针配置规划及保护范围计算 -63 5.4 变电所接地设计 -64附：变电所直击雷保护范围图第六章 仪表与继电保护的配置规划设计 -656.1 仪表与继电保护的配置规划概述 -65 6.2 仪表配置规划设计 -65 6.3 继电保护配置规划设计 -66 6.4 仪表、继电保护配置图绘制 -67附：变电所继电保护配置图结 论 -71 总结与体会 -72 谢 辞 -73 参考文献 -74 附 录 - 电气主接线图高压配电装置平面图 高压配电装置断面图摘 要本论文为 110kV 通过变电所电气

4、一次部分初步设计。根据设计任务书给定的条件 来设计，其主要包括以下内容：在对各种电气主接线比较后确定本厂的电气主接线，对 主变压器、厂用变压器和导体和重要电气设备进行选择，然后绘制主接线图、设备平面 布置图、断面图、防雷配置图和继电保护规划配置图。关键词：主接线 短路计算 设备选择 防雷保护 继电保护前 言第 0-1 节 毕业设计目的意义毕业设计是完成教学计划、实现培养目标的一个重要教学环节，是全面运用所学基 础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计的综合训练，是培养学生综合素质 和工程实践能力的教育过程。对学生的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力 具有深远的影响。毕业设计的目的

5、、意义是：（1）、巩固和扩大所学的专业理论知识，并在毕业设计的实践中得以灵活运用；（2）、学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法，树立正确的设计思想；（3）、培养独立分析和解决实际问题的工作能力及解决实际工程设计的基本技能；（4）、学习查阅有关设计手册、规范及其他参考资料的技能。 拿到题目后，先认真的审题，然后根据题目的要求，将电力工程设计手册及以前学的专业课书籍相关内容再次阅读了一遍。第一步，拟订初步的主接线图，列出可能 的主接线形式进行比较，最后确定两个可能的主接线形式比较，最终确定方案。第二步， 经过计算，然后选择主变压器和厂用变压器。第三步，短路计算和做短路计算结果表。 第四步，导体和

6、设备的选择及校验，做设备清册。第五步，继电保护、配电设备和防雷 接地的布置。通过这次设计将理论与实践相结合，更好的理解电气一次部分的设计原理。通过毕业设计应达到以下要求：熟悉国家能源开发的方针政策和有关技术规程、规 定等；树立设计必须安全、可靠、经济的观点；巩固并充实所学基础理论和专业知识， 能够灵活应用，解决问题；初步掌握电气工程专业的设计流程和方法。在指导老师的帮 助下，完成工程设计。绘图等相关设计任务，培养严肃、认真、实事求是和刻苦钻研的 作风。第 0-2 节 原始资料分析本次的设计任务是：设计一座 110/35/10kV 通过变电所的电气主接线和配电装置、 防雷接地、继电保护的配置规划

7、。设计的重点是对变电所电气主接线的拟订及配电装置的布置。设计的内容包括：1、电气主接线方案的设计；2、短路计算；3、导体、设备选型；4、设计防雷保护和接地装置；5、继电保护的配置规划；6、按设计方案绘制电气一次 主接线图、配电装置的平面布置图、断面图以及防雷图；7、写设计说明书。设计已知的基本条件：设计一座 110/35/10kV 通过变电所，110kV 部分有 110kV 进 出线 6 回，电源距离 46 公里，系统容量 2500MVA，最大利用小时 4200h，系统电抗 2.20， 所用电率 0.36。35kV 部分，出线 6 回，供电距离 24 公里，供电负荷 41MW。10kV 部 分

8、，出线 18 回，供电距离 7 公里，供电负荷 25MW，其中有一回电缆供电，供电距离 1.6 公里。功率因数 0.7，穿越功率 64MVA。设计自然条件：变电所在地海拔1100 米，本地区污秽等级 2 级，地震烈度6 级， 最高气温 310C，最低气温-50C，平均气温 150C，最大风速 3m/s，其他条件不限。第一章 变电所电气主接线设计1-1 电气主接线设计概述电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，是构成电力系统的主要环节， 代表了发电厂或变电所电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分， 直接影响电力系统运行的稳定性、灵活性，并对电气的选择，配电装置的布置，继电 保

9、护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确合理设计， 必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。对电气主接线的基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三方面。基本原则是以设 计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程 实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维 护方便，尽可能地节省投资，就地取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚 持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。1-2 电气主接线的初步方案选择设计一、110kV 侧主接线选择110kV 侧进线 4 回，出线 2 回，共有进出线 6 回

10、。名称优点缺点适用范围备注单母线 分段接 线1、用断路器把母线分段后， 对重要用户可从不同段进行 供电；2、任意一段母线故障 时，可保证正常母线不间断 供电。1、当一段母线或母线隔离开 关故障或检修时，该段母线 的回路都在检修期内停电；2、当出线为双回路时，常使 架空线路出现交叉跨越。3、 扩建时需向两个方向均衡扩建。110 220kV 配电装置出 线回路数为 34 回不适应本站。双母线 接线1、供电可靠，检修母线及工 作母线发生故障时，能利用 备用母线正常工作；2、调度 灵活，能适应系统中各种运 行方式调度和潮流变化需要；3、扩建方便；4、便于1、增加一组母线每回路就需 增加母线隔离开关；2

11、、母线 故障或检修时，容易误操作；3、出线断路器检修时，线路 无法供电。110 220kV 配电装置出 线回路数为 5 回及以上时， 或 当 110 220kV 配电装适用于本站， 但 可 靠性稍 差。试验。置，在系统中 居于重要地 位，出线回路 为 4 回及以上时。双母线 带旁路 接线1、具有双母线接线的各种优 点；2、检修出线断路器时， 能够正常供电。增加投资。110kV 出线在6 回及以上，220kV 出线在4 回及以上。适用于本站， 满 足 供电可 靠性。二、35kV 侧主接线选择35kV 侧出线 6 回，供电负荷 41MW。名称优点缺点适用范围备注单 母 线 接 线接线简单清晰，设备

12、少，操作 方便，便于扩建和采用成套配 电装置。不够灵活可靠，母线任一元 件故障或检修均需使整个 配电装置停电。3563kV 配 电装置 的出 线回路 数不 超过 3 回。不适应本站。单 母 线 分 段 接 线1、用断路器把母线分段后， 对重要用户可从不同段进行 供电；2、任意一段母线故障 时，可保证正常母线不间断供 电。1、当一段母线或母线隔离 开关故障或检修时，该段母 线的回路都在检修期内停 电；2、当出线为双回路时， 常使架空线路出现交叉跨 越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。3563kV 配 电装置 的出 线回路为 48 回时。适用于本站， 但 可 靠性较 差 ， 扩建困 难。双 母 线

13、 接 线1、供电可靠，检修母线及工 作母线发生故障时，能利用备 用母线正常工作；2、调度灵 活，能适应系统中各种运行方 式调度和潮流变化需要；3、 扩建方便；4、便于试验。1、增加一组母线每回路就 需增加母线隔离开关；2、 母线故障或检修时，容易误 操作；3、出线断路器检修 时，线路无法供电。3563kV 配 电装置 的出 线回路 数超 过 8 回时，或 连接电 源较 多，负荷较大时。适用于本站。三、10kV 侧主接线选择10 kV 侧出线 18 回，供电负荷 25MW。名称优点缺点适用范围备注单 母 线 接 线接线简单清晰，设备少，操作 方便，便于扩建和采用成套配 电装置。不够灵活可靠，母线

14、任一元 件故障或检修均需使整个 配电装置停电。610kV 配电 装置的 出线 回路数 不超 过 5 回。不适应本站。单 母 线 分 段 接 线1、用断路器把母线分段后， 对重要用户可从不同段进行 供电；2、任意一段母线故障 时，可保证正常母线不间断供 电。1、当一段母线或母线隔离 开关故障或检修时，该段母 线的回路都在检修期内停 电；2、当出线为双回路时， 常使架空线路出现交叉跨 越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。610kV 配电 装置的 出线 回路为 6 回及 以上。适用于本站。双 母 线 接 线1、供电可靠，检修母线及工 作母线发生故障时，能利用备 用母线正常工作；2、调度灵 活，能适应

15、系统中各种运行方 式调度和潮流变化需要；3、 扩建方便；4、便于试验。1、增加一组母线每回路就 需增加母线隔离开关；2、 母线故障或检修时，容易误 操作；3、出线断路器检修 时，线路无法供电。610kV 配电 装置，当短路 电流较 大出 线需要 带电 抗器时。适用于本站。四、初步方案的选定1、110kV 侧接线：方案 I 双母带旁路接线 这种接线增加了旁母、旁路断路器、旁路隔离开关等， 虽然增加投资成本，但供电可靠性提高，出线断路器故障或检修时，保证了对该站供电， 同时保证了穿越功率对外输送。方案 II 双母线接线 据电力工程电气设计手册，110kV 至 220kV 配电装置 出线回路数 5

16、回或者以上必须选择双母线接线规定。而本站 110kV 侧有出线 6 回，但出 线断路器检修或故障时，该回路必须停电。2、35kV 侧接线：方案 I 双母线接线 据电力工程电气设计手册，35kV 至 63kV 配电装置出线回路数超过 8 回，或连接电源较多，负荷较大时，选择双母线接线规定。但出线断路器 检修或故障时，该回路必须停电。而本站 35kV 侧有出线 6 回，供电负荷 41MW，平均单 条线路供电负荷 6.833MW，且 35kV 断路器检修时间较短，故选择双母线接线。方案 II 与方案 I 相同。3、10kV 侧接线：方案 I 单母线分段接线 据电力工程电气设计手册，6kV 至 10k

17、V 配电装置 出线回路数为 6 回及以上，选用单母线分段接线的规定。本站 10kV 共有出线 18 回，为 提高供电可靠性，在选择 10kV 出线断路器时，用性能较好的空气断路器开关，所以选 择单母线分段接线。方案 II 与方案 I初步方案主接线一110kV侧 35kV侧 10kV侧 双母线分段接线双母线接线单母线分段接线初步方案主接线二110kV侧 35kV侧 10kV侧 双母线接线双母线接线单母线分段接线1-3 电气主接线的经济技术比较一、经济比较的说明本所初步设计的两个方案中，只有 110kV 配电装置部分不同，做比较时，仅对 110kV 配电装置部分进行比较。因设备造价资料有限，本所比

18、较设备造价仅为估计造价，与实 际造价会有很大出入。另外，比较时用的设备与后面选定的设备可能存在出入。 二、从电气设备的数目及配电装置上进行比较方 案 项 目方案一方案二110KV 配电装置双母线带盘路双母线主变台数22断路器的数目110KV109隔离开关的数目110KV3929三、计算综合投资 Z（1） Z Z 0 (1 a100 ) (元)式中:Z 0 为主体设备的综合投资,包括变压器高压断路器高压隔离开关及配电装置等设备的中和投资;a 为不明显的附加费用比例系数,一般 220 取 70,110 取 90.（2）主体设备的综合投资如下主变主变容量 MVA每台主变的参考价格(万元/台)变压器的

19、投资(万元)6363026301260110KV 侧 SW6 110 型断路器每台断路器的参数价格 (万元/台)方案一断路器投资 (万元)方案二断路器的投资 (万元)651065650965585110KV 侧 GW4 110 型隔离开关每台隔离开关的参数价格(万 元/台)方案一隔离开关投资 (万元)方案二隔离开关的投资 (万元)2.5392.597.5292.572.5方案一方案二主体设备总 投资(万元)Z 0 1260 650 97.5 2007.5Z 0 126058572.51917.5综合投资 (万元)Z Z (1 a 100 )2007.5（10.9）3814.25Z Z (1 a

20、 100 )1917.5（10.9）3643.25综合投资0 0四、计算年运行费用 CCA + 1 I + 2 I(万元)式中:1 检修、维护费,一般取(0.0220.042)Z 2 折旧费,一般取(0.050.058)a 电能电价,取 0.3 元/kwhA变压器电能损失(kwh) 主变的参数如下表：空载有功损耗负载损耗阻抗电压%高中高低中低84.730012-1422-247-91 S 2 S 2 S 2A=n(P0+kQ0)+(P+kQ)( 1 + 2 + 3 )Sn2n 2S n S 2 nS n S3nQ0 I 0 S N1001.224002160Q1K U1 S N10014240

21、033600Q2 K U 2 S N100124002400Q3 K U 3 S N1009240021600S1=38 + 24 + 0.1860.838=77.733MVA=77733kVAS2=0.8=47.5MVA=47500kVAS3=24 + 0.1860.8=30.2325MVA=30233kVA=4200，k=0.1 电能损耗为：Sn3= Sn2 =630002=31500kVAA=2(84.7+216）+ 1777332(84.7+216)（ +475002+302332）2 24200=985061（kWh）方案一与方案二的年运行费用： 方案一： CA + 1 I + 2

22、I63000 263000 263000 31500= 0.3 9.85 + 0.03 3814.25 + 0.02 3814.25 = 193.67(万元)方案二： CA + 1 I + 2 I= 0.3 9.85 + 0.03 3643.25 + 0.02 3643.25 = 185.12(万元)五、经济比较成果经济比较成果表名 称方案方案综合投资（万元）3814.253643.25年运行费用（万元）193.67185.12主接线所选的两个初步方案，主接线中压、低压二次侧方案相同，只比较一次侧方 案。方案一的特点如下：当本所出线断路器故障或检修检修时，均可通过旁路母线正常 正常送电，提高供

23、电可靠性；今后扩建方便，但占地面积有所增加。方案二的特点如下:今后扩建也方便；当进出线断路器故障或检修时，故障或检修 断路器的进出线必须停电；占地面积较第一方案少。从经济性来看，由于第一方案增加了盘路母线，占地面积较有所增加，从设备上来 看，需多加一个间隔设备及 7 组隔离开关，综合投资费用和运行费增加增加。从可靠性来看，第二方案当进出线断路器故障或检修时，故障或检修线路只好停运， 而第一方案中当进出线断路器故障或检修时，可由盘路临时供电。从改变运行方式灵活性来看，两个方案都能适应系统中各种运行方式调度和潮流变 化需要，试验方便。1-4 最优主接线方案的确定通过以上分析比较，可以发现第一方案虽然投资费用有所增加，但可以保证断路器 故障或检修时正常供电，110kV 断路器故障修复时间是 6 至 7 天，而且因故障停电造成的停电损失是少供电量电费的成本的十倍；本所 35kV 侧供电负荷 37MW，10kV 侧供电负荷 25MW，110kV 侧有穿越功率 23MVA。以断路器故障停电一次造成少供负荷 10 MVA，6 天修复，将造成少供电量 99.36 万 kWh,造成的损失就相当于 993.6 万 kWh。考虑综合因 素选第一方案为本变电所的主接线方案。最优主接线方案110kV侧 35kV侧