免费毕业论文--对110KV变电所进行设计(一)
毕业设计
设计(论文)题目：对110KV变电所进行设计
目 录
一： 摘 要
二： 前 言
三： 正 文
1:设计任务书
2:设计说明书
（1） 原始资料分析
（2） 主变压器及所用变选择
（3） 所用变压器的选择
（4） 电气主接线选择
（5） 短路电流计算
（6） 主要电气设备选择
（8） 防雷保护
（9） 电气设备
（10） 一览表
四： 参考文献
五：小结
六：附图
摘 要
变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。
本次设计建设一座110KV降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。
其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。
最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验
前 言
经过三年的系理论知识的学习，及各种实习操作，还有老师精心培育下，对电力系统各部分有了初步的认识与了解。
在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读《发电厂电气部分课程设计参考资料》、《电力网及电力系统》、《发电厂一次接线》和《电气设备》以及《高电压技术》等参考书籍，在指导老师的指导下，经过周密的计算，完成了此次毕业设计。
设计内容由以下：
第一部分：设计任务书；
第二部分：110/35/10KV降压变压所初步设计说明书（主接线部分）；
第三部分：10/35/10KV降压变电所的计算书；
第四部分：变电所主接线图；
四周的毕业设计，使我了解设计的要求，及设计内容，更加深刻了解课本中的内容，使知识与理论相结合，使基础知识与实际操作紧密联系。尤其对主接线，电气设备以及导本选择方法进一步掌握。
由于水平所限，设计书中难免出现错误和不妥之处，希望指正。
设计任务书
一、原始资料：
根据系统规律，需要建成一座110KV降压变电站，设计条件如下：
1 电压等级：110/35/10KV
2 主变压器两台，每台容量为31.5MVA，本期一次设计建成。
nbsp;
3、进出回数：
（1）110KV进出线共六回，其中两回与系统连接的双回线，每回送电容量为45MVA，其余四回为单电源出线，送电容量为5MVA。
（2）35KV出线共四回，其中两回送电容量为8MVA，另外两回出线，送电容量为7MVA、6MVA。
（4）10KV另有两面三组并联电容器，每组电容器容量为5Mvar。
4、系统情况：
本变电站为一次降压变电站，在系统中的地位比较重要。系统阻抗如下：（基准容量为100MVA）：
5、地理环境：
变电站海拔高度为800m，附近无污染区，户外最拭热平均气温为35℃。
6、线路长度：
7、所用电主要负荷表：
序号 名称 额定容量(KW) 功率因数 安装台数 工作台数 备注
1 充电机 30 0.88 1 1 周期性
2 浮充电机 6.5 0.85 1 1 经常性 4 蓄电池及装置通风 2.7 0.82 3 3 周期性
5 交流焊机 10.5 0.5 1 1 周期性
6 检修间实验 13 0.8 1 1 经常性
7 载波远动 0.96 0.69 1 1 经常性
8 照明 20 经常性
9 生活水泵 8 经常性
10 采暖及其他 16 周期性
二、设计任务：
1、设计变电站主接线，论证所设计的主接线是最佳方案。
2、计算短路电流。
3、选择导体及主要电气设备。
设计说明书
根据设计任务书的要求，依据《电力工程电气设计手册》中有关内容，遵照《变电所设计技术规程》中有关规定，现对110KV变电所进行设计，其设计的方法和步骤如下：
一、原始资料分析：
1、分析本变电站在电力系统中的作用：
本变电所的电压等级为110KV，为一降压变电所，在系统中的地位比较重要，高压侧同时接收和变换功率，供35KV负荷和10KV负荷，属于地区一般变电所。
2、建设规模：
1、110KV进出线共六回，其中两回是与系统连接的双回线，每回送电容量为45MVA，其余四回为单电源出线，送电容量为5MVA。
2、35KV出线共四回，其中两回出线每回送电容量为8MVA，另外两回出线，送电容量为7MVA、6MVA。
二、主变压器的选择：
变压器是变电站的重要设备，其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能。
1、主变压器台数：
为保证供电可靠性，变电所一般设有两台主变压器。
2、变压器容量：
装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。
3、在330KV及以下电力系统中，一般选三相为压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯—低压—中压—高压线圈，高与低之间阻抗最大。
4、绕组数和接线组别的确定：
该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110KV以上电压，变压器绕组都采用Y0连接，35KV采用Y形连接，10KV采用Δ连接。
5、调压方式的选择：
普通型的变压器调压范围小，仅为±5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。
6、冷却方式的选择：
主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。
所以用两台SFSZ7—31500/110型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数如下： 阻抗电压:U1-2%=10.5 U1-3%=17.8 U2-3%=6.5
联接组别号：YN、yno、dn
三、所用电接线设计和所用变压器的选择
变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变 电所安全，经济的运行。
所用变台数的确定：
一般变电所装设一台所用变压器，对于枢纽变电所、装有两台以上主变压器的变电所中应装设两台容量相等的所用变压器，互为备用，如果能从变电所外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台所用变压器。根据如上规定，本变电所选用两台容量相等的所用变压器。
所用变压器的容量应按所用负荷选择。计算负荷可按照下列公式近似计算：
S＝照明负荷+其余负荷×0.85(kVA)
所用变压器的容量：Se≥S＝0.85∑P十P照明(kVA)
根据任务书给出的所用负荷计算： ＝105.58l (kVA)
根据容量选择所用电变压器如下： 连接组别号：Yn，yn0 调压范围为：高压：±5％
阻抗电压为(%)：4
所用电接线方式：
一般有重要负荷的大型变电所，380／220V系统采用单母线分段接线，两台所用变压器各接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分段开关设有自动投入装置。每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供电，在另一台所用变压器故障或检修停电时，工作着的所用变压器还能担负另一段母线上的重要负荷，以保证变电所正常运行。
四、电气主接线的选择：
电气主接线的确定对电力系统整体及发电厂，变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择配电装置选择，继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须正确外理为各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。
（一）设计的基本要求为：
1、满足对用户供电必要的可靠性和保证电能质量。
2、接线应简单，清晰且操作方便。
3、运行上要具有一定的灵活性和检修方便。
4、具有经济性，投资少，运行维护费用低。
5、具有扩建和可能性。
（二）设计主接线的原则： 对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。
拟定可行的主接线方案2—3种，内容包括主变的形式，台数以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰差的方案，保留一种较好的方案。
（三）方案的比较：
110KV侧的接线
（1）单母分段带旁路
断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修，为了检修出线断路器，不致中断该回路供电，可增设旁路母线。
优点：
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，检修与其相连的任一回线的断路器时，该回路均可以不停电，可以提高供电的可靠性。
缺点：
此种接线多装了价格较高的断路器和隔离开关，增大了投资。
（2）双母线接线
优点：
检修任一母线时，不会停止对用户的连续供电，当检修任一母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此刀闸相连的该组母线，其它回路均可通过另一组母线继续运行，从而提高了供电可靠性。
缺点：
1、投资较大，所用设备多，占地面积大，增加了一组母线和一组刀闸。
2、配电装置复杂，经济性差。
3、在运行中隔离开关做为操作电器，易发生误操作事故。 35KV侧的接线：
所设计的变电所35KV出线，最终四回，本期工程一次完成，在考虑主接线方案时，应首先满足运行可靠，操作灵活，节省投资。
方案一：
单母线接线方式：
接线简单、清晰。操作方便，投资少便于扩建；母线或隔离开关检修或故障时连接在母线上的所有回路必须停止工作；检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电；当母线或母线上的隔离开关上发生短路以及断路器在继电保护作用下都自动断开，因而造成全部停电。
方案二：
单母分段接线方式：
当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。
以上两种方案比较，在供电可靠性方面，方案一较差，故35KV侧应采用单母分段接线
方案一：
单母线接线：
具有接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资少等优点，但当母线或母侧隔离开关检修故障时，连接在母线上的所有回路都将停止工作，当母线发生短路时，所有电源回路的断路器在继电保护作用中自动跳闸，因而造成母线电压失压全部停电，检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电。
方案二：
单母分段接线： 接线简单清晰，设备少，且操作方便，可提高供电可靠性和灵活性，不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围，对于重要用户可以从不同段引两个回路，而使重要用户有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障，由于分段断路器在继 电保护装置的作用下，能自动将故障段切除，因而保证了正常段母线不间断供电。
综上所述，单母分段接线的可靠性较高，而且比较经济，故10KV侧接线应选方案二，单母分段接线。
五、短路电流计算：
短路电流计算的目的：㈠、系统负荷情况计算
1、35KV最终四回出线，负荷同时率按0.6考虑，负荷增长率为4%。
2、10KV最终十回出线，负荷同时率按0.6考虑，负荷增长率为4%。
所以变电站考虑扩建后送出的总负荷为：S总= S35+S10=43.98MVA
㈡短路电流的计算：
1、变压器阻抗计算：
系统参数： X10=0.102；Sj=100MVA；Uj= Upj
所选出的SFSZ7—31500/110型变压器参数：Ud1%=1/2(U1—2%＋ U1—3%－ U2—3%)=1/2(10.5＋17.8－6.
5)=10.9Ud3%=1/2(U1—3%＋ U2—3%－ U1—2%)=1/2(17.8＋6.5－10.
5)=6.9
X1*= Ud1%／100 ×Sj ／Sn=10.9／100×100／63＝0.173
X2*=0
X3*= Ud3%／100 ×Sj ／Sn=69／100×100／63＝0.1095
变压器的等值电路
X1*/0.173
X2*/0
X3*/0.1095
短路电流计算等值电路图及短路点选择：
S
X1*/0.102
d1 115KV X4/0.1095 X5/0.1095
d3 ; 10.5KV
2、d1点短路电流计算： 基准电流：
110KV短路电流的有名值：
I//= I*·Ij=9.8×0.502=4.922KA
Kch取1.8
冲击电流：
电流最大有效值： 短路容量：
SC
X1/0.102
d1
3、d2点短路电流计算
X1/0.102
X6
X2/0.173 X3/0.173
d2 短路电流：I*=1/ X6=1/0.1885=5.31
基准电流：
有名值：
冲击电流：
电流最大有效值： 短路容量：
4、d3点短路电流计算：
a、并列 短路电流：I*=1/ X*∑=1/0.243=4.1
基准电流：
有名值： 冲击电流
ich=2.55×I//=2.55×22.61=57.66KA
电流最大有效值： 短路容量：
b、分列 短路电流：I*=1/ X*∑=1/0.298=3.356
基准电流：
有名值：
I//= I*·Ij=3.356×5.5=18.46KA
冲击电流
ich=2.55×I//=2.55×18.46=47.06KA
短路容量： 计算参数表
短路点 名称 短路电流I//
（3） 冲击电流ich 全电流Ich 短路容量S// d2 35KV母线 8.276KA 21.1KA 12.50KA 530.36MVA
六、主要电气设备的选择及校验：
电气设备的选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术并注意节约，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。
（一）断路器及隔离开关的选择及校验：
1、选择：
（1）按正常工作条件选择：
a、按额定电压选：额定电压和最高工作电压，一般按所选电器和电缆允许最高工作电压Ugmax不低于所按电网的最高运行电压Uymax。
即：Ugmax≥Uymax
b、按额定电流选：在额定周围环境温度下长期允许电流Iy，应不小于该回路最大持续工作电流Igmax
即：Iy≥Igmax 主变侧：110KV
35KV 10KV
110KV负荷侧
35KV负荷侧
10KV负荷侧
短路计算参数如下： 35KV ：I//=8.276KA ich=21.1A S//=530.36MVA 110KV选择LW14—110型断路器
计算数据 LW14---110
U（KV） 110 Ue（KV） 110 I//(KA) 4.922 Ir(KA) 31.5
ich(KA) 12.55 idw(KA) 80
35KV选择ZN23-35C型断路器
计算数据 ZN23-35C
U（KV） 35 Ue（KV） 40.5
Igmax(A) 496 Ie(A) 1600
I//(KA) 8.276 Ir(KA) 25 I2∞tdz 8.2762×0.6 Ir2t 252×4
计算数据 ZN28A----12/----3150 计算数据 ZN28----12----1250 Igmax(A) 1989 Ie(A) 3150 Igmax(A) 144.3 Ie(A) 1250 ich(KA) 57.66 idw(KA) 100 ich(KA) 57.66 idw(KA) 80
隔离开关选择结果如下：
10KV主变侧隔离开关选GN2-10型，负荷侧选GN8-10型
2、校验：
（1）110KV侧选LW14—110型断路器
Ie=2000A Igmax=174A 所以Ie≥ Igmax
Ue= Ugmax=110KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求
a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt
短路电流的假想时间，等于后备保护动作时间与断路器全分闸时间之和
&n bsp; 即：tjs= tb+ td
其中：tb=0.5s td=0.15s 即：tjs=0.5+0.15=0.65s
因：tjs＜1s 所以应考虑β//=1非周期分量作用时间0.05s， 在β//=1时，查《发电厂电气设备》中周期分量等值时间曲线，得tz=0.5s, 所以tdz=0.5+0.05=0.55s I2rt=31.52×3=2976.5(KA2·S)
I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要求
b、动稳定校验：ich≤idw
ich=12.55KA idw=80KA 所以满足要求
c、开断电流校验：Iekd＞I//故所选LW14—110型断路器符合要求
110KV侧隔离开关选GW4—110G型
Ie=1000A Igmax=174A 所以Ie≥ Igmax满足要求
Ue= Ugmax=110KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求
a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt I2rt=21.52×5=2311.25(KA2·S)
I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要求
b、动稳定校验：ich≤idw
ich=12.55KA idw=80KA ich＜ idw所以满足要求
故所选GW4—110G型隔离开关符合要求
（2）35KV侧选ZN23—35C型断路器
Ie=1600A Igmax=496A 所以Ie≥ Igmax满足要求
Ue= 40.5KV Ugmax=38KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求
a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt
即：tjs= tb+ td =0.5+0.2=0.7＜1s
所以应考虑在β//=1非周期分量作用时间0.05s，在β//=1时，查《发电厂电气设备》中周期分量等值时间曲线，得tz=0.6s，即tdz =0.6+0.05=0.65s
所以 I2∞tdz =8.2762×0.65=44.52(KA2·S)
I2rt=252×4=2500(KA2·S)
I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要求
b、动稳定校验：ich≤idw
ich=21.1KA idw=63KA ich＜ idw所以满足要求
c、开断电流校验：Iekd＞I//
Iekd=25KA I//=8.276KA Iekd＞I//所以满足要求
故所选ZN23—35C型断路器符合要求
35KV侧隔离开关选GW28—35型
Ie=600A Igmax=496A 所以Ie≥ Igmax满足要求
Ue= Ugmax=35KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求
a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt I2rt=6.62×5=217.8(KA2·S)
I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要求
b、动稳定校验：ich≤idw 故所选GW28—35型隔离开关符合要求
(3)10KV侧
A、主变侧选IN28A—12/3150A型断路器
Ie=3150A Igmax=1819A 所以Ie≥ Igmax满足要求
Ue= 12KV Ugmax=10.5KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求
a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt
即：tjs= tb+ td =0.5+0.5=1s(不考虑非周期分量)
在β//=1时，查《发电厂电气设备》中周期分量等值时间曲线，得tdz=0.75s I2rt=402×4=6400(KA2·S)
I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要求
b、动稳定校验：ich≤idw
ich=57 绝缘。其绝缘水平为35kV等级，需在中性点上装避雷器。
3、避雷器的配置：
(1)进出线设备外侧；
(2)所有母线上；
(3)变压器高压侧，尽量靠近变压器；
(4)变压器低压侧为Δ时，只装在B相；
(5)主变压器中性点，按其绝缘水平等级选设；
4、避雷线的配置：
(1)ll0kV及以上线路沿全长架设避雷线；
(2)35kV雷电日较高应全长架设避雷线；
避雷器选择一览表
型 号 安装地点 数量 参 数
陡度冲击电流下残压≤kV 雷电冲击电流下残压 ≤kV 操作冲击电流下残压 ≤kV 直流1mA参考电压≥kV HY5WZ—42/134 35kV侧母线 2 154 134 114 73 Y1W—60/144 主变中性点 2 144 137 86 Y5WZ—12.7/45 主变10kV侧 2 51.8 45 38.3 24
参考文献
1、《电力工程电气设计手册》--西北、东北电力设计院编
2、《发电厂变电所电气接线和布置》--西北电力设计院编
3、《导体和电器选择设计技术规定》
5、《电力设备过电压保护设计技术规程》
6、有关教材《发电厂电气部分》《电力系统分析》等
结 论
经过为期一个多月的设计，终于完成了对《对110KV变电所进行设计》（电气一次部分）的设计任务。通过这次的设计过程，使自己把近三年本科学习中所学的理论和实践相结合，提高了分析问题、解决问题的能力。提高了本人设计水平，使自己在实际工作的专业知识更能有效地应用。通过本次设计，认识了大量良师益友，增长了见识，丰富了经验，使我对电力工程认识上了一个台阶。但本人水平有限和时间仓促，当中定有未完善之处，恳请大家多多指教。