110kV变电站 毕业设计.doc

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1、福建电力职业技术学院毕业设计报告纸福建电力职业技术学院毕业设计说明书题目：某110kV降压变电所电气部分设计（A型）专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 日 期： 内容提要根据设计任务书的要求，本次毕业设计内容为110kV 降压变电站电气部分设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该变电站设有两台主变压器，有110kV、35kV 和10kV 三个电压等级,各个电压等级分别采用双母线接线、单母线分段接线和单母线分段接线的接线方式。本次设计的主要内容有电气主接线设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等）、各电压等级配电装置设计、防雷保护规

2、划、继电保护和安全自动装置的配置以及专题等，本课题的专题为变电所主变相间后备保护和10kV母线分段断路器备用电源自投装置的整定计算。本设计以电力工程电气设计手册、变电所设计规程、导体和电器选择设计技术规程、35110kV 变电所设计规范、供配电系统设计规范、35110kV高压配电装置设计规范、继电保护和安全自动装置技术规程等规范规程为依据，并参考国家电网公司输变电工程典型设计110kV变电站分册，设计内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。目录内容提要2前言4第一章 设计说明书第一节 原始资料5第二节 负荷的分析与统计7第三节 无功补偿8第

3、四节 主变及所用变的选择9第五节 配电装置的规划13第六节 电气主接线设计15第七节 短路计算21第八节 电气设备选择23第九节 变电所防雷保护规划26第十节 变电所的继电保护配置27第十一节 变电所的安全自动装置配置29第十二节 专题31第二章 设计计算书第一节 负荷计算34第二节 短路计算35第三节 电气设备选择44第四节 整定计算47参考文献50前言变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟定直接关系着全站电气设备的选择、配电装置

4、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。本次毕业设计为110kV 变电站电气部分设计，设计成品包括设计说明书、设计计算书、设计图纸等三部分，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本设计在电力工程系 老师的精心指导下完成的，设计期间 老师在设计思路上给予了我很多的指导和帮助， 老师、循循善诱的教学方法、热情待人的处事方式、一丝不苟的治学态度、对学生严格要求的敬业精神给我留下了很深的印象。在此，我对恩师表示最崇高的敬意和最诚挚的感谢！本说明书从变电站设主变及所用变的选择、主接线确定、短路电流计算、主要电气设备选择、继电保护和安全自动装置的配置等几方面进行阐述，并分别绘

5、制了电气主接线图、110kV配电装置间隔断面图、主变保护展开图等相关设计图纸。由于本人水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。第一章 设计说明书第一节 原始资料 根据电网规划和地区电力负荷发展的需要，决定在某地区新建一座110kV降压变电所，以缓解地区用电的紧张局面，同时提高系统运行的可靠性。（一） 一次系统接线图待设计变电所G:2*125MW13.8kVcos=0.85Xd=18.3%T:2*150MVA13.8/121kVUd=10.5%110kV60kM50kM110kVCSc.max=300MVAXc=20%Sc.min=250MVAXc=30%40KM30MWcos=

6、0.950KM40MWcos=0.9（二） 负荷情况 该变电所有110/35/10kV三种电压等级，35kV、10kV侧负荷情况见下表，负荷的同时率均为0.85，年增长率均为12%，最大负荷利用小时数均为5500h。1、35kV 侧 表1序号负荷名称最大负荷（kW）功率因数线路长度（km）回路数供电方式1变电所一48000.80252架空2变电所二50000.80401架空3变电所三50000.85302架空4变电所四48000.85301架空5变电所五80000.90402架空6变电所六80000.80502架空2、10kV 侧表2序号负荷名称最大负荷（kW）功率因数线路长度（km）回路数供

7、电方式1电院15000.80102架空2普明村30000.85152架空3西湖公园15000.85151架空4医院15000.80102电缆5电影院15000.85102电缆6电院附小10000.80152架空7侨乡体育馆15000.80152电缆8美食城15000.80101电缆9商业中心20000.80151电缆10民俗村25000.80202架空11步行街20000.80152架空12鲤城大酒店10000.85102电缆（三） 所址位置 该所址北侧有约宽80m的公路，交通方便，现有负荷中心和规划负荷中心均在该变电所周围55km范围内，所址所在位置地形平坦，海拔高度20m，空气污染不严重，

8、土壤电阻率为1000。（四） 气象条件当地年最高温度为40, 年最低温度为-10；最热月平均气温30；年主导风向东，最大定时 风速28m/s，基本风压值54kg/m2；雷暴日数为60日/年。第二节 负荷的分析与统计电力系统负荷的确定，对于选择变电站主变压器容量，电源布点以及电力网的接线方案设计等，都是非常重要的，电力负荷应在调查和计算的基础上进行，对于近期负荷，应力求准确、具体、切实可行；对于远景负荷，应在电力系统及工农业生产发展远景规划的基础之上，进行负荷预测，负荷发展的水平往往需要多次测算，认真分析影响负荷发展水平的各种因素，反复测算与综合平衡，力求切合实际。一、 负荷统计目的 负荷统计目

9、的很多，本设计的目的有以下几个：（1） 确定主变电源侧容量；（2） 确定无功补偿容量；（3） 确定主变型式。本设计变电站有110kV、35kV 和10kV 三个电压等级, 110k侧为电源侧，35kV 、10kV为负荷侧，需统计各侧负荷大小以确定主变是采用双绕组变或三绕组变，以及采用三绕组变时的结构、容量比等。二、负荷统计方法已知有功功率P ,功率因素cos，先统计出P、Q, 则根据公式,求出S。其中P的计算公式为： 式中： 某电压等级的计算负荷 同时系数（本设计取0.85）年增长率各用户的负荷之和本设计取同时率=0.85，年增长率n%=12%,发展年限n=5。三、负荷统计结果负荷统计过程详见

10、计算书，统计结果见下表： 表3 (kW) (kvar)S (kVA)10kV侧30708.820089.536696.335kV侧53328.534852.263707.2110kV侧84.37.354941.7100403.5第三节 无功补偿在电力系统中，很多用电设备都是感性负载，既需要电源向其提供一定的有功功率，还需要电源向其提供一定的无功功率。通常，电力用户的自然功率因数都比较低，因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可保证电压质量,而且还将提高电力系统运行的稳定性、安全性、可靠性和经济性。本设计的无功补偿设备采用并联电容器组，并采用集中补偿方式，将并联电容器组接在变

11、电站10kV两段母线上进行补偿。一、提高功率因数的意义为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，改变电网的无功潮流分布，必须提高用电单位的功率因数到0.9以上，从而配置无功功率补偿设备，但应注意，任何情况下，都不允许无功功率向电网倒送。1、 35kV侧即35kV侧需进行无功补偿，但根据就地补偿原则，其无功补偿装置应设置在变电站的下一级，故本变电所不予考虑。2、 10kV侧 故需对10kV侧进行无功补偿。二、补偿容量 分两组进行补偿，每组的补偿容量为：每组每相的补偿容量： 根据GB50053-1

12、99410kV及以下变电所设计规范规定：高压电容器组宜接成中性点不接地星形。本设计采用Y形接线，选择BWM11/3341W型电容器。 所以需 BWM11/3341W型电容器 6*3*2=36（只）10kV侧采取无功补偿后的功率因数： 即满足要求。第四节 主变及所用变的选择主变是一个变电站的最重要设备，选择得是否合理将关系到变电站的方方面面。一、 主变压器的选择（一）、主变压器台数 目前，主变本身的可靠性已很高，单台容量可以做得很大，且单位造价（kVA/元）随单台容量的增加而下降，因此，在确定主变时，应尽量减少其台数。台数越少，变压器的单台容量即越大，其本体投资将越低，与之配套的电气设备将越少，

13、同时节约了占地面积，简化了配电装置等。 为保证供电的可靠性，本设计变电站拟采用两台主变压器。 （二）、主变压器容量主变容量应综合考虑城市规划、负荷性质及电网结构等因素进行确定,并遵循下面几个原则：（1）按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。（2）当一台主变压器停运时，在计及变压器过负荷能力后的允许时间内，应保证全部一级负荷和二级负荷的供电。对一般性变电站而言，其一级负荷、二级负荷大致占变电站全部负荷的7080%。（3）同级电压的单台降压变压器容量级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。 即 取主变容量为63000kVA。（三）、主变压器型式：1、

14、相数该变电所有110kV、35kV、10kV三种电压等级，考虑到单相变压器组相对来说投资大、占地多、运行损耗又较大，同时配电装置结构复杂，增加了维护工作量，为了节约投资，提高效率，在330kV及以下电力系统中，一般选三相变压器，故本设计选用两台三相变压器。2、 绕组数量具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的容量均达到该变压器容量的15%以上时，宜采用三绕组变压器。35kV侧：10kV侧：所以选用三绕组变压器。3、 主变容量比110kV侧：为变压器的电源侧，容量63000kVA，以其为基准，取100%，则35kV侧： 取100%10kV侧：取50%故容量比为：100/100/50。4、

15、 绕组排列三绕组变压器的绕组排列方式有升压结构和降压结构两种，本设计的功率交换主要出现在变压器的高中压侧，故可采用降压型布置。采用降压结构的变压器三侧线圈，从铁芯开始依次是低压中压高压线圈，如下图，其高与低压侧之间阻抗最大。低 中 高5、 冷却方式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。 （四）、主变压器的额定电压 本设计变压器为降压变压器，相当于受电设备，故其一次侧额定电压等于受电设备额定电压，取110kV；又由于变压器二次侧额定电压是指其二次侧空载运行时的额定值，考虑到变

16、压器带上负载运行时的电压损耗及电能在线路传输过程中的电压损耗，本设计变压器中压侧的额定电压取高于线路额定电压10%，即38.5kV，而低压侧额定电压取高于线路额定电压5%，即10.5kV。 故本设计变压器的额定变比为110kV/38.5kV/10.5kV。 （五）、主变压器中性点运行方式：根据国家规定：110kV：侧采用中性点直接接地方式。本设计变电站有两台主变，其高压侧中性点通过隔离刀闸直接接地，正常运行时只有一台接地，哪台接地由系统调度决定。为节约投资，中性点直接接地系统变压器通常采用分级绝缘，中性点承受过电压的能力较弱，因此，当其中性点隔离刀闸打开时，应装有保护间隙起保护作用。此外，在配

17、置变压器接地后备保护时，应保证保护的动作是先跳开不接地变，再跳接地变。35kV侧和10kV侧：采用中性点非直接接地方式，有中性点不接地和中性点经消弧线圈接地两种，通过以下计算确定。35kV侧发生单相接地流过接地点的电容电流： 所以应装设消弧线圈。消弧线圈的容量：查常用电气工厂设备手册，选择型号如下： 表4型号电流范围（A）额定电压（kV）额定电抗（）损耗（120，W）接线端子（Md）XHDC-1100/3525.050.021218848.7424.4106706.210kV侧：采用中性点非直接接地方式10kV侧发生单相接地流过接地点的电容电流：所以应装设消弧线圈。消弧线圈的容量：查常用电气工

18、厂设备手册，选择型号如下： 表5型号电流范围（A）额定电压（kV）额定电抗（）损耗（120，W）接线端子（Md）XHDC-600/1020.0100.06062303.160.650076.1由于目前消弧线圈电感电流的调整级差已做得很小，根据现场设计的经验，只要选择消弧线圈的容量即可满足要求，无需再校验其脱谐度等。本设计参照现场经验不对消弧线圈进行校验。（六）、绕组接线组别: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。为节约投资，本设计变压器110kV侧绕组、35kV侧三相绕组均采用Y形连接，而10kV绕组采用连接，以改善变压器铁芯磁通波形，

19、改善电能质量。故本设计变压器的接线组别为：YN，yn0，d11。（七）、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，而且在出现要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定保证供电质量的情况时，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。查手册，选出的设备如下表： 表6型号额定容量（kVA）额定电

20、压（kV）空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压（%）高压中压低压高-中高-低中-低高-中高-低中-低SFSZ7-63000/110630001108*1.25%38.52*2.5%10.51.284.730010.517-186.5二、所用变压器的选择变电所所用电是变电所的重要负荷，承担了变压器的冷却机械、蓄电池的充电设备或整流操作电源、采暖通电、照明及检修用电等任务，因此，在所用电设计时应保证运行可靠、检修和维护方便，并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。1、所用变台数的确定相关规程规定

21、，一般变电站装设一台所用变压器；枢纽变电所、总容量在60MVA及以上的变电站等装设两台容量相等的所用变压器，互为备用；但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。本设计变电站总容量为126MVA，故选用两台容量相等的所用变压器。2、所用电源引接方式对于无人值守的变电站、采用交流操作的变电站、及虽然采用直流操作但没有蓄电池系统的变电站，其所用电源应分别接至两个不同电压等级的电源或独立电源，500kV变电所，则多出由附近的发电厂或变电所引接专用线作为所用电源。除此之外，当所内有较低电压母线时,一般均由这类母线上引接12个所用电源。由于这一所用电源引接方式具有经济和可靠性

22、较高的特点，故有广泛应用。本设计变电站为一般变电站，故其两台所用变可分别接在变电所中最低一级电压的两组10kV母线上。3、 所用电源备用方式 所用电源的备用方式分为明备用和暗备用两种。本设计采用暗备用的方式，两台所用变变压器相互备用，当一台退出运行时，由另一台承担变电站的全部负荷。4、 所用变接线组别为了提供380/220V的所用电压，本设计所变低压侧绕组应接成Y形，因此，为改善电能质量，本设计所变高压侧绕组接成形，故本设计所用变的接线组别为D，yn11。5、 所用变压器的容量 (取0.3%)查手册，选出所变，如下表： 表7型号电压（kV）接线组别空载损耗（KW）负载损耗(KW)阻抗电压（%）

23、SCL2400/1010/0.4D，yn111.354.3846、 所用电系统接线方式：一般有重要负荷的大型变电所，380220V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。7、所用电系统接线图如下图：第五节 配电装置的规划配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。配电装置按电气设备装设地点不

24、同，可分为屋内和屋外配电装置；按其组装方式，又可分为由电气设备在现场组装的配电装置（称为配式配电装置）和成套配电装置。一、配电装置的基本要求 配电装置是根据电气主接线的连接方式,由开关电器保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时,迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此,应满足以下要求:1) 保证运行可靠 2) 便于操作巡视和检修3) 保证工作人员的安全4) 力求提高经济性5) 具有扩建的可能二、配电装置的设计原则1） 节约用地；2）运行安全和操作巡视方便；3）考虑检修和安装条件；4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔

25、地区的安全运行；5）节约器材，降低造价；6）安装和扩建方便。三、配电装置的选用本变电所三个电压等级：即110kV、35kV、10kV，根据电力工程电气设计手册规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所110kV采用屋外配电装置，35kV及10kV采用屋内配电装置。四、电气总平面布置1）布置要求（1）充分利用地形，方便运输、运行、监视和巡视等。（2）出线布局合理、布置力求紧凑，尽量缩短设备之间的连线。（3）符合外部条件，安全距离要符合要求。2） 布置方案图检修间雨水泵房主控室35KV配电装置110KV配电装置10KV配电装置1号电容器2号电容器1号主

26、变2号主变大门第六节 电气主接线设计电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。随着电力系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高 ，设计主接线的观念也应与时俱进，不断创新。变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数

27、不同，其接线方式也不同。一、 电气主接线的一般要求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。二、主接线选择的主要原则1）变电所主接线要与变电所在系统中的地位、作用相适应。根据变电所在系统中的地位，作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。2）变电所主接线的选择应考虑电网安全稳定运行的要求，还应满足电网出故障时应处理的要求。3）各种配置接线的选择，要考虑该配置所在的变电所性质，电压等级、进出线回路数、采用的设备情况，供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。 4）近期接

28、线与远景接线相结合，方便接线的过程。 5）在确定变电所主接线时要进行技术经济比较。三、电气主接线设计步骤1)分析原始资料本工程情况 变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。电力系统情况 电力系统近期及远景发展规划（510 年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。负荷情况 负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。环境条件 当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。设备制造情况 为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、

29、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。2)拟定主接线方案根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理，经济可行的主接线 方案。3)主接线方案的评定 4)绘制电气主接线图将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。四、主接线方案设计1、 方案拟定及技术比较： 表8方案110kV35kV10kV主变台数方案一双母线单母线分段单母线分段2方案二双母线双母线双母线21）单母线分段 优点:

30、母线经断路器分段后，重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个供电电源;一段母线故障时(或检修),仅停故障(或检修)段工作,非故障段仍可继续工作。 缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,接在该段母线上的电源和出线,在检修期间必须全部停电;任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。 通过该接线优缺点的分析,可见,方案一中35kV、10kV采用此接线方式，其优点是当一母线发生故障时,分段断路器能自动把故障切除,保证正常段母线不间断供电和不至于造成用户停电;缺点是当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时,接在该母线上的回路都要在检修期间停电。所以,该接线方式对于35kV、10kV侧可以考虑。另一

31、方面是考虑到地区性一般变电所对经济性的考虑。2）双母线接线优点:供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电;调度灵活;扩建方便。缺点:接线复杂,设备多,母线故障有短时停电。通过该接线优缺点的分析可见,在方案一和方案二中的应用此接线方式,主要是因为它对供电可靠性的保证。即是说,当一母线故障或检修的时候，由母联断路器向另一母线充电,直到完成母线转换过后，在断开母联断路器,使原工作母线退出运行。缺点是当母线故障或检修的时候,会有短时停电.但是对于方案中的用户侧是可以考虑的。 表9接线方式单母线分段双母线可靠性母线故障时母线所有连接元件停电短时停电母线检修时母线所有

32、连接元件停电不停电断路器检修时该回路停电短时停电母线侧隔离开关检修时母线所有连接元件停电该回路停电灵活性操作操作简单操作复杂，易误操作经济性占地面积较少，投资较少占地面积较大，投资较大从上述的比较可以看出,三种接线从技术的角度来看主要的区别是在可靠性上，双母线比单母线可靠性高，但对于110kV变电站来说，单母线分段接线的可靠性已能达到要求,且变电站主要是要求经济性.所以,确定选择第一种接线方案。2、 方案的经济性比较1）从电气设备的数目及配电装置上进行比较 表10 方 案项 目方案一方案二110kV配电装置双母线双母线35kV配电装置单母线分段双母线10kV配电装置单母线分段单母线分段主变台数

33、22断路器数目110kV9935kV 131310kV 2424隔离开关数目110kV262635kV263810kV28482）计算综合投资Z（1）Z(1) (元)式中: 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 表11主变容量MVA每台主变的参考价格(万元/台)变压器的投资(万元)634002400800110kV侧断路器 表12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)24.5924.5220924.522011

34、0kV侧隔离开关 表13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) 2.82.813362.8133635kV侧断路器 表14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)7.87.813101.47.813101.435kV侧隔离开关 表15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) 2262523827610kV侧断路器 表16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)101410240241024010kV侧隔离开关 表1

35、7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) 1.5481.5=72481.5=72配电装置 表18接线方式单母分段双母线投资(万元)120340综合投资 表20方案一 方案二主体设备总投资(万元)80022036101.45224072120120+3402101.480022036101.476240723403401202345.4综合投资(万元)Z(1)2101.4（10.9）3992.7Z(1)2345.4（10.9）4456.3(3)计算年运行费用UUaA(万元)式中: 检修、维护费,一般取(0.0220.042)Z 折旧费,一般取(0

36、.0050.058)Za电能电价,一般可取0.513元/kwhA变压器电能损失(kwh)三绕组变压器An(K)*T式中: n台数, T三绕组变压器的年运行小时数,K无功经济当量,系统中的变压器取0.1 分别为三绕组变压器的空载有功损耗和空载无功损耗 Kw，kvar 、 分别为三绕组变压器有功损耗和无功损耗Kw，kvar =84.7（Kw） =300（Kw）1.2*63000*10-2 756(kVar) 0 T5500 h An(K)*T =5384331425 （kwh）方案一与方案二的年运行费用：方案一：aA0.022Z+0.005Z2762162129(万元)方案二：aA0.022Z+0

37、.005Z2762162141(万元)（4）方案的确定：1）技术的比较：单母线分段接线简单，控制简单，有利于变电站的运行。双母线接线可靠性较高，能满足110kV变电站。所以，选择方案一 2）经济的比较：，方案一投资少，且能满足技术的要求。所以，从运行费用的角度考虑，选择方案一。五、主接线方案草图110kV：35kV： 10kV：第七节 短路计算一、短路计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路计算是其中的一个重要环节。短路计算的目的主要有以下几方面：(1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备

38、时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，也需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。(3)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。(4)接地装置的设计，也需用短路电流数据。二、短路电流计算的一般规定(1)验算导体和电器的动稳定以电器的开断电流，应按本工程的设计容易计算，并考虑电力系统的远景发展规划(2)确定短路电流应按可能发生的最大短路的正常接线，而不能按反在切换过程中可能并列运行的

39、接线方式(3)一般电器设备可按三相零秒短路容易进行选择(4)短路点的选择，各级母线作为短路点三、短路电流计算的内容短路计算的具体项目及其计算条件，取决于短路计算的目的 。本次设计的短路计算内容包括计算最大运行方式下最大短路电流、最小运行方式下最小短路电流、中性点不接地系统的单相短路电流等，并根据电气设备选择和继电保护整定需要，分别计算t=0s、0.1s、4s的短路电流周期分量有效值或瞬时值。四、短路电流计算方法 供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值，其中电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法，本设计为简化计算采用标幺值法；同时，为减少计

40、算误差，采用个别变换法进行变换。五、短路点及短路类型的确定 短路点的选取：按计算目的选择在各级电压母线、各级线路末端，如下图，短路类型取三相短路最严重考虑。六、短路计算结果单位：（kA） 表21 短路点运行方式回路名称用途110kV母线K1系统最大电厂2.8067.1552.880110kV系统电气设备选择系统C3.7659.6013023835kV母线K2系统最大，主变并列运行电厂4.23310.7694.68235kV系统电气设备选择系统C5.05512.8906.329系统最小，主变并列运行电厂2.868/主变相间近后备保护校验系统C3.901/35kV母线出线末端K3系统最小，主变并列

41、运行电厂0.385/主变相间远后备保护校验系统C0.531/10kV母线K4系统最大，主变并列运行电厂11.32128.86912.13010kV出线回路电气设备选择系统C14.84737.86016.331系统最大，主变单台运行电厂7.27818.5597.27810kV侧主变回路电气设备选择系统C8.74322.2959.238系统最小，主变并列运行电厂8.491/主变相间近后备保护校验系统C11.547/10kV母线出线末端K5系统最小，主变并列运行电厂0.306/主变相间远后备保护校验系统C0.422/第八节 电气设备选择电气设备的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到

42、技术先进，经济合理，安全可靠，运行方便和适当的留有余地，以满足电力系统安全经济运行的需求。一、电气设备选择的一般原则 1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考 虑远景发展。 2.应满足安装地点和当地环境条件校核。 3.应力求技术先进和经济合理。 4.同类设备应尽量减少品种。 5.与整个工程的建设标准协调一致。 6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。二、有关的几项规定电气设备应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条件校核设备的基本使用条件。1、 正常运行条件下，各回路的最大持续工作电流应按规定公式计算

43、；2、 校验电气设备时，所用短路电流的值一定要是在规定的条件下求得；3、 校验短路热稳定时，所用的时间一般采用主保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间，同时要考虑到主保护的死区；电气设备的短路电流计算时间，一般采用后备保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间；4、 环境条件：选择导体和电器时，应按当地环境条件校核。当气温、风速、湿度、污秽、海拔、地震、覆冰等环境条件超出一般电器的规定时，应通过技术经济比较后分别采取下列措施：1）向制造部门提出补充要求，订制符合当地环境的产品；2）在设计或运行中采取相应的防护措施如采用屋内配电装置，加减震器等。三、电气设备选择尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作

44、条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。(1)按正常工作条件选择电气设备额定电压和最高工作电压在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即:额定电流电气设备的额定电流是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。应不小于该回路在各种正常运行方式下的最大持续工作电流，即：按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件当气温、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件，应采取措施。(2)按短路情况

45、校验短路热稳定校验短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定条件。式中：短路电流产生的热效应 电气设备允许通过的热稳定的电流和时间电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为：式中： 短路冲击电流幅值 电气设备允许通过的动稳定电流幅值 （3）短路计算时间校验热稳定的短路计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和，即：一般取保护装置的后备保护动作时间四、电气设备型号的确定电气设备型号如下表： 表22 电气设备电压等级断路器隔离开关电流互感器电压互感器110kV 表23电压等级开关柜型号设备型号35kVZN

46、-35LZZBJ9-35JN35/31.5GSN-35YH5WZ-51/134隔离插头RN2-35/0.5YH5WZ-51/13410kVZN-12/3150ALZZBJ-10JN15-12GSN-10TYH5WZ-17/45隔离插头ZN-12/1250ALZZBJ-10JN15-12GSN-10TYH5WZ-17/45YJV22-3*240LJZ-100XRNP-10/0.5AYH5WZ-17/45第九节 变电所防雷保护规划变电所是重要的电力枢纽,一旦发生雷击事故,就会造成大面积停电。一些重要设备如变压器等,多半不是自恢复绝缘,其内部绝缘如果发生闪络,就会损坏设备。变电所的雷害事故来自两个方

47、面:一是雷直击变电所；二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入变电所。对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波的防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流幅值和降低侵入波的陡度。为了防止变电所遭受直接雷击,需要安装避雷针、避雷线和覆设良好的接地网。装设避雷针(线)应该使变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内，还应该使被保护物体与避雷针(线)之间留有一定距离。因为雷直击避雷针(线)瞬间，在避雷针(线)和其接地装置上都出现瞬时高电位，如果这一距离不够大，则有可能在它们之间发生放电，这种现象称避雷针(线)对电气设备的反击或逆闪络。逆闪络一旦出现

48、,高电位将加到电气设备上，有可能导致设备绝缘的损坏，故为了避免这种情况发生,被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离。一、直击雷的过电压保护为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，可在变电站内装设装设一定数量和高度的避雷针，使变电所内所有设备及建筑物均处于避雷针保护范围内。避雷针的冲击接地电阻不宜超过10，同时为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气中的距离不宜小于5m，独立避雷针的接地装置与电气设备接地装置之间的地中距离应大于3m。架构避雷针应与变电站的主接地网相连，但其与主接地网的地下连接处至变压器与主接地网上的连接处，沿接地体的长度不得小于

49、15m。独立避雷针一般具有独立的接地装置，但当其接地电阻难以满足要求时，其接地装置也可以和变电站的主接地网相连，但其与主接地网的地下连接处至35 kV及以下电气设备与主接地网上的连接处，沿接地体的长度也不得小于15m。 本设计变电站的110kV线路拟沿全线架设避雷线，以避免受到雷电直击；35 kV线路由于绝缘水平较低，耐压水平较低，为了节省投资一般只在距离近变电所1-2km内装设避雷线； 10 kV线路的绝缘水平更低，耐压水平也更低，避雷线的保护作用很小，故不再装设避雷线，但采取了以下措施减小其影响：采取中性点非直接接地的运行方式；采取自动重合闸装置；采用电缆；在线路外侧装设避雷器等。二、雷电

50、侵入波的过电压保护变电所限制雷电侵入波的主要措施如下：（一）装设避雷器。避雷器动作后，可将侵入波幅值加以限制,使变电所内所有设备的绝缘都得到可靠的保护。本变电站避雷器的配置如下：1、每组母线上各装设一组；2、主变压器中压侧引线上装设一组；3、主变压器低压侧装设一个；4、主变压器高压侧中性点装设一个；5、消弧线圈装设一个；6、10kV架空线路的外侧装设一组；电缆架空混合线路，在其交接处也装设一组。（二）装设进线段保护为了限制侵入波的陡度和幅值,使避雷器可靠动作，变电所必须有一段进线段保护。若没有此进线段，在雷电直击变电所附近线路时,流过避雷器的雷电流幅值和陡度是有可能超过容许值的,因此,在靠近变

51、电所的一段进线上,必须加装避雷线或避雷针,以减少雷电直击线路的几率，同时利用避雷线降低雷电侵入波的陡度和幅值。本设计在35kV靠近变电所l-2km的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于30kA和75kA保护角在25和30范围内，冲击接地电阻在l0左右，以保证大多数雷电波只在此线段外出现。 第十节 变电所的继电保护配置一、继电保护的基本要求（一）根据继电保护和安全自动装置技术规程SDJ6-83 中，第2.1.1 条规定：电力系统中电力设备和线路应装设短路故障和异常运行保护装置。电力设备和线路的短路保护应配置有主保护和后备保护，必要时再增设辅助保护。（二）根据继电保护和安全自动装置技术规程SDJ6-83 第2.1.2 条规定：电力系统的短路保护应满足可靠性、选择性、灵活性和速动性等基本要求。二、继电保护配置基本原则确定继电保护及构成方案时应考虑以下几个方面：（1）电力设备和电力网的结构和运行特点（2）故障出现的概率和可能出现的后果（3）电力系统近期发展情况（4）经济上的合理性（5）国内外的成熟经验三、继电保护配置方案本设计根据现场情况进行配置，福建省目前电力系统继电保护普遍采用南瑞集团的产品，因此，本设计拟采用南瑞集团的继电保护产品。通过网上搜索得，配置如下：