110KV降压变电所电气一次部分设计论文

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1、摘要本次毕业设计题目为110KV降压变电所电气一次部分设计。通过对负荷计算及远景规划，确定了主变电器的台数、容量及型号。此110KV降压变电所设计有两台变压器，站内主接线分别为110KV、10KV两个等级。本次110kV变电站设计，其设计分为电气一次、二次部分设计。本文重点是变电站的一次设计，包括主接线形式、变压器和电气设备的选择以及防雷措施和配电装置的设计等。本变电所设计为毕业设计课题，目的是巩固大学所学知识，使我对大学所学的主干课程有一个较为全面、系统的掌握，增强理论联系实际的能力以及提高我的工程意识，为未来的实际工作奠定了必要的基础。关键词：变压器，110KV，短路计算，变电站目 录第一

2、章 前言 2第二章 负荷计算 22.1待设计变电站地位及作用 32.2变电站负荷情况 32.3负荷计算 4第三章 主变压器的选择 6第四章 电气主接线的设计 74.1电气主接线设计的基本要求 74.2本变电站电气主接线设计 7第五章 载流导体的选择 105.1导线的选择 105.2本变电站导线的选择 11第六章 短路电流计算 146.1短路电流计算步骤 146.2 本变电站短路电流计算 14第七章 主要电气设备的选择和校验 187.1高压断路器的选择 187.2隔离开关的选择和校验 197.3电流互感器的选择与校验 207.4电压互感器的选择与校验 227.5高压熔断器的选择与校验 227.6

3、母线选择与校验 22第八章 继电保护设计 258.1对继电保护装置的基本要求 258.2本变电站的继电保护设计 25第九章 变电所的防雷接地保护设计 279.1 本变电站防雷保护 27.9.2 变电所的接地装置 279.3 本变电所的接地设计 28第十章 结论与展望 2910.1结论 2910.2对进一步研究的展望 29致谢 30参考文献 31附录 32第一章 前 言 我国电力工业从改革开放以来一直保持高速发展的态势。1978年，全国装机容量为5712万千瓦，发电量2566亿千瓦时，分别居世界第八位和第七位。改革开放30年后的2007年，全国装机容量为7.1822亿千瓦，发电量为32644亿千

4、瓦时，分别是改革开放之初的12.6倍和12.7倍。随着我过电力工业的技术水平和管理水平的逐步提高，现在有许多变电站已经实现了集中控制和采用计算机远程监控。电力系统也实现了分级集中调度，电力工业都必须把节约能源，降低消耗，确保安全经济运行提高供电可靠性放在重要位置。 我国电力工业将逐步跨入世界先进水平行列。变电所示生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。近几年，随着电力工业的不断发展，根据电力工业的发展方针及大机组、大电网、超高压、交直流的电网发展趋势，使得对变电所建筑结构和设计不断的改进和发展。 如今，我国已经加入WTO七年了，在激烈的国际竞争环境中，中国GDP增长要保持9%以

5、上，电力工业的发展是GDP增长的必要保障。如今面对世界金融危机的影响，作为一个发展中国家，我国的经济发展已经受到了一定的冲击，这对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。110KV变电站电气一次设计第二章 负荷计算 2.1待设计变电站地位及作用 110kv区域变电站主要得益本区工厂用户供电为主。变电所示意图如图2-1所示。 图2-1中：110KV进线2回 10KV出线8回 2.2变电站负荷情况 2.2.1负荷情况 1.10KV侧负荷统计资料见负荷一览表2.1; 2.最大负荷利用小时数TMAX=5000h，同时率取0.9，线损取5% 3.110KV做大运行方式和最

6、小运行方式时的短路容量按1500MVA和1250MVA。 4.供电系统为无限大电力系统，110KV线路长度80km，10kv侧线路长度是10km。 2.2.2环境条件 1.变电站位于城市近郊、地势平坦、交通便利； 2.当地每年最高气温40，年最低气温为20； 3.海拔高度：200m； 4.最大风速：20m/s； 5.地震烈度：3度10kv负荷容量 序号用户名称负荷容量（KW）功率因数供线数1纺织厂21000.922化工厂280023电机厂200024玩具厂120022.3负荷计算2.3.1本变电站负荷计算本变电站负荷分析计算如下（线损平均取5%功率因数取0.9，负荷同时率取0.9）；（一）10

7、KV侧1.毛纺厂 已知Pn=2100kw；2针织厂 已知Pn=2800kw；3.橡胶厂 已知Pn=2000kw；4食品厂 已知Pn=1200kw；因此P30=2100+2800+2000+1200=8100KW Q30=P30an（cos-10.9）=81000.48=3888kvar取同时系数：K=0.9P30=0.98100kw=7290kw Q30=0.93888kvar=3499.2kvar计算电流： (二)110KV侧10KV侧所需负荷通过主变压器由110KV母线取得，故 S=8491+11646=20137KVA 考虑今后5-10年电力负荷的增长，按8年计算，则： S=S（1+5%

8、）8=20137(1+5%)8=29721.5KVA式中 S_近期计算负荷 S _远景负荷计算电流 2.3.2本变电站负荷表负荷类型计算负荷视在功率计算电流P30(KW)Q30(Kvar)S30(KVA)I3O(A)110KV172908299.220137105.710KV72903499.28491490.24 第三章 主变压器的选择 在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。35110KV变电所设计规范规定，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，

9、可装设两台以上主变压器。 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。 具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。 此外，在确定变电所主变压器台数和容量时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。 主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。主变压器的确定：已知该变电站有三种电压，主变压器采用三线圈绕组变压器。由负荷计算可知，本变电站的远景负荷为28334.6KVA，因此装设两台主变压器，每台变压器额定容量按下式选择： SN=0.7故可选择两台

10、型号为SFSZ7-20000/110的变压器 主变压器参数表 型号额定容量（kva）额定电压(kv)空载电流（%）损耗（kw）阻抗电压（kv）连续组标号高压中压低压空载负载高中高低中低SFSZ7-20000/1102000011038.510.51.538.512510.517186.5Yn 第四章 电气主接线的设计在发电厂和变电所中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能产生、汇集和分配的电气主回路。这个电气主回路将称为电气一次系统，又称为电气主接线。用规定的设备图形和文字符号，按照各电气设备实际的连接

11、顺序而绘成的能够全面表示电气主接线的电路图，称为电气主接线图。发电厂、变电所的电气主接线有多种形式。选择何种电气主接线。是发电厂、变电所电气部分设计中的最重要问题，对各种电气设备的选择。配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定等都有决定性的影响，并将长期地影响电力系统运行的可靠性、灵活性和经济性。4.1 电气主接线设计的基本要求1.供电可靠性设计主接线时，必须考虑安全可靠性，避免出现人身和设备事故，同时还要考虑到检修方便，以及要保证对对重要用户的供电。2.供电经济性在满足可靠性的前提下，应尽量降低投资和运行费用，以求得良好的经济性。经济性是设计主接线的重要原则之一，要从整个国民经济的利益出发来

12、考虑，必须在保证可靠性的前提下，再求得经济性。3.设计力求简单、操作方便主接线设计应当力求简单明了、运行操作方便，不应有多余的设备；主接线布置应明显堆成，操作程序不繁琐，避免误操作，并便于处理事故。4.运行灵活性电气主接线运行要灵活，检修维护安全方便；要考虑各种运行方式，采用各种不同的接线和措施。5.发展和扩建需求考虑发展和扩建主接线的设计应考虑到将来的发展和扩建需要。4.2本变电站电气主接线设计4.2.1 110KV电压侧接线35110KV变电所设计规范规定，35110KV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。110

13、KV线路为6回及其以上时，应采用双母线接线。本变电站110KV线路有2回，可采用桥式接线，桥式接线按照连接线的位置，可分为内桥接线和外桥接线两种形式，如同4-1所示。下面对图所示的两种桥式接线方案进行技术、经济比较，确定出一个合理的选择。 图为双母线桥式接线图1. 内桥、外桥接线经济比较从图4-1可以明显看出，无论采用内桥或外桥接线，在110KV侧使用的开关设备，从数量，型号，价格上比较，两种方案经济指标相差不多，所以重点应进行两种方案的技术比较。2. 内桥、外桥接线技术比较 按供电协议书要求，该厂总降压变电所距离供电电源端有80km,从技术方面比较，外桥接线使用与变压器运行需要经常切换操作；

14、而内桥接线适用于线路长需要经常切换操作。由于总降压变电所带有分厂负荷较多，各分厂负荷经常变化，供电线路又较长。所以从技术方面比较，选择内桥接线时合理的选择方案。因此，110KV电压侧，选择内桥接线。4.2.2 10KV电压侧接线35110KV变电所设计规范规定，当变电所装有两台主变压器时，610KV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当635KV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。方案一：采用单母线分段接线如图为单母线分段接线优点：单母线分段接线能提高供电的可靠性。当任一段母线或某一台母线隔离开关故障及检修时，自动或

15、手动跳开分段断路器QF，仅有一半线路停电，另一段母线上的各回路仍可正常运行。重要负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路，就保证了足够的供电可靠性。两段母线同时故障的概率很小，可以不予考虑。当可靠性要求不高时，也可用隔离开关QS将母线分段，故障时将会短时全长停电，待拉开分段隔离开关后，无故障段即可恢复运行。单母线分段接线除具有简单、经济和方便的优点，可靠性又有一定程度的提高，因此在中、小型发电厂和变电所中仍被广泛应用。缺点：某分段上的母线发生故障或检修时，电源只能通过一回进线供电，供电效率较低，可能会使部分用户停电；当分段上进行修理时，该段重要用户失去备用。方案二：采用双母线接线 如图为双母线接

16、地优点： 双母线接线与单母线接线相比，停电的机会减少了，必须的停电时间缩短了，运行的可靠性和灵活性有了显著的提高。另外，双母线接线在扩建时也比较方便，施工时可不必停电。 缺点： 使用设备较多，投资较大，配电装置较为复杂，造价高。同时在运行中需将隔离开关作为操作电器。若未严格按照规定顺序进行倒闸操作，会造成严重事故。所以，本设计110KV变电站的负荷属于二级负荷的范围，如采用双母线制会造成不必要的资金浪费，如果操作失误，也会带来严重的后果；采用单母线分段接线，就可以满足要求，也可以减少花费。因此10KV电压侧选用单母线分段接线法 第五章 载流导体的选择电力网的各种载流导体，是输送电能的主要通路。

17、它在总造价中所占比重很大，如架空线路就占30%以上。正确地选择各种载流导体的截面，在技术上和经济上都具有很重要意义。载流导体截面选择得过大，将增加投资及有色金属的消耗量；截面选择得过小，又将增加电能损耗及电压损耗。因此，应该按照正确的方法，选择出合适的截面，使在满足技术质变的条件下经济指标达到最优。5.1导线的选择5.1.1导线截面的选择方法 传输容量小且长度较短的导体，以及配电装置的回流母线，可按长期发热允许电流选择；而对于年负荷利用小时数打，传输容量大，长度在20CM以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。（一） 按经济电流密度选择导线截面按经济电流密度选择导线截面，适用于各级电压的线路

18、导线。为了降低线路运行中的电能损耗，导线截面越大越有利；但为了劲敌线路造价及折旧维修费，导线截面则越小越有利。国家综合考虑各方面的因素。制定出符合国家整体经济利益的导线截面，成为经济截面。对应于经济截面中的电流密度，称为经济电流密度。按经济电流密度选择导线截面的公式为：式中I_计算年限内导线长度长期通过的最大电流，A； J_经济电流密度，A/mm2.计算年限内导线长期通过的最大电流，一般应考虑电力线路投运后510年的发展远景。因为，根据运行经验，电网负荷是逐年增长的，如果把计算年限现在得太短，则电网在建成后不久，传输电流或功率就可能超过计算值，造成以后长时间的不经济运行。相反，如果把计算年限现

19、在得过长，则会增加电力网建设的初投资，同意也是不经济的。通常，计算年限按510年考虑。经济电流密度，与线路的投资、发电成本、输电成本、电能损耗、计算电价、反本年限、投资利率、维护管理费用等多种因素有关，一般由国家制定。并视各地区，各时期的经济条件和发展情况而修订。我国现行的经济电流密度见表5.1. 经济电流密度J线路电压（kv）导线型号最大负荷利用小时Tmax(h)200030004000500060007000800010LJ1.481.191.000.860.750.670.60LGJ1.721.401.171.000.850.780.70（二）按长期发热条件选择导线和电缆的截面1.三相系

20、统相线截面的选择导线允许载流量Ia1应不小于通过导线的计算电流I30，即:Ia1I30所谓导线的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其温度超过允许值的最大电流。如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以温度校正系数即：式中-导线额定负荷时的最高允许温度-导线允许载流量所对应得标准环境温度-导线敷设地点的实际环境温度这里所说的“实际环境温度，是按发热条件选择导线和电缆时的特定温度。在室外，实际环境温度一般取当地最热月平均最高温度。在室内，则取当地最热月平均最高气温加5C。对土中直埋的电缆，则取当地最热月平均地下0.81m

21、的土壤平均温度，亦可近似地取为当地最热平均气温。52本变电站导线的选择1.2.1 110KV侧导线的选择工作电流因为110KV进线线路是两回供电，因此每回线路的电流为52.85A按经济电流密度选择导线经济截面：由于任务书中给出的年最大负荷利用小时数位500h，查表可得，架空线的经济电流密度所以可得经济截面： 因此，选择50mm型钢芯绞线LGJ-50，其允许载流量为I=220A其相应参数为 110KV导线参数导线型号允许载流量（A）电阻感抗线路长度（km）LGJ-502200.6300.45805.2.2 10KV侧导线的选择 1.毛纺厂： 2.针织厂： 3.橡胶厂： 4.食品厂：1. 毛纺厂：

22、因为10KV供电线路均为2回，所以每回线路上的电流为按经济电流密度选择导线经济截面：因此，取70mm型钢芯铝绞线LGJ-70，其允许载流量为其相应参数为2.针织厂：因为10KV供电线路均为2回，所以每回线路上的电流为按经济电流密度选择导线经济截面：因此，取70mm型钢芯铝绞线LGJ-70，其允许载流量为其相应参数为3橡胶厂：因此10KV供电线路均为2回，所以每回线路上的电流为按经济电流密度选择导线经济截面：因此，取70mm型钢芯铝绞线LGJ-70,其允许载流量为其相应参数为4食品厂：因为10KV供电线路均为2回，所以每回线路上的电流为按经济电流密度选择导线经济截面：为设计计算简单，因此，去50

23、mm2型钢芯铝绞线LGJ-50，其允许载流量为其相应参数为 10KV导线参数导线型号允许载流量（A）电阻感抗线路长度（km）LGJ-702750.4500.36810LGJ-502200.6300.37910 第六章 短路电流计算 电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流，其值可远远大于额定电流，并取决于短路距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的1015倍。大容量电流系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。6.1短路电流计算步骤 在工程计算中，短路电流的计算通常采

24、用的是无穷大电源系统供出的三相短路电流计算方法，并且用表玄值进行计算。其具体计算步骤如下；（1） 网络化简步骤，画出等值电路，并进行网络变换。（2） 参数计算；（3） 计算各电源供给的短路电流；（4） 求短路点总的三相短路电流；（5） 求短路点的短路容量；（6） 求三相短路冲击电流。6.2 本变电站短路电流计算6.2.1 确定短路电流计算点 按三相短路进行短路电流计算，可能发生最大短路电流的短路电流计算点有3个即110KV母线110KV区域变电所以此系统短路（d1点），10KV母线短路（d5点）用作继电保护整定。 计算短路电流的电路图如图6-1所示。短路电流计算电路图6.2.2 基准值和标幺值

25、计算110千伏最大运行方式和最小运行方式时的短路容量按1500MVA和1250MVA计算。选取基准值: Sd=100MVA =115KV =37KV 系统电抗:最大运行方式： 最小运行方式： 变压器110KV侧：变压器10KV侧：110KV线路电抗：10KV线路电抗：6.2.3计算各线路短路电流计算短路电流的等效电路图如图6-2所示 短路电流计算电路图1.d1点变压器110kV侧 （1）最大运行方式总电抗幺值： 其他三项短路有效值： （2）最小运行方式 总电抗标幺值： 其他三项短路有效值： 2.d5点变压器10kV侧（1）最大运行方式总电抗标幺值： 其他三项短路有效值： （2）最小运行方式总电

26、抗标幺值： 其他三项短路有效值： 三相短路电流计算结果统计短路点编号三相短路电流（KA）三相短路容量（mva）I(3)KMAXI(3)KMINI(3)MAXI(3)MAXI(3)SHMAXI(3)SHMAXD12.482.322.482.486.323.74493.97D50.720.710.720.721.841.09143.41 第七章 主要电气设备选择和校验电气设备的选择是发电厂和变电站电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电器主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，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，并注意节省投资，选择适合

27、的电器。根据它们在运行中所起的作用不同，通常将它们分为电器一次设备和电器二次设备。根据设计要求，我们只分析电器一次设备。 直接参与生产、变换、传输、分配和消耗电能的设备称为电器一次设备。主要电器一次设备有：1. 进行电能生产、应用和变换的设备，如发电机、电动机、变压器等。2. 接通、断开电路的开关电器，如断路器、隔离开关、接触器、熔断器等。3. 限制过电流或过电压的设备，如限流电抗器、避雷器等。4. 将电路中的电压和电流降低，供测量仪表和继电保护装置使用的变换设备，如电压互感器、电流互感器等。5. 载流导体及其支撑和绝缘设备，如母线、电力电缆、绝缘子、穿墙套管等。6. 为电气设备正常运行及人员

28、、设备安全而采取的相应措施，如接地装置等。 7.1高压断路器的选择和校验高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，它的主要功能是：在正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用：当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。 本变电站高压断路器选择如下：（1）110kV线路侧：选择SW6-110型户外稍有断路器 额定电压：合格； 额定电流：合格； 额定开端电流：,合格；动稳定校验：短路关合电流，合格； 热稳定校验：本设计效验电器的热稳定的短路计

29、算时间取：，校验通过。 SW6-110断路器校验项目计算数据项目SW6-11Un110KVUn110KVImax105.7AIn1500AI2.48KAInbr31.5KAi6.32KA Incl80KAQk2.4824I2t31.524（2）10kV线路侧：选择SN10-10I型户内少油断路器，选择KYN28A-12/1250型高压开关柜，尺寸为80015002300。额定电压：合格；额定电流：合格；额定开断电流：合格；动稳定校验：短路关合电流合格；热稳定校验：校验通过。 SN10-10断路器校验项目计算数据项目SN10-10项目KYN28A-12/125010KV10KV12KV188.6

30、0A1000A1250A3.77A16KA31.5A9.61KA40KA80KA 7.2隔离开关的选择和校验 隔离开关也是变电站中常用的电器，他需于断路器配套使用。但隔离开关没有灭弧装置。它既不能断开正常负荷电流，更不能断开短路电流。7.2.1隔离开关的主要作用（1）隔离电压。在校修电器设备时，将隔离开关打开，形成明显可见的断点，使带电部分与被校修的部分隔开，以确保校修安全。（2）可接通或断开很小的电流。如电压互感器回路，励磁电流不超过2A的空载变压器回路及电容电流不超过5A的空载线路等。（3）可与断路器配合或单独完成倒闸操作。7.2.2 本变电站隔离开关的选择（1）110KV：选择GW4-1

31、10/1250户外型隔离开关额定电压：合格；额定电流：合格；动稳定校验：短路关合电流合格；热稳定校验：校验通过。 GW4-110/1250隔离开关校验项目计算数据项目GWW4-110/1250110KV110KV105.7A1250A6.32KA50KA（2）10kV：选择GN2-10/2000户内型隔离开关额定电压: 合格；额定电流：合格；动稳定校验：短路关合电流合格；热稳定校验：校验通过。项目计算数据项目GN2-10/200010KV10KV188.6A2000A9.61KA85KA 7.3电流互感器的选择与校验 互感器分为电流互感器TA和点互感器TV，它们既是电力系统中一次系统与二次系统

32、间的联络元件，同时也是一次系统与二次系统的隔离元件。它们将一次系统的高电压、大电流，转变为二次系统的低电压、小电流，共测量、监视、控制及继电保护使用。 互感器的作用是：（1）将一次系统各级电压均变成110（或对地）以下的低电压，将一次系统各回路电流均变成5A（或1A、0.2A）以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的小型化、系统化、标准化。（2）将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证了二次设备及人员的安全。本变电站互感器的选择（1）110kV线路侧选用LCW-110户外瓷绝缘式电流互感器，校验合格。一次回路额定电压及电流： ,合格，合格动稳定校验： ,合

33、格热稳定校验： ,合格 LCW-110电流互感器校验项目计算数据项目GN2-10/2000110KV110KV105.7A600A24.6020256.32KA127.26KA（2）10kV线路侧选用LMZ-10母线绝缘浇注式电流互感器，校验合格。 一次回路额定电压及电流： 合格； 合格；动稳定校验：合格。热稳定校验： ,合格项目计算数据项目GN2-10/200010KV10KV188.60A400A56.8512969.61KA90.50KA 7.4电压互感器的选择与校验国家标准35110KV高压配电装置设计规范第4.0.8条 用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动稳定和热稳定。(1) 1

34、10kV线路侧选用JDCF-110单相户内式电压互感器，校验合格。(2) 10kV线路侧选用JDZ-10单相户内式电压互感器，校验合格。 7.5高压熔断器的选择与校验熔断器是勇于保护短路和过负荷的最简单的保护设备，它用来保护电器设备免受过载和短路电流的损害。高压熔断器应根据额定电压、额定电流、户型种类、升断电流、保护的选择性等进行选择。但其容量小，保护特性较差，一般仅适用于35kV及以下电压等级，主要用于电压互感器短路保护。10kV线路侧高压熔断器:选择RN2-10/0.5户内限流式膏药熔断器，校验合格。额定电压： 合格；断流容量： ,合格。 7.6母线选择与校验7.6.1母线选择及校验的一般

35、规定（1）汇流母线按正常工作最大电流Igmax选着其截面S(mm2)，即按长期发热允许电流选择，要求导体所的电路中最大持续工作电流Igmax应不大于导体长期发热的允许电流Iy，即 Igmax Iy （2按短路热稳定校验： 式中 C散热系数 Kf集肤效益系数(3)按电晕电压校验：使晴天工作电压小于临界电晕电压，即 UcrUn 式中 Ucr临界电晕电压（KV），其值按下式计算： 式中 K三相道题等边三角形布置取1，水平布置取0.96； Mr导线表面粗糙系数，管理母线及单股导线取0.960.93，多股绞线取0.830.80；空气相对密度； r导线半径，矩形母线为四角的曲率半径，mm；a导线相间距离，

36、cm。（4）硬母线校验动稳定 式中为允许应力7.6.2本变电站母线选择及校验1 110kV母线选择（1）110KV汇流母线按最大可能负荷20137kVA计算，则在当地常温25时，最大持续工作电流为： 归算到温度为t=41，则 式中Ko温度校正系数。该级汇流母线采用管型母线，选择LGJ-70，载流量为275A。（2）热稳定校验：(3) 电晕校验： ,校验合格。2.10kV母线（1）最大持续工作电流为： 归算到温度为t=41，则 （2）热稳定：校验合格。因此本变电站母线选择为：（1）110kV母线选择管型母线，选择LGJ-70，载流量为275A。（2）10kV母线选着矩形铝母线LMY-6010，其

37、允许载流量为890A。 第八章 继电保护设计8.1对继电保护装置的基本要求1可靠性 指保护装置该动作时动作，不拒动；而不该动作时不误动。前者为信赖性，后者为安全性，及可靠性包括信赖性和安全性。为此，继电保护装置应简单可靠， 使用的元件和接点应尽量少，接线回路应力求简单，运行维护方便，在能够满足要求的前提下宜采用最简单的保护。2.选择性 指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障。当故障设备或线路本身的保护拒动时，则应由相邻设备或线路的保护切除故障。为此，对相邻设备和线路有配合要求的保护，前后两级之间的灵敏性和动作时间应相互配合。3.灵敏性指在被保护设备或线路范围内发生金属性短路时，保护装置应具有

38、必要的灵敏性。4.速动性 指保护装置应能晶块地切除短路故障，提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度。当需要加速切除短路故障时，可允许保护装置无选择性动作，但应利用自动重合闸或备用电源自动投入装置，缩小停电范围。8.2本变电站的继电保护设计8.2.1 主变压器保护1. 瓦斯保护防御变压器内部短路和油面降低，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作与跳闸。2 纵联差动保护 采用差动继电器做保护的测量元件，用来比较被保护元件各端电流的大小和相位之差，从而半段保护区内是否发生短路。由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合为题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路

39、。3 电流速断保护 防御变压器线圈和引出线的多相短路，动作与跳闸。4 过电流保护防御外部相间短路并作为瓦斯保护及电流俗断保护的后备保护，动作于跳闸。5 零序电流电压保护在零相上，装有相应的保护装置，当零相上的电流或电压达到整定值时，保护会动作。8.2.2 主要线路保护主要线路继电保护选择 110KV侧继电保护110KV侧线路保护以主变压器的保护作为保护110KV侧母线分段保护1.电流速断保护2.过电压保护3.母线差动保护10KV侧继电保护10KV侧线路保护1.电流速断保护2.过电压保护3.零序电流保护4.过负载保护10KV侧母线分段保护1.电流速断保护2.过电流保护3.母线差动保护第九章 变电

40、所的防雷接地保护设计 变电所是电力系统的中心环节，在这里安装有须有重要的电气设备，如电力变压器，高压断路器等各种高压一次设备。这些设备一旦发生雷击破坏，将造成大面积的停电，同时这些设备比较贵重，损坏后修复又不很容易，会造成很大的经济损失，因此变电所的防雷报复要求十分可靠。9.1 本变电站防雷保护9.1.1 变电站的防雷保护具有以下特点（1）变电站属于“集中型”设计，直接雷击防护以避雷针为主。（2）变电站设备与架空输电线相连接，输电线上的过电压波会运动至变电站，对电气设备过程威胁。因此变电站要对侵入波过电压进行防护，主要手段是避雷器。（3）为了充分发挥防雷设备的保护作用，变电器应由良好的接地系统

41、。9.1.2 变电器直击雷防护 户外配电装置一般都采用避雷针作为直击雷保护，本变电站直击雷防护采用避雷针，变电站围墙四角个布置1支避雷针，共布置4支避雷针，每支避雷针高30m。 避雷针装设的基本原则：(1)被保护设备包括露天配电装置及变电站所中一些重要的隔离设备和建筑物。所有的被保护物应该处在避雷针的报复范围之内，使其免遭直击雷。(2)在主控制室配电装置的房顶上不易装设避雷针，主要原因是在这些建筑上装设避雷针后，防止反击雷有很大困难。因在配电室上装设避雷针，落雷时屋内配电装置会发生反击事故。尤其是有些变电所装用了晶体管保护装置，往往在雷击时 发生误动作。在有爆炸危险的建筑商，严禁装设避雷针。

42、(3) 应避免逆闪络或反击。如果避雷针与被保护设备间的绝缘距离不够，就有可能在受雷击后电位升高，使避雷针对保护设备又发生放电，这种现象叫做避雷针对被保护设备的逆闪络或反击。9.1.3侵入波保护已在输电线上形成雷闪过电压，会沿输电线路运动至变电站的母线上，并对于母线有连接的电器设备构成威胁。在母线上装设避雷器是限制雷电侵入波过电压的主要措施。它之所以能起保护作用，是因为它能自动导泄侵入波。避雷器与被保护设备并联。在正常情况下，避雷器并不导电，但当危险的侵入波来时，它能自动地将侵入波泄入大地；当类点播被泄掉后，它又能恢复绝缘状态，使系统正常工作。9.1.4 进线端保护所谓进线端保护是指临近变电站1

43、2km一段线路上的加强型防雷保护措施。当线路无避雷线时，这段线路必须架设避雷线；当沿线路全长架设避雷线时，则这段线路应有更高的耐雷水平，以减少进线端内绕击和反击的概率。9.2 变电所的接地装置 电器设备的某部分与大地之间作良好的电气连接，成为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。连接接地体与设备、装置接地不分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接地线与基地提合成接地装置。由若干接地体，在大地中相互接地线连接起来的一个整体，称为接地网。当电气设备发生接地故障时，电流就会通过接地体向大地作半球形散开。这一

44、电流，称为接地电流。接地的方式主要分为：工作接地、保护接地、防雷接地三类。9.3 本变电所的接地设计 9.3.1.接地体的选择 设当地土壤电阻率，动土层深度为1.5m。接地体材料选用钢管直径为D=50mm,管体长度L=5m，管壁厚度为d=3.5mm，各接地体之间用40mm4mm的矩形扁钢的焊接成接地装置，将各接地体之间的距离设计为3m。图9-1所示为环形接地装置。 环形接地装置9.3.2.接地电阻的计算单根钢管的接地电阻为： 查阅发电厂变电所电气设备材料，得接地电阻因此接地体的个数为个将此5个接地体接成每个相距3m的环形接地体埋入地下1m深，作为该变电所的整体接地装置。 第十章 结论与展望10

45、.1结论本毕业设计的题目是110kV降压变电所电气一次部分设计。本次设计的主要内容有：变电站方案的论证与选择，通过对各条线路的负荷计算，考虑变电站的远景负荷的增长，确定了主要的台数，容量和类型；设计变电所电气主接线方案，通过对内桥接线法和外桥接线法的比较以及单母线和双母线接线发的比较，确定了变电站各条线路的接线方式；通过使用标幺值算法对三相短路电流的计算，对断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器以及母线等各种电气设备进行了选择和效验，选择继电保护装置以及进行防雷、接地设计。但在本次设计中仍有一些不足与疏漏。在设计过程中，虽然有老师的指导，有大量的文献资料可以查阅，但对于一些具体问题，比如继电

46、保护环节的设计、以防雷接地设计，由于时间有限，只做了初步的设计，没有进行深入的展开。10.2 对进一步研究的展望本次设计，对线路负荷以及各短路电流的计算，对电气主接线以及各种电气设备的选择均做了详细的设计。在进一步的设计当中，对主变压器的选择可以使用这几年较心的技术，110kV组合式箱式变。近几年高压开关柜的技术朝着小型化，高可靠性，少维护的方向发展，在进一步的研究中，可以选择较新的高压开关柜。致谢本次毕业设计的圆满完成与郑州大学电气工程学院的老师们是分不开的。从总体上来说，我对自己的成果还是比较满意的，也基本上达到了老师的要求。这段时间我翻阅了许多的书籍，从对变电站的生疏，到了解，再到深入研

47、究，第一次完成了一件实际应用的设计。不过由于本人经历、阅历、实际操作能力有限。难免存在一些不近人意的地方，请各位老师指点。 通过本次设计，不仅丰富了我的专业知识，还让我深深体会到了认识事物的过程。从拿到题目，再查阅资料，对题目进行设计、论证、修改到设计的完成。体现了理论联系实际的重要性。更重要的是这次设计让我学会了让自己独立完成一件事情，为将来参加工作做好基础。本设计的顺利完成，自己付出了许多劳动，但与老师的细心指教是分不开的。在过程中体现出老师的渊博专业知识，更体现出了老师的宽厚待人的品质。我在设计过程中不但学会了勤奋求实的工作精神，更懂得了待人的品质。这一切将在我以后的工作生涯中起着重要的

48、作用。借此机会，向帮助过我的老师，表示衷心的谢意！在此过程中，我还要特别感谢给予我帮助的同学、朋友们，是在他们的鼓励、支持下我才会有今天的成绩。但由于是初次独立完成毕业设计，还不能很好地对各个部分做到周全考虑，这使我的本次毕业设计过程中难免有错误和不妥之处，敬请各位老师和同学批评指正。参考文献雍静，供配电系统，北京：机械工业出版社，2003.6房俊龙等，电力系统分析，北京：中国水利水电出版社，2007 熊信银，发电厂电气部分，北京：中国电力出版社，2004.9 水利电力部西北电力设计院，电力工程电气设计手册电气一次部分，北京：中国电力出版社，1996 电力工业部西北电力设计院，电力工程电气设备

49、手册电气一次部分，北京：中国电力出版社，1998国家电网公司输变电工程典型设计110kV变电站分册附录：附表1 设备选取清单电压等级设备名称设备型号数量（个） 110KV主变压器SFSZ7-20000/1102高压少油断路器SW6-1105高压隔离开关GW4-110/125010电流互感器LCW-1105电压互感器JDCF-1102母线LGJ-70避雷器GB22电压等级设备名称设备型号数量（个）10KV高压少油断路器SN10-10I11高压隔离开关GN2-10/200013电流互感器LMZ-1011电压互感器JDZ-102高压熔断器RN2-10/0.52母线LMY-6010避雷器GB22附录2 导线选取列表 110KV侧序号用户名称最大负荷（KW）供线数I（A）A（mm2）导线型号1110KV线路181002回52.8548LGJ-50 10KV侧序号用户名称最大负荷（KW）供线数I(A)A(mm2)导线型号1纺织厂21002回7072564.3LGJ-702化工厂28002回94.3085.73LGJ-703电机厂20002回67.3661.2LGJ-704玩具厂12002回40.41536.74LGJ-50附录3 系统主接线图110KV线路电路主接线图- 36 -