110KV降压变电站电气一次部分设计
110KV降压变电站电气一次部分设计
第一部分 设计说明书..................................................................................................... 2
第1章 设计说明..................................................................................................... 2
1.1 环境条件.................................................................................................... 2
1.2 电力系统情况............................................................................................. 2 1.3 设计任务.................................................................................................... 3 第2章 电气主接线的设计....................................................................................... 3
2.1 电气主接线概述[1] ................................................................................ 3
2.2 110KV侧主接线的设计 .............................................................................. 4 2.3 35KV侧主接线的设计 ................................................................................ 4 2.4 10KV侧主接线的设计 ................................................................................ 4 2.5 主接线方案的比较选择............................................................................... 4 2.6 主接线中的设备配置 .................................................................................. 6 第3章 主变压器的选择 .......................................................................................... 8
3.1 负荷分析.................................................................................................... 8 3.2 主变压器台数的确定 .................................................................................. 9 3.3 主变压器相数的确定 .................................................................................. 9 3.4 主变压器容量的确定 .................................................................................. 9 第4章 短路电流的计算 ........................................................................................ 10 4.1 短路电流计算的目的及规定...................................................................... 10 4.2 短路电流的计算结果 .................................................................................11 第5章 主要电气设备的选择 ................................................................................. 12
5.1 电气设备选择概述.................................................................................... 12
5.2 高压断路器及隔离开关的选择 .................................................................. 13 5.3 母线的选择 .............................................................................................. 15 5.4 绝缘子和穿墙套管的选择 ......................................................................... 16
F?FP （5-3） ......................................................................... 17
5.5 电流互感器的选择.................................................................................... 18 5.6 电压互感器的选择.................................................................................... 19 5.7 熔断器的选择........................................................................................... 21 5.8 避雷器选择 .............................................................................................. 21
（1） 型式选择 ............................................................................................................. 22 （2） 避雷器灭弧电压Um选择 ...................................................................................... 22
第6章 变电站防雷规划 ........................................................................................ 23
6.1 防雷规划原则........................................................................................... 23 6.2 防雷规划结果........................................................................................... 24
第二部分 设计计算书 .................................................................................................... 25
第1章 短路电流计算............................................................................................ 25
1.1 计算变压器电抗 ......................................................................................... 26 1.2 系统等值网络图 ....................................................................................... 26
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1.3 短路计算点的选择.................................................................................... 27 1.4 短路电流计算[2][6][7] ................................................................................ 27 第2章 电气设备选型............................................................................................ 32
2.1 断路器及隔离开关选择............................................................................. 32
2.2 母线选择.................................................................................................. 39 2.3 绝缘子和穿墙套管的选择 ......................................................................... 43 2.4 电流互感器的选择 ..................................................................................... 45 2.5 高压熔断器的选择.................................................................................... 47 2.6 避雷器的选择........................................................................................... 48 2.7 电容电流计算[2] ...................................................................................... 49
2.8 消弧线圈的选择 ....................................................................................... 49
结束语 ........................................................................................................................... 50 参考文献........................................................................................................................ 51 致谢............................................................................................................................... 52 附录Ⅰ：专业相关文献翻译............................................................................................ 53 中文译文： .................................................................................................................... 59 附录Ⅱ：电气主接线图................................................................................................... 63
第一部分 设计说明书
第1章 设计说明
1.1 环境条件
（1）变电站所在高度70M
（2）最高年平均气温19摄氏度，月平均气温27摄氏度 1.2 电力系统情况
（1）110KV变电站，向该地区用35KV和10KV两个电压等级供电。110KV以双回路与 35km外的系统相连。系统最大方式的容量为2900 MVA，相应的系统电抗为0.518；系统最小的方式为2100 MVA，相应的系统电抗为0.584，（一系统容量及电压为基准的标么值）。系统最大负荷利用小时数为TM=5660h。 （2） 35KV电压级，架空线6回，3回输送功率12MVA；3回输送功率8MVA。 （3） 10KV电压级，电缆出线3回，每回输送功率3MW；架空输电线4回，
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每回输送功率4MW。 1.3 设计任务
（1）变电站电气主接线的设计 （2）主变压器的选择 （3）短路电流计算 （4）主要电气设备选择 （5）变电站继电保护
第2章 电气主接线的设计
2.1 电气主接线概述[1]
发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。 2.1.1 在选择电气主接线时的设计依据[2]
（1）发电厂、变电所所在电力系统中的地位和作用 （2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模 （3）负荷大小和重要性 （4）系统备用容量大小
（5）系统专业对电气主接线提供的具体资料
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2.1.2 主接线设计的基本要求[3] （1）可靠性 （2）灵活性 （3）经济性
2.1.3 6-220KV高压配电装置的基本接线[2]
有汇流母线的连线：单母线、单母线分段、双母线、双母分段、增设旁母线或旁路隔离开关等。
无汇流母线的接线：变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。 6-220KV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。 2.2 110KV侧主接线的设计
110KV侧是以双回路与系统相连。
由《电力工程电气一次设计手册》[4]第二章第二节中的规定可知：35—110KV线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。 故110KV侧采用桥形的连接方式。 2.3 35KV侧主接线的设计 35KV侧出线回路数为6回。
[4]由《电力工程电气一次设计手册》第二章第二节中的规定可知：当35—63KV
配电装置出线回路数为4—8回，采用单母分段连接，当连接的电源较多，负荷较大时也可采用双母线接线。
故35KV可采用单母分段连接也可采用双母线连接。 2.4 10KV侧主接线的设计 10KV侧出线回路数为7回。
由《电力工程电气设计手册》[4]第二章第二节中的规定可知：当6—10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接。 故10KV采用单母分段连接。 2.5 主接线方案的比较选择
由以上可知，此变电站的主接线有两种方案
方案一：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连接，10KV侧采用单母分段连接，如图2-1所示。
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图2-1 110KV电气主接线方案一
方案二：110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用双母线连接，10KV侧采用单母分段连接，如图2-2所示。 此两种方案的比较
方案一 110KV侧采用外桥形的连接方式，便于变压器的正常投切和故障切除，35KV、10KV采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。
方案二虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，配电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作。
由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即110KV侧采用外桥形的连接方式，35KV侧采用单母分段连线，10KV侧采用单母分段连接。
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图2-2 110KV电气主接线方案二
2.6 主接线中的设备配置 2.6.1 隔离开关的配置
（1） 中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。 （2） 在出线上装设电抗器的6—10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 （3） 接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。 （4） 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。 2.6.2 接地刀闸或接地器的配置
（1） 为保证电器和母线的检修安全，35KV及以上每段母线根据长度宜装设1—2组接地刀闸或接地器，每两接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关和母联隔离开关上，也可装于其他回路母线隔离开关的基座上。必要时可设置独立式母线接地器。
（2） 63KV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路宜配置接地刀闸。 2.6.3 电压互感器的配置
（1） 电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护 装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。
（2） 旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。
（3） 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互
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