某市110kV中心变电所电气一次部分初步设计
附页：110kV一次降压变电所技术设计技术参数与条件
一、给定参数
1． 设计变电所建在城西 2KM 处，建成后，除向周围地区负荷供电外，还输送部分系统的交换功率。
2．系统电源情况如下：
综合小水电：S∑=25MVA ，L1= 20KM ，35kV 双回送入变电所，丰水期满发电，枯水期只发三分之一容量，近区用电及站用电占发电容量的 10% ，最大运行方式时的综合电抗折算至 SJ=100MVA 时， XJ*=3 。
本市火电厂：发电机两台， Pe=6MW ， cosФe=0.8 ， Xd″=0.18, 经一台双绕组变压器 SL7—12500kVA ，6.3kV/35kV ，Ud%=8 ，L2= 5KM 用架空线输入变电所，其厂用电占5%，近区用电占15% 。
省电网：由西南方向经110kV ，L3= 65KM 的输电线路与变电所相连，对本市的发供电起综合平衡作用。
3．变电所最大负荷利用小时数 TMAX=6000h, 同时率取 0.9。 4． 10kV 用户负荷资料如下表所示：
序号 用户名称 1 2 3 4 5 市城区 电机厂 工业区 化纤厂 开发区 最大负荷 9MW 3MW 2.5MW 1.2MW 3MW 负荷级数 Ⅰ Ⅲ Ⅱ Ⅲ Ⅱ 功率因数 0.95 0.90 0.90 0.85 0.85
变电所建成后第五年总负荷增加到 30.6MW ，建成后第十年总负荷增加到 49.3MW。 5． 变电所自用负荷以 2 台 100kVA 考虑。
6． 气象及地质条件：设计变电所地处半丘陵区，无污染影响，年最高温度 40 度，最热月平均温度 34 度，年最低温度 40 度，最热地下 0.8M 处土壤平均温度 30.4 度，海拔高度为 50M 。
二、变电所的地理位置图
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某市110kV中心变电所电气一次部分初步设计
摘 要
变电所作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本论文中待设计的变电所是一座降压、枢纽变电所，在系统中起着汇聚、分配和平衡电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。该变电所的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。
本论文《某市 110kV 中心变电所电气一次部分初步设计》，首先通过对原始资料的分析及根据变电所的总负荷选择主变压器，同时根据主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电所电气主接线方案。
其次进行短路电流计算，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。再根据计算结果及各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行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）。
本次设计基本上满足了任务书的要求，同时也满足了变电所的设计要求，使电力系统能够安全、稳定的运行。
关键词 电气主接线设计，短路电流计算，电气设备选择，防雷装置
某市110kV中心变电所电气一次部分初步设计
目 录
第一章 绪 论 ..................................................................................................................... 1 1.1选题背景 .............................................................................................................................. 1 1.2选题意义 .............................................................................................................................. 1 1.3变电所发展概况 .................................................................................................................. 1 1.4设计原始资料 ...................................................................................................................... 1 1.4.1变电所的出线 ................................................................................................................. 1 1.4.2负荷情况 ......................................................................................................................... 2 1.5设计内容 .............................................................................................................................. 2 第二章 电气主接线的选择 ................................................................................................... 3 2.1选择原则 .............................................................................................................................. 3 2.1.1 主接线设计的基本要求及原则 .................................................................................... 3 2.1.2 变电所主接线设计原则 ................................................................................................ 3 2.1.3主接线的基本形式和特点 ............................................................................................. 4 2.1.4变电所各接线方案的确定 ............................................................................................. 4 2.2主接线的形式 ...................................................................................................................... 4 2.2.1 110kV侧主接线方案 ...................................................................................................... 4 2.2.2 35kV侧主接线方案 ........................................................................................................ 5 2.2.3 10kV侧主接线方案 ........................................................................................................ 7 2.2.4 最优方案的确定 ............................................................................................................ 7 第三章 主变压器的选择....................................................................................................... 8 3.1 变电所主变压器台数的确定 .............................................................................................. 8 3.1.1 主变台数确定的要求 .................................................................................................... 8 3.1.2 变电所主变压器容量的确定 ........................................................................................ 8 3.1.3 变电所主变压器型式的选择 ........................................................................................ 8 3.2 站用变台数、容量和型式的确定 ...................................................................................... 9 3.2.1站用变台数的确定 ......................................................................................................... 9 3.2.2 站用变容量的确定 ........................................................................................................ 9 3.2.3 站用变型式的选择 ........................................................................................................ 9 第四章 短路电流计算 ........................................................................................................ 10 4.1 短路电流计算的目的及假设 ............................................................................................ 10 4.1.1短路电流计算的目的 ................................................................................................... 10 4.1.2短路电流计算的一般规定 ........................................................................................... 10 4.1.3短路电流计算的基本假设 ........................................................................................... 10 4.2 短路电流计算的步骤 ........................................................................................................ 10 4.3 短路电流的计算 ................................................................................................................ 12 4.3.1短路点的计算 ............................................................................................................... 12 4.3.2 短路点的确定及其计算 .............................................................................................. 13 4.3.3 绘制短路电流计算结果 .............................................................................................. 16 第五章 电气设备的选择..................................................................................................... 17 5.1电气设备选择的一般原则 ................................................................................................ 17
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5.1.1电气设备选择的一般技术条件 ................................................................................... 17 5.1.2按正常工作条件选择电气设备 ................................................................................... 17 5.1.3 按短路情况校验 .......................................................................................................... 18 5.2 高压电气设备 .................................................................................................................... 19 5.2.1 断路器选择与校验 ...................................................................................................... 20 5.2.2 隔离开关的选择与校验 .............................................................................................. 22 5.2.3 电流互感器选择与校验 .............................................................................................. 23 5.2.4 电压互感器的选择及校验 .......................................................................................... 25 5.2.5 母线与电缆的选择与校验 .......................................................................................... 26 第六章 防雷和接地设计..................................................................................................... 28 6.1 防雷设计 ............................................................................................................................ 28 6.1.1 变电站的直击雷保护 .................................................................................................. 28 6.1.2 变电站的侵入雷电波保护 .......................................................................................... 29 6.1.3 变压器的防雷保护 ...................................................................................................... 30 6.1.4 内部过电压保护 .......................................................................................................... 31 6.2 接地设计 ............................................................................................................................. 31 6.2.1 接地概述 ...................................................................................................................... 31 6.2.2 接地网型式的选择 ...................................................................................................... 31 结 论 ................................................................................................................................ 32 致 谢 ................................................................................................................................ 33 附 录 ................................................................................................................................ 34 参考文献 ............................................................................................................................. 35
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第一章 绪 论
1.1选题背景
电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的使用及分配电力，必须从工程的设计来提高电力系统的可靠性、灵活性和经济运行效率，从而达到降低成本，提高经济效益的目的。变电所是电力系统配电传输不可缺少的重要组成部分，它直接影响整个电力网络的安全和电力运行的经济成本，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电气部分的主体，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方式的确定，对电力系统的可靠、灵活、经济运行起着决定的作用。
目前，110kV、35kV常规变电所在城农网中仍占有较大的比重，其一次、二次设备都比较落后，继电保护装置多为电磁式继电器组合而成，一般只具有当地控制功能，多为有人值班运行方式。随着电网运行自动化系统的提高,变电所综合自动化系统发挥着越来越强大的作用,少人或无人值守变电所将成为今后变电运行的主流方式，对原有电站及新建电站实现无人值守势在必行。对设计人员来讲，我们只有不断提高自身素质，才能跟得上电力系统的飞速发展，为电力事业的兴盛尽一点微薄之力。
1.2选题意义
变电所是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电所起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电所的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电所还有无功补偿设备。
本设计针对变电所进行设计，设计内容包括：变压器台数和容量的选择、主接线的选择、短路电流的计算、主要电器设备的选择和校验、继电保护及变电所防雷等。通过对110kV降压变电所电气部分的设计，使我明白其目的在于使我们通过这次毕业设计，能够得到各方面的充分训练，结合毕业设计任务加深了对所学知识内在联系的理解，并能灵活的运用。
1.3变电所发展概况
随着计算机技术的飞速发展，微型计算机技术在电力系统中得到了越来越广泛的应用，它集变电所中的控制、保护、测量、中央信号、故障录波等功能于一身，替代了原常规的突出式和插件式电磁保护、晶体管保护、集成电路保护。常规控制、保护装置已逐步从电力系统中退出，取而代之的则是这种新型的微机监控方式，它运用了自动控制技术、微机及网络通信技术，经过功能的重新组合和优化设计，组成计算机的软硬件设备代替人工,利用变电所中的远动终端设备来完成对站中设备的遥信、遥测、遥调、遥控即四遥功能。这就为实现变电所无人值守提供了前提条件。变电所、所综合自动化和无人值守是当今电网调度自动化领域中热门的话题，在当今城、农网建设改造中正被广泛采用。
1.4设计原始资料
1.4.1变电所的出线
变电所的电压等级为110kV/35kV/10kV，设两台主变，变电所最终规模的进出线回路数为：
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