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筑龙网WWW.ZHULONG.COM前言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。本次设计为110kV变电站初步设计，分为说明书、计算书两部分，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文是在华北电力大学XXX教授的指导下完成的，在撰写的过程中，得到老师和同事的大力协助和建议，在此致以衷心的感谢。由于时间所限，设计书难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正并提出宝贵意见。某区域性降压变电所电气设计原始资料：为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根据系统发展规划，拟建设一座110/35/10kV的区域性降压变电所，设计原始资料要求如下：筑龙网WWW.ZHULONG.COM一、电压等级：110/35/10kV二、设计容量：拟设计安装两台主变压器。三、进出线及负荷情况1、110kV侧，110kV侧进出线共4回,其中两回为进线，一回停运，另一回最大负荷60000KVA。出线正常时每回最大功率为35000kVA，最大负荷利用时间为4200h。2、35kV侧，35kV侧出线共6回，本期4回，每回最大负荷7500KVA，最大负荷利用时间为4000h。3、l0kV侧，l0kV侧进出线共计6回，本期4回，无电源进线，每回最大负荷1900KVA，最大负荷利用时间为5000h。4、系统阻抗值为S=100MVA时的值。5、距本变电所40km和18km各处有一系统变电所，由这两个变电所用110kV双回架空线路向待设计的变电所供电。四、环境条件1、海拔700米，温度-30——+40度2、污秽程度轻级3、年雷暴日小于30天五、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主充电机250.8811周期性2浮充电机4.50.8511经常性3主变通风0.150.733232经常性4蓄电池及装置通风30.8811经常性5检修间实验160.811经常性6载波远动0.960.6911经常性7照明20经常性8采暖及其他16周期性设计任务：筑龙网WWW.ZHULONG.COM1、主接线方案设计论证，并选择主变压器台数及容量。2、短路电流计算。3、选择主要电气设备。4、主要电气设备继电保护的配置。5、防雷规划。设计参考资料：1、《电力工程电气设计手册》1、2卷2、《导体和电器选择设计技术规定》3、《35-ll0kV变电所设计规范》4、教材《发电厂电气部分》及《电力系统分析》中短路电流计算章节。第一章电气主接线设计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筑龙网WWW.ZHULONG.COM节。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。一、变电所主接线设计的基本要求：对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。1、保证必要的供电可靠性、要充分考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。2、具有调度灵活，操作方便，能满足系统在事故、检修及特殊方式下的调整要求。3、主接线应力求简单清晰，尽量节约一次设备的投资，节约占地面积，减少电能损失，即具有经济性。4、应能容易地从初期过度到最终接线，并在扩建过度时，一次和二设备所需的改造最小，即具有发展和扩建的可能性。二、变电所主接线设计原则：1、变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支界线。2、在35-60kV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。3、6-10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，线路在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线。4、110-220kV配电装置中，线路在4回以上时一般采用双母线接线。5、当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的筑龙网WWW.ZHULONG.COM手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。第一节110kV侧主接线方案选取据任务书要求，ll0kV侧进出线共4回，每回最大负荷60000KVA。本设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.3条和第3.2.4条：110kV线路为六回及以上时，宜采用双母线接线，在采用单母线，分段单母线或双母线的35—ll0kV主接线中，当不容许停电检修断路器时，可设置旁路母线和旁路隔离开关。故预选方案为：双母接线和双母线带旁母接线。方案一、双母线接线1、优点：1、供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组导线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路母线隔离开关，只停该回路。2、调度灵活，各个电源和各个回路负荷可任意切换，分配到任意母线上工作，能够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。3、扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。4、便于实验，当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。2、缺点：1、增加一组母线和每回路就需增加一组母线隔离开关。2、当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连筑龙网WWW.ZHULONG.COM锁装置。3、适用范围：1、6—l0kV配电装置，当短路电流较大，需要加装电抗器。2、35—63kV，回路总数超过8回，或连接电源较多，回路负荷较大时。3、ll0—220kV，出线回路在5回及以上时；或当ll0—220kV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。方案二、单母线分段接线：1、优点：1、用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。2、安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。2、缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。2、扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。3、当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。3、适用范围：1、6～10KV配电装置出线回路数为6回及以上时。2、35～63KV配电装置出线回路数为4～8回时。3、110～220配电装置出线回路数为3～4回时。方案比较：方案一相对方案二调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，所以当该母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线上的回路不需要停电，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。而且方案一在扩建时比方案二方便，在有双回架空线时也不会导致出线交叉跨越。通过对以上两种方案比较，结合现代科学进步，新型断路器的停电检修周期延长，没有必要考虑停电检修断路器，结合经济建设的需要，在满足要求的前提下，尽可能节约设备的投资故待设计的变电所110kV筑龙网WWW.ZHULONG.COM接线选取方案一，双母线接线，即能满足要求。结论：110kV侧采用双母接线。第二节35kV侧主接线方案选取根据任务书要求，35kV侧进出线共6回，本期4回，每回最大负荷7500KVA。同样本设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第23条：35kV—60kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线为2回以上时，一般采用单母线或分段单母线的接线。方案一、单母线分段接线：1、优点：1、用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。2、安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。2、缺点：1、当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。2、扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。3、当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。方案二、单母线接线由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性因此可以排除。结论：35kV侧采用单母分段接线。第三节10kV侧主接线方案选取根据任务书要求，l0kV侧进出线共计6回，留两回为备用间隔，据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.5条：当变电所装有两台主变压器时，6—l0kV侧宜采用单母分段接线，线路为l2回及以上时，也可采用双母线，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。故预筑龙网WWW.ZHULONG.COM选方案为：单母线分段接线或分段单母线的接线。由于所预选方案在第二节中均已列出，故在此不再重复。结论：10kV侧采用单母分段接线。第二章变压器的选择第一节主变压器的选择主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的形式、绕组连接方式、变压器的调压方式和对变压器的阻抗选择。以下分别根据本次设计进行详细的阐述。一、主变压器容量和台数的确定：主变压器的容量一般按变电所建成5—lO年的规划负荷选取，并适当的考虑到远期10—20年的负荷发展。再者，可根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变故障或检修停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷，一般性变电所，应能保证全部负荷的60%。根据设计任务：S＝S35KV+S10kV＝6×7500+4×1900＝52600(kVA)主变压器的台数，对于大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。故选择两台31500kVA主变压器。二、主变压器型式的确定：变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性及运输条件等因素，在不受运输条件限制时，330kV及以下的变电所均应选用三相变压器，对具有三种电压的变电所，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15％以上时，采用三绕组变压器，本变电所变压器各侧绕组的功率均已达到了总容量的15%，故选三相三绕组变压器。筑龙网WWW.ZHULONG.COM三、绕组连接方式确定：变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形，如何组合要根据具体工程来确定，我国ll0kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接，35kV采用Y连接，35kV以下电压等级、变压器绕组都采用△连接，所以本变电所主变压器绕组连接方式为Y0／Y／△。四、调压方式的选择：普通型的变压器调压范围很小，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就无法满足要求，有载调压它的调整范围较大，一般在15%以上，而且，既要向系统传输功率，又可能从系统倒送功率，要求母线电压恒定保证供电质量的情况下，有载调压变压器可以实现。因此选用有载调压变压器。五、主变压器阻抗的选择：对于三绕组变压器目前在制造上有两种基本的组合方式，即“升压结构”和“降压结构”。“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为中、低、高，所以变压器中压侧阻抗最大。“降压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大