110KV变电所电气部分课程设计

电气工程课程设计说明书目录目录 (2)第1章设计任务书 (4)第2章变压器的设计 (5)2.1 主变压器的选择 (5)2.2 所用变压器的选择 (6)第3章电气主接线的设计 (6)3.1 电气主接线方案的确定 (7)3.2 变电所的无功补偿 (9)第4章短路电流计算 (9)第5章电气设备的选择 (13)第6章配电装置的选择 (17)参考文献 (19)附录电气主接线图 (20)结论(分工备注) (21)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经济运行。

电气主接线的设计是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。

它的拟定直接关系着全站电气设备的选择、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的重要决定因素。

此外，在变电站的设计中，既要求所变电能很好地服务于工业生产，又要切实保证工厂生产和生活的用电的需要，并做好节能工作，就必须达到满足安全可靠、优质、经济这四点要求.本设计书中所要求的110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。

同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。

选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。

本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定以及负荷分析（2）电气主接线的设计（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择本文设计建设一座110kV降压变电所，主要是对该变电所的电气一次部分进行设计、计算。

由于电气主接线是变电所的主要环节，本文选出数个电气主接线方案进行了技术经济综合比较，确定了一个较佳方案，并根据此方案对全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护等，进行了详细的设计和说明。

[关键词] 变电站、变压器、主接线、配电系统第1章设计任务书变电所原始资料建设性质及规模：为满足某县城区及相关单位用电，建一座110KV降压变电所。

所址海拔为200m，为非地震多发区。

最高气温+39℃，最低气温为-18℃，最热月平均最高气温为30℃。

⑴110KV线路进线2回。

⑵10KV线路的同时系数为0.9，线损率5%。

⑶10KV线路8回，远期发展2回。

如下图⑷说明：①系统S容量（水电）Smax=1000MVA；Smin=880MVA；系统S阻抗Xsmax=1.58；Xsmin=1.25。

②系统低压侧功率因数要求不低于0.9。

电压等级负荷名称穿越功率(MW)最大负荷(MW)负荷组成(%) COSΦ同时率(%)线损率(%) 近期远景近期远景一级二级三级110KV 新黄线 3 5新区线 3 510KV 机械厂 2.4 3 15 60 25 0.8 85 5 10KV 汽配厂 1.2 2 20 40 40 0.8 85 5 10KV城区 2.5 4 20 40 40 0.8 85 5 10KV工业园5．2 8 30 40 30 0.8 85 5 10KV自来水厂0.5 0.8 30 50 20 0.8 85 5 10KV生活区0.5 1 30 70 0.8 85 5 10KV转供电0.8 1.8 20 80 0.8 85 5 10KV发展线1 1.5 20 60 20 0.8 85 5 10KV 发展线2 1.5 20 60 20 0.8 85 5第2章变压器的设计2.1 主变压器的选择⑴主变压器台数的选择据资料分析以及线路来看，为保障对Ⅰ、Ⅱ类负荷的需要，以及扩建的可能性，至少需要安装两台主变以提高对负荷供电的可靠性，以便当其中一台主变故障或者检修时，另一台能继续供电约为1.2倍最大负荷的容量。

⑵主变压器的容量的选择变压器容量选择和穿越功率无关,只跟负荷需求有关。

近期负荷：∑P M= 13.1MW远期总负荷：∑P M =23.6MW用电负荷的总视在功率为∑S M远期:∑S M =∑P M /COSφ=23.6/0.8=29.5 MVA主变压器的总容量应满足：Sn≥K∑S M /S=0.9×29.5/0.95=27.95MVA (K为同时率，根据资料取0.9,线损5%)满载运行且留裕10%后的容量：S = Sn/2 ×（1+10%）=29.95/2×1.1=16.47 MVA变电所有两台主变压器，考虑到任意一台主变停运或检修时，另一主变都要满足的容量: Sn≥27.95×70% =19.57 MVA 所以选每台主变容量：Sn=19.57 MVA为了满足系统要求，以及通过查表，确定每台主变的装机容量为：20MVA总装机容量为2×20MVA=20MVA考虑周围环境温度的影响：θp=(θmax+θmin)/2=（39-18）/2=10.5℃Kθ=（15-10.5）/100+1=1.045根据Sn≥0.6K∑S M / Kθ=0.6×0.9×29.5/1.045=15.24 MVA即Sn=20MVA＞15.24 MVA 满足要求。

⑶主变压器型式的选择相数的选择：电力系统中大多数为三相变压器，三相变压器较之于同容量的单相变压器组，其金属材料少20%~25%，运行电能损耗少12%~15%，并且占地面积少，因此考虑优先采用。

本变电所设在城郊附近，不受运输条件限制，所以采用三相变压器。

绕组的确定：该变电所只有两个电压等级（110KV和10KV），且自耦变压器一般用在220KV以上的变电所中，所以这里选择双绕组变压器。

绕组接线方式的选择：变压器绕组的连接方式必须和系统电压的连接方式相位一致，否则不能并联运行。

我国110KV及以上变压器绕组都选用Y连接，35KV及以下电压，绕组都选择△连接方式，所以该变电站的两台主变，高压侧（110KV）采用Y连接，低压侧(10KV)采用△连接方式。

根据110KV变电所设计指导，以上选择符合系统对变电所的技术要求，两台相同的变压器同时投入时，可选择型号为SFSL-20000/110(三相，风冷，水冷，铝）的主变，技术参数如下：表2.1 主变压器的技术参数2.2所用变压器的选择根据《35～110KV变电所设计规范》规定，在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同可互为备用的所用变压器，分别接到母线的不同分段上。

变电所的所用负荷，一般都比较小，其可靠性要求也不如发电厂那样高。

变电所的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。

这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电压只需0.4KV 一级，采用动力与照明混合供电方式。

380V所用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。

本变电所所用容量为100KVA，选用两台型号为S9-100/10的三相油浸自冷式铜线变压器，接入低压侧,互为暗备用。

参数如下表：第3章电气主接线的设计发电厂、变电站主接线须满足以下基本要求：（1）运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，需要停电的用户数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

（2）具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。

切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。

（3）操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。

复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。

但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

（4）经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。

（5）应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。

因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。

变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等3.1 电气主接线方案的确定由于Ⅰ类、Ⅱ类负荷居多（将近60%），为了安全可靠起见，保留2种方案。

方案一: 110kv高压侧（进线）采用内桥接线，10kv低压侧（出线）采用单母线分段接线，110kv高压侧（出线）单母线分段接线。

方案二: 110kv高压侧（进线）单母线分段接线，10kv低压侧（出线）单母线分段带旁路母线接线，110kv高压侧（出线）单母线分段接线。

下面我将从两种方案的可靠性，灵活性，经济性三方面进行比较，综合得出最佳方案3.1.1主接线方案的可靠性比较：（1）110kv高压侧（进线）方案一：采用内桥接线，当一条线路故障或切除时，不影响变压器运行，不中断供电；桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。

且接线简单清晰，全部失电的可能性小，但变压器二次配线及倒操作复杂，易出错。

方案二：采用单母线分段接线，任一台变压器或线路故障或停运时，不影响其它回路的运行；分段断路器停运时，两端母线需解列运行，全部失电的可能性稍微小一些，不易误操作。

（2）10kv低压侧（出线）方案一：采用单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两断母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线不致失电，另一段母线上其他线路需停运。

方案二：采用单母线分段带旁路母线接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替：当任意母线故障检修时，旁路断路器只可代一回线路运行，本段母线其他线路需停运。

3.1.2主接线方案的灵活性比较（1）110kv高压侧（进线）方案一：操作时，主变的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。

线路的投入和切除比较方便。

方案二：调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。

（2）10kv低压侧（出线）方案一：运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当开关或二次检修时线路要停运，影响供电。

方案二：运行方式复杂，调度操作复杂，但可以灵活的投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式，检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。

3.1.3主接线方案的经济性比较表3.1从上表可以看出：方案一比方案二少两台110kv断路器，两组110kv隔离开关，14组隔离开关，方案一占地面积相对少一些，所以说方案一比方案二综合投资少得多。

表3.2综合两种方案的比较分析，选择方案一为最终方案，及110kv高压侧（进线）采用内桥接线，10kv低压侧（出线）采用单母线分段接线，110kv高压侧（出线）单母线分段接线。