110kV变电站电气一次部分初步设计

摘要

根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电站电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。各个电压等级分别采用单母线分段接线、单母线分段接线和单母线分段接线。

本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、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、母线等）、各电压等级配电装置设计、直流系统设计以及防雷保护的配置。

关键词：变电站设计防雷保护

ABSTRACT

From the guide of engineering design assignment, we have to design primary power-system of 110kV substation and draw main electrical one-line diagram and others. There are two main transformer in the substation in which main electrical connection can be divided into three voltage grades: 110kV, 35kV with 10kV.It deposits sectionalized single bus bar scheme, sectionalized single and sectionalized single bus bar scheme per grade.

There is also a design for main electrical connection in this ngineering, the calculation for short-circuit electric current, the selection of electrical device and calibration (including circuit breaker, isolator, current，transformer, potential transformer ,bus bar etc.) and the design for distribution installation per. voltage grade, direct current system and lightning protection is also included.

Key Words：substation design lightning protection

目录

绪论 (1)

第1章变电站总体分析 (2)

1.1 变电站总体分析 (2)

第2章负荷分析计算与主变压器的选择4

2.1负荷分析计算 (4)

2.2主变选择 (6)

2.3 无功补偿 (8)

第3章电气主接线设计错误!未定义书签。

3.1主接线的设计原则和要求 (11)

3.2主接线的设计步骤............................. 错误!未定义书签。

3.3 电气主接线设计 .............................. 错误!未定义书签。第4章短路电流计算及电气设备选择错误!未定义书签。

4.1 短路电流的危害............................... 错误!未定义书签。

4.2电气设备选择................................. 错误!未定义书签。

4.3高压断路器的选择 (18)

4.4隔离开关的选择 (19)

4.5电压互感器选择 (19)

4.6电流互感器选择 (20)

4.7绝缘子和穿墙套管............................. 错误!未定义书签。

4.8电气设备表................................... 错误!未定义书签。第 5 章配电装置及电气总平面布置设计 ............. 错误!未定义书签。

5.1 概述 ........................................ 错误!未定义书签。

5.2 配电装置的确定 .............................. 错误!未定义书签。

5.3 电气总平面布置 (25)

第 6 章防雷保护设计 (27)

6.1变电站的防雷保护特点 (27)

6.2变电站直击雷防护 (27)

6.3侵入波过电压防护 (27)

第 7 章避雷针保护范围的计算方法 (28)

第8 章展望 (29)

致谢 (30)

参考文献 ......................................... 错误!未定义书签。

附录Ⅰ短路电流的计算 ............................ 错误!未定义书签。

附录Ⅱ电气设备的选择 (38)

附录Ⅲ避雷针保护范围计算 (58)

绪论

本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV、35kV、10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号；最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器、隔离开关、母线、绝缘子和穿墙套管、电压互感器、电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。

按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建一所中型110kV变电站。本设计属中间变电站该变电所建成后，,它的主要任务是把110KV变成35kV 和10kV电压供周边城乡使用。WH市郊110kV变电站是地区性城市变电站，它由系统1和系统2供电，同较为紧密，在整个系统中占有重要地位。

变电站主要设备的组成主要有主变压器、电气主接线、控制装置、避雷装置以及无功补偿设备。

主变压器是变换电压的主要设备。在110kV变电站中它主要用于降压，此变电站中我们采用了三相变压器，在功率和电压等级上完全满足了我们的设计需要。电气主接线由于直接影响着电力系统的可靠性，至关重要，因此对它的选择应加以足够的重视。考虑到系统的可靠性、灵活性、经济性等因素，所以在本变电站中我们采用了单母分段的接线形式。控制装置是变电站的中枢神经，控制着整个电气元件。值班员可通过集中监视系统了解系统的运行状态。避雷装置是电力系统稳定运行的一个重要部分。它的故障能够导致整个电力系统的瓦解。给国民经济带来重大损失。在电力系统中为了减少电能在线路中的损耗，我们采用了无功补偿装置来调整系统中的无功功率。

第1章 变电站总体分析

1.1 变电站总体分析

1.1.1 设计依据

根据省电力公司设计【XXXX 】一文《XX 变电所设计任务书的批复》。

1.1.2 WH 市变电站建设的必要性

图1-1 110KV 变电站系统接线图

1.1.3变电站地址

变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。 变电所位于WH 市郊东南郊，交通便利，变电所的西边为10KV 负荷密集区，

主要有棉纺厂、食品厂、印染厂、针织厂、柴油机厂、橡胶厂及部分市区用电。变电所以东主要有35KV 的水泥厂、耐火厂及市郊其它用电。

该变电所所址区海拔220m,地势平坦，为非强地震区，输电线路走廊阔，架设方便，全线为黄土层地带，地耐力为22.4/kg cm ，天然容重32/r g cm ,内摩擦角θ=23°,土壤电阻率为100Ω·cm,变电所保护地下水位较低，水质良好，无腐蚀性。

气象条件：年最高气温＋40℃,年最低气温－20℃，年平均温度＋15℃,最热月平均最高温度＋32℃,最大复水厚度ｂ＝10mm,最大风速25m/s,属于我国第六标准

气象区。

1.1.4 WH市11OKV变电所建设规模

根据电力系统规划，本变电所的建设规模如下：额定电压等级：

110KV/35KV/10KV

110KV近期出线2回，远景发展2回；

35KV近期出线3回，远景发展2回；

10KV近期出线9回，远景发展2回。

S 1=1000MVA X

1

=0.5 X

2

=0.7

S 2=600MVA X

1

=0.4 X

2

=0.6

1.1.5变电站设计规范

1．本规范适用于电压为35～110kV，单台变压器容量为2500kVA及以上新建变电所的设计。

2．变电所的设计应根据工程的5～10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。

3．变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案。

4．变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。

变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。

第2章负荷分析计算与主变压器的选择

2.1负荷分析计算

2.1.1负荷分类及定义

1.一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。

2.二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。

3.三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。

2.1.2负荷组成

根据任务书可知WH市有一市区变电所。WH市110KV变电站的建设将外电与市区变电所更好的连接起来，从而形成统一的供电网络。更好的解决WH市的供电问题，同时也促进了供电网络的形成和供电的可靠性。为了考虑本地区经济的发展此变电站设计的最大容量为36.8MW。

各级负荷见以下图表：

1．110KV负荷情况

表2-1 110KV负荷