电气工程及其自动化专业毕业设计

电气工程及其自动化专业毕业设计

目录

第1章设计的容和要求 (1)

1.1 原始资料分析 (1)

1.2 设计原则和基本要求 (2)

1.3 设计容 (2)

第2章主变压器的选择 (3)

2.1 主变台数的确定 (3)

2.2 本变电站站用变压器的选择 (4)

2.3 小结 (5)

第3章电气主接线的选择 (6)

3.1 选择原则 (6)

3.1.1 主接线设计的基本要求及原则 (6)

3.1.2 主接线的基本形式和特点 (7)

3.2 变电站的各侧主接线方案的拟定 (7)

3.3 小结 (11)

第4章短路电流计算 (12)

4.1 短路计算的目的及假设 (12)

4.2 短路电流计算的步骤 (12)

4.3 短路电流计算及计算结果 (13)

4.4 小结 (16)

第5章导体和电气设备的选择 (17)

5.1 电气设备的选择原则 (17)

5.2 断路器和隔离开关的选择 (17)

5.3 互感器的选择 (20)

5.4 母线的选择 (22)

5.5 高压熔断器的选择 (24)

5.6 消弧线圈的选择 (24)

5.7 小结 (25)

第6章变电站防雷保护及其配置 (26)

6.1 直击雷的过电压保护 (26)

6.2 雷电侵入波的过电压保护 (26)

6.3 避雷器和避雷线的配置 (26)

6.4 小结 (27)

第7章高压配电装置及平面布置 (28)

7.1 设计原则与要求 (28)

7.2 高压配电装置 (29)

7.3 小结 (30)

结论 (31)

参考文献 (32)

致谢 (33)

附录1 避雷针保护围图 (34)

附录2 变电所总体平面布置图 (35)

附录3 110KV/35KV/10KV降压变电站电气一次主接线图 (35)

第1章设计的容和要求

1.1 原始资料分析

1、变电站的建设规模

（1）、类型：110kV地方变电站。

（2）、最终容量：根据电力系统的规划需要安装两台容量为31.5 MVA，电压为110kV/35kV/10kV的主变压器，主变各侧容量比为100/100/100，一次设计并建成。

2、电力系统与本所的连接情况

（1）、待设计的变电站是一座降压变电站，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。

（2）、本变电站有两回平行线路与110kV电力系统连接，有两回35kV电力系统连接。

（3）、本变电站在系统最大运行方式下的系统正、负阻抗的标么值示意图如图1（S j=100MVA）,110kV及35kV电源容量为无穷大，阻抗值各包含平行线路阻抗在。

图1 变电所连接示意图

电所不考虑装调相机、电容器等无功补偿设备，35kV因电网线路的电容电流较少，也不装设消弧线圈。110kV出线无电源。

电力负荷水平

110kV进出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。

35kV进出线共2回，两回进线连接着35kV电源，输送容量各为35000KVA。

10kV出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按5000KVA设计；

另外5回每回输送容量为4000KVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。

本变电站自用电主要负荷如表1-2

序号设备名称额定容量

（kW）

功率因数

（cosφ）

安装

台数

工作

台数

备注图1 变电所连接示意图

1 主充电机20 0.85 1 1 周期性负荷

2 浮充电机 4.5 0.85 1 1 经常性负荷

3 主变通风0.15 0.85 32 32 经常性负荷

4 蓄电池通风 2.7 0.8

5 1 1 经常性负荷

5 检修、试验用电15 0.85 经常性负荷

6 载波通讯用电 1 0.85 经常性负荷

7 屋照明 5.2

8 屋外照明 4.5

9 生活水泵 4.5 0.85 2 2 周期性负荷

10 福利区用电 1.5 0.85 周期性负荷

计算负荷S=5.2+4.5+（20+4.5+0.15*32+2.7+15+1+4.5*2+1.5）*0.85＝49.725 (kVA)

5、环境条件

（1）当地年最高温度39.1℃，年最低温度－5.9℃，最热月平均最高温度29℃；

最热月平均地下0.8m土壤温度21.5℃。

（2）当地海拔高度1518.3m。

（3）当地雷电日T=25.1日/年。

1.2 设计原则和基本要求

设计按照国家标准要求和有关设计技术规程进行，要求对用户供电可靠、保证电能质量、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，．并且具有可扩建的方便性。要求如下：

1)选择主变压器台数、容量和型式(一般按变电站建成5-10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力)；

2)设计变电所电气主接线；

3)短路电流计算；

4)主要电气设备的选择及各电压等级配电装置类型的确定;

1.3 设计容

本次设计的是一个降压变电站，有三个电压等级(110kV／35kV／10kV)，110kV 主接线采用双母线接线方式，两路进线，35kV和10kV主接线均采用单母线分段接线方式。主变压器容量为2*31．5MVA，110kV与35kV之间采用Yo／Yo－12连接方式，110kV与10kV之间采用Yo／△—11连接方式。

本设计采用的主变压器有两个出线端子，一端接35kV的引出线，另一端接10kV 的引出线。设计中主要涉及的是变电站部电气部分的设计，并未涉及到出线线路具体

应用到什么用户，所以负荷统计表相对比较简洁，也减少了电气主接线图的制作难度。第2章主变压器的选择

2.1 主变台数的确定

待设计变电站在电力系统中的地位：

本变电站为一降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务，地位比较重要。该变电站的建成，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。

待设计变电站的建设规模：

（1）电压等级

110kV/35kV／10kV

（2）线路回路数量

110kV进出线共2回，两回进线为110kV的平行供电线路，正常送电容量各为35000KVA。

35kV进出线共2回，两回进线连接着35kV电源，输送容量各为35000KVA。

10kV进出线共12回，全部为架空线路，其中3回每回输送容量按5000KVA设计；另外5回每回输送容量为4000KVA，再预留四个出线间隔，待以后扩建。

（3）主变选择

由第一章概况及负荷统计可知：

主变压器选为两台110kV级低损耗三绕组有载调压变压器，每台容量为31.5MVA，两变压器同时运行。电压等级：110KV／35KV/10KV，各侧容量比：100：100：100。

1）变压器容量：装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。

2）在330KV及以下电力系统中，一般选三相变压器，采用降压结构的线圈，排列成铁芯—低压—中压—高压线圈，高与低之间阻抗最大。

3）绕组数和接线组别的确定：

该变电所有三个电压等级，所以选用三绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采用Y0连接，35KV采用Y形连接，10KV采用Δ连接。

4）调压方式的选择：

普通型的变压器调压围小，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方法就无法满足要求。另外，普通变压器

的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。

5）冷却方式的选择：

主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。

所以用两台SFSZ7—31500/110型有载调压变压器，采用暗备用方式，查变压器的参数如下：

型号

额定容

量

（kVA）

额定电压（kV）

损耗

（kW）阻抗电压

（%）

空载

电流

（%）

连接

组别高压中压低压

空

载

短

路

SFSZ7—31500/110 31500

110±

8*1.25%

35±

4*1.25%

10.5 8.2 41

U12=10.5%

U13=17.5%

U23=6.5%

1

Y N、

y no、d n

2.2 本变电站站用变压器的选择

变电站的站用电是变电站的重要负荷，因此，在站用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电站发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电站安全，经济的运行。

一般变电站装设一台站用变压器，对于枢纽变电站、装有两台以上主变压器的变电站中应装设两台容量相等的站用变压器，互为备用，如果能从变电站外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台站用变压器。根据如上规定，本变电站选用两台容量相等的站用变压器。

站用变压器的容量应按站用负荷选择：

S＝照明负荷+其余负荷*0.85(kVA)

站用变压器的容量：Se≥S＝0.85∑P十P照明(kVA)

根据任务书给出的站用负荷计算：

S＝5.2+ 4.5+（20+4.5+0.15*32+2.7+15+1+4.5*2+1.5）*0.85

＝49.725 (kVA)

考虑一定的站用负荷增长裕度，站用变10KV侧选择两台SL7—125／10型号配电变压器，互为备用。根据容量选择站用电变压器如下：

型号：SL7—125／10；

容量为：125(kVA)

连接组别号：Yn，yn0

调压围为：高压：±5％

阻抗电压为(%)：4

2.3 小结

在本章中，根据本变电站的实际情况选择了变电站的主变压器和站用变压器：主变压器为两台SFSZ7—31500/110型有载调压变压器；站用变压器两台SL7—125／10型号配电变压器。