苏ICP备112451047180号-6
110KV变电所电气部分设计
摘 要
毕业设计教学环节是综合性的实践教学活动，不仅可使学员综合运用所学过的知识和技能解决实际问题，还训练学生学习、钻研、探索的科学方式，提供学员自主学习、自主选择、自主完成工作的机会。
通过毕业设计达到以下目的：
1、 巩固所学的各科专业理论知识。
2、 培养综合应用专业理论知识解决工程实际问题的能力。
3、 培训工程设计的基本技能。
本次设计的指导思想是在查阅、收集、整理、归纳技术文献和资料的基础上，通过对一个110Kv变电所电气部分的设计，综合应用所学过的专业知识，让我们受到解决工作实际问题、进行科学研究的初步训练，让我们充分发挥主动性和创造性。
关键词：电气部分设计 110KV变电所
原始资料
新建的110KV变电所处于城市郊区，规划容量为100MVA。占地面积约2400m2。
系统条件：
离新建变电所约100公里处有一系统变电站，可作为新建变电所的电源。
系统短路容量按110kV母线短路电流20kA为设定条件。
本变电所按终端变压器考虑，110kV进线继电保护装设在电源侧。本变电所进线不设保护。
新建变电所的主要供电对象为中小型工厂企业（多数为三班制企业），城镇居民住宅小区，商店、医院等。均采用10KV电压等级供电。出线回路数按24回考虑。
自然条件：环境温度为－5~35℃；最热月平均最高温度为30℃；海拔高度小于1000m；
所用负荷统计：
第一章 电气主接线设计
第一节 概述
一．对电气主接线设计的基本要求
主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。
1、可靠性
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线的基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。
主接线可靠性的具体要求：
（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；
（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；
（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。
2、灵活性
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
（1）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；
（2）为了检修的目的，可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，而不影响电力网的运行或停运对用户的供电。
（3）为了扩建的目的，可以容易的从初期过渡到其最终接线，使其在扩建过渡时，无论在一次还是设备装置等所需的改造为最小。
3、经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。
（1）投资省，主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资；需能使继电保护和二次回路不过与复杂，已节省二次设备和控制电缆；要能限制短路电流，已便选择价格合理的电气设备或轻型电器。
（2）占地面积小、主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减小。
（3）电能损失少，经济合理地选择主变压器的形式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。
二．电气主接线的基本形式
主接线的基本形式可分为有汇流母线和无汇流母线两类，它们又各分为不同的接线形式。
1、有汇流母线
有汇流母线的接线形式的基本环节是电源、母线和出线（馈线）。母线是中间环节，其作用是汇流和分配电能，使接线简单清晰，运行、检修灵活方便，进出线可有任意数目，利于安装和扩建。但是，有母线的接线形式使用的开关较多，配电装置占地面积较大，投资较大，母线故障或检修时影响范围较大，适用于进出线较多（一般超过4回时）并且有扩建和发展可能的发电厂和变电所。
2．无汇流母线
无汇流母线的主接线没有母线这一间环节，使用的开关电器少，配电装置占地面积少，投资较少，没有母线故障和检修问题但其中部分形式只适用于进出线少并且没有扩建和发展的发电厂和变电所。
第二章 短路电流计算
第一节 概述
一、短路电流计算的目的
（1）电器主接线优选。
（2）选择道题和电器。
（3）确定中性点接地方式。
（4）计算软导线的短路摇摆。
（5）确定分裂导线间隔焊的间距。
（6）盐酸接地装置的接触电压和跨步电压。
（7）选择继电保护装置和进行整定计算。
二、短路电流计算的内容
（1）选择计算短路点。
（2）绘出等值网络图。
（3）化简等值网络。
（4）求计算电抗Xjs。
（5）由运算曲线查出各电源供给短路电流周期分量标么值。
（6）计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。
（7）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。
（8）计算短路电流冲击性。
（9）回执短路电流计算结果表。
第三章 主要电气设备与选择
第一节 概述
一、电器设备选择的原则
1、一般原则
1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。
2）应按当地环境条件校核；
3）应力求技术先进和精力合理；
4）与整个工程的建设标准应协调一致；
5）同类设备应尽量减少品种；
6）选用的新产品场应具有可靠的实验数据，并经证实鉴定合格。
第四章 配电装置选型
第一节 概述
一、对配电装置的基本要求
1、节约用电：配电装置少占地，不占良田和避免大量开挖土石方，是一条必须认真贯彻的重要政策。
2、保证运行可靠，应根据电力系统条件和自然环境特点，合理选择设备，合理制定布置方案，并积极慎重地采用新设备、新材料和新布置；保证各种电气的安全净距，布置整齐、清晰，各间隔之间存明显的界限。
3、保证人身安全和防火要求。
4、安装、运输、维护、巡视、操作和检修方便。
5、在保证安全前提下，布置紧凑，力求节省材料和降低造价。
6、便于分期建设和扩建。
二、配电装置的作用和类型
1、配电装置的作用：
1)正常情况下，用来接收和分配电能；
2)故障情况下，迅速切断故障部分，维持正常运行;
2、配电装置的类型
（1）按电压等级可分为：
屋内配电装置和屋外配电装置
（2）按组装方式可分为：
装配式配电装置和成套式配电装置
（3）按电压等级可分为：
低压配电装置（1KV以下） 高压配电装置（1~220KV） 超高压配电装置（330KV~750KV） 特高压配电装置（1000KV和直流±800KV）。
发电厂和变电所中，35KV及以下（特别是3~10KV）多采用屋内配电装置，而且广泛采用成套配电装置：110KV及以上多采用屋外配电装置。
三、本变电站配电装置选型
1、110KV配电装置
110KV采用架空进线2回，变电站110KV中性点设备布置在变压器附近，110KV配电装置为屋外中型布置，采用敞开式电器。
如110KV进线不设置电压互感器，则110KV进线侧围墙可相应缩进2m以缩减所区占地。
2、10KV配电装置
10KV出线24回，采用电缆段引出线电缆线路，10KV配电装置为屋内成套开关柜双列布置，可布置移开式柜或固定柜，10KV高压开关柜等电气设备均布置在10KV配电室内，接地变压器及消弧线圈布置在10KV配电室独立的小室内，主变压器10KV以母线桥经穿墙套管引入配电室。
第五章 继电保护与自动装置配置
第一节 概述
一、对继电保护的基本要求
1、选择性
就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
2、速动性
就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。
3、灵敏性
就是指电器设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。
4、可靠性
就是指在保护范围内发生的故障使该保护应动作时，不应由于它本身的缺陷而拒动作，而在不属于它动作的任何情况下，应可靠的不动作。
二、继电保护的主要任务
1、自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
2、反应电器元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。
3、继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。
第六章 变电所过电压的防护
第一节 概述
电力系统过电压主要分以下几种类型：大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。
大气过电压：由直击雷引起，特点是持续时间短暂，冲击性强，与雷击活动强度有直接关系，与设备电压等级无关。因此，220kv以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。
工频过电压：由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起的，特点是持续时间长，过电压倍数不高，一般对设备绝缘危险性不大，但在超高压、远距离输电确定绝缘水平起重要作用。
操作过电压：由电网内开关操作引起，特点是具有随机性，但最不利情况下过电压倍数较高。因此，30kv及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。
谐振过电压：由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起，特点是过电压倍数高，持续时间长。
参考文献
【1】、西北电力设计院。《电力工程电气设计手册》北京：中国水利电力出版社，2000
【2】、电力工业部电力规划设计总院。《电力系统手册》北京：中国水利电力出版社，2005
【3】、中华人民共和国能源部。《35-110变电所设计规范》北京：中国计划出版社，1993
【4】、清华大学等。《电力系统计算》北京：中国水利电力出版社，1978
【5】、国家发展和改革委员会。《高压配电装置设计技术规程》北京：中国电力出版社，2007
【6】、 刘键。《配电自动化系统》北京：中国水利电力出版社，1998
【7】、 国家发展和改革委员会。《导体和电器选择设计技术规定》北京：中国电力出版社，2005
【8】、 三东省电力工业局。《电力系统继电保护》北京：电力工业出版社，1981
摘 要
毕业设计教学环节是综合性的实践教学活动，不仅可使学员综合运用所学过的知识和技能解决实际问题，还训练学生学习、钻研、探索的科学方式，提供学员自主学习、自主选择、自主完成工作的机会。
通过毕业设计达到以下目的：
1、 巩固所学的各科专业理论知识。
2、 培养综合应用专业理论知识解决工程实际问题的能力。
3、 培训工程设计的基本技能。
本次设计的指导思想是在查阅、收集、整理、归纳技术文献和资料的基础上，通过对一个110Kv变电所电气部分的设计，综合应用所学过的专业知识，让我们受到解决工作实际问题、进行科学研究的初步训练，让我们充分发挥主动性和创造性。
关键词：电气部分设计 110KV变电所
原始资料
新建的110KV变电所处于城市郊区，规划容量为100MVA。占地面积约2400m2。
系统条件：
离新建变电所约100公里处有一系统变电站，可作为新建变电所的电源。
系统短路容量按110kV母线短路电流20kA为设定条件。
本变电所按终端变压器考虑，110kV进线继电保护装设在电源侧。本变电所进线不设保护。
新建变电所的主要供电对象为中小型工厂企业（多数为三班制企业），城镇居民住宅小区，商店、医院等。均采用10KV电压等级供电。出线回路数按24回考虑。
自然条件：环境温度为－5~35℃；最热月平均最高温度为30℃；海拔高度小于1000m；
所用负荷统计：
| 序号 | 名称 | 额定容量（kW） | 负荷类型 |
| 1 | 通信 | 4 | 经常、连续 |
| 2 | 110kV操动机构 | 1.5 | 断续、短时 |
| 3 | 10kV操动机构 | 0.825 | 断续、短时 |
| 4 | 充电整流器 | 7.5 | 经常、连续 |
| 5 | 监控电源 | 1 | 经常、连续 |
| 6 | 配电室空调 | 5 | |
| 7 | 配电室通风 | 2.46 | |
| 8 | 保护电源 | 1 | 经常、连续 |
| 9 | 配电室动力 | 25 | 不经常、断续 |
| 小计 | 动力负荷P1 | 48.3 | |
| 1 | 110kV加热 | 1 | 经常、连续 |
| 2 | 10kV加热 | 3.1 | 经常、连续 |
| 小计 | 加热负荷P2 | 4.1 | |
| 1 | 10kV配电装置室照明 | 6 | 短时、连续 |
| 2 | 户外照明 | 12 | 短时、连续 |
| 3 | 配电室照明 | 3 | 短时、连续 |
| 小计 | 照明负荷P3 | 21 |
第一节 概述
一．对电气主接线设计的基本要求
主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。
1、可靠性
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线的基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。
主接线可靠性的具体要求：
（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；
（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；
（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。
2、灵活性
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
（1）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；
（2）为了检修的目的，可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，而不影响电力网的运行或停运对用户的供电。
（3）为了扩建的目的，可以容易的从初期过渡到其最终接线，使其在扩建过渡时，无论在一次还是设备装置等所需的改造为最小。
3、经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。
（1）投资省，主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资；需能使继电保护和二次回路不过与复杂，已节省二次设备和控制电缆；要能限制短路电流，已便选择价格合理的电气设备或轻型电器。
（2）占地面积小、主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减小。
（3）电能损失少，经济合理地选择主变压器的形式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。
二．电气主接线的基本形式
主接线的基本形式可分为有汇流母线和无汇流母线两类，它们又各分为不同的接线形式。
1、有汇流母线
有汇流母线的接线形式的基本环节是电源、母线和出线（馈线）。母线是中间环节，其作用是汇流和分配电能，使接线简单清晰，运行、检修灵活方便，进出线可有任意数目，利于安装和扩建。但是，有母线的接线形式使用的开关较多，配电装置占地面积较大，投资较大，母线故障或检修时影响范围较大，适用于进出线较多（一般超过4回时）并且有扩建和发展可能的发电厂和变电所。
2．无汇流母线
无汇流母线的主接线没有母线这一间环节，使用的开关电器少，配电装置占地面积少，投资较少，没有母线故障和检修问题但其中部分形式只适用于进出线少并且没有扩建和发展的发电厂和变电所。
第二章 短路电流计算
第一节 概述
一、短路电流计算的目的
（1）电器主接线优选。
（2）选择道题和电器。
（3）确定中性点接地方式。
（4）计算软导线的短路摇摆。
（5）确定分裂导线间隔焊的间距。
（6）盐酸接地装置的接触电压和跨步电压。
（7）选择继电保护装置和进行整定计算。
二、短路电流计算的内容
（1）选择计算短路点。
（2）绘出等值网络图。
（3）化简等值网络。
（4）求计算电抗Xjs。
（5）由运算曲线查出各电源供给短路电流周期分量标么值。
（6）计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。
（7）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。
（8）计算短路电流冲击性。
（9）回执短路电流计算结果表。
第三章 主要电气设备与选择
第一节 概述
一、电器设备选择的原则
1、一般原则
1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。
2）应按当地环境条件校核；
3）应力求技术先进和精力合理；
4）与整个工程的建设标准应协调一致；
5）同类设备应尽量减少品种；
6）选用的新产品场应具有可靠的实验数据，并经证实鉴定合格。
第四章 配电装置选型
第一节 概述
一、对配电装置的基本要求
1、节约用电：配电装置少占地，不占良田和避免大量开挖土石方，是一条必须认真贯彻的重要政策。
2、保证运行可靠，应根据电力系统条件和自然环境特点，合理选择设备，合理制定布置方案，并积极慎重地采用新设备、新材料和新布置；保证各种电气的安全净距，布置整齐、清晰，各间隔之间存明显的界限。
3、保证人身安全和防火要求。
4、安装、运输、维护、巡视、操作和检修方便。
5、在保证安全前提下，布置紧凑，力求节省材料和降低造价。
6、便于分期建设和扩建。
二、配电装置的作用和类型
1、配电装置的作用：
1)正常情况下，用来接收和分配电能；
2)故障情况下，迅速切断故障部分，维持正常运行;
2、配电装置的类型
（1）按电压等级可分为：
屋内配电装置和屋外配电装置
（2）按组装方式可分为：
装配式配电装置和成套式配电装置
（3）按电压等级可分为：
低压配电装置（1KV以下） 高压配电装置（1~220KV） 超高压配电装置（330KV~750KV） 特高压配电装置（1000KV和直流±800KV）。
发电厂和变电所中，35KV及以下（特别是3~10KV）多采用屋内配电装置，而且广泛采用成套配电装置：110KV及以上多采用屋外配电装置。
三、本变电站配电装置选型
1、110KV配电装置
110KV采用架空进线2回，变电站110KV中性点设备布置在变压器附近，110KV配电装置为屋外中型布置，采用敞开式电器。
如110KV进线不设置电压互感器，则110KV进线侧围墙可相应缩进2m以缩减所区占地。
2、10KV配电装置
10KV出线24回，采用电缆段引出线电缆线路，10KV配电装置为屋内成套开关柜双列布置，可布置移开式柜或固定柜，10KV高压开关柜等电气设备均布置在10KV配电室内，接地变压器及消弧线圈布置在10KV配电室独立的小室内，主变压器10KV以母线桥经穿墙套管引入配电室。
第五章 继电保护与自动装置配置
第一节 概述
一、对继电保护的基本要求
1、选择性
就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
2、速动性
就是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。
3、灵敏性
就是指电器设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。
4、可靠性
就是指在保护范围内发生的故障使该保护应动作时，不应由于它本身的缺陷而拒动作，而在不属于它动作的任何情况下，应可靠的不动作。
二、继电保护的主要任务
1、自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
2、反应电器元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。
3、继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。
第六章 变电所过电压的防护
第一节 概述
电力系统过电压主要分以下几种类型：大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。
大气过电压：由直击雷引起，特点是持续时间短暂，冲击性强，与雷击活动强度有直接关系，与设备电压等级无关。因此，220kv以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。
工频过电压：由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起的，特点是持续时间长，过电压倍数不高，一般对设备绝缘危险性不大，但在超高压、远距离输电确定绝缘水平起重要作用。
操作过电压：由电网内开关操作引起，特点是具有随机性，但最不利情况下过电压倍数较高。因此，30kv及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。
谐振过电压：由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起，特点是过电压倍数高，持续时间长。
参考文献
【1】、西北电力设计院。《电力工程电气设计手册》北京：中国水利电力出版社，2000
【2】、电力工业部电力规划设计总院。《电力系统手册》北京：中国水利电力出版社，2005
【3】、中华人民共和国能源部。《35-110变电所设计规范》北京：中国计划出版社，1993
【4】、清华大学等。《电力系统计算》北京：中国水利电力出版社，1978
【5】、国家发展和改革委员会。《高压配电装置设计技术规程》北京：中国电力出版社，2007
【6】、 刘键。《配电自动化系统》北京：中国水利电力出版社，1998
【7】、 国家发展和改革委员会。《导体和电器选择设计技术规定》北京：中国电力出版社，2005
【8】、 三东省电力工业局。《电力系统继电保护》北京：电力工业出版社，1981
目 录
摘 要 1
原始资料 2
第一章 电气主接线设计 3
第一节 概述 3
第二节 主变压器的选择 4
第三节 各电压等级的接线方案选择 6
第四节 所用电设计 11
第二章 短路电流计算 13
第一节 概述 13
第二节 网络电抗标么值计算 13
第三节 短路电流计算 14
第三章 主要电气设备与选择 18
第一节 概述 18
第二节 断路器选择 18
第三节 隔离开关选择 22
第四节 互感器配置 24
第五节 避雷器配置 25
第四章 配电装置选型 27
第一节 概述 27
第五章 继电保护与自动装置配置 28
第一节 概述 28
第二节 主变压器的继电保护 28
第三节 线路的继电保护 29
第四节 母线的继电保护 29
第五节 自动装置的配置 30
第六章 变电所过电压的防护 32
第一节 概述 32
第二节 变电所大气过电压的防护 32
第三节 限制内部过电压的措施 34
参考文献 36
致 谢 37