第一篇：110KV降壓變電所一次系統(tǒng)設(shè)計文獻(xiàn)綜述
永城化工廠110kV降壓變電所一次系統(tǒng)設(shè)計
變電所一次系統(tǒng)設(shè)計探究
摘要：隨著工業(yè)時代的發(fā)展，電力已成為人類歷史發(fā)展的主要動力資源，要科學(xué)合理的駕馭電力必須從電力工程的設(shè)計原則和方法上理解和掌握其精髓，提高電力系統(tǒng)的安全可靠性和運行效率。從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。目前，國內(nèi)110kv及以下中低壓變電所，主接線為了安全，可靠起見多選單母線接線。另外，合理的選擇各種一次設(shè)備也能夠提高變電所的安全系數(shù)及其經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞：變電所 /安全/可靠/經(jīng)濟(jì)
永城化工廠110kV降壓變電所一次系統(tǒng)設(shè)計 我國電能與變電站現(xiàn)狀
電能是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源，同時也是現(xiàn)代社會中最重要也是最方便的能源[3]。電能的發(fā)、變、送、配電和用電，幾乎是在同一時間完成的，須相互協(xié)調(diào)與平衡[2]。變電和配電是為了電能的傳輸和合理的分配，在電力系統(tǒng)中占很重要的地位，其都是由電力變壓器來完成的，因此變電所在供電系統(tǒng)中的作用是不言而語的。
變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用[2]。因此，變電所的作用顯得尤為重要。首先要滿足的就是變電所的設(shè)計規(guī)范。安全可靠地發(fā)、供電是對電力系統(tǒng)運行的首要要求[10]。
（1）變電所的設(shè)計要認(rèn)真執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，符合安全可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的要求。
（2）變電所的設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程的5~10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。
（3）變電縮的設(shè)計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理的確定設(shè)計方案。
（4）變電所的設(shè)計，必須堅持節(jié)約用地的原則。其次，變電所所址的選擇，應(yīng)根據(jù)要求，綜合考慮確定[1]。設(shè)計變電站著手方面
2.1 電氣主接線方案的選定
電氣主接線是整個變電所電氣部分的主干。變電所電氣主接線指的是變電所中匯集、分配電能的電路，通常稱為變電所一次接線，是由變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、避雷器等電氣設(shè)備按一定順序連接而成的。[4]它是電力系統(tǒng)總體設(shè)計的重要組成部份。變電站主接線形式應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且應(yīng)滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求[2]。主接線設(shè)計的基本要求為：
(1)供電可靠性。主接線的設(shè)計首先應(yīng)滿足這一要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求停電范圍小，恢復(fù)供電快。
(2)適應(yīng)性和靈活性。能適應(yīng)一定時期內(nèi)沒有預(yù)計到的負(fù)荷水平變化；改變 2
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運行方式時操作方便，便于變電站的擴(kuò)建。
(3)經(jīng)濟(jì)性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，要盡量節(jié)省建設(shè)投資和運行費用，減少用地面積。
(4)簡化主接線。配網(wǎng)自動化、變電站無人化是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展必然趨勢，簡化主接線為這一技術(shù)全面實施，創(chuàng)造更為有利的條件。
(5)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。同類型變電站采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，有利于系統(tǒng)運行和設(shè)備檢修[1]。
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展、調(diào)度自動化水平的提高及新設(shè)備新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，變電站電氣主接線形式亦有了很大變化。目前常用的主接線形式有：單母線、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分段帶旁路、1個半斷路器接線、橋形接線及線路變壓器組接線等[6]。
1997年后建成的變電站中接線型式以單母、橋形和線路變壓器組為主。達(dá)到了85％。而帶旁路母線的，接線型式只有1座，僅占5％[5]。我國變電站設(shè)計開始趨向于變電站接線方案簡單，近期國內(nèi)新建的許多變電站220 k V及110kV電壓等級的接線采用雙母線而不帶旁路母線。采用GIS的情況下，優(yōu)先采用單母線分段接線。終端變電站中，盡量采用線路變壓器組接線等。大量采用新的技術(shù)，變電站電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式走向無油化、真空開關(guān)、SF6開關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。從形式上看，主接線的發(fā)展過程是由簡單到復(fù)雜，再由復(fù)雜到簡單的過程。在70年代，由于當(dāng)時受電氣設(shè)備制造技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)等條件的制約，為了提高系統(tǒng)供電可靠性，產(chǎn)生了從簡單到復(fù)雜的主接線演變過程。在當(dāng)今的技術(shù)環(huán)境中，隨著新技術(shù)、高質(zhì)量電氣產(chǎn)品廣泛應(yīng)用，在某些條件下采用簡單主接線方式比復(fù)雜主接線方式更可靠、更安全，變電站主接線日趨簡化。因此，變電站電氣主接線形式應(yīng)根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)環(huán)境統(tǒng)一性來決定。
電氣主接線方案的選定對變電所電氣設(shè)備的選擇，現(xiàn)場布置，保護(hù)與控制所采取的方式，運行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，檢修、運行維護(hù)的安全性等，都有直接的影響，因此，選擇優(yōu)化的電氣主接線方式，具有特別重要的意義。選擇更安全可靠的一次電氣設(shè)備
3.1 變電所主要電氣設(shè)備及其作用
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（1）高壓斷路器（或稱高壓開關(guān)）線路正常時，用來通斷負(fù)荷電流；線路故障時，用來切斷巨大的短路電流。斷路器具有良好的滅弧裝置和較強(qiáng)的滅弧能力。按滅弧介質(zhì)劃分，斷路器分為油斷路器、空氣斷路器、SF6斷路器等。
（2）負(fù)荷開關(guān) 線路正常時，用來通斷負(fù)荷電流，但不能用來切斷短路電流。負(fù)荷開關(guān)只有簡易的滅弧裝置，其滅弧能力有限。負(fù)荷開關(guān)在斷開后具有明顯的斷開點。
（3）隔離開關(guān)（或稱高壓刀閘）隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，其滅弧能力很小。僅當(dāng)電氣設(shè)備停電檢修時，用來隔離電源，造成一個明顯的斷開點，以保證檢修人員的工作安全。
（4）高壓熔斷器 在過負(fù)荷或短路時，能利用熔體熔斷來切除故障。在某些情況下，熔斷器可與負(fù)荷開關(guān)或隔離開關(guān)配合使用，以代替價格昂貴的高壓斷路器，以節(jié)約工程投資[17]。
（5）電流互感器 將主回路中的大電流變換為小電流，供計量和繼電保護(hù)用。電流互感器二次側(cè)額定電流通常為5A或1A[16]，使用中二次側(cè)不允許開路。
（6）電壓互感器 將高電壓變換成低電壓，供計量和繼電保護(hù)用。電壓互感器二次側(cè)額定電壓通常為100V[16]，使用中二次側(cè)不允許短路。
（7）避雷器 避雷器主要用來抑制架空線路和配電母線上的雷電過電壓可操作過電壓，以保護(hù)電器設(shè)備免受損害。
（8）所用變壓器 向變電所內(nèi)部動力及照明負(fù)荷、操作電源提供電力[8]。如上所述，各種電器對我們的變電站設(shè)計都有至關(guān)重要的作用。所以合理的配置是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。
首先就要說到具備更高可靠性的SF6和真空斷路器全面取代少油或多油式斷路器。設(shè)置旁路設(shè)施的目的是為了減少在斷路器檢修時對用戶供電的影響。SF6斷路器和真空斷路器的檢修周期可長達(dá)20年，在變電所中選用了SF6斷路器和真空斷路器后，斷路器檢修幾率大為減少，提高單回線路供電可靠性的根本措施轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)第二供電回路．因為在單回線路供電情況下中斷供電的主要因素已經(jīng)是線路故障．而不是斷路器檢修。故隨著近十多年來SF6和真空斷路器在110kV變電站中的普遍應(yīng)用，帶旁路母線的接線方式在110kV及其以下電壓等級已告別了歷史舞臺。其他設(shè)備我們也應(yīng)該按照計算和設(shè)計的需要合理選擇，從而保證安全性 4
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和經(jīng)濟(jì)性。
3.2 電氣配置
3.2.1 隔離開關(guān)的配置
（1）中小型發(fā)電機(jī)出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)：容量為220MW及以上大機(jī)組與雙繞組變壓器為單元連接時，其出口不裝設(shè)隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點[11]。
（2）在出線上裝設(shè)電抗器的6—10KV配電裝置中，當(dāng)向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應(yīng)各裝設(shè)一組出線隔離開關(guān)[11]。
（3）接在發(fā)電機(jī)、變壓器因出線或中性點上的避雷器不可裝設(shè)隔離開關(guān)。（4）中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；自藕變壓器的中性點則不必裝設(shè)隔離開關(guān)[12]。
3.2.2電壓互感器的配置
（1）電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護(hù)、同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運行方式改變時，保護(hù)裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都能提取到電壓[11]。
（2）6—220KV電壓等級的每組母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。
（3）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器[11]。
（4）當(dāng)需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置[15]。
3.2.3 電流互感器的配置
（1）凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護(hù)和自動裝置要求。
（2）在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。
（3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。
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（4）一臺半斷路器接線中，線路—線路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿足保護(hù)和測量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器。線路—變壓器串，當(dāng)變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設(shè)三組電流互感器[11]。
3.2.4 避雷器的裝置
（1）配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線裝設(shè)避雷器時除外。（2）旁路母線上是否需要裝設(shè)避雷器，應(yīng)視在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足要求而定。
（3）220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。
（4）三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺避雷器。（5）下列情況的變壓器中性點應(yīng)裝設(shè)避雷器
1）直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關(guān)時。2）直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進(jìn)線且為 單臺變壓器運行時。
3）接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線變壓器中性點上。（6）發(fā)電廠變電所35KV及以上電纜進(jìn)線段，在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器。
（7）SF6全封閉電器的架空線路側(cè)必須裝設(shè)避雷器。（8）110—220KV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器[11]。做好變電站的防雷和保護(hù)接地
變電所的防雷設(shè)計應(yīng)做到設(shè)備先進(jìn)、保護(hù)動作靈敏、安全可靠、維護(hù)試驗方便，并在在保證可靠性的前提下力求經(jīng)濟(jì)性。[14]防止雷電直擊的主要電氣設(shè)備是避雷針，避雷針由接閃器和引下線、接地裝置等構(gòu)成。[13]避雷針的位置確定，是變電所防雷設(shè)計的關(guān)鍵步驟。首先應(yīng)根據(jù)變電所電氣設(shè)備的總平面布置圖確定，避雷針的初步選定安裝位置與設(shè)備的電氣距離應(yīng)符合各種規(guī)程范圍的要求，初步確定避雷針的安裝位置后再根據(jù)公式進(jìn)行，校驗是否在保護(hù)范圍之內(nèi)。[13]同時做好變電站的接地電網(wǎng)，也可以有效的防止電力事故的發(fā)生。
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4.1 所用變的設(shè)置
為保證重要變電所的安全用電，所以需裝設(shè)兩臺所用變以備用。為了保證供電的可靠性應(yīng)在低電壓等級即10KV母線上各裝設(shè)一臺變壓器（每段各一臺）。這樣就可以避免由于低壓線路故障率較高所引起的所內(nèi)停電事故，從而保證變電所的不間斷供電[11]。
4.2 繼電保護(hù)的配置
在電力系統(tǒng)的運行中，變電所可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀態(tài)。最常見同時也是最危險的故障是各種類型的短路，其中包括相間短路和接地短路。此外，還可能發(fā)生輸電線路斷線，旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器同一繞組的匝間短路等，這樣，供電系統(tǒng)就不能順利完成輸送電。此時，繼電保護(hù)就顯的很重要。繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要作用：保護(hù)作用、控制作用、監(jiān)視作用、事故分析與事故處理作用、自動化作用。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)可靠性，是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的重要技術(shù)措施之一。在現(xiàn)在電力系統(tǒng)中，如果沒有繼電保護(hù)裝置，就無法維持系統(tǒng)正常運行[7]。
鑒于其在系統(tǒng)中的重要性，有如下要求：（1）選擇性，即僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，保證非故障元件正常運行，提高系統(tǒng)供電可靠性；（2）速動性，快速地切除故障元件可以提高系統(tǒng)并列運行的可靠性，減少用戶在電壓降低的情況下的工作時間，以縮小故障元件的損壞程度。只要求速動性是不行的，要根據(jù)電力系統(tǒng)的接線以及被保護(hù)元件的具體情況來確定，例如當(dāng)發(fā)電廠或母線電壓低于允許值時，繼電保護(hù)動作等；（3）靈敏性，它要求保護(hù)裝置在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時，不論短路點的位置，短路類型，以及短路點是否有過渡電阻，都應(yīng)敏銳感覺，正確反應(yīng)；（4）可靠性，它主要針對保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和運行維護(hù)水平而言，一般來說，保護(hù)裝置的組成元件的質(zhì)量越高，回路中繼電器的觸電就越少，保護(hù)裝置的可靠性就越高，同時，正確的設(shè)計和整定計算，保證安裝、調(diào)試試驗的質(zhì)量，提高運行維護(hù)水平，對提高保護(hù)裝置的可靠性有重要作用[9]。因此在電氣設(shè)計中將繼電保護(hù)配置好是一個很重要的環(huán)節(jié)，同時我們應(yīng)該按照要求進(jìn)行合理配置。
現(xiàn)如今在我國，變電所設(shè)計還存在很多不足，面臨很多問題比如損耗和可靠
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性問題。我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也電力帶來了很多問題比如：（1）對電能的需求日益增長，城市和農(nóng)村用電密度每天都在變化，所以給變電所的容量設(shè)計帶來了很多麻煩。（2）我國國土面積大，尤其是西北地區(qū)電力用戶較分散，電力的傳輸需要導(dǎo)線，這樣就會使線路的功率損耗增加。（3）建立穩(wěn)定的變電所必須占用較大的土地，然而在城市土地單價昂貴環(huán)境要求嚴(yán)格在用電用戶稠密的地域建設(shè)變電所相對較困難，從而增加了在線路上的電能損耗。以上所說的問題都是我國先目前變電手面臨的問題，這些問題正期待我們的解決[2]。
如果上面所述的部分我們都能夠很好的綜合考慮那么變電站的初步設(shè)計就會相對來說比較安全經(jīng)濟(jì)。這也就達(dá)到我們的提高電力系統(tǒng)的安全可靠性和運行效率，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。
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結(jié)束語
電網(wǎng)運行的最基本要求是安全與穩(wěn)定。電網(wǎng)安全穩(wěn)定的核心問題是要建立一個與該供電網(wǎng)絡(luò)相適應(yīng)的、合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)[19]。110kV電力網(wǎng)絡(luò)和變電站在系統(tǒng)中的地位和功能發(fā)生了很大變化。110kV電力網(wǎng)絡(luò)已下降為配電網(wǎng)絡(luò)，大多數(shù)110KV變電站也淪為負(fù)荷型的終端變電站[5]。配電電壓升高，電力系統(tǒng)安全更要時刻抓緊。建設(shè)變電站時，在保證安全的前提下還要保證其經(jīng)濟(jì)性和靈活性。隨著電力人不斷的努力，變電站的設(shè)計一定會不斷完善的。
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第二篇：畢業(yè)設(shè)計110 ∕35∕10kV降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述變電站概述
我國電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機(jī)監(jiān)控．電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。電力工業(yè)的發(fā)展,單機(jī)容量的增大、總?cè)萘吭诎偃f千瓦以上變電站的建立促使變電所建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計不斷地改進(jìn)和發(fā)展。變電站結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進(jìn)、代管理的運用、隊伍素質(zhì)的提高、使火電廠土建施工技術(shù)及施工組織水平也相應(yīng)地隨之不斷提高。電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對變電所的設(shè)計提出了更高的要求。
變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是電力網(wǎng)中的一個中間環(huán)節(jié)，它的作用就是通過變壓器和線路將各級電壓的電力網(wǎng)聯(lián)系起來，以用于變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓，并起到聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。110∕35∕10 KV降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容
在電力系統(tǒng)中，變電站主要承擔(dān)電壓變換這一重要任務(wù)，其作用可以概括：
1.提高輸電電壓，減少電能損失。電能在輸送過程中，由于電能的熱效應(yīng)，就要產(chǎn)生電能損失，且電能轉(zhuǎn)化為熱能的損失與電流的平方成正比。因此，當(dāng)輸送功率一定時，提高輸電電壓就可以減少電流，電網(wǎng)就會相應(yīng)減少電能損失。
2.降低電壓，分配電能。電能經(jīng)升壓輸送到用戶后，用戶很難使用這些高壓的電氣設(shè)備，需要降壓變電所把電壓降低再分配到用戶供用戶使用。
3.集中電能，控制電力流向。一個電網(wǎng)多數(shù)由多個電源點提供電能，這些電能的集中必須通過樞紐升壓變電所來實現(xiàn)。在用電地區(qū)，根據(jù)負(fù)荷情況，再由降壓變電所來控制電力的流向。
4.調(diào)整電壓，提高電能質(zhì)量，滿足用戶的要求。通過變電所的變壓器調(diào)壓裝置和無功補(bǔ)償設(shè)備，既可使用戶得到穩(wěn)定的電壓，也可提高線路的輸電功率。變電站是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)絡(luò)改造中非常重要技術(shù)環(huán)節(jié)，所以變電站的設(shè)計是我國電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。其運行的安全與否，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定，對國民經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展至關(guān)重要。在目前的電網(wǎng)建設(shè)中，尤其是在變電所的建設(shè)中，土地、資金等資源浪費現(xiàn)象嚴(yán)重，存在重復(fù)建設(shè)、改造困難、電能質(zhì)量差
。等問題已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運行質(zhì)量的重要因素。隨著電網(wǎng)的發(fā)展及超高壓大容量的形成，變電站運行設(shè)備和運行操作一旦發(fā)生事故而不能
及時消除或處理不當(dāng)，就將危機(jī)電網(wǎng)的安全運行，嚴(yán)重時甚至釀成大面積停電。所以變電站需要采用節(jié)約資源的設(shè)計方案,既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問題，同時還要滿足以后電網(wǎng)改造簡單、資源再利用率高的要求。對一個中小型變電站的主接線就毋須要求過高的可靠性，也就沒有必要太復(fù)雜的接線形式；而對于超高壓變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位很重要，供電容量大、范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)穩(wěn)定運行遭破壞，甚至瓦解，造成巨大損失，所以就要求較高的可靠性。
在借鑒已建110∕35∕10 kV降壓變電站設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對110 ∕35∕10 kV降壓變電站電氣主接線、電氣設(shè)備的平面布置、電氣設(shè)備選型、防雷、接地、等方面提出一系列設(shè)計思路。
（1）主變?nèi)萘亢托吞柕倪x擇是根據(jù)負(fù)荷發(fā)展的要求。包括主變壓器型號的選擇，冷卻方式，有載還是無載調(diào)壓方式。
（2）電氣主接線的設(shè)計確定主接線的形式對變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、供電可靠性、運行靈活性、檢修是否方便以及經(jīng)濟(jì)性等都起著決定性作用。變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴(kuò)建。主接線必須滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項基本要求。供電可靠性是指能夠長期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力，可以進(jìn)行定量評價。
發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。運行的可靠
斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。具有一定的靈活性
主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。操作應(yīng)盡可能簡單、方便
主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。經(jīng)濟(jì)上合理
主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。
5應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性
由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性?？偨Y(jié)
本次設(shè)計是《110 ∕35∕10 kV降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計》，變電所的設(shè)計或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于實現(xiàn)自動化設(shè)計方案。在這種要求下，變電所電氣主接線簡單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊。因而，變電所應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線簡化,配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布置、節(jié)約資源、安全環(huán)保的設(shè)計方案。以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、設(shè)計高安全、高質(zhì)量的變電所為目的，從電源設(shè)置、主接線形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面提出設(shè)計思路。
參考文獻(xiàn)
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第三篇：電氣課程設(shè)計110kv降壓變電所電氣部分設(shè)計
課程設(shè)計
110kv降壓變電所電氣部分設(shè)計
——第組
班級：電氣班
姓名：
學(xué)號：
同組人：
時間：2011
XX大學(xué)XX學(xué)院電光系
一、原始資料
1.負(fù)荷情況
本變電所為某城市開發(fā)區(qū)新建110KV降壓變電所，有6回35KV出線，每回負(fù)荷按4200KW考慮，cosφ=0.82,Tmax=4200h，一、二類負(fù)荷占50%，每回出線長度為10Km；另外有8回10KV出線，每回負(fù)荷2200KW，cosφ=0.82,Tmax=3500h，一、二類負(fù)荷占30%，每回出線長度為10km；
2.系統(tǒng)情況
本變電所由兩回110KV電源供電，其中一回來自東南方向30Km處的火力發(fā)電廠；另一回來自正南方向40Km處的地區(qū)變電所。本變電所與系統(tǒng)連接情況如圖附I—1所示。
圖附I—1
系統(tǒng)示意圖
最大運行方式時，系統(tǒng)1兩臺發(fā)電機(jī)和兩臺變壓器均投入運行；最小運行方式時，系統(tǒng)1投入一臺發(fā)電機(jī)和一臺變壓器運行，系統(tǒng)2可視為無窮大電源系統(tǒng)。
3.自然條件
本所所在地的平均海拔1000m，年最高氣溫40℃,年最低氣溫-10℃，年平均氣溫20℃，年最熱月平均氣溫30℃，年雷暴日為30天，土壤性質(zhì)以砂質(zhì)粘土為主。
4.設(shè)計任務(wù)
本設(shè)計只作電氣初步設(shè)計，不作施工設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包括：①主變壓器選擇；②確定電氣主接線方案；③短路電流計算；④主要電氣設(shè)備及導(dǎo)線選擇和校驗；⑤主變壓器及出線繼電保護(hù)配置與整定計算⑥所用電設(shè)計；⑦防雷和接地設(shè)計計算。
二、電氣部分設(shè)計說明書
（一）主變壓器的選擇（組員：丁晨）
本變電所有兩路電源供電，三個電壓等級，且有大量一、二級負(fù)荷，所以應(yīng)裝設(shè)兩臺三相三線圈變壓器。35KV側(cè)總負(fù)荷P=4.2×6MW=25.2MW，10KV側(cè)總負(fù)荷P=2.2×8=17.6MW，因此，總計算負(fù)荷S為
S=(25.2＋17.6)/0.82MVA=52.50MVA
每臺主變壓器容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷70%的需要，并能滿足全部一、二類負(fù)荷的需要，即
S≥0.7
S30=0.7×52.20MVA=36.54MVA
且
S≥（25.2×50%＋17.6×30%）/0.82MVA=21.80MVA
故主變壓器容量選為40MVA，查附錄表Ⅱ-5，選用SFSZ9—40000/110型三相三線圈有載調(diào)壓變壓器，其額定電壓為110±8×1.25%/38.5±5%/10.5KV。YNyn0d11接線，阻抗電壓U%=10.5,U%=17.5,U%=6.5.（二）
電氣主接線
本變電所110KV有兩回進(jìn)線，可采用單母線分段接線，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動切除故障段，保證正常母線不間斷供電。35KV和10KV出線有較多重要用戶，所以均采用單母線分段接線方式。主變壓器110KV側(cè)中性點經(jīng)隔離開關(guān)接地，并裝設(shè)避雷器進(jìn)行防雷保護(hù)。本所設(shè)兩臺所用變壓器，分別接在10KV分段母線上。
電氣主接線如圖所示。
（三）短路電流計算（組員：
陸曉敏
於佳）
1.根據(jù)系統(tǒng)接線圖，繪制短路等效電路圖如圖所示
取基準(zhǔn)容量S=100MVA,基準(zhǔn)電壓U=115KV、U=U=37KV、U=10.5KV，則
I==KA=0.5KA
I=I==KA=1.56KA
I==KA=5.5KA
各元件電抗標(biāo)幺值計算如下：
（1）
系統(tǒng)1電抗標(biāo)幺值
X=
X=0.198
（2）
變壓器T1、T2電抗標(biāo)幺值
X=X=0.167
（3）
線路WL1電抗標(biāo)幺值
X=0.091
（4）
線路WL2電抗標(biāo)幺值
X=0.12
（5）
變壓器T3電抗標(biāo)幺值
X=0.167
（6）
三繞組變壓器的電抗標(biāo)幺值
主變壓器各繞組短路電壓為
U%=0.5×（U%+U%－U%）=10.75
U%=0.5×（U%+U%－U%）≈0
U%=0.5×（U%+U%－U%）=6.75
故各繞組電抗標(biāo)幺值為
8*=X9*==
X10*=X11*=
X12*=X13*==
（7）35kv出線線路電抗標(biāo)幺值
35KV出線型號為LGJ—120(見導(dǎo)線選擇部分)，設(shè)線距為1500mm，查附錄表2-15得x1=0.347歐姆/千米，則
X14*=0.347*10*100/(37*37)=0.253
2.系統(tǒng)最大運行方式下，本變電所兩臺主變器（簡稱主變）并列運行時的短路電流計算
在系統(tǒng)最大運行方式下，系統(tǒng)1兩臺變壓器和兩臺變壓器均投入運行，短路等效電路圖如圖所示
X15*=
==0.167+0.12=0.287
（1）K1點短路
系統(tǒng)1的計算電抗為
==0.274
查附錄3-1汽輪發(fā)電機(jī)計算曲線的，系統(tǒng)1在0s、0.2s、∞時刻向K1點提供的短路電流分量有效值的幺值分別為
I”*=3.159,I0.2*=2.519,I*=2.283
系統(tǒng)2向K1點提供的短路電流為
Ik=
則流入K1點總得短路電流為
I”=I”*
=3.159kA+1.742kA=3.73kA
I0.2=I0.2*
=2.519kA+1.742kA=3.32
kA
I=
I=2.283kA+1.742kA=3.18
kA
（2）K2點短路
短路等效電路圖如圖所示。圖中
圖附Ⅰ-4
系統(tǒng)短路等效電路圖
圖附Ⅰ-6
X17*=
X18*=
X15*+
X17*+=0.274+0.135+
X19*=
X16*+
X17*+=0.287+0.135+
系統(tǒng)1的電抗為
Xc*=
X18*=0.572
查附錄3-1汽輪發(fā)電機(jī)計算曲線得，系統(tǒng)1在0s，0.2s，時刻向K2點提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值分別為
I”*=1.45,I0.2*=1.3,I=1.68
系統(tǒng)2向K2點提供的短路電流為
Ik=
==2.771kA
則流入K2點總的短路電流為
I”=I”*=1.45kA+2.771kA=5.6kA
I0.2=I0.2*=1.3kA+2.771kA=5.31kA
I=
I=1.68kA+2.771kA=6.05
kA
（3）k3點短路
短路等效電路圖如圖附1-7所示。圖中
圖附1-7
X20*=
X21*=
X15*+
X20*+=0.243+0.219+
X22*=
X16*+
X20*+=0.274+0.219+
系統(tǒng)1的計算電抗為
Xc*=
X21*=0.757
查附錄3-1汽輪發(fā)電機(jī)計算曲線得，系統(tǒng)1在0s，0.2s，∞時刻向K1點提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值分別為
I”*=1.091,I0.2*=1.002,I=1.2
系統(tǒng)2向K3點提供的短路電流為
Ik=
==7.483
kA
則流入K3點的短路電流為
I”=I”*=1.091kA+7.483kA=14.98kA
I0.2=I0.2*=1.002kA+7.483kA=14.37kA
I=
I=1.2kA+7.483kA=15.73
kA
（4）K4點短路
短路等效電路圖如圖附1-8所示。圖中
圖附1-8
X23*=
X17*+
X14*=0.388
X23*=
X17*+
X14*+=0.274+0.388+
則流入k4點總的短路電流為：
3.00kA
2.90kA
3.09kA
系統(tǒng)最大運行方式下，本變電所兩臺變壓器一臺運行一臺備用時的短路電流計算及系統(tǒng)最小運行方式下短路電流計算過程與上述過程類似，限于篇幅，不一一羅列，僅將短路電流計算結(jié)果列于附錄表I-1。
附錄表
短路電流計算結(jié)果匯總表
主變壓器運行方式
短路點
系統(tǒng)最大運行方式
系統(tǒng)最小運行方式
三相短路電流
三相短路電流
I″
I0.2
I∞
ish
I″
I0.2
I∞
ish
并列運行
k1
3.73
3.32
3.18
9.51
2.89
2.75
2.95
7.37
k2
5.60
5.31
6.05
14.28
5.10
4.94
5.28
13.01
k3
14.98
14.37
15.73
38.20
14.01
13.65
14.31
35.73
k4
3.00
2.90
3.09
7.65
2.79
2.73
2.82
7.11
一運一備
k1
3.73
3.32
3.18
9.51
2.89
2.75
2.95
7.37
k2
3.88
3.72
4.06
9.89
3.55
3.46
3.61
9.05
k3
8.99
8.73
9.13
22.92
9.01
8.84
9.08
22.98
k4
2.38
2.31
2.43
6.07
2.25
2.21
2.26
5.74
（四）主要電氣設(shè)備的選擇和校驗（組員：
方民興
付仁龍）
1.假想時間tima的確認(rèn)
假想時間
tima等于周期分量假想時間tima·p和非周期分量假想時間tima·np之和。其中tima·p
可根據(jù)查圖4-27得到，非周期分量假想時間tima·np可以忽略不計（因短路時間均大于1s），因此，假想時間tima就等于周期分量假想tima·p。不同地點的假想時間如附錄表I-2
所示。
附錄表I-2假想時間tima的大小
地點
后備保護(hù)動作時間tpr/s
斷路器跳閘時間tQF/s
短路持續(xù)時間tk/s
周期分量假想時間tima·p/s
假想時間tima·p/s
主變110kV側(cè)
0.1
4.1
3.73/3.18=
1.17
3.9
3.9
110kV母線分段
4.5
0.1
4.6
3.73/3.18=
1.17
4.4
4.4
主變35kV側(cè)
3.5
0.15
3.65
5.60/6.05=
0.93
3.2
3.2
35kV母線分段
0.15
3.15
5.60/6.05=
0.93
2.6
2.6
35kV出線
2.5
0.15
2.65
5.60/6.05=
0.93
2.2
2.2
主變10kV側(cè)
0.2
3.2
14.98/15.73=0.95
2.7
2.7
10kV母線分段
2.5
0.2
2.7
14.98/15.73=0.95
2.3
2.3
2.高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗
（1）主變110kV側(cè)
主變110kV側(cè)計算電流，由于110kV配電裝置為室外布置，故斷路器選用SW4-110/1000型；隔離開關(guān)選用GW4-110D/600型；電流互感器選用LCWD2-110，變比為Ki=400/5，級次組合為0.5/D/D，1s熱穩(wěn)定倍數(shù)為35，動穩(wěn)定倍數(shù)為65；電壓互感器和避雷器分別選用JCC2-110型和FZ-110型。各設(shè)備有關(guān)參數(shù)見附錄表I-3。
附錄表I-3
主變110kV側(cè)電氣設(shè)備
安裝地點電氣條件
設(shè)備型號規(guī)格
項目
數(shù)據(jù)
項目
SW4-110/1000斷路器
GW4-110D/600隔離開關(guān)
LCWD2-110電流互感器
JCC2-110電壓互感器
FZ-110避雷器
210
1000
600
400/5
3.32
18.4
10.26
36.77
36.2
2205
980
196
110kV母線與110kV側(cè)進(jìn)線的電氣設(shè)備與主變110kV側(cè)所選設(shè)備相同。
（2）主變35kV側(cè)計算電流，故斷路器選用SW2-35/1000型，隔離開關(guān)選用GW5-35G/1000型，電流互感器選用LCWD1-35型，電壓互感器和避雷器分別選用JDJJ-35型和FZ-35型。各35kV電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)見附錄表I-4。
附錄表I-4
主變35kV側(cè)電氣設(shè)備
安裝地點電氣條件
設(shè)備型號規(guī)格
項目
數(shù)據(jù)
項目
SW2-35/1000斷路器
GW5-35G/1000隔離開關(guān)
LCWD1-35電流互感器
JDJJ-35電壓互感器
FZ-35避雷器
600
1000
1000
1200/5
5.478
24.8
15.19
115.4
1089
2500
2079.4
35kV母線與35kV出線電氣設(shè)備的選擇方法與主變35kV側(cè)相同，從略。
（3）主變10kV側(cè)
主變10kV側(cè)計算電流，故斷路器選用SN10-10Ⅲ/3000型，隔離開關(guān)選用GN10-10T/3000型。各10kV電氣
設(shè)備有關(guān)參數(shù)見附錄表I-5。
附錄表I-5
主變10kV側(cè)電氣設(shè)備
安裝地點電氣條件
設(shè)備型號規(guī)格
項目
數(shù)據(jù)
項目
SN10-10Ⅲ/3000斷路器
GN10-10T/3000隔離開關(guān)
LAJ-10電流互感器
JDZJ-10電壓互感器
FZ-10避雷器
2199.4
3000
3000
3000/5
14.923
41.08
125
160
381.8
715.4
6400
28125
22500
10kV母線與10kV出線電氣設(shè)備的選擇方法與主變35kV側(cè)相同，從略。
3.消弧線圈的選擇
當(dāng)35kV系統(tǒng)的單相接地電容電流大于10A時，應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。由式（1-14），本變電所35kV架空線路的電容電流（接地故障電流）為：
所以不需裝設(shè)消弧線圈。
（五）繼電保護(hù)配置與整定計算（組員：崔其兵
陳亮)
1、主變壓器保護(hù)配置
容量為40MVA的變壓器應(yīng)配置以下保護(hù)：
（1）瓦斯保護(hù)
包括動作與信號的輕瓦斯保護(hù)盒動作于跳閘的重瓦斯保護(hù)
（2）縱聯(lián)差動保護(hù)
無延時跳開主三側(cè)斷路器，可作為變壓器的主保護(hù)
（3）包括110KV側(cè)復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)和10KV側(cè)過電流保護(hù)，其中10KV側(cè)過電流保護(hù)作為本側(cè)外部短路后備保護(hù)，以較短時限t1斷開該斷路器；110KV側(cè)保護(hù)作為主變壓器內(nèi)部故障及35KV側(cè)外部短路后備，帶兩段時限t2和t3（t3>
t2>
t1），以t2時限斷開35KV側(cè)斷路器，以t3時限斷開主變?nèi)齻?cè)斷路器。
（4）零序保護(hù)
作為變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)
（5）過負(fù)荷保護(hù)
保護(hù)裝設(shè)在主變110KV側(cè)，動作后經(jīng)延時發(fā)出預(yù)告信號
2、主變壓器繼電保護(hù)整定
（1）
瓦斯保護(hù)
一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為250-300cm3，本所主變壓器容量為40MVA，整定值取250cm3；重瓦斯保護(hù)油流速整定范圍為0.6-1.5m/s，為防止穿越型故障時瓦斯保護(hù)誤動作，將油速整定為1m3/s.（2）
縱聯(lián)差動保護(hù)
由BCH-2型差動繼電器構(gòu)成。
1）
計算各側(cè)一次額定電流，選擇電流互感器變比，確定個互感器的二次額定電流，計算結(jié)果如表
名稱
各側(cè)數(shù)值
額定電壓/kV
38.5
10.5
額定電流/A
40000/
(x
110)=210
40000/
(x
38.5)=600
40000/
(x
10.5)=2199.4
電流互感器的接線方式
D
d
y
電流互感器一次電流計算值/A
x210=363.7
x600=1039
2199.4
電流互感器變比的選擇
400/5=80
1200/5=240
3000/5=600
電流互感器二次額定電流/A
363.7/80=4.55
1039/240=4.33
2199.4/600=3.67
取二次額定電流的最大的110KV側(cè)位基本側(cè)
2）
按下列三條件確定保護(hù)裝置的動作電流
1））躲過變壓器的勵磁涌流，即
Iop=Krel
IN1T=1.3x210A=273A
2））躲過變壓器外部短路時的最大不平衡電流，即
Iop=Krel
Idsq
max=krerl（KnpKsamfi+⊿Uh+⊿Umid+⊿fb2）Ikmax
=1.3x（1x1x0.1+0.1+0.05+0.05）x3.73x103x37/115A
=468A
3))躲過電流互感器二次回路斷線的最大負(fù)荷電流，即
Iop=Krel
IN1T=1.3x210=273A，取Iop=522A，則差動繼電器的動作電流值為Iopk=
x468/80=10.1A
3）
確定基本側(cè)差動線圈的匝數(shù)
Ndc=ANo/
Iop=60/10.1=5.94
實際整定匝數(shù)為Ndset=5匝，則繼電器實際動作電流為Iopk=60/5=12A，保護(hù)裝置實際動作一次電流為
Iop=12x80/
A=554.3A。
4）
確定非基本側(cè)平衡線圈的匝數(shù)
35KV側(cè)
4.33x（Nb2c
+
5）=4.55x5
Nb2c=4.55x5/4.33-5=0.25
10KV側(cè)
3.67x（Nb2c
+
5）=4.55x5
Nb2c=4.55x5/3.67-5=1.2
去平衡線圈匝數(shù)Nb2set=0，Nb3set=1匝。
5）
校驗相對誤差⊿fb
35KV側(cè)
⊿fb2==（0.25-0）/(0.25+0)=0.048
10KV側(cè)
⊿fb3==（1.2
-1）/(1.2+1)=0.032
⊿fb2、⊿fb3均小于0.05，說明以上選擇的結(jié)果有效，無需重新計算
6）
校驗保護(hù)靈敏度
在主變10KV側(cè)出口兩處短路時歸算到110KV側(cè)的最小短路電流為
Ikmin=
Ks=Ikmin/
Iop
=565.8/554.3=1.03<2
靈敏度不滿足要求，請改用帶制動性的BCH-1型差動繼電器。
（3）
過電流保護(hù)
1）110KV側(cè)復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)
過電流保護(hù)采用三相星形接線，繼電器為DL-11型，電流互感器變比為Ki=400/5=80；電壓元件接近110KV母線電壓互感器。
Iop=
則
低電壓繼電器動作電壓按躲過電動機(jī)自啟動的條件整定，即
則
負(fù)序電壓繼電器的動作電壓按躲過正常運行時的不平衡電壓整定，即
則
保護(hù)的靈敏度按后備保護(hù)范圍末端最小短路電流來校驗，即
2）10KV側(cè)過電流保護(hù)
過電流保護(hù)采用三相星形接線，繼電器為DL-11,電流互感器變比為Ki=3000/5=600，動作電流應(yīng)滿足以下條件：
1））躲過并列運行中，切除一臺變壓器時所產(chǎn)生的過負(fù)荷電流，即
2））躲過電動機(jī)自起動的最大工作電流，即
去Iop=6210A，則
作近后備保護(hù)時，保護(hù)的靈敏度為
靈敏度不滿足要求，應(yīng)改用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)
3）動作時間
10KV側(cè)過電流保護(hù)動作時間t1=3s，110KV側(cè)過電流保護(hù)第一段動作時間t2=3s+0.5s=3.5s，第二段的動作時間為t3=3.5s+0.5s=4s。
4）過負(fù)荷保護(hù)
過負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)在主變110KV側(cè)，按躲過變壓器額定電流整定，即
動作時間取10s3、35KV線路保護(hù)
（1）電流速斷保護(hù)
電流速斷保護(hù)采用的是兩相繼電器式接線，繼電器為DL-11型，電流互感器的變比Ki=150/5=30(35KV出線的計算電流為77.3A)，動作電流按躲過線路末端最大短路電流整定，即
靈敏度按保護(hù)安裝處兩最小相短路電流來校驗，即
靈敏度不滿足要求，因此改用電流電壓連鎖速斷保護(hù)。
（2）定時限過電流保護(hù)
點時限過電流保護(hù)采用兩相兩繼電器式接線，繼電器為DL-11型，電流互感器變比為Ki=30，動作電流按躲過線路最大負(fù)荷電流整定，即
靈敏度按線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的兩相短路電流來校驗：
動作時間t=2.5s
（六）所用電設(shè)計
為保證所用電可靠性，所用變壓器分別安裝于10kV母線I，II段上。所用變壓器容量的選擇，應(yīng)按變電所自用電的負(fù)荷大小來選取。這里選兩臺型號為S9-63/10的所用變壓器可滿足要求。
（七）防雷和接地（組員：
陳鑫）
1.直擊雷防護(hù)
在變電所縱向中心軸線位置設(shè)置兩支間距D=98、高度為h=35m的等高避雷針，保護(hù)室外高壓配電裝置、主變壓器及所有建筑物。已知出線構(gòu)架高12.5m（變電所最高點），其最遠(yuǎn)點距較近避雷針11.5m，建筑物高7m，其最遠(yuǎn)點距較近避雷針18.7m。按“滾球法”檢驗避雷針保護(hù)范圍如下：
本變電所建筑物防雷級別為二級，滾球半徑為hr=45m。
因為h=35m
而其最遠(yuǎn)點距避雷針11.5m<，可見出線架構(gòu)在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)。
避雷針在建筑物高度上的水平保護(hù)半徑為
而其最遠(yuǎn)點距避雷針18.7m<，可見建筑物也在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)。
根據(jù)以上計算結(jié)果可知，變電所裝設(shè)的兩支35m等高避雷針能保護(hù)變電所內(nèi)的所有設(shè)施。
2.雷電波侵入保護(hù)
為防止線路侵入的雷電波過電壓，在變電搜1~2km的110kV進(jìn)線段架設(shè)避雷線，主變壓器各側(cè)出口分別安裝閥型避雷器。為保護(hù)主變壓器中性點絕緣，在主變壓器110kV側(cè)中性點裝設(shè)一臺避雷器。
3.接地裝置設(shè)計
110kV為大電流接地系統(tǒng)，查表9-4，其接地電阻要求不大于0.5；35kV系統(tǒng)的接地電流為7A，故要求接地電阻，由表9-4，；10k系統(tǒng)的接地電阻要求不大于10；所用電380/220V系統(tǒng)的接地電阻要求不大于4。故共用接地裝置的接地電阻應(yīng)不大于0.5。
接地裝置擬采用直徑50mm、長2.5m的鋼管作接地體，垂直埋入地下，間距5m，管間用40的扁鋼焊接相連成環(huán)形，則單根鋼管的接地電阻為
式中，K、查表9-5和表9-6.因為，考慮到管間電流屏蔽效應(yīng)的影響，初選10根鋼管作接地體。管間距離a與管長l之比a/l=5/2.5=2，根據(jù)n=10和a/l=2查表9-8得，則鋼管根數(shù)為
最終選10根直徑50mm、長2.5m的鋼管作接地體，用404的扁鋼焊接相連，環(huán)形布置。由此算得接地電阻為
符合要求。
南jing理工大學(xué)紫金學(xué)院
第四篇：220KV降壓變電所開題報告（推薦）
《220KV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)
計》開題報告
一、課題的目的和意義
電是能量的一種表現(xiàn)形式，電力工業(yè)已經(jīng)與我們的生活密不可分，并被廣泛應(yīng)用到我們生活中的每一個角落。電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的一個重要組成部分。國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展越快，對電能的需求量也就越大。隨著時代的發(fā)展，電力工業(yè)的使用范圍不斷擴(kuò)大，電能的消費量不斷上升，世界能源消耗變化總趨勢是電能將成為主要能源。電能將作為衡量國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化水平的標(biāo)志，所以發(fā)展電力是當(dāng)今世界每個國家的重點。而對電力系統(tǒng)的要求也變得越來越高。
電力系統(tǒng)是電力工業(yè)的物理實體，變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，在電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。科學(xué)的變電站設(shè)計方案能夠提升配電網(wǎng)的供電能力和適應(yīng)性，降低配電網(wǎng)損耗和供電成本，減少電力設(shè)施占地資源，體現(xiàn)“增容、升壓、換代、優(yōu)化通道”的技術(shù)改造思路[1]。同時可以增加系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約占地面積，使變電站的配置達(dá)到最佳，不斷提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[2]。
本次的設(shè)計，是以掌握變電站生產(chǎn)過程為基礎(chǔ)進(jìn)行的，涉及到電氣主接線的設(shè)計、變壓器的選擇、短路計算、導(dǎo)體與電氣設(shè)備選擇和校驗、供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)、供電系統(tǒng)的防雷與接地等方面，把大學(xué)所學(xué)到的各種課程進(jìn)行銜接，對電力系統(tǒng)有一個更加全面的認(rèn)識。
二、課題研究的具體內(nèi)容和擬采用的研究手段
本次220KV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計具體分為以下部分：
（1）變電站電氣主接線的設(shè)計（繪制主接線圖）；
（2）變壓器選擇（包括容量計算、臺數(shù)和型號的選擇）；
（3）短路電流計算；
（4）主要電氣設(shè)備選擇及校驗；
（5）室內(nèi)外配電裝置設(shè)計（完成10KV配電裝置配置圖、室內(nèi)外配電裝置斷面圖）；
（6）繼電保護(hù)及防雷裝置（完成避雷針保護(hù)范圍及接地裝置圖）。
文獻(xiàn)綜述
1.研究背景和現(xiàn)狀分析
自我國建國以來，經(jīng)過80多年的迅速發(fā)展，我國總裝機(jī)容量和發(fā)電量穩(wěn)居世界第四位。1992年，電力增長率為10.9%，國民生產(chǎn)總值為12%，二者只比，即所謂電力消費彈性系數(shù)為0.908，這表明電力與國民經(jīng)濟(jì)沒能同步增長，電力尚且不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。[6] 由于我國電力行業(yè)起步比較晚，目前我國變電站主要現(xiàn)狀是老設(shè)備向新設(shè)備轉(zhuǎn)變中，20萬千瓦及以上大型機(jī)組已采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，大多數(shù)變電所已裝設(shè)自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)了無人值班和調(diào)度自動化。迄今，我國電力工業(yè)已進(jìn)入大機(jī)組、大電廠、大電力系統(tǒng)、高電壓和高自動化的新階段。
結(jié)合我國電力現(xiàn)狀，為國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活供給充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價的電能，優(yōu)化發(fā)展變電站，規(guī)劃以220KV、110KV、10KV電壓等級設(shè)計變電站。從我國目前部分地區(qū)用電發(fā)展趨勢來看，新建變電站應(yīng)充分體現(xiàn)出安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性。[7]變電所在電力系統(tǒng)中的的地位和作用是確定變電所屬于哪種類型的主要標(biāo)志。我國現(xiàn)今變電所的最高電壓等級為330～500KV，變電所可分為以下六種類型：
（1）樞紐變電所[5]
它位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330～500的變電所，稱為樞紐變電站。全站停電后，將會引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。
（2）中間變電所[5]
高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集 2～3個電源，電壓為220～330kV，同時又降壓供給當(dāng)?shù)赜秒姡@樣的變電站主要起中間環(huán)節(jié)的作用。全站停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。
（3）地區(qū)變電所[5]
高壓側(cè)電壓一般為110～220kV，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個地區(qū)或城市的主要變電站。全站停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。
（4）終端變電所[5]
在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點，高壓側(cè)電壓多為110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站。全站停電時，僅使其所供的用戶中斷供電。
（5）企業(yè)變電所[8]
企業(yè)變電所是工礦企業(yè)的專用變電所，其中大型聯(lián)合企業(yè)的總變電所，電壓多為220KV。容量為200～300MVA。一般企業(yè)變電所，電壓多為110KV。
（6）終端（包括分支）變電所[8]
終端或分支變電所1～2回線路接入，接線較簡單，所址位置接近負(fù)荷點，電壓等級多為110KV。
隨著高一級電網(wǎng)的出現(xiàn)，變電所的地位和作用也發(fā)生著變化。如本次設(shè)計為的220KV變電所的設(shè)計，在過去屬于樞紐變電所，在今天已經(jīng)下降為地區(qū)變電所。
2.220KV變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容
在對課題的了解的基礎(chǔ)上，查閱了大量資料，對本次課設(shè)有了一個大概的思路。以大量書籍上的理論為依據(jù)，分析可知，220KV變電所一次系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)包含以下內(nèi)容：
2.1電氣主接線設(shè)計
電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。通俗意義上說主接線就是把發(fā)電廠或變電所中的各個設(shè)備用導(dǎo)線將它們科學(xué)地連接起來，組成產(chǎn)生和分配、傳輸電能的主體。[4]
電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項基本要求。[3]主接線的確定對電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬訂有較大的影響。因此，必須正確處理好各個方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)的影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線的設(shè)計方案。其中變壓器和主接線的形式是變電所的關(guān)鍵部分。
2.2變壓器的選擇
現(xiàn)代電力系統(tǒng)以交流輸配為主，電力變壓器起著連接不同電壓等級電力網(wǎng)的重要作用。因此合理選擇變壓器對系統(tǒng)運行的可靠性及經(jīng)濟(jì)性有重大影響。變壓器的選擇包括變壓器臺數(shù)、容量及型式的選擇。[3]
2.3短路計算
短路電流的主要目的主要是為了選擇斷路器等電氣設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；評價并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制電流措施；為繼電保護(hù)設(shè)計與調(diào)試提供依據(jù)；分析計算送電線路對通訊設(shè)施的影響。計算內(nèi)容為系統(tǒng)在最大運行方式時，各樞紐點的三相短路電流和單相接地短路電流。假若短路電流過大，應(yīng)采取措施將其限制到合理水平。在設(shè)計中，短路電流均采用使用計算法。[9]
2.4導(dǎo)體與電氣設(shè)備選擇和校驗
導(dǎo)體與電氣設(shè)備的選擇和校驗是設(shè)計的重要組成部分之一，它在總造價中占了很大的比重。
電力網(wǎng)的各種載流導(dǎo)體，是輸送電能的主要通路。為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運行，選擇導(dǎo)線應(yīng)滿足：發(fā)熱條件、電壓損耗條件、經(jīng)濟(jì)電流密度、機(jī)械強(qiáng)度和電暈條件，并且對以上五個條件進(jìn)行校驗。母線的選擇項目一般包括材料、型式、敷設(shè)方式和截面選擇，并應(yīng)進(jìn)行短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗。[10]
電氣設(shè)備的選擇主要是指變電所或開關(guān)站中的斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等一次設(shè)備的選擇。不同的電氣設(shè)備因承擔(dān)的工作任務(wù)和工作條件不同，各設(shè)備具體的選擇方法也不同。但是為了保證工作的可靠性及安全性，在選擇它們時的基本要求是相同的，即按正常工作條件選擇，按短路條件進(jìn)行校驗。對于斷路器、熔斷器，特別要校驗其開斷短路斷流的能力。[3][10]
2.5繼電保護(hù)裝置的選擇和整定
當(dāng)電力系統(tǒng)中，一旦故障發(fā)生，必須迅速而有選擇性的切除切出故障元件，這是電力系統(tǒng)安全運行最有效的方法之一。為了維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，切出故障時間常常小于百分之幾秒。實踐證明必須在每個電氣原件上裝設(shè)繼電保護(hù)裝置。裝設(shè)繼電保護(hù)裝置的基本要求是：滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。[11][10]
繼電保護(hù)裝置主要分為電力變壓器的保護(hù)和電力線路的保護(hù)。
2.6防雷及接地
對于 220KV變電所來講，通常是負(fù)擔(dān)一個地區(qū)的變配電工作，如果沒有有效的防雷措施，在發(fā)生雷擊的時候，設(shè)備一旦癱瘓將會給這一地區(qū)的生產(chǎn)生活造成不利的影響，嚴(yán)重影響國民經(jīng)濟(jì)和人民生活 ,因此 ,變電所的防雷保護(hù)必須是十分可靠的。[12][13]
變電所遭受雷害可能來自兩個方面:一是雷直擊于變電所電力設(shè)施或建筑物。二是雷擊線路 ,沿線路向變電所入侵的雷電波。對直擊雷的保護(hù) ,一般采用避雷針或避雷線。應(yīng)使需要保護(hù)的所有設(shè)備和建筑物都處于避雷針或避雷線的保護(hù)范圍內(nèi)。[13]
3.總結(jié)
通過查閱的各種文獻(xiàn)，期刊和書籍，對設(shè)計已經(jīng)有了一個初步的認(rèn)識，對設(shè)計流程也有了一個大概的掌握。為自己的畢業(yè)設(shè)計論文提供了理論和科學(xué)的依據(jù)。把各個學(xué)科所學(xué)的知識連貫起來，成了一個整體，也對變電所有了深刻的認(rèn)識，明白了變電所的建設(shè)其實是一環(huán)扣一環(huán)緊密相連的，每一個部分都馬虎不得，應(yīng)該慎重嚴(yán)肅的進(jìn)行每一步的設(shè)計。
4.參考文獻(xiàn)
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第五篇：220KV降壓變電所的設(shè)計社會實踐報告
220KV降壓變電所的設(shè)計社會實踐報告大石橋市供電局的幾日的實踐生活使我從客觀上認(rèn)識到了生活的艱辛。這段時間里，我像一個真正的員工去對待工作，感覺自己已經(jīng)不是一個學(xué)生了，每天早上7點起床，然后像個上班族一樣上班。實踐過程中遵守該行的各項制度，虛心向有經(jīng)驗的同事學(xué)習(xí)。幾日的實踐生活使我懂得了很多以前不知道的東西，對國家電力系統(tǒng)事件識別與安全防御也有了更深的了解。
近十年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，用電也成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，各地都在興建一系列的用配電裝置。變電所的規(guī)劃、設(shè)計與運行的根本任務(wù)，是在國家發(fā)展計劃的統(tǒng)籌規(guī)劃下，合理的開發(fā)和利用動力資源，用最少的支出(含投資和運行成本)為國民經(jīng)濟(jì)各部門與人民生活提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電能。這里所指的“充足”，從國民經(jīng)濟(jì)的總體來說，是要求變電所的供電能力必須能夠滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和與其相適應(yīng)的人民物質(zhì)和文化生活增長的需要，并留有適當(dāng)?shù)膫溆谩Ｗ冸娝砂l(fā)、送、變、配等不同環(huán)節(jié)以及相應(yīng)的通信、安全自動、繼電保護(hù)和調(diào)度自動化等系統(tǒng)組成，它的形成和發(fā)展，又經(jīng)歷了規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和生產(chǎn)運行等不同階段。各個環(huán)節(jié)和各個階段都有各自不同的特點和要求，按照專業(yè)劃分和任務(wù)分工，在有關(guān)的專業(yè)系統(tǒng)和各個有關(guān)階段，都要制訂相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)規(guī)程和一些技術(shù)規(guī)定。但現(xiàn)代變電所是一個十分龐大而又高度自動化的系統(tǒng)，在各個專業(yè)系統(tǒng)之間和各個環(huán)節(jié)之間，既相互制約又能在一定條件下相互支持和互為補(bǔ)充。為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，需要密切結(jié)合我國的實際條件，從電力系統(tǒng)的全局著眼，瞻前顧后，需要設(shè)計出一系列的符合我國各個地區(qū)的用以供電的變電所，用以協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和各階段有關(guān)的各項工作，以求取得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合效益。
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