【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）110KV變電站設(shè)計(jì)110KV Substation Design目 錄第1章 引言 1 變電站的作用 1 我國變電站及其設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢 2 變電站設(shè)計(jì)的主要原則和分類 5 選題目的及意義 5 設(shè)計(jì)思路及工作方法 6 設(shè)計(jì)任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排 6第2章 任務(wù)書 7 原始資料 7 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 9第3章 電氣主接線設(shè)計(jì) 11 電氣主接線設(shè)計(jì)概述 11 電氣主接線的基本形式 14 電氣主接線選擇 14第4章 變電站主變壓器選擇 18 主變壓器的選擇 18 主變壓器選擇結(jié)果 205 短路電流計(jì)算 21 短路的危害 21 短路電流計(jì)算的目的 21 短路電流計(jì)算方法 21 短路電流計(jì)算 22 110kv側(cè)母線短路計(jì)算 24 35kv側(cè)母線短路計(jì)算 26 10kv側(cè)母線短路計(jì)算 276 電氣設(shè)備的選擇 30 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn) 30 110kv母線選擇及校驗(yàn) 31 35kv母線選擇及校驗(yàn) 31 10kv母線選擇及校驗(yàn) 32 斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 32 110kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 33 35kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 33 10kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 34 電壓互感器和電流互感器的選擇 34 電流互感器的選擇 34 電壓互感器的選擇 36第7章 繼電保護(hù)的配置 37 繼電保護(hù)的基本知識 37 110kv線路的繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算 37 110kV線路繼電保護(hù)配置 37 110kV線路繼電保護(hù)整定計(jì)算 37 變壓器的繼電保護(hù)及整定計(jì)算 41 變壓器的繼電保護(hù) 41 變壓器的繼電保護(hù)整定計(jì)算 42 母線保護(hù) 45 備自投和自動重合閘的設(shè)置 46 備用電源自動投入裝置的含義和作用 46 自動重合閘裝置 47第8章 防雷與接地方案的設(shè)計(jì) 48 防雷保護(hù) 48 接地裝置的設(shè)計(jì) 48第9章 補(bǔ)償裝置 50 補(bǔ)償裝置的種類和作用 50 并聯(lián)電容器裝置容量選擇和主要要求。 51 并聯(lián)電容器容量的計(jì)算 51第10章 配電裝置 53 配電裝置概述 53 配電裝置類型 53 對配電裝置的基本要求和設(shè)計(jì)步驟 53 屋內(nèi)配電裝置 54 屋外配電裝置 54參考文獻(xiàn) 56 第1章 引言 變電站的作用 變電站在電力系統(tǒng)中的地位電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進(jìn)行生產(chǎn)（發(fā)電機(jī)）、變換（變壓器、整流器、逆變器）、輸送和分配（電力傳輸線、配電網(wǎng)），消費(fèi)（負(fù)荷）；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如同步發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等。變電站是聯(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。變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：（1） 樞紐變電站；位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，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—500kv的變電站，成為樞紐，全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出項(xiàng)癱瘓。（2） 中間變電站：高壓側(cè)以交換潮流為主，其系統(tǒng)變換功的作用?；蚴归L距離輸電線路分段，一般匯聚2—3個電源，電壓為220—330kv，同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)毓╇?，這樣的變電站起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電站。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。（3） 地區(qū)變電站：高壓側(cè)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。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。（4） 終端變電站：在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)的電壓為110kv，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。全所停電后，只是用戶受到損失。（1） 保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備的安全，形成十分嚴(yán)重的后果。停電給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行首先足可靠、持續(xù)供電的要求。（2） 保證良好的電能質(zhì)量：電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量，頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量這三個方面，電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量均以偏移是否超過給定的數(shù)來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定電壓的正負(fù)5%，—%HZ等，波形質(zhì)量則以畸變率是否超過給定值來衡量。所有這些質(zhì)量指標(biāo)，都必須采取一切手段來予以保證。（3） 保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性：電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國民經(jīng)濟(jì)一次能源總消耗占的比重約為1/3 ，而且在電能變換，輸送，分配時(shí)的損耗絕對值也相當(dāng)可觀。因此，降低每生產(chǎn)一度電能損耗的能源和降低變換，輸送，分配時(shí)的損耗，又極其重要的意義。（1） 額定電壓是指能使電氣設(shè)備長期運(yùn)行的最經(jīng)濟(jì)的電壓。在系統(tǒng)中，各部分電壓等級是不同的。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S=3UI。當(dāng)輸出功率一定時(shí)，電壓越高，電流越小，線路、電氣的載流部分所需的截面積就越小，有色金屬的投資也越小，同時(shí)由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損耗也較小。另一方面，電壓越高，對絕緣水平的要求就越高，變壓器、開關(guān)等設(shè)備的投資也越大。綜合考慮這些因素，對應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個最為經(jīng)濟(jì)合理的輸電電壓，當(dāng)從設(shè)備制造角度考慮，為保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，又不應(yīng)隨意確定輸電電壓。（2） 用電設(shè)備的額定電壓：經(jīng)線路向用電設(shè)備輸送電能時(shí)，由于用電設(shè)備大都是感性負(fù)荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓與用電設(shè)備的額定電壓取值一致，使線路的實(shí)際電壓與用電設(shè)備要求的額定電壓之間的偏差不致太大。（3） 變壓器額定電壓：變壓器一次側(cè)接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，二次側(cè)向負(fù)荷供電，有相當(dāng)于電源，因此變壓器一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓，由于變壓器二次側(cè)額定電壓規(guī)定為空載時(shí)的電壓，額定負(fù)載下變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%，當(dāng)供電線路較長時(shí)，為使正常運(yùn)行時(shí)變壓器二次側(cè)電壓較系統(tǒng)標(biāo)稱電壓高5%，以便補(bǔ)償線路電壓損失。變壓器二次側(cè)額定電壓較用電設(shè)備額定電壓高10%，只有當(dāng)變壓器二次側(cè)與用電設(shè)備間電氣距離很近時(shí)。 我國變電站及其設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢近年來，在我國在經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)域中取得了快速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，為我國變電站的發(fā)展起到了強(qiáng)有力的推動作用，越來越多的新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用到變電站方面，具體來說，使我國變電站設(shè)計(jì)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：1. 智能化智能化變電站的發(fā)展是隨著高壓高精度的智能儀器的出現(xiàn)而逐漸發(fā)展的，特別是計(jì)算機(jī)高速通信網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)和應(yīng)用，使變電站的所有信息采集、傳輸實(shí)現(xiàn)的智能化處理提供的強(qiáng)大的物質(zhì)和理論基礎(chǔ)。智能化主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 　　緊密聯(lián)結(jié)全網(wǎng)。 　　支撐智能電網(wǎng)。 　　高電壓等級的智能化變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。 　　中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。 　　遠(yuǎn)程可視化。 　　裝備與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化安裝。 　　另外，為了加強(qiáng)對變電站及無人值守變電站在安全生產(chǎn)、防盜保安、火警監(jiān)控等方面的綜合管理水平，越來越多的電力企業(yè)正在考慮建設(shè)集中式遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，這促使了電力綜合監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。以IP數(shù)字視頻方式，能夠?qū)Ω髯冸娬?所的有關(guān)數(shù)據(jù)、環(huán)境參量、圖像進(jìn)行監(jiān)控和監(jiān)視，實(shí)時(shí)、直接地了解和掌握各個變電站/所的情況，并及時(shí)對發(fā)生的情況做出反應(yīng)，適應(yīng)許多地區(qū)變電站的需要。不過我國目前還沒用完全實(shí)現(xiàn)真正意義山的智能化一次設(shè)備，一次設(shè)備的智能化仍然需要通過一定的二次設(shè)備倆轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)，一般采用智能終端的模式。目前在國內(nèi)進(jìn)行的數(shù)字化變電站項(xiàng)目，雖然大多數(shù)采用此種方式，但是普遍沒有對開關(guān)內(nèi)部的二次回路進(jìn)行集成化改造，智能終端與開關(guān)整合度較低，還有很大的發(fā)展空間。2. 數(shù)字化通過采用現(xiàn)代化的精密儀器儀表，以及實(shí)時(shí)性較高的通信網(wǎng)絡(luò)，因此在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了數(shù)字化變電站，數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對變電站自動化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。 3. 裝配化 裝配式變電站采用全預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的建筑形式，大幅縮短了設(shè)計(jì)及建設(shè)周期，減少了變電站占地面積，節(jié)約了土地資源。隨著國網(wǎng)公司“兩型一化”的推廣，裝配式變電站在全國各地均成功試點(diǎn)，成為今后變電站建設(shè)的一種新型模式。依據(jù)我國的國情，以及我國多年來積累的關(guān)于變電站設(shè)計(jì)的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，可以看出我國變電站設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢有以下幾個方面。我國電力建設(shè)經(jīng)過多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，短路電流不斷增大，對電氣設(shè)備、系統(tǒng)內(nèi)大量信息的實(shí)時(shí)性等要求越來越高。而隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)也有了新的飛躍，我國變電站設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些新的趨勢。 變電站接線方案趨于簡單化　　隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設(shè)備，其制造技術(shù)近年來有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時(shí)間少。特別國外一些知名廠家生產(chǎn)的超高壓斷路器均可達(dá)到20年不大修，更換部件費(fèi)時(shí)很短。為了進(jìn)一步控制工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過專家反復(fù)論證，我國少數(shù)變電站設(shè)計(jì)已逐漸采用一些新的更為簡單的接線方案。 大量采用新的電氣一次設(shè)備 近年來電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備趨于無油化，采用SF6氣體絕緣的設(shè)備價(jià)格不斷下降，伴隨著國產(chǎn)GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，許多城網(wǎng)建設(shè)工程、用戶工程都考慮采用GIS配電裝置。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(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?！　∵@些戶外高壓和超高壓組合電器共同特點(diǎn)是以SF6斷路器為核心，與其它高壓電氣設(shè)備進(jìn)行組合，形式繁多。這些設(shè)備運(yùn)行可靠性高、節(jié)省占地面積和空間、施工安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便，價(jià)格介于常規(guī)電氣設(shè)備與GIS之間，是電氣設(shè)備今后發(fā)展的一個方向，符合我國目前的國情和技術(shù)發(fā)展方向。變電站占地及建筑面積減少隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展，市區(qū)的用電負(fù)荷增長迅速，而城市土地十分寶貴，地價(jià)越來越昂貴。新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保等要求，追求綜合經(jīng)濟(jì)、社會效益，所以建設(shè)形式多采用地面全戶內(nèi)型或地下等布置形式，占地面積有效減少。另外，針對一些110kV及以下變電站實(shí)現(xiàn)無人值班，設(shè)計(jì)中取消了與運(yùn)行人員有關(guān)的建筑和設(shè)施，建筑面積更是大為減少?！　∽冸娬揪C合自動化技術(shù)變電站綜合自動化是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面，保護(hù)本身也需要自檢查、故障濾波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。變電站綜合自動化技術(shù)將會引起電力行業(yè)的重視，成為變電站設(shè)計(jì)核心技術(shù)之一。變電站綜合自動化發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在一下幾個方面：⑴全分散式變電站自動化系統(tǒng).⑵引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?？傊冸娬揪C合自動化向著使電力系統(tǒng)的運(yùn)行和控制更方便、快捷、安全、靈活的方向發(fā)展。 變電站設(shè)計(jì)的主要原則和分類變電站設(shè)計(jì)的原則是：安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、投資合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運(yùn)行高效、努力做到統(tǒng)一性與可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、靈活性、時(shí)效性和和諧性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。1. 統(tǒng)一性：建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，基建和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，外部形象提醒公司企業(yè)的文化特征。2. 可靠性：主接線方案安全可靠。3. 經(jīng)濟(jì)性，按照利益最大化原則，綜合考慮工程初期投資與長期運(yùn)行費(fèi)用，追求設(shè)備壽命期內(nèi)最佳經(jīng)濟(jì)效益。4. 先進(jìn)性：設(shè)備選型先進(jìn)合理，占地面積小，注重環(huán)保，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可比指標(biāo)先進(jìn)。5. 適應(yīng)性：綜合考慮不同地區(qū)的實(shí)際情況，要在系統(tǒng)中具有廣泛的適應(yīng)性，并能在一定時(shí)間內(nèi)對不同規(guī)模，不同形式，不同外部條件均能適應(yīng)。6. 靈活性：規(guī)模劃分合理，接口靈活，組合方案多樣，規(guī)模增減方便，能夠運(yùn)行于不同的情況環(huán)境下。7. 時(shí)效性：建立滾動修改機(jī)制，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，不斷更新、補(bǔ)充和完善設(shè)計(jì)。8. 和諧性：變電站的整體狀況與變電站周邊人文地理環(huán)境相協(xié)調(diào)變電站設(shè)計(jì)的分類按照變電站標(biāo)準(zhǔn)方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模3個層次進(jìn)行劃分。（1） 按照變電站布置方式分類。110kv變電站分為戶外變電站、戶內(nèi)變電站和半地下變電站3類。在變電站設(shè)計(jì)中，戶外變電站是指最高電壓等級的配電裝置、主變布置在戶外的變電站；戶內(nèi)變電站是指配電裝置布置在戶內(nèi)，主變布置在戶內(nèi)、戶外或者戶內(nèi)的變電站。半地下變電站是指主變布置在地上，其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站；地下變電站是指主變及其他主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。（2） 按配電裝置型式分類。110kv配電裝置可再分為常規(guī)敞開式開關(guān)設(shè)備和全封閉式組合電氣2類進(jìn)行設(shè)計(jì)。（3） 按變電站規(guī)模進(jìn)行分類。例如戶外AIS變電站，可按最高電壓等級的出線回路數(shù)和主變臺數(shù)、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。 選題目的及意義本次設(shè)計(jì)旨在掌握變電站設(shè)計(jì)的基本流程。這既是對平時(shí)理論知識的考察，更是對所學(xué)專業(yè)知識的一次實(shí)踐。通過本次設(shè)計(jì)，鞏固和加深專業(yè)課知識，掌握發(fā)電廠部分初步設(shè)計(jì)的過程，而且也可以拓寬知識面，增強(qiáng)工程觀念，培養(yǎng)變電站設(shè)計(jì)的能力，逐步提高解決問題的能力。同時(shí)對能源、發(fā)電、變電、和輸電的電氣部分有了詳細(xì)的概念，能熟練地運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識，如短路計(jì)算的基本理論和方法，繼電保護(hù)整定的基本理論和方法，主接線的設(shè)計(jì)，導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇以及變壓器的選擇，防雷接地保護(hù)等。 設(shè)計(jì)思路及工作方法分四步完成：1. 變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)（完成主接線，主變及站變的選擇：包括容量計(jì)算、臺數(shù)和型號的選擇，繪出主接線）；2. 短路電流計(jì)算及繼電