毕业设计开题报告电气工程及其自动化110KV变电站电气主接线设计一、前言电气主接线也称电气主系统或电气一次接线，它是有电气一次设备按电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配的电路，是发电厂、变电站电气部分的主体，也是电力系统网络的重要组成部分。
110kV变电站电气主接线的设计，包括系统方案选择、负荷计算、一次设备选择、短路电流计算、防雷与接地等。
1、电气主接线设计的基本要求变电站的电气主接线应该根据变电站在电力系统中的地位、变电站的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定，并应综合考虑供电可靠性、运行灵活性、检修操作方便、节约投资、便于过渡和扩展等要求。
（1）供电可靠性。
供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线能可靠地工作，以保证对用户不间断供电。
评价电气主接线可靠性的标志是：断路器检修时，不宜影响对系统的供电；线路或母线发生故障时应尽量减少线路的停运回路数和主变的停运台数，尽量保证对重要用户的供电；尽量避免变电站全部停运的可能性。
（2）运行检修的灵活性。
主接线应满足在调度、检修的灵活性，调度运行中应可以灵活地投入和切除变压器和线路，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度运行要求，实现变电站的无人值班。
检修时，可以方便地停运断路器、母线和继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。
（3）适应性和可扩展性。
能适应一定时期内没有预计到的负荷水平的变化，满足供电需求，扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线，在影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。
（4）经济合理。
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，要求做到经济合理。
①投资省，即变电站的建筑工程费、设备购置费、安装工程费和其他费用应节省，采用不同的接线方式，其投资具有明显的不同；②占地面积小，主接线设计要为配电装置创造条件，采用不同的接线方式，配电装置占地面积有很大的区别；③能量损失小。
[1]2、110kv变电站一次接线设计的意义国家电网公司对城市电网规划提出的总目标是,优化电网结构、提高电网科技含量,建设国际“一流”的城市电网,适应各地区经济社会发展的需要和供电企业自身发展的需要。
高压配电网是联接输电网与中压配电网的桥梁，其结构性能与功率的合理分配密切相关，关系到供电的可靠性和电网建设的经济性。
高压配电网主要包括高压线路及变电站，变电站主接线及变电站间的点线连接方式决定了电网结构。
高压配电网中变电站电压等级主要为110kV。
因此，110kV 变电站一次侧接线方式的选择至关重要。
[2]二、主题目前，国内和110kV变电站电气设计技术和设备已十分成熟和常规化，且建设规模也随着近年来经济高速发展而增长迅速。
这就要求采用新的设计方法和设计理念，从“量体裁衣”式的设计方式改变为“成衣定制”式的标准化设计方式，实施集约化管理，发挥规模优势，提高电网工程的建设和管理效率，使其能够满足大规模电网建设的需要。
开展110kV 变电站典型电气设计的目的是：贯彻实施集约化管理，统一建设标准，统一设备规范；方便设备招标，方便运行维护；加快设计、评审进度，提高工作效率；降低变电站建设和运行成本。
1、对于不同变电站其一次接线、变压器及配电装置的选择根据变电站的不同，将其分为以下几类：：A 类为户外变电站，编号为A-1~A-3；B 类为户内变电站，编号为B-1~B-5；C 类为半地下变电站，编号为C-1~C-2。
方案选择如下（方案编号、主变台数及容量、电气主接线型式、配电装置型式）：A-1 1/2 台，31.5MVA 110kV单母线分段，35kV单母线分段，10kV单母线分段110kV户外软母中型，35kV户外软母半高型，10kV户内开关柜A-2 1/2台，40MVA 110kV内桥，35kV单母线分段，10kV单母线分段 110kV户外改进半高型，35、10kV户内开关柜A-3 2/3台，50MVA 110kV线路变压器组，10kV单母线分段 110kV户外中型，10kV户内开关柜B-1 2/2台，50MVA 110kV内桥，10kV单母线分段 110kV户内GIS，10kV户内开关柜B-2 2/3台，50MVA 110kV线路变压器组，10kV单母线分段 110kV户内GIS，10kV 户内开关柜B-3 2/2台，50MVA 110kV内桥，10kV单母线分段 110kV户内GIS，10kV户内开关柜B-4 2/3台，50MVA 110kV线路变压器组，10kV单母线分段 110kV户内GIS，10kV 户内开关柜B-5 2/3台，50MVA 110kV环入环出，10kV单母线分段 110kV户内GIS，10kV 户内开关柜C-1 2/3台，50MVA 110kV线路变压器组，10kV单母线分段 110kV户内GIS，10kV 户内开关柜C-2 2/4台，50MVA 110kV单母线分段，10kV单母线分段 110kV户内GIS，10kV 户内开关柜[3]2、变电站的防雷与接地变电站遭受的雷害事故主要来自:一是雷直击于变电站的电气设备上；二是输电线路在雷电时产生感应雷过电压或遭雷击时产生直击雷过电压形成的雷电波沿着线路侵入变电站。
对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线，对雷电侵入波防护的主要措施是采用避雷器限制过电压幅值，同时辅之以相应措施，以限制流过避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。
（1）变电站的直击雷防护对于全户内站，直击雷防护采取在变电站主控楼顶设置环型避雷带。
对于其它类型的变电站，目前较多的采用避雷针来进行保护。
独立避雷针与配电装置带电部分、变电站电气设备接地部分、构架接地部分之间的空中距离不宜小于5m，独立避雷针的接地装置与主接地网的地中距离不宜小于3m。
对于35kV 及以下变电站，因其配电装置的绝缘较弱，应装设独立避雷针；110kV 及以上变电站，在土壤电阻率ρ≤1000Ω·m 时，可将避雷针装于配电装置的构架上，但是由于主变压器的绝缘较弱，为了保证主变压器的安全，不允许在主变压器的门型构架上装设避雷针。
对于避雷针的保护范围，在此列出单支避雷针的保护范围如下:r=（1.5h-2hx）p式中，r 为保护半径，h 为避雷针的高度；hx 为被保护物高度; p为影响系数。
（2）变电站的雷电侵入波防护变电站限制雷电侵入波的主要措施是装设避雷器，目前多采用氧化锌避雷器取代阀型避雷器将避雷器并联装设在被保护设备的附近，当电压超过一定值时，避雷器动作先导通放电，从而限制了被保护设备的过电压值，达到保护高压电气设备的目的。
另一保护措施是与避雷器相配合的进线保护段。
（3）架空进线保护为保证线路的安全运行，110kV及以上的架空线路上一般都全线架设避雷线，而35kV架空线路一般不全线架设避雷线，应在变电站1～2km 的进线段架设避雷线，避雷线的保护角不宜超过20°，最大不能超过30°。
（4）电缆进线保护变电站的35kV 及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设一组避雷器，其接地端与电缆的金属外皮连接。
为保护电气设备，在变电站的线路进出口处装设一组避雷器。
（5）变压器及配电装置的防护变压器的基本保护措施是在接近变压器处安装避雷器，变电站的每一组主母线和分段母线上都应装设避雷器，用来保护变压器和配电装置，避雷器的安装位置应尽可能处于被保护设备的中间位置，此外，对于35～60kV 中性点不接地或经大电感接地电网中的变压器，其中性点是全绝缘的，一般不需保护。
对于110kV 及以上中性点有效接地系统，为适应各种运行方式，其中一部分变压器有可能不接地运行，如果变压器中性点的绝缘水平属分级绝缘，即变压器中性点绝缘不是按线电压的绝缘进行设计，则需选用与中性点绝缘等级相同的避雷器对变压器中性点进行保护。
[4][5][6]3、变电站的接地电阻及降低接地电阻方法实际工程设计中，一般接地电阻的条件判据要满足电力行业标准DL/T621—1997《交流电气装置的接地》中第5.1.1 条要求R≤2 000/I（I：计算用的流经接地装置的入地短路电流）。
但由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足R≤2 000/I 是非常困难的。
当接地装置的接地电阻不满足5.1.1 条规定时，可在满足接地标准第6.2.2 条的规定下（即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施；考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3～10kV 避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量；应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求），允许接地电阻≤5 Ω。
在接地故障电流较大的情况下，为满足以上要求，还是需将接地电阻值尽量减小。
（1）敷设引外接地。
当在变电站2 km 以内有低电阻率土壤时（如水塘、水田、水洼地……），可以敷设辅助接地网与所内主接地网连接，这种方式叫引外接地。
这也是降低接地电阻的有效措施。
引外接地需注意：需在距变电所2 km 以内，接地体要深埋，要做好安全保护措施，防止因跨步电位差引起人员和牲畜的触电事故发生，必须保证引外接地的安全性。
（2）局部换土或使用降阻剂。
利用土壤率较低的土壤（如粘土，黑土等）替换电阻率较高的土壤，可以起到降低接地电阻的作用；在接地极周围采用人工接地坑（沟），将降阻剂填充在人工接地坑（沟），可以起到增大接地极外形尺寸，降低与其周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。
部分降阻剂对接地网的腐蚀作用较强，因此对降阻剂的使用应根据工程实际情况具体分析。
（3）敷设深井或超深井接地体。
接地网边缘敷设深井或超深井接地体能加强边缘接地体的散流效果，可以起到降低接地电阻和稳定地网电位的作用；但需注意：利用地网边缘打深井或超深井，间距宜大于20 m，或者2 个深井间屏蔽作用较大；深井要伸入地下含水层方可利用，工程中我们曾经进行过实测，未插入到含水层的深井降阻效果差。
（4）扩大接地网面积。
我们知道，在均匀分布的土壤电阻率条件下，接地电阻与接地网面积的平方根成反比，接地网面积增大，则接地电阻减小，因此，利用扩大接地网面积来降低接地电阻是可能预见的有效降阻措施。
但根据国网公司“二型一化”的要求，变电站总平面布置采用紧凑布置的形式变得较为普遍，使得变电站的占地面积逐渐减少，因此扩大接地网面积这一措施在目前的变电站施工过程中由于各种条件的限制很难得以落实。
[7][8]4、短路电流计算经典的短路电流计算方法为:取变比为1.0 ,不考虑线路充电电容和并联补偿,不考虑负荷电流和负荷的影响,节点电压取1.0 ,发电机空载。
短路电流计算的标准主要有IEC 标准和ANSI 标准，中国采用的是IEC 标准。