毕业设计（论文）题目 110KV变电站电气主接线设计专业电气工程及其自动化班级学生姓名指导教师摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。
设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。
变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。
作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。
本次设计为110kV降压变电站电气一次部分的初步设计，根据原始资料，以设计任务书和国家有关电力工程设计的规程、规范及规定为设计依据。
变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。
在本变电站的设计中，包括对变电站总体分析和负荷分析、变电站主变压器的选择、电气主接线、电气设备选择、短路电流计算等部分的分析计算以及防雷设计。
在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。
关键词：电力系统；110kV变电站；短路电流；一次部分；设备选择目录摘要 (Ⅰ)第一部分设计说明书1原始资料 (1)1.1变电站的基本情况 (1)1.2设计任务 (2)2 变压器选择 (3)2.1 变压器绕组与调压方式的选择 (3)2.2 变压器相数的选择 (3)2.3 变压器容量和台数的选择 (3)2.4变压器的冷却方式 (4)3电气主接线设计 (5)3.1主接线的设计原则 (5)3.2主接线设计的基本要求 (6)3.3 主接线方案的比较和确定 (7)4短路电流计算 (11)4.1短路电流计算的目的 (11)4.2短路电流计算的规定 (11)4.3短路电流计算的步骤 (12)4.4短路类型及其计算方法 (12)5高压电器选择 (14)5.1高压断路器的选择 (14)5.2隔离开关的选择 (14)5.3各级电压母线的选择 (15)5.4 电流互感器的选择 (15)5.5电压互感器的选择 (16)5.6避雷器的选择 (16)6配电装置设计 (18)6.1配电装置的基本要求 (18)6.2配电装置的种类及应用 (18)7防雷保护设计 (19)7.1防雷保护的特点 (19)7.2变电站直击雷防护 (19)7.3进线保护 (19)8变压器容量计算及选择 (20)8.1本站负荷计算 (20)8.2变压器容量及型号的选择 (20)9短路电流计算 (21)9.1原始资料 (21)9.2短路计算 (21)10高压电器的选择与校验 (27)10.1最大持续工作电流计算 (27)10.2断路器的选择及校验 (27)10.3隔离开关的选择及校验 (30)10.4 电流互感器的选择及校验 (31)10.5 限流电抗器的选择及校验 (35)10.6电压互感器的选择及校验 (35)10.7导体的选择及校验 (37)10.8绝缘子及穿墙套管的选择 (39)总结 (40)参考资料 (41)致谢 (42)1 原始资料1.1变电站的基本情况1.1.1变电站建设性质及规模本站位于城市边缘，供给城市和近郊工业、农业及生活用电，系新建变电站。
电压等级：110/10kV线路回数：110kV：2回，备用2回10kV：13回，备用2回1.1.2电力系统接线简图：图1.1 电力系统接线简图1.1.3变电站规模和电力系统情况（1）变电站性质：110kV变电站。
（2）110kV最终两回进线四回出线。
每回出线输送容量为15MV A，本期工程2回进线，2回出线。
（3）10kV出线最终15回，本期13回，备用2回，T max=5500 小时，负荷同时率0.85，备用总负荷4MW,COS =0.85。
（4）根据当地电力系统的远景规划，110kV和10kV负荷的具体参数如下表：表1.1110kV和10kV负荷具体参数表1.2 设计任务（1）变电站电气主接线的设计（2）主变压器的选择（3）短路电流的计算（4）电气设备的选择（5）配电装置及电气总平面设计（6）防雷保护设计1.3本站负荷计算根据初步设计原始资料计算%)1(cos n1i t a p K S C +=∑=ϕ （8.1）式中——某电压等级的计算负荷 K t ——同时系数10kV 取0.85а%——该电压等级电网的线损率，一般取5%P 、cos ϕ——各用户的负荷和功率因数考虑电力系统的远景发展规划此变电站10kV 侧负荷为MVA .%)(.)....................(S C 77345185080002750028000280053780547500378051800518000308003=+⨯⨯+++++++++= 考虑到备用情况，因此本变电站的最终综合用电负荷为：S m =S C +2+2=38.77MVA2 变压器选择2.1变压器绕组与调压方式的选择（1）绕组连接方式参考《电力工程电气设计手册》和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。
电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y 和△型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是△型的，我国110kV 及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择N Y 的连接方式，而6-10kV 侧采用△型的连接方式。
故该110kV 变电站主变应采用的绕组连接方式为：Y N ，∆。
s C（2）调压方式的确定变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头，从而改变变压器比来实现的。
切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在+5％以内，另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达到+30％。
对于110kV 及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。
由以上知，此变电所的主变压器采用有载调压方式。
2.2 变压器相数的选择主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。
当不受运输条件限制时，在330kV 及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。
社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。
2.3变压器容量和台数的选择主变容量一般按变电站建成近期负荷5～10年规划选择，并适当考虑远期10～15年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，从长远利益考虑，本站应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。
所以每台变压器的额定容量按m n P S 7.0=，其中m P 为变电所最大负荷选择，即n S =0.7×38.77=27.14kVA 这样当一台变压器停用时，也保证70%负荷的供电。
由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此采用式m n P S 7.0=来计算主变容量对变电所保证重要负荷来说是可行的。
通过计算本变电站可选择额定容量为31.5MVA 的主变压器。
为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站一般装设两台主变压器。
当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时也增加了配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作的复杂化。
考虑到两台主变同时发生故障机率较小，且适用远期负荷的增长以及扩建，故本变电站选择两台主变压器完全满足要求。
综上所述根据以上设计原则，本次设计变电站主变确定为双绕组有载调压电力变压器，相关数据如下表所示：表2.1 主变压器的相关数据变压器型号SFL7-31500/110 额定容量(kVA ) 31500 额定电压(kV )5102518110.%/.⨯± 连接组标号 Y N ，d 11 短路阻抗% 10.5空载电流% 1.1 空载损耗（kVA ） 42.2 负载损耗（ kVA ） 1482.4变压器的冷却方式根据变压器型号的不同,其冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。
油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。
而油浸风冷式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷却。
加装风冷后可使变压器的容量增加30%～35%。
强迫油循环冷却方式，又分强油风冷和强油水冷两种。
它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回油箱。
油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质，把热量带走。
这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%。
综上所述，110kV 变电站冷却方式宜采用强迫油循环风冷。
3电气主接线设计电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。
3.1主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。
不论是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。
（2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据5～10年电力系统发展规划进行。
应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式来确定主接线的形式以及所连接的电源数和出线回数。
（3）考虑负荷的重要性和分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。