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1、110kV變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要電能是現(xiàn)代城市發(fā)展的主要能源和動(dòng)力。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。城市供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。因此，設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所，是極為重要的。本設(shè)計(jì)擬建設(shè)一座110kV 降壓變電所。變電所設(shè)計(jì)除了注重變電所設(shè)計(jì)的基本計(jì)算外，對(duì)于主接線的選擇與論證等都作了充分的說明，其主要內(nèi)容包括：變電所主接線方案的選擇；變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定；短路電流的計(jì)算；主要電氣設(shè)備的選擇（斷路器，隔離開關(guān)，電壓互感器，電流互感器，母線及進(jìn)出線，避雷器）。另外，繪制了電氣主接線圖，斷面圖、防雷接地及平面布置

2、圖。圖紙規(guī)格與布圖規(guī)范都按照了電力系統(tǒng)相關(guān)的圖紙要求來進(jìn)行繪制。關(guān)鍵詞：變電所 電氣主接線 電氣設(shè)備選擇 防雷及接地目錄摘 要11 電氣主接線設(shè)計(jì)41.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求41.1.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則41.1.2 對(duì)主接線設(shè)計(jì)的基本要求51.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟61.3 變電所電氣主接線設(shè)計(jì)71.3.1 原始資料及分析71.3.2 變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)81.4 變電所自用電接線設(shè)計(jì)101.4.1 對(duì)所用電源的要求101.4.2 所用電源的引接111.4.3 所用電接線及供電方式111.4.4 變電所的自用電接線112 主變及所用變的選擇112.1 概述112.2 主變壓器

3、臺(tái)數(shù)的選擇122.3 主變壓器容量的選擇122.3.1 變電所負(fù)荷計(jì)算122.3.2 變電所主變及所用變?nèi)萘康拇_定132.4 繞組數(shù)和接線組別的確定132.5 調(diào)壓方式的選擇142.6 冷卻方式的選擇143 短路電流計(jì)算143.1 概述143.2 短路電流計(jì)算的目的及假設(shè)153.2.1 短路電流計(jì)算是變電站電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。153.2.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定153.2.3 短路計(jì)算基本假設(shè)153.2.4 基準(zhǔn)值計(jì)算163.3 短路電流計(jì)算的步驟164 主要電氣設(shè)備的選擇174.1 一般原則174.2 高壓開關(guān)電器的選擇184.2.1 選擇條件184.2.2 隔離開關(guān)的配置194.3

4、 互感器的選擇194.3.1 電流互感器的選擇204.3.2 電壓互感器的選擇214.4 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn)215 屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計(jì)236 防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)246.1雷電過電壓的形成與危害246.2 電氣設(shè)備的防雷保護(hù)246.3 避雷針保護(hù)范圍計(jì)算及避雷器的保護(hù)配置256.3 避雷器的選擇與配置286.4 接地設(shè)計(jì)286.4.1 接地設(shè)計(jì)的原則296.4.2 接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析297 總平面布置設(shè)計(jì)297.1 變電所的總平面布置規(guī)定297.2 本變電站的電氣設(shè)備布置308 設(shè)計(jì)計(jì)算書318.1 短路電流計(jì)算318.2 主要電氣設(shè)備的選擇338.2.1 各回路最大持續(xù)工作電流的計(jì)算338

5、.2.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)338.2.3 電流互感器的選擇及校驗(yàn)358.2.4 電壓互感器的選擇及校驗(yàn)378.2.5 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn)378.2.6 避雷器的選擇40變電所主體設(shè)備型號(hào)表41致謝42參考文獻(xiàn)431 電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線是發(fā)電廠、變電所設(shè)計(jì)的主體。采用何種主接線形式，與電力系統(tǒng)原始資料，發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬訂都有較大的影響。因此，主接線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電所的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理的選擇主接線方式。1.1

6、 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求1.1.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則1、 電氣主接線的基本原則為：電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書或委托書是必不可少的。設(shè)計(jì)的主接線應(yīng)滿足供電可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)、留有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。(1)接線方式：對(duì)于變電所的電氣接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少或不用斷

7、路器的接線，如線路變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可采用線路分支接線。在110kV220kV配電裝置中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋形接線；當(dāng)出線不超過4回時(shí)，一般采用分段單母線接線。在樞紐變電所中，當(dāng)110220kV出線在4回及以上時(shí)，一般采用雙母接線。在大容量變電所中，為了限制610kV出線上的短路電流，一般可采用下列措施：變壓器分列運(yùn)行；在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器；采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器；出線上裝設(shè)電抗器。(2)斷路器的設(shè)置根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務(wù)。(3)為正確選擇接線和設(shè)備，必須進(jìn)行逐年各級(jí)電壓最大最小有功

8、和無功電力負(fù)荷的平衡。當(dāng)缺乏足夠的資料時(shí)，可采用下列數(shù)據(jù)：最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的6070%，如主要是農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)則宜取2030%；負(fù)荷同時(shí)率取0.850.9，當(dāng)饋線在三回以下且其中有特大負(fù)荷時(shí)，可取0.951；功率因數(shù)一般取0.8；線損平均取5%。1.1.2 對(duì)主接線設(shè)計(jì)的基本要求電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展性等四個(gè)方面的要求，其具體要求如下：1、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對(duì)主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線可靠性應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路和變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。

9、供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個(gè)要求。通常定性分析和衡量主接線可靠性時(shí)，均從以下幾方面考慮：1）斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電；2）線路、斷路器或母線故障時(shí)，以及母線檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電；3）變電所全部停運(yùn)的可能性。2、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單可靠，靈活合理，以節(jié)省斷路器、隔離開頭、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。要能使繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備或輕型電器。要求電能損失少，經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器

10、的型式、容量、臺(tái)數(shù)，要避免因兩次變壓而增加電能損失。主接線的靈活性要求有以下幾方面：1）調(diào)度靈活，操作簡(jiǎn)便：應(yīng)能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求；2）檢修安全：應(yīng)能方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行及對(duì)用戶的供電；3）擴(kuò)建方便：應(yīng)能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴(kuò)建過渡時(shí)，在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設(shè)備等所需的改造最少。3、經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。1

11、）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護(hù)方式不過于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當(dāng)限制短路電流，以選擇價(jià)格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電所中，應(yīng)推廣采用直降式（110/610kV）變壓器，以質(zhì)量可靠的簡(jiǎn)易電器代替高壓斷路器；2）占地面積小：電氣主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用；3）電能損耗少：在變電所中，正常運(yùn)行時(shí)，電能損耗主要來自變壓器。應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。4、發(fā)展性：主接線可以容易地從初期接線方式過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供

12、電或停電時(shí)間最短的情況下，完成過渡期的改擴(kuò)建，且對(duì)一次和二次部分改動(dòng)工作量最少。1.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟電氣主接線的具體設(shè)計(jì)步驟如下：1、分析原始資料本工程情況包括變電所類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景），主變臺(tái)數(shù)及容量，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。電力系統(tǒng)情況包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（510年），變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。主變壓器中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性問題。它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運(yùn)行安

13、全以及對(duì)通信線路的干擾等。我國(guó)一般對(duì)35kV及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)；對(duì)110kV及以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng)。負(fù)荷情況包括負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷的原始資料是設(shè)計(jì)主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系著發(fā)電廠和變電所電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間（510年）的檢驗(yàn)。環(huán)境條件包

14、括當(dāng)?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。特別是我國(guó)土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)予以重視。設(shè)備制造情況這往往是設(shè)計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。2、主接線方案的擬定與選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，可擬定出若干個(gè)主接線方案（本期和遠(yuǎn)期）。依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明

15、顯不合理的方案，最終保留23個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合最新技術(shù)，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案。擬定主接線方案的具體步驟如下：1)根據(jù)變電所和電網(wǎng)的具體情況，初步擬定出若干技術(shù)可行的接線方案。2)選擇主變壓器臺(tái)數(shù)、容量、型式、參數(shù)及運(yùn)行方式。3)擬定各電壓等級(jí)的基本接線型式。4)確定自用電的接入點(diǎn)、電壓等級(jí)、供電方式等。5)對(duì)上述各部分進(jìn)行合理組合，擬出35個(gè)初步方案，再結(jié)合主接線的基本要求對(duì)各方案進(jìn)行技術(shù)分析比較，確定出兩三個(gè)較好的待選方案。6)對(duì)待選方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，確定最終主接線方案。在進(jìn)行主接線方案的技術(shù)比較時(shí)，需要考慮主接線方案能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、保證供電可靠性以及電能質(zhì)量、運(yùn)行的安全和靈活性、自動(dòng)化程度、新設(shè)備新技術(shù)的應(yīng)用以及擴(kuò)建的可能性等。3、短路電流計(jì)算為了選擇合理的電氣設(shè)備，需根據(jù)選定的電氣主