前言本文研究背景110KV區(qū)域降壓變電所對于整體電網(wǎng)的鋪設(shè)非常關(guān)鍵，對我國電網(wǎng)的設(shè)計發(fā)揮著巨大的作用。現(xiàn)今高壓變配電均采用微機(jī)控制，所有的繼電保護(hù)，運行狀態(tài)和容量配置都實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。我國的《電磁輻射管理辦法》中明確說明了超過十萬伏的工程均屬于電磁強輻射工程，該文件的第二十條明確申明：如果要在某一區(qū)域?qū)嵤╇姶艔娸椛涔こ?，必須要滿足環(huán)境保護(hù)以及城市規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)，且在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)，不可以構(gòu)建居民樓、學(xué)校等建筑工程。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國自上世紀(jì)九十年代后就開始大力研究變電站自動化技術(shù)。截止到現(xiàn)在，我國超過萬伏的變電站數(shù)量已達(dá)到了2萬座。于90年代初期，通過通信管理單元能夠?qū)⒏髯孕畔⑺偷胶笈_或調(diào)度端計算機(jī)。發(fā)展到今天，形成真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。目前研究的熱點問題是智能變電站，重點是進(jìn)行智能化設(shè)備的設(shè)計研發(fā)上，目前的發(fā)展?fàn)顩r還不支持大范圍的使用。110KV變電站是智能變電站的一種。變電所的電氣接線簡潔明了，安全可靠，建筑安排密集，正努力追求電磁輻射污染的最小化。研究目的和意義本課題來源于生產(chǎn)實踐，與我們的生活息息相關(guān)。眾所周知，電能對于一個國家的發(fā)展至關(guān)重要，電能不具有可視性，而且不能夠進(jìn)行存儲，屬于一種二次能源。變電和配電對于電力系統(tǒng)的影響非常巨大，實現(xiàn)設(shè)備是電力變壓器，作用是使電能損耗降低并實現(xiàn)電能的最優(yōu)分配。因為變電站正不斷向更高電壓的方向發(fā)展，所以如何通過優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定地供應(yīng)電能是電力企業(yè)應(yīng)該重點考慮的問題。新世紀(jì)以來，國內(nèi)電力保持高水平發(fā)展，所以電源以及電網(wǎng)的需求也越來越大，工作任務(wù)也越來越繁雜。110kV變電站部分設(shè)計說明書.1主變壓器的選擇原則1）通常，變電所會配置兩臺變壓器；如果變電所是330KV、550KV規(guī)模的，通常配置3到4臺變壓器2）如果變電所有超過兩臺的電壓器時，當(dāng)一臺設(shè)備由于故障無法使用時，剩余的設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠承擔(dān)起負(fù)荷，保證用戶的正常使用。而如果是普通的變電站，如果一臺不能使用，剩余的設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠承擔(dān)所有負(fù)荷的70到80％.2主變壓器臺數(shù)的確定本文中設(shè)計對象是丙變電站。其電壓水平包括110KV、35KV以及10KV三個等級，根據(jù)以上信息選擇兩臺變壓器。計劃變壓器類型是三繞組類型。110KV的變壓器與地面直接相連，而剩余的則不與地面連接。110kV、35kV電壓等級采用屋外中型布置、10kV電壓等級采用屋內(nèi)小車式開關(guān)柜，如圖2-1110kV電壓等級變壓器進(jìn)線剖面圖和10kV配電裝置配置圖，如圖2-2圖2-1配電裝置設(shè)計1圖2-2配電裝置設(shè)計2電氣主接線設(shè)計對電氣主接線的基本要求安全、靈活以及成本是電氣主接線設(shè)計需要考慮的三大因素電氣主接線的基本原則電氣主接線的根本要求是按照設(shè)計任務(wù)書，追求安全、科學(xué)、操作性強、成本低的接線方案。待建變電站的主接線形式6-220KV高壓配電裝置的接線分為：有匯流母線的接線。2）無匯流母線的接線。方式一：單母線接線：如果只有一臺發(fā)電機(jī)或者主變壓器時，通?？梢允褂迷摻泳€方式。方式二：采用單母線分段接線使用條件：1）如果配電裝置電壓范圍在6到10KV之間，且輸出線回路數(shù)目超過6回，通常使用該接線方式2）如果配電設(shè)備的電壓范圍在35到63KV之間，且輸出線回路范圍在4到8回，通常可以使用該接線方式3）如果配電裝置的電壓范圍在110到220KV之間，且輸出線回路數(shù)目范圍在3到4之間，通?？梢允褂迷摻泳€方式方式三：雙母線接線使用條件：1）如果配電裝置的電壓范圍在6到10KV之間，需要通過電抗來進(jìn)行電路的保護(hù)防止短路電流過大帶來損害，通?？梢允褂迷摻泳€方式2）如果配電裝置的電壓范圍在35到63KV之間，且連接這多個電源時，通常可以使用該接線方式。3）如果配電裝置的電壓范圍在110到220KV之間，且輸出線回路數(shù)據(jù)超過5個或者配電裝置對于系統(tǒng)有重大影響，且輸出線回路超過四個時，通?？梢允褂迷摻泳€方式方式四：雙母線分段接線如果電壓為220KV，且輸出線回路數(shù)目較多時，可以，采用本接線方式方式五：增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)的接線1)電壓范圍為110到220KV，且功率較大、送電距離較遠(yuǎn)、停電影響較大，通?？梢圆捎帽窘泳€方式2）通常在電壓范圍為110到220KV變電所的主電壓器側(cè)斷路器進(jìn)行旁路母線的接入；而對于發(fā)電廠的側(cè)斷路器，則通常不采用本接線方式3）通常，電壓范圍為35到63KV的配電裝置不采用接入旁路母線的方法4）對于電壓范圍為6到10KV的配電設(shè)備，通常不采用本接線方式根據(jù)以上五種接線方式及原始資料分析，綜合考慮，本設(shè)計接線方式采用如下：1)110KV側(cè)：共計4回進(jìn)線，通常使用雙母線的接線方式：2)35KV側(cè)：共計6回出線，通常使用單母線分段的接線方式：3)10KV側(cè)：共計10回出線，通常使用單母線分段接線方式。圖2-3110KV主接線圖短路電流計算說明眾所周知電力系統(tǒng)很可能出現(xiàn)短路現(xiàn)象。所以短路設(shè)計對于變電站的設(shè)計不可或缺的。短路電流計算的目的1）比較電氣主接線2)進(jìn)行電氣和導(dǎo)體的選擇短路電流計算條件1）基本假定（1）當(dāng)工作狀態(tài)正常時，三相系統(tǒng)實現(xiàn)對稱運行（2）不考慮元件的電阻（3）所有電源具有相同點電動勢相位角（4）短路可能發(fā)生，且在電流為最大值那一刻2）一般規(guī)定（1）在進(jìn)行電器和導(dǎo)體的選擇時，計算不帶電抗器回路的短路點，需要選擇接線方式正常情況下，短路電流最大的地點。（2）通常通過三相短路來對電器和導(dǎo)體的熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定、和電器的開斷電流進(jìn)行計算。（3）容量計算應(yīng)該以本工程的設(shè)計為基礎(chǔ)，另外有關(guān)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展也要進(jìn)行計劃（本期工程完工之后的5-10年）配電裝置及電器設(shè)備的配置與選擇說明一般選擇原則1）需要滿足實現(xiàn)正常運行的要求，以及對于遠(yuǎn)景發(fā)展條件進(jìn)行考慮，以本地的環(huán)境條件為依據(jù)進(jìn)行校核。2）應(yīng)該通過擴(kuò)建實現(xiàn)型號統(tǒng)一，新老電氣保持一致。3）在挑選導(dǎo)體時，需要注意品種應(yīng)盡可能少。4）如果選擇新產(chǎn)品，需要通過正式的鑒定判斷其是否合格。技術(shù)條件電氣設(shè)備應(yīng)該滿足下列條件：在長期的工作條件下能夠保持正常運行，在發(fā)生過電流以及電壓的下也可以保持運行的正常。（1）長期工作條件（1）電壓：最高工作Umax≥最高運行電壓Ug,（2）電流：額定電流Ie≥持續(xù)工作電流Ig。短路穩(wěn)定條件1）對于按最大可能經(jīng)過電器的三相短路電流，有必要校驗其熱穩(wěn)定。2）發(fā)生短路時熱穩(wěn)定的條件有：It2t≥Qdt:…………………(式2-1)3）實現(xiàn)短路動穩(wěn)定有以下條件：iCh≤idf；Ich≤Idf……………(式2-2)防雷保護(hù)設(shè)計、避雷針保護(hù)三支等高避雷針被本設(shè)計選用，以實現(xiàn)對變電所的防雷。以下是避雷針能實現(xiàn)保護(hù)的范圍;如果被保護(hù)物高h(yuǎn)x是10m，那么避雷針保護(hù)的有效高度ha是10m，h即避雷針高度是30m。所以可得：當(dāng)h≤30m，p=1，那么h/2為30/2=15m。hx<h/2。下式為避雷針在被保護(hù)物高度hx水平面上所實現(xiàn)的保護(hù)半徑：rx=(1.5h-2hx)p……(式2-3)=(1.5X30-2X10)X1=15m。通常兩針之間距離與針高之比D/h不宜大于5，變電所的面積為75X46m2。故選取D/h=2,即D=60m。H012=h-D12/7XP=30-60/7X1=21.4m。1#、2#兩支避雷針之間hx水平面上，保護(hù)范圍上部邊緣最低點高度為bx12=1.5(h012-hx)………………(式2-4)=1.5(h0-10)=1.5(21.4-10)=17.1m。同理：H023=h-D23/7XP=30-60/7X1=21.4m。Bx23=1.5(h023-hx)=1.5(h0-10)=1.5(21.4-10)=17.1m。H031=h-D31/7XP=30-60/7X1=21.4m。Bx31=1.5(h031-hx)=1.5(h0-10)=1.5(21.4-10)=17.1m。由于bx=17.1>0時，因此三支等高且高都是30m的避雷針被本次設(shè)計選用，兩個避雷針相距60m的方案行得通。、避雷器保護(hù)裝設(shè)避雷器是防止變電站被雷電侵入波破壞的主要措施。1）以下是有關(guān)避雷器的基礎(chǔ)要求;（1）對于任何波形，避雷針的殘壓都應(yīng)該比被保護(hù)的沖擊絕緣強度要低。（2）如何選擇避雷器2）如何配置避雷器（1）變壓器的低、高壓側(cè)中性點都應(yīng)該要配有避雷器（2）將一組避雷器安裝在三繞組變壓器的低壓側(cè)一相上（3）對于配電裝置，其任意一組母線上，都需要配有避雷器3)如何選擇避雷器（1）110KV選擇避雷器選擇Y5W84/197；（2）母線側(cè)選擇Y10W-100/260（3）35KV選擇Y5W42/128（4）10KV選擇Y5W2-12.7/50110kV變電站部分設(shè)計計算書變壓器選擇計算35KV側(cè)I、II類最大負(fù)荷S35=(4×8MVA×0.9×0.75)/0.9=24MVA10KV側(cè)I、II類最大負(fù)荷S10=(8×2MVA×0.85×0.7)/0.7=13.6MVA待建變電站I、II類最大負(fù)荷量值S∑=24MVA+13.6MVA=37.6MVA綜上所述，和查閱?電力工程電氣設(shè)備手冊?，選擇2臺SZ10-50000/110型號變壓器。表3-1SZ10-50000/110主變壓器規(guī)格型號型號及容量KVA額定容量比高壓/中壓/低壓（%）額定電壓高壓/中壓/低壓（KV）空載損耗（KW）損耗（KW）空載電流%阻抗電壓%高低高中高低中低50000100/100/100115/38.5/10.571.22501.310.517-186.5短路電流計算計算步驟和計算結(jié)果1)以電力系統(tǒng)的參數(shù)及其接線圖為依據(jù)做電力系統(tǒng)等值網(wǎng)：2)在對短路電流進(jìn)行計算時，負(fù)載可以不予考慮，下圖為電力系統(tǒng)接線圖，主要是用于短路計算短路點確定是D1、D2、D3、D4、D5分別為110kV母線、35kV母線、10kV母線、35kV出線末端和10kV出線末端。3)系統(tǒng)最大運行方式為設(shè)備線路都投入，最小運行方式為兩個電源雙回進(jìn)線均為一回進(jìn)線圖3-1短路電流計算的電力系統(tǒng)接線圖圖3-2短路電流計算的電力系統(tǒng)等值電路圖（最大運行方式）X1=XXXX6=X8=XX11=X12變壓器電抗計算X15=X18X16=X20=12X17=X19X21=L。X、向短路點D1簡化,求D1點短路電流圖3-3向短路點D1簡化圖X23=(X1X24=(X5求火電廠G1和水電廠對短路點的計算電抗XG1=XXG2=XT=0秒時的短路電流IG1?=1XIG2?=1XId10T=0秒時短路電流的有名值Id10=I?.Ib=1.48×5kA=7.4kA……t=∞時的短路電流,用對應(yīng)發(fā)電廠的計算電抗查具有自動電壓調(diào)整器的短路曲線II有名值分別為:乘以各自電廠電流的基值3IIT=∞時D1點總短路電流的有名值Id1∞=IG1∞+I向D2點簡化,求D2點短路電流等值電路圖3-4向短路點D2簡化圖1對D2點簡化圖3-5向短路點D2最后簡化圖2D2點短路電流標(biāo)幺值ID2點短路電流的有名值Id2=Id2?.I向D3點簡化,求D3點短路電流圖3-6向短路點D3簡化圖X26=（X=1.25//1.48+(2.6+1.6)1D3點短路電流的標(biāo)幺值ID3點短路電流的有名值Id3=Id3?.I向D4點簡化并求D4點短路電流圖3-7向短路點D4簡化圖X28=XD4點短路電流的標(biāo)幺值Id4?D4點短路電流的有名值Id4=Id4?.I向D5點簡化并求D5點短路電流圖3-8向短路點D5簡化圖XD5點短路電流的標(biāo)幺值Id5?D5點短路電流的有名值Id5=Id5?.Ib10=0.048×55kA=2.64kA下表3-2顯示的是對三相短路電流進(jìn)行計算得出的結(jié)果 短路點D1D2D3D4D5短路電流KA7.47.6202.82.64短路電流沖擊值KA18.8719.3851HYPERLINK\l"_Toc368037575"高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗屋內(nèi)配電裝置被10kV的電壓級使用；110kV、35kV電壓級使用的裝置是屋外配電裝置。母線及變壓器至母線間引線的選擇由于最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5000小時，可查得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)電流密度：10kV、35kV、110kV電壓級LJ、LGJ、LGJ經(jīng)濟(jì)電流密度分別為：0.9;1;1.1。1)110kV:S110=1。05SB√3UJ=1。05選擇LGJ-210正常發(fā)熱校驗在+70C0短路發(fā)熱校驗110kV電壓級后備保護(hù)動作時間為3s>1s，關(guān)于短路電流的非周期分量電流，無需考慮其影響。短路電流周期分量電流的熱效。Q熱穩(wěn)定的最小截面S110kV進(jìn)線按一回進(jìn)線帶兩臺變壓器考慮，不考慮穿越功率（略）2)35kV電壓級母線選擇：按一臺變壓器額定容量計算S35=1。05?Sb3?選擇2×LGJ-300正常發(fā)熱校驗導(dǎo)體最高運行溫度為700C的允許電流短路發(fā)熱校驗S3)35kV出線導(dǎo)線截面選擇S(式3-3-1-5)選擇LGJ-120正常發(fā)熱校驗導(dǎo)體最高運行溫度為700C的允許電流短路發(fā)熱校驗S4)10kV硬母線選擇一臺變壓器供10kV全部負(fù)荷S10=1.05?S103?選擇硬鋁母線125×10最高溫度為40C0時溫度修成系數(shù)為k=0.81.平放時的允許電流為2063A,40C0時的允許電流Iy=KI=0.81×2063=1671>1361,滿足要求短路發(fā)熱校驗S導(dǎo)體電動力的計算電動力F選擇支持絕緣子ZA-10，能承受最大破壞力375kg>848N.5)10kV出線的選擇10kV出線的額定電流I0.8為該矩形鋁導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)電流密度,那么可以得出其截面為S10出=InJ=1220.8選擇矩形鋁導(dǎo)線截面63*8.平放時的允許電流為995A,最高溫度為40C2的溫度系數(shù)為0.81.允許電流為:Iy=995*0.81A=806A>157A.短路時熱穩(wěn)定截面Smin=斷路器選擇一般10～35kV選用真空短路器，35～110kV電壓級選用SF61)110kV進(jìn)線斷路器選擇：考慮一回進(jìn)線帶兩臺變壓器I斷路器的額定電流：IN=1.05Ie=1.05×420斷路器的選擇.具體參數(shù)：3s熱穩(wěn)定電流31.5kA、耐沖擊電流80kA、額定開斷電流40kA,均滿足要求.3s熱穩(wěn)定電流31.5kA,均滿足要求.表3-3SFMT_110-110/2000斷路器名稱計算值SFMT-110/2000參數(shù)電壓kv110110電流A4412000切斷電流7.440短路電流沖擊值KA18.87803S熱穩(wěn)定電流A7.431.52)35kV進(jìn)線斷路器選擇I如何選擇斷路器的額定電流IN=1.05Ie=1.05×600具體參數(shù)：4s熱穩(wěn)定電流24.8kA、耐沖擊電流63.4Ka、額定開斷電流24.8kA,均滿足要求,均滿足要求。表3-4Sw2-35/1000斷路器名稱計算值SW2-35/1000參數(shù)電壓kv38.538.5電流A6301000切斷電流7.624.8短路電流沖擊值KA19.3863.44S熱穩(wěn)定電流A7.624.83)35kV出線斷路器選擇I如何選擇斷路器的額定電流IN=1.05Ie=1.05×94A=99A……具體參數(shù)：4s熱穩(wěn)定電流24.8kA、耐沖擊電63.4Ka、額定開斷電流24.8kA,均滿足要求。表3-5Sw3-35/1000斷路器名稱計算值SW3-35/1000參數(shù)電壓kv38.538.5電流A991000切斷電流2.824.8短路電流沖擊值KA63.44S熱穩(wěn)定電流A2.824.84)10kV進(jìn)線斷路器選擇IIN=1.05Ie=1.05×138A=1450A…選用：進(jìn)線ZN表3-6ZN10-35/3000斷路器名稱計算值ZN12-10/3150參數(shù)電壓kv1010電流A14503000切斷電流2043.3短路電流沖擊值KA1304S熱穩(wěn)定電流A2043.35)10kV出線斷路器選擇IIN=1.05Ie=1.05×138A=145A…選用：出線ZN4-10/1000。表3-7ZN4-10/1000斷路器名稱計算值ZN12-10/3150參數(shù)電壓kv1010電流A1451000切斷電流2.6431.5短路電流沖擊值KA804S熱穩(wěn)定電流A2.6431.5隔離開關(guān)選擇（與斷路器計算方法相同，計算略）根據(jù)回路的額定電壓分別選擇，即要求Ue≥110KV/35KV/10KV,額定電流要比流過隔離開關(guān)的最大持續(xù)電流Imax=1.05X更大,以此為依據(jù)進(jìn)行隔離開關(guān)型號的選擇，并依據(jù)進(jìn)行動穩(wěn)定iCh≤idf、熱穩(wěn)定It2t≥Qdt校驗。（步驟略）。表3-8GW5?110/1250；GW5?35/1250；型號額定電壓KV額定電流A動穩(wěn)定電流峰值KA熱穩(wěn)定電流KA5S熱穩(wěn)定電流KA10SGW5-110/125011012505020GW5-35/12503512505020GN2-10/30001030001007050GN8-10/40010400401435kV中性點消弧線圈選擇35kV電壓級的電容電流,變電架空線路對地的電容電流和變電站35kA電壓設(shè)備及35kV電壓級中性點消弧線圈的容量IQ=KIcUe√3=1.35×30選擇消弧線圈兩臺2*XD-550/35.表3-9XD-550/35消弧圈型號系統(tǒng)電壓KV消弧線圈電壓KV額定容量KVA電流數(shù)值A(chǔ)檔數(shù)XD-55O/353522.255012.5-259電壓互感器的選擇需要將兩臺電壓互感器安裝在每一個電壓級的母線上（省略依據(jù)電壓等級對電壓互感器進(jìn)行選擇，對其動、熱穩(wěn)定校驗的步驟）1)110kV電壓級選擇2×2)35kV電壓級選擇2×JDJJ?353)10kV電壓級選擇2×JDZJ?10表3-10JCC1?110JDJJ?35型號最大容量VA額定電壓KV試驗電壓KV二次負(fù)荷VA連接組標(biāo)號初級繞組次級繞組剩余電壓繞組高壓低壓0.5級1級3級JCC1-1102000110/√30.1/√30.120025001000I,IO,IOJDJJ-35120035/√30.1/√30.1150250600I,IO,IOJDZJ-1030010/√30.1/√30.14060150I/I/I-12-12電流互感器的選擇3.3.6.1110KV電流互感器的選擇電流互感器具體型號的選擇：LCWD—110，變比如下1）線路側(cè)：I=2x7500032)聯(lián)絡(luò)斷路器處：I=75000/(√3110)=393.65A，那么變比選擇400/53.3.6.235KV電流互感器的選擇電流互感器具體型號的選擇：LCWB-35，以下是其變比：1）變壓器到母線及母線分段斷路器處：I=75000/(√338.5)=1124.71A，則變比取2000/52)線路處，取最大負(fù)荷的線路選取處：I=20000/(√338.5)=300A，則變比取400/53.3.6.310KV電流互感器的選擇電流互感器具體型號的選擇：LB-10，以下是其變比：1）變壓器及母線分段斷路器處：I=75000/(√311)=3936.48A，則變比取4000/52)線路處，取最大負(fù)荷的線路選取處：I=900/(√311)=47.24A，，取變比60/5站用變壓器的選擇經(jīng)過分析站用變壓器所用電負(fù)荷（通常取50KVA），在10KV選用S9-80/10型電力變壓器，在35KV選用S9-100/35型電力變壓器，表3-11S9-80/10S9-100/35型號額定容量KVA額定電壓KV連接組別損耗W阻抗電壓%空載電流%高壓低壓負(fù)載空載S9-80/108010±5%0.4Y/yn-0125025042.4S9-100/3510035±5%0.4Y,yn021003506.51.9變電站接地網(wǎng)的設(shè)計計算3.3.8.1確定允許接地電阻；接觸電勢和跨步電勢允許接地電阻Ry=允許接觸電勢E允許跨步電勢Ek變電站的面積S=100×100㎡、土壤電阻率ρ=100Ω3.3.8.2接地電阻計算R≈0.53.3.8.3邊角接觸電勢Ej=3.3.8.4邊角跨步電勢跨步系數(shù)Kk=1.28跨步電勢E通過驗證能夠得出：設(shè)計的該接地網(wǎng)滿足要求。

結(jié)論在對該110KV變電站進(jìn)行設(shè)計以后，我不僅僅有了更加扎實的理論基礎(chǔ)，更好地理解了電氣工程的重點知識，更加了解了自動化專業(yè)獨特的魅力，也加深了對變電站一次電氣部分設(shè)計的認(rèn)識與理解。我更加明白了變電站具有什么樣的特點，其對于電力系統(tǒng)有何重要的意義，變電站是如何運行等等。對于各類電氣主接線圖，我也有了更加全面的把握。我知道應(yīng)該怎樣以不同的方式運行倒閘操作程序，更加清楚電氣設(shè)備具體的工作原理