110kV变电站电气一次系统设计(2)

5.5 母线的选择及校验 ....................................................... 27

5.5.1 110kV进线的选择及校验 ............................................... 27

5.5.2 35kV母线的选择及校验 ................................................ 28

5.5.3 35kV出线的选择及校验 ................................................ 29

5.5.4 10kV母线的选择及校验 ................................................ 30

5.5.5 10kV出线的选择及校验 ................................................ 31

5.6 避雷器的选择及校验 ..................................................... 31

5.6.1 110KV侧避雷器的选择和校验 ........................................... 32

5.6.2 35KV侧避雷器的选择和校验 ............................................ 32

5.6.3 10KV侧避雷器的选择和校验 ............................................ 33

6 主接线方案的经济比较 ..................................................... 34

6.1 方案三与方案四的综合投资 ............................................... 34

6.2 方案1与方案3的年运行费用 ............................................. 34

6.3 最终方案确定 ........................................................... 36

7 变电站配电装置的设计 ..................................................... 37

7.1 配电装置的分类： ....................................................... 37

7.2对配电装置基本要求： ................................................... 37

7.3配电装置的设计 ......................................................... 37

7.4电气设备的配置 ......................................................... 37

7.4.1隔离开关的配置： ..................................................... 37

7.4.2接地刀闸的配置： ..................................................... 38

7.4.3电压互感器的配置： ................................................... 38

7.4.4电流互感器的配置： ................................................... 38

7.4.5避雷器的配置： ....................................................... 38

8 防雷保护设计 ............................................................. 39

8.1避雷针的作用 ........................................................... 39

8.2避雷针的配置 ........................................................... 39

8.2.1避雷针的配置原则： ................................................... 39

8.3防雷保护方案 ........................................................... 39

8.4保护全面积的校验 ....................................................... 41

结论 ....................................................................... 42

参考文献 ................................................................... 43

致谢 ....................................................................... 44

1 前言

能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量

上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电

力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国

家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二

次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电

力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起

着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。

本次毕业设计的目的在于进一步巩固和运用专业知识能力，达到理论与实际相结合，

使所学过的专业知识具体化、形象化。本次设计可作为对所有专业课程的一次综合能力考

核。本次毕业设计内容为110kV地区变电所电气一次系统设计，并根据变电所设计的基本

原理，务求掌握变电站电气一次系统的原理及设计过程。通过对原始资料的分析、主接线

的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、电气主接线图的绘制以及

避雷器、避雷针的选择及防雷保护设计等步骤、最终确定了110kV变电站的主要电器设备、主接线图、变电站防雷保护方案以及配电装置的设计。

2 变电站电气主接线设计

2.1 主接线设计的基本要求

主接线的设计应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。

2.1.1 可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。

2.1.1.1 研究主接线可靠性应注意的问题

（1） 应重视国内外长期运行德尔实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的

衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而目前进作为参考。

（2） 主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综

合。

（3） 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性，采用可靠性高的电气设备

可以简化接线。

（4） 要考虑所涉及发电厂、变电站在电力系统中的地位和作用。

2.1.1.2 主接线可靠性的具体要求

（1） 断路器检修时，不宜影响系统的供电。

（2） 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要

保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。

（3） 尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性。

（4） 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。

2.1.2 灵活性

主接线应满足在调度、检修及扩建的灵活性。

（1） 调度时，应可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，

满足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的系统要求。

（2） 检修时，可以方便的停运断路器、母线及基点保护设备，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） 扩建时，可以容易的从初期接线过渡到最终的接线。在不影响连续供电或停电

时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且一次和二次部分的扩建工作量最少。

2.1.3 经济性

主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。

2.1.3.1 投资省

（1） 主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等

一次设备。

（2） 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。

（3） 要能使限制短路电流，以便于选择廉价的电气设备和轻型电器。

（4） 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电站可采

用简易电器。

2.1.3.2 占地面积小

主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积少。

2.1.3.3 电能损失少

经济合理的选择主变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。

此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变

电站接入系统的电压等级一般不超过两种。

2.2 主接线方案的选择、比较、确定

变电站的电气主接线应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，变压器连接组件总数、设备特点等要求。并应综合考虑供电的可靠、运行灵活、操作方便、投资节约和便于过度或扩建等的要求。所以，本设计主接线的确定不仅对变电

站本身电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定密切相关，而且对电

力系统整体运行可靠性、灵活性和经济性有较大影响。所以，必须正确处理好各方面的关

系，全面分析有关影响因素，最终得出合理的主接线方案。

2.2.1 对原始资料的分析

(1) 110kV进线2回，归算至此110kV母线的系统短路电抗为0.2，基准电压取平均

电压，基准功率取100MVA;

(2) 35kV出线10回，最大负荷80MW，最小负荷60MW，功率因数0.85，最大负荷小

时数5000；

(3) 10kV出线10回，最大负荷30MW,最小负荷203WM，功率因数0.8，最大负荷小

时数4500；

(4) 所用电2%；

(5) 环境条件，同本地环境条件。

2.2.2主接线方案初步拟定

方案一如图2-1所示，35kV侧采用单母线带旁路接线，虽可靠性提高，但增加了断路

器和隔离开关数目，接线复杂，投资很大配电装置占地面积增大。

方案二如图2-2所示，110kV、35kV侧均采用双母线接线，虽可靠性很好，但操作复

杂，容易出现误操作，检修任意回路时，该回路仍需停电或短时停电，结构复杂，投资大，占地面积大。

方案三如图2-3所示，110kV侧采用单母线分段能满足可靠性，灵活性，经济性要求，

对35kV、10kV侧均采用单母线分段接线，调度灵活，扩建方便。

方案四如图2-4所示，110kV侧采用外桥接线，操作简单，在线路故障或切除、投入

时，不影响其余回路工作。35kV采用双母线接线可靠性较强。

方案五如图2-5所示，110kV、35kV侧采用双母线接线，结构复杂，投资大，占地面

积大，10kV侧采用单母线接线，可靠性差。

综上所述，选用方案三、方案四进行短路计算、经济性比较。

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