110kV變電站二次設計

110kV書院變電站二次設計

XXXX 指導教師：XXXXX

(XXXXX學院，XXXX XXXXX

摘 要：隨著XXXX市建設，經濟增長，人口增多，市區的用電負荷大幅度增長，因此建立110kV變電站，為了保證變電站安全穩定的運行，需要二次設計來對付變電站運行中可能出現的各種故障。本設計主要從建立變電站成本和安全性能提出要求，明確110kV作為變電站的主接線，然後計算周圍負載得到所需要的主變壓器參數指標，結合最大負載數據對斷路器、隔離開關型號進行選擇，實現了安全、經濟、可靠的特點，降低了變電站在使用中的故障率， 具有一定的實用價值。

關鍵詞：變電站分析；參數指標；二次部分設計；

Secondary design of 110kV substation

XXXXX Supervisor: XXXXXX

（School of electronic & electrical engineering, XXXX Normal University, 476XXX, China）

Abstract: With the urban construction of City, economic growth, population increase, the power load of the urban area increases substantially. Therefore, to establish 110kV academy substation, in order to ensure the safe and stable operation of the substation, secondary design is needed to deal with various possible problems in the operation of the substation. This design mainly puts forward the requirements from the establishment of substation cost and safety performance, defines 110kV as the main wiring of the substation, calculates the surrounding load to get the required parameters of the main transformer, and selects the model of circuit breaker and disconnector combined with the maximum load data, which realizes the characteristics of safety, economy and reliability, and reduces the failure rate of the substation in use It has certain practical value.

Key words: Substation analysis; Parameter index; Secondary part design;

電力工業是國民經濟的一項基礎工業和國民經濟發展的先行工業，其發展水平是反映國家經濟發展水平的重要標誌。變電站是聯繫發電廠和用戶的中間環節，起著變換和分配電能的作用，這就要求變電所的二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運行工作，為國民經濟服務。

近年來一些發達國家的能源不是很豐富，進而導致電力資源不是充足。為了滿足需求，這些國家已經形成了完善的變電設計理論，完善的變電設計理論做到了節約、集約、高效等特點。在國內現如今的電力發展階段,110kV規模的變電站在如今的電力行業中應用最廣泛。然而在110kV變電站運行的過程中仍然存在很多的問題，比如，2017年陳珩提出變電站在頻繁的使用過程中，經常出現電壓波動，頻率波動，運行中的電力系統受到切除或投入系統的主要原件造成的幹擾，或者負荷的突然大幅度變化對電力系統的幹擾等使電力系統失去同步運行的能力[1]。在電氣設備的選擇和接線方面，謝承鑫等人研究得出電氣設備的選擇以及設計思路的不合理，造成使用過程中發生事故的機率增加，工作效率不能滿足經濟效益的需求，主接線過於繁瑣,造成系統過多的線路糾纏在一起,對整個供電系統的安全問題造成一定的威脅。[2]2017年毛力夫研究得出變電站的二次部分設計時需要對電力系統進行多方面的控制和保護，在電氣設備的選擇及設計上,必須要制定出一套合理的設計方案，以電氣設備的所有額度和內部的基礎參數作為參考數據來進行電氣設備的類型選擇。[3]由此可見在110kV變電站二次設計部分還是有很多不足。

現根據上述缺點進行二次設計儘可能的減少使用中發生故障的概率，提高電能質量，從而滿足經濟發展和日常生活的需求。

變電站原始資料分析截止2017年，XX市擁有110千伏變電站22座，主變35臺，容量1133.5兆伏安；不滿足日益增長的供電需求，因此，商丘市供電局根據實際需要，報請省電力公司批准同意，在XX市新建110kV變電站，作為市區主要的電力傳輸裝置，該變電站通過電網滿足市區的電力供應需求。查閱資料得知，2014年到2019年變電站最大載荷承受數值為28200kW及39500kW，線損率取5%，功率因素取0.9。

商丘市屬暖溫帶大陸性季風氣候。冬季多偏北風，寒冷乾燥；春季風多日暖，乾旱少雨；夏季受偏南風影響，炎熱多雨，亦間有陣雨、冰雹帶來危害；秋季雨量偏少，日照充足。按候平均氣溫劃分四季，候平均氣溫10℃以下為冬季，22℃以上為夏季，10-22℃之間為春、秋季。商丘市冬季較長，夏季次之，春、秋兩季明顯較短。根據溫度、溼度、氣候的影響，為了滿足人口密集地區的用電需求，有效保障可靠供電，商丘110kV書院變電站在市區內建立。

2 110kV書院變電站主接線的選擇

2.1主接線設計要求

「變電所主接線形式應根據變電所在電力系統中的地位、作用、迴路數、設備特點及負 荷性質等條件確定，並且應滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便和節約投資等要求。」（《35～110KV 變電所設計規範》第3.2.1 條）

主接線的基本要求為：

供電可靠性。適應性和靈活性。經濟性。簡化主接線。設計標準化。設計時要考慮檢修是否會對變電站供電造成影響；設備線路檢修期間恢復電力供應所需要的時間以及造成的用電影響，對於重點單位的供電是否可以保持穩定。主接線正常運行時可以應對外界因素的影響，保持線路供電的穩定，科學地分配電力供應，應對設備檢修等突發事件有相應的應急預案。

2.2 主接線設計原則

電氣主接線設計的基本原則是以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政 策、技術規定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，儘可能地節省投資，就近取材，力爭 設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。

2.3 電氣主接線方案設計

變電所電氣主接線是電力系統接線組成的一個重要部分。主接線形式的確定，對電力系統的安全、靈活、穩定、經濟運行以及變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置等將會產生直接的影響。

2.4 擬定主接線方案

方案一：利用雙母線完成110kV的接線，利用 單母線分段完成35kV的接線。方案一的接線方式如圖1所示。

圖1 方案一接線效果圖

方案二：利用單母線分段完成110kV側，35kV 側，10kV的接線。方案二的主接線圖如圖2所示。

圖2 方案二主接線圖

兩種方案比較如表1所示

表1 兩種方案比較表

結合上述兩種接線方式的對比分析得出：使用雙母線完成110kV接線可以保證供電的正常，具有一定的抗風險能力，而在35kV及10kV旁，單母線分段的方法更加的科學有效。對比分析得出後者接線方式更加合理。

3 變壓器的選擇

變壓器的主要作用是把主電壓進行平均的分配,然後輸送到各個分輸線路送入每個居民家中進行使用,因此變壓器是整個供電系統能夠正常工作的保證。

根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的參數，查閱資料得知，2014年到2019年變電站最大載荷承受數值為28200kW及39500kW，線損率取5%，功率因素取0.9。

主變壓器參數選擇標準為：

主變壓器參數選擇：

所選變壓器型號參數見表2。

表2 選取主變壓器參數表

4 短路電流計算

4.1短路的原因和形式

短路的原因有：

1．電氣設備或載流導體等因絕緣老化、遭受機械損傷，雷擊、過電壓等原因引起絕緣損壞；

2. 架空線路因大風、導線覆冰引起電桿倒塌等，或因鳥獸跨接裸體導體等；

3. 電氣設備因設計、安裝、維護不良等所致的設備缺陷引發的短路；

4. 運行人員違反安全操作規程而誤操作，如運行人員帶負荷拉隔離開關，線路或設備檢修後不拆除接地線直接加上電壓等。

短路的形式有:

1) 單相短路

2）兩相短路

3）兩相接地短路

4）三相短路

4.2計算短路電流的目的

計算短路電流的目的是：保障電力系統的安全運行、正確選擇電氣設備、校驗電氣設備。避免在短路電流損壞電氣設備，如果短路電流過大，需採用限流措施，以及進行繼電保護裝置的整定計算。而該變電站原短路電流由於是在不考慮電纜電阻的情況下計算的,這樣會致使在選擇和校驗設備上產生誤差，造成設備損壞和運行不當。所以，為了變電站更加安全的運行,在短路電流上我們需考慮電纜電阻。

4.3 各迴路最大持續工作電流

4.3 短路電流分析

短路對於變電站的設計至關重要，短路是研究變電器的重要環節，體現在：

1）主接線的分析。

2）導線設備的檢修。

3）對於周圍高架線路的分析設置，需要結合短路狀態下的電流對安全距離進行設計。

4）對於繼電器的選擇都是建立在短路電流基礎上實現的數據分析，作為參數設計的主要依據。 短路電流計算位置的設計。

k1-110kV變電所主變110kV母線；k2-110kV變電所主變35kV母線; k3-110kV變電所主變10kV母線

圖3 變電所短路電路圖

110kV變電所降壓變壓器2臺40MW，並列運行：

系統等值電抗圖如圖4所示。

圖4 系統等值電抗圖

當110kV母線處即k1點短路時：

5 電氣設備的選擇

5.1 斷路器的選擇

110kV母線斷路器選擇

斷路器選擇和校驗的原則就是：按正常工作狀態設計，在短路狀態下檢驗。

10kV母線斷路器選擇

表4　110kV母線斷路器性能指標

表5　35kV母線斷路器參數表

表6　10kV母線斷路器參數表

5.2 隔離開關的選擇

5.21 110kV母線側隔離開關選擇

1）電壓：因為Ug=110kV,Un=110kV,所以Ug=Un。

2）電流：查表3得：Igmac=220A

選出GW2-110-600型，見表7。

表7　110kV控制裝置性能參數

5.22 35kV母線側

1）電壓：因為Ug=35kV，Un=35kV,所以Ug=Un.

2）電流：查表3得：Igmac=690A。

選出GW2-35-1250型，見表8。

表8　35kV控制裝置性能參數

經以上校驗，此隔離開關滿足各項要求。

10kV母線側，選用GN1-10/1000-80。

表9　10kV控制裝置性能參數表

因為In=2000A,Igmax=2420A，得出In<Igmax。

動穩定：ich<imax

由於ich=73.67kA，imax=100kA,得出ich<imax。

參考文獻

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致 謝

本次畢業設計已經接近尾聲，由於經驗匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及同學們的支持，想要完成這個設計是很困難的。

在這裡首先要感謝我的指導老師。她平日裡工作繁多，但在我做畢業設計的每個階段，從查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，後期詳細設計等整個過程中都給予了我悉心的指導。其次要感謝和我一起作畢業設計的同學，他們在本次設計中幫我解決了很多困難。

最後還要感謝大學三年來所有的老師，為我們打下專業知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業設計才會順利完成。

謝謝。