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1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院專(zhuān) 科 生 畢 業(yè) 大 作 業(yè) 題 目：110kV變電站一次部分設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)中心： 層 次： 專(zhuān) 業(yè)： 年 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 年 月 日內(nèi)容摘要變電站是電力系統(tǒng)的一部分，其功能是變換電壓等級(jí)、匯集配送電能，主要包括變壓器、母線(xiàn)、線(xiàn)路開(kāi)關(guān)設(shè)備、建筑物及電力系統(tǒng)安全和控制所需的設(shè)施。 電力工業(yè)是關(guān)系國(guó)家能源戰(zhàn)略安全的行業(yè)，將進(jìn)一步優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)、狀態(tài)檢修的功能，極大地提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，對(duì)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)具有極為重要的意義。關(guān)鍵詞：變電站；變壓器；斷路器；防雷裝置 目 錄內(nèi)容摘要1引言1第一章 變電站的介紹及110KV變電站的介紹11.

2、1變電站的分類(lèi)有如下幾種：11.2 變電站安裝位置及優(yōu)點(diǎn)21.3 110KV變電站的特點(diǎn)21.4 變電站設(shè)計(jì)意義21.5 110kV智能箱式變電站設(shè)計(jì)31.6 初選型號(hào)為SFS96300/110的變壓器原因：3第二章 電氣主接線(xiàn)42.1 斷路器與隔離開(kāi)關(guān)的選擇42.2 110KV變電站主變壓器的選擇42.3 110KV配電裝置電氣接線(xiàn) 52.4 110KV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇52.5 單母線(xiàn)分段接線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)6第三章 冷卻調(diào)節(jié)73.1冷卻方式7第四章 變電站的防雷與接地84.1變電站的保護(hù)84.2接地保護(hù)8參考文獻(xiàn)10 引言近十幾年來(lái)，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展迅速。雖然供電緊張的情況已經(jīng)基本上不復(fù)存在，

3、但是電力工業(yè)的發(fā)展還需要進(jìn)一步的加強(qiáng)。各地區(qū)確實(shí)都興建了為數(shù)不少的變電站，這些新站自動(dòng)化程度高，甚至無(wú)需看守；可是，變電站內(nèi)設(shè)備眾多，安全問(wèn)題也屢見(jiàn)不鮮，投資與收益往往令人擔(dān)心，因此對(duì)未來(lái)變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)該向經(jīng)濟(jì)和安全的路線(xiàn)走下去。本文對(duì)不同種類(lèi)變電站的各特點(diǎn)進(jìn)行介紹，及對(duì)其進(jìn)行接線(xiàn)和對(duì)其進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)，希望可以設(shè)計(jì)出較為完美的變電站。 第一章 變電站的介紹及110KV變電站的介紹 1.1變電站的分類(lèi)有如下幾種：1.1.1 電站在電力系統(tǒng)中的地位及優(yōu)點(diǎn)：(1)系統(tǒng)樞紐變電站。優(yōu)點(diǎn)： 容量大，供電范圍廣。(2)地區(qū)一次變電站。 優(yōu)點(diǎn)： 容量較大，出線(xiàn)回路數(shù)較多，對(duì)供電的可靠性要求也比較高。(3)地區(qū)

4、二次變電站。 優(yōu)點(diǎn)： 全站停電后，本地區(qū)中斷供電。(4)終端變電站。優(yōu)點(diǎn)：在輸電線(xiàn)路終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，經(jīng)降壓后直接向用戶(hù)供電，全站停電后，只是終端用戶(hù)停電。 1.2 變電站安裝位置及優(yōu)點(diǎn)(1)室外變電站。優(yōu)點(diǎn)：建筑面積小，建設(shè)費(fèi)用低，電壓較高的變電站一般采用室外布置。(2)室內(nèi)變電站。優(yōu)點(diǎn)：占地面積小。(3)地下變電站。優(yōu)點(diǎn)：占地少，不用人值班。(4)箱式變電站。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、可靠性高、安裝方便。(5)移動(dòng)變電站。優(yōu)點(diǎn)：能隨時(shí)隨地使用,方便實(shí)用。 1.3 110KV變電站的特點(diǎn)(1) 新建的110KV變電所多為終端變電所，主接線(xiàn)大多采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)或內(nèi)橋接線(xiàn)。(2) 市區(qū)新建的11

5、0KV變電所布置方式基本為半戶(hù)內(nèi)布置方式或全戶(hù)布置方式。(3) 新建變電所都采用分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)行無(wú)人值班、少人值守管理。 1.4 變電站設(shè)計(jì)意義 當(dāng)今人口爆炸的社會(huì)中，人均土地資源越來(lái)越珍貴，經(jīng)濟(jì)越來(lái)越被人們所重視，人們的安全意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng)，所以在未來(lái)的日子里主要發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該向箱工變電站的方向進(jìn)。但同時(shí)也注重其設(shè)計(jì)的靈活性，方便性。 1.5 110kV智能箱式變電站設(shè)計(jì)（1）原則 1)設(shè)備可靠，免維護(hù)設(shè)計(jì) 。 2)變電站造價(jià)低，性?xún)r(jià)比高 。 3)施工周期短，見(jiàn)效快 。 4)箱式變電站結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。 5)便于變電站的集中維護(hù)與管理 。（2）產(chǎn)品特點(diǎn)與特色 1)變電站實(shí)現(xiàn)“五

6、無(wú)”。 無(wú)房、無(wú)圍墻、無(wú)電纜溝、無(wú)架構(gòu)、無(wú)人值守 2)變電站建設(shè)工廠(chǎng)化 。箱式變電站適用于礦山、工廠(chǎng)企業(yè)、油氣田和風(fēng)力發(fā)電站，它替代了原有的土建配電房，配電站，成為新型的成套變配電裝置。 3)戶(hù)外式安裝 。能隨時(shí)隨地使用。 4)高可靠性免維護(hù)設(shè)計(jì) 。采用綜合自動(dòng)化、微機(jī)控制保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)均采用數(shù)字式微機(jī)保護(hù)裝置。 5)經(jīng)濟(jì)，靈活，安全。 1.6 初選型號(hào)為SFS96300/110的變壓器原因：1） 安全，不易燃燒，防火可直接安裝在負(fù)荷中心，其安全性易被人們所接受。2） 安裝簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，符合人們的經(jīng)濟(jì)消費(fèi)觀念。3） 防潮性好，可在100%濕度下正常運(yùn)行。4） 損耗低，噪聲小，不會(huì)對(duì)周?chē)木?/p>

7、民造成影響。5） 散熱好，過(guò)載能力強(qiáng)，安全性高。6） 體積小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不會(huì)占用較大的空間。第二章 電氣主接線(xiàn)2.1 斷路器與隔離開(kāi)關(guān)的選擇 高壓斷路器是發(fā)電廠(chǎng)和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開(kāi)關(guān)設(shè)備，它既可以在正常情況下接通或斷開(kāi)電路，又可以在系統(tǒng)故障的情況下自動(dòng)迅速地?cái)嚅_(kāi)電路。高壓斷路主要功能是： 正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線(xiàn)路接入電網(wǎng)或退出運(yùn)行，起著控制作用。當(dāng)設(shè)備或線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，能迅速切除故障回路，保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，起著保護(hù)作用。 高壓斷路器是開(kāi)關(guān)電器中功能最為完善的一種設(shè)備，其最大特點(diǎn)是能斷開(kāi)電器中負(fù)荷電流和短路電流。2.2 110KV變電站主變壓器的選擇主變壓器選擇：(1)應(yīng)選

8、用有載調(diào)壓變壓器，調(diào)壓分接頭范圍: 11081.5%/10.5kV或11081.5%/11kV。(2)阻抗電壓百分比及允許偏差:普通變壓器105% ；高阻抗變壓器145%175%。2.2.1 變電站主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇 變電站主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)SDJ 161電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定和審批的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)決定。凡裝有兩臺(tái)（組）主變壓器的變電站，其中一臺(tái)（組）事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該站全部負(fù)荷的80，同時(shí)考慮下一電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的支持，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證對(duì)所有用戶(hù)的供電。凡裝有三臺(tái)（組）及以上主變壓器的變電站，其中一臺(tái)（組）事故停運(yùn)后，其余主變壓器

9、的容量應(yīng)保證對(duì)該站全部負(fù)荷的正常供電。在用的主要有31.5MVA、40MVA、50MVA、63 MVA四種規(guī)格。變電站主變終期規(guī)模宜按以下確定：2.2.2 110kV變電站A類(lèi)供電區(qū)采用34臺(tái)主變壓器，單臺(tái)容量宜為50、63MVAB類(lèi)供電區(qū)采用3臺(tái)主變壓器，單臺(tái)容量宜為40、50MVA。C類(lèi)供電區(qū)采用23臺(tái)主變壓器，單臺(tái)容量宜為31.5、40MV2.3 110KV配電裝置電氣接線(xiàn)(1)110kV配電裝置一般采用雙母線(xiàn)(單或雙分段)接線(xiàn)，當(dāng)線(xiàn)路、變壓器連接元件總數(shù)少于6回時(shí)，宜采用單母線(xiàn)接線(xiàn)；元件總數(shù)為6回及以上時(shí)，宜采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)；(2)當(dāng)為了限制110kV母線(xiàn)短路電流或滿(mǎn)足系統(tǒng)分區(qū)運(yùn)行要求時(shí)

10、，亦可考慮采用雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)；(3)對(duì)于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較薄弱的110kV配電裝置或無(wú)條件停電檢修的情況，可采用雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)，主變壓器回路宜接入旁路母線(xiàn)。2.4 110KV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇2.4.1 為保證電氣設(shè)備和母線(xiàn)檢修安全，選擇隔離開(kāi)關(guān)帶接地刀閘。2.4.2 這個(gè)隔離開(kāi)關(guān)安裝在戶(hù)外，因此也要選擇戶(hù)外式。2.4.3 這個(gè)回路額定電壓為110KV，所以選的隔離開(kāi)關(guān)額定電壓就應(yīng)該大于或等于110KV，且隔離開(kāi)關(guān)的額定電流大于流過(guò)斷路器的最大電流2.4.4 初選GW4110D型單接地高壓隔離開(kāi)關(guān)其主要技術(shù)參數(shù)如下2.4.5 校驗(yàn)所選的隔離開(kāi)關(guān)（1） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定電流等于極限通過(guò)電流峰值即5

11、5kA流過(guò)這個(gè)斷路器的短路沖擊電流18.54KA.S 即55KA18.54KA.S動(dòng)穩(wěn)定要求滿(mǎn)足。（2） 熱穩(wěn)定檢驗(yàn) 斷路器允許熱效應(yīng) 短路熱效應(yīng) 熱穩(wěn)定滿(mǎn)足要求。 經(jīng)以上校驗(yàn)可知，所選隔離開(kāi)關(guān)滿(mǎn)足要求，因此確定選用GW4-110D型高壓隔離開(kāi)關(guān)。 2.5 單母線(xiàn)分段接線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn) 由于變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負(fù)荷增長(zhǎng)而擬建的。那么其負(fù)荷為地區(qū)性負(fù)荷。變電站110KV側(cè)和10KV側(cè)，均為單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。110KV220KV出線(xiàn)數(shù)目為5回及以上或者在系統(tǒng)中居重要地位，出線(xiàn)數(shù)目為4回及以上的配電裝置，在采用單母線(xiàn)、分段單母線(xiàn)或雙母線(xiàn)的35KV110KV系統(tǒng)中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，

12、可設(shè)置旁路母線(xiàn)。2.5.1 110KV電氣主接線(xiàn)單線(xiàn) 圖2.5.1單母線(xiàn)分段帶旁母接線(xiàn)(1)單母線(xiàn)分段帶旁母接線(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)1)簡(jiǎn)單清晰、操作方便、易于發(fā)展2)可靠性、靈活性差3)旁路斷路器還可以代替出線(xiàn)斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線(xiàn)斷路器，保證重要用戶(hù)供電簡(jiǎn)單清晰、操作方便、易于發(fā)展(2)單母線(xiàn)分段帶旁母接線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)1)設(shè)備少、投資小2)用母線(xiàn)分段斷路器兼作旁路斷路器2.5.2 110KV電氣主接線(xiàn)雙線(xiàn) 圖2.5.2雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)(1)雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)1)提高供電可靠性，便于斷路器檢修時(shí)供電2)檢修任意母線(xiàn)，不會(huì)停止對(duì)用戶(hù)的供電3)運(yùn)行調(diào)度靈活，通過(guò)到閘操作可形成不同的運(yùn)行方

13、式，倒匝操作要遵守“先合后斷”順序(2)雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)1)占地大、設(shè)備多、投資大2)母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器第三章 冷卻調(diào)節(jié)3.1冷卻方式3.1.1油浸自冷式 油浸自冷式就是以油的自然對(duì)流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對(duì)流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒(méi)有特別的冷卻設(shè)備。 3.1.2油浸風(fēng)冷式 油浸風(fēng)冷式是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇，利用吹風(fēng)機(jī)幫助冷卻，加裝風(fēng)冷后可使變壓器的容量增加30%35%。 3.1.3強(qiáng)迫油循環(huán)式 強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式，又分強(qiáng)油風(fēng)冷和強(qiáng)油水冷兩種。它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻器后再?gòu)?fù)回油箱。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，

14、利用風(fēng)扇吹風(fēng)或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。這種方式若把油的循環(huán)速度比自然對(duì)流時(shí)提高3倍，則變壓器可增加容量30%。第四章 變電站的防雷與接地4.1變電站的保護(hù)4.1.1雷電的危害 雷電的破壞作用主要是雷電流引起的。雷電流是一種幅值很大、陡度很高的沖擊波電流。由雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓，其電壓幅值可高達(dá)億伏，電流幅值可高達(dá)幾十萬(wàn)安培，對(duì)工廠(chǎng)供電系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備和建筑物都會(huì)造成很大危害。雷電所造成的危害主要通過(guò)直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波侵入來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.1.2防雷裝置 防直擊雷采用的措施是引導(dǎo)雷云與避雷裝置之間放電，使雷電流迅速泄入大地，從南而保護(hù)建（構(gòu)）筑物免受雷擊。防直擊雷的避雷裝置有避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)

15、、避雷線(xiàn)等。 防止由于雷電感應(yīng)在建筑物上聚集電荷的方法是在建筑物上設(shè)置收集并泄放電荷的裝置。如避雷帶、避雷網(wǎng)。防止建筑物內(nèi)金物上雷電感應(yīng)的方法是將金屬設(shè)備、管道等金屬物上雷電感應(yīng)的方法是將金屬設(shè)備、管道等金屬物均通過(guò)接地裝置與大地用可靠的連接，以便將雷電感應(yīng)電荷立即引入大地，避免雷害。 防止雷電波沿供電線(xiàn)路侵入建筑物內(nèi)行之有效方法是利用避雷器將雷電波引入大地，以免危及電氣設(shè)備。4.2接地保護(hù)4.2.1接地保護(hù)的三種類(lèi)型（1） IT系統(tǒng)。IT系統(tǒng)是在中性點(diǎn)不接地的三相三線(xiàn)系統(tǒng)中采用的保護(hù)接地方式，電氣設(shè)備的不帶電金屬部分直接經(jīng)接地體接地，如圖4.2.1（A）所示。 圖4.2.1(A)低壓配電的I

16、T系統(tǒng)TNS系統(tǒng)：配電線(xiàn)路中線(xiàn)N與保護(hù)線(xiàn)PE分開(kāi)，電氣設(shè)備的金屬外殼接在保護(hù)線(xiàn)PE上，如圖4.2.1(B)（b）所示。在正常情況下，PE線(xiàn)上沒(méi)有電流流過(guò)，不會(huì)對(duì)在PE線(xiàn)上的其它設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。這種接線(xiàn)適用于環(huán)境條件較差、安全可靠要求較高以及設(shè)備對(duì)電磁干擾要求較嚴(yán)的場(chǎng)所。 TNCS系統(tǒng)：該系統(tǒng)是TNC與TNS系統(tǒng)的綜合。電氣設(shè)備大部分采用TNC系統(tǒng)接線(xiàn)，在設(shè)備有特殊要求的場(chǎng)合，局部采用專(zhuān)設(shè)保護(hù)線(xiàn)接成TNS形式，如圖4.2.1(B)(c)所示。 圖4.2.1(B)TNS系統(tǒng)和 TNCS系統(tǒng)4.2.2重復(fù)接地 如不重復(fù)接地，則當(dāng)PE線(xiàn)或PEN線(xiàn)斷線(xiàn)且有設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，接在斷線(xiàn)后面的所有設(shè)備

17、外露可導(dǎo)電部分都將呈現(xiàn)接近于相電壓，如圖4.2.2(a)所示，這是很危險(xiǎn)的。如進(jìn)行了重復(fù)接地，如圖4.2.2(b) 所示，則當(dāng)發(fā)生同樣故障時(shí)，斷線(xiàn)后面的設(shè)備可導(dǎo)電部分對(duì)地電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相電壓，危險(xiǎn)程度大大降低。 圖4.2.2重復(fù)接地功能示意(1)沒(méi)有重復(fù)接地的系統(tǒng)(2)采用重復(fù)接地的系統(tǒng)易經(jīng)上曾提到，“云從龍，風(fēng)從虎”，神龍擺尾將風(fēng)起云涌，英雄匯集。作為電力行業(yè)專(zhuān)屬顧問(wèn)，遠(yuǎn)光將繼續(xù)不斷通過(guò)“精耕細(xì)作”，提供越來(lái)越多的產(chǎn)品和服務(wù)，滿(mǎn)足不斷變化的客戶(hù)管理需求，有效推動(dòng)電力企業(yè)信息化進(jìn)步、技術(shù)革新、管理升級(jí)，引領(lǐng)中國(guó)電力行業(yè)管理軟件的發(fā)展潮流。參考文獻(xiàn)1 高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù).北京：中國(guó)電力出版社，20082 趙衛(wèi)霞.關(guān)于數(shù)字化變電所的思考.云南電力技術(shù).2008年6月，第36卷.3張勁松，俞建育.電子式電壓互感在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用.華東電力.2009年8月，第37卷第8期4羅時(shí)俊，董偉明.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)配置.江西電力.2009年第3期，第33卷.5馬永翔，李潁峰.發(fā)電廠(chǎng)變電所電氣部分.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，201014