变电站设计

摘要  随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个降压变电站,此变电站有三个电压等级：高压侧电压为110kv,有二回线路；中压侧电压为35kv,有六回出线；其中有四回出线是双回路供电。低压侧电压为10kv,有八回出线,其中有六回是双回路供电。同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台SFSZL-31500/110主变压器，其他设备如站用变，断路器，隔离开关，电流互感器，高压熔断器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。 关键字：   变电站      设计     目 录 第一章         电气主接线的设计…………………………………………6 1.1           原始资料分析…………………………………………………………6 1.2           主结线的设计…………………………………………………………6 1.3           主变压器的选择………………………………………………………11 1.4           变电站运行方式的确定………………………………………………12 第二章         短路电流计算………………………………………………13 第三章         电气设备的选择……………………………………………14 3.1　断路器的选择…………………………………………………………14 3.2　隔离开关的选择………………………………………………………15 3.3　电流互感器的选择……………………………………………………16 3.4　电压互感器的选择……………………………………………………16 3.5　熔断器的选择…………………………………………………………17 3.6　无功补偿装置…………………………………………………………18 3.7　避雷器的选择…………………………………………………………18 第四章         导体绝缘子套管电缆………………………………………20 4.1        母线导体选择…………………………………………………………20 4.2        电缆选择………………………………………………………………21 4.3        绝缘子选择……………………………………………………………21 4.4        出线导体选择…………………………………………………………22　　 第五章         配电装置……………………………………………………23 第六章         继电保护装置………………………………………………25 6.1        变压器保护……………………………………………………………25 6.2        母线保护………………………………………………………………26 6.3        线路保护………………………………………………………………27 6.4        自动装置………………………………………………………………27 第七章　站用电系统…………………………………………………29 第八章　结束语………………………………………………………31       第一章  电气主接线的设计 一、        原始资料分析 本设计的变电站为降压变电站,有三个电压等级：高压侧电压为110kv,有二回线路；中压侧电压为35kv,有六回出线；其中有四回出线是双回路供电。低压侧电压为10kv,有八回出线,其中有六回是双回路供电。从以上资料可知本变电站为配电变电站。 二、        主接线的设计 配电变电站多为终端或分支变电站，降压供给附近用户或一个企业，其接线应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资和减少占地面积。随着出线数的不同，可采用桥形、单母分段等。低压侧采用单母线和单母线分段。可按一下几个原则来选： 1 运行的可靠 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 2 具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。     3 操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 4 经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 5应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。 变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。   1．  110KV侧 根据原始资料，待设变电站110kv侧有两回线路。按照《发电厂电气部分课程设计参考资料》规定：在110~220kv配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。待设变电所可考虑以下几个，并进行经济和技术比较。 方案1：采用单母线分段带旁路接线 其优缺点：⑴对重要用户可采用从不同母线分段引出双回线供电电源。 ⑵当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作，但需限制一部分用户的供电。 ⑶单母线分段任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作。 ⑷单母线分段便于过渡为双母线接线。 ⑸采用的开关、刀闸较多，某一开关检修时，对有穿越电流的环网线路有影响。 〔6〕开关检修时，可用旁路代路运行，无需停电。 〔7〕易于扩建，利于以后规划。 方案2：采用内桥接线 其优缺点：⑴两台断路器1DL和2DL接在电源出线上，线路的切除和投入是比较方便。 ⑵当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。 ⑶当变压器故障时，如变压器1B故障，与变压器1B连接的两台断路器1DL和3DL都将断开，当切除和投入变压器时，操作也比较复杂。 ⑷较容易影响有穿越功率的环网系统，内桥接线适用于故障较多的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电所。 方案3：采用外桥接线 其优缺点：⑴当变压器发生故障或运行中需要切除时，只断开本回路的断路器即可。 ⑵当线路故障时，例如引出线1X故障，断路器1DL和3DL都将断开，因而变压器1B也被切除。               ⑶外桥接线适用于线路较短、变压器按经济运行需要经常切换且有穿越性功率经过的变电所。 以上三个方案所需110KV断路器和隔离开关数量： 方案比较 单母线分段接线 内桥式接线 外桥式接线 断路器台数 5 3 3 隔离开关组数 16 8 6 经以上三种方案的分析比较： 方案1虽然所用设备多，不经济，（单母线分段带旁路接线）但当任一回路的断路器检修时，该电站无需停电，对有重要负荷的地方有重要意义。 方案2（内桥式接线）虽然所用设备少、节省投资，但以后扩建最终发展为单母线分段或双母线接线方式，且继电保护装置整定有点复杂。 方案3（外桥式接线）虽然具有使用设备最少，且装置简单清晰和建造费用低等优点。但变压器随经济运行的要求需经常切换，当电网有穿越功率流经本站时比较适宜。 由于110kv只有2条进线，出于经济考虑，综合以上各个方案优缺点，决定采用单母分段带旁路接线方式.   2．10KV侧(8回出线) 分析：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，一般采用单母线分段接线 220KV及以下的变电所，供应当地负荷的6-10KV配电装置，由于采用了制造厂制造的成套开关柜，地区电网成环的运行检修水平迅速提高，采用单母分段接线一般均能满足运行需求。（出线回路数增多时，单母线供电不够可靠）   3．  35KV 侧（6回出线） 35kv送出六回线路,可采用单母线接线或单母线分段接线方式。但单母线接线方式只适用于6~220kv系统中只有一台发电机或一台主变压器的发电厂或变电所。一般主变不少于2台，故选用单母分段带旁路接线方式。   主接线  由以上分析比较，可得变电站的主接线方案为：110KV采用单母分段带旁路接线方式，10KV采用单母分段接线，35KV采用单母分段带旁路接线方式。     三种方案粗略的经济性比较： 由于设备选型未定，只能选定某一典型的设备的参考价格进行计算，同时忽略一些投资比较小的，还有投资相对固定的，诸如基建，直流系统，控制系统及其他设备。 第一种方案：110kV单母分段带旁路，35kV单母分段带旁路，10kV单母分段   110kV 项目 单位 数量 设备费 安装费 SF6断路器 台 5.00 256000 9057.48 110kV隔离开关 组 16.00 24000 4410.53 110kV电流互感器 台 5.00 22000 1013.32 110kV避雷器 组 4.00 66000 2656.6 110kV软母线 跨 3.00 　 2374.14   10kV 进线断路柜 台 2.00 119300 3711.72 母联隔离柜 台 2.00 69900 3711.72 母线设备柜 台 2.00 28500 1782.64 馈线柜 台 8.00 53000 3711.72 电容保护柜 台 2.00 51000 3711.72 站用变保护柜 台 2.00 51000 3711.72 站用变柜(空柜) 台 2.00 17000 1782.64 封闭母线桥 三相米 10.00 5000.00　 394.08 穿墙套管 个 6.00 2000.00　 236.59   35kV SF6断路器35kV 台 9.00 150000 9057.48 隔离开关35kV 组 20.00 31500 1058.17 电流互感器35kV 台 9.00 38000 706.31 电压互感器35kV 台 3.00 6000 749.51   第二种方案：110kV内桥接法，35kV单母分段，10kV单母分段   110kV 项目 单位 数量 设备费 安装费 SF6断路器 台 3.00 256000 9057.48 110kV隔离开关 组 8.00 24000 4410.53 110kV电流互感器 台 3.00 22000 1013.32 110kV避雷器 组 4.00 66000 2656.6   35kV SF6断路器35kV 台 9.0 150000 9057.48 隔离开关35kV 组 18.0 31500 1058.17 电流互感器35kV 台 9.00 38000 706.31 电压互感器35kV 台 3.00 6000 749.51   10kV方案同第一种方案   第三种方案：110kV外桥接法，35kV单母分段，10kV单母分段   110kV 项目 单位 数量 设备费 安装费 SF6断路器 台 3.00 256000 9057.48 110kV隔离开关 组 6.00 24000 4410.53 110kV电流互感器 台 3.00 22000 1013.32 110kV避雷器 组 4.00 66000 2656.6   35kV设备同第二种方案   10kV方案同第一种方案   主变的费用为2*2600000＝5200000 第一种方案算得其投资为：5200000+2176671.3+2451286.04+1231278.42＝11059235.76元 第二种方案算得其投资为：5200000+1366123.04+2386169.7+1231278.42＝10183571.16元 第三种方案算得其投资为：5200000+1309301.98+2386169.7+1231278.42＝10126750.54元 可知总投资方面三种方案相差不是很大，出于可靠性及以后的扩建的可能性，采用第一种方案   三、        变电站主变压器的选择 １．负荷计算     在最大负荷水平下的流过主变的负荷：                                                          在最小负荷水平下的流过主变的负荷： 　　　 　 　 　　　　 　　 　　　　 　　　　 　　　　 2、容量选择 按变电所所建成5～10年的规划选择并适当考虑远期10－20年的发展，对城郊变与城郊规划结合。 根据变电所负荷性质和电网结构来确定，对有重要的负荷的变电所应考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内能保证用户1～2级负荷。对于一般性变电所，当一台主变停运后嗣，期于主变应保证全部负荷的70%～80%。 Se (0.7~0.8)Smax      　(0.7~0.8)Smax=(0.7~0.8)*37.72=26.40~30.18MVA 同级电压的单台降压变压器容量级别不宜太多，应从全网出发，推行标准化系统化。 3、台数确定 对大城市郊区的依次变电所在中低压构成环网的情况下装两台。 对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所应考虑装三台的可能。 对规划只装两台主变的变电所其主变基础按大于主变容量的1～2级设计以便主变发展时更换。 根据以上准则和现有的条件确定选用2台主变为宜。 选择的条件2Se≥Sjs(MVA)      n=2    根据容量计算，选择两台SFSZL-31500/110 变压器选择结果及参数 型号 容量（kva） 连接组别 △P0（kw） Ue(kv) SFSL-31500/110 31500 Yn/Yn/D11 38.4 高 中 低 110 38.5 10.5，   四、        变电站运行方式的确定 该站正常运行方式： 110kV、35kV、10kV母线分段开关（在下面选择设备都以该方式下出现的最大短路电流来选择）在合闸位置，#1、#2主变变高、变中中性点只投#1主变，#2主变变高中性点在断开位置。 第二章         短路电流的计算 根据变电所电气主接线做出等值电路，采用标么值计算，取Sb=1000MVA，Vb=Vav，Ib=Sb/ Vb。   为了选择各级电压的设备，选取两短路点d1、d2进行短路计算，计算过程见计算，结果如下表： 短路点 Vn(KV) 运行方式 暂态短路电流I’’(KA) 冲击电流ich(KA) 全电流有效值Ich(KA) 短路容量Sd(MVA) D1 110kV 最大 7.17 18.28 10.90 1429 D2 35kV 最大 2.5 6.38 3.8 160 D3 10kV 最大 23.64 60.28 35.93 422       第三章  电器设备选择 正确地选择电器是使电器主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。 尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。   电器主要选择项目汇总表   设备名称 一般选择项目 特殊选择项目 额定电压 额定电流 热稳定 动稳定 断路器 ， 隔离开关 —— 电流互感器 高压熔断器 —— —— ；选择性 电压互感器   —— —— ——   以下各节列出了各种电器设备选择结果，其计算过程详见计算书。   一、  断路器选择：   据能源部《导体和电器选择设计技术规程》，对主电路所有电气设备进行选择和校验，各级电压的断路器的选择成果见表        计算数据      设备参数   型号     (KV)      （A） ( KA )       (KA)       安装 地点 台数   LW-126/T4000-40  110  126 173.6  4000  7.17  40 18.28 100 63.75  6400 变压器110KV侧，母联及出线 5 LW8-35  35   35  545.6  1600  2.5  25 6.38   63  7.88  2500 350KV主变回路，母联及出线 9 ZN98  10   12 103.8  1250 23.64   31.5 60.28   80 706.94 3969 10KV     出线回路 8 ZN63  10   12 1909.59  4000 23.64   40 60.28  100 706.94 6400 10KV主变回路及母联 3   二、 隔离开关的选择     选择隔离开关的方法和要求与选择断路器相同，为了使所选择的隔离开关符合要求，又使计算方便，各断路器两侧的隔离开关，原则上按断路器计算数据进行选择。 隔离开关选择表：     计算数据      设备参数   型号     (KV)      （A）       (KA)       安装 地点 台数 GW4-110/1000 110 110 173.6 1000 18.28 80 63.75 2246.76 变压器110KV侧及母联两侧 16 GW4-35/1000 35 35 545.60 1000 6.38 80 7.88 2246.76 35KV主变回路及母联两侧 28 KYN27-12/180 10 12 1909.598 4000 60.28 100 706.94 6400 10KV主变、分段开关及馈线 11     三、电流互感器的选择：   电流互感器的配置原则： 1、为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，依照具体情况（如符合是否对称、保护灵敏度是否满足等）按二相或三相配置。 2、对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。 3、为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。 4、为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器已装在发电机中性点测。 根据以上配置原则和电流互感器选择条件和校验标准选出电流互感器如下： 安装地点 型 号 额定电流比 1S热稳定倍数Kt 动稳定倍数Kdw 主变110KV侧 LCWDL-110 2*600/5 75 135 主变 35KV侧 LCWDL-35 2*300/5 75 135 主变 10KV侧 LAJ-10 3000/5 50 90 10KV馈线 LAJ-10 3000/5 50 90 四、电压互感器的选择： 各电压互感器除供给测量仪表和继电保护外，另有辅助绕组，供给保护及绝缘监察装置用。 电压互感器的配置原则如下： 1、母线  除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。 2、线路 35KV级以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。 3、发电机  一般装2~3组电压互感器。一组（三只单相、双绕组）供自动调节励磁装置。另一组供测量仪表、同步和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，，其开口三角形供发电机在未并列之前检查是否接地之用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。5万KW级以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100%定子接地保护。 4、变压器  变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。 根据以上配置原则和电压互感器选择和校验条件选出电压互感器如下： 安 装 地 点 型  号 数  量 额 定 变 比 最 大 容 量(VA) 110KV母线 TYD110/ －0.005H 6 1200 35KV母线   JDJJ-35 6 1200 10KV母线 JSJW-10 2 10000/100/100/3 960   五、      熔断器选择： 由于110KV和35KV侧电压互感器的电压等级很高，不宜装设熔断器，下面对10KV侧熔断器进行选择。由于PT一次绕组电流很小，故熔断器只需按额定电压和开断电流进行选择。即：               选择结果如下表：   安 装 地 点 型  号 额定电压（KV） 额定电流（A） 最大开断电流（KA） 断流容量（MVA） 10KV电压互感器 RN2—10/0.5 10 0.5 85 1000   六、      无功补偿装置 由于负荷的变化明显，波动性大，对线路末端的用户极为不利，特别在负荷高峰期电压太低，在低谷期电压有明显偏高，使电压质量下降，站内的调压装置有有载调压装置，但单纯地依靠有载调压进行调压效果也不是很理想，尤其在出线无功缺额，功率因数较低的情况下。再者频繁调节有载调压对该装置的寿命影响很大。考虑到上述因素，在10kV母线处加装几组电容进行无功补偿。根据电容容量的选择原则： ＝6.3MVar－9.45MVar（功率因数偏低时用30％） 选用型号为 的电容器 额定电压： ｋＶ　　　　额定容量：334ｋＶａｒ 组数：  （考虑站端功率因数为0.85）　　取ｓ＝28 组别接法：采用星型接法，每段母线各带14组电容器   七、      避雷器选择：     根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器；变压器中心点接地必须装设避雷器，并应接在变压器与断路器之间；110、35KV线路侧一般不装设避雷器。 本工程采用110KV、35KV配电装置构架上设避雷针；10KV配电装置设独立避雷针进行直接雷保护。     为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。 采用避雷器来防止雷电侵入波对电器设备绝缘造成危害。避雷器的选择，考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器（磁吹避雷器），且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程110KV和35KV系统中，采用氧化锌避雷器。   由于金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常工频相电压要长期施加在金属氧化物电阻片上，为了保证使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不可超过避雷器允许的持续运行电压。避雷器选择情况见下表：   型  号 安装地点 额定电压（KV） 灭弧电压（KV） 工频放电电压 （KV） 冲击放电电压（KV）不大于 不小于 不大于 FCZ-110 110KV侧 110 126 255 290 365 FZ-35 35KV侧 35 41 84 104 148 FZ-110J 变压器110KV中性点 110 100 224 268 364 FZ-40 变压器35KV中性点 40 50 98 121 154 FZ-10 10KV母线 10 12.7 26 31 45 FS-10 10KV出线 10 12.7 26 31 45   第四章                 导体、电缆、绝缘子和套管的选择 一、    母线导体的选择 目前常用的导体有硬导体和软导体，硬导体形式有矩形、槽形和管形。 各种导体的特点 ： 矩形导体：散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应大，因此，单条矩形导体最好不超过1250mm2，当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，可将2-4条矩形导体并列使用。矩形导体一般只用于35KV以下，电流4000A及以下的配电装置中。 槽形导体：机械强度好，载流量大，集肤效应系数较小。槽形导体一般用于4000~8000A的配电装置中，一般适用于35KV及以下。 管形导体：集肤效应系数较小，机械强度高，管内可以通风或通水，用于8000A以上的大电流母线。圆管表面光滑，电晕放电电压较高，可用于110KV及以上的配电装置中。 软导体：软导体分为单根软导线和分裂导线。分裂导线可满足大的负荷电流及电晕、无线电干扰要求，且抗震能力强，经济性好。 导体选择的一般要求： 裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验： 1、工作电流 2、经济电流密度 3、电晕 4、动稳定或机械强度 5、热稳定 同时也应注意环境条件如温度、日照、海拔等。 导体截面可按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。 一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分。载流导体可构成硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞线（有单根、双分裂和组合导线等形式），因其机械强度决定于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110KV及以上高压配电装置，一般采用软导线。    以下为导体选择结果（详细的计算选择和校验过程见计算书）： 母线 型号 载流量（A） 截面( ) 110KV LGJ-70 265 294 35KV LGJ-400 825 631 10KV 矩形铝导体 3114 3 80*10 二、    电缆的选择 电力电缆应按以下条件进行选择和校验： 1、电缆芯线材料及型号 2、额定电压 3、截面选择 4、允许电压降校验 5、热稳定校验 电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。 10KV侧电缆选择如下： 类型 载流量 截面 缆芯最高工作温度 根数 直埋地下普通粘性浸渍纸 绝缘三芯（铝）绞线 275A 185 2 三、绝缘子选择及穿墙套管的选择         支柱绝缘子按额定电压和类型选择，进行短路时动稳定校验。穿墙套管应按额定电压、额定电流和类型选择，按短路条件检验动、热稳定。         本设计选择的绝缘子如下：   电压等级（kv） 型号 额定电压(kv) 绝缘子高度(mm) 机械破坏负荷（kg） 110 ZS-110 110 1200 2000 35 ZS-35 35 485 1000 10 ZB-10 10 215 750 本设计选择的穿墙套管如下: 电压等级（KV） 型号 额定电流（A） 套管长度（mm） 10 CLD-10 4000 620 四、出线选型： 35kV出线： Tmax＝5000h 　查负荷的经济密度曲线得到 对于双回线路的负荷：　 出于以后负荷增长的可能，选用LGJ－95导线，在20°C时最大允许电流为352Ａ，40°Ｃ为272Ａ   对于单回线路，由于负荷与双回线路相差不大，同时考虑以后负荷的增长，故仍选用LGJ－95导线 10ｋＶ出线： Ｔmax＝4000ｈ，查负荷的经济密度曲线得到 对于双回线路的负荷：　 出于以后负荷增长的可能，选用LGJ－95导线，在20°C时最大允许电流为352Ａ，40°Ｃ为272Ａ   对于单回线路，由于负荷与双回线路相同，同时考虑以后负荷的增长，故仍选用LGJ－95导线 第五章  配电装置          配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的联结方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。         配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。         屋内配电装置的特点是： 1、由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小； 2、维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响； 3、外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量； 4、房屋建筑投资较大。 屋外配电装置的特点是： 1、土建工作量和费用较小，建设周期短； 2、扩建比较方便； 3、相邻设备之间距离较大，便于带电作业； 4、占地面积大； 5、受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘； 6、不良气候对设备维修和操作有影响。 配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多位屋外式。当在污秽地区或市区建110KV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内型，在上述地区若技术经济合理时，220KV配电装置也可采用屋内型。 发电厂和变电所中6~10KV的屋内配电装置，按其布置型式，一般可以分为三层、二层和单层式。三层式是将所有电器依其轻重分别布置在各层中，它具有安全、可靠性高，占地面积少等特点，但其结构复杂，施工时间长，造价较高，检修和运行不大方便。二层式是将断路器和电抗器布置在底层。与三层式相比，它的造价较低，运行和检修较方便，但占地面积有所增加。三层式和二层式均用于出线有电抗器的情况。单层式占地面积较大，如容量不太大，通常采用成套开关柜，以减少占地面积。 屋外配电装置的型式除与主接线有关外，还与场地位置、面积、地址、地形条件及总体不知有关，并受到设备材料的供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。 普通中型配电装置，国内采用较多，已有丰富的经验，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。中型配电装置广泛应用于110~500KV电压级。 高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约50%左右。但耗用钢材较多，检修运行不及中型方便。半高型布置节约占地面积不如高型显著，但运行、施工条件稍有改善，所用钢材比高型少。一般高型适用于220KV配电装置，而半高型宜于110KV配电装置。 根据以上原则，选择配电装置如下： 110KV 屋外中型配电装置 35KV 屋外中型配电装置 10KV 屋内单层配电装置 第六章   继电保护装置 一、变压器的继电保护 变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来研总的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。   变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障，油箱内部故障包括相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。     对于上述故障和不正当工作状态，根据DL400--91《继电器保护和安全起动装置技术规程》的规定，变压器应装设以下保护： （1）瓦斯保护： 为了反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，对0.8MVA及以上油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装置设瓦斯保护。 （2）纵差动保护或电流速断保护 为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。 纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。 电流速断保护适用于1000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5S时。 （3）外部相间短路时，应采用的保护： 过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流； 复合电压启动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上； 负序电流及单相式低电压启动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器和系统联络变压器； 阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用前两种保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。 （4）系统外部接地短路时，应采用的保护 对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。 对自耦变压器和高中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应该增设零序方向元件。 当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护等。 （5）过负荷保护 对400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。 （6）过励磁保护 对400KVA及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。  本设计所选变压器容量为31500KVA，根据以上保护原则，可装设以下保护： （1）装设反应内部短路和油面降低的瓦斯保护。 （2）装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护。 （3）装设反应变压器外部相间短路和内部短路的反备保护的过电流保护。 （4）装设零序电流保护以反应大接地电流系统外部接地短路。 （5）装设过负荷保护防止变压器过负荷。 （6）装设过励磁保护反应变压器过励磁。 二、母线保护     母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。 根据有关规程规定，以下情况应装设专用母线保护： 1、发电厂和变电所的220~500KV电压的母线，应装设能快速有选择地切除故障的母线保护，并考虑实现保护双重化。 2、110kV单母线，重要发电厂或110以上重要变电所的35~66KV母线，根据系统稳定要求，需要快速切除母线上的故障时。 3、35~66KV电力网中主要变电所的35~66KV母线双母线或分段单母线需要快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电时。 对母线保护的要求是：必须快速有选择地切除故障母线；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理构成，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。 按构成原理的不同，母线保护主要有完全电流差动母线保护、电压差动母线保护、具有比率制动特性的电流差动保护。      根据以上原则，配合本设计电气主接线特点，结合其站的重要性，以线路（电源线）的后备保护，方向零序II段，距离II段作为母线故障的保护，而不专门配置母差保护。 三、线路保护    根据35KV侧电网结构特点，选择安装限时电流速断保护、过电流保护（III）和零序电流保护以反映各种相间短路和接地故障。 10kV侧电网由于系不接地系统，故只配置速断和过流。   四、自动装置     安全自动装置可分为自动调节性装置和自动操作性装置，其中发电机自动调节励磁和电力系统自动调频属于自动调节型装置，自动重合闸、备用电源和备用设备自动投入、自动同步并列、自动低频减载、火电厂事故减出力、水电厂事故切机、电气制动、水轮发电机自动启动和调相改发电、抽水蓄能机组由抽水改发电、自动解列等属自动操作型装置。     近几年，随着电力系统的发展及电网安全稳定的需要，故障连锁切机装置、故障连锁切负荷装置、故障快关汽门装置、振荡解列装置、过负荷连锁切机装置、机组低频自启动装置、具有故障判断的区域性稳定控制装置等新型自动装置也在电力系统中得到了运用。     由于安全自动装置种类较多，本设计根据有关自动装置配置的内容选择以下自动装置： 1、三相一次重合闸装置，提高供电可靠性 2、自动低频减载装置，防止电力系统因事故发生功率缺额时频率的过度降低，保证了电力系统的稳定运行和重要负荷正常工作 自动故障装置，用于分析电力系统事故，保护装置和安全自动装置在事故过程中的动作情况以及迅速判定线路故障点的位置。 第七章  所用电系统       本章主要讲述所用电负荷、所用变的选择及所用电系统的接线原则等的基本概念。 一、        确定所用变压器的台数。一般变电所均装设两台所用变压器，以满足整流操作电源、强迫油循环变压器、无人值班等的需要。另外，如果能够从变电所外引入可靠的380V备用电源时，变电所可以只装设一台所用变压器。本设计将所用变压器安装在最低一级电压侧，由10KV侧引出，考虑到可靠性，选用两台所用变互为备用。 二、确定所用变压器容量。根据所用负荷的统计和计算，并考虑今后负荷的发展选用合适变压器的容量。 所用变容量=0.2%主变容量=0.2%*31500=63KVA 故选用2台电力变压器SJL1-63/10，Y/Y0-12。 三、确定所用变压器的引线方式。当变电所内有较低电压母线时，一般从这类母线引接电源，这个引接方式具有经济和可靠性较高的特点。如能在两个不同电压等级的母线上分别引用所用电源，则供电可靠性更高。 结束语 经过为期两个月的毕业设计，本人在吕老师的悉心指导下，在有关领导、同事的大力支持及同组同学的共同努力下，按时按质地完成了110kV降压变电所电气一次设计的任务。 通过这次毕业设计，使我能更好地理论联系实际，提高独立思考和动手的能力，系统、全面地分析问题，由总体到部分，由浅到深，逐步深入地分析、解决问题；另外，通过了解、比较目前各个厂家设备的优缺点，开拓了视野、丰富了经验，有助于在设计岗位上更好地发挥自己的专业水平。但由于时间仓促和本人水平有限，设计中仍有不足之处，敬请老师提出宝贵的意见。 最后，我在这里特别向吕林老师在设计期间对我们的关怀和指导表示衷心的感谢。 参考文献： 【1】参照《电力工程电气设计手册—电气一次部分》   水利电力部西北电力设计院  编     水利水电出版社 【2】参照《电力系统分析》   华中科技大学 编    华中科技大学出版社 【3】参考《35KV变电站及以上工程》（上、下）   国家电力公司农电工作部 编中国电力出版社 【4】参照《电力系统设计手册》   电力工业部电力设计总院  编     中国电力出版社 【5】《发电厂电气部分》   四川联合大学  编    中国电力出版社 【6】依据《导体和电器选择设计技术规定》SDGJ-14-86   电力工业出版社 【7】参考《发电厂变电所电气接线和布置》   西北电力设计院  主编    郑州电力高等专科学校 【8】参考《电力系统继电保护》   贺家李  主编    中国电力出版社 【9】《高电压技术》      胡国根、王战铎 主编    重庆大学出版社 【10】《电力工程电气设备手册》        中国电力出版社 【11】《发电厂电气部分课程设计参考资料》           水利电力出版社 【12】参照《电力工程电气设计手册—电气一次部分》    水利电力部西北电力设计院  编    水利水电出版社 【13】参照《工厂供电设计指导》    刘介才  编     中国电力出版社