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110kv降压变电所电气一次部分设计
1. 绪论
1.1 选题背景及意义
电力工业是关系到国计民生的重要基础产业，随着我国经济的不断发展，不管是民用还是工业用电都大大增加，保证用电安全，提高电力系统的安全可靠性和运行效率已经成为当今设计变电站的主要原则。 1.2 国内外研究现状
110kv变电站的使用已经日益普及，而且对变电站的要求也越来越高，国内外变电所技术的竞争也日益激烈。在国外，变电站不仅采用的更为先进的技术，同时也基于环保的理念对变电站的各种设备选择进行了改进，向着智能化、小型化前进。而在国内，随着科学技术的不断进步，断路器交流操作技术的成熟，保护和监控系统安全可靠性的提高和对室外环境的适应范围扩大，小型化无人值班110kV变电所必然向\三无\即无人值班、无房屋建筑、无电缆沟道)方向发展。 1.3 本次设计主要目的
本次110KV降压变电所的设计主要是针对电气一次部分的设计，相应地对二次系统进行了简单设计。选择内容主要包括：变电所主变压器类型的选择、变电所电气主接线的选择、进行必要的短路电流的计算、选择主要的电气设备、设计母线系统、进行继电保护规划设计、防雷保护规划设计。首先，进行主变压器的选择，对该变电所的整体情况进行仔细的分析，最后选择出变压器的类型和容量。电气主接线的设计是一项繁琐而复杂的综合性工作。必须遵循国家的有关法律、法规、方针、政策，依据相应的规范，标准和设计规程，结合具体情况，按照严格的设计程序。由宏观到微观逐步的消化和充实，反复的比较和优化，最后提出技术上先进可靠，经济上合理的设计方案。短路计算是对以后电气设备的选择，母线系统的选择非常重要的环节。只有有了精确细致的短路计算结果才可能正确选择电气设备和母线系统。根据设备选择的基本条件和要求，选择出电气设备的基本类型，型号，进行必要的校验。母线的选择内容包括：确定母线材料，截面形状，布置方式，截面积，校验母线的动稳定和热稳定。二次系统的配置主要包括：继电保护和防雷保护。继电保护的工作牵扯到每个电气主设备和二次辅助设备。任何设备的故障都将引起系统正常运行状态的改变和破坏，给其他设备以及整个系统造成不同程度的影响。因此继电保护是
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非常重要的。继电保护主要对变电所中的主变压器，母线等进行保护。防雷保护保证了变电所的设备不受雷电的侵入。
2. 主变压器及电气主接线的确定
2.1 待建变电所的原始资料
电气一次部分初步设计的有关原始资料如下：
(1)设计变电所在城市近郊，在变电所附近有地区负荷。
(2)确定本变电所的电压等级为110/35/10KV，110KV是本变电所的电源电压，35KV和10KV是二次电压。
(3)待建变电所的电源，有双回110KV线路送回本变电所；在中压侧35KV母线，送出6回线路；在低压侧10KV母线，送出16回线路，为近区负荷，每回路输送容量1MW，功率因数0.6，要求10KV母线功率因数0.9；该变电所的所址，地势平坦，交通方便。 2.2 主变压器的选择
变压器选择原则为：
(1)选择所需的主变压器，应主要考虑当时主变压器安装地区的供电、负荷、用电和运行方式来确定。
(2)当变电所有一二级负荷时，应当装两台或两台以上主变压器。
(3)在（2）的情况下，切断其中一台时，其余主变压器的容量应大于或等于60%的全部负荷，必须保证一、二级负荷所需容量。
(4)如果变电所须变换三种电压，其中该变压器容量的15%都需通过主变压器，则各侧线圈所需承担的功率较大，主变压器须选择三线圈变压器。
(5)如果变电所的电力潮流变化较大，普通变压器难以实现用户对电压质量的需求，则必须选择有载调压变压器[1]。
根据主变的选择要求，结合设计规程的要求，本110KV降压变电所的主变采用两台型号完全相同的有载调压三绕组电力变压器，变压器容量为40000KVA。
表2-1 型号为SFSZ9-40000/110技术参数
型号 SFSZ9-40000/110
空载损耗 43KW
负载损耗 188KW
空载电流 0.70%
高-中10.5
阻抗电压 高-低17~18
中-低6.5
2.3 电气主接线的确定 电气主接线是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的首要环节。电气主接线的基本要求是可靠性、灵活性和经济性。 2.3.1 电气主接线的设计程序 word文档 可自由复制编辑
具体设计步骤如下：
(1)本工程情况。主要包括变电所的类型，设计规划的容量，变压器容量及台数和运行方式等。
(2)电力系统情况。电力系统近5-10年发展规划，变电所在电力系统中所处位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。
(3)负荷情况。电力负荷在原始资料中随意提供，但设计时应予以辩证的分析。若设计时只看负荷计划数字，而实际所需负荷小，就浪费多余容量；否则电量供应不足，就会影响其他工业的发展。
(4)环境条件。我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差甚大，应予以重视。对重型设备的运输条件也应充分考虑。
(5)设备制造情况。设计时应对所需的主要电器的规格，性能，生产情况较为熟悉，同时考虑价格因素，以此来提高设计的经济性和先进性[1]。 2.3.2 各种接线的特点和适用范围
(1)单母线接线
单母线接线是指配电系统只含有一组母线，任意一条电源线或者引出线都要经过控制开关再接入同一组母线。单母线接线的优点是接线简单明了、使用设备少、操作十分方便而且便于扩建和采用成套设备。缺点是灵活性可靠性差，一处发生故障必须全部断电，造成损失增大。
单母线接线的适用范围，一般适用于一台主变压器的以下三种情况： ①6~10kv的配电装置，出线回路数量不能超过5回。 ②35~66kv的配电装置，出线回路数量不能超过3回。 ③110~220kv的配电装置，出线回路数量不能超过2回。 (2) 单母线分段接线
把单母线分成几段，在每段母线之间装设一个分段断路器和两个隔离开关，同时每段母线上均接有电源和出线回路，便成为单母线分段接线。
单母线分段接线的优点是采用单母线分段接线可以行不同段同时引出两条回路来接入较为重要的负荷，这样就实现了双电源供电，当任一段出现故障另一端可以及时供电，保证了重要负荷不会停止供电。缺点是在本段母线内，故障时仍需全部断电，无法实现非故障部分不间断供电；如果出线为两条回路时，常造成架空线路出现交叉跨越的情况，扩建时需要向两个方向均衡扩建。
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①6~10kv的配电装置，出线回路数不得超过6回。 ②35~66kv的配电装置，出线回路数不得超过4~8回。 ③110~220kv的配电装置，出线回路数不得超过3~4回。 (3)单母线带旁路母线的接线
由于断路器需要检修，通常增设旁路母线以此来保证检修时该回路可以不间断供电，从而提高供电的可靠性。
(4)双母线接线
双母线接线的优点是：①供电可靠。在检修过程中可以通过两组隔离开关的交替开关，避免全线供电中断；其中一条母线发生故障时，能够迅速恢复供电。②调度灵活。通过倒闸操作可以组成各种运行方式，把各个电源和回路负荷任意分配到某一母线上，灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。③便于试验。
双母线接线的缺点是：①增加了电器设备的投资。②为了避免误操作，需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。③当馈线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。
适用范围为：
①6~10kv配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。
②35~66kv配电装置，当出线回路数超过8回时或连接的电源较多、负荷较大时。 ③110~220kv配电装置，出线的回路数超过5回或当110~220kv配电装置在系统中较为重要时，出线回路数超过4回时。
(5)双母线分段接线
当220kv进出回路数较多时，双母线需要分段，分段原则是： ①进出线回路数为10~14回，在一组母线上用断路器分段。 ②当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段。 ③在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器分段。
根据以上的设计要求，并结合本变电所的实际情况。“由双回110kv线路送到本变电所”故设计中考虑了两个方案。方案1采用双母线接线，该接线变压器接在不同母线上，负荷分配均匀，调度灵活方便，运行可靠性高，任一条母线或母线上的设备检修，不需要停掉线路，但出线间隔内任意设备检修，此线路需停电。方案2采用单母线带旁路母线，该接线简单清晰，投资略小，出线及主变间隔断路器检修，不需停电，但母线检修或故障时，110kv配电装置全停[2]。
本工程110kv断路器采用SF6断路器。其检修周期长，可靠性高，故可不设旁路母线。本设计采用双母线接线。 word文档 可自由复制编辑