110 kv step-down substation system design

Abstract This article is to overall of 110 kv substation of power system analysis, and then the calculation and preliminary design, determines the electric substation main wiring in the form of a system. The substation equipped with two sets of the main transformer, station NaZhu wiring is divided into 110 kv, 35 kv and 10 kv voltage grade three. The design of the main electrical wiring design and selection, short-circuit current calculation, the main electrical equipment selection and calibration (including circuit breaker, isolating switch, current transformer, lightning arrester, etc.), the voltage level distribution equipment design, lightning protection design and general arrangement of substation grounding system. This design is to \design code specifications such as discipline as the basis, the content of the design in conformity with the relevant economic and technological policies of the state, the selected equipment for all countries recommend new products, advanced technology, reliable operation, economic and reasonable Keywords: primary system; transformer; short-circuit current; design

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引言

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

本次设计为110kV变电站一次系统初步设计，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文在撰写的过程中，得到老师和同学大力协助和建议，在此致以衷心的感谢。

由于时间所限，设计书难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正并提出宝贵意见。

1 电气主接线方案的选择

1.1 电气主接线设计

在发电厂和变电站中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能生产、汇集和分配的电气主回路，这个电气回路被称为电气一次系统，又称为电气主接线。

电气主接线是变电站设计的主体，采用何种主接线形式，与电力系统原始资料，变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护的控制方式的拟定等都有直接的影响。因此，电气主接线的设计必须根据电力系统、变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技术经济比较，合理地选择主接线方案。 1.1.1 主接线的设计原则

以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。 1.1.2 主接线的设计要求 1.1.2.1 可靠性：

供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，主接线首先必须满足这一可靠性的要求。

（1）断路器检修时,能否不影响供电。

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（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

（3）变电站全部停电的可能性。

（4）满足对用户的供电可靠性指标的要求。 1.1.2.2 灵活性：

（1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。

（2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不影响对用户的供电。

（3）扩建要求。应留有发展余地，便于扩建。 2.1.2.3 经济性：

（1）投资省。主接线应力求简单，有时应采取限制短路的措施，继电保护和二次回路不过分复杂；

（2）占地面积小。主接线设计应使配电装置占地较少；

（3）电能损失小。应避免迂回供电。主变压器的型号、容量、台数的选择要经济合理。

1.1.3 拟定主接线方案

主接线的基本形式，概括地可分为两大类：

（1）有汇流母线的接线形式：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关。

（2）无汇流母线的接线形式：变压器—线路单元接线、桥形接线、角形接线等。 1.1.3.1 几种接线方式 1.1.3.1.1 单母线接线

优点：接线简单清晰，设备少，投资省，运行操作方便，且便于扩建。 缺点：可靠性及灵活性差。

适用范围：只有一台主变压器，10kV出线不超过5回，35kV出线不超过3回，110kV出线不超过2回。 1.1.3.1.2 单母线分段接线

优点：

（1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源

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供电。

（2）当一段母线故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。

缺点：

（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间停电。（2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。C扩建时需两个方面扩建。 适用范围：适用于6~10kV配电装置出线6回及以下，35~60kV配电装置出线4~8回，110~220kV配电装置少于4回时。 1.1.3.1.3 双母线分段接线。

由于当进出线总数超过12回及以上时，方在一组母线上设分段断路器，根据原始资料提供的数据，此种接线方式过于复杂，故不作考虑。 1.1.3.1.4 双母线接线。

优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于检修和试验。

缺点：使用设备多，特别是隔离开关，配电装置复杂，投资较多，且操作复杂容易发生误操作。

适用范围：出线带电抗器的6~10kV出线，35~60kV配电装置出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时，110kV~220kV出线超过5回时。 1.1.3.1.5 增设旁路母线的接线。

由于6~10kV配电装置供电负荷小，供电距离短，且一般可在网络中取得备用电源，故一般不设旁路母线；35~60kV配电装置，多为重要用户，为双回路供电，有机会停电检修断路器，所以一般也不设旁路母线；采用单母线分段式或双母线的110~220kV配电装置一般设置旁路母线，设置旁路母线后，每条出线或主变间隔均装设旁路隔离开关，这样一来，检修任何断路器都不会影响供电，将会大幅度提高供电可靠性。

优点：可靠性和灵活性高，供电可靠。

缺点：接线较为复杂，且操作复杂，投资较多。 适用范围：

（1）出线回路多,断路器停电检修机会多；

（2）多数线路为向用户单供，不允许停电，及接线条件不允许断路器停电检修时。 1.1.3.1.6 变压器—线路单元接线。

优点：接线简单，设备少，操作简单。

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