毕业设计110 ∕35∕10kV降压变电站电气一次系统设计文献综述

第一篇：毕业设计110 ∕35∕10kV降压变电站电气一次系统设计文献综述

文献综述变电站概述

我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控．电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电站的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电站结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。电力工业的迅速发展，对变电所的设计提出了更高的要求。

变电站是电力系统的重要组成部分，是电力网中的一个中间环节，它的作用就是通过变压器和线路将各级电压的电力网联系起来，以用于变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压，并起到联系发电厂和用户的中间环节。110∕35∕10 KV降压变电站电气一次系统设计内容

在电力系统中，变电站主要承担电压变换这一重要任务，其作用可以概括：

1.提高输电电压，减少电能损失。电能在输送过程中，由于电能的热效应，就要产生电能损失，且电能转化为热能的损失与电流的平方成正比。因此，当输送功率一定时，提高输电电压就可以减少电流，电网就会相应减少电能损失。

2.降低电压，分配电能。电能经升压输送到用户后，用户很难使用这些高压的电气设备，需要降压变电所把电压降低再分配到用户供用户使用。

3.集中电能，控制电力流向。一个电网多数由多个电源点提供电能，这些电能的集中必须通过枢纽升压变电所来实现。在用电地区，根据负荷情况，再由降压变电所来控制电力的流向。

4.调整电压，提高电能质量，满足用户的要求。通过变电所的变压器调压装置和无功补偿设备，既可使用户得到稳定的电压，也可提高线路的输电功率。变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以变电站的设计是我国电网建设的重要环节。其运行的安全与否，直接关系到电网的安全和稳定，对国民经济和社会的发展至关重要。在目前的电网建设中，尤其是在变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、电能质量差

。等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。随着电网的发展及超高压大容量的形成，变电站运行设备和运行操作一旦发生事故而不能

及时消除或处理不当，就将危机电网的安全运行，严重时甚至酿成大面积停电。所以变电站需要采用节约资源的设计方案,既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高的要求。对一个中小型变电站的主接线就毋须要求过高的可靠性，也就没有必要太复杂的接线形式；而对于超高压变电所，由于它们在电力系统中的地位很重要，供电容量大、范围广，发生事故可能使系统稳定运行遭破坏，甚至瓦解，造成巨大损失，所以就要求较高的可靠性。

在借鉴已建110∕35∕10 kV降压变电站设计经验的基础上，对110 ∕35∕10 kV降压变电站电气主接线、电气设备的平面布置、电气设备选型、防雷、接地、等方面提出一系列设计思路。

（1）主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，冷却方式，有载还是无载调压方式。

（2）电气主接线的设计确定主接线的形式对变电所电气设备的选择、配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用。变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，可以进行定量评价。

发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。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。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。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。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。总结

本次设计是《110 ∕35∕10 kV降压变电站电气一次系统设计》，变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑。因而，变电所应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的变电所为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出设计思路。

参考文献

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[11] 杨宛辉等．发电厂、变电所电气一次部分设计参考图册．

第二篇：110kV变电站电气一次系统设计文献综述

110kV变电站电气一次系统设计文献综述

一、引言

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需的发展计划。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，在电力系统中起着至关重要的作用。近年来110kV变电站的建设迅猛发展。科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，体现“增容、升压、换代、优化通道”的技术改造思路。同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益。

二、什么叫变电站

变电站是改变电压的场所。为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站的主要设备是开关和变压器。按规模大小不同，称为变电所、配电室等。

变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站主要组成为：馈电线（进线、出线）和母线，隔离开关，接地开关，断路器，电力变压器（主变），站用变，电压互感器TV（PT）、电流互感器TA(CT），避雷针。

变电站主要可分为：枢纽变电站、终端变电站；升压变电站、降压变电站；电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站(27.5kV、50Hz）；1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等电压等级的变电站。

变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。目前分布式变电站自动化系统已逐步成为技术发展的主流[3]。

三、研究的主要内容

设计110kV变电站，电压等级为110/35/6kV，进出线数2/4/11。

35kV侧：最大35MW，最小15MW，Tmax=5200小时，cosφ=0.90

6kV侧：最大12MW，最小6MW，Tmax=5000小时，cosφ=0.85

出线情况：

110kV侧：2回（架空线）；LGJ-240/35km。

35kV侧：2回（架空线);

6kV侧：15回（电缆）。

电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源，同时也是现代社会中最重要也是最方便的能源[4]。电能的发、变、送、配电和用电，几乎是在同一时间完成的，须相互协调与平衡[5]。变电和配电是为了电能的传输和合理的分配，在电力系统中占很重要的地位，其都是由电力变压器来完成的，因此变电所在供电系统中的作用是不言而语的。

（1）变电所的设计要认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求。（2）变电所的设计应根据工程的5~10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。（3）变电缩的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理的确定设计方案。（4）变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。其次，变电所所址的选择，应根据要求，综合考虑确定[3]。

四、主要设计内容

随着社会经济的快速发展,社会对电力供应安全、可靠的要求越来越高.为满足用电需求,对电力企业而言,每年都要进行变电站新建、扩建和主变压器增容等工程建设,其中主变压器容量的选择是必须考虑的问题.容量选择过大,增加主变压器本身和相关设备购置和安装、运行维护的投入,造成资金浪费;容量选择过小,不能满足负荷的需求,使主变压器过载运行,造成设备损坏,影响变电站对外安全可靠供电;主变压器容量选择得当,有利于降损节能,达到主变压器的经济运行,可以节约主变压器及其配套装置的一次性投资和减少运行、维护的费用[6].负荷的计算和主变的选择：

(1)负荷的计算和无功补偿

本变电所的电压等级为 110/35/6kV，主要的负载在 35kV 和 6kV 的线路上。负荷的计算就是把 35kV 和 6kV 电压等级上的总的负载算出来。一方面，为了提高电网的有功功率，也就是降低无功功率，要对电网进行无功补偿，这样就使选择的主变

压器的容量减小，降低了成本[17]。另一方面，为使变电所的功率因数不低于 0.9，要对系统进行无功补偿，也就是把 35kV 和 6kV 线路上负载的功率因数从 0.8 提高到 0.9，而在具体的补偿中，使用并联电容器的补偿方式[12]。

(2)主变压器的容量选择

在本设计中，为了满足运行的灵敏性和供电的可靠性，应选两台三绕组变压器，主变压气容量应根据 5—10 年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力[15]。所以每台变压器的额定容量按 Sn0.7PM（PM 上一步无功补偿后的视在功率，即供电容量）选择，同时每台主变压器的容量不应小于一、二级负荷之和，依据上述要求选择所用变压器的型号[16]。

主接线设计的基本要求为：

(1)供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。

(2)适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方便，便于变电站的扩建。

(3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行费用，减少用地面积。

(4)简化主接线。配网自动化、变电站无人化是现代电网发展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。

(5)设计标准化。同类型变电站采用相同的主接线形式，可使主接线规范化、标准化，有利于系统运行和设备检修[3]。

变电所主要电气设备及其作用：

(1)高压断路器（或称高压开关）线路正常时，用来通断负荷电流；线路故障时，用来切断巨大的短路电流。断路器具有良好的灭弧装置和较强的灭弧能力。按灭弧介质划分，断路器分为油断路器、空气断路器、SF6断路器等。

(2)负荷开关 线路正常时，用来通断负荷电流，但不能用来切断短路电流。负荷开关只有简易的灭弧装置，其灭弧能力有限。负荷开关在断开后具有明显的断开点。

(3)隔离开关（或称高压刀闸）隔离开关没有灭弧装置，其灭弧能力很小。仅当电气设备停电检修时，用来隔离电源，造成一个明显的断开点，以保证检修人员的工作安全。

(4)高压熔断器 在过负荷或短路时，能利用熔体熔断来切除故障。在某些情况下，熔断器可与负荷开关或隔离开关配合使用，以代替价格昂贵的高压断路器，以节约工程投资[11]。

(5)电流互感器 将主回路中的大电流变换为小电流，供计量和继电保护用。电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A[7]，使用中二次侧不允许开路。

(6)电压互感器 将高电压变换成低电压，供计量和继电保护用。电压互感器二次侧额定电压通常为100V[7]，使用中二次侧不允许短路。

(7)避雷器 避雷器主要用来抑制架空线路和配电母线上的雷电过电压可操作过电压，以保护电器设备免受损害。

(8)所用变压器 向变电所内部动力及照明负荷、操作电源提供电力[8]。

如上所述，各种电器对我们的变电站设计都有至关重要的作用。所以合理的配置是关键中的关键。

短路电流的计算：短路电流的计算主要是为了选择电气设备、校验电气设备的热稳定性和动稳定性，进行继电保护的设计和调整[13]。对于整个电网来说，要考虑在不同地点同时发生短路时的情况，将设计的主接线按其阻抗的形式转化为电力系统界限的示意图，再根据所选主变的参数、线路的阻抗进行短路电流的计算[18]。

一次设备的选择与校验： 按正常运行的条件进行选择，对 110kV、35kV 和 6kV 的母线按经济的电流密度算出其截面，按照截面面积和环境的要求选择适合的母线；对断路器的选择依据其额定电压、额定电流和开断电流来选择，隔离开关按其通过的额定电流必须大于此回路的电流来选择，电压互感器和电流互感器均依据一次侧和二次侧的电压和电流进行选择；对所选的母线和电气设备要进行热稳定性和动稳定性的校验，看所选的母线和设备是否满足设计的要求，校验时遵循短路时的情况来校验[14]。变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，并在在保证可靠性的前提下力求经济性[9]。防止雷电直击的主要电气设备是避雷针，避雷针由接闪器和引下线、接地装置等构成[10]。避雷针的位置确定，是变电所防雷设计的关键步骤。首先应根据变电所电气设备的总平面布置图确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程范围的要求，初步确定避雷针的安装位置后再根据公式进行，校验是否在保护范围之内[10]。同时做好变电站的接地电网，也可以有效的防止电力事故的发生。

五、结束语

变电站设计是个综合系统工程，是电力系统项目设计的重要组成部分。一份成功的变电站设计方案可以在实际工程中取得最有的效益，增加系统的可靠性，节约占地面积以及建设成本，使变电站的配置达到最佳保证较高的经济效益和社会效益。

参考文献：

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[17]F C Schweppe,M C Caramanis,R D Tabors,R E Bohn.Spot Pricing of Electricity.London:Kluwer Academic Publishers,1988.[18]A.Goikoetxea,J.A.Barrena,M.A.Rodriguez,G.Abad.“Active Substation

design to maximize DG Integration”.Paper accepted for presentation at 2009 IEEE Bucharest Power Tech Conference

第三篇：110KV降压变电所一次系统设计文献综述

永城化工厂110kV降压变电所一次系统设计

变电所一次系统设计探究

摘要：随着工业时代的发展，电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的驾驭电力必须从电力工程的设计原则和方法上理解和掌握其精髓，提高电力系统的安全可靠性和运行效率。从而达到降低生产成本提高经济效益的目的。变电所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。目前，国内110kv及以下中低压变电所，主接线为了安全，可靠起见多选单母线接线。另外，合理的选择各种一次设备也能够提高变电所的安全系数及其经济性。关键词：变电所 /安全/可靠/经济

永城化工厂110kV降压变电所一次系统设计 我国电能与变电站现状

电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源，同时也是现代社会中最重要也是最方便的能源[3]。电能的发、变、送、配电和用电，几乎是在同一时间完成的，须相互协调与平衡[2]。变电和配电是为了电能的传输和合理的分配，在电力系统中占很重要的地位，其都是由电力变压器来完成的，因此变电所在供电系统中的作用是不言而语的。

变电所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[2]。因此，变电所的作用显得尤为重要。首先要满足的就是变电所的设计规范。安全可靠地发、供电是对电力系统运行的首要要求[10]。

（1）变电所的设计要认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求。

（2）变电所的设计应根据工程的5~10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。

（3）变电缩的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理的确定设计方案。

（4）变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。其次，变电所所址的选择，应根据要求，综合考虑确定[1]。设计变电站着手方面

2.1 电气主接线方案的选定

电气主接线是整个变电所电气部分的主干。变电所电气主接线指的是变电所中汇集、分配电能的电路，通常称为变电所一次接线，是由变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器等电气设备按一定顺序连接而成的。[4]它是电力系统总体设计的重要组成部份。变电站主接线形式应根据变电站在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求[2]。主接线设计的基本要求为：

(1)供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。

(2)适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变 2

永城化工厂110kV降压变电所一次系统设计

运行方式时操作方便，便于变电站的扩建。

(3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行费用，减少用地面积。

(4)简化主接线。配网自动化、变电站无人化是现代电网发展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。

(5)设计标准化。同类型变电站采用相同的主接线形式，可使主接线规范化、标准化，有利于系统运行和设备检修[1]。

随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用，变电站电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、1个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等[6]。

1997年后建成的变电站中接线型式以单母、桥形和线路变压器组为主。达到了85％。而带旁路母线的，接线型式只有1座，仅占5％[5]。我国变电站设计开始趋向于变电站接线方案简单，近期国内新建的许多变电站220 k V及110kV电压等级的接线采用双母线而不带旁路母线。采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。终端变电站中，尽量采用线路变压器组接线等。大量采用新的技术，变电站电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。从形式上看，主接线的发展过程是由简单到复杂，再由复杂到简单的过程。在70年代，由于当时受电气设备制造技术、通信技术和控制技术等条件的制约，为了提高系统供电可靠性，产生了从简单到复杂的主接线演变过程。在当今的技术环境中，随着新技术、高质量电气产品广泛应用，在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全，变电站主接线日趋简化。因此，变电站电气主接线形式应根据可靠性、灵活性、经济性及技术环境统一性来决定。

电气主接线方案的选定对变电所电气设备的选择，现场布置，保护与控制所采取的方式，运行的可靠性、灵活性、经济性，检修、运行维护的安全性等，都有直接的影响，因此，选择优化的电气主接线方式，具有特别重要的意义。选择更安全可靠的一次电气设备

3.1 变电所主要电气设备及其作用

永城化工厂110kV降压变电所一次系统设计

（1）高压断路器（或称高压开关）线路正常时，用来通断负荷电流；线路故障时，用来切断巨大的短路电流。断路器具有良好的灭弧装置和较强的灭弧能力。按灭弧介质划分，断路器分为油断路器、空气断路器、SF6断路器等。

（2）负荷开关 线路正常时，用来通断负荷电流，但不能用来切断短路电流。负荷开关只有简易的灭弧装置，其灭弧能力有限。负荷开关在断开后具有明显的断开点。

（3）隔离开关（或称高压刀闸）隔离开关没有灭弧装置，其灭弧能力很小。仅当电气设备停电检修时，用来隔离电源，造成一个明显的断开点，以保证检修人员的工作安全。

（4）高压熔断器 在过负荷或短路时，能利用熔体熔断来切除故障。在某些情况下，熔断器可与负荷开关或隔离开关配合使用，以代替价格昂贵的高压断路器，以节约工程投资[17]。

（5）电流互感器 将主回路中的大电流变换为小电流，供计量和继电保护用。电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A[16]，使用中二次侧不允许开路。

（6）电压互感器 将高电压变换成低电压，供计量和继电保护用。电压互感器二次侧额定电压通常为100V[16]，使用中二次侧不允许短路。

（7）避雷器 避雷器主要用来抑制架空线路和配电母线上的雷电过电压可操作过电压，以保护电器设备免受损害。

（8）所用变压器 向变电所内部动力及照明负荷、操作电源提供电力[8]。如上所述，各种电器对我们的变电站设计都有至关重要的作用。所以合理的配置是关键中的关键。

首先就要说到具备更高可靠性的SF6和真空断路器全面取代少油或多油式断路器。设置旁路设施的目的是为了减少在断路器检修时对用户供电的影响。SF6断路器和真空断路器的检修周期可长达20年，在变电所中选用了SF6断路器和真空断路器后，断路器检修几率大为减少，提高单回线路供电可靠性的根本措施转变为建设第二供电回路．因为在单回线路供电情况下中断供电的主要因素已经是线路故障．而不是断路器检修。故随着近十多年来SF6和真空断路器在110kV变电站中的普遍应用，带旁路母线的接线方式在110kV及其以下电压等级已告别了历史舞台。其他设备我们也应该按照计算和设计的需要合理选择，从而保证安全性 4

永城化工厂110kV降压变电所一次系统设计

和经济性。

3.2 电气配置

3.2.1 隔离开关的配置

（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点[11]。

（2）在出线上装设电抗器的6—10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关[11]。

（3）接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。（4）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自藕变压器的中性点则不必装设隔离开关[12]。

3.2.2电压互感器的配置

（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压[11]。

（2）6—220KV电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。

（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器[11]。

（4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置[15]。

3.2.3 电流互感器的配置

（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。

（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。

（3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。

永城化工厂110kV降压变电所一次系统设计

（4）一台半断路器接线中，线路—线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路—变压器串，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器[11]。

3.2.4 避雷器的装置

（1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外。（2）旁路母线上是否需要装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。

（3）220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。

（4）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。（5）下列情况的变压器中性点应装设避雷器

1）直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。2）直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为 单台变压器运行时。

3）接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。（6）发电厂变电所35KV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。

（7）SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。（8）110—220KV线路侧一般不装设避雷器[11]。做好变电站的防雷和保护接地

变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，并在在保证可靠性的前提下力求经济性。[14]防止雷电直击的主要电气设备是避雷针，避雷针由接闪器和引下线、接地装置等构成。[13]避雷针的位置确定，是变电所防雷设计的关键步骤。首先应根据变电所电气设备的总平面布置图确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程范围的要求，初步确定避雷针的安装位置后再根据公式进行，校验是否在保护范围之内。[13]同时做好变电站的接地电网，也可以有效的防止电力事故的发生。

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4.1 所用变的设置

为保证重要变电所的安全用电，所以需装设两台所用变以备用。为了保证供电的可靠性应在低电压等级即10KV母线上各装设一台变压器（每段各一台）。这样就可以避免由于低压线路故障率较高所引起的所内停电事故，从而保证变电所的不间断供电[11]。

4.2 继电保护的配置

在电力系统的运行中，变电所可能出现各种故障和不正常运行状态。最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路，其中包括相间短路和接地短路。此外，还可能发生输电线路断线，旋转电机、变压器同一绕组的匝间短路等，这样，供电系统就不能顺利完成输送电。此时，继电保护就显的很重要。继电保护系统的主要作用：保护作用、控制作用、监视作用、事故分析与事故处理作用、自动化作用。继电保护装置在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统可靠性，是电力系统中重要的组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的重要技术措施之一。在现在电力系统中，如果没有继电保护装置，就无法维持系统正常运行[7]。

鉴于其在系统中的重要性，有如下要求：（1）选择性，即仅将故障元件从系统中切除，保证非故障元件正常运行，提高系统供电可靠性；（2）速动性，快速地切除故障元件可以提高系统并列运行的可靠性，减少用户在电压降低的情况下的工作时间，以缩小故障元件的损坏程度。只要求速动性是不行的，要根据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定，例如当发电厂或母线电压低于允许值时，继电保护动作等；（3）灵敏性，它要求保护装置在事先规定的保护范围内发生故障时，不论短路点的位置，短路类型，以及短路点是否有过渡电阻，都应敏锐感觉，正确反应；（4）可靠性，它主要针对保护装置本身的质量和运行维护水平而言，一般来说，保护装置的组成元件的质量越高，回路中继电器的触电就越少，保护装置的可靠性就越高，同时，正确的设计和整定计算，保证安装、调试试验的质量，提高运行维护水平，对提高保护装置的可靠性有重要作用[9]。因此在电气设计中将继电保护配置好是一个很重要的环节，同时我们应该按照要求进行合理配置。

现如今在我国，变电所设计还存在很多不足，面临很多问题比如损耗和可靠

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性问题。我国经济的发展也电力带来了很多问题比如：（1）对电能的需求日益增长，城市和农村用电密度每天都在变化，所以给变电所的容量设计带来了很多麻烦。（2）我国国土面积大，尤其是西北地区电力用户较分散，电力的传输需要导线，这样就会使线路的功率损耗增加。（3）建立稳定的变电所必须占用较大的土地，然而在城市土地单价昂贵环境要求严格在用电用户稠密的地域建设变电所相对较困难，从而增加了在线路上的电能损耗。以上所说的问题都是我国先目前变电手面临的问题，这些问题正期待我们的解决[2]。

如果上面所述的部分我们都能够很好的综合考虑那么变电站的初步设计就会相对来说比较安全经济。这也就达到我们的提高电力系统的安全可靠性和运行效率，从而达到降低生产成本提高经济效益的目的。

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结束语

电网运行的最基本要求是安全与稳定。电网安全稳定的核心问题是要建立一个与该供电网络相适应的、合理的电网结构[19]。110kV电力网络和变电站在系统中的地位和功能发生了很大变化。110kV电力网络已下降为配电网络，大多数110KV变电站也沦为负荷型的终端变电站[5]。配电电压升高，电力系统安全更要时刻抓紧。建设变电站时，在保证安全的前提下还要保证其经济性和灵活性。随着电力人不断的努力，变电站的设计一定会不断完善的。

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参考文献

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[3] 何仰赞.温增银.《电力系统分析》（上、下册）.华中科技大学出版社 [4] 熊信银.张步涵《电气工程基础》.华中科技大学出版社 [5] 蔡伟君.电站电气装置型式变化情况及前景探讨.《广东科技》 [6]李景禄.《实用配电网技术》.中国水利水电出版社

[7]国家电力调度通信中心组编.《发电机变压器继电保护应用》.中国电力出版社 [8]卓乐友《电力工程电气设计》.中国电力出版社 [9]刘学军.《继电保护原理》.中国电力出版社 [10]南京工学院.《电力系统》.电力工业出版社

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[16]王宁会.《电气工程常用数据速查手册》.中国建材工业出版社 [17] 刘从爱.徐中立.《电力工程》.机械工业出版社

[18] J.Duncan Glover,Power System Analysis and Design,China Machine Press.2004 [19] Zhu Bangshen China Safety Science Journal , China Science Press.2004

第四篇：变电站设计文献综述 毕业设计

文献综述

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。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，电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。降压变电所正朝着高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

关键字：发展 变电站 高效 稳定 重要作用

本课题来源及研究的目的和意义

我国的变电站发展，至今为止，大约可以分为二个阶段：第一个阶段80年代末，我国的电网相当薄弱，南北电网处于分割状态，供需矛盾非常突出，随时都会拉闸限电；第二阶段，90年代中期，随着综合自动化变电站的建立，从35KV变电所到110KV甚至500KV的综合自动化变电站建立投用，我国的电力事业发生明显变化。

近年来，电网日益坚强，科技不断进步，变电站有着飞速的发展，变电站实现集控化已成为变电站的一种发展趋势。近年来，各国均对变电站的设计及使用技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，离高效稳定节能的标准逐渐缩小距离。

现在是跨世纪的时代，科技的发展使变电站设备的科技含量也越来越高，新型的、多功能的变电站设备也相继出现。如沈阳昊诚ZB-F系列箱式变，体积仅为国产常规箱式变的1/3～1/5；安全性高，产品无裸露带电部分，为全封闭、全绝缘结构，完全能达到零触电事故；防渗漏、防腐蚀。河北电力设备厂生产的10～110kV箱式变，设有“四遥”可无人值守。VFI(Vacuum Fault Interrupter Transformer)美式箱式变也以其独到的优势挤身于中国市场，如：最大容量可达10000kVA，可用手动或电动操作，并进而与SCADA系统结合，使技术逐步升级。

此外，近年来, 计算机技术和电子信息技术在电力建设中的应用越来越广泛, 变电站自动化技术也已经达到一定的水平, 随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟, 以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用, 势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响, 全数字化的变电站自动化系统也即将出现。

电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。随着我国经济的发展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。

随着科学技术的发展和能源经济利用的需要，变电站的设计在逐步向经济、稳定的方向发展。迄今为止，变电所的更新设计在国内外也正在逐渐形成一个与人类生活密不可分的行业。优良更新的设计不仅具有标准化、高效化、组合化等当代先进设计思想,又符合节约有效利用资源的原则,更适合当代社会发展的要求。所以是今后电力技术的一个重要发展方向。

变电站的发展现状

变电站自动化技术经过10 多年的发展已经达到了一定的水平, 在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术, 实现无人值班, 而且在220kV 及以上的超高压变电站建设中也大量采用综合自动化新技术, 从而提高了电网建设的现代化水平, 增强了输配电的可能性, 降低了变电站建设的总造价。随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用, 势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响, 全数字化变电站自动化系统即将出现。

数字化变电站自动化系统发展中的主要问题：数字化变电站自动化系统的研究目前处于基础阶段, 主要集中在过程层方面, 诸如智能化开关设备、光电互感器、状态检测等技术与设备的研究开发。目前存在的主要问题是: ①研究开发过程中专业协作需要加强, 比如智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关。②材料器件方面的缺陷及改进。③试验设备、测试方法、检验标准, 特别是EMC(电磁干扰与兼容)控制与试验还是薄弱环节。

我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20 MW及以上大型机组以采用计算机监控系统，许多变电所以装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。迄今，我国电力工业已进入了大机组，大电厂，大电力系统，高电压和高自动化的新阶段。我国在城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班,而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术,从而大大提高了电网建设的现代化水平,增强了输配电和电网调度的可能性,降低了变电站建设的总造价,这已经成为不争的事实,也是目前变电站建设的主要模式.综合自动化的系统性要求极强,特别是结合了全站的操作防误系统,要求变电站建设一期工程越齐越好,而这在高电压等级的变电站建设中几乎是不可能的；扩建工程的操作防误闭锁逻辑实际验证困难,特别是牵涉到母线类的；一次设备电动操作全部受控于监控系统.监控系统的误动出口必须绝对禁止,对IO设备的运行可靠性要求很高；这是目前国内外在变电所设计中所面临的问题与挑战。变电所综合自动化已成为当前变电所设计应用中的热门课题和发展的必然趋势。

在一些工业发达国家中，配电自动化系统受到了广泛的重视，国外的配电自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统（DMS），其功能已多达140余种。从国外配电自动化系统采用的通信方式看，尚没有一种通信技术可以很好地满足于配电系统自动化所有层次的需要。在一个配电自动化系统内，往往由多种通信技术组合成综合的通信系统，各个层次按实际需要采用合适的通信方式。

研究内容

变电站设计主要根据用电的要求电压等级来选择合理的变压器和母线的设置，来实现变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，通过变压器将各级电压的电网联系起来。主要解决的问题有：

1、变压器的选择

2、母线的选择

3、短路电流的计算

4、继电保护装置的选择

5、隔离开关、断路器的选择

6、避雷装置的选择

7、输电线的选择

8、电流电压互感器的选型

9、一次接线图、二次接线图的绘制

对专变电站设计，可以了解变电所在变换和分配电能中的作用：可靠地保证整个电力系统的安全运行与经济效率，通过变电站的合理设计和配置充分发挥电网的稳固性、可靠性和持续性。

随着社会的发展，科技的不断提高，众多技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在电气行业中，使之更好的为我们服务，这还需要电气行业人员不断的努力，开拓创新。

参考文献：

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[12] 赵成军,解玉龙.电力系统继电保护方向性分析[J].科技资讯.2011(23)[13]薄艳云,王鹏,薄艳平.35KV变电站综自改造中常见问题改造对策及综自系统运行维护中常见问题[J].中国新通信.2013(05)[14]张宝归.35KV变电站的接地系统设计与施工问题研究[J].低碳世界.2013(12)[15]张华,郝建奇.35kV变电站防雷与接地分析[J].中国电业(技术版).2013(04)

外文文献

General Requirements to Construction of Substation

Substations are a vital element in a power supply system of industrial enterprises．They serve to receive，convert and distribute electric energy.Depending on power and purpose ,the substations are divided into central distribution substations for a voltage of 110-500kV;main step-down substations for110-220/6-10-35kV;deep entrance substations for 110-330/6-10Kv;distribution substations for 6-10Kv;shop transformer substations for 6-10/0.38-0.66kV.At the main step-down substations, the energy received from the power source is transformed from 110-220kV usually to 6-10kV(sometimes 35kV)which is distributed among substations of the enterprise and is fed to high-voltage services.Central distribution substations receive energy from power systems and distribute it(without or with partial transformation)via aerial and cable lines of deep entrances at a voltage of 110-220kV over the enterprise territory.Central distribution substation differs from the main distribution substation in a higher power and in that bulk of its power is at a voltage of 110-220kV;it features simplified switching circuits at primary voltage;it is fed from the power to an individual object or region.Low-and medium-power shop substations transform energy from 6-10kV to a secondary voltage of 380/220 or 660/380.Step-up transformer substations are used at power plants for transformation of energy produced by the generators to a higher voltage which decreases losses at a long-distance transmission.Converter substations are intended to convert AC to DC(sometimes vice versa)and to convert energy of one frequency to another.Converter substations with semiconductor rectifiers are convert energy of one frequency to another.Converter substations with semiconductor rectifiers are most economic.Distribution substations for 6-10kV are fed primarily from main distribution substations(sometimes from central distribution substations).With a system of dividing substations for 110-220kV, the functions of a switch-gear are accomplished by switch-gears for 6-10kV at deep entrance substations.Depending on location of substations their switch-gear may be outdoor or indoor.The feed and output lines at 6-10kV substations are mainly of the cable type.at 35-220kV substations of the aerial type.When erecting and wiring the substations ,major attention is given to reliable and economic power supply of a given production.Substations are erected by industrial methods with the use of large blocks and assemblies prepared at the site shops of electric engineering organizations and factories of electrical engineering industry.Substations are usually designed for operation without continuous attendance of the duty personnel but with the use of elementary automatic and signaling devices.When constructing the structural part of a substation.it is advisable to use light-weight industrial structures and elements(panels ,floors ,etc.)made of bent sections.These elements are pre-made outside the erection zone and are only assembled at site.This considerably cuts the terms and cost of construction.Basic circuitry concepts of substations are chosen when designing a powersupply system of the enterprise.Substations feature primary voltage entrances.transformers and output cable lines or current conductors of secondary voltage.Substations are mounted from equipment and elements described below.The number of possible combinations of equipment and elements is very great.Whenelaborating a substation circuitry ,it is necessary to strive for maximum simplification and minimizing the number of switching devices.Such substations are more reliable and economic.Circuitry is simplified by using automatic reclosure or automatic change over to reserve facility which allows rapid and faultless redundancy of individual elements and using equipment.When designing transformer substations of industrial enterprises for all voltages , the following basic considerations are taken into account: 1.Preferable employment of a single-bus system with using two-bus systems only to ensure a reliable and economic power supply;2.Wide use of unitized constructions and busless substations;3.Substantiated employment of automatics and telemetry;if the substation design does not envisage the use of automatics or telemetry ,the circuitry is so arranged as to allow for adding such equipment in future without excessive investments and re-work.4.Use of simple and cheap devices-isolating switches ,short-circuiting switches ,load-breaking isolators ,fuses ,with due regard for their switching capacity may drastically cut the need for expensive and critical oil ,vacuum ,solenoid and air switches.Substation and switch-gear circuitries are so made that using the equipment of each production line is fed from individual transformers ,assemblies ,the lines to allow their disconnection simultaneously with mechanisms without disrupting operation of adjacent production flows.When elaborating circuitry of a substation, the most vital task is to properly choose and arrange

switching

devices(switches ,isolators ,current limiters ,arresters ,high-voltage fuses).The decision depends on the purpose ,power and significance of the substation.Many years ago, scientists had very vague ideas about electricity.Many of them thought of it as a sort of fluid that flowed through wires as water flows through pipes, but they could not understand what made it flow.Many of them felt that electricity was made up of tiny particles of some kind ,but trying to separate electricity into individual particles baffled them.Then, the great American scientist Millikan, in 1909,astounded the scientific world by actually weighing a single particle of electricity and calculating its electric charge.This was probably one of the most delicate weighing jobs ever done by man,for a single electric particle weighs only about half of a millionth of a pound.To make up a pound it would take more of those particles than there are drops of water in the Atlantic Ocean.They are no strangers to us, these electric particles, for we know them as electrons.When large numbers of electrons break away from their atoms and move through a wire,we describe this action by saying that electricity is flowing through the wire.Yes,the electrical fluid that early scientists talked about is nothing more than electrical flowing along a wire.But how can individual electrons be made to break away from atoms? And how can these free electrons be made to along a wire? The answer to the first question lies in the structure of the atoms themselves.Some atoms are so constructed that they lose electrons easily.An atom of copper, for example ,is continually losing an electron, regaining it(or another electron),and losing it again.A copper atom normally has 29 electrons, arranged in four different orbits about its nucleus.The inside orbit has 2 electrons.The next larger orbit has 8.The third orbit is packed with 18 electrons.And the outside orbit has only one electron.It is this outside electron that the copper atom is continually losing, for it is not very closely tied to the atom.It wanders off, is replaced by another free-roving electron, and then this second electron also wanders away.Consequently,in a copper wire free electrons are floating around in all directions among the copper atoms.Thus, even through the copper wire looks quite motionless to your ordinary eye, there is a great deal of activity going on inside it.If the wire were carrying electricity to an electric light or to some other electrical device, the electrons would not be moving around at random.Instead, many of them would be rushing in the same direction-from one end of the wire to the other.This brings us to the second question.How can free electrons be made to move along a wire? Well ,men have found several ways to do that.One way is chemical.Volta,s voltaic pile,or battery, is a chemical device that makes electricity(or electrons)flow in wires.Another way is magnetic.Faraday and Henry discovered how magnets could be used to make electricity flow in a wire.Magnets

Almost everyone has seen horseshoe magnets-so called because they are shaped like horseshoes.Probably you have experimented with a magnet, and noticed how it will pick up tacks and nails, or other small iron objects.Men have known about magnets for thousands of years.Several thousand years ago, according to legend, a shepherd named Magnes lived on the island of Crete, in the Mediterranean Sea.He had a shepherds crook tipped with iron.One day he found an oddly shaped black stone that stuck to this iron tip.Later, when many other such stones were found, they were called magnets(after Magnets).These were natural magnets.In recent times men have learned how to make magnets out of iron.More important still, they have discovered how to use magnets to push electrons through wires-that is, how to make electricity flow.Before we discuss this, there arecertain characteristics of magnets that we should know about.If a piece of glass is laid on top of a horse-shoes magnet, and if iron filings are then sprink ledon the glass, the filings will arrange themselves into lines.If this same thing is trid with a bar magnet(a horseshoe magnet straightened out),the lines can be seen more easily.These experiments demonstrate what scientists call magnetic lines of force.Magnets, they explain, work through lines of force that ext-end between the two ends of the magnet.But electrons seem to have magnetic lines of force around them, too.This can be proved by sticking a wire through a piece ofcard board, sprinkling iron filings on the cardboard, and connecting a battery to the wire.The filings will tend to form rings around the wire,as a result of the magnetism of the moving electrons(or electricity).So we can see that there is arelationship between moving electrons and magnetism, Magnetism results from the movement of electrons.Of course, electrons are not really flowing in the bar magnet, but they are in motion, circling the nuclei of the iron atoms.However, in the magnet, circling thelined up in such a way that their electrons are circling in the same direction.Perhaps a good comparison might be a great number of boys whirling balls onstrings in a clockwise direction around their heads.变电站建设的一般要求

变电站(所)在电源系统的工业企业是一个至关重要的因素。他们接收,转换和发送电能。根据能源和需求,变电站分为中央配电变电站电压为110-500kV；主要降压变电所电压为110-220/6-10-35kV； 深入口变电站为110-330/6-10kV；二次变电站的电压为6-10Kv；车间变电所电压为6-10/0.38-0.66kV。在主要的降压变电所,电源能量转化电压为110-220kV，通常使用6-10Kv(有时为35kV变电所)的电压分配给企业和被用来满足高压服务。

中央配电变电站从电力系统接收能量并分发它(不包括或者包括部分变换)给企业不同区域，通过空中电缆和地下电缆线路电压为110-220kV。中央分配变电站站不同于主配电变电它是一个更强大的电力设施,它的电压大部分在110-220kV的电压。它可以简化初级电压、中级电压或地区的开关电路。中低级别变电站改造能量来自6-10kv的电压,它的二次侧电压为380/220或660/380。

升压变压器变电站用于将电厂产生的能量转化使发电机产生的电压升高,从而有效地减少在远距离输电能量的损失转换器变电站的目的是为了将直流转换成交流(有时相反)和转换成能量时改变频率。转换器变电站的能量转换是用半导体整流器来变频的。带半导体整流器的转化器变电站是最经济的。6-10kV的配电变电站主要依据主配电变电站(有时依据中央配电变电站)。110-220kV变电站系统区域的划分时，根据变电站设备功能划分时是有学问的，6-10kV的变电站设备划分在变电站的入口。

根据变电站变的位置，电站设备在可以露天或室内。6-10kV变电站的在电缆的类型主要是供给输出线。在35-220kV变电站空中线路样式,在变电站架线和接线,主要注重供电生产的可靠和经济。

用工业的方式建设变电站，是使用大量的数块和在电气工程组织和工厂电气工程等行业的车间的位置进行组装。变电站通常是专为不连续操作的责任人员所设计,但用的是基本的自动设备和信号装置。

当建立变电站结构的一部分,应当采用薄型建造结构以及由弯段组成的组件(板材、地板等)。这些元件是预先安装区外面建造区域并且只是在这个位置组装。这样可以有效的削减变电所建造成本。

变电站基本电路概念设计的选择,是根据企业的供电系统特点得到的。变电站电压特性主要入口，变压器和输出电缆线路导线或当前导体的二次电压.变电站安装的设备和元件，设备和元件的若干种可能的组合是非常好的。当阐述了变电站的电路时争取切换装置最大的简化和数目的最小化。这样的变电站更可靠、经济。电路简化是采用自动接入或自动转入储备的方法,允许快速和无错误的自动接入每一个元件和使用设备。当设计工业企业全电压变电站时,下面的基本因素都要考虑在内。1.优先使用采用两编组的单总线系统可以确保可靠的和经济的供应电力。2.配套建设和变电站广泛使用。

3.变电站使用自动化并且支持遥测技术;如果变电站的设计并不支持使用自动化或遥测、线路安而且不允许添加设备，确保以后没有过度投资和返工。

4.使用简单、便宜的装置，有绝缘装置的断路器、短路开关、过载保护隔离器、保险丝,预期到他们的交换容量可考虑大幅度削减昂贵的器件需要和临界油、真空、螺线管和空气开关电路使用。变电站和开关电路,采用这样的设备的每个生产线服从个体变压器、装配、允许他们同时的断开而不破坏断开连接的生产流程的机制的线条。

变电站的线路的意义,最重要的一点是要妥善安排与选择转换器件(开关、隔离者、电流限制器等、避雷器、高低压熔断器),这决定了变电站的目的、功能和意义。

很多年以前，科学家们对电仍只有很模糊的概念。他们之中不少人认为电是一种“流体”，这种流体就像水流经管道一样流过导线。但他们并不了解是什么东西使电流动。他们之中的许多人觉得电是有某种极小的微粒构成的，但试图把电分离成单个的小颗粒他们却束手无策。

此后，以为伟大的美国科学家密利坎于1909年，真正地称出了单个的电粒子的重量并算出它的电荷而使科学界震惊不已。这可能是人类做过的最细致的计量工作之一，因为一个单个的电粒子的重量仅为一磅的百万分之一，百万分之一的一半左右的重量。要合成一磅重需要的电粒子数将要比大西洋的全部水的水滴数还要多。

这些电粒子，他们对我们并不陌生，因为我们知道他们就是电子。当大量电子摆脱原子跑出来并通过导线运动时，我们把这种现象说成是电通过导线“流动”。是的，早先的科学家所说的电的“流体”只不过是沿着导线流动的电子。

那么，如何能使一些单个的电子摆脱原子的束缚而跑出来呢？ 而且，又怎样能使这些自由电子沿导线运动呢？

第一个问题的答案就在于原子本身的结构上。某些原子的结构使他们很容易失去电子。例如，一个铜原子在正常情况下有29个电子，它们排列在核子周围的4个不同的轨道上。最里层的轨道上有2个电子。第二层较大的轨道上有8个电子。第三层轨道上挤满18个电子。而外层轨道上只有一个电子。正是这个外层电子，铜原子不断丢掉它，因为这个电子受原子的约束不那么紧。它忽而游离而去，并被另一游离的电子所替代，然后，这后一个电子也游离而去。

结果，在铜导线中自由电子在铜原子之间向四面八方漂浮。所以，尽管对你们的普通的肉眼来说，铜导线看来是完全不动的，但在它内部却不断地进行着大量的活动。

如果导线把电输送到一盏电灯或者另外某个电气设备那里，这些电子就不会杂乱无章地到处跑来跑去，而是它们中的许多电子将会向一个方向奔去-从导线的一端奔向另一端。

这就把我们引向第二个问题，如何才能使自由电子沿导线运动呢？好啦，人们已经找到几种方法来做到这一点。一种就是化学方法。伏特电堆，或者叫电池，就是能使电流在导线中流动的一种化学装置。另一种方法就是电磁法。法拉第和亨利发现了怎样能把磁铁用来使电在导线中流动的办法。磁铁

几乎每个人都见过马蹄形磁铁-之所以这样叫他是因为他们的形状做成马蹄形的。可能你们都用磁铁做过试验，并且看到它是怎样吸起按钉，小钉子或者其他一些小铁件的。人们了解磁铁已经几千年了。

据传说，几千年前有个名叫麦格尼斯的牧羊人住在地中海的克里特岛上。他有一根牧羊人用的带铁头的棍杖。一天，他发现一块奇形怪状的黑石头黏在铁头上。后来，当又发现许多这种石头时，人们就叫它们为磁铁。这些就是天然磁铁。

近年来，人们已经掌握怎样使用铁来制成磁铁。尤其重要的是，人们发现了如何使用磁铁推动电子通过导线-也就是怎样使电流动。

在我们讨论这点之前，磁铁有某些特性我们应当了解。如果把一块玻璃放在马蹄形磁铁的端部，然后把一些铁粉末撒在玻璃上，那么铁粉自己就会排成许多线。如果用一根棒做的话，就更容易看出这些铁粉排成的线条了。这些实验演示了科学家们所谓的磁力线。他们解释说。磁铁通过磁铁两端之间延伸出来的磁力线起作用。

但是，在电子周围似乎也有磁力线。把一根导线穿过一块硬纸板，在纸板上撒上铁粉，并把电池与导线连通在一起，这点就可以得到证明。由于运动的电子的磁性的结果，铁粉就会绕导线周围形成一些圆环。因此，我们可以看到，在运动者的电子和磁性之间有一种关系。磁性就是由电子的运动引起的。

当然，电子并不是在磁棒里真的“流动”，但它们却是在运动，在绕铁原子核做旋转运动。然而，在磁铁中，原子都排列的使它们的电子都向同一方向旋转。也许可打一个恰当的比喻，就像许多小孩在他们头顶上以顺时针方向甩动系在线上的小球一样。

第五篇：110kV变电站电气一次系统设计研究

110kV变电站电气一次系统设计研究

云南欣博工程咨询有限公司 云南昆明 650051

摘要：我国电力工业的电力水平和技术水平都在不断的提高，已经有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控，电力系统也实现了分级集中调度。作为电力系统接线组成的一个重要部分，变电所电气主接线的确定，直接影响着电力系统的妥全、灵活、稳定、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置等等几方面。本文将会对110kV变电站电气一次系统设计进行探索和研究。

关键词：110kV变电站；系统；设计

近年来，我国的社会经济得到快速的发展，人民的生话水平也得到了大大地提高，对电的要求也在不断地提高。并且国家也在不断地加强对城网以及农网建设和改造，这使得我国变电站事业快速的发展和进步。

我国变电站在迅猛发展过程中在给人民带来了极大的好处的同时，也给相关专家和研究者带来了一些列的难以解决的问题。例如电网用电的可靠性是城网及农网建设及改造的重要目标之一，同时也是各变电站设时必须考虑的问题之一，但是飞速发展的构成中，就有了极大的困扰。本文根据110kV变电站电气一次设计进行研究。

一、变电站的概念及其作用

1、变电站的概念

变电站主要指的是电力系统中用来变换电压接受电能，并且能够对电能进行相应分配及控制电力流向或是调整电压的相应电力设施。变电站在各个电网之间相互联系过程中发挥纽带的作用，并且把各个等级电压的相关电网利用变压器有机的联系在一起，进而达到相应变换与分配电能的目的。变电站是否具有安全性和可靠性，将会对整个电网是否能够安全的运行产生直接的影响。

2、变电站的作用

使电能够在高低压之间进行科学、安全的转换是变电站的主要作用。在转换高低压时，有一些变电站把发电厂中的发电机出口电压进行有机的升压，给电能在进行远距离传输之时，降低电能在线路上的一些损耗提供了有利的条件。除此之外，一些变电站会将高压转变成低压，再对用户端进行传送。

110kV变电站分布相对较为宽广，并且数量较多，它是直接面对客户端的变电站。所以，在进行110kV变电站一次设计时，需要对其的经济性、可靠性以及灵活性充分考虑。通过这种方式进行综合的比较选择，能够极大地减少变电站在某个区域内的投资成本，并且能够在面对该地区所发生的各种停电现象以及相应的电网故障时灵活的应对，使这一区域中供电的可靠性得到充分的提高。为了满足各区域的用电增长需求，应该对110kV变电站的分布点进行科学合理的选择，满足人们日益增长的文化需求，并且促进社会发展。

二、110kV变电站电气一次系统设计

1、主接线的设计

在进行主接线方式设计时，需要在以下五方面加以注意。

（1）变电所在系统中所处的的地位和会起到的作用。

（2）主接线是受主变压器台数影响的。

（3）负荷的重要性分级和出线回数多少必然影响到主接线。

（4）各用容量的有无和大小对主接线产生的影响。

（5）近期和远期的发展规模。

首先通过负荷计算选出合适的主变压器，然后利用经济性、可靠性、灵活性三方面确定出电气主接线形式为110kV采用单母线分段，35kV采用单母分段带旁路、10kV为单母线分段接线。需要计算各侧的负荷有站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV负荷、35kV负荷以及110kV负荷。

2、短路电流计算

2.1短路类型

电力系统简单短路故障包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路四种类型。三相短路又被称为对称短路，其它三种类型的短路为不对称短路根据电力系统的运行经验，一般发生单相接地短路的可能性较大，约占70%左右；两相短路发生的较少。三相短路发生的几率虽然相对最少，但是一旦发生将会造成比较严重的后果。

2.2短路电流计算

短路电流是通过短路电流的计算原则和方法来计算的。一般采用标幺值制法计算短路电流。对短路电流进行计算在实际生产中，在选择和校验电气设备、整定和校验继电保护装置，以及选择限流设各合理选择主接线方案等时都要使用。

3、主要电气设备的选择

3.1设备选择的原则

电气设各选择导体和设各的选择设计，要根据系统主接线、负荷计算和短路电流计算，应做到技术先进，经济合理，安个可靠，运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安个经济运行的需要在选择上遵循以下几项原则：

（1）按正常工作条件选择

A.按额定电压选择电气设备的额定电压应符合电气装设点的电网电压，并小得低于该回路的最高运行电压。

B.按额定电流选择电气设备的额定电流应小得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流。

C.机械负荷：所选电器端子的允许负荷，应人于电器引下线在正常运行和短路时的最大作用力。

（2）按短路条件校验电气设备的动、热稳定。

A.电气设备允许通过的极限电流应不小于短路冲击电流。

B.电气设备在某段时间内产生的热量应小小于短路电流在此时间内产生的热量。

C.在工作电压和过电压下，电气的内、外绝缘应保证必要的可靠性电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设各相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，选用适当的电压保护设备就需要通过绝缘配合计算。

（3）安装地点、工作环境、使用条件及供货条件来选择电气设各的适当形式。

3.2断路器的选择

断路器一般采用火弧介质和火弧方式，一般可分为：多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器，SF6断路器等断路器型式的选择，在选择时不仅要满足各项技术条件和环境条件，还需要考虑到对施工调试和运行维护，另外还要根据技术经济的比较来确定。110kV侧选用3API-FG-145kV/3150A-40kA型断路器。

3.3隔离开关的选择

110kV侧GW4-110D/630型隔离开关。

3、互感器的选择

一般选用WVB110-20（H）型电压互感器，系统最高电压126kV，额定缘水平200/480kV，额定一次、二次电压比110kV/1.732/0.1/1.732/0.1kV额定负载150VA/150VA/100VA，准确级0.2/0.5/3P。

3.5母线的选择

（1）一般要求

A.根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电十扰等条件，对配电装置中软导线进行选择，进而导线的截面和导线的结构型式进行确定。

B.对于空气中含盐量较人的沿海地区或周围气体对铝有明显腐蚀的场所，选用防腐型铝线效果更好。

C.如果负荷电流较大，应根据负荷电流选择较大截面的导线。如果电压较高，可增加导线外径或增加4相导线的根数，从而保持导线而积的电场强度，导线必须满足电晕的要求。

D.当配电装置等于或者小于220kV时，电晕对于导线截面的选择起不到决定性作用，因此可采用单根钢芯铝绞线组成的复导线，根据负荷电流进行导线截面。

（2）母线截面的选择要按照最人长期工作电流，对动、热稳定进行校验。

3.6避雷器的选择

应该根据被保护电器的绝缘水平和使用特点，来选择合适的避雷器型式。

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