课程设计4：110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计_110kv变电站课程设计

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电气工程及其自动化专业

电力系统方向课程设计任务书和指导书

题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计

指导教师：江静

电气主接线及配电装置平面布置图课程设计任务书 题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置

平面布置图的设计

一、课程设计的目的要求

使学生巩固和应用所学知识，初步掌握部分工程设计基本方法及基本技能。

二、题目：

110kV变电所电气主接线设计

三、已知资料

为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定新建1座降压变电气。原始资料： 1变电所的建设规模 ⑴类型：降压变电气

⑵最终容量和台数：2×31500kVA：年利用小时数：4000h。2电力系统与本所连接情况

⑴该变电所在电力系统中的地位和作用：一般性终端变电所；

⑵该变电所联入系统的电压等级为110kV，出线回路数2回，分别为18公里与电力系统相连;25公里与装机容量为100MW的水电站相连。⑶电力系统出口短路容量：2800 MVA；

3、电力负荷水平

⑴高压10 kV负荷24回出线，最大输送2MW，COSΦ＝0.8，各回出线的最小负荷按最大负荷的70％计算，负荷同时率取0.8，COSΦ＝0.85，Tmax＝4200小时/年； ⑵24回中含预留2回备用； ⑶所用电率1％

4、环境条件

该所位于某乡镇，有公路可达，海拔高度为86米，土壤电阻系数Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米处温度20℃；该地区年最高温度40℃，年最低温度－10℃，最热月7月份其最高气温月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低气温月平均值为1℃；年雷暴日数为58.2天。

四、设计内容

1、设计主接线方案

⑴确定主变台数、容量和型式

⑵接线方案的技术、经济比较，确定最佳方案 ⑶确定所用变台数及其备用方式。

2、计算短路电流

3、选择电气设备

4、绘制主接线图

5、绘制屋内配电装置图

6、绘制屋外配电装置平断面图

五、设计成果要求

1、设计说明书1份 编写任务及原始资料 ⑴编写任务及原始资料

⑵确定主变压器台数、容量和型式 ⑶确定主接线方案（列表比较）

⑷计算短路电流（包括计算条件、计算过程、计算成果）⑸选择高压电气设备（包括初选和校验，并列出设备清单）。

2、变电站电气主接线图1份

采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上标明设备的型号、规范。

3、屋内10kV配电装置图1份

采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示开关柜的排列顺序、各柜的接线方案编号、柜内的一次设备内容（数量的规格）及其连接，设备在柜内的大致部位，以及走廊的大致走向等。

4、屋外110kV配电装置平断面图1份

采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示各主要设备的布置位置及走廊的大致走向等。

5、编制设计说明书及计算书 六、日程安排

第一天：布置任务、介绍电气设备选择 第二天：电气主接线最佳方案的确定 第三天：短路电流计算

第四、五天：电气设备选择 第六天：绘制电气主接线图

第七天：绘制10kV配电装置订货图

第八天：绘制110kV配电装置平面布置图 第九天：绘制110kV户外配电装置断面图 第十天：整理设计说明书、考核 电气主接线及配电装置平面布置图课程设计指导书

第一节

一、主接线方案设计所需原始资料

设计主接线方案时，首先需要了解原始资料：

（一）水能资料

包括水电站的装机台数和容量，年装机利用小时数、调节性能、开发 形式等。

（二）电力系统资料

1．水电站在电力系统中的地位和作用； 2．电力系统的情况和参数； 3．与电力系统的耦合方式；

4．负荷的性质、重要程度、供电容量和输电距离； 5．厂用电的情况；

（三）气象情况

包括选择电气设备所需的各种温度等大气条件等

（四）其它有关资料

包括配电装置型式，各主要设备的保护方式等。

二、主变压器型式、台数和容量的确定

三、电气主接线方案的确定

（一）电气主接线的基本形式

（二）电气主接线方案的技术比较

根据任务书所列的已知资料，先拟出几个可能的电气主接线方案，先进行粗略的技术比较，筛选出2~3个满足供电可靠性和电能质量等要求的接线方案。最后进一步进行较详细的技术比较，确定出最佳方案。

技术比较一般从以下几个方面论证，分析其优缺点：

1．技术上的选择与灵活性； 2．供电的可靠性； 3．运行的安全性；

4．维护、检修方便以及布置的合理性；

5．继电保护的简化、适应运行人员的技术水平；

6．电气设备的制造问题、就地取材问题、占地面积问题等。

四、厂用电器

（一）厂用变压器的台数和容量

1．台数：有地区外来电源作备用或装机容量较小时，可采用一台，否则骨干电站应考虑两台；

2．备用方式：采用暗备用方式，若采用油浸式变压器，每台容量按70%

电气主接线方案设计 计算容量选择；若采用干式变压器，则每台容量按100%计算容量选择。

（二）厂用电源的引接原则

1．有母线的电气主接线，从电压等级较低的母线上引接厂用电源； 2．无母线的电气主接线，可从发电机——变压器之间分支上引接厂用电源。

（三）厂用电母线的接线方式

按厂用变台数进行分段或不分段，但必须装设备用电源自动投入装置（BZT）。

第二节

短路电流计算及电气设备选择

一、电气设备的配置：

（一）开关电器的配置原则

每一回路须有操作电器、保护和隔离电器。

根据设计任务书的要求及已知资料，在选定的电气主接线方案草图上配置开关电器时应考虑以下问题：

1．35KV屋外配电装置管理开关带接地刀闸问题

根据不同电气主接线具体情况需要，从检修、试验的安全角度出发，在隔离开关，在隔离开关的一侧或双侧装设接地刀闸。

2．接在主母线上的阀型避雷器与电压互感器合用一组隔离开关。3．厂用变压器高压侧一般采用熔断器作为操作、保护电器。

（二）互感器的配置

互感器的配置应充分满足保护及自动装置、测量、同期以及绝缘监察的 需要。

（三）其它

1．设备之间的连接方式

一般采用母线连接，当布置有困难时采用电力电缆连接。2．防雷保护即侵入波过电压的保护 3．通讯问题

二、短路计算条件

在短路电流计算之前，应先确定短路计算条件，包括以下内容： 1．计算电路图的确定

（1）系统容量及电抗的确定（已知系统部分参数时）；（2）最大运行方式的确定；（3）短路计算点的确定。2．短路计算时间的确定

三、短路电流的计算

1．根据电气设备选择的需要，短路电流应计算下列参数：

I‘’、Izt、Izt/

2、ich和 Ich

。2．短路电流计算步骤：

（1）选取基准Sj，Uj=Up，计算各元件电抗标么值，并绘制等值电路图

（2）网络化简，求各电源到短路点的综合电抗（3）短路电流计算

四、电气设备选择

主要选择下列设备：各电压级汇流主母线、断路器、隔离开关、熔断器、互感器、电力电缆、回路载流导体及绝缘子等。并对所选设备进行校验。

第三节

安装接线图

安装接线图是二次接线的主要施工图，也是提供厂家制造屏和柜的图纸。施工图经过施工和运行检修并修正后，就成为对二次回路进行维护、试验和检修的基本图纸。

安装接线图一般包括屏面布置图、端子排图、屏背面接线图三种。本设计是要求根据已知的二次原理展开图及所选用的设备，设计相应的屏内设备的屏面布置图，然后再由原理展开图及屏面布置图，设计出端子排图。最后根据以上三种图纸设计屏背面接线图。

一、屏面布置图

屏面布置图是加工、制造屏、台、盘和安装屏、台、盘上设备的依据。屏、台、盘上各设备的排列、布置系根据运行操作的合理性并适当考虑到维护和施工的方便而决定的，必须按照设备尺寸和设备之间的距离及一定的比例进行绘制。

二、端子排图

端子排图是表示屏、台、盘内需要装设端子排的数目、型式、排列顺序、位置，以及它与屏台排上设备和屏、台、盘外设备连接情况的图纸。

端子排土实际是屏背面接线图的一个组成部分，它主要是表示屏内设备与屏外设备的连接（电缆）情况。

三、屏背面接线图

屏背面接线图是以屏面接线图为基础，并以原理接线图为依据而绘制的接线图，它标明了屏上各个设备引出端子之间的连接情况，以及设备与端子之间的连接情况，它是一种指导屏上配线的图纸。

为了配线工作及识图的方便，在这种接线图中，对各设备和端子排一般都增加了一种采用“相对编号法”进行的编号，用以说明这些设备相互连接的关系。例如，甲接线柱上标了乙接线柱的编号，乙接线柱上标上甲接线柱的编号，这表明甲和乙两接线柱之间应连接起来。

第四节

配电装置布置图

配电装置是电气一次接线的工程实施，是发电厂及变电站的重要组成部分。它是按电气主接线的要求，由开关电器、载流导体和必要的辅助设备所组成的电工建筑物，在正常情况下用来接受和分配电能；发生事故时能迅速切断故障部分，以恢复非故障部分的正常工作。

一、绘制屋内配电装置订货图

屋内配电装置订货图是厂家根图形进设计、订货、安装的重要资料，厂家将根据订货图进行具体的配料。

二、屋内配电装置布置图

将屋内配电装置如成套开关柜合理地布置的屋内。

三、屋外配电装置平、断面图

将屋外配电装置布置合理在屋外的场地进行布置，即应满足对安全距离的要求，又应节约用地。

第五节

设计成果

一、绘制水电站电气主接线图

1．采用75×50cm方格纸，图形符号必须按国家新标准符号绘制，并有图框和标题栏，字体应采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。2．接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。

3．在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上表明设备的型号、规格。

二、绘制屋内配电装置配置图

1．采用50×375cm方格纸绘制。

2．设备的型号、规格和数量采用列表的形式。

三、绘制35kV屋外配电装置平断面图

1．两张图分别采用75×50cm和75×50cm图纸绘制。

2．屋外配电装置布置图应按与实际尺寸成比例画出，要求布置协调对称、美观。各元件的型号规格必须列在设备表中。

四、绘制设计说明书

1．任务及原始资料。

2．主变台数、容量及型式的确定（需论证）。3．主接线方案的确定（列表比较）。

4．短路电流计算（包括计算条件即计算电路图确定说明，计算过程和结果表）。

5．电气设备的选择。6．主要一次设备清单（包括设备名称、型号、规格、单位和数量等）。

7．其他需要说明的内容。