论文总字数：31887字

摘 要

变电所的电气部分设计可以分为两大类型，第一类型是一次系统的设计，第二类型是二次系统的设计。前者设计的目的是为了传输能量，后者设计的目的则是为了处理信息。

本文根据需要设计的变电所的电气主接线部分，把二次线设计作为具体研究对象，通过小组成员完成的变电所二次线设计中部分卷册的设计，对整个变电所的总体情况有了充分的掌握，继而完成了变电所110kV线路二次线部分的设计工作。本次设计主要涉及变电所的设计和二次线部分等，从课题的内容意义、本变电所接线设计情况、各卷册说明、110kV二次线设计等各方面都进行了具体阐述。在绘制设计图纸时采用AutoCAD软件，使用方便迅捷，观看美观清晰。

关键词 变电所；二次设计线；110kV二次线

Abstract

The electrical substation design can be divided into two types,the first type is electrical primary design and the second type is secondary system design. The former design is for the purpose of transmission energy and the latter design aim is to process information.

In this paper, based on part of the substation main electrical wiring, which is a substation to be designed. In the second line design as the research object,and through the team members to complete the design of the part volume,which is in the substation secondary design. I have been fully grasp the overall situation of the whole substation,and have completed the substation secondary line of 110 kVsecondary line design. This design mainly involves the electrical substation design and the second line design, etc.The content and significance of the subject, the substation wiring design, the various volumes explanation, as well as public secondary line design have been specifically addressed from all aspects. When drawing a design with AutoCAD software, make the map using more quick and easy,drawing more clear and beautiful.

Key Words substation; secondary line design; 110kV secondary line.

目 录

摘要 1

Abstract 2

前 言 4

第一章 变电所的设计 5

1.1 变电所的概括 5

1.2 变电所的一次设计与二次设计 5

第二章110kV变电所的二次线设计 6

2.1 110kV线路二次线的卷册说明 6

2.2 其他回路的卷册说明 7

2.2.1 主变压器保护及二次线 7

2.2.2 20kV部分二次线 8

2.2.3 110kV母联及母联二次线 8

第三章110kV线路二次线设计原理 10

3.1 电气主接线设计 10

3.1.1 对电气主接线设计的评价 10

3.1.2 常用接线方式 10

3.1.3 主接线设计的主要原则 10

3.1.4 主接线选择的主要原则 10

3.2 二次线定义 10

3.3 二次线各部分设备原理 11

3.3.1 电流电压回路 11

3.3.2 控制信号回路 11

3.3.3 端子排 11

3.3.4 测控装置和保护装置 13

3.3.5 安全自动装置 13

3.3.6 各类接地装置 13

3.3.7 隔离开关 13

3.3.8 断路器 14

3.3.9 熔断器 15

第四章110kV变电所的原理图 16

4.1 交流电流回路 16

4.2交流电压回 17

4.3 控制回路 20

4.4 信号回路 21

4.5 断路器和隔离开关 22

前 言

电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国明经济发展中占据举足轻重的地位，作为战略资源，能实现国家的现代化关键所在。电能特点是一种无形的、不能大量储存的二次能源,它是国民经济迅速发展，日常生活稳定安康的重要基础。为了满足国民经济快速发展的日益强烈的需求，必须加强加快电力行业的发展步伐，跟上世界电力工业的发展脚步，所以，做好一份符合当前社会电力行业发展的电力规划，电网的建设发展便显得尤为重要，变电所作为电网中的重要环节，肩负着输、配、送的重要任务，因此，变电所的设计十分值得关注与研究。

随着科学技术发展的日益加快，作为现代工业发展的奠基石和领头羊--电力工业，也跟随其做出了巨大的发展。由于我国不断提高社会经济水平和国民人口数量，所以对电力的需求量日益增加，这便促使电力技术和电力工业要不断地向高电压，大机组，大电网的目标发展。日后电力系统规模越庞大，对其的调度和运行就越要合理和完善，应变其突发事故的能力也随之要越强。故而这对变电所的设计形成了严苛的条件，对设计规划提出了很高的要求，那么如何对一所110kV变电所提出合理的二次设计就尤为值得重视。

本次课程设计都是从实际问题出发，以解决实际问题为前提，结合工程设计的实际需要给予必要的理论支持。设计中附有必要的图，表和工程应用。

主要设计内容可分为四章，第一章为变电所的设计。主要介绍了变电所的定义以及一次设计和二次设计方面的基本知识。第二章为卷册说明。包括对于本次设计的主要卷册的详细说明和整个变电所设计的其他部分卷册的简要概括。第三章为变电所设计的原理、原则和规范等。第四章结合图形介绍了接线、作用等。

第一章 变电所的设计

1.1 变电所的概括

在电力系统中，发电厂将电能产生之后，便要求变电所从电压和电流两方面根据规划对其进行合理的变换、集中和分配。变电所是电力系统的占据着重要地位的一部分，履行着转换电能以及重新分配电能的重要职责，当今社会电力系统的发展规模越加庞大与复杂，因此对变电所也提出了越来越高的设计要求。

1.2 变电所的一次设计与二次设计

电力系统设备主从一次和二次两个方面主要分成两大类型。前者是指能够直接生产、转换和输配电能的设备，大致可以分成以下九种类型。包括：1、转换电能的电气设备：变压器；2、三种开关电器：①断路器（一般称开关）；②隔离开关（一般称刀闸）；③熔断器（一般称保险）；3、两种限流电器：①普通电抗器；②分裂电抗器 ；4、两种载流导体：①母线；②电缆线和架空线；5、四种补偿设备：①电力电容器；②调相机；③消弧线圈；④并联电抗器；6、两种仪用互感器：①电流互感器首先把交流大电流转换成小电流（5A或1A），然后将电供给继电保护装置和测量仪表的电流线圈；②电压互感器首先把交流高压电转换成低压电（100V或100/√3V），接着将电供给继电保护装置和测量仪表的电流线圈；7、三种防御过电压设备：避雷线；避雷器；避雷针；8、绝缘子；9、接地装置。

二次设备可以理解成是一次设备的辅助设备，主要对一次设备实施监察、测量、控制、保护、调节等工作。其设备主要有：1、测量仪表；2、直流电源设备；3、继电保护和安全自动装置；4、控制和信号装置；5、绝缘监察装置；6、塞流线圈。

而一次设备组成的系统叫做一次系统，同理二次设备组成的系统就叫二次系统。对于一次系统和二次系统的设计分别叫做一次设计和二次设计。前者主要是对变电所内的电气一次设备的选型、电气设备平面布置和各设备之间的接线等方面进行设计，涉及到电力系统中对短路电流和负荷的计算、变电所或者输电线路规划、电力电缆的路径选择等。后者辅助、服务于前者，对前者进行测量、监测、保护等。不过,现在二次系统专业的涵盖范围也越来越广,把远动监控系统、环境监控系统、调度自动化、消防甚至是电力系统通信也都归入二次系统专业范围之内。

简而言之，一次设计主要就是设计一次设备的电气原理图、电气元件选型和电气元件接线图。二次设计主要就是为了测量、监测、控制主线路一次设备的各项参数而进行的设计。二次系统的任务就是反映一次系统的工作状态和一次设备的安全情况，在一次系统运行不稳定或发生事故时，能控制一次系统防止事故险情进一步扩大，并且调整事故部分退出工作，保证系统的稳定运行。

第二章110kV变电所的二次线设计

2.1 110kV线路二次线的卷册说明

卷册说明

1. 本工程110kV一次接线系统为单母线分段接线，设分段断路器。本册设计范围为线路二次线。

本线路各线路名称、保护柜柜号、监控柜柜号及安装单位编号见下表：

1. 本线路本期两回110kV出线及分段，终期四回，本期两回为电源线，设分段备自投。
2. 本卷册适用于一段母线出线，当用于二段母线出现时，对应电压回路编号改为A640、B640、C640。
3. 隔离开关“防误闭锁”采用方式为：远方操作及就地操作时，均由本间隔电气接点所构成防误闭锁和监控系统的防误闭锁逻辑来共同实现。

五、110kV线路及分段间隔端子箱内装设加热除湿器（JR）。

六、本工程采用断路器本体的防跳回路，停用保护柜内操作箱的防跳回路，由现场施工时予以实施。

七、柜内切换把手远方/就地信号、装置检修状态、解锁开关位置遥信在柜内送入监控装置，装置直流消失信号柜内装置互发，图中不做表示。

八、本工程设备厂家及型号均为建设单位招标而定，设计中均已各厂家提供的资料为依据，施工时需与开箱资料逐一对比。

卷册内容

本卷册内容详细包括110kV线路测控柜柜面布置图、110kV线路保护柜柜面布置图、110kV分段保护测控及备自投柜面布置图、110kV线路电流电压回路图、110kV分段电流电压回路图、110kV线路控制信号回路图、110kV分段控制信号回路图、110kV分段备自投回路图、110kV线路隔离开关及接地刀闸操作闭锁回路图、110kV分段隔离开关及接地刀闸操作闭锁回路图、110kV线路测控柜端子排图、110kV线路保护柜端子排图、110kV线路断路器端子箱安装接线图、110kV分段测控端子排图、110kV分段保护端子排图、110kV分段备自投端子排图、110kV分段断路器端子箱安装接线图、110kV断路器端子箱小母线电缆联系图等。

2.2 其他回路的卷册说明

2.2.1 主变压器保护及二次线

卷册说明

一、本方案为单母线分段接线，每段两回进出线，共三台主变。本期每段各有一回进线，各带一台主变。

二、110kV设备采用常规设备。主变压器采用三相自冷变压器，本卷册为主变压器保护及二次线。

三、主变压器保护采用保护测控装置共用一面柜，保护分别为差动及后备过流保护，测控按最大需求配置。

四、110kV侧断路器采用SF{6}断路器。技术参数：分、合闸线圈DC220V。

五、20kV侧采用中置式手车柜。断路器技术参数：分、合闸线圈DC220V。

六、110kV隔离开关、接地刀闸均采用电动操作机构。/接地开关"防误闭锁"均采所有隔离用。电动开关远、近控均采用"计算机监控系统的逻辑闭锁 本设备,间隔电气闭锁"来实现。

七、本方案防跳回路采用断路器机构防跳，停用操作箱内防跳功能。

八、主变各侧间的相互闭锁按省公司文件要求，采用计算机监控系统实现。

卷册内容

本卷册内容包括：主变电压电流回路图、主变高压侧控制信号回路图、主变低压侧分支一控制信号回路图、主变低压侧分支二控制信号回路图、主变保护测控柜跳闸出口接点联系图、主变110kV侧隔离开关操作闭锁回路图、主变本体原理接线图、主变有载调压原理接线图、主变中性点接地刀闸操作机构原理接线图、主变接地电磁锁原理图、主变110kV侧端子箱安装接线图、主变低压侧分支一开关柜端子排图、主变低压侧分支二开关柜端子排图、主变端子箱安装接线图、主变本体端子箱安装接线图、主变有载调压机构箱安装接线图、主变中性点接地刀闸机构箱安装接线图、主变保护测控柜柜面布置图、主变保护测控柜交直流空开回路图、主变保护测控柜左侧端子排图、主变保护测控柜右侧端子排图、20kV主变进线开关柜柜面布置图。

2.2.2 20kV部分二次线

卷册说明：

一、本卷册的设计范围为20kV线路、电容器、分段、隔离、接地变、母线TV的开关柜电气专业二次图设计,设计内容仅包括保护测控装置、备自投、TV并列等与开关柜之间、外部设备与开关柜之间的接线，以及开关柜内加热、照明、闭锁、指示等回路。

二、采用断路器机构防跳回路。

三、TV并列装置安装于隔离柜；分段保护采用保护/测控/备自投一体式装置，备投方式采用分段备投。

四、开关柜需预留10%的备用端子。

五、开关柜厂家进行柜内二次接线设计时，需根据省电力公司招标结果，将保护测控装置背板端子上的本次设计未注明的备用回路引接至端子排。

六、开关柜中电能表通信口采用柜间跨线形式。

七、消弧线圈调谐控制器远景按2台配置，共组一面柜。本期上一台控制器，功能为一控二；远景上一台，功能为一控一。

八、根据苏电调[2006]1980号文原则和省调意见，本次设计低频低压减载电压输入采用110kV侧电压，低压20kV侧每段母线均可通过硬压板选择对应的运行方式。

卷册内容

本卷册内包括20kV线路电流电压回路图、20kV线路控制信号回路图、20kV线路开关柜端子排图、20kV电容器电流电压回路图、20kV电容器控制信号回路图、20kV电容器开关柜端子排图、20kV电容器本体及闭锁回路图、20kV电容器端子箱端子排图、20kV接地变电流电压回路图、20kV接地变控制信号回路图、20kV接地变开关柜端子排图、20kV分段电流电压回路图、20kV分段控制回路图、20kV分段开关柜信号回路图、20kV分段开关柜端子排图、20kV分段隔离柜电压并列及信号回路图、20kV分段隔离柜位置指示及闭锁回路图、20kV分段隔离柜端子排图、20kV线路母线设备柜电压互感器二次回路图、20kV母线设备柜二次回路接线图、20kV母线设备柜端子排图、20kV出线/接地变/电容器开关柜柜面布置图、20kV分段开关柜柜面布置图、20kV分段隔离柜柜面布置图、20kV母线设备柜柜面布置图、20kV开关柜柜顶小母线联系图。

2.2.3 110kV母联及母联二次线

卷册说明

1. 本工程110kV一次接线系统为双母线接线；本期8回出线，2台主变，远景14回，3台主变。本册设计范围为母联及母线二次线。

母联保护柜柜号、测控柜柜号及安装单位编号见下表。

1. 隔离开关"防误闭锁"采用方式为：远方操作及就地操作时，均由本间隔电气接点所构成防误 闭锁和监控系统的防误闭锁逻辑来共同实现。
2. 110kV母联间隔端子箱内装设加热除湿器（JR）。
3. 110kV系统防跳采用断路器本体的防跳回路，保护操作箱的防跳回路应方便取消。
4. 柜内切换把手远方/就地信号、装置检修状态、解锁开关位置遥信在柜内送入监控装置。

卷册内容

本卷册主要内容包括：110kV线路母联测控柜柜面布置图、110kV母联电流电压回路图、110kV母联控制信号回路图、110kV母联隔离开关及接地刀闸操作闭锁回路图、110kV母联保护柜端子排图、110kV母联测控柜端子排图、110kV母联断路器端子箱安装接线图、110kV母线保护柜端子排图。

第三章110kV线路二次线设计原理

3.1 电气主接线的设计

3.1.1 对电气主接线设计的评价

变电所的电气主接线设计关乎整个变电所的设计好坏。它的设计对整个变电所的平面布置、变电所内电气设备类型选择、变电所内配电装置分配布置、继电保护和自动装置以及控制方式的确定，都对电力系统的经济安全方面有着深远的影响。对变电所电气主接线的设计要求大多是从可靠性、灵活性以及经济性三个方面进行评估，所以设计出的电气主接线不仅要求可靠灵活还得合理便宜。

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