110kv變電站電氣部分設(shè)計(jì)

1、華北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 110kv變電站電氣部分設(shè)計(jì)專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化_班 級(jí) h電本0301_學(xué)生姓名 _韓有龍_指導(dǎo)教師 _董 雷_成人教育學(xué)院2009年4月15日華北電力大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書姓名韓有龍專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)h電本0301畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目110kv變電站電氣部分設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作起止時(shí)間地點(diǎn)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求： 指導(dǎo)教師簽名： 摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長(zhǎng)，對(duì)電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對(duì)供電設(shè)計(jì)也有了

2、更高、更完善的要求。設(shè)計(jì)是否合理，不僅直接影響基建投資、運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬的消耗量，也會(huì)反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場(chǎng)所。110kv變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確定用戶無功功率補(bǔ)償裝置。同時(shí)進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進(jìn)行短路電流計(jì)算

3、，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進(jìn)行短路電流計(jì)算。選擇變電站壓電氣設(shè)備，為變電站順利建設(shè)提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計(jì)包括了：（1）總體方案的確定（2）負(fù)荷分析（3）短路電流的計(jì)算（4）系統(tǒng)接線方案選擇（5）電氣設(shè)備選型等內(nèi)容。關(guān)鍵詞 變電站、負(fù)荷分析、主變壓器、短路計(jì)算、設(shè)備選型、目 錄第1章 緒論31.1 變電站發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀31.2 課題來源及設(shè)計(jì)背景4第2章 變電站負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算52.1 變電站的負(fù)荷計(jì)算52.2 無功補(bǔ)償?shù)哪康?2.3 無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算6第3章 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇83.1 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇83.2 變壓器的選擇原則83.3 變壓器容量的選擇8第4章 主接線方案的

4、確定104.1 主接線的基本要求104.2 主接線的方案與分析114.3 電氣主接線的確定11第5章 短路電流的計(jì)算135.1 繪制計(jì)算電路135.2 短路電流計(jì)算14第6章 高壓側(cè)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 176.1 高壓線路電纜的選擇176.2 高壓配電線路布線方案的選擇176.3 高壓配電系統(tǒng)設(shè)備18第7章 低壓側(cè)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)217.1 變電站配電線路布線方案的選擇217.2 線路導(dǎo)線、配電設(shè)備及其保護(hù)設(shè)備的選擇217.3 變電站用電及照明25第8章 變電站二次回路方案的確定278.1 二次回路的定義和分類278.2 二次回路的操作系統(tǒng)278.3 二次回路的接線要求278.4 電氣測(cè)量?jī)x表及測(cè)量

5、回路288.5 斷路器的控制與信號(hào)回路298.6 自動(dòng)裝置308.7 絕緣監(jiān)視裝置308.8 繼電保護(hù)的選擇與整定32第九章 防雷與接地方案的設(shè)計(jì)399.1 防雷保護(hù)399.2 接地裝置的設(shè)計(jì)39結(jié)束語(yǔ)41致謝42參考文獻(xiàn)43附錄一：一次主接線圖 第1章 緒論1.1 變電站發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，依賴高質(zhì)量和高可靠性的電能供應(yīng)，建國(guó)以來，我國(guó)的電力事業(yè)已經(jīng)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、電力分配的日益復(fù)雜和用戶對(duì)電能的質(zhì)量的要求進(jìn)一不提高，電網(wǎng)自動(dòng)化就顯得極為重要；近年來我國(guó)計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的

6、發(fā)展及自動(dòng)化技術(shù)的成熟，發(fā)展配電網(wǎng)調(diào)度與管理自動(dòng)化以具備了條件。變電站在配電網(wǎng)中的地位十分重要，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用。因此，變電站自動(dòng)化既是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)之一，也是滿足現(xiàn)代化供用電的實(shí)時(shí)，可靠，安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動(dòng)化ems和dms的基礎(chǔ)。1.2 課題來源及設(shè)計(jì)背景1.2.1 課題來源本課題來源于烏海市濱河區(qū)現(xiàn)有的110kv濱河變電站，具有一定的實(shí)踐性和可行性。1.2.2 設(shè)計(jì)背景濱河區(qū)原有10kv變電站（海北站）一座，向全區(qū)范圍內(nèi)供電。目前濱河區(qū)的最大負(fù)荷為3.88萬千瓦。隨著工業(yè)的發(fā)展與工業(yè)區(qū)的開發(fā)，對(duì)

7、電力電量的需求也相應(yīng)的增加。由此分析，僅靠目前濱河區(qū)僅有的一個(gè)110kv變電站是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠滿足負(fù)荷增長(zhǎng)需求的。若按照城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則的要求，加之濱河區(qū)現(xiàn)有的10kv線路大部分是放射形網(wǎng)，無法形成合理的環(huán)網(wǎng)和分段，結(jié)構(gòu)比較單一和薄弱，供電可靠性差。加上部分線路供電半徑大、用戶多、負(fù)荷重，線路壓降過高，供電質(zhì)量差等特性。為了提高濱河區(qū)的供電可靠性、改善電能質(zhì)量和降低網(wǎng)損。綜合考慮，新建110kv濱河變電站用來，改善10kv配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足新增用電需要的必要措施。第2章 變電站負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算2.1 變電站的負(fù)荷計(jì)算 2.1.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)濱河區(qū)的用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下表：表1 用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（單

8、位：kva）用電單位負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（kva）功率因數(shù)（cos）tan負(fù)荷類別備注火車站40000.90.48i包括遠(yuǎn)景負(fù)荷學(xué)校12000.90.48ii包括遠(yuǎn)景負(fù)荷化工廠120000.80.75i包括遠(yuǎn)景負(fù)荷水泥廠35000.80.75i包括遠(yuǎn)景負(fù)荷市政府16500.870.57i包括遠(yuǎn)景負(fù)荷醫(yī)院7500.870.57i包括遠(yuǎn)景負(fù)荷百貨中心34000.90.48ii包括遠(yuǎn)景負(fù)荷煤礦73000.850.62i包括遠(yuǎn)景負(fù)荷其他散戶50000.90.48iii包括遠(yuǎn)景負(fù)荷合計(jì)38800表2 負(fù)荷性質(zhì)分析結(jié)果表負(fù)荷等級(jí)負(fù)荷值（kva）占總負(fù)荷百分比（%）i2920075.26ii460011.862.1.2

9、 負(fù)荷計(jì)算1、有功功率 p=pp=4000+1200+12000+3500+1650+750+3400+7300+5000=38800 kva2.無功功率 q=(ptan)q=1920+576+9000+2625+941+428+1632+4526+2400=24048kvar3.視在功率 s=45648 kva4.自然功率因數(shù)： cos= p/s 電力系統(tǒng)中的無功功率就是要使系統(tǒng)中無功電源所發(fā)出的無功功率與系統(tǒng)的無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗相平衡;按系統(tǒng)供電負(fù)荷的功率因數(shù)達(dá)到0.90考慮無功功率平衡。2.2 無功補(bǔ)償?shù)哪康臒o功補(bǔ)償?shù)哪康氖窍到y(tǒng)功率因數(shù)低，降低了發(fā)電機(jī)和變壓器的出力，增加了輸電線

10、路的損耗和電壓損失，這一些原因是電力系統(tǒng)基本的常識(shí)，在這里不多作特別的說明。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不低于0.9，因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設(shè)電容器補(bǔ)償無功。2.3 無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算2.3.1 計(jì)算補(bǔ)償前的負(fù)荷及功率因數(shù)：10kv側(cè)的功率因數(shù)為：cos1=p/s=38800/45648=0.85變壓器的功率損耗為：pt=0.015s =685kva qt=0.06s=2739kvar變電站110kv側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷為：p110kv = p +pt =38800+685=39485 kvaq110kv = q+qt=24048+2739=26787 kva

11、rs110kv=47714 kva變電站110kv側(cè)的功率因數(shù)為：cos2= p110kv / q110kv=39485 /47714=0.832.3.2 確定補(bǔ)償容量：現(xiàn)要求在110kv側(cè)功率因數(shù)不低于0.9，而補(bǔ)償在10kv側(cè)進(jìn)行，所以我們要考慮到變壓器損耗，可設(shè)10kv側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.92 來計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)娜萘浚?qcc =p（tan1-tan2）=38800tan（arccos0.85）- tan（arccos0.92）=7527 kvar選bwf10.5-120-1wn= qcc/ qn.c = 7527/120=63實(shí)際補(bǔ)償容量：qcc=63120=7560 kvar2.3

12、.3 計(jì)算補(bǔ)償以后的負(fù)荷和功率因數(shù)：補(bǔ)償后實(shí)際的功率因數(shù)大于0.9為合理變電站10kv側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為：s，= =42158 kva此時(shí)變壓器的功率損耗為：pt，=0.015s， = 0.01542158=632 kva qt，=0.06s，=0.0642158=2529 kvar變電站110kv側(cè)的總的計(jì)算負(fù)荷為：p110kv， = p +pt， =38800+632=39432 kvaq110kv， = q+qt，=（24048-7560）+2529=19017 kvars110kv，=43778 kva s=47714-43778=3936 kva變電站高壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos，= p

13、110kv，/ s110kv，=39324/43778=0.9，符合要求。主接線采用兩套高壓電容器補(bǔ)償柜進(jìn)行無功補(bǔ)償，每路10kv母線安裝一套。第3章 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇3.1 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇1.對(duì)于大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以兩臺(tái)主變壓器為宜。2.應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)可靠性的要求，在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電站中，應(yīng)選擇兩臺(tái)主變壓器。3.對(duì)于規(guī)劃只安裝兩臺(tái)主變壓器的變電站，其變壓器基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的1-2級(jí)設(shè)計(jì)，以便符合發(fā)展時(shí)更換變壓器的容量。綜合以上因素，選用兩臺(tái)主變壓器符合要求。3.2 變壓器的選擇原則為了保證每年電容按10%的增長(zhǎng)，并在10年內(nèi)能滿

14、足要求， 并按下例方案進(jìn)行綜合考慮：1.明備用方式，即2臺(tái)主變壓器的容量都滿足要求，任何情況下都只有1臺(tái)運(yùn)行，兩臺(tái)主變壓器互相備用。2.暗備用方式，即2臺(tái)主變壓器的容量之和滿足要求。正常情況下兩臺(tái)主變運(yùn)行，故障情況下一臺(tái)運(yùn)行，因此，每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)滿足安全用電的要求,即保證、類負(fù)荷的供電，一般要求能滿足全部負(fù)荷的60%-70%。3.在設(shè)計(jì)中，初期主變壓器可采用明備用方式，隨著負(fù)荷的增加和發(fā)展，后期可采用暗備用方式。3.3 變壓器容量的選擇裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，其中任意一臺(tái)主變壓器容量sn應(yīng)同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件。任一臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷的60%70%的要求，即sn（0.60.7

15、）s任一臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷s（）的需要，即sns（）綜合上述各種因數(shù)，并考慮以后的可擴(kuò)展性，確定該站主變壓器采用2臺(tái)50000kva的變壓器。當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)基本都是三相制接線，尤其我自治區(qū)電力系統(tǒng)還沒有單相供電的系統(tǒng)，故為了能接入系統(tǒng)運(yùn)行，并能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以該站選擇三相供電。結(jié)合該地區(qū)的實(shí)際情況，故采用雙卷變壓器，電壓等級(jí)為110kv與10kv。因?yàn)樵摰貐^(qū)110kv電壓不是很穩(wěn)定，為了保證10kv供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量，本站采用有載調(diào)壓方式，這樣才能達(dá)到隨時(shí)調(diào)整電壓的目的。冷卻方式采用自冷型冷卻方式。變壓器110kv側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)隔離開關(guān)接地，同時(shí)裝設(shè)避雷器保

16、護(hù)。綜合上述幾種情況，結(jié)合廠家的一些產(chǎn)品情況，故本站的主變壓器選用的型號(hào)：sz10-50000/110 兩臺(tái)主變壓器：250000kva三相雙卷自冷型油浸變壓器。電壓等級(jí)：110kv/10kv出線：110kv2回，10kv18回。無功補(bǔ)償容量：7560kvar表3 主變壓器的選擇額定容量電壓組合及分接范圍聯(lián)接組標(biāo)號(hào)空載損耗 kva負(fù)載損耗 kva空載電流 %阻抗電壓 %kva高壓kv中壓 kv低壓 kv5000011081.25%38.55%10.5yn,d1171.22501.314第4章 主接線方案的確定4.1 主接線的基本要求4.1.1 安全性高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必

17、須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)；低壓斷路器（自動(dòng)開關(guān)）的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須設(shè)低壓刀開關(guān)；裝設(shè)高壓熔斷器負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)；變電站高壓母線上及架空線路末端，必須裝設(shè)避雷器。裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)，線路上避雷器前不必裝隔離開關(guān)。4.1.2 可靠性斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部大部分二級(jí)負(fù)荷的供電；盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性； 4.1.3 靈活性變電站的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線；兩路電源進(jìn)線，裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所，當(dāng)

18、兩路電源同時(shí)供電時(shí)，兩臺(tái)主變壓器一般分列運(yùn)行；當(dāng)只一路電源供電，另一路電源備用時(shí)，則兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行；帶負(fù)荷切換主變壓器的變電所，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或高壓負(fù)荷開關(guān)；主接線方案應(yīng)與主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求相適應(yīng)。4.1.4 經(jīng)濟(jì)性主接線方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行管理費(fèi)用低，采用的一次設(shè)備特別是高壓斷路器少，而且應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品； 4.2 主接線的方案與分析4.2.1 單母線1.優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置；2.缺點(diǎn)：靈活性和可靠性差，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障檢修，均需要使整個(gè)配電裝置停電。3.適用范圍：可用于對(duì)供

19、電連續(xù)性要求不高的三級(jí)負(fù)荷用戶，或者有備用電源的二級(jí)負(fù)荷用戶。4.2.2 單母線分段接線1.優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路自動(dòng)將故障段切斷，保障正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。2.缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間停電；當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均等擴(kuò)建。3.適用范圍：在具有兩路電源進(jìn)線時(shí)，采用單母線分段接線，可對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷供電。特別是在裝設(shè)了備用電源自動(dòng)投入裝置后，更加提高了用斷路器分段單母線接線的供電可靠性。 4.3 電氣主接線

20、的確定電氣主接線的分析：采用單母線分段的結(jié)線，當(dāng)母線故障時(shí)，經(jīng)倒閘操作可切除故障段，保證其它段繼續(xù)運(yùn)行，當(dāng)母線檢修可分段進(jìn)行，這能始終保證一臺(tái)主變的供電，當(dāng)進(jìn)線電源一回發(fā)生故障，通過倒閘操作可保證兩臺(tái)主變的供電，單母線分段的結(jié)線可以作分段運(yùn)行，也可做并列運(yùn)行，采用分段運(yùn)行時(shí)，各段相當(dāng)于單母線運(yùn)行狀態(tài)，各段母線所帶的主變壓器是分列進(jìn)行，互不影響任一母線故障或檢修時(shí)，僅停止該段母線所帶變壓器的供電，兩段母線同時(shí)故障的機(jī)率很小，可以不予考慮，采用并列運(yùn)行時(shí)，電源檢修無需母線停電，只需斷開電源的斷路器，隔離開關(guān)就能保證兩臺(tái)主變壓器的供電，對(duì)本站110kv 兩回供電（小于4回路）較為適合。該設(shè)計(jì)的電氣主

21、接線：110kv采用單母線分段接線接線；10kv接線為單母線分段接線，1#主變10kv側(cè)單臂出10kv母線，帶10kv出線9回，無功補(bǔ)償電容器組1組；2#主變10kv出一段10kv母線，帶10kv出線8回，無功補(bǔ)償電容器1組。在110kv兩條進(jìn)線的a相上各裝設(shè)一臺(tái)電容式電壓互感器供二次閉鎖采壓用。主變壓器110kv側(cè)中性點(diǎn)采用避雷器保護(hù)，并可經(jīng)隔離開關(guān)接地。 第五章 短路電流的計(jì)算供電系統(tǒng)應(yīng)該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。但是供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行常常因?yàn)榘l(fā)生短路故障而遭到破壞。所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原

22、因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞、誤動(dòng)作、雷擊或過電壓擊穿等。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當(dāng)它通過電氣設(shè)備時(shí)，設(shè)備的載流部分變形或損壞，選用設(shè)備時(shí)要考慮它們對(duì)短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點(diǎn)越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動(dòng)機(jī)或其它設(shè)備的正常運(yùn)行。5.1 繪制計(jì)算電路圖 1 短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖5.2 短路電流計(jì)算進(jìn)行計(jì)算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對(duì)值表示，這種計(jì)算方法叫做標(biāo)幺值法。標(biāo)幺值的概念是：某量的標(biāo)幺值=所謂基準(zhǔn)值是衡量某個(gè)物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度，用標(biāo)幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、

23、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點(diǎn)電抗標(biāo)幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標(biāo)幺值。1、有圖1所示的短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖畫出短路電流計(jì)算等效電路圖，如圖2所示。圖 2 短路電流計(jì)算等效電路圖2、取基準(zhǔn)容量sd=100mva，基準(zhǔn)電壓ud=uav，2個(gè)電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電壓分別為ud1=115kv，ud2=10.5kv，相應(yīng)的基準(zhǔn)電流分別為id1，id2，則各元件電抗標(biāo)幺值為：發(fā)電廠 x1*=sd/soc=100/1000=0.1110kv線路 x2*= x0l1sd/ ud12=0.430100/1152=0.09變壓器1t和2t x3*= x4*=uk%*sd/100sn=14100

24、/（10050）=0.2810kv線路 x5*= x0l2sd/ ud22=0.3810100/10.52=3.453、求k1點(diǎn)（110kv線路）三相短路時(shí)的短路電流和容量的計(jì)算：（1）、計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值：xk1* =x1*+ x2* =0.1+0.09=0.19（2）、計(jì)算k1點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流： id1=sd/ ud1=100/（115）=0.5ka（3）、計(jì)算k1點(diǎn)短路各量：ik1*=1/ xk1*=1/0.19=5.26ik1= id1 ik1*=0.55.26=2.63 kaish.k1=2.55 ik1=2.552.63=6.71 kas k1= sd/ xk1*=10

25、05.26=526mva4、求k2點(diǎn)（10kv線路）三相短路時(shí)的短路電流和容量的計(jì)算：（1）、計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值：xk2*=x1*+ x2*+ x3*/ x4*=0.1+0.09+0.28/0.28=0.33（2）、計(jì)算k2點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流： id2=sd/（ ud2）=100/（10.5）=5.5ka（3）、計(jì)算k2點(diǎn)短路各量：ik2*=1/ xk2*=1/0.33=3.03ik2= id2 ik2*=5.53.03=16.67kaish.k2=2.55 ik2=2.5516.67=42.51 kas k2= sd/ xk2*=1003.03=303mva5、求k3點(diǎn)（10kv負(fù)

26、荷）三相短路時(shí)的短路電流和容量的計(jì)算：（1）、計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值：xk3*=x1*+ x2*+ x3*/ x4*+ x5*=0.1+0.09+0.28/0.28+3.45=3.78（2）、計(jì)算k3點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流： id3= id2=5.5ka（3）、計(jì)算k2點(diǎn)短路各量：ik3*=1/ xk3*=1/3.78=0.26ik3= id3 ik3*=5.50.26=1.43kaish.k3=2.55 ik3=2.551.43=3.65 kas k3= sd/ xk3*=1000.26=26mva6、經(jīng)計(jì)算k3點(diǎn)（10kv負(fù)荷）三相短路時(shí)的短路電流和容量較k2點(diǎn)小的多，所以在電氣設(shè)備選型

27、計(jì)算時(shí)只考慮k1點(diǎn)和k2點(diǎn)的三相短路時(shí)的短路電流和容量就滿足要求了，具體計(jì)算值如下表：表5 短路電流計(jì)算結(jié)果表短路點(diǎn)短路容量s k (mva)短路電流周期分量有效值ik (ka)短路沖擊電流ish (ka)110kv進(jìn)線側(cè)（k1）5262.636.7110kv側(cè)（k2）30316.6742.51第6章 變電站主要電氣設(shè)備的選擇6.1 電氣設(shè)備選擇的原則6.1.1 按工作要求和環(huán)境條件選擇電氣設(shè)備的型號(hào)。6.1.2 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備的額定電壓和額定電流。1、按正常工作條件選擇額定電壓：所選電氣設(shè)備的額定電壓，不得低于所在線路的額定電壓。.2、按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流：所選電

28、氣設(shè)備的額定電流，不得低于實(shí)際通過的最大負(fù)荷電流 。6.1.3 按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。1、熱穩(wěn)定校驗(yàn)：電氣設(shè)備允許的短時(shí)發(fā)熱應(yīng)大于設(shè)備安裝出的最大短路發(fā)熱，即 it2ti（3）2tima2、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：電氣設(shè)備的極限通過電流應(yīng)大于設(shè)備安裝出的最大沖擊短路電流，即imaxish（3）用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定；電纜不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；6.1.4 開關(guān)電氣斷流能力校驗(yàn)：開關(guān)電氣設(shè)備的斷流容量不小于安裝地點(diǎn)的最大三相短路容量， 即 iocik. max（3）6.2 電氣設(shè)備選擇6.2.1 斷路器的選擇1、110kv側(cè)斷路器的選擇（1）、在本設(shè)計(jì)中110kv側(cè)斷路

29、器采用sf6高壓斷路器，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的斷路器相比sf6高壓斷路器具有安全可靠，開斷性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，質(zhì)量輕，操作噪音小，檢修維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在電力系統(tǒng)的各電壓等級(jí)得到廣泛的應(yīng)用。110kv的配電裝置是戶外式，所以斷路器也采用戶外式。比較各種110kvsf6高壓斷路器的應(yīng)采用lw25-110/1250型號(hào)的斷路器。（2）、額定電流ic= sn/（un）=2500001.4/（110）735a（考慮變壓器事故過負(fù)荷的能力40%）序號(hào)lw25-110/1250選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1un110kvuw.n110kv合格2in1250ic735a合格3ioc25ik（3）

30、2.63ka合格4imax25ish（3）6.71ka合格5it2t2524=2500ka2si（3）2tima2.632（1.1+0.1）=8.3ka2s合格2、10kv側(cè)斷路器的選擇（1）、變壓器二次側(cè)及分段斷路器的選擇在本設(shè)計(jì)中10kv側(cè)斷路器采用真空斷路器。10kv的配電裝置是戶內(nèi)式，所以斷路器也采用戶內(nèi)式。額定電流（按10kv總負(fù)荷考慮）ic= sn/（un）=43778/（10.5）2407a所以選擇zn12-10/2500真空斷路器。序號(hào)zn12-10/2500選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1un10kvuw.n10kv合格2in2500ic2407a合格3ioc4

31、0ik（3）16.67ka合格4imax80ish（3）40.51ka合格5it2t4024=6400ka2si（3）2tima16.672（1.1+0.1）=333ka2s合格（2）、10kv側(cè)斷路器的選擇額定電流（按10kv最大負(fù)荷考慮）ic= sn/（un）=15000/（10.5）825a所以選擇zn5-10/1000真空斷路器。序號(hào)zn5-10/1000選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1un10kvuw.n10kv合格2in1000ic825a合格3ioc20ik（3）16.67ka合格4imax50ish（3）40.51ka合格5it2t2024=1600ka2si（3

32、）2tima16.672（1.1+0.1）=333ka2s合格6.2.2 隔離開關(guān)的選擇1、110kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，選擇隔離開關(guān)帶接地刀閘。該隔離開關(guān)安裝在戶外，故選擇戶外式。該回路額定電壓為 110kv，因此所選的隔離開關(guān)額定電壓為 110kv。初選gw4110d/1000-80型高壓隔離開關(guān)。序號(hào)gw4110d/1000-80選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1un110kvuw.n110kv合格2in1000ic735a合格3imax80ish（3）6.71ka合格4it2t21.525=2311ka2si（3）2tima2.632（1.1+0.

33、1）=8.3ka2s合格經(jīng)過校驗(yàn)gw4110d/1000-80型高壓隔離開關(guān)，符合要求。2、10kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇（1）、變壓器二次側(cè)及分段隔離開關(guān)的選擇該隔離開關(guān)安裝在戶內(nèi)，故選擇戶內(nèi)式。該回路額定電壓為10kv，因此所選的隔離開關(guān)額定電壓為10kv。初選gn1010t/3000-160型隔離開關(guān)。序號(hào)gn1010t/3000-160選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1un10kvuw.n10kv合格2in3000ic2407a合格3imax160ish（3）40.51ka合格4it2t7525=28125ka2si（3）2tima16.672（1.1+0.1）=333ka2s合

34、格經(jīng)過校驗(yàn)gn1010t/3000-160型高壓隔離開關(guān)，符合要求。（2）、10kv側(cè)隔離開關(guān)的選擇該隔離開關(guān)安裝在戶內(nèi)，故選擇戶內(nèi)式。該回路額定電壓為10kv，因此所選的隔離開關(guān)額定電壓為10kv。初選gn610/1000-80型隔離開關(guān)。序號(hào)gn610/1000-80選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1un10kvuw.n10kv合格2in1000ic825a合格3imax80ish（3）40.51ka合格4it2t31.524=3969ka2si（3）2tima16.672（1.1+0.1）=333ka2s合格經(jīng)過校驗(yàn)gn610/1000-80型高壓隔離開關(guān)，符合要求。6.2.

35、3 熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種過流保護(hù)元件,由熔件與熔管組成。當(dāng)過載或短路時(shí)，熔件熔斷，達(dá)到切斷故障保護(hù)設(shè)備的目的。電流越大，熔斷時(shí)間越短。在選擇熔件時(shí)，除保證在正常工作條件下（包括設(shè)備的起動(dòng)）熔件不熔斷外，還應(yīng)該符合保護(hù)選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇：除按環(huán)境、電網(wǎng)電壓、電源選擇型號(hào)外，還必須按校驗(yàn)熔斷器的斷流容量；選擇的主要指標(biāo)是選擇熔件合熔管的額定電流，熔斷器額定電流按 選。所選擇的熔件應(yīng)在長(zhǎng)時(shí)最大工作電流及設(shè)備起動(dòng)電流的作用下不熔斷，在短路電流作用下開關(guān)熔斷；要求熔斷器特性應(yīng)與上級(jí)保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限相配合（即動(dòng)作要有選擇性）。 對(duì)保護(hù)變壓器的熔件，其額定電流可按變壓器額定電流的1.5

36、2倍選擇。根據(jù)上述條件并查表有：110kv側(cè)的高壓熔斷器選擇rw10-110型熔斷器。10kv側(cè)的高壓熔斷器選擇rn2-10型熔斷器。rw10-110型高壓熔斷器主要是由上下棒形絕緣子、接觸導(dǎo)電系統(tǒng)、并聯(lián)的主副熔絲管以及推桿等部分組成，用于110kv線路和變壓器的短路及過負(fù)荷保護(hù)。rn2-10型高壓熔斷器是由絕緣子、接觸導(dǎo)電系統(tǒng)及熔絲管等部件組成，用于10kv輸電線路和變壓器的短路與過負(fù)荷保護(hù)。6.2.4 互感器的選擇1、電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測(cè)量?jī)x表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器一次側(cè)匝數(shù)少，串接在主電路中，二次線圈與負(fù)載的電流線

37、圈串聯(lián)，接近短路狀態(tài)。電流互感器的選擇條件：（1）.額定電壓大于或等于裝設(shè)地點(diǎn)的額度電壓。（2）.原邊額定電流大于或等于長(zhǎng)時(shí)最大工作電流。（3）.電流互感器準(zhǔn)確度的選擇。（4）.校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定按：: 電流互感器額定一次電流；：動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)熱穩(wěn)定按: kth ：熱穩(wěn)定倍數(shù)根據(jù)上述選擇條件，進(jìn)行選擇：（1）、110kv側(cè)：額定電壓110kv，額定電流735a，選擇變比為800/5a的lcwd-110電流互感器，=130 ，kth=75，t=1s，動(dòng)穩(wěn)定： =1.4140.8130=147kaish=6.71ka 滿足要求熱穩(wěn)定： =（750.8）21=3600 ka2s=2.632（1.1+0.1）=

38、8.3 ka2s滿足要求，所以所選的lcwd-110電流互感器滿足要求。（2）、10kv側(cè)：額定電壓10kv，額定電流2407a（變壓器二次側(cè)及分段）選擇變比為3000/5a的lmc-10電流互感器， kth=75，t=1s，熱穩(wěn)定： =（753）21=50625 ka2s=16.672（1.1+0.1）=333 ka2s滿足要求，所以所選的lmc-110電流互感器滿足要求。10kv負(fù)荷側(cè)：額定電壓10kv，額定電流825a，選擇變比為1000/5a的la-10電流互感器，=90 ，kth=50，t=1s，動(dòng)穩(wěn)定： =1.414190=127kaish=42.51ka 滿足要求熱穩(wěn)定： =（5

39、01）21=2500 ka2s=16.672（1.1+0.1）=333 ka2s滿足要求，所以所選的la-1 0電流互感器滿足要求。2、電壓互感器的選擇根據(jù)電壓互感器裝置處電壓等級(jí)確定電壓根據(jù)用途及負(fù)荷確定準(zhǔn)確度、二次電壓、二次負(fù)荷量及聯(lián)接方式（1）、110kv線路電壓互感器的選擇： 選取jcc2-110 戶外 ； 額定變比：110/、0.1/、0.1； 1級(jí)：500va 3級(jí)：1000va （2）、10kv側(cè)電壓互感器的選擇： 選取jdzj-10 戶內(nèi) ； 額定變比：10/、0.1/、0.1/； 0.5級(jí)：50va 1級(jí)：80va 3級(jí)：200va6.2.5 母線的選擇1、母線材料和截面形狀

40、的選擇： 目前母線材料廣泛采用鋁材，因?yàn)殇X電阻率較低，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，質(zhì)量輕、價(jià)格較低，我國(guó)鋁材的儲(chǔ)量豐富。鋼雖有較好的性能，但價(jià)格貴，我國(guó)儲(chǔ)備不多。所以只有在一些特殊場(chǎng)合，如工作電流較大，位置特別狹窄，環(huán)境對(duì)鋁材有嚴(yán)重腐蝕的情況下才用鋁材。 綜上所述，在本設(shè)計(jì)中母線材料采用鋁。由以上分析知：本設(shè)計(jì)的110kv為屋外配電裝置，故母線采用鋼芯鋁絞線，10kv都采用矩形硬母線。三相母線的布置方式有水平布置和垂直布置，水平布置母線豎放時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度差，散熱條件好。垂直布置母線豎放時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度和散熱條件都較好，但增加了配電裝置的高度。綜上，矩形母線在支柱絕緣子上采用水平布置母線豎放。2、母線截面積選擇

41、： 本設(shè)計(jì)中母線的截面按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇。110kv母線 sec=ic/jec=735/1.15=639a10kv母線 sec=ic/jec=2407/1.15=2093asec-母線的經(jīng)濟(jì)截面， ic母線上的計(jì)算電流， jec經(jīng)濟(jì)電流密度，鋁母線一般按1.15來計(jì)算。所以110kv母線選擇型號(hào)為lgj2150母線10kv母線選擇每相為3排的lmy608母線動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：110kv母線，因?yàn)檫x用導(dǎo)線sec 為2150mm235mm2 滿足架空線路的安全機(jī)械強(qiáng)度要求，故不必校驗(yàn)。10kv母線， fc（3）=kf ish（3）2l10-7/a=1.7321(42.51103) 21.110-7/0

42、.3=1148nm= fc（3）l/10=11481.1/10=126.3nmw=b2h/6=0.0620.008/6=4.810-6m3c=m/w=126.34.810-6=26.3106pa=26.3mpaal=70 mpa26.3 mpa式中：kf ：為形狀系數(shù)，一般的情況下取1 。l：為導(dǎo)體兩相鄰的支撐點(diǎn)間的距離，取1.1m。a：兩導(dǎo)體軸線間的距離，取0.3m。c：為母線短路時(shí)沖擊電流產(chǎn)生的最大計(jì)算應(yīng)力。al：為母線材料最大允許應(yīng)力。通過校驗(yàn)，故滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：110kv母線 smin= i（3）/c=2.63103/87=33.12s=2150=3002smin10kv母

43、線 smin= i（3）/c=16.67103/87=209.92s=860=4802smin故母線滿足熱穩(wěn)定要求。6.2.6 避雷器的選擇1、根據(jù)變電所設(shè)備避雷器要求及主接線形式應(yīng)在下列點(diǎn)裝設(shè)避雷器110kv進(jìn)線端，防止110kv線路雷電流侵入變電所10kv母線，防止線路雷電流侵入變電所主變110kv中性點(diǎn)接地2、根據(jù)各級(jí)電壓等級(jí)確定避雷器的額定電壓避雷器列表型號(hào)技術(shù)參數(shù)安裝地點(diǎn)數(shù)量（組）un （kv)殘壓 (kv)fz-100/260100260110kv進(jìn)線2fz-17/45174510kv母線2fz-73/20073200主變中性點(diǎn)2 結(jié) 束 語(yǔ)經(jīng)過近一個(gè)月的努力，這次函授學(xué)習(xí)最后一個(gè)環(huán)節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文部分終于完成了。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)四年來所學(xué)知識(shí)的綜合考察，不僅要求全面掌握所學(xué)知識(shí)，還要能夠綜合運(yùn)用，并結(jié)合自學(xué)有關(guān)知識(shí)才能完成。所以，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這些方面都有了很大的進(jìn)步和提高。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是110kv變電站電氣部分設(shè)計(jì)。這個(gè)課題的內(nèi)容與我們所學(xué)的各門專業(yè)課程都有一定的聯(lián)