畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）小型變電站的設(shè)計(jì)

1、平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)書(shū) 課題名稱(chēng)：小型變電站的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè) ：礦山機(jī)電電器維修班級(jí) ：電器維修一班學(xué)號(hào) ： 姓名 ： 目 錄第一章 引 論41.1電力系統(tǒng)的一般41.2變電所的作用和工作原理及分類(lèi)5第二章 概 論72.1設(shè)計(jì)的基本要求說(shuō)明72.2設(shè)計(jì)范圍及建設(shè)規(guī)模92.3設(shè)計(jì)主要內(nèi)容9第三章 主變壓器的選擇103.1主變器臺(tái)數(shù)的確定103.2主變壓器的容量的確定103.3選擇主變壓器11第四章 電氣主接線144.1對(duì)電氣主接線的說(shuō)明144.2主接線設(shè)計(jì)原則144.3主接線的選擇17第五章 短路電流計(jì)算215.1概述215.2計(jì)算條件235.3短路過(guò)程分析265.4短路電流的計(jì)算方法27第

2、六章 變電所設(shè)備的選擇與校驗(yàn)326.1高壓電器選擇的一般要求326.2高壓斷路器的選擇396.3高壓隔離開(kāi)關(guān)選擇416.4電流互感器的選擇416.5電壓互感器的選擇436.6高壓側(cè)避雷器選擇446.7 10kv側(cè)主要電氣設(shè)備選擇456.8全所所用設(shè)備47第七章 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)487.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用487.2繼電保護(hù)的要求497.3變壓器保護(hù)的配置原則：497.4變電所10kv配電裝置母線保護(hù)507.5 10kv線路保護(hù)裝設(shè)原理50第八章 過(guò)電壓保護(hù)選擇518.1雷過(guò)電壓保護(hù)518.2 310kv配電裝置的過(guò)電壓保護(hù)：53第一章 引 論1.1電力系統(tǒng)的一般概念電能是社會(huì)主義建設(shè)和人民生活

3、不可缺少的重要的能源，電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，電能是由發(fā)電廠供給，因?yàn)榭紤]經(jīng)濟(jì)原因，發(fā)電廠大多建在動(dòng)力資源比較豐富的地方，而這些地方又常遠(yuǎn)專(zhuān)業(yè)對(duì)電氣主接線提供的資料4.2.2主接線設(shè)計(jì)的基本要求：主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三相基本要求4.2.2.1保證必要的供電可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)和電能分配的首要任務(wù)。由于電力系統(tǒng)的發(fā)電、送電和用電是同時(shí)完成的，并且在任何時(shí)候都保持平衡關(guān)系，無(wú)論哪部分故障，都將影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行電氣主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一次部分和二次部分綜合。因此除了盡可能選用工作可靠的一次設(shè)備和二次設(shè)備外，還應(yīng)設(shè)計(jì)這些設(shè)備的合理連接方式可

4、靠性的具體要求：各個(gè)元件的等值阻抗，將此電源的內(nèi)阻大的多，因而電源母線上的電壓變化很小，實(shí)際計(jì)算時(shí)甚至可以認(rèn)為沒(méi)有變化，既認(rèn)為是一個(gè)恒壓源，這種電源就稱(chēng)為無(wú)限大容量電源。三相短路電源的變化規(guī)律三相短路后，在短路暫態(tài)過(guò)程中，短路電流等于它的周期分量和非周期分量的瞬間值之和，短路電流的非周期分量是隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減的。當(dāng)非周期分量為零時(shí)，短路既進(jìn)入穩(wěn)態(tài)過(guò)程，此時(shí)穩(wěn)態(tài)短路電流的大小不再變化，這是這種系統(tǒng)短路的顯著特點(diǎn)。三相短路沖擊電流id三相短路電流的最大瞬時(shí)值出現(xiàn)在短路發(fā)生后約半個(gè)周波左右，它不僅與周期分量的幅值有關(guān)，也與非周期分量的起始值有關(guān)，最嚴(yán)重的短路情況下，三相短路電流的最大瞬時(shí)值稱(chēng)為沖

5、擊電流idhich=2kchizp式中： kch =1+e-ttd 短路電流沖擊系數(shù) izp短路電流周期分量的有效值一般:高壓電網(wǎng)：kch=1.8 ich=2.55izp低壓電網(wǎng)：kch=1.3 ich=1.84izp三相短路沖擊電流有效值ichich= izp1+2（kch-1）2一般：高壓電網(wǎng)：kch=1.8 ich=1.52izp 低壓電網(wǎng)：kch=1.3 ich=1.09izp5.3.2由“有限容量系統(tǒng)”供電時(shí)的三相短路電流假如向短路點(diǎn)輸送短路電流的電源容量較小，或者短路點(diǎn)離電源較近，在這種情況下稱(chēng)為有限容量系統(tǒng)供電的短路，在此條件下，電源電壓的變化并非恒定不變，短路電源周期分量iei

6、gmax6.2.3按開(kāi)斷電流選擇在給定的電網(wǎng)電壓下，高壓斷路器的開(kāi)斷電流iekd應(yīng)滿足iekd ixt式ixt-斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間tk秒的短路電流周期分量的有效值斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間tk等于繼電保護(hù)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器的固有分閘時(shí)間之和6.2.4按額定關(guān)合電流選擇斷路器的額定關(guān)合電流ieg應(yīng)不小于最大短路電流沖擊值iciiegici6.2.5動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)高壓斷路器的極限通過(guò)電流峰值idw應(yīng)不小于三相短路時(shí)通過(guò)斷路器的沖擊電流ici即idwici6.2.6熱穩(wěn)定校驗(yàn)高壓斷路器的短時(shí)允許發(fā)熱量應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流發(fā)出的熱量據(jù)上述參數(shù)選擇高壓斷路器型號(hào)為：lw9-66/2500-31.5 sf6斷

7、路器 參數(shù)如下表：額定電壓最高工作電壓額定電流額定短路開(kāi)斷電流額定短路關(guān)合電流額定短路持續(xù)時(shí)間額定峰值耐受電流66kv72.5kv2500a31.5ka80ka4s80ka廠家：瓦房店高壓開(kāi)關(guān)廠6.3高壓隔離開(kāi)關(guān)選擇隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)根據(jù)下列條件選擇：型式和種類(lèi)；額定電壓；額定電流；動(dòng)穩(wěn)定；熱穩(wěn)定選擇隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)為：gw560d 6組 gw5-60 8組參數(shù)如下表：額定電壓額定電流動(dòng)穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流單相接地開(kāi)關(guān)所配機(jī)構(gòu)動(dòng)穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流隔離開(kāi)關(guān)接地開(kāi)關(guān)66kv630a50ka20ka/4s50ka20ka/4scs17-gcs17-g廠家：沈陽(yáng)高壓開(kāi)關(guān)有限公司6.4電流互感器的選擇6.4.1設(shè)備種

8、類(lèi)的選擇電流互感器的種類(lèi)和型式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對(duì)6-10kv屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對(duì)于35kv及以上配電裝置，宜采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器6.4.2按一次額定電壓和額定電流選擇電流互感器的一次額定電壓和額定電流必須滿足ueuewieiigmaxue 、iei-一次額定電壓和額定電流ue、igmax-安裝處一次回路工作電壓和最大工作電流6.4.3按準(zhǔn)確度級(jí)和副邊負(fù)荷選擇6.4.4熱穩(wěn)定校驗(yàn)6.4.5動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn) 選擇高壓側(cè)電流互感器型號(hào)為：lcwb5-63其主要參數(shù)為：額定電流比二次組合準(zhǔn)確級(jí)額定負(fù)荷套管泄露距離（mm）短時(shí)（1s

9、）熱電流（ka）動(dòng)穩(wěn)定電流（ka）2*300/50.5/b/b0.5/b50/5015004s80ka6.5電壓互感器的選擇6.5.1裝置種類(lèi)和型式選擇電壓互感器的種類(lèi)和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇。對(duì)于3-20kv屋內(nèi)配電裝置，宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；對(duì)于35kv以上配電裝置宜采用電磁式電壓互感器6.5.2按一次回路電壓選擇為了保證電壓互感器的安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（0.91.1）ue1范圍內(nèi)變動(dòng)，即滿足條件：1.1ue1u10.9 ue1式中 u1-電網(wǎng)電壓ue1-電壓互感器一次繞組額定電壓6.5.3按二次回

10、路電壓選擇電壓互感器的二次額定電壓必須滿足繼電保護(hù)裝置和測(cè)量用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求6.5.4按準(zhǔn)確級(jí)和容量選擇對(duì)應(yīng)于測(cè)量?jī)x表要求的最高準(zhǔn)確級(jí)的電壓互感器的額定二次容量se2應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷容量s2選擇電壓互感器型號(hào)為：jcc563額定電壓額定負(fù)荷（va）極限負(fù)荷一次繞組二次繞組剩余電壓繞組二次繞組（va）0.2級(jí)0.5級(jí)1.0級(jí)3p級(jí)200066/30.1/30.1/31502504003006.6高壓側(cè)避雷器選擇避雷器是一種保護(hù)電器、用來(lái)限制電氣設(shè)備上承受的過(guò)電壓選擇避雷器應(yīng)考慮：系統(tǒng)額定電壓；系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓；避雷器額定電壓；避雷器在5ka 8/20s沖擊電壓下的殘壓本設(shè)計(jì)選用氧化鋅

11、避雷器：h5w-90/220參數(shù)如下：額定電壓持續(xù)運(yùn)行電壓系統(tǒng)電壓5ka 8/20s沖擊電壓下的殘壓90kv72.5kv66kv220kv6.7 10kv側(cè)主要電氣設(shè)備選擇6.7.1母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)主變二次電流ie=1452a ue=10kv則選擇zn12-10/1600型真空斷路器(1組)額定電壓額定電流額定短路開(kāi)斷電流額定短路關(guān)合電流額定熱穩(wěn)定電流額定動(dòng)穩(wěn)定電流10kv1600a40ka80ka40ka/4s100ka6.7.2負(fù)荷配出線開(kāi)關(guān)、電容器組開(kāi)關(guān)最大負(fù)荷電流ilmax=314a ue=10kv則選擇zn12-10/1600型真空斷路器(18組)參數(shù)如上表6.7.3電流互感器選擇6.7

12、.3.1參數(shù)選擇（按下表進(jìn)行選擇）項(xiàng)目參數(shù)技術(shù)條件正常工作條件一次回路電壓，一次回路電流，二次回路電流，二次側(cè)負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級(jí)，暫態(tài)特性，二次級(jí)數(shù)量，機(jī)械菏載短路穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)承受過(guò)電壓能力絕緣水平、泄露比距環(huán)境要求環(huán)境溫度、最大風(fēng)速、海拔高度、地震烈度6.7.3.2型式選擇35kv以下的屋內(nèi)配電裝置的電流互感器宜采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35kv以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器6.7.4電壓互感器選擇6.7.4.1參數(shù)選擇6.7.4.2型式選擇6-10kv配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓開(kāi)關(guān)柜或比較狹窄的地方，可采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)6.7.

13、4.3接線選擇6.7.4.4電壓選擇6.7.4.5準(zhǔn)確度及二次負(fù)荷6.7.5所用變選擇為了考慮本變電所的動(dòng)力和照明負(fù)荷等需要，本變電所設(shè)計(jì)兩臺(tái)變壓器，一臺(tái)工作，另一臺(tái)作備用。選型號(hào)為sc7-100/106.7.6高壓開(kāi)關(guān)柜的主母線選擇通過(guò)主母線最大電流imax=1452as=imax/je=1452/2.25=645mm2選用tmy-80*10 mm2的銅母線6.7.7其他輔助設(shè)備繼電保護(hù)屏2面（每屏兩條線路）；中央信號(hào)屏1面；60kv線路控制屏2面（每屏兩條線路）；硅整流屏1面；交流屏1面；主變保護(hù)屏2面，10kv進(jìn)線控制屏2面。共11面6.8全所所用設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注主變壓器sfl1

14、-20000/602臺(tái)高壓斷路器lw9-66/2500-31.57臺(tái)高壓隔離開(kāi)關(guān)gw560d 6組高壓隔離開(kāi)關(guān)gw5-60 8組高壓電流互感器lcwb5-637組高壓電壓互感器jcc5632組60kv避雷器h5w-90/2204組母線2組，變壓器2組高壓開(kāi)關(guān)柜kyn18a-1021臺(tái)zn12-10/1600型真空斷路器10kv電流互感器as12/150b/2s11組主變、母聯(lián)負(fù)荷配出線10kv電壓互感器rzl102組10kv所用變壓器sc7-100/102臺(tái)10kv電容器bwf11/3-200-1w6組保護(hù)、控制柜11面10kv主母線tmy-80*8銅母線第七章 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)7.1電力系統(tǒng)繼電

15、保護(hù)的作用7.1.1有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中快速、自動(dòng)地切除，使其破壞程度降低到最小，并保證最大限度地迅速恢復(fù)無(wú)故障設(shè)備的正常運(yùn)行7.1.2反映電氣元件的異常運(yùn)行情況，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出警告信號(hào)，減負(fù)荷和延時(shí)跳閘7.1.3依據(jù)實(shí)際情況，盡快自動(dòng)恢復(fù)停電部分的供電7.2繼電保護(hù)的要求可靠性、選擇性、快速性、靈活性7.3變壓器保護(hù)的配置原則：變壓器一般裝設(shè)下列繼電保護(hù)裝置。7.3.1反映變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)。容量為800kva及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)

16、，瓦斯保護(hù)宜動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器。7.3.2相間短路保護(hù)反映變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)，對(duì)其中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護(hù)作用。容量為6300kva以下的并列運(yùn)行的變壓器以及10000kva以下單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)時(shí)限大于0.5s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量為6300kva以上的并列運(yùn)行的變壓器、10000kva以上的單獨(dú)運(yùn)行的變壓器、以及2000kva及以上應(yīng)電力速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。7.3.3后備保護(hù)過(guò)電流保護(hù)，用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故時(shí)可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷。7.

17、4變電所10kv配電裝置母線保護(hù)對(duì)于變電所10kv分段的單母線允許帶時(shí)限切除母線故障時(shí)，不裝設(shè)專(zhuān)用的母線保護(hù)。母線故障可利用裝設(shè)在變壓器斷路器的后備保護(hù)和分段斷路器的保護(hù)來(lái)切除。分段斷路器保護(hù)：出線斷路器如不能按切除負(fù)荷回路的短路條件選擇時(shí)，分段斷路器上通常裝設(shè)兩相式瞬時(shí)電流速斷裝置和過(guò)電流保護(hù)。7.5 10kv線路保護(hù)裝設(shè)原理7.5.1相間短路保護(hù)對(duì)于不帶電抗器的單側(cè)電源線路，應(yīng)裝設(shè)電流速斷飽和和過(guò)電流保護(hù)。對(duì)變電所，當(dāng)線路上發(fā)生短路并伴隨著變電所母線上的電壓大量降低時(shí)，如為了提高對(duì)電力用戶(hù)供電質(zhì)量，要求快速切除故障，也可裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。為了滿足上述要求，必要時(shí)允許保護(hù)非選擇性動(dòng)作，并

18、裝設(shè)自動(dòng)重合閘或備用電源自動(dòng)投入裝置來(lái)全部或部分地校正保護(hù)的非選擇性動(dòng)作。當(dāng)在單側(cè)電源放射狀串聯(lián)線路上發(fā)生短路時(shí)，如果非選擇性瞬時(shí)電流速斷保護(hù)有可能是靠近電源側(cè)的非故障線路先切除，則在故障線路保護(hù)的出口回路上要考慮自保持的措施，以保證保護(hù)可靠動(dòng)作。單相接地保護(hù)在變電所母線上，應(yīng)裝設(shè)單相接地監(jiān)視裝置，監(jiān)視裝置反映零序電壓，動(dòng)作于信號(hào)。有條件安裝零序電流互感器的線路，如電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路，當(dāng)單相接地電流能滿足保護(hù)的選擇性和靈敏性要求時(shí)，應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于信號(hào)的單相接地保護(hù)。第八章 過(guò)電壓保護(hù)選擇電氣設(shè)備在運(yùn)行中有時(shí)要承受高于其運(yùn)行電壓，主要有雷過(guò)電壓和操作過(guò)電壓及系統(tǒng)參數(shù)變化產(chǎn)生的諧振振蕩過(guò)

19、電壓8.1雷過(guò)電壓保護(hù)8.1.1直擊雷的保護(hù)范圍變電所的直擊雷過(guò)電壓保護(hù)，可采用避雷針、避雷線、避雷帶和鋼筋焊接成網(wǎng)等。下列設(shè)施應(yīng)裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置： 8.1.1.1屋外配電裝置，包括組合導(dǎo)線和母線廊道8.1.1.2煙囪、冷卻塔和輸煤系統(tǒng)的高建筑物8.1.1.3油處理室、燃油泵房、露天氫氣罐、大型變壓器修理間等8.1.1.4雷電活動(dòng)特殊強(qiáng)烈地區(qū)的主廠房、主控制室和高壓屋內(nèi)配電裝置8.1.2避雷針、避雷線的裝設(shè)原則及接地裝置的要求8.1.2.1獨(dú)立避雷針（線）宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻不宜超過(guò)10。當(dāng)有困難時(shí)，該接地裝置可與主接地網(wǎng)連接，使兩者的接地電阻都得到降低。

20、但為了防止經(jīng)過(guò)接地網(wǎng)反擊35kv及以下設(shè)備與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15m。8.1.2.2獨(dú)立避雷針的接地裝置與發(fā)電廠、變電所接地網(wǎng)間的地中距離應(yīng)符合下式要求：sd0.3rchsd -地中距離（m）rch-獨(dú)立避雷針的沖擊接地電阻8.1.3避雷針保護(hù)范圍計(jì)算（兩只等高避雷針保護(hù)范圍）8.1.3.1單支避雷針的保護(hù)范圍當(dāng)hx1/2時(shí)rx=(h-hx)p式中rx -避雷針在水平面上的保護(hù)半徑 h -避雷針的高度 hx -被保護(hù)物的高度 p -避雷針高度影響系數(shù)，當(dāng)h 30m時(shí)p=18.1.3.2兩支等高避雷針保護(hù)范圍，應(yīng)按下列方法確定：兩針外側(cè)的保護(hù)范圍按單支避雷針的計(jì)算方法確

21、定；兩針間的保護(hù)最低點(diǎn)高度ho按下式計(jì)算： ho=h-d/7p ho兩針間保護(hù)最低點(diǎn)的高度（m）； d兩針間的距離（m）8.2 310kv配電裝置的過(guò)電壓保護(hù)：變電所的310kv配電裝置，應(yīng)在每組母線和每路架空進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器fz或氧化鋅避雷器，有電纜段的架空線路，避雷器應(yīng)裝設(shè)在電纜頭附近，其接地端應(yīng)和電纜金屬外皮相連。如各架空進(jìn)線均有電纜段，避雷器與主變壓器的最大電氣距離不受限制。避雷器應(yīng)以最短的接地線與變電所、配電所的主接地網(wǎng)連接（包括通過(guò)電纜金屬外皮連接）。避雷器附近應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。據(jù)上述要求以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)變電所選用兩個(gè)獨(dú)立避雷針，高度為25m ，實(shí)際安裝位置見(jiàn)平面布置

22、圖 變壓器中性點(diǎn)避雷器型號(hào)為：h5w-90/22010kv配電裝置避雷器型號(hào)為：yh5ws-17/50 其參數(shù)如下表：避雷器額定 電壓 kv（有效值）系統(tǒng)額定電壓 kv（有效值）避雷器持續(xù) 運(yùn)行電壓kv（有效值）8/20us 5ka殘壓kv（峰值）泄露電流ua不大于171013.65030第二部分 計(jì)算書(shū)第一章 主變壓器的選擇序號(hào)負(fù)荷名稱(chēng)遠(yuǎn)期最大負(fù)荷（kw）tmax功率因素出線回路數(shù)重要負(fù)荷所占比例出線方式1低壓電氣廠400030000.91270架空2水源地350060000.90270架空3電線廠300040000.90210架空4砂輪廠200045000.90215架空5礦山機(jī)械廠500

23、070000.88285架空6挖掘機(jī)廠250030000.8920架空7學(xué)校100025000.8920架空8遼河小區(qū)200025000.8810架空供熱公司200015000.8510架空1.1 變電所的負(fù)荷情況變電所的負(fù)荷情況如表1.1所示。其他條件： 1、線損率取52、負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)取0.93、有功負(fù)荷率取0.78；無(wú)功負(fù)荷率取0.8。4、要求變電所平均功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上。二、主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)和型式的確定1、變電所有功總負(fù)荷：=4000+3500+3000+2000+5000+2500+1000+2000+2000 =25000kw.2、變電所無(wú)功的總負(fù)荷為：=tg(arc c

24、os) =4000tg(arc0.91)+3500tg(arc0.90)+3000tg(arc0.90)+ 2000tg(arc0.90)+5000tg(arc0.88)+2500tg(arc0.89)+1000tg(arc0.89)+2000tg(arc0.88) +2000tg(arc0.85) =100000.33+100000.33+120000.33+120000.48+120000.48+100000.48+120000.48+150000.33=11700kvar。 3、變電所總視在負(fù)荷為： s= =27600 kva則，單臺(tái)變壓器的容量為：=（1+5%）0.970% =1820

25、0kva。根據(jù)負(fù)荷情況，為確保系統(tǒng)供電的安全可靠性，選擇兩臺(tái)型號(hào)為：sfp1-20000/60的電力變壓器作為主變壓器，連接組別為：y/-11接線方式。變壓器主要參數(shù)如表1.2所示。額定電壓602*2.5%/11空載損耗22kw短路損耗123kw額定電流空載電流1.0%阻抗電壓9.0%油重6.33噸總重29.38噸外行尺寸5140*3620*4560軌距1435mm聯(lián)接組別y0/-11器身重13.6噸第二章 短路電流計(jì)算取功率基準(zhǔn)值sb=100mva；電壓基準(zhǔn)值畫(huà)等值網(wǎng)絡(luò)圖.等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖1.1所示。 2.1 參數(shù)計(jì)算1 系統(tǒng)電抗 x1=xg2+xb1=0.4155 =0.415/5=0.08

26、3x3=x l2sb/uav2=0.444100/632=0.443x2 = xg1 + xl1 =0.646 + 0.726 =1.3722.2.本變電所主變壓器的電抗：xb2= = (0.09/100)(100/20)=0.0052.2 60kv側(cè)母線三相短路計(jì)算: 星角變換：4=1+3+13x2 =0.083+.443+0.0830.4431.372=0.5535 =x2+x3+x2x3x1=1.372+0.443+1.3720.4430.083=9.183 計(jì)算電抗為：js1 =4 n1/b = 0.553250/100=1.382js2 = 5 n2/b = 9.138100/100

27、 = 9.138對(duì)電源1查表得各時(shí)刻短路電流標(biāo)么值:0秒:i*（0）=0.74 2秒: i*（2s）=0.76 4秒: i*（4s）=0.76對(duì)電源2因其xjs=9.1383.45,所以電源2為無(wú)限大電源，其短路電流不衰減，故各時(shí)刻短路電流標(biāo)么值：0秒：i*（0）=i*（2s）= i*（4s）=1xjs2 =19.138 = 0.109短路電流周期分量的有效值為: ，所以： in1 =n1/uav = 250/363=2.29ka in2 =n2/uav =100/363=0.92kai(0) = in1 i*（0）1 + in2 i*（0）2 =1.8kai(2s)= in1 i*（2s）1

28、 + in2 i*（2s）2 =1.84 kai(4s)= in1 i*（4s）1 + in2 i*（4s）2=1.84kaiim = 2.55 i(0) = 2.551.8= 4.59 ka2.3 10kv側(cè)母線三相短路計(jì)算:10kv側(cè)母線三相短路等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖所示。10 =5 + xb2 = 0.443 + 0.005 = 0.448x6 = x3 + xb2 = 0.443 + 0.225 = 0.668星角變換：x7 =1 +6 +16/2 = 0.083 + 0.668 + 0.083 0.668 / 1.372 =0.791x8 =2 +6 +26/1 =1.372 + 0.668

29、 + 1.3720.668/0.083 =13.08 計(jì)算電抗為：js1 =7 n1/b = 0.791 250/100 = 1.98js2 = 8 n2/b = 13.08 100/100 = 13.08對(duì)電源1查表得各時(shí)刻短路電流標(biāo)么值:0秒:i*（0）=0.5 2秒: i*（2s）= i*（4s）=0.52對(duì)電源2因其xjs=13.083.45，所以電源2對(duì)短路點(diǎn)電流不衰減，故其短路電流標(biāo)么值為：i*（0）= i*（2s）= i*（4s）=1/xjs = 1 / 13.08 = 0.076短路電流周期分量的有效值為: ，所以： in1 =n1/uav = 250/310.5=13.75

30、ka in2 =n2/uav =100/310.5=5.5 kai(0) = in1 i*（0）1 + in2 i*（0）2 = 7.3 kai(2s)= in1 i*（2s）1 + in2 i*（2s）2 =7.57 kai(4s)= in1 i*（4s）1 + in2 i*（4s）2=7.57 kaiim = 2.55 i(0) = 2.557.3= 18.62 ka本設(shè)計(jì)中短路電流計(jì)算所得值如表2.1所示。表2.1 短路電流計(jì)算結(jié)果表三相短路0s2s4siim60kv側(cè)1.8(ka)1.84(ka)1.84(ka)4.59(ka)10kv側(cè)7.3(ka)7.57(ka)7.57(ka)1

31、8.62(ka)第三章 高壓電氣設(shè)備的選擇3.1 60kv高壓斷路器的選擇1.按額定電壓選擇:斷路器的額定電壓應(yīng)不小于安裝點(diǎn)的電網(wǎng)電壓,即:=60kv2.按長(zhǎng)期最大工作電壓選擇: 斷路器的額定電流應(yīng)不小于流過(guò)它的最大持續(xù)工作電流,即:3.按斷路器的形式選擇:按照在戶(hù)外的工作條件,可以選擇戶(hù)外式少油斷路器.型號(hào)為: sw2-63戶(hù)外少油斷路器. sw2-63戶(hù)外少油斷路器主要參數(shù)如表3.1所示。型號(hào)額定電壓(kv)最高工作電壓(kv)額定電流(a)額定短路開(kāi)斷電流(ka)額定關(guān)合電流(ka)動(dòng)穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)sw2-636372.5160031.5808031.54.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

32、:斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流應(yīng)不小于短路沖擊電流: iim = 2.55 i(0) = 2.551.8=4.59 ka所以滿足動(dòng)穩(wěn)定的要求.5.熱穩(wěn)定校驗(yàn):高壓斷路器的額定短時(shí)耐受熱量應(yīng)不小于短路時(shí)間內(nèi)短路電流的熱效應(yīng)，即：.其中:斷路器的額定短路開(kāi)斷電流短路時(shí)間,所以滿足熱穩(wěn)定的要求.計(jì)算數(shù)據(jù)與所選斷路器參數(shù)對(duì)照表計(jì)算數(shù)據(jù)sw2-63額定參數(shù)60kv63kv192.45a1600a4.59ka80ka40.5ka2s3969ka2.s故所選斷路器合格. 3.2 60kv側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇:1.按額定工作電壓選擇:隔離開(kāi)關(guān)的額定電壓應(yīng)不小于安裝點(diǎn)的電網(wǎng)電壓,即:=60kv2.按額定工作電流選擇:隔離開(kāi)關(guān)

33、的額定電流應(yīng)不小于流過(guò)它的最大持續(xù)工作電流即:故選型號(hào)為: gw560d隔離開(kāi)關(guān),主要參數(shù)見(jiàn)下表:額定電壓額定電流動(dòng)穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流單相接地開(kāi)關(guān)所配機(jī)構(gòu)動(dòng)穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流隔離開(kāi)關(guān)接地開(kāi)關(guān)66kv630a50ka20ka/4s50ka20ka/4scs17-gcs17-g3.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流應(yīng)不小于短路沖擊電流:iim = 2.55 i(0) = 2.551.8 =4.59 ka 4.熱穩(wěn)定校驗(yàn):壓斷路器的額定短時(shí)耐受熱量應(yīng)不小于短路時(shí)間內(nèi)短路電流的熱效應(yīng)， = 2024 = 1600 ka2s即: 其中: 斷路器的額定短路開(kāi)斷電流短路時(shí)間可見(jiàn), ,所以滿足熱穩(wěn)定的要求.計(jì)算

34、數(shù)據(jù)與所選隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)對(duì)照表:計(jì)算數(shù)據(jù)gw4220額定參數(shù)60kv66kv192.45a630a19.56ka50ka40.5 ka2.s1600ka2.s所選gw560d型隔離開(kāi)關(guān)合格.3.2 電流互感器的選擇:3.2.1 60kv電流互感器的選擇：1按安裝處的電網(wǎng)電壓選擇：電流互感器的額定工作電壓應(yīng)不小于安裝處的電網(wǎng)電壓，即：=60kv2. 按電流互感器一次最大工作電流選擇：電流互感器的額定電流應(yīng)該不小于安裝處一次回路的最大長(zhǎng)期工作電流，即：3.按種類(lèi)和形式選擇： 電磁式電流互感器的種類(lèi)和形式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境和產(chǎn)品情況來(lái)選擇。對(duì)于35kv及以上配電裝置，宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互

35、感器。根據(jù)戶(hù)外配電裝置的工作環(huán)境選擇高壓側(cè)電流互感器型號(hào)為：lcwb5-63其主要參數(shù)為：額定電流比二次組合準(zhǔn)確級(jí)額定負(fù)荷套管泄露距離（mm）短時(shí)（1s）熱電流（ka）動(dòng)穩(wěn)定電流（ka）2*300/50.5/b/b0.5/b50/5015004s80kalcwb6-60型的電流互感器。l-電流互感器c-瓷絕緣w-戶(hù)外型b-保護(hù)用60-額定電壓4. 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：電流互感器的熱穩(wěn)定能力以1秒允許通過(guò)的額定電流倍數(shù)表示，故熱穩(wěn)定可用下式校驗(yàn)：式中-電流互感器一次側(cè)額定電流 所以滿足熱穩(wěn)定的要求。5. 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：電流互感器流的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)可以下式校驗(yàn)：-電流互感器動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)所以滿足動(dòng)穩(wěn)定的要求。計(jì)算數(shù)

36、據(jù)與所選電流互感器參數(shù)比較:計(jì)算參數(shù)額定參數(shù)60kv63kv197.25a600a4.59ka80ka40.5 ka2.s故所選互感器滿足要求。3.2 電壓互感器的選擇:電壓互感器的選擇是根據(jù)額定電壓、裝置種類(lèi)、構(gòu)造形式、準(zhǔn)確度等級(jí)以及按副邊負(fù)載選擇。由于電壓互感器與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，互感器本身并不遭受短路電流的作用，故不需校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。1.按照裝置種類(lèi)和形式選擇:電壓互感器的裝置種類(lèi)和形式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇. 對(duì)于3-20kv屋內(nèi)配電裝置，宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；對(duì)于35kv以上配電裝置宜采用電磁式電壓互感器。在需要檢測(cè)和監(jiān)視一次

37、回路單相接地時(shí),應(yīng)用三相五柱式電壓互感器或具有剩余繞組的單相電壓互感器.2.按一次回路電壓選擇:為保證電壓互感器的安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行,電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在(0.9-1.1)范圍內(nèi),即:0.91.1其中為電壓互感器一次繞組額定電壓.3.按二次繞組電壓選擇:二次繞組均選.故可選用下表中的電壓互感器.所選60kv側(cè)電壓互感器主要參數(shù):額定電壓額定負(fù)荷（va）極限負(fù)荷一次繞組二次繞組剩余電壓繞組二次繞組（va）0.2級(jí)0.5級(jí)1.0級(jí)3p級(jí)200066/0.1/0.1/31502504003003.5 60kv母線的選擇：l.按經(jīng)濟(jì)截面選擇：導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)截面的計(jì)算公式：其中j為經(jīng)濟(jì)電

38、流密度，與最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)有關(guān)，查表得j=1.15。通過(guò)母線的長(zhǎng)期最大持續(xù)工作電流:導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面：選擇220kv母線為lgj240型鋼芯鋁絞線.鋼芯鋁絞線長(zhǎng)期允許載流量：型號(hào)最高允許工作溫度（）lgj2407080613a610a2.熱穩(wěn)定校驗(yàn): 按照上述情況選擇的導(dǎo)體截面s還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定. s所選導(dǎo)體截面積根據(jù)熱穩(wěn)定條件決定的導(dǎo)體最小截面短路電流熱效應(yīng)集膚效應(yīng)系數(shù),通常取1熱效應(yīng)系數(shù),可由公式: 計(jì)算得到的溫度查表得到.式中 是導(dǎo)體周?chē)橘|(zhì)溫度 是導(dǎo)體的正常最高容許溫度 是導(dǎo)體中的長(zhǎng)期最大負(fù)荷電流 是導(dǎo)體容許電流的修正值當(dāng)環(huán)境溫度為40時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體的溫度（）:查表得

39、65時(shí)c=89 所以：=240所以符合要求。3.6 10kv母線選擇：1.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)截面的計(jì)算公式：其中j為經(jīng)濟(jì)電流密度，與最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)有關(guān)，查表得j=1.15。通過(guò)母線的長(zhǎng)期最大持續(xù)工作電流:導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面：選擇10v母線為lgj240鋼芯鋁絞線。鋼芯鋁絞線長(zhǎng)期允許載流量：型號(hào)最高允許工作溫度（）2lgj2407080613a610a2.熱穩(wěn)定校驗(yàn): 按照上述情況選擇的導(dǎo)體截面s還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定.所選導(dǎo)體截面積根據(jù)熱穩(wěn)定條件決定的導(dǎo)體最小截面短路電流熱效應(yīng)集膚效應(yīng)系數(shù),通常取1c熱效應(yīng)系數(shù),可由公式: 計(jì)算得到的溫度查表得到.式中 是導(dǎo)體周?chē)橘|(zhì)溫度 是

40、導(dǎo)體的正常最高容許溫度 是導(dǎo)體中的長(zhǎng)期最大負(fù)荷電流 是導(dǎo)體容許電流的修正值當(dāng)環(huán)境溫度為40時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體的溫度（）:查表得70時(shí)c=87 所以：=600所以符合要求。故所選互感器滿足要求.3.9 避雷針和避雷器的選擇：3.9.1 避雷針的選擇（1）計(jì)算避雷針的高度h:本次設(shè)計(jì)的變電所寬30米，長(zhǎng)50米，最高被保護(hù)物為門(mén)型構(gòu)架，高h(yuǎn)x =7米，設(shè)計(jì)在變電所的四個(gè)角分別安裝一支避雷針，見(jiàn)所繪圖紙表示。1號(hào)針與3號(hào)針間距離：d=302+502=58.3米1號(hào)針與3號(hào)針間保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)高度：h0=h-(d/ hx)=h-(58.3/7)=h-8.3(米)1號(hào)與3號(hào)針間7米高水平面保護(hù)范圍內(nèi)

41、一側(cè)寬度：bx=1.5(h0-hx)=1.5(h-8.3-7)=1.5(h-15.3)令bx=0 則1.5(h-15.3)=0 h=15.3(米)取避雷針高度為16米校驗(yàn)：d=58.3米 8had=8(16-7)1=72米 d8had所選避雷針的高度及數(shù)量合適（2）計(jì)算保護(hù)范圍：?jiǎn)沃П芾揍樤?米高水平面上的保護(hù)范圍半徑：rx=(1.5h-2hx)p=(1.516-27)1=10米1號(hào)、2號(hào)、或3號(hào)、4號(hào)避雷針間保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)高度：h0=h-（d/7p）=16（30/71）=11.7m 7m1號(hào)、2號(hào)或3號(hào)、4號(hào)避雷針間高度為7米的水平面保護(hù)范圍的一側(cè)寬度：bx=1.5（11.7-7）=

42、7.05米2號(hào)、3號(hào)或1號(hào)、4號(hào)避雷針間保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)高度：h0=h-（d/7p）=16（50/71）=8.9m 7m2號(hào)、3號(hào)或1號(hào)、4號(hào)避雷針間高度7米的水平保護(hù)范圍的一側(cè)寬度：bx =1.5（h0-hx）=1.5（8.9-7）=2.85（m）結(jié)合上述分析，本變電所四角裝設(shè)4根16米高的避雷針?lè)弦蟆?.9.2 避雷器的選擇：在選擇避雷器時(shí),應(yīng)保證避雷器安裝點(diǎn)的電壓升高在任何情況下都不會(huì)超過(guò)滅弧電壓,否則避雷器可能因?yàn)椴荒軠缁《?對(duì)于防雷用的避雷器來(lái)說(shuō),只需要考慮單相接地非故障相的對(duì)地電壓升高,這一電壓的升高與系統(tǒng)的接地方式有關(guān).避雷器的選擇原則和本次設(shè)計(jì)變電所的容量有關(guān)，

43、60kv側(cè)為fcz-60型，變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)zno避雷器總 結(jié)轉(zhuǎn)瞬間，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，回頭想想這短短的幾周時(shí)間，實(shí)在讓人感觸頗深。在設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，我曾去過(guò)清河電廠實(shí)習(xí)，了解了關(guān)于電廠的許多發(fā)電機(jī)、變壓器、主接線等知識(shí)，以為設(shè)計(jì)不會(huì)有相象中的那么難，但是真的做起來(lái)才知道并非容易的事，整個(gè)設(shè)計(jì)都是以“提出問(wèn)題分析問(wèn)題解決問(wèn)題”這樣的程序完成的。在指導(dǎo)教師的嚴(yán)格要求下，我的全部畢業(yè)設(shè)計(jì)都獨(dú)立完成，遇到問(wèn)題向老師請(qǐng)教，全面地、系統(tǒng)地、完整地把我大學(xué)三年來(lái)所學(xué)的聯(lián)系起來(lái)，把自己的理論專(zhuān)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)化，更重要的是使自己在工作之前有了一個(gè)更大的進(jìn)步。本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，我個(gè)人認(rèn)為在于主接線、電氣設(shè)備的選擇以及短路計(jì)算上，但是在指導(dǎo)老師的鼓舞和關(guān)心下使我堅(jiān)定了一種成功的信念，我在不斷的查閱相關(guān)手冊(cè)和專(zhuān)業(yè)書(shū)籍的過(guò)程中克服了一個(gè)個(gè)難題。在這里我要感謝我大學(xué)里所有的老師，是他們讓我悔恨曾經(jīng)