電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)[1]

1、安徽大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)目錄1、 概述。32、 負(fù)荷計(jì)算的意義。43、 發(fā)電機(jī)的選擇。54、 變壓器容量的選擇。55、 變壓器連接方式的選擇。76、 無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇。87、 潮流計(jì)算。108、 電氣主接線(xiàn)的初步設(shè)計(jì)及方案選擇。159、 短路電流計(jì)算的目的和結(jié)果。2110、 電氣設(shè)備選擇。2911、 參考文獻(xiàn)。39十二、個(gè)人小結(jié)。40一、概述電力自從應(yīng)用于生產(chǎn)以來(lái)，已成為現(xiàn)代化生產(chǎn)、生活的主要能源，在工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國(guó)防、科學(xué)技術(shù)和人民生活等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。電力工業(yè)發(fā)展水平和電氣化程度是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，

2、是聯(lián)系發(fā)電廠(chǎng)和用戶(hù)的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。變電站按其分類(lèi)的原則不同可劃分出許多類(lèi)型，比如按變電站容量和饋線(xiàn)的多少可以分為大、中、小型變電站；按供電對(duì)象的差異可以分為城鎮(zhèn)變電站、工業(yè)變電站和農(nóng)業(yè)變電站；按變電站在電力系統(tǒng)中的地位分為樞紐變電站、中間變電站、地區(qū)變電站和終端變電站；按電壓等級(jí)可以分為超高壓、高壓、中壓變電站和低壓變電站；按是否有人正常運(yùn)行值班可分為有人值班變電站，無(wú)人值班變電站等。變電站的電氣設(shè)備可劃分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩大類(lèi)。一次設(shè)備是直接進(jìn)行電能生產(chǎn)轉(zhuǎn)換和輸配的設(shè)備，包括同步發(fā)電機(jī)、電力變壓器、電動(dòng)機(jī)、斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離

3、開(kāi)關(guān)、避雷器、互感器、消弧線(xiàn)圈、補(bǔ)償電容器或調(diào)相機(jī)等，都是電壓高、電流大的強(qiáng)電設(shè)備，它們的安全可靠性是變電站最關(guān)心的頭等大事。二次設(shè)備是對(duì)一次設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)并與上級(jí)有關(guān)部門(mén)和電力用戶(hù)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通信的有關(guān)設(shè)備，主要包括各種繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置，測(cè)量與監(jiān)控設(shè)備、直流電源和遠(yuǎn)動(dòng)通信設(shè)備等。1.1設(shè)計(jì)的原因及必要性變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),由電氣設(shè)備及配電線(xiàn)路按一定的接線(xiàn)方式所組成；它從電力系統(tǒng)取得電能，通過(guò)其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地送到每一個(gè)用電設(shè)備的裝設(shè)場(chǎng)所，并利用電氣控制設(shè)備來(lái)決定用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，最終使電能為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活發(fā)揮巨大

4、的作用。1.2設(shè)計(jì)原則變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的510年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，做到遠(yuǎn)近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。變電站的設(shè)計(jì)，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，結(jié)合國(guó)情合理地確定設(shè)計(jì)方案；必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則；同時(shí)還應(yīng)符合現(xiàn)行的國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。關(guān)鍵詞 變電站、變壓器、接線(xiàn)、高壓網(wǎng)絡(luò)、配電系統(tǒng)二、負(fù)荷計(jì)算的意義2.1.負(fù)荷計(jì)算的定義：我們用“計(jì)算負(fù)荷”來(lái)表示實(shí)際使用的總負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷又稱(chēng)需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性負(fù)荷，其熱效應(yīng)應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)通過(guò)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。所以根據(jù)

5、“計(jì)算負(fù)荷”選擇導(dǎo)線(xiàn)和電氣設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中的最高溫升不會(huì)超過(guò)允許值，通常將以半小時(shí)平均負(fù)荷為依據(jù)所繪制的負(fù)荷曲線(xiàn)上的“最大負(fù)荷”稱(chēng)為計(jì)算負(fù)荷，并把它作為按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。規(guī)定取“半小時(shí)平均負(fù)荷”的原因。一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，中小截面導(dǎo)線(xiàn)達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時(shí)間約為 3=3×1030（min），如果導(dǎo)線(xiàn)負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)線(xiàn)溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時(shí)間在30min以上的負(fù)荷時(shí)，才有可能構(gòu)成導(dǎo)體的最高溫升。2.2負(fù)荷計(jì)算的意義供電系統(tǒng)在正常條件下能夠安

6、全可靠地運(yùn)行，有賴(lài)于科學(xué)合理的電力設(shè)計(jì)。根據(jù)類(lèi)型和負(fù)荷資料正確估算負(fù)荷所需的電力和電量，是電力設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的電力用戶(hù)的用電設(shè)備安裝容量確定的預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是確定供配電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、導(dǎo)線(xiàn)截面、開(kāi)關(guān)電器和互感器等額定參數(shù)的重要依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷的準(zhǔn)確程度直接影響電氣設(shè)備、導(dǎo)線(xiàn)、電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)、合理。計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，電氣設(shè)備及線(xiàn)纜的選擇過(guò)大、造成投資增加，浪費(fèi)有色金屬；相反計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小，電氣設(shè)備及線(xiàn)纜的選擇偏小，導(dǎo)致供電系統(tǒng)承受較大的過(guò)負(fù)荷電流而過(guò)熱，加速其絕緣老化，降低使用壽命，增大電能損耗，甚至造成事故，影響供電系統(tǒng)的正?？煽窟\(yùn)行。負(fù)荷計(jì)算意義重

7、大。計(jì)算負(fù)荷的確定涉及因素很多，負(fù)荷情況復(fù)雜。雖然各類(lèi)負(fù)荷的變化有一定的規(guī)則可循，但仍很難準(zhǔn)確確定計(jì)算負(fù)荷。實(shí)際上負(fù)荷并不是一成不變的，實(shí)際負(fù)荷與設(shè)備性能、生產(chǎn)組織與管理、操作者技能與素質(zhì)，以及能源供應(yīng)狀況的諸多因素有關(guān)。負(fù)荷計(jì)算只能力求接近實(shí)際并保留一定裕度。三、發(fā)電機(jī)的選擇根據(jù)此次設(shè)計(jì)要求，可選用QFQ-50-2型發(fā)電機(jī)型號(hào)額定容量(MV)額定電壓(KV)額定電流(A)功率因數(shù)轉(zhuǎn)速（r/min）次暫態(tài)電抗QFQ-50-25010.534400.830000.1239主變壓器的選擇變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）;自耦變壓器；高壓變壓器（干式和油浸

8、式）等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯，XED型，ED型CD型。 變壓器按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、 全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、 單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗干擾變壓器、防雷變壓器、箱式變電器 試驗(yàn)變壓器 轉(zhuǎn)角變壓器 大電流變壓器勵(lì)磁變壓器 。3.1變壓器類(lèi)型的選擇一般正常環(huán)境的變電所，可選用油浸式變壓器，且應(yīng)優(yōu)先選用SL11等系列低損耗電力變壓器。在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場(chǎng)所，應(yīng)選用防塵型或者防腐蝕性變壓器，例如SL15等系列全密封式變壓器，具有防霉、防塵、防腐蝕的性能，并可與爆炸性氣體相隔離。多層或高層主體建筑內(nèi)變電

9、所，宜選用干式變壓器，例如環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器。多雷地區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)，宜選用防雷型變壓器。供電電壓偏低或電壓波動(dòng)嚴(yán)重而用電設(shè)備對(duì)電壓質(zhì)量又要求較高的場(chǎng)所，可選用有載調(diào)壓型變壓器，如SZ系列配合有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)的變壓器。四、變壓器容量的選擇變壓器的選擇要考慮到負(fù)荷將來(lái)可能增加和改造的可能性，必要時(shí)最好留有一定的富余。在負(fù)荷系數(shù)較低的場(chǎng)合，實(shí)際應(yīng)用中一般都允許變壓器超過(guò)額定負(fù)荷為峰值提供電力，而不必為短時(shí)的峰值負(fù)荷讓變壓器選擇特別大的容量。實(shí)際應(yīng)用變壓器的選擇還要考慮到開(kāi)關(guān)電器的電流容量和分?jǐn)嗳萘恳约皩?dǎo)體的載流量。裝有一臺(tái)主變壓器的變電所。每臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷即裝有兩臺(tái)主

10、變壓器的變電所。每臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷的60%，一般選取為70%，即同時(shí)每臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)不小于全部一、二級(jí)負(fù)荷之和，即根據(jù)以上原則所以應(yīng)選容量為31.5MW的主變壓器。五、變壓器連接方式的選擇變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有y和，高、中、低三側(cè)繞組如何要根據(jù)具體情況來(lái)確定。 我國(guó)110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0連接；35KV亦采用Y連接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線(xiàn)接地。35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用連接。有以上知，此變電站110KV側(cè)采用Y0接線(xiàn)主變中性點(diǎn)的接地方式：選擇電力網(wǎng)中性點(diǎn)接送地方式是一個(gè)綜合問(wèn)題。

11、它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及對(duì)通信線(xiàn)路的干擾。主要接地方式有：中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地和直接接地。電力網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，決定了變壓器中性點(diǎn)的接地方式。電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地與否，決定于主變壓器中性點(diǎn)運(yùn)行方式。在本設(shè)計(jì)中110KV采用中性點(diǎn)直接接地方式10KV采用中性點(diǎn)不接地方式主變的調(diào)壓方式調(diào)壓方式變壓器的電壓調(diào)整是用分解開(kāi)關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱(chēng)為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5以?xún)?nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換，稱(chēng)為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍

12、可達(dá)到+30。對(duì)于110KV及以下的變壓器，以考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。由以上知，此變電所的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。六、無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇6.1補(bǔ)償裝置的意義（1）根據(jù)用電設(shè)備的功率因數(shù)，可測(cè)算輸電線(xiàn)路的電能損失。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)改造，可使低于標(biāo)準(zhǔn)要求的功率因數(shù)達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)節(jié)電目的。 （2)采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，提高低壓電網(wǎng)和用電設(shè)備的功率因數(shù)，已成為節(jié)電工作的一項(xiàng)重要措施。 （3)無(wú)功補(bǔ)償，它就是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量，穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行。 （4)減少電力損失、線(xiàn)損，一般工廠(chǎng)動(dòng)力配線(xiàn)依據(jù)不同的線(xiàn)路及負(fù)載情況，其電力損耗約2%-3

13、%左右，使用電容提高功率因數(shù)后，總電流降低，可降低供電端與用電端的電力損失。 （5)改善供電品質(zhì)，提高功率因數(shù)，減少負(fù)載總電流及電壓降。于變壓器二次側(cè)加裝電容可改善功率因數(shù)提高二次側(cè)電壓。 （6)延長(zhǎng)設(shè)備壽命。改善功率因數(shù)后線(xiàn)路總電流減少，使接近或已經(jīng)飽和的變壓器、開(kāi)關(guān)等機(jī)器設(shè)備和線(xiàn)路容量負(fù)荷降低，因此可以降低溫升增加壽命（溫度每降低10°C，壽命可延長(zhǎng)1倍） （7)最終滿(mǎn)足電力系統(tǒng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋O(jiān)測(cè)要求，消除因?yàn)楣β室驍?shù)過(guò)低而產(chǎn)生的罰款。 （8)無(wú)功補(bǔ)償可以改善電能質(zhì)量、降低電能損耗、挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力、無(wú)功補(bǔ)償減少用戶(hù)電費(fèi)支出，是一項(xiàng)投資少，收效快的節(jié)能措施。 （9)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)

14、用電單位的低壓配電網(wǎng)的影響以及提高功率因數(shù)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，確定無(wú)功功率的補(bǔ)償容量，確保補(bǔ)償技術(shù)經(jīng)濟(jì)、合理、安全可靠，達(dá)到節(jié)約電能的目的 （10）節(jié)能降耗，減少電力支出，經(jīng)濟(jì)效益明顯，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。（11）減少發(fā)電、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，使有效投資最大化。6.2無(wú)功補(bǔ)償裝置容量的確定現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)一般按主變?nèi)萘康?0-30來(lái)確定無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量。根據(jù)此次設(shè)計(jì)要求補(bǔ)償后功率因數(shù)應(yīng)為0.92。選用BWF10.5-100-1W型并聯(lián)電容器，每相裝14個(gè)補(bǔ)償后的實(shí)際功率因數(shù) 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求七、潮流計(jì)算7.1選擇輸電導(dǎo)線(xiàn)截面積導(dǎo)線(xiàn)計(jì)算電流為選用LGJ-120型號(hào)導(dǎo)線(xiàn)所選導(dǎo)線(xiàn)允許載流量滿(mǎn)足要

15、求7.2潮流計(jì)算計(jì)算運(yùn)算負(fù)荷變壓器空載損耗變壓器負(fù)載損耗 變壓器總損耗C點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷設(shè)C點(diǎn)運(yùn)行電壓為110KV不計(jì)功率損耗時(shí)網(wǎng)絡(luò)的功率分布 精確功率分布計(jì)算線(xiàn)路首端功率線(xiàn)路BC首端功率為線(xiàn)路BC上的電壓降落為 節(jié)點(diǎn)B的電壓線(xiàn)路AB末端功率為線(xiàn)路AB的首端功率為線(xiàn)路AB上的電壓降落為A節(jié)點(diǎn)電壓為變壓器支路的電壓降落D節(jié)點(diǎn)電壓為網(wǎng)絡(luò)的潮流分布如圖八、電氣主接線(xiàn)的初步設(shè)計(jì)及方案選擇8.1電氣主接線(xiàn)的概況1、發(fā)電廠(chǎng)和變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱(chēng)為電氣主接線(xiàn)，也成主電路。它把各電源送來(lái)的電能匯集起來(lái)，并分給各用戶(hù)。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的

16、連接情況。所以電氣主接線(xiàn)是發(fā)電廠(chǎng)和變電所電氣部分的主體，對(duì)發(fā)電廠(chǎng)和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用，并對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。2、在選擇電氣主接線(xiàn)時(shí)的設(shè)計(jì)依據(jù)1）、發(fā)電廠(chǎng)、變電所所在電力系統(tǒng)中的地位和作用2）發(fā)電廠(chǎng)、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模3）、負(fù)荷大小和重要性4）系統(tǒng)備用容量大小5）系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)對(duì)電氣主接線(xiàn)提供的具體資料8.2主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求（1）可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對(duì)主接線(xiàn)最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。1. 斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；2. 斷路器或母線(xiàn)故障以及

17、母線(xiàn)檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要求保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷全部和大部分二級(jí)負(fù)荷的供電；3. 盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性。（2）靈活性 為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線(xiàn)路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求；1. 為了檢修的目的：可以方便地停運(yùn)斷路器，母線(xiàn)及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對(duì)用戶(hù)的供電；2. 為了擴(kuò)建的目的：可以容易地從初期過(guò)渡到其最終接線(xiàn)，使在擴(kuò)建過(guò)渡時(shí)，無(wú)論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。（3） 經(jīng)濟(jì)性 1. 投資?。褐鹘泳€(xiàn)應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電

18、壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過(guò)復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡(jiǎn)單電器；2. 占地面積小：主接線(xiàn)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線(xiàn)、絕緣子及安裝費(fèi)用。在不受運(yùn)輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡(jiǎn)化布置。3. 電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。（4）經(jīng)濟(jì)性變電所主接線(xiàn)的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)綜合概念，不能單獨(dú)強(qiáng)調(diào)其中的某一種特性。根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)變電所主接線(xiàn)的要求也有不同的側(cè)重。

19、8.3 6-220KV高壓配電裝置的基本接線(xiàn)有匯流母線(xiàn)的連線(xiàn)：?jiǎn)文妇€(xiàn)、單母線(xiàn)分段、雙母線(xiàn)、雙母分段、增設(shè)旁母線(xiàn)或旁路隔離開(kāi)關(guān)等。無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)：變壓器-線(xiàn)路單元接線(xiàn)、橋形接線(xiàn)、角形接線(xiàn)等。6-220KV高壓配電裝置的接線(xiàn)方式，決定于電壓等級(jí)及出線(xiàn)回路數(shù)。地方變電所的高壓側(cè)多為110KV，低壓側(cè)多為10KV。如果其高壓側(cè)無(wú)出線(xiàn)，為了簡(jiǎn)化接線(xiàn)，以采用線(xiàn)路-變壓器組或橋式接線(xiàn)為宜。如高壓側(cè)有出線(xiàn)，或有110KV電源接入時(shí)，一般采用單母線(xiàn)或單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。8.4 110KV側(cè)主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)電氣主接線(xiàn)的選擇單母分段的連接方式，供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便；而兩段母線(xiàn)同時(shí)故障檢修的概率很小，大大提高了對(duì)重

20、要用戶(hù)的供電可靠性。單母線(xiàn)帶旁路接線(xiàn)可以提高供電可靠性，但旁路系統(tǒng)造價(jià)昂貴，同時(shí)使得配電裝置復(fù)雜，所以一般規(guī)定110kV出線(xiàn)在6回以上才采用，610kV系統(tǒng)一般不采用。單母線(xiàn)分段帶旁路接線(xiàn)方式運(yùn)行靈活方便，具有足夠的可靠性，適用于出線(xiàn)不多、容量不大的中小型發(fā)電廠(chǎng)和變電所。橋式接線(xiàn)有工作可靠、靈活、使用電器少、裝置簡(jiǎn)單清晰和建設(shè)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，并且它特別容易發(fā)展為單母線(xiàn)分段和雙母線(xiàn)接線(xiàn)。因此橋式接線(xiàn)廣泛使用在220KV及以下的變電所中，普遍采用在具有兩路電源的工廠(chǎng)企業(yè)變電所中，還可以作為建設(shè)初期的過(guò)渡接線(xiàn)。（1）、110KV側(cè)主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)110KV側(cè)設(shè)計(jì)回路數(shù)為2，故宜采用內(nèi)橋式接線(xiàn)。（2）、10

21、KV側(cè)主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)10KV側(cè)出線(xiàn)回路數(shù)為12回當(dāng)610KV配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為6回及以上時(shí)采用單母分段連接故10KV采用單母分段連接8.5 主接線(xiàn)中的設(shè)備配置1、隔離開(kāi)關(guān)的配置（1）中小型發(fā)電機(jī)出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)：容量為220MW及以上大機(jī)組與雙繞組變壓器為單元連接時(shí)，其出口不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點(diǎn)。（2）在出線(xiàn)上裝設(shè)電抗器的610KV配電裝置中，當(dāng)向不同用戶(hù)供電的兩回線(xiàn)共用一臺(tái)斷路器和一組電抗器時(shí)，每回線(xiàn)上應(yīng)各裝設(shè)一組出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)。（3）接在發(fā)電機(jī)、變壓器因出線(xiàn)或中性點(diǎn)上的避雷器不可裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。（4）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接地；自藕變壓器的中性點(diǎn)則不必裝設(shè)

22、隔離開(kāi)關(guān)。2、電壓互感器的配置（1）電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線(xiàn)方式有關(guān)，并應(yīng)滿(mǎn)足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓，同期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。（2）6220KV電壓等級(jí)的每組母線(xiàn)的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。旁路母線(xiàn)上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線(xiàn)外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。（3）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線(xiàn)路側(cè)有無(wú)電壓時(shí)，出線(xiàn)側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（4）當(dāng)需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時(shí)，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。（5）發(fā)電機(jī)出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測(cè)量、保護(hù)和自動(dòng)電壓調(diào)整裝置需要。當(dāng)

23、發(fā)電機(jī)配有雙套自動(dòng)電壓調(diào)整裝置，且采用零序電壓式匝間保護(hù)時(shí)，可再增設(shè)一組電壓互感器。3、電流互感器的配置（1）凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器其數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足測(cè)量?jī)x表、保護(hù)和自動(dòng)裝置要求。（2）在未設(shè)斷路器的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線(xiàn)的跨條上等。（3）對(duì)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對(duì)非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。（4）一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)中，線(xiàn)路線(xiàn)路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿(mǎn)足保護(hù)和測(cè)量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器。線(xiàn)路變壓器串，當(dāng)變壓器的套管電流互感器可以利用時(shí)，可裝設(shè)三組電流互感器。4、避雷器的裝置（1）配電裝置

24、的每組母線(xiàn)上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線(xiàn)裝設(shè)避雷器時(shí)除外。（2）旁路母線(xiàn)上是否需要裝設(shè)避雷器，應(yīng)視在旁路母線(xiàn)投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿(mǎn)足要求而定。（3）220KV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。（4）三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺(tái)避雷器。5、下列情況的變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器1）直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣且裝有隔離開(kāi)關(guān)時(shí)。2）直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為全絕緣，但變電所為單進(jìn)線(xiàn)且為單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)。3）接地和經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線(xiàn)變壓器中性點(diǎn)上。（6）發(fā)電廠(chǎng)變電所35KV及以上電纜進(jìn)線(xiàn)段，在電纜與架空線(xiàn)

25、的連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器。（7）SF6全封閉電器的架空線(xiàn)路側(cè)必須裝設(shè)避雷器。（8）110220KV線(xiàn)路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。九、短路電流計(jì)算的目的和結(jié)果9.1短路電流計(jì)算的目的1、電氣主接線(xiàn)比選2、選擇導(dǎo)體和電器3、確定中性點(diǎn)接地方式4、計(jì)算軟導(dǎo)線(xiàn)的短路搖擺5、確定分裂導(dǎo)線(xiàn)間隔棒的距離6、驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓7、選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計(jì)算在變電所和發(fā)電廠(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。計(jì)算的目的是選擇主接線(xiàn)，比較各種接線(xiàn)方案：選擇電氣設(shè)備，校驗(yàn)設(shè)備提供依據(jù)，為繼電保護(hù)整定計(jì)算提供依據(jù)等。9.2短路計(jì)算最大運(yùn)行方式設(shè),發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值變壓器T1電抗標(biāo)幺值變壓器T2電抗標(biāo)幺值線(xiàn)

26、路L1電抗標(biāo)幺值線(xiàn)路L2電抗標(biāo)幺值線(xiàn)路L3電抗標(biāo)幺值變壓器T3的電抗標(biāo)幺值化簡(jiǎn)得進(jìn)一步化簡(jiǎn)得110KV側(cè)發(fā)生三相短路K1點(diǎn)基準(zhǔn)電流無(wú)窮大容量系統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)G計(jì)算電抗由和t=0及t=4s查運(yùn)算曲線(xiàn)得,10KV側(cè)發(fā)生三相短路K2點(diǎn)基準(zhǔn)電流無(wú)窮大容量系統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)G計(jì)算電抗由和t=0及t=4s查運(yùn)算曲線(xiàn)得,最小運(yùn)行方式下化簡(jiǎn)得110KV側(cè)發(fā)生三相短路計(jì)算得10KV側(cè)發(fā)生三相短路計(jì)算得短路電流計(jì)算結(jié)果運(yùn)行方式電壓最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式I(KA)IishI(KA)Iish110KV6.96.9617.596.96.9617.5910KV23.5523.5561.214.2714.2736.4十、電氣設(shè)

27、備選擇10.1電氣設(shè)備選擇的概述1、選擇的原則1）、應(yīng)滿(mǎn)足正常運(yùn)行、檢修、短路、和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2）、應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。3）、應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理4）、與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。5）、同類(lèi)設(shè)備應(yīng)盡量減少種類(lèi)。6）、選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。10.2電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件（1）按正常工作條件選擇A.額定電壓：所選電氣設(shè)備和電纜的最高允許工作電壓，不得低于裝設(shè)回路的最高運(yùn)行電壓UNUW。NB.額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流I0，或載流導(dǎo)體的長(zhǎng)期允許電流Ica，不得低于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流I max 。計(jì)算回路的最大持續(xù)工作電流I ma

28、x 時(shí)，應(yīng)考慮回路在各種運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流，選用最大者。（2）按短路狀態(tài)校驗(yàn)A.熱穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路，有短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，導(dǎo)體和電器各部件溫度（或熱量）不應(yīng)超過(guò)允許值，即滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的條件，有B.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力應(yīng)不超過(guò)設(shè)備的允許應(yīng)力，即滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件，有或C.開(kāi)關(guān)設(shè)備斷流能力校驗(yàn)：對(duì)要求能開(kāi)斷短路電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備，如斷路器、熔斷器，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即或10.3短路校驗(yàn)時(shí)短路電流的計(jì)算條件所用短路電流其容量應(yīng)按具體工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并應(yīng)考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃；計(jì)算電路應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線(xiàn)

29、方式，而不應(yīng)按僅在切換過(guò)程中可能并列的接線(xiàn)方式；短路的種類(lèi)一般按三相短路校驗(yàn)；對(duì)于發(fā)電機(jī)出口的兩相短路或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路更嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗(yàn)。10.4斷路器的選擇110KV側(cè)斷路器的選擇在本設(shè)計(jì)中110KV側(cè)斷路器采用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(kāi)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(hù)外式，所以斷路器也采用戶(hù)外式。本次設(shè)計(jì)可選用110KVSF6高壓斷路器的應(yīng)采用LW11-110型號(hào)的斷路器。校驗(yàn)：LW1

30、1-110斷路器的具體技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓最高工作電壓額定電流(A)額定開(kāi)斷電流(KA)動(dòng)穩(wěn)定電流(KA)110KV123（145）KV1600315031.54080100熱穩(wěn)定電流（3S）額定關(guān)合電流固有分閘時(shí)間分閘時(shí)間31.5KA(3S)40kv80KA100KA40ms135ms由上表知：1.斷路器的額定電壓為110KV，不小于裝設(shè)斷路器所在電網(wǎng)的額定電壓2.該斷路器的最大持續(xù)工作電流：該斷路器的額定電流為1600（最小的），大于通過(guò)該斷路器的最大持續(xù)工作電流173.6。3.校驗(yàn)斷路器的斷流能力此斷路器的額定開(kāi)斷電流Ikd.N=31.5KA短路電流周期分量：I=6.96KA Ikd.

31、N> I4.此斷路器的額定關(guān)合電流IE.G=80KAish =17.59KA IE.G> ish5.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定電流：idw=80KA ish =17.59KA idw > ish熱穩(wěn)定效應(yīng)：操作機(jī)構(gòu),采用CQA-1型電氣操動(dòng)機(jī)構(gòu)。10KV側(cè)斷路器的選擇根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求可選用ZN12-10/2000型斷路器ZN12-10/2000型斷路器數(shù)據(jù)如下額定電壓（kV）額定電流（A）開(kāi)斷電流（kA）極限通過(guò)電流峰值（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）配用操作機(jī)構(gòu)型號(hào)10200031.58031.5（4s）CT8等經(jīng)校驗(yàn)符合設(shè)計(jì)要求10.5 110KV隔離開(kāi)關(guān)的選擇應(yīng)采用戶(hù)外型隔離開(kāi)關(guān)參考電

32、氣工程電氣手冊(cè)（上冊(cè)），可知應(yīng)采用GW5-110GD高壓隔離開(kāi)關(guān)。此隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓額定電流極限通過(guò)電流峰值（kA）動(dòng)穩(wěn)定電流值操動(dòng)機(jī)構(gòu)110KV600A72KA16(4S)CS-17校驗(yàn)：通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的最大持續(xù)工作電流為173.6KA隔離開(kāi)關(guān)的額定電流為600A，大于通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的最大持續(xù)工作電流。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定電流：id.w=72KA ish=17.59KA id.wish熱穩(wěn)定效應(yīng)：10.6電流互感器選擇110KV電流互感器選擇根據(jù)此次設(shè)計(jì)要求，宜選用LCWD-110D型電流互感器LCWD-110D型電流互感器數(shù)據(jù)如下額定電流比（A/A）準(zhǔn)確度10%倍數(shù)熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定

33、倍數(shù)600/50.53075150動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)10KV電流互感器選擇根據(jù)此次設(shè)計(jì)要求，宜選用LZZB6-10型電流互感器LZZB6-10型電流互感器數(shù)據(jù)如下額定電流比（A/A）準(zhǔn)確度10%倍數(shù)熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)300/50.51515080103經(jīng)校驗(yàn)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求10.7電壓互感器選擇電壓互感器按以下條件進(jìn)行選擇1額定電壓的選擇電壓互感器一次繞組額定電壓應(yīng)不低于所接電網(wǎng)的額定電壓，二次繞組額定電壓一般為100V，與二次側(cè)所接的儀表或繼電器相適應(yīng)。2.電壓互感器類(lèi)型及結(jié)構(gòu)的確定按照安裝條件和工作環(huán)境要求確定合適的類(lèi)型及結(jié)構(gòu)，如戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外、單相、三相等。3.準(zhǔn)確度級(jí)的選擇供測(cè)量?jī)x表和

34、功率方向繼電器用的電壓互感器，應(yīng)選0.2級(jí)或0.5級(jí)；供一般監(jiān)視儀表和電壓繼電器用的電壓互感器，應(yīng)選用13級(jí)。4.二次容量的校驗(yàn)要求所接測(cè)量?jī)x表和繼電器電壓線(xiàn)圈的總負(fù)荷S2不應(yīng)超過(guò)所要求準(zhǔn)確度級(jí)下的允許負(fù)荷容量SN2,即根據(jù)以上要求110kA側(cè)可以選用JCC1-110型號(hào)10kA側(cè)可以選用JDZ6-10型號(hào)10.8母線(xiàn)選擇 硬母線(xiàn)一般是指配電裝置中的匯流母線(xiàn)和電氣設(shè)備之間連接用的裸硬導(dǎo)體。硬母線(xiàn)分為敞露式和封閉式兩類(lèi)。1.線(xiàn)材料和截面形狀的選擇： 目前母線(xiàn)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

35、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(xiàn)材料才用鋁。 硬母線(xiàn)截面積形狀一般有矩形、槽型、和管型。矩形母線(xiàn)散熱條件好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，便于固定和連接，但集膚效應(yīng)較大，矩形母線(xiàn)一般只用于35KV及以上，電流在4000A級(jí)以下的配電裝置中。 槽形母線(xiàn)的機(jī)械性能強(qiáng)度較好，集膚效應(yīng)較小，在40008000A時(shí)一般才用槽形母線(xiàn)。管形母線(xiàn)集膚效應(yīng)較小，機(jī)械強(qiáng)度高，管內(nèi)可用水或風(fēng)冷卻，因此可用于800A及以上的大電流母線(xiàn)。此外，管形母線(xiàn)表面光滑，電暈放電電壓高，因此，110KV以上配電裝置中多才用管形母線(xiàn)。由以上分析知：在本設(shè)計(jì)中10KV用矩形母線(xiàn)。管形母線(xiàn)在支柱絕緣子上放置方式有兩種：豎放和平放。平放比豎放散熱條件差，允許電流小。三相母線(xiàn)的布置方式有水平布置和垂直布置，水平布置母線(xiàn)豎放時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度差，散熱條件好。垂直布置母線(xiàn)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(xiàn)在支柱絕緣子上采用水平布置母線(xiàn)豎放。2.母線(xiàn)截面積選擇：母線(xiàn)上的計(jì)算電流選用LMY-80×8型每相三排25時(shí)的允許載流量,則環(huán)境溫度為40時(shí)，有滿(mǎn)足發(fā)熱條件。母線(xiàn)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)，鋁母線(xiàn)的熱穩(wěn)定系數(shù)C=87，假想時(shí)間tima=1+0.15=1.15，則有滿(mǎn)足熱穩(wěn)定性要求母線(xiàn)動(dòng)穩(wěn)定性校