變電所電氣部分設(shè)計畢設(shè)論文

1、大連理工大學網(wǎng)絡(luò)教育學院畢業(yè)論文（設(shè)計）模板 網(wǎng)絡(luò)教育學院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） II興化110kV變電所電氣一次部分增容設(shè)計內(nèi)容摘要變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分。變電所電氣一次部分設(shè)計包括變電所總體分析、主變選擇、電氣主接線設(shè)計、短路電流計算、電氣設(shè)備選擇、配電裝置和總平面設(shè)計等。對發(fā)電廠進行電氣部分的設(shè)計有著很好的實踐和指導意義，電氣設(shè)計包括很多方面，其中，電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關(guān)系著整個變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。本次論文選

2、興化110KV變電站作為設(shè)計對象，做有關(guān)這個變電站的電氣設(shè)計。論文從興化110KV變電站的現(xiàn)狀以及研究意義入手，首先對變電站電氣設(shè)計的主要內(nèi)容進行了總體概括，包括變電站的總體分析及主變選擇、變電站的總體分析及主變選擇、電氣主接線的設(shè)計和選擇、短路計算以及電氣設(shè)備的選擇等；之后又分別詳細地介紹了變電站的總體分析以及主變選擇，對主變的容量、臺數(shù)、以及電纜的選擇等進行了計算；通過分析和計算對該變電站的電氣主接線進行了設(shè)計和選擇；接著又進行了短路計算并介紹了短路計算的相關(guān)目以及有關(guān)電氣設(shè)備選擇及校驗的相關(guān)原則和知識；最后全文進行了總結(jié)和概括，本次畢業(yè)設(shè)計有一定的實際指導意義。關(guān)鍵詞：主接線圖；負荷計算

3、；變壓器容量；三相短路電流計算目 錄內(nèi)容摘要I1 緒論11.1 電力變電站的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢11.2 電力變電站設(shè)計的研究背景11.3 本次論文的主要工作12 電氣設(shè)計的主要內(nèi)容32.1 變電所的總體分析及主變選擇32.2 電氣主接線的選擇42.3 短路電流計算42.4 電氣設(shè)備選擇42.5 配電裝置及總平面設(shè)計53 變電所的總體分析及主變選擇63.1 變電所的總體情況分析63.2 主變壓器容量的選擇63.3 主變壓器臺數(shù)的選擇73.4 調(diào)壓方式的選擇73.5 中性點接地方式的確定73.6 接線組別94 電氣主接線設(shè)計104.1 引言104.2 電氣主接線設(shè)計的原則和基本要求104.3 電氣主接

4、線設(shè)計說明115 短路電流計算145.1 短路計算的目的及規(guī)定145.2 變電所短路短路電流計算146 電氣設(shè)備選擇226.1 110KV電氣設(shè)備選擇226.2 6KV電氣設(shè)備選擇237 配電裝置及平面設(shè)計288 結(jié)論29參考文獻301 緒論 1.1 電力變電站的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生產(chǎn)生活中對電的需求提出了更高要求，我國正在不斷地加大電力網(wǎng)建設(shè)，電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機監(jiān)控，電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全運行。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先

5、進水平的行列。目前我國變電站的發(fā)展方向趨于數(shù)字化、裝配化、智能化和自動化。將來的變電所將是一個全面裝有計算機、光纖和各種傳感器的系統(tǒng)，突出特點將是數(shù)字化、光纖通信、預(yù)測維修傳感器、故障定位和自動重合閘等。1.2 電力變電站設(shè)計的研究背景我國電力建設(shè)經(jīng)過多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，短路電流不斷增大，對電氣設(shè)備、系統(tǒng)內(nèi)大量信息的實時性等要求越來越高；而隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)也有了新的飛躍，隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)外110kV變電站相當一部分變電站都不同規(guī)模地擁有遠動及自動化系統(tǒng)，變電站正向著計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化

6、，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。我國變電站設(shè)計也正向著變電站接線方案趨于簡單化、大量采用新的電氣一次設(shè)備、變電站占地及建筑面積減少、變電站大量運用綜合自動化技術(shù)方面發(fā)展。1.3 本次論文的主要工作變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分。變電所承擔著升高或降低電壓以及轉(zhuǎn)換功率的作用。變電所設(shè)計的正確與否不僅影響著電力負荷的供電可靠性，同時也影響著電力系統(tǒng)的安全可靠運行。110kv變電所電氣部分設(shè)計研究的主要內(nèi)容是結(jié)合相關(guān)的設(shè)計手冊，輔助資料和國家有關(guān)規(guī)程，主要完成該變電站的一次、二次部分設(shè)計，參考國內(nèi)外最新的設(shè)計方法、研究成果和新的電氣設(shè)備，對降壓變電所的電氣主接線方案，主變壓器的選擇，電氣設(shè)備

7、的選擇（包括斷路器，隔離開關(guān)，熔斷器等），配電裝置的選擇等進行設(shè)計；主變壓器、各側(cè)電壓等級的電氣主接線和相關(guān)一次、二次設(shè)備、繼電保護裝置進行選擇；同時，完成變電站一次、二次部分總接線圖、110kv變電所平面布置初步設(shè)計等。110kv變電站是電網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點，加強對110KV變電站的設(shè)計水平是非常有必要的，本論文主要研究興化110KV變電所一次部分的電氣設(shè)計。興化集團公司屬連續(xù)生產(chǎn)化工企業(yè)，中斷供電將會造成較大經(jīng)濟損失，一旦生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復，屬二級供電負荷單位，二級負荷應(yīng)由兩個電源供電，供電變壓器亦應(yīng)有兩臺，其供電每回路應(yīng)能承受100%的二級負荷。 公司原有1#主變?nèi)萘繛?0MV

8、A，2#主變?yōu)?0MVA，實際生產(chǎn)長期運行負荷在45-50MW，變壓器二次側(cè)電壓為6KV。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，需新擴建硝酸、硝銨生產(chǎn)線，核計增加負荷約20MW，為此需對現(xiàn)有110kv總降壓站進行增容改造，相應(yīng)電氣設(shè)備進行增容設(shè)計核算，在原有變電站基礎(chǔ)上進行設(shè)計。由于單臺變壓器容量超過40000KVA增容費用過高，又為了長期規(guī)劃以滿足總?cè)萘恳?，?jīng)綜合分析研究同時兼顧公司蒸汽不足及用電高峰期電網(wǎng)限電的現(xiàn)狀，經(jīng)可行性研究擬定新建自備熱電廠，其中熱電廠部分另行獨立設(shè)計。292 電氣設(shè)計的主要內(nèi)容電氣設(shè)計包括強電和弱電兩部分，強電部分的設(shè)計內(nèi)容主要包括：變配電系統(tǒng)、電力和照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等。一般

9、來說，變配電系統(tǒng)主要包括：高低壓系統(tǒng)、變壓器、備用電源系統(tǒng)等；電力系統(tǒng)主要包括電力系統(tǒng)配電及控制；照明系統(tǒng)則包括室內(nèi)外各類照明；防雷接地系統(tǒng)包括防雷電波侵入、防雷電感應(yīng)、接地、等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)、輔助等電位聯(lián)結(jié)等等。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分。變電所電氣一次部分設(shè)計包括變電所總體分析、主變選擇、電氣主接線設(shè)計、短路電流計算、電氣設(shè)備選擇、配電裝置和總平面設(shè)計等。變電所的設(shè)計必須從全局利益出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理地確定設(shè)計方案；正確處理安全與經(jīng)濟，基本建設(shè)與生產(chǎn)運行，近期需要與今后發(fā)展等方面的關(guān)系，采用中等適用的建設(shè)標準，并推廣國內(nèi)

10、外先進技術(shù)，并采用經(jīng)實驗鑒定合格的新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)、根據(jù)需要與可能，逐步提高自動化水平。同時變電所的設(shè)計，必須堅持節(jié)約用電的原則。2.1 變電所的總體分析及主變選擇電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類： （1）樞紐變電站；位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330500kv的變電站，成為樞紐，全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出項癱瘓。（2）中間變電站：高壓側(cè)以交換潮流為主，其系統(tǒng)變

11、換功的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯聚23個電源，電壓為220330kv，同時又降壓供當?shù)毓╇?，這樣的變電站起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電站。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。（3）地區(qū)變電站：高壓側(cè)一般為110220kv，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個地區(qū)或城市的主要變電站，全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。（4）終端變電站：在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側(cè)的電壓為110kv，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。全所停電后，只是用戶受到損失。110kv變電所設(shè)計要求電氣主接線簡單清晰、接地和保護安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小。且應(yīng)選擇從電力系統(tǒng)整體出發(fā)

12、，力求配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護系統(tǒng)等的設(shè)計方案?；诖?，我以節(jié)約資源、保護環(huán)境、設(shè)計高安全、高質(zhì)量的110kv變電所為目的，根據(jù)興化變實際資料對主接線形式確定、短路電流計算、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面提出我的設(shè)計思路。2.2 電氣主接線的選擇 電氣主接線是變電所設(shè)計的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關(guān)系著全廠（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。電氣主接線的設(shè)計，35-110kV變電所設(shè)計規(guī)范有以下幾條規(guī)定： 第3.2.1條：變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特

13、點及負荷性質(zhì)等條件確定。并應(yīng)滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。 1第3.2.2條 當能滿足運行要求時，變電所高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。1 第3.2.3條 35110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。單母線的接線。3563kV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV線路為6回及以上時，宜采用雙母線接線。1第3.2.4條 在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110kV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。12.3 短路電流計算短路電流一般是正常運行時電流的十幾甚至幾十倍，對電網(wǎng)有很大危害：（1）通

14、過故障點的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞。（2）短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起他們的損壞或縮短他們的使用壽命。 （3）電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量。（4）破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至整個系統(tǒng)瓦解。2本設(shè)計根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當?shù)亩搪酚嬎泓c計算短路電流并列表示出短路電流計算結(jié)果，通過短路電流計算校驗興化變電氣設(shè)備動、熱穩(wěn)定。2.4 電氣設(shè)備選擇在電力系統(tǒng)中，雖然各種電氣設(shè)備的功能不同，工作條件各異，具體選擇方法和校驗項目也不盡相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常

15、工作條件進行選擇，并按短路條件來校驗動、熱穩(wěn)定性。 本設(shè)計中，電氣設(shè)備的選擇包括：母線的選擇，高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇等。按正常工作條件選擇：額定電壓(電網(wǎng)額定電壓)；額定電流（最大持續(xù)工作電流）；3按短路情況進行校驗：熱穩(wěn)定校驗?zāi)妇€熱穩(wěn)定條件(熱穩(wěn)定最小截面積)，電器滿足熱穩(wěn)定條件(短路電流熱效應(yīng))；動穩(wěn)定校驗?zāi)妇€滿足動穩(wěn)定條件(導體最大計算應(yīng)力)，電器滿足動穩(wěn)定條件(短路沖擊電流幅值一般高壓電路取2.55倍，發(fā)電機電壓母線取2.69)。3下列情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：1）用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由容短時間保證，故可不校驗熱穩(wěn)定；支柱絕緣子不流過電流，不用校驗

16、熱穩(wěn)定。2）用限流熔斷器保護的設(shè)備，可不校驗動穩(wěn)定；電纜因有足夠的強度，可不校驗動穩(wěn)定。3）電壓互感器及裝設(shè)在其回路中的裸導體和電器，可不校驗動、熱穩(wěn)定。32.5 配電裝置及總平面設(shè)計按配電裝置的設(shè)備裝設(shè)地點，可分為屋內(nèi)配電裝置與屋外配電裝置兩大類。 屋內(nèi)配電裝置：特點是所有電氣設(shè)備放置在屋內(nèi)，安全凈距小，可采用分層布置，占地面積??；外界污穢氣體及灰塵對電氣設(shè)備的影響較?。徊僮?、維護與檢修都在室內(nèi)進行，工作條件好，不受氣候影響；土建工程量大，投資較大。屋外配電裝置：特點是所有電氣設(shè)備放置在屋外，土建工程量小，相應(yīng)的投資較小，建設(shè)工期短；擴建方便；相間及設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)；受外界環(huán)境影

17、響，設(shè)備的運行條件及人員進行操作維護的工作條件較差，而且占地面積大。 按照配電裝置的安裝方法，又可以分為裝配式配電裝置和成套式配電裝置。成套配電裝置分為成套變電站、SF6全封閉組合電器、高壓開關(guān)柜等。變電所的電氣設(shè)施總平面布置主要由屋內(nèi)、外配電裝置、主變壓器、主控制室及輔助設(shè)施等組成。3 變電所的總體分析及主變選擇3.1 變電所的總體情況分析興化變屬110kv側(cè)戶外，6kv側(cè)戶內(nèi)型終端變電所。負荷分析統(tǒng)計計算如下：總降壓站6kV側(cè)采用單母分段供電方式，原有饋線回路段8回路、段8回路，共計負荷6000KW×8=48KW。現(xiàn)需增加饋電回路段4回路、段4回路，共需增加負荷7000KW

18、15;12=84KW.考慮負荷的同時系數(shù)，則最大負荷應(yīng)為：3.2 主變壓器容量的選擇在各級電壓等級的變電站中，變壓器是主要的電氣設(shè)備之一。其擔負著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器臺數(shù)、容量和型號是變電站可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。特別是我國當前的能源政策是開發(fā)、利用、節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的臺數(shù)、容量和型號，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行將具有明顯的經(jīng)濟效益。根據(jù)35-110kV變電所設(shè)計規(guī)范3.1.3條規(guī)定“裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于60的全部負荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負荷?！?1故本設(shè)

19、計滿足兩個條件：兩臺總?cè)萘?；本變電所按建成?年進行規(guī)劃，預(yù)計負荷年增長率為5%，因此：式中t為規(guī)劃年限，m為增長率，則：¢ 由于單臺變壓器容量超過40000KVA后供電局加收增容費用過高，又為了長期規(guī)劃以滿足總?cè)萘恳?，?jīng)綜合分析研究同時兼顧公司蒸汽不足及用電高峰期電網(wǎng)限電的現(xiàn)狀，經(jīng)可行性研究決定新建自備熱電廠，所以選擇兩臺40000KVA變壓器（2#主變原有的不變），再新建足夠容量的發(fā)電機組。經(jīng)計算發(fā)電機組容量為：所以，新建發(fā)電廠選擇發(fā)電機組容量30MW以滿足供電總?cè)萘恳?。發(fā)電機選型： 型號： FW-30-2A P=30MW 6.3KV 電抗器型號: XKGL-6 3500A

20、14%3.3 主變壓器臺數(shù)的選擇主變臺數(shù)的考慮原則:(1)對大城市郊區(qū)的一次變電所,在中、低壓側(cè)已經(jīng)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下,以裝兩臺主變?yōu)橐恕?2)對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所,設(shè)計時應(yīng)考慮裝三臺主變壓器的可能性。(3)對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所,其主變基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的12級設(shè)計,以便負荷發(fā)展時更換主變。根據(jù)35-110kV變電所設(shè)計規(guī)范3.1.2條規(guī)定“在有一、二級負荷的變電所宜裝設(shè)兩臺及以上主變壓器。1根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊的要求，并結(jié)合本變電站的具體情況及相關(guān)要求，選用兩臺兩繞組變壓器。3.4 調(diào)壓方式的選擇 根據(jù)35-110kV變電所設(shè)計規(guī)范3.1.5條規(guī)定“變壓器

21、的有載調(diào)壓是改善電壓質(zhì)量，減少電壓波動的有效手段，對電力系統(tǒng)，一般要求110kV及以下變電所至少采用一級有載調(diào)壓變壓器” 1 ,而本設(shè)計110kV變電所110kV及6kV側(cè)有化工廠、變電所等重要負荷，對電能的質(zhì)量和可靠性的要求較高，為保證連續(xù)供電和滿足對電能質(zhì)量的要求，并能隨時調(diào)壓，擴大調(diào)壓幅度而不引起電網(wǎng)的波動，故應(yīng)采用有載調(diào)壓方式的變壓器，以滿足供電要求。3.5 中性點接地方式的確定 （1）在選擇中性點接地方式時應(yīng)考慮的主要因素1）供電可靠性與故障范圍2）絕緣水平與絕緣配合3）對電力系統(tǒng)繼電保護的影響4）對電力系特穩(wěn)定的影響（2）110KV系統(tǒng)接地要求中性點直接接地系統(tǒng)主要優(yōu)點是發(fā)生三相短

22、路時，未故障相對地電壓不升高，因此，電網(wǎng)中設(shè)備各相對地絕緣水平取決于相電壓，使電網(wǎng)的造價在絕緣方面的投資越低，當電壓越高，其經(jīng)濟效益越明顯，因此我國規(guī)定電壓大于或等于110kV的系統(tǒng)采用中性點直接接地，本變電站為終端變，中性點是否接地，由系統(tǒng)決定，所以在中性點加隔離刀閘接地。本設(shè)計110kV主網(wǎng)電壓采用中性點直接接地方式（大電流接地系統(tǒng)）4。（3）6KV系統(tǒng)接地要求我國6-35KV配電系統(tǒng)的中性點常用中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)低電阻接地三種。采用中性點不直接接地方式時，在發(fā)生單相接地故障后，僅非故障相對地電壓升高而線電壓對稱性并未受到破壞，故允許電網(wǎng)帶接地故障繼續(xù)運行2h，所以采用

23、中性點不接地系統(tǒng)。3-10KV系統(tǒng)，單相接地故障電容電流超過30A時，應(yīng)采用接地方式，當不超過30A超過10A又需在接地故障條件下運行時，應(yīng)采用消弧線圈接地方式。4本設(shè)計實際計算：1）單相接地電容電流的計算電纜線路的單相接地電容電流: 4 架空線路的單相接地電容電流: 4 所以，6KV系統(tǒng)中性點應(yīng)采用經(jīng)接地變經(jīng)消弧線圈接地方式。2）接地變的選擇 因此選擇接地變壓器為S500KVA（Y/Yn11） 參數(shù)如表表3-1 接地變壓器參數(shù)表型號額定容量電 壓聯(lián)結(jié)標號阻抗電壓()空載電流()空載損耗（KW）負載損耗（KW）S9-500/6500KVA6Kv/0.4kV,yn114.50.71.7010.3

24、03.6 接線組別 電氣設(shè)計手冊規(guī)定：變壓器繞組的連接方式必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。由于110kV系統(tǒng)采用中性點直接接地，6kV系統(tǒng)采用中性點經(jīng)消弧線圈接地，能夠滿足降壓要求2。我國110kv級以上的電壓變壓器繞組都采用“Y”連接，35kv及以下電壓 等級，變壓器都采用“Y-”連接，故選擇YN，D11連接。綜上所述變壓器選擇雙繞組變壓器，本期將1# 20MVA變壓器增容為40MVA，更換為全密封、雙冷式雙繞組高阻抗SZ10-M-40000型變壓器（附帶風冷,變比，Ud%=15%，YN，D11），利用原1#變壓器中性點刀閘和避雷器。4 電氣主接線設(shè)計4.1 引言變電站電氣主接線是

25、由變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、避雷器等電氣設(shè)備按一定順序連接而成的,電氣主接線的不同形式，直接影響運行的可靠性、靈活性，并對電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方式的擬定等都有決定性的影響。因此電氣主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟論證比較方可。電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電站具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線較多時（一般超出4回），為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。本次所設(shè)計的變電所110kV進出線有2回， 6kV出線每段有12回，所以110kv側(cè)采用無匯流母線，用軟絞

26、線連接，6kv側(cè)采用母線連接。4.2 電氣主接線設(shè)計的原則和基本要求電氣主接線的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行和維護的方便，盡可能地節(jié)省投資，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。 (1)接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋型接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110220kv配電裝置中，當出線為2回時，一般采用橋型接線，當出線

27、不超過4回時，一般采用單母線接線，在樞紐變電站中，當110220kv出線在4回及以上時，一般采用雙母線接線。在大容量變電站中，為了限制610kv出線上的短路電流，一般可采用下列措施： 變壓器分列運行； 在變壓器回路中裝置分裂電抗器；采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器；出線上裝設(shè)電抗器。 (2)斷路器的設(shè)置：根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務(wù)。 對電氣主接線設(shè)計的基本要求，應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性以及擴建的可能性。保證供電可靠性是電氣主接線最基本的要求，電氣主接線應(yīng)適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活的進行運行方式的轉(zhuǎn)換，主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到

28、經(jīng)濟合理。4.3 電氣主接線設(shè)計說明該新建變電站有110kv及6kv兩個電壓等級，為一所110kv終端變電所。 110kV母線有2回進線，2回出線。根據(jù)設(shè)計規(guī)范第3.2.3條規(guī)定，主接線若采用雙母線，必然供電可靠性較高，但占地大、投資大、操作易出差錯，故不考慮；外橋接線雖然設(shè)備少，但線路沒有跨越功率，倒閘操作很不方便，亦不考慮。單母線接線具有簡單清晰、設(shè)備少、投資小、運行操作方便，且有利于擴建等優(yōu)點。但可靠性、靈活性較差，這種接線只適用于6-220KV系統(tǒng)中出線回路數(shù)不多的中、小型發(fā)電廠或變電所，它不能滿足一、二類用戶要求。單母分段接線對重要用戶可以從不同段引出兩回饋線回路，由兩個電源供電，當

29、一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電。這種接線廣泛用于中小容量發(fā)電廠的6-10KV接線和6-220KV變電所中。按照規(guī)程規(guī)定：單母分段既具有單母接線簡單經(jīng)濟方便的優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，對重要用戶從不同段引出兩個回路，使重要用戶有兩個電源，提高了供電可靠性，220kv及以下變電所配電裝置，由于采用了制造廠制造的成套開關(guān)柜，地區(qū)電網(wǎng)成環(huán)網(wǎng)運行檢修水平的迅速提高，采用單母分段一般能滿足要求。橋型接線的特點：一般當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋型接線。高壓斷路器數(shù)量少，是比較經(jīng)濟的接線，四個元件只需要三臺斷路器，線路的投入和切

30、除操作方便，線路故障時僅將故障線路斷路器斷開，其它線路和變壓器不受影響。5內(nèi)橋接線高壓斷路器數(shù)量少，四個元件只需要三臺斷路器 缺點：1）變壓器切除投入較復雜，需操作兩臺斷路器并影響一回路暫時停電。2) 連接橋斷路器檢修時兩個回路需解列運行。3）出現(xiàn)斷路器檢修時，出線在此期間停運。適用范圍：容量較小的發(fā)電廠或變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長、故障率較低情況。5現(xiàn)列出內(nèi)橋接線、單母線分段優(yōu)缺點表如下：表4-1 內(nèi)橋及單母線分段接線優(yōu)缺點 內(nèi)橋接線單母線分段可靠性1、當出線開關(guān)檢修時，線路需要較長時間停電，影響線路供電2、運行方式改變，對橋開關(guān)的繼電保護整定不利3、橋開關(guān)檢修時，兩個回路解列運

31、行1、當一段母線發(fā)生故障時，分斷斷路器自動將故障切除，保證正常母線不間斷供電2、當出線開關(guān)檢修，該回路停電3、繼電保護簡化，動作可靠性高靈活靈活性1、線路停電時，操作簡單，主變停電時，操作復雜，需動作兩臺開關(guān)，影響一回路的暫時運行2、可以擴建，擴建后接線型式發(fā)生變化1、任一臺開關(guān)檢修或故障，操作都 較簡單，且操作過程不影響其它出線正常運行 2、擴建裕度大，容易擴建 經(jīng)濟性經(jīng)濟性1、共用三臺開關(guān)，10臺隔離刀閘，投資較小2、占地面積較小共用五臺開關(guān)，10臺隔離刀閘，投資較大刀閘操作方便性變壓器停電檢修時，如1主變檢修，需斷開DL1及DL3，拉開G1，1變才能檢修，需要線路投入，則配合上DL1及D

32、L3主變檢修時，斷開相應(yīng)的DL及拉開相應(yīng)刀閘即可，不會影響線路的運行本變電所是終端變，兩回進線，且110kV側(cè)為雙電源雙回線供電，為了倒閘操作方便，同時提高本設(shè)計的經(jīng)濟性及考慮長期發(fā)展，從以上分析可知,以內(nèi)橋單母線分段接線能基本滿足要求。本變電所回路不多，且電源側(cè)為雙回路供電，不用增設(shè)旁路母線。 其接線簡圖如下：圖4-1 主接線圖5 短路電流計算5.1 短路計算的目的及規(guī)定短路電流計算的目的：為了使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性、靈活性并在一定的時期內(nèi)滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需要,應(yīng)對不同點的短路電流進行校驗。（1)選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，確定某接線是否需要采取限制短路電流的措

33、施等，均需進行必要的短路電流計算。（2)在選擇電氣設(shè)備時，為了保證各種電器設(shè)備和導體在正常運行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要用短路電流進行校驗。 （3)在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地安全距離。（4)在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時短路電流為依據(jù)。短路電流計算的一般規(guī)定 （1)驗算導體和電器的動、熱穩(wěn)定及電器開斷電流所用的短路電流、應(yīng)按工程的設(shè)計手冊規(guī)劃的容量計算、并考慮電力系統(tǒng)510年的發(fā)展。 （2)接線方式應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流和正常接線方式，而不能按切換中可能出現(xiàn)的運行方式。 （3)選擇導體和電器中的短

34、路電流，在電氣連接的電網(wǎng)中，應(yīng)考慮電容補償裝置的充放電電流的影響。 （4)選擇導體和電器時，導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開斷電流一般按三相電流驗算，若有更嚴重的按更嚴重的條件計算4。5.2 變電所短路短路電流計算5.2.1 短路點計算說明系統(tǒng)參數(shù)標么阻抗經(jīng)供電局測試給出如下數(shù)據(jù)：化興變110KV母線：最大運行方式：0.0342最小運行方式：0.07305.2.2 短路點選擇示意圖如下圖所示：圖5-1 短路點阻抗示意圖5.2.3 用標幺值法計算短路電流 選基準容量100MVA 設(shè)備標幺電抗計算 （1)發(fā)電機：電抗器：6KV電力電纜的標么阻抗計算：查表得6KV電纜線路電抗故發(fā)電機至總降壓站6K

35、V母線電抗：（2)變壓器標么阻抗計算：1#變壓器采用高阻抗變壓器阻抗電壓百分值 2#變壓器采用原變壓器阻抗電壓百分值5.2.4 總降壓站短路電流的計算 （1)本工程110KV最大三相短路電流計算電路如下圖所示：（變壓器并列運行時）系統(tǒng)最大運行方式：圖5-2 總降壓站最大運行方式（2)計算在K1點發(fā)生最大三相短路時的短路電流。1）計算由地區(qū)電網(wǎng)供給K1點的短路電流。基準容量100MVA，110KV基準電流：KA由公式 (5.1) 計算出短路電流有效值如下：2）計算由發(fā)電機供給K1點的短路電流。發(fā)電機支路的等值電抗換算到以發(fā)電機容量為基準值時的標幺值為：發(fā)電機至莊延110KV母線標幺阻抗為(發(fā)電機

36、標幺阻抗0.7532已知): 根據(jù)查換算到電壓115KV的發(fā)電機額定電流3）所以K1點的總短路電流（3)計算在K2點發(fā)生最大三相短路時的短路電流1）計算系統(tǒng)供給K2點的短路電流?；鶞嗜萘繛?00MVA，6KV基準電流：KA由公式 計算出短路電流有效值如下：2）計算由發(fā)電機供給K2點的短路電流。發(fā)電機支路的等值電抗換算到以發(fā)電機容量為基準值時的標幺值為：根據(jù)查 4 換算到電壓6.3KV的發(fā)電機額定電流3）所以K2點的總短路電流（4）變壓器解列運行時短路電流計算為了考慮實際改造現(xiàn)狀，系統(tǒng)長期運行方式為以下：兩臺變壓器解列運行，110KV橋聯(lián)開關(guān)一直閉合，化興電源作為備用電源一般不用。兩臺變壓器解列

37、運行情況如下：1） 2#主變帶6KV段運行：計算系統(tǒng)供給K2點（6KV母）的短路電流。由公式 計算出短路電流有效值如下：2）1#主變帶6KV段和自備熱電廠并列電源運行：計算系統(tǒng)供給K2點（6KV母）的短路電流。由公式 計算出短路電流有效值如下：3）計算由發(fā)電機供給K2點的短路電流。前面計算已知：所以K2點的總短路電流4）所以長期運行的6KV最大三相短路電流選大于35.6KA。原6KV斷路器的遮斷容量為31.5KA，不能滿足長期運行時，故障情況不能快速切斷三相短路電流，致使故障范圍擴大，損燒電氣設(shè)備。所以6KV斷路器原型號為SN10-10-1250/31.5少油斷路器必須進行更換，更換為新型SF

38、6斷路器，型號為ZN28A-12/1600-40型，開關(guān)最大分斷電流選大于40KA才能滿足遮斷容量要求。（5）由以上計算可列出下表：表5-1 總降壓站短路電流計算值短路類型短路點名稱斷路周期分量有效值（kA）斷路全電流最大有效值（kA）斷路電流沖擊值（kA）斷路容量（MVA）三相110kV母線15.2923.0438.913039.586kV母線并列運行61.4692.46156.14668.14母短路35.6053.5190.37386.72母短路30.3245.9977.67332.38由短路計算表可知6KV母線在并列運行時短路電流非常大，因此在投運后6KV母線只能長期解列運行。（6）總降

39、壓站6KV系統(tǒng)最小運行方式計算：圖5-3 總降壓站最小運行方式5.2.5 廠用變短路電流計算（1）計算在廠用變K3點（6KV）發(fā)生最大三相短路時的短路電流。廠用變K3點（6KV）發(fā)生最大三相短路時阻抗圖如下：圖5-4 廠用變最大運行方式 前面計算已知圖5-5 廠用變6KV最大運行方式阻抗計算等效變換1電網(wǎng)系統(tǒng)分布系數(shù)圖5-6 廠用變6KV最大運行方式阻抗計算等效變換2發(fā)電機分布系數(shù) 或 4 (5.2) 1）計算系統(tǒng)供給K3點的短路電流。由公式 計算出短路電流有效值如下：2）計算由發(fā)電機供給K3點的短路電流。發(fā)電機支路的等值電抗換算到以發(fā)電機容量為基準值時的標幺值為：根據(jù)查 4 換算到電壓6.3

40、KV的發(fā)電機額定電流所以K3點的總短路電流3）所以熱電廠斷路器的最大開斷電流需選擇為50KA。（2）廠用6KV系統(tǒng)K3點最小運行方式： 6 電氣設(shè)備選擇6.1 110KV電氣設(shè)備選擇由于110KV斷路器為老式少油短路器且和CT、PT屬70年代產(chǎn)品,本次為保證可靠性及無油化將其進行更換；隔離開關(guān)原額定電流630A刀口過熱損壞嚴重本次進行更換；電流互感器二次繞組不滿足保護配置（原2繞組現(xiàn)需4繞組），需進行更換。由于110kv短路電流較小，只需根據(jù)產(chǎn)品特性選擇新式滿足需要的產(chǎn)品即可，這里不進行詳細核定計算。6.1.1 110KV側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇（1）參數(shù)選擇、型式選擇、開斷能力選擇1）主變側(cè)

41、回路最大長期工作電流：2）橋聯(lián)回路最大長期工作電流：3）進線最大長期工作電流： 4）查手冊選擇戶外斷路器和隔離開關(guān)（2）斷路器選擇110KV斷路器原為SW3-110G/1250-20型戶外少油斷路器，需更換為新型SF6斷路器，選型為LW36-126W-126/2000-40型（因變電所為戶外變電所且考慮長遠發(fā)展）。 已知I=2000A I= 40KA 斷路器額定電流2000544A額定開斷電流40KA15.29KA按短路條件校驗動穩(wěn)定：短路器三相短路瞬時值乘2.55，40KA熱穩(wěn)定校驗：斷路器固有分閘時間0.06S，燃弧時間取平均值0.05S，過流保護整定時間為1S，所以保護動作時間t=1.1

42、S，校驗同下面6kv。（3）隔離開關(guān)選擇110KV隔離刀閘原為GW4-110-630型，更換為GW4-126W-1250型，額定電流1250A6.1.2 110KV母線選擇采用軟導線，興化變110KV跨線原為LGJ-150型，考慮到增容，跨線更換為LGJ-240型I=520A6.1.3 110KV電壓互感器的選擇根據(jù)安裝的場所和使用條件，選擇電壓互感器絕緣結(jié)構(gòu)和安裝方式，一般6-20KV戶內(nèi)配電裝置多用油浸式或樹脂澆注絕緣的電磁式電壓互感器；35KV配電裝置選用電磁式電壓互感器；110KV及其以上的配電裝置中盡可能地選用電容式電壓互感器。電壓互感器（PT）是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)元件，用以分

43、別向測量儀表、繼電器線圈供電，正確反映電氣設(shè)備正常運行和故障情況。作用是：（1）將一次回路的高電壓變?yōu)槎位芈返牡碗妷?，使測量儀表和保護裝置標準化，小型化，并使其結(jié)構(gòu)巧，價格便宜和便于屏內(nèi)安裝；（2）使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證設(shè)備和人身的安全。110KV電壓互感器更換為TYD型電容式電壓互感器。6.1.4 110KV電流互感器的選擇電流互感器（CT）是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向測量儀表、繼電器線圈供電，正確反映電氣設(shè)備正常運行和故障情況。作用是：（1）將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈返男‰娏鳎?A或1A），使測量儀表和保護裝置標準化，小型化，并使其結(jié)構(gòu)

44、巧，價格便宜和便于屏內(nèi)安裝；（2）使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證設(shè)備和人身的安全。 根據(jù)安裝的場所和使用條件，選擇電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)（澆注式、瓷絕緣式、油浸式）、安裝方式（戶內(nèi)式、戶外式、裝入式、穿墻式）、結(jié)構(gòu)形式（多匝式、單匝式、母線式）、測量特性（測量用、保護用、具有測量暫態(tài)特性等）。 一般常用型式為： 6-20KV戶內(nèi)配電裝置和高壓開關(guān)柜中，常用的LD單匝貫穿式或復雜貫穿式，35KV及以上電流互感器多采用油浸式結(jié)構(gòu)。110KV電流互感器原為LCW-110型，現(xiàn)更換為LVQB-110W3型SF6電流互感器。配有SF6氣體壓力表、閥門、SF6密度繼電器，套管爬電距離

45、最小為3906mm。變比為2×300/5A，準確級為：5P40/5P40/5P40/0.5/0.2S。6.2 6KV電氣設(shè)備選擇電氣設(shè)備一般是按正常工作條件選擇，按最嚴重的短路情況校驗，為方便安裝、運行、維護及備品的儲備，同一電壓等級的設(shè)備應(yīng)盡量選擇同一型號。6.2.1 6KV側(cè)各斷路器及隔離開關(guān)選擇6KV側(cè)各斷路器及隔離開關(guān)選擇同一種型號。主變回路：母線分段回路：6KV出線回路：選主變回路來進行校驗（1）最大長期工作電流 變壓器主二次斷路器原型號為SN10-10-4000/31.5少油斷路器，因為前面的短路計算，不能滿足開斷電流35.6kA，必須進行更換，更換為新型真空斷路器，型號

46、為ZN28A-12/4000-40型，開關(guān)最大分斷電流選40KA滿足遮斷容量要求。斷路器，隔離開關(guān)（2）按短路條件校驗動穩(wěn)定校驗斷路器 隔離開關(guān) 動穩(wěn)定滿足要求熱穩(wěn)定校驗真空斷路器固有分閘時間0.06S，真空斷路器或SF6斷路器燃弧時間取平均值為0.02S，主變過流保護整定時間為1.6S跳兩側(cè), 6KV線路過流保護整定時間為0.5S。則短路電流持續(xù)時間為： 查等值時間曲線得 4 (6.1) 斷路器允許熱脈沖 隔離開關(guān)允許熱脈沖 熱穩(wěn)定滿足要求所以主二次斷路器選擇ZN28A-12/4000-40型真空斷路器，饋線斷路器選擇ZN28A-12/1600-40型真空短路器。6KV隔離刀閘原為GN19-

47、1250-10型，更換為GN22-1600-10型。6.2.2 6KV母線選擇 已知，最熱月平均最高溫度：35由于LMY-100×10單片查表載流量為1457A，原段雙片LMY-100×10母線不滿足載流量要求，更換為三片LMY-100×10的母線，6KV段保持不變。母線安裝采用3根平放，選擇100*10鋁母線（1）熱穩(wěn)定校驗 4 (6.2) 所以熱穩(wěn)定滿足條件（2）動穩(wěn)定校驗已知 取間距 絕緣子跨距選擇 則 4 (6.3) ，故動穩(wěn)定滿足要求。由以上計算及校驗可知6KV母線選擇3根100×10銅母線平放是合理的6.2.3 6KV 絕緣子及穿墻套管選擇（1）6KV絕緣子戶內(nèi)選擇 ，戶外選擇 型，現(xiàn)有穿墻套管額定電流4000KA，可以滿足要求，本次保持不變?？尚ｒ炄缦缕淇故芷茐呢摵煞謩e為和 4 (6.4) 即戶內(nèi)： 滿足 戶外： 滿足