35KV變電站一次部分設(shè)計(jì)

1、35KV變電站一次部分設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)高等教育本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目： 35KV變電站一次部分設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)中心： 海 寧層 次： 專升本專 業(yè)： 電氣工程及其自動化年 級： 09 年 秋 季學(xué) 號： 200909589015學(xué) 生： 莊曉杰指導(dǎo)教師： 李鐵完成日期： 2011 年 8 月 28 日 35KV變電站一次部分設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要一、設(shè)計(jì)任務(wù)35KV變電站一次設(shè)計(jì) 二、待建變電站基本資料1、某企業(yè)為保證供電需要，要求設(shè)計(jì)一座35KV降壓變電站，以10KV電纜給各車間供電，一次設(shè)計(jì)并建成。2、距離本變電站6KM處有一系統(tǒng)變電站，用35KV雙回架空線路向待設(shè)計(jì)的變電所供電。在最大運(yùn)

2、行方式下，待設(shè)計(jì)變電站高壓母線上的短路功率為1000MVA。3、待設(shè)計(jì)變電站10KV側(cè)無電源，考慮以后裝設(shè)兩組電容器，提高功率因數(shù)，故要求預(yù)留兩個間隔。4、本變電站10KV母線到各車間均用電纜供電，其中一車間和二車間為類負(fù)荷，其余為，土壤電阻率500m。 關(guān)鍵詞：35KV變電站；一次設(shè)計(jì)；基本資料 235KV變電站一次部分設(shè)計(jì)目 錄 第一章 主接線的選擇 - 2 1-1 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 - 2 1-2 主接線的擬定 - 3 1-3 主接線的比較與選定 - 6 1-3-1 技術(shù)比較 - 6 1-3-2 經(jīng)濟(jì)比較 - 8 1-4 所用電的設(shè)計(jì) - 10 1-4-1 所用電設(shè)的要求計(jì) - 1

3、0第二章 變壓器的選擇 - 12 2-1 主變的選擇 - 12 2-1-1 變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則 - 12 2-1-2 變電站主變壓器臺數(shù)的確定 - 13 2-1-3 變電所主變壓器容量的確定原則 - 13 2-1-4 待設(shè)計(jì)變電所主變壓器容量的計(jì)算和確定 - 13 2-1-5 主變壓器繞組數(shù)的確定 - 14 2-1-6 主變壓器相數(shù)的確定 - 14 2-1-7 主變壓器調(diào)壓方式的確定 - 14 2-1-8 主變壓器繞組連接組別的確定 - 14 2-1-9 主變壓器冷卻方式的選擇 - 15 2-2 所用變的選擇 - 16 2-2-1 所用變臺數(shù)的選擇 - 16 2-2-2 所用變?nèi)萘康倪x

4、擇 - 16第三章 短路電流的計(jì)算 - 17 3-1 短路的基本知識 - 17 3-2 計(jì)算短路電流的目的 - 18 3-3 短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè) - 19 3-4 短路電流的計(jì)算步驟 - 20第四章 設(shè)備的選擇與校驗(yàn) - 24 4-1 電氣選擇的一般條件 - 24 4-1-1 按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器 - 25 4-1-2 按短路情況校驗(yàn) - 27 4-2 高壓斷路器的選擇及校驗(yàn) - 28 335KV變電站一次部分設(shè)計(jì)4-2-1 對高壓斷路器的基本要求 - 28 4-2-2 額定電流的計(jì)算 - 29 4-2-3 高壓斷路器的選擇結(jié)果及校驗(yàn) - 29 4-2-4 高壓熔斷器的選擇及校

5、驗(yàn) - 35 4-3 進(jìn)線與出線的選擇與校驗(yàn) - 38 4-3-1 35 kV架空線路的選擇與校驗(yàn)- 40 4-3-2 10 kV電纜的選擇與校驗(yàn)- 41 4-4 互感器的選擇與配置 - 42 4-4-1 電流互感器的選擇 - 42 4-4-2 電壓互感器的選擇 - 44 4-4-3 互感器的配置 - 44第五章 補(bǔ)償裝置 - 45 5-1 補(bǔ)償裝置的種類和作用 - 45 5-2 并聯(lián)電容器容量的計(jì)算 - 47 5-3 并聯(lián)電容器裝置容量選擇和主要要求。 - 48第六章 變電站接地與防雷的設(shè)計(jì) - 48 6-1 防雷保護(hù)的必要 - 49 6-2 變電所中可能出現(xiàn)大氣過電壓的種類 - 49 6-

6、4 避雷針高度的確定 - 50 6-5 變電所入侵波的保護(hù) - 51 6-6 接地體和接地網(wǎng)的設(shè)計(jì) - 53第七章 繼電保護(hù)的配置 - 54 7-1 繼電保護(hù)的基本知識 - 54 7-2 輸電線路的保護(hù)配置 - 55 7-2-1 相間短路保護(hù)的配置 - 56 7-2-2 過負(fù)荷保護(hù)的配置 - 56 7-2-3 單相接地保護(hù) - 57 7-2-4 輸電線路的保護(hù)配置結(jié)果 - 57 7-3 變壓器的保護(hù) - 58 7-4 母線保護(hù) - 59 7-5-1 備用電源自動投入裝置的含義和作用 - 60 7-5-2 自動重合閘裝置 - 61 參考文獻(xiàn) - 62435KV變電站一次部分設(shè)計(jì) 引 言發(fā)電廠和變

7、電站的電氣主接線是保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、選擇、自動化水平和二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)。應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠和變電所所在電力系統(tǒng)的地位和作用。首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求，根據(jù)規(guī)則容量，本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性，保證供需平衡，電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)則與要求等條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)型的要求。 135KV變電站一次部分設(shè)計(jì) 第一章 主接線的選擇1.1 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、選擇、自動化水平和二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)

8、。電氣主接線的設(shè)計(jì)原則：應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠和變電所所在電力系統(tǒng)的地位和作用。首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求，根據(jù)規(guī)則容量，本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性，保證供需平衡，電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)則與要求等條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)型的要求。電氣主接線的主要要求：1、可靠性：可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)時運(yùn)行實(shí)踐主接線的可靠性是其組合元件（包括一次不分和二次部分）在運(yùn)行中可靠性的綜合，因此要考慮一次設(shè)備和二次部分的故障及其對供電的影響，衡量電氣主接線運(yùn)行可靠性的一般準(zhǔn)則是：（1） 斷路器檢修時，是否影響供電、停電的范圍和時間（2） 線

9、路、斷路器或母線故障以及母線檢修時，停電出線回路數(shù)的多少和停電時間長短，能否保證對重要用戶的不間斷供電。（3） 發(fā)電廠、變電所全部停電的可能性。、2、靈活性：投切發(fā)電機(jī)、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便，調(diào)度靈活，電氣主接線的靈活性要求有以下幾方面：（1） 調(diào)度靈活、操作方便，應(yīng)能靈活地投切某些元件，調(diào)配電源和負(fù)荷能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)整要求。（2） 檢修安全，應(yīng)能容易地從初期過渡到最終接線，并在擴(kuò)建過渡時使一次和 235KV變電站一次部分設(shè)計(jì)二次設(shè)備等所需的改造最少。3、控制、保護(hù)方式不過于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資，要適當(dāng)限制經(jīng)濟(jì)型：通過優(yōu)化比選，應(yīng)盡力

10、做到投資省、占地面積小、電能損耗少，在滿足技術(shù)要求的前提下，要做到經(jīng)濟(jì)合理。（1） 投資省，電氣主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資，要使短路電流，一邊選擇價格合理的電氣設(shè)備。（2） 占地面積小，電氣主接線的設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣小及安裝費(fèi)用，在運(yùn)輸調(diào)節(jié)許可的地方都應(yīng)采用三相變壓器。（3） 電能損耗少，經(jīng)濟(jì)合理的選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，避免因兩次變壓而增加投資。1-2 主接線的擬定待設(shè)計(jì)變壓所為一座35KV降壓變電所，以10KV電纜線各車間供電，距改變電所6KM處有一系統(tǒng)變電所，用35KV雙回架空線向待設(shè)計(jì)的變電所供電，在最大運(yùn)

11、行方式下，待設(shè)計(jì)變電所高壓母線上的短路功率為1000MVA，待設(shè)計(jì)變電所的高壓部分為二進(jìn)二出回路，為減少斷路器數(shù)量及縮小占地面積，可采用內(nèi)橋接線和外橋接線，變電所的低壓部分為二進(jìn)八處回路，同時考慮以后裝設(shè)兩組電容量要預(yù)留兩個出線間隔，故10KV回路應(yīng)至少設(shè)有10回出線，其中，一車間和二車間為類負(fù)荷，其余為類負(fù)荷，其主接線可采用單母不分段接線，單母分段接線和單母分段帶旁路接線，綜上所述，該變電所的主接線形式初步擬定為6種，如下圖2-1所示335KV變電站一次部分設(shè)計(jì) 圖2-1（a）方案一 圖2-1（b）方案二 435KV變電站一次部分設(shè)計(jì) 圖2-1（c）方案三 圖2-1（d）方案四 535KV變

12、電站一次部分設(shè)計(jì) 圖2-1（e）方案五 圖2-1（f）方案六 635KV變電站一次部分設(shè)計(jì)1-3 主接線的比較與選定1.3.1技術(shù)比較1、內(nèi)橋線路的特點(diǎn)：（1）線路操作方便（2）正常運(yùn)行時變壓器操作復(fù)雜（3）橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元間失去聯(lián)系內(nèi)橋接線試用于兩回進(jìn)線兩回出線且線路較長，故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換運(yùn)行方式的發(fā)電廠和變電站中。2、外橋接線的特點(diǎn)：(1)變壓器操作方便（2）線路投入與切除時，操作復(fù)雜（3）橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系。外橋接線適用于兩回進(jìn)線兩回出線且線路較短故障可能性小和變壓器需要經(jīng)常切換，且線路有穿越功率通

13、過的發(fā)電廠和變電站中。待設(shè)變電所35KV回路進(jìn)線為6KM，進(jìn)線較長，且沒有穿越功率通過，正常運(yùn)行時兩臺變壓器不需要經(jīng)常切換，經(jīng)比較，內(nèi)橋接線的線路投入與切除操作方便，故以上6種設(shè)計(jì)方案中，方案一、方案二和方案三為優(yōu)。3、單母線不分段接線的特點(diǎn)：接線簡單、清晰、設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴(kuò)建，但其不夠靈活可靠，接到母線上任一元件故障時，均使整個配電裝置停電。4、單母線分段接線的特點(diǎn)：單母線分段接線也比較簡單、清晰，當(dāng)母線發(fā)生故障時，僅故障母線段停止工作，另一段母線仍繼續(xù)工作，兩段母線可看成是兩個獨(dú)立的電源，挺高了供電 735KV變電站一次部分設(shè)計(jì)可靠性，可對重要用戶供電，當(dāng)一段母線故障或檢修

14、時，必須斷開接在該段母線上的所有支路，使之停止工作，任一支斷路器檢修時，該支路必須停止工作。5、單母線分段帶旁路接線的特點(diǎn)：在母線引出各元件的斷路器，保護(hù)裝置需停電檢修時，通過旁路木母線由旁路斷路器及其保護(hù)代替，而引出元件可不停電，加旁路母線雖然解決了斷路器和保護(hù)裝置檢修不停電的問題，提高了供電的可靠性，但也帶來了一些負(fù)面影響。a) 旁路母線、旁路斷路器及在各回路的旁路隔離開關(guān)，增加了配電裝置的設(shè)備，增加了占地，也增加了工程投資。b) 旁路斷路器代替各回路斷路器的倒閘操作復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤操作，釀成事故。c) 保護(hù)及二次回路接線復(fù)雜。d) 用旁路代替?zhèn)€回路斷路器的倒閘操作，需要人來完成，因此帶旁

15、路母線的界限不利于實(shí)現(xiàn)變電所的無人值班。方案一種采用單母線不分段接線，雖然簡單靈活，但其可靠性不高，當(dāng)接到母線上任一元件公章時，均使整個配電裝置停電，且?guī)гO(shè)變電所的符合均為類、類中藥符合，因此方案一種的單母線不分段接線不能滿足類、類負(fù)荷供電可靠性的要求。方案二與方案三中采用單母線分段接線的兩段母線可看成是兩個獨(dú)立的電源，提高了供電的可靠性，為了確保當(dāng)任何一路電源發(fā)生故障或檢修時，都不回中斷對重要用戶類負(fù)荷的用電，可分別在每段母線上都設(shè)有一車間與二車間的出現(xiàn)間隔。方案二與方案三的可靠性都較高，加設(shè)旁路母線的方案三可使出現(xiàn)線路上斷路器故障或檢修時，通過旁路母線使用電不用中斷，相比之下，方案三的供電

16、可靠性要比方案二高，但由于加設(shè)旁路母線也帶來了倒閘操作復(fù)雜等負(fù)面影響，即方案三靈活性要低于方案二，為最終確定帶設(shè)變電所的主接線方式，下面對方案二與方案三進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。1-3-2 經(jīng)濟(jì)比較1、綜合投資比較835KV變電站一次部分設(shè)計(jì)Z=Z0(1+a) 100該變電所為35KV等級，故不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù)a取100Z=2Z0LLL式中Z0包括變壓器、開關(guān)設(shè)備。配電裝置等設(shè)備的費(fèi)用，由式子可知，綜合投資與Z0成正比。方案三語方案二相比，方案三多設(shè)了一條10KV母線，1臺旁路母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)。即方案三中的Z0大于方案二中的Z0。故方案二的綜合投資Z小于方案三的綜合投資Z。2、年運(yùn)行費(fèi)用U的比較

17、U=UZ+UDA式中UZ為折舊費(fèi)，UDA為損耗費(fèi)UZ=CZ式中C為折舊維護(hù)檢修費(fèi)，對主變及配電裝置可取8%10%.對水泥桿線路可取5%，對鐵塔線路可取4%，故UZ與Z成正比。UDA=aDA式中a為電能電價（常數(shù)）。雙繞組主變的年電能損耗DA=nDP0t+DPK(Sm2)t Se該變電所采用2臺主變，故n=2式中DP0為主變壓器的空載損耗和短路損耗t為變壓器年運(yùn)行小時數(shù)Se為變壓器的額定容量，Sm為變壓器持續(xù)最大負(fù)荷935KV變電站一次部分設(shè)計(jì)t為最大負(fù)荷年損耗小時數(shù)，決定于最大負(fù)荷年利用小時數(shù)T與平均功率因數(shù)COSj。由于方案二與方案三都選用同樣兩臺型號相同的主變，故主變的年電能損耗相同。架空

18、輸電線路的年電能損耗。DA=PmLK式中Pm為通過線路的最大持續(xù)功率，L為線路長度，K為線路有功損耗系數(shù)。方案二與方案三中都從距變電所6KM處的系統(tǒng)變電所用35KV雙回架空線路向帶設(shè)變電所供電。故其Pm、L、K相同，即架空輸電線路的年電能損耗相同。 由于U=UZ+UDA當(dāng)損耗費(fèi)用相同時，UZ大的年運(yùn)行費(fèi)高，故方案二與方案三相比，方案二的經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)。而且近年來，系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)接線的可靠性有了較大提高，220KV以下電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)是逐步實(shí)現(xiàn)N-1或N-2的配置，這樣有計(jì)劃地進(jìn)行設(shè)備檢修，不會對用戶的供電產(chǎn)生影響，不需要通過旁路斷路器來代替檢修斷路器；由于設(shè)備制造水平的提高，高質(zhì)量的斷路器不斷

19、出現(xiàn)，例如現(xiàn)在廣泛采用的SF6斷路器，真空斷路器，運(yùn)行可靠性大幅度提高，使旁路母線的使用幾率也在逐年下降；由于現(xiàn)今的變電站都有向無人值班方式設(shè)計(jì)趨勢，旁路母線給無人值班帶來不便，故新建工程中基本上不再采用帶旁路母線的接線方式，所以經(jīng)綜合分析比較后，最終確定方案二為該變電所的電氣主接線方式，即35KV高壓部分采用內(nèi)橋接線，10KV低壓部分采用單母分段接線方式。如下圖2-2所示： 1035KV變電站一次部分設(shè)計(jì) 圖2-21-4 所用電的設(shè)計(jì)1-4-1所用電設(shè)的要求計(jì)變電所用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇，直接關(guān)系到變電所的安全運(yùn)行和設(shè)備的可靠。 最近幾年設(shè)計(jì)的變電所大都不采用蓄電池作為直流電源，而是廣泛采用

20、晶閘管整流或復(fù)式整流裝置取得直流電源，這就要求交流所用電源可靠連續(xù)、電壓穩(wěn)定，因此要求有兩個電源。其電源的引入方式有內(nèi)接和外接兩種。其接入方式有三種，如下圖2-3所示： 1135KV變電站一次部分設(shè)計(jì)圖2-3（a） 圖2-3（b） 圖2-3（c） 其中圖2-3（a）兩臺所用變均從外部電源引進(jìn)，其供電可靠性最高，但由于接入電源電壓較高（35KV）,投資成本也較大；圖2-3（c）的所用變投資成本 1235KV變電站一次部分設(shè)計(jì)最低但其可靠性較低；圖2-3（b）的所用電源接入形式，當(dāng)該變電站的兩臺主變壓器都發(fā)生故障時，一號所用變又外不電源接入，可以保證變電所的所用電正常。其成本投資低于圖2-3（a）

21、，是在保證了可靠性的前提下最優(yōu)經(jīng)濟(jì)方案。因此本變電所的所用變接線形式如圖2-3（b）所示。第二章 變壓器的選擇2-1 主變的選擇2-1-1 變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則（1）對于只供給二類、三類負(fù)荷的變電站，原則上只裝設(shè)一臺變壓器。（2）對于供電負(fù)荷較大的城市變電站或有一類負(fù)荷的重要變電站，應(yīng)選用兩臺兩臺相同容量的主變壓器，每臺變壓器的容量應(yīng)滿足一臺變壓器停運(yùn)后，另一臺變壓器能供給全部一類負(fù)荷；在無法確定一類負(fù)荷所占比重時，每臺變壓器的容量可按計(jì)算負(fù)荷的70%80%選擇。（3）對大城市郊區(qū)的一次變電站，如果中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺為宜；對地區(qū)性孤立的一次變電站，在設(shè)計(jì)時應(yīng)考

22、慮裝設(shè)三臺主變的可能性；對于規(guī)劃只裝兩臺主變的變電站，其變壓器的基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的12級設(shè)計(jì)。2-1-2 變電站主變壓器臺數(shù)的確定待設(shè)計(jì)變電站由6KM處的系統(tǒng)變電所用35KV雙回架空線路供電，以10KV電纜供各車間供電。該變電所的一車間和二車間為類負(fù)荷，其余的為類負(fù)荷。類負(fù)荷要求有很高的供電可靠性，對于類用戶通常應(yīng)設(shè)置兩路以上相互獨(dú)立的電源供電，同時類負(fù)荷也要求有較高的供電可靠性，由選擇原則的第2點(diǎn)結(jié)合待設(shè)計(jì)變電站的實(shí)際情況，為提高對用戶的供電可靠性，確定該變電站選用兩臺相同容量的主變壓器。2-1-3 變電所主變壓器容量的確定原則1335KV變電站一次部分設(shè)計(jì)（1）按變電所建成后510年

23、的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮1020年的負(fù)荷發(fā)展。（2）對重要變電所，應(yīng)考慮一臺主要變壓器停運(yùn)后，其余變壓器在計(jì)算過負(fù)荷能力及允許時間內(nèi)，滿足、類負(fù)荷的供電；對一般性變電所，一臺主變壓器停運(yùn)后，其余變壓器應(yīng)能滿足全部供電負(fù)荷的70%80%。2-1-4 待設(shè)計(jì)變電所主變壓器容量的計(jì)算和確定變電所主變的容量是由供電負(fù)荷（綜合最大負(fù)荷）決定的。åP=1100+740+850+1000+950+1400+750+950=7740(KW) åQ=480+500+580+500+300+320+530+700=3910(KW)S=P+Q22=77402+39102=8671(KVA)每臺

24、變壓器的容量按計(jì)算負(fù)荷的80%選擇。ST=80%*S=8671´80%=6937（KVA）經(jīng)查表選擇變壓器的型號為SZ9-8000/35，即額定容量為8000KVA，因?yàn)镾N8000=´100%=92%80%，即選擇變壓器的容量滿足要求。 S86712-1-5 主變壓器繞組數(shù)的確定國內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數(shù)分有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等變壓器，待設(shè)計(jì)變電所有35KV、10KV兩個電壓等級且是一座降壓變電所，宜選用雙繞組普通式變壓器。2-1-6主變壓器相數(shù)的確定在330KV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對來說投資

25、大、占地多、運(yùn)行規(guī)模也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了 1435KV變電站一次部分設(shè)計(jì)維修工作量，待設(shè)計(jì)變電所謂35KV降壓變電所，在滿足供電可靠性的前提下，為減少投資，故選用三項(xiàng)變壓器。2-1-7主變壓器調(diào)壓方式的確定為了確保變電所供電量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過變壓器的分接頭開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±2´2.5%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴，由于待設(shè)計(jì)變電所的符合均為、類重要負(fù)荷，為確保供電質(zhì)量，有較大的調(diào)

26、整范圍，我們選用有載調(diào)壓方式。2-1-8主變壓器繞組連接組別的確定變壓器的連接組別必須和系統(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星形和三角形兩種，因此對于三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)，110KV及以上電壓等級，三相繞組都采用“YN”連接，35KV及以下采用“Y”連接；對于三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采用“d”連接，若低電壓側(cè)電壓等級為380/220V，則三相繞組采用“yn”連接，在變電所中，為了限制三次諧波，我們選用“Ynd11”常規(guī)連接的變壓器連接組別。2-1-9 主變壓器冷卻方式的選擇電力變壓器的冷卻方式，隨其型號和容量不同而異，一般有以下幾種類型：（1） 自

27、然風(fēng)冷卻：一般適用于7500KVR一下小容量變壓器，為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管型輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。（2） 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻：對于大容量變壓器，單方面加強(qiáng)表面冷卻還打不到預(yù)期的冷卻效果。故采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，讓水對油管道進(jìn)行冷卻，把變壓器中熱量帶走。在水源充足的條件下，采用這種冷卻方式極為有利散熱效率高、節(jié)省材料、減少變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件且對冷卻器的密封性能要求較高。即使只有極微量的水滲入油中，也會嚴(yán)重地影響油的絕緣性能。故油壓應(yīng)高于水壓0.10.15Mpa，以免水滲入油中。（3） 強(qiáng)迫空氣冷卻：又簡稱風(fēng)冷式。容量大于等于8000KVA的變壓器，

28、在絕緣 1535KV變電站一次部分設(shè)計(jì)允許的油箱尺寸下，即使有輻射器的散熱裝置仍達(dá)不到要求時，常采用人工風(fēng)冷。在輻射器管間加裝數(shù)臺電動風(fēng)扇，用風(fēng)吹冷卻器，使油迅速冷卻，加速熱量散出，風(fēng)扇的啟停可以自動控制，亦可人工操作。（4） 強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷卻：近年來大型變壓器都采用這種冷卻方式。它是利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯的油管中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，二變壓器上層熱油用潛油泵抽出，經(jīng)過水冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。（5） 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻：其原理與強(qiáng)迫油循環(huán)水冷相同。（6） 水所用變的選擇目前可供選擇的所用變壓器的型式有

29、油浸式和干式兩種，后者又分為普通干式和環(huán)氧樹脂澆注式等。三種變壓器作為自用變各具有特點(diǎn)。油浸式的特點(diǎn)是過載能力強(qiáng)，屋內(nèi)外均可布置，維修簡便，價格便宜，但由于采用油為絕緣和冷卻介質(zhì)，屋內(nèi)外必須要有防火防爆小間，同時檢修、維護(hù)復(fù)雜；干式變壓器的特點(diǎn)是無油，防火性能較好，布置簡單，可就近布置在中壓開關(guān)柜附近，縮短了電纜長度并提高供電可靠性，還可節(jié)省間隔及土建費(fèi)用，但過載能力低，絕緣余度小，在有架空線路直接連接的場合不宜使用，一面遭受感應(yīng)雷過電壓；環(huán)氧樹脂澆注式的特點(diǎn)是具有一定的防塵耐潮和難燃的優(yōu)點(diǎn)，比普通干式變更佳，但價格相對 1635KV變電站一次部分設(shè)計(jì)昂貴。隨著干式變壓器生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，已

30、能生產(chǎn)出散熱性能更好、體積小、過載能力大的干式變壓器。由于油浸式變壓器屋 S所用變壓器容量（KVA）;P1所用動力負(fù)荷之和（KW）;K1所用動力負(fù)荷換算系數(shù)，一般取K1=0.85；P2電熱及照明負(fù)荷之和（KW）;經(jīng)分析，我們把所用電的主要負(fù)荷中：主充電機(jī)、浮充電機(jī)、蓄電池室通風(fēng)、屋內(nèi)配電裝置通風(fēng)歸為動力負(fù)荷，把交流電焊機(jī)、檢修實(shí)驗(yàn)用電、載波、照明負(fù)荷和生活用電歸為電熱及照明負(fù)荷。則：åP=20+4.5+3.0+1.5´2=30.5(KW) 1åP2=11+13.0+0.95+15.0+12=51.95(KW) 1735KV變電站一次部分設(shè)計(jì)S³K1

31、29;P1+åP2=30.5´0.85+51.95=77.88（KVA）由以上數(shù)據(jù)查表得選擇所用變的型號及相關(guān)參數(shù)如下表1-2所示： 表2-2第三章 短路電流的計(jì)算3-1 短路的基本知識電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的破壞多數(shù)是由于短路故障引起的，系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運(yùn)行時的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達(dá)幾萬甚至幾十萬安。因此，在變電所設(shè)計(jì)中必須全面地考慮短路故障各種影響。變電所中各種電器設(shè)備必須能承受短路電流的作用，不致因過熱或電動力的影響而損壞。例如，斷路器必須能斷開可能通過的最大短路電流；電流互感器應(yīng)有足夠的過電流倍數(shù)；母線效驗(yàn)短路時要承受最大應(yīng)力；接地裝置的選擇也與短路

32、電流的大小有關(guān)等。短路電流的大小也是比較主接線方案、分析運(yùn)行方式時必須考慮的因素。系統(tǒng)短路時還會出現(xiàn)電壓降低，靠近短路點(diǎn)處尤為嚴(yán)重，這將直接危害用戶供電的安全性及可靠性。為限制故障范圍，保護(hù)設(shè)備安全，繼電保護(hù)裝置必須整定在主回路通過短路電流的準(zhǔn)確動作。由于上述原因，短路電流計(jì)算稱謂變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。選擇電氣設(shè)備時通常用三相短路電流，效驗(yàn)繼電保護(hù)動作靈敏度時用兩相短路、單相短路電流或單相接地電流。工程設(shè)計(jì)主要計(jì)算三相短路電流。3-2 計(jì)算短路電流的目的 1835KV變電站一次部分設(shè)計(jì)短路故障對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響很大，所造成的后果也十分嚴(yán)重，因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)備的選擇以及系統(tǒng)運(yùn)行中，

33、都應(yīng)該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后腰盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無論從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計(jì)算短路電流的方法。短路電流計(jì)算具體目的是；（1） 選擇電氣設(shè)備。電氣設(shè)備，如開關(guān)電氣、母線、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的效驗(yàn)是以短路電流計(jì)算結(jié)果為依據(jù)的。（2） 繼電保護(hù)的配置和整定。系統(tǒng)中影配置哪些繼電保護(hù)以及繼電保護(hù)裝置的參數(shù)整定，都必須對電力系統(tǒng)各種短路故障進(jìn)行計(jì)算和分析，而且不僅要計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，還要計(jì)算短路

34、電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布，并要作多種運(yùn)行方式的短路計(jì)算。（3） 電氣主接線方案的比較和選擇。在發(fā)電廠和變電所的主接線設(shè)計(jì)中，往往遇到這樣的情況：有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設(shè)備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當(dāng)改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到即可靠又經(jīng)濟(jì)的方案，因此，在比較和評價方案時，短路電流計(jì)算是必不可少的短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)1935KV變電站一次部分設(shè)計(jì)考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，要進(jìn)行準(zhǔn)確的短路計(jì)算是相當(dāng)復(fù)雜的，同時對解決大部分實(shí)際問題，并不要求十分精確的計(jì)算結(jié)果。例如，選擇效驗(yàn)電氣設(shè)備時，一般只需近似計(jì)算通過該設(shè)備的最大可能的三相短路電流值

35、。為簡化計(jì)算，實(shí)用中多采用近似計(jì)算方法。這種近似計(jì)算法在電力工程中被稱為短路電流實(shí)用計(jì)算。它是建立在一系列的假設(shè)基礎(chǔ)上的，其計(jì)算結(jié)果稍偏大。短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)如下：（1） 短路發(fā)生前，電力系統(tǒng)是對稱的三相系統(tǒng)。（2） 電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)電勢的相角在短路過程中都相同，頻率與正常工作時相同。（3） 變壓器的勵磁電流和電阻、架空線的電阻和相對地電容均略去，都用純電抗表示。次假設(shè)將復(fù)數(shù)運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算。（4） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。即各元件的參數(shù)不隨電流而變化，計(jì)算可應(yīng)用疊加原理。（5） 對負(fù)荷只作近似估計(jì)，由于負(fù)荷電流一般比短路電流小得多，近似計(jì)算中，對離短路點(diǎn)較遠(yuǎn)的負(fù)荷忽略不計(jì)

36、，只考慮在短路點(diǎn)附近的大容量電動機(jī)對短路電流的影響。（6） 短路故障時金屬性短路，即短路點(diǎn)的阻抗為零。短路故障稱為電力系統(tǒng)的橫向故障，由斷線造成的故障，稱為電力系統(tǒng)的縱向故障。電力系統(tǒng)中僅有一處出現(xiàn)故障稱簡單故障，若同時有兩處或兩處以上發(fā)生故障，稱復(fù)雜故障。3-4 短路電流的計(jì)算步驟1、把該變電站主接線圖中去掉不參與短路電流計(jì)算的開關(guān)設(shè)備，得到短路電流計(jì)算圖如3-1所示 U1=35kv K1 U2=10 kV K22035KV變電站一次部分設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng) 架空線路 變壓器S=¥ l=6km SN=8000kvAXo=0.4W/km Uk%=7.5圖3-1 2、求各元件的電抗標(biāo)么值，取

37、SB=100MVA，UB=Uavr SB100=0.4´6´=0.175 2Uavr372線路：XL*=X0l變壓器：XT*=UK%SB7.5100´=´=0.94 100SN1000.83、當(dāng)在K1處發(fā)生三相短路時，作出等值電路圖，如圖3-2所示 1 0.175 K1 XL* 2135KV變電站一次部分設(shè)計(jì)2 0.175 XL*最大運(yùn)行方式下電源至短路點(diǎn)的總電抗為： XS*=XL1*/XL2*=1´0.175=0.0875 2無限大容量電源E*=1短路電流周期分量的標(biāo)么值I*/=E*1=11.4 XS*0.0875有名值I/=I*/IB=I*

38、/SB100=11.4´=17.8(KA) 3UB´37沖擊電流iimp=2KimpI/=2´1.8´17.8=45.3(KA) 短路全電流最大有效值Iimp=I/+2(Kimp-1)2=17.8´+2´(1.8-1)2=26.9(KA) 短路容量S=SBI*/=100´11.4=1140(MVA)最小運(yùn)行方式下電源至短路點(diǎn)的總電抗為: XS*=XL*=0.175無限大容量電源E*=1短路電流周期分量的標(biāo)么值2235KV變電站一次部分設(shè)計(jì)I*/=1=5.7 0.175有名值I/=I*/IB=5.7´100´

39、;37=8.9(KA) 沖擊電流iimp=2KimpI/=2´1.8´8.9=22.7(KA)短路容量S=SBI*/=100´5.7=570(MVA)4、當(dāng)在K2處發(fā)生三相短路時，作出等值電路圖如下3-3所示 31 0.175 0.94 K1 XT*XL*24 0.175 0.94 XL*XT*最大運(yùn)行方式下電源至短路點(diǎn)的總電抗為XS*=(XL1*+XT3*)/(XL2*+XT4*)=1´(0.175+0.94)=0.56 2無限大容量電源E*=1短路電流周期分量的標(biāo)么值/I*=E*1=1.79 XS*0.562335KV變電站一次部分設(shè)計(jì)有名值I/=I

40、*/IB=1.79´100´10.5=9.8(KA) 沖擊電流iimp=2KimpI/=2´1.8´9.8=24.9(KA) 短路全電流最大有效值Iimp=I/+2(Kimp-1)2=9.8´+2´(1.8-1)2=14.8(KA) 短路容量S=SBI*/=100´1.79=179(MVA) 最小運(yùn)行方式下電源至短路點(diǎn)的總電抗為 XS*=XL*+XT*=0.175+0.94=1.115 無限大容量電源E*=1短路電流周期分量的標(biāo)么值E*1=0.9 XS*1.115I*/=有名值I/=I*/IB=0.9´1003&#

41、180;10.5=4.9(KA) 沖擊電流iimp=2KimpI/=2´1.8´4.9=12.6(KA) 短路全電流最大有效值Iimp=I/+2(Kimp-1)2=4.9´+2´(1.8-1)2=7.4(KA) 短路容量S=SBI*/=100´0.9=90(MVA) 2435KV變電站一次部分設(shè)計(jì)5、短路電流計(jì)算結(jié)果表 第四章 設(shè)備的選擇與校驗(yàn)4-1 電氣選擇的一般條件正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合

42、適的電氣設(shè)備。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是相同的。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 4-1-1按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器、額定電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度qo下，導(dǎo)體和電器的長期允2535KV變電站一次部分設(shè)計(jì)許電流Iy（或額定電流Ie）應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流Igmax，即：Igmax£Iy（或Ie）由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Igmax=1.05Ie（Ie為電機(jī)的額定電流）；母聯(lián)斷路

43、器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機(jī)或變壓器的Igmax；母線分段電抗器的Igmax應(yīng)為母線上最大一臺發(fā)電機(jī)跳閘時，保證該段母線負(fù)荷所需的電流；出線回路的Igmax除考慮線路正常負(fù)荷電流（包括線路損耗）外，還應(yīng)考慮事故時 由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。 此外，還應(yīng)按電器的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對導(dǎo)體和電器進(jìn)行種類（屋內(nèi)或屋外）和型式的選擇。、額定電壓和最高工作電壓導(dǎo)體和電器所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，常高于電網(wǎng)的額定電壓Uew，故所選電器和電纜允許最高工作電壓Uymax不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Ugmax，即：Uymax³Ugma x一般電纜和電器允許的最高工

44、作電壓：當(dāng)額定電壓在220KV及以下時為1.15Ue；額定電壓為330500KV時為1.1Ue。而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的Ugmax一般不超過1.1Ue，因此在選擇設(shè)備時，一般可按照電器和電纜的額定電壓Ue，不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓Uew的條件選擇，即：Ue³Uew、按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，當(dāng)溫度、風(fēng)速、濕度、污穢等級、海拔高度、地震強(qiáng)度和覆冰厚度等條件超過一般電器使用條件時，應(yīng)向制造部門提出要求或采取相應(yīng)的措施。例如，當(dāng)?shù)睾０胃叨瘸^制造部門規(guī)定 2635KV變電站一次部分設(shè)計(jì)之值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)減小，是空氣間隙和外絕緣的放電特性

45、下降，一般當(dāng)海拔在10003500m范圍 K修正系數(shù)；qy導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度，當(dāng)導(dǎo)體用螺栓連接時，qy=70。我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度qo=40。如周圍環(huán)境高于40（但不大于60）時，其允許電流一般可按每增高1，額定電流減少1.8%進(jìn)行修正；當(dāng)環(huán)境溫度低于40時，環(huán)境溫度每降低1，額定電流可增加0.5%，但其最大負(fù)荷不得超過額定電流的20%。我國生產(chǎn)的裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度qo為25，當(dāng)裝置地點(diǎn)環(huán)境溫度在-550范圍內(nèi)變化時，導(dǎo)體允許通過的電流可按上式修正。此外，當(dāng)海拔高度上升時，日照強(qiáng)度相應(yīng)增加，故屋外載流導(dǎo)體如計(jì)及日照影響時，應(yīng)按海拔和溫度綜合修正系數(shù)對載流量進(jìn)行

46、修正。4-1-2按短路情況校驗(yàn)、短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過時，導(dǎo)體和電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值，既滿足熱穩(wěn)定的條件為：2735KV變電站一次部分設(shè)計(jì)2 Qd£Qr 或 I¥tjz£Ir2t式中 Qd短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；Qr短路時導(dǎo)體和電器設(shè)備允許的熱效應(yīng)；。 Ir時間t 或 Ich£Idw式中 ich、Ich短路沖擊電流幅值及其有效值；idw、Idw允許通過穩(wěn)定電流的幅值和有效值。下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定： 用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動穩(wěn)定；電纜印有

47、足夠的強(qiáng)度，亦可不校動穩(wěn)定。 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗(yàn)算動、熱穩(wěn)定。4-2 高壓斷路器的選擇及校驗(yàn)4-2-1對高壓斷路器的基本要求斷路器在電路中擔(dān)負(fù)特別重要的任務(wù)，必須滿足一下基本要求：（1） 工作可靠。斷路器應(yīng)能在規(guī)定的運(yùn)行條件下長期可靠地工作，并能在正常和故障情況下準(zhǔn)確無誤的完成關(guān)合和開斷電路的指令，其拒動或誤動都將 2835KV變電站一次部分設(shè)計(jì)造成嚴(yán)重的后果。（2） 具有足夠的開斷能力。斷路器的開斷能力是指能夠安全切斷最大短路電流的能力，它主要決定于斷路器的滅弧性能，并保證具有足夠的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。開斷能力的不足可能發(fā)生觸頭跳開后電弧長期的續(xù)燃，導(dǎo)致斷路器本身爆炸飛狐，引起事故擴(kuò)大的嚴(yán)重后果。（3） 動作快速。在電路發(fā)生故障時，快速的切除故障電路，不僅能縮短電力網(wǎng)的故障時間和減輕巨大短路電流對電氣設(shè)備的損害，而且能增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的供電可靠性。（4） 具有自動重合閘性能、輸電線路的短路故障大多都是臨時性的。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和供電可靠性，線路保護(hù)多采用自動重合閘方式，即在發(fā)生短路故障時，繼電保護(hù)動作使斷路器跳閘，切除故障點(diǎn)的短路電流，經(jīng)很短時間后斷路器又自動重合閘，恢復(fù)正常供電。若故障仍存在，則斷路器必須立即跳閘，再次切斷短路電流，這要求斷路器在第一次大電流滅