110kV變電站電氣一次部分課程設(shè)計

1、110kV 變電站電氣一次部分課程設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：110kV 變電站電氣一次部分設(shè)計前言變電站 (Substation )改變電壓的場所。是把一些設(shè)備組裝起來，用以切 斷或接通、改變或者調(diào)整電壓。在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集 結(jié)點。 主要作用是進(jìn)行高底壓的變換，一些變電站是將發(fā)電站發(fā)出的電升 壓，這樣一方面便于遠(yuǎn)距離輸電，第二是為了降低輸電時電線上的損耗； 還有一些變電站是將高壓電降壓，經(jīng)過降壓后的電才可接入用戶。對于不 同的情況，升壓和降壓的幅度是不同的，所以變電站是很多的，比入說遠(yuǎn) 距離輸電時，電壓為 11 千伏，甚至更高，近距離時為 1000 伏吧，這個電 壓經(jīng)變壓器

2、后，變?yōu)?220 伏的生活用電，或變?yōu)?380伏的工業(yè)用電。 隨著我國電力工業(yè)化的持續(xù)迅速發(fā)展，對變電站的建設(shè)將會提出更高的要 求。本文通過對 110KV 變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計， 其中針對主接線形式選擇， 母線截面的選擇，電纜線路的選擇，主變壓器型號和臺數(shù)的確定，保護(hù)裝 置及保護(hù)設(shè)備的選擇方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。其中，電氣設(shè)備的選擇包括 斷路器、隔離開關(guān)、互感器的選擇和方法與計算，保護(hù)裝置包括避雷器和 避雷針的選擇。其中分析短路電流的計算方法和原因，是為了保證供電的 可靠性。目錄第 1 章 原始資料及其分析·41 原始資料·42 原始資料分析·6第 2 章負(fù)荷分析&

3、#183;6第 3 章變壓器的選擇·8第 4 章 電氣主接線·11第 5 章短路電流的計算·141 短路電流計算的目的和條件·142 短路電流的計算步驟和計算結(jié)果·15第 6 章 配電裝置及電氣設(shè)備的配置與選擇·18181 導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件2 設(shè)備的選擇·19結(jié)束語·25致謝·26參考文獻(xiàn)·27附錄一：一次接線圖第一章 原始資料及其分析1. 原始資料待建變電站是該地區(qū)農(nóng)網(wǎng)改造的重要部分， 預(yù)計使用 3 臺變壓器，初期一次性投產(chǎn) 兩臺變壓器，預(yù)留一臺變壓器的發(fā)展空間。1.1 電壓等級變

4、電站的電壓等級分別為 110kV,35kV,10kV 。110kV ： 2 回35kV ： 5 回 （其中一回備用）10kV ：12 回 （其中四回備用）1.2 變電站位置示意圖：圖 1 變電站位置示意圖1.3 待建變電站負(fù)荷數(shù)據(jù)（表 1）表 1 待建成變電站各電壓等級負(fù)荷數(shù)據(jù)電壓等級用戶名稱最大負(fù)荷（MW ）回路數(shù)供電方式距離（ km）負(fù)荷性質(zhì)35kV鋁廠151架空39鋼廠101架空25A 變電站151架空35B 變電站201架空40電壓等級用戶名稱最大負(fù)荷 （MW ）回路數(shù)供電方式距離（ km）負(fù)荷性質(zhì)10kV陶瓷廠0.561電纜4電機(jī)廠0.51電纜5化肥廠0.632電纜4儀表廠0.421

5、電纜3木材廠0.81架空14配電變壓 器A0.781架空15配電變壓0.91架空16器B其它0.72電纜4備用2注：（1） 35kV ,10kV 負(fù)荷功率因數(shù)均取 cos=0.85 （2）負(fù)荷同期率： kt=0.9（3）年最大負(fù)荷利用小時數(shù)均為 Tmax=3500 小時 /年（4）網(wǎng)損率為 k"=5%（5）站用負(fù)荷為 50kW cos=0.87（6）35kV 側(cè)預(yù)計新增遠(yuǎn)期負(fù)荷 20MW ， 10kV 側(cè)預(yù)計新增遠(yuǎn)期符合 6MW1.4 地形 地質(zhì)站址選擇在地勢平坦地區(qū)，四周皆為農(nóng)田，地質(zhì)構(gòu)造潔為穩(wěn)定區(qū)，站址標(biāo)高在 50 年一遇的洪水位以上，地震烈度為 6 度以下。1.5 水文 氣象年

6、最低氣溫為 -2 度，最高氣溫為 40 度，月最高平均氣溫為 37 度，年平均氣溫為 22 度。1.6 環(huán)境站區(qū)附近無污染源2. 原始資料分析要設(shè)計的變電站由原始資料可知有 110kV，35kV， 10kV 三個電壓等級。由于該變 電站是在農(nóng)網(wǎng)改造的大環(huán)境下設(shè)計的， 所以一定要考慮到農(nóng)村的實際情況。 農(nóng)忙期和農(nóng) 限期需電量差距較大， 而且考慮到城鎮(zhèn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度很快， 所以變壓器的選擇考 慮大容量的，盡量滿足未來幾年的發(fā)展需要。為了徹底解決農(nóng)網(wǎng)落后的情況，待建變電 站的設(shè)計盡可能的超前， 采用目前的高新技術(shù)和設(shè)備。 待建變電站選擇在地勢平坦區(qū)為 以后的擴(kuò)建提供了方便。初期投入兩臺變壓器，當(dāng)

7、一臺故障或檢修時，另一臺主變壓器 的容量應(yīng)能滿足該站總負(fù)荷的 60%，并且在規(guī)定時間內(nèi)應(yīng)滿足一、二級負(fù)荷的需要。第二章 負(fù)荷分析1. 負(fù)荷分析的目的負(fù)荷計算是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)和方法， 計算負(fù)荷確定得是否正確無誤， 直接 影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。 對供電的可靠性非常重要。 如計算負(fù)荷確 定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計算負(fù)荷確定 過小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過早老化甚至燒毀， 造成重大損失， 由此可見正確負(fù)荷 計算的重要性。 負(fù)荷計算不僅要考慮近期投入的負(fù)荷， 更要考慮未來幾年發(fā)展的遠(yuǎn)期負(fù) 荷，如果只考慮近期負(fù)荷來選擇各種電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜

8、，那隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷不 斷增加，不久我們選擇的設(shè)備和線路就不能滿足要求了。 所以負(fù)荷計算是一個全面地分 析計算過程，只有負(fù)荷分析正確無誤，我們的變電站設(shè)計才有成功的希望。2. 待建變電站負(fù)荷計算2.1 35kV 側(cè)近期負(fù)荷： P 近35 =15+10+15+20=60MW遠(yuǎn)期負(fù)荷： P遠(yuǎn)35 =20MWnPi =60+20=80MWi1nP35 Pi kt( 1+k")=80*0.9* (1+0.05 )=75.6MWi11Q35P×tgP×tg(cos10.85)=46.853MVar視在功率P 75. 6Sg35=88.941 MVAcos 0. 85S8

9、8. 941IN35 = =1.467kA3U N 3 352.2 10kV 側(cè)近期負(fù)荷： P 近10 =0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW遠(yuǎn)期負(fù)荷： P遠(yuǎn)10 =6MWnPi =5.29+6=11.29MWi1nP10 Pi kt( 1+k")=11.29 ×0.9 ×(1+0.05)=10.669MWi11Q10P×tgP×tg(cos10.85)=6.612MVar視在功率P 10. 669Sg10= =12.552 MVAcos 0. 85IN10S3UN12. 552=0.725kA3

10、 102.3 站用電容量Sg所 P 0.05 0.057MVA cos 0.872.4 待建變電站供電總?cè)萘縎= Sg35+ Sg10+ Sg所= 88.941+12.552+0.057 101.55(MVA)P= P35+ P10+ P 所=75.6+10.669+0.05 86.319(MW)第三章 變壓器的選擇主變壓器是變電站中的主要設(shè)備 ,合理地選擇主變壓器臺數(shù) ,不僅可以減少停電、限 電幾率 ,提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、 靈活性和可靠性 ,而且可以提高電能質(zhì)量。 主變的容量、 臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)， 它的選擇依據(jù)除了依據(jù)基礎(chǔ)資料外， 還 取決于輸送功率的大小， 與系統(tǒng)

11、聯(lián)系的緊密程度。 另外主變選擇的好壞對供電可靠性和 以后的擴(kuò)建都有很大影響。 總之主變的選擇關(guān)系到待建變電站設(shè)計的成功與否， 所以對 主變的選擇我們一定要全方面考慮。既要滿足近期負(fù)荷的要求也要考慮到遠(yuǎn)期。1. 變電所主變壓器的選擇有以下幾點原則：1) 在變電所中，一般裝設(shè)兩臺主變壓器；終端或分支變電所，如只有一個電源進(jìn)線， 可只裝設(shè)一臺主變壓器；對于 330kV、 550kV 變電所，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)為合理時，可裝設(shè)34 臺主變壓器。2) 對于 330 kV 及以下的變電所，在設(shè)備運(yùn)輸不受條件限制時， 均采用三相變壓器。 500 kV 變電所，應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后，確定是采用三相變壓器，還是單相變壓器

12、組，以及 是否設(shè)立備用的單相變壓器。3) 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng) 保證該所全部負(fù)荷的 60% 以上，并應(yīng)保證用戶的一級和全部二級負(fù)荷的供電。4) 具有三種電壓等級的變電所，如各側(cè)的功率均達(dá)到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時，主變壓器一般先用三繞組變壓器。5) 與兩種 110kV 及以上中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器， 一般優(yōu)先選用自耦變壓器， 當(dāng)自耦變壓器的第三繞組接有無功補(bǔ)償設(shè)備時， 應(yīng)根據(jù)無功功率的潮流情況， 校驗公共 繞組容量，以免在某種運(yùn)行方式下，限制自耦變壓器輸出功率。6) 500kV 變電所可選

13、用自耦強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓(即短路電壓)，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況、斷路器斷流能力以及變壓器結(jié)構(gòu)選定。7) 對于深入負(fù)荷中心的變電所，為簡化電壓等級和 避免重復(fù)容量，可采用雙繞組變壓器。2. 主變臺數(shù)的確定 由原始資料可知，待建變電站是在農(nóng)網(wǎng)改造的大環(huán)境下建設(shè)的。負(fù)荷大，出線多， 且農(nóng)用電受季節(jié)影響大，所以考慮初期用兩臺大容量主變。兩臺主變壓器，可保證供電 的可靠性，避免一臺變壓器故障或檢修時影響對用戶的供電。隨著未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 可 再投入一臺變壓器。3. 主變壓器容量的確定主變壓器容量一般按變電所建成后 510 年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期 1020 年的負(fù)荷發(fā)展， 對于城

14、市郊區(qū)變電所， 主變壓器應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。此待建變 電站坐落在郊區(qū)， 10kV 主要給村辦企業(yè)供電， 35kV 主要給其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)及幾個大企業(yè)供電。 考慮到郊區(qū)及其鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展速度非?？?， 所以我們選擇大容量變壓器以滿足未來的經(jīng)濟(jì) 發(fā)展要求。確定變壓器容量 :1)變電所的一臺變壓器停止運(yùn)行時，另一臺變壓器能保證全部負(fù)荷的60% ，即SB/ =S×60% =101.55×60% 60.93(MV A)(2) 單臺變壓器運(yùn)行要滿足一級和二級負(fù)荷的供電需要 一，二級負(fù)荷為 15+10+0.56+0.63+0.78=26.97MVA所以變壓器的容量最少應(yīng)為 60.93MVA4. 變壓器

15、類型的確定4.1 相數(shù)的選擇 變壓器的相數(shù)形式有單相和三相， 主變壓器是采用三相還是單相， 主要考慮變壓器 的制造條件、 可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。 一臺三相變壓器比三臺單相變壓器組成的 變壓器組，其經(jīng)濟(jì)性要好得多。規(guī)程上規(guī)定，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時，在 330kV 及以 下的發(fā)電廠用變電站，均選用三相變壓器。同時，因為單相變壓器組相對來講投資大、 占地多、運(yùn)行損耗也較大，而不作考慮。因此待建變電站采用三相變壓器。4.2 繞組形式 繞組的形式主要有雙繞組和三繞組。 規(guī)程上規(guī)定在選擇繞組形式時， 一般應(yīng)優(yōu)先考慮三繞組變壓器， 因為一臺三繞組變 壓器的價格及所用的控制電器和輔助設(shè)備， 比兩臺雙繞組

16、變壓器都較少。 對深入引進(jìn)負(fù) 荷中心， 具有直接從高壓變?yōu)榈蛪汗╇姉l件的變電站， 為簡化電壓等級或減少重復(fù)降壓 容量，可采用雙繞組變壓器。三繞組變壓器通常應(yīng)用在下列場合：(1) 在發(fā)電廠內(nèi)，除發(fā)電機(jī)電壓外，有兩種升高電壓與系統(tǒng)連接或向用戶供電。(2) 在具有三種電壓等級的降壓變電站中，需要由高壓向中壓和低壓供電，或高壓和重 壓向低壓供電。(3) 在樞紐變電站中，兩種不同的電壓等級的系統(tǒng)需要相互連接。(4) 在星形 -星形接線的變壓器中，需要一個三角形連接的第三繞組。 本待建變電站具有 110kV，35kV，10kV 三個電壓等級， 所以擬采用三繞組變壓器。4.3 普通型和自耦型的選擇 自耦變壓

17、器是一種多繞組變壓器， 其特點就是其中兩個繞組除有電磁聯(lián)系外， 在電 路上也有聯(lián)系。因此，當(dāng)自耦變壓器用來聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)時，一部分傳輸功率可以 利用電磁聯(lián)系，另一部分可利用電的聯(lián)系，電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、 重 量、鐵芯截面積和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的 經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。但容量越大，電壓等級越高，這些優(yōu)點才越明顯。因此，綜合考慮選用普通變壓器。4.4 中性點的接地方式 電網(wǎng)的中性點的接地方式，決定了主變壓器中性點的接地方式。 本變電站所選用的主變?yōu)樽择钚腿@組變壓器。規(guī)程上規(guī)定：凡是 110kV-500kV 側(cè)其中性點必須要直接接地或經(jīng)小阻抗

18、接地；主變壓器 6-63kV 采用中性點不接地。所以主變壓器的 110kV 側(cè)中性點采用直接接地方式， 35kV ，10kV 側(cè)中性點采用 不接地方式。綜上所述和根據(jù)表 3-1 變壓器型號，所選主變壓器為 SFS10-63000/110。表 3-1 變壓器型號S10 系列三繞組無勵磁調(diào)壓電力變壓器產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)型號電壓組合及分接范圍 (kV)連接 組空載損 耗(kW)負(fù)載損 耗(kW)空載 電流 (%)阻抗電壓 (%)運(yùn)輸 重量(t)總重(t)外形尺寸 長x寬x高 (mm)高壓中壓低壓升壓 變降壓 變SFS10-6300/1108.445.10.420.223.34950x3320x3610SF

19、S10-8000/11010.153.60.423.126.24970x3360x3640SFS10-10000/11011.962.90.3高-中高-中25.929.65020x3410x3690SFS10-12500/11014740.317.5%10.5%31.535.3 5080x3430x3740SFS10-16000/110110356.3YN, yn0, d1116.990.10.333.637.85140x3490x3780SFS10-20000/11011536.66.620.0106.30.25高-低高-低39.344.65300x3670x4200SFS10-25000/

20、110121±38.5 ±10.523.6125.80.2510.5%17.5%44.551.06106x4877x4941SFS10-31500/1102x2.5%2x2.5%1128148.80.2中-低中-低50.057.0 6430x4420x5060SFS10-40000/11033.5178.50.255.464.26600x4570x5160SFS10-50000/11039.6212.50.16.5%6.5%65766910x4620x5280SFS10-63000/11046.92550.17988.37330x4860x5800SFS10-75000/1

21、1053.5290.60.183927800x4990x6100第四章 電氣主接線電氣主接線是發(fā)電廠、 變電站電氣設(shè)計的首要部分， 也是構(gòu)成電氣系統(tǒng)的主要部分。 電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線， 按其功能要求組成接受和分配電能的電路， 成為 傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線。 由于本設(shè)計的變電站有三個電壓等級， 所以在設(shè)計的過程中首先分開單獨(dú)考慮各自的母線情況， 考慮各自的出線方向。 論證是 否需要限制短路電流， 并采取什么措施，擬出幾個把三個電壓等級和變壓器連接的方案， 對選出來的方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定最佳主接線方案。1. 對電氣主接線的基本要求對電氣主接線的基本要求，

22、概括地說包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面1.1 可靠性安全可靠是主接線的首要任務(wù)， 保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。 電氣主 接線的可靠性不是絕對的。 所以在分析電氣主接線的可靠性時， 要考慮發(fā)電廠和變電站 的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備的制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗等諸多因素。1.2 靈活性 電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包 括以下幾個方面：（1）操作的靈活性（2）調(diào)度的靈活性（3）擴(kuò)建的靈活性1.3 經(jīng)濟(jì)性在設(shè)計主接線時， 主要矛盾往往發(fā)生在可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間。 通常設(shè)計應(yīng)滿足可靠 性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性主要通過以下幾個方面考慮：

23、（1）節(jié)省一次投資。如盡量多采用輕型開關(guān)設(shè)備等。（2）占地面積少。由于本變電站占用農(nóng)田所以要盡量減少用地。（3）電能損耗小。電能損耗主要來源變壓器，所以一定要做好變壓器的選擇工作。1.4 另外主接線還應(yīng)簡明清晰、運(yùn)行維護(hù)方便、使設(shè)備切換所需的操作步驟少，盡量避 免用隔離開關(guān)操作電源。2. 電氣主接線的基本原則 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(jì)建設(shè)的方針、 政策、技 術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)則，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各種技術(shù) 要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，就地取材，力爭設(shè)備元件和 設(shè)計的先進(jìn)性與可靠性，堅持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的

24、原則。3. 待建變電站的主接線形式3.1 110kV 側(cè)方案（一） : 采用單母線接線考慮到 110kV 側(cè)有兩條進(jìn)線，因而可以選用單母線接線。其優(yōu)點： 接線簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建。缺點是：（1）當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)檢修或發(fā)生故障時，各回路必須在檢修和短 路時事故來消除之前的全部時間內(nèi)停止工作，造成經(jīng)濟(jì)損失很大。（2）引出線電路中斷路器檢修時，該回路停止供電。（3）調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分裂運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生故障時，有較 大的短路電流。方案 （二）：采用單母線分段帶旁路接線 斷路器經(jīng)過長期運(yùn)行和切斷數(shù)次短路電流后都需要檢修。 為了能使采用單母線分段

25、的配電裝置檢修斷路器時，不中斷供電，可增設(shè)旁路母線。單母線分段帶有專用的旁路斷路器的旁路母線接線極大的提高了可靠性， 但是這也增加 了一臺斷路器和一條母線的投資。方案（三）：內(nèi)橋接線優(yōu)點：（1） 缺點：（1）對比以上三種方案，單母線接線供電可靠性、靈活性最差，不符合變電所的供電可 靠性的要求；采用單母線分段帶旁路的電氣接線可將I 、II 類負(fù)荷的雙回電源線不同的分段母線上，當(dāng)其中一段母線故障時，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠 性；而且?guī)月房梢栽跈z修斷路器時對用戶進(jìn)行供電。 故經(jīng)過綜合考慮采用方案（二）3.2 35kV 側(cè) 方案（一） : 采用單母線接線 優(yōu)點： 接線簡單清晰、設(shè)備少

26、、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建。缺點： 可靠性、靈活性差，母線故障時，各出線必須全部停電。 方案（二）：單母線分段優(yōu)點： （1）母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故 障影響范圍。（2）對雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對重要用戶 的供電。缺點：當(dāng)一段母線故障或檢修時， 必須斷開在該段上的全部電源和引出線， 這樣減少了系統(tǒng)的 供電量，并使該回路供電的用戶停電。方案（三）：采用單母線分段帶旁路接線 優(yōu)點 ：（1）可靠性、靈活性高 （2）檢修線路斷路器時仍可向該線路供電缺點： 投資大，經(jīng)濟(jì)性差單母線接線可靠性低，當(dāng)母線故障時，各出線須

27、全部停電，不能滿足I 、II 類負(fù)荷供電性的要求，故不采納；將 I 、II 類負(fù)荷的雙回電源線不同的分段母線上，當(dāng)其 中一段母線故障時，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠性；雖然帶有旁路斷 路器的單母線分段也能滿足要求，但其投資大、經(jīng)濟(jì)性能差，故采用方案（二）單母線 分段接線。3.3 10kV 側(cè)方案（一） : 采用單母線接線 優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建。缺點： 可靠性、靈活性差，母線故障時，各出線必須全部停電。 方案（二）：單母線分段優(yōu)點：（1） 母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故 障影響范圍。（2） 對雙回線路供

28、電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對重要用戶 的供電。缺點： 當(dāng)一段母線故障或檢修時， 必須斷開在該段上的全部電源和引出線， 這樣減少了系統(tǒng)的 供電量，并使該回路供電的用戶停電。單母線接線可靠性低，當(dāng)母線故障時，各出線須全部停電，不能滿足I 、II 類負(fù)荷供電性的要求，故不采納；將 I 、II 類負(fù)荷的雙回電源線不同的分段母線上，當(dāng)其 中一段母線故障時， 由另一段母線提供電源， 從而可保證供電可靠性。 故采用方案（二）。綜合以上三種主接線所選的接線方式，畫出主接線圖。見附圖 4-1。第五章 短路電流計算1. 短路電流計算的目的和條件短路是電力系統(tǒng)中較常發(fā)生的故障。短路電流直接影響

29、電器的安全，危害主接 線的運(yùn)行。為使電氣設(shè)備能承受短路電流的沖擊，往往需選用大容量的電氣設(shè)備。這不僅增加了投資，甚至?xí)蜷_斷電流不能滿足而選不到符合要求的電氣設(shè)備。因 此要求我們在設(shè)計變電站時一定要進(jìn)行短路計算。1.1 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的設(shè)計中， 短路計算是其中的一個重要內(nèi)容。 其計算的目的主要 有以下幾個方面： 電氣主接線的比較。 選擇導(dǎo)體和電器。 在設(shè)計屋外高型配電裝置時，需要按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 接地裝置的設(shè)計，也需要用短路電流。1.2 短路電流計算條件1.2.1 基本假定

30、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行； 所有電源的電動勢相位、相角相同； 電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行； 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 除去短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計； 元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍； 輸電線路的電容忽略不計。1.2.2 一般規(guī)定 驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)本工程設(shè)計 規(guī)劃容量計算，并考慮遠(yuǎn)景的發(fā)展計劃； 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響； 導(dǎo)體和

31、電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。2. 短路電流的計算步驟和計算結(jié)果2.1 計算步驟在工程計算中，短路電流其計算步驟如下：1、選定基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)容量，把網(wǎng)絡(luò)參數(shù)化為標(biāo)么值；2、畫等值網(wǎng)絡(luò)圖；3、選擇短路點；4、按短路計算點化簡等值網(wǎng)絡(luò)圖，求出組合阻抗；UB=Uav=115kV)5、利用實用曲線算出短路電流。2.2 計算各回路電抗（取基準(zhǔn)功率 SB = 100MVA低壓側(cè)1324 高壓側(cè)中壓側(cè)線路側(cè)低壓側(cè)根據(jù)上面所選的參數(shù)進(jìn)行計算 ：X1X2X Sd2 0.4×80× 1002 0.241 U a2v1152X3X41/200×(UK12%

32、 UK13%UK23%) SdSN1/200×(1017.56.5)100×63=0.167X5X61/200×(UK12% UK23%UK31%) SdSN1/200×(106.517.5)×10063=-0.0080X7X81/200×(UK23% UK31%UK12%) SdSN1/200×(6.517.510)×10063=0.111由于兩臺變壓器型號完全相同，其中性點電位相等，因此等值電路圖可化簡為30X13=X1/2=0.241/2=0.1205X10=X3/2=0.167/2=0.0835X11=X5

33、/2=-0.008/2=-0.0040X12=X7/2=0.111/2=0.0555計算各短路點的最大短路電流1) K點短路時X * X130.1205I” *1X*10.1205=8.299短路次暫態(tài)電流：I”SI ”* ×I d 8.299× 100 4.166（kA）3 115短路沖擊電流峰值：ich.S 2 kch I”S = 2 ×1.8 I”S 2.55×4.16610.624（kA）全電流最大有效值：Ich.S 1 2（ kch 1）2 I”S =1.51 I”S1.51×4.166=6.2816kA） 短路電流容量：Sd”= 3

34、 I”S Un=829.78（MVA）（2） K2 點短路時 X*X13+X10+X11=0.1205+0.0875+0.0040=0.212I” *1X*1/0.212=4.717（kA）短路次暫態(tài)電流：I”SI ”* ×Id4.717× 100 =7.360（kA）3 37短路沖擊電流峰值：ich.S2.55 I”S2.55×7.36018.768（kA ）全電流最大有效值：Ich.S 1.51 I”S 1.51×7.360=11.114（kA）短路電流容量： Sd”= 3 I ”S Un=471.672（MVA） （3） K3 點短路時X*X13+

35、X10+X12=0.1205+0.0875+0.0555=0.2635I” *I S*1X* 1/0.2635=3.795（kA）短路次暫態(tài)電流：I”SISI”S *I d 3.795× 100 =20.868（kA ）3 10.5短路沖擊電流峰值： ich.S 2.55 I”S 2.55×20.868 53.213（kA）全電流最大有效值： Ich.S 1.51 I”S 1.51×20.868=31.511（kA）短路電流容量：Sd”= 3I”S Un=379.505（MV A）從計算結(jié)果可知， 短路沖擊電流都較大，因三相短路較其它短路情況嚴(yán)重， 它所對應(yīng)的短路

36、電流周期分量和此，在選擇電氣設(shè)備時，主要考慮三相短路的情況。第六章 配電裝置及電氣設(shè)備的配置與選擇1. 導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇是電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。 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確是一致 的。電器設(shè)備要能可靠地工作， 必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來效驗熱 穩(wěn)定和動穩(wěn)定。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，選擇合適的電氣設(shè)備。1.1 一般原則

37、1、應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要；2、應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；3、選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種；4、應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；5、擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器型號一致；6、選用的新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格1.2 技術(shù)條件選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正 常運(yùn)行。1.2.1 長期工作條件（一）電壓選用電器允許最高工作電壓 Umax 不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓 Ug，即Umax Ug（二）電流選用的電器額定電流 Ie 不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流 Ig，即IeIg由于變壓器短時過載能力

38、很大， 雙回路出線的工作電流變化幅度也較大， 故其計算 工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力， 所以在選擇額定電流時， 應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式 下回路持續(xù)工作電流的要求。所選用電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運(yùn)行和短路時的最大作用力。1.2.2 絕緣水平 在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣保證必要的可靠性。 電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時，應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適 當(dāng)?shù)倪^電壓保護(hù)設(shè)備。1.3 環(huán)境條件 環(huán)境條件主要有溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、濕度、污穢、海拔、地震。按照規(guī)

39、程上 的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為 +40oC 時，允許按照額定電流長期工作。 當(dāng)電 器安裝點的環(huán)境溫度高于 +40oC時，每增加 1oC 建議額定電流減少 1.8% ；當(dāng)?shù)陀?40 oC 時，每降低 1oC，建議額定電流增加 0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的 20% 。2. 設(shè)備的選擇2.1 斷路器的選擇2.1.1 高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關(guān)電器。 高壓斷路器主要功能 是：正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運(yùn)行，起控制作用；當(dāng)設(shè)備 或線路發(fā)生故障時，能快速切斷故障回路，保證無故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。其 最大特點就是斷開電器中負(fù)荷電流和短

40、路電流。2.1.2 高壓斷路器按下列條件進(jìn)行選擇（一）選擇高壓斷路器的類型， 按目前我國能源部要求斷路器的生產(chǎn)要逐步走向無油化， 因此 6 220kV 要選用 SF6 斷路器。（二）根據(jù)安裝地點選擇戶外式或戶內(nèi)式。（三）斷路器的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)電流。（四）斷路器的額定電壓不小于變電所所在電網(wǎng)的額定電壓。（五）校核斷路器的斷流能力， 一般可按斷路器的額定開斷電流大于或等于斷路器觸頭 剛分開時實際開斷的短路電流周期分量有效值來進(jìn)行選擇，當(dāng)斷路器的額定開斷 電流比系統(tǒng)的短路電流大得多的時，為了簡化計算也可用次暫態(tài)短路電流進(jìn)行選 擇。2.1.3按上述原則選擇斷路器（一）110kV側(cè)斷

41、路器的選擇（1）、該回路為 110 kV電壓等級，故可選用六氟化硫斷路器。（2）、斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。（3）、回路額定電壓 Ue110kV的斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過斷路器的 101. 55最大持續(xù)電流 I max=1.05× 101. 55 0.535（kA）3 115（4）、為了維護(hù)和檢修的方便，選擇統(tǒng)一型號的 SF6 斷路器。如下表：型號額定 電壓 kV額定 電流A最高 工作 電壓 kV額定 開斷 電流 kA動穩(wěn) 定電流 kA3S熱穩(wěn) 定電流 kA額定峰 值耐受 電流 kA固有分閘 時間S合閘 時間SOFPT-110110160012631.5803

42、1.5800.030.二） 35kV 側(cè)斷路器的選擇1）、該回路為 35 kV 電壓等級，故選用六氟化硫斷路器2）、斷路器安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)斷路器3）、回路電壓 35 kV ，因此選用額定電壓 Ue35kV 的斷路器，且其額定電流大于通88.941過斷路器的最大持續(xù)電流 Imax=1.05×1.457（kA）3 374）、為方便運(yùn)行管理及維護(hù)，選同一型號產(chǎn)品，初選LW8-35 斷路器其參數(shù)如下：型號額定 電壓 kV額定 電流A最大 工作 電壓 kV額定開 斷電流 kA極限 開斷 電流額定 斷流 容量 kVA極限通過 電流4S熱 穩(wěn)定 電流 kA固有 分閘 時間s有效 值峰值LW8

43、-3535160040.52525160036.663250.06二） 10 kV 側(cè)斷路器的選擇1）、該回路為 10kV 電壓等級，故可選用真空斷路器。2）、該斷路器安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式斷路器。3）、回路額定電壓為 10kV，因此必須選擇額定電壓 Ue 1 0 kV 的斷路器，且其額12. 552 定電流不小于流過斷路器的最大持續(xù)電流I max=1.05× 12. 552 0.725（k A）3 10. 54）、初選 SN9-10 真空斷路器，主要數(shù)據(jù)如下：型號額定 電壓 kV額定 電流 kA額定開 斷流電 kA動穩(wěn)定 電流 kA4S熱 穩(wěn)定 電流 kA固有分閘 時間sSN9-

44、10101.252563250.052.2 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)也是發(fā)電廠變電站中常用的開關(guān)電器。 它需要與斷路器配合使用。 但隔離 開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。 隔離開關(guān)的工作特點是在有電壓、無負(fù)荷電流的情況下，分、合電路。其主要功能為： 隔離電壓、倒閘操作、分、合小電流。2.2.1、隔離開關(guān)的配置（一）、接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)。（二）、斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便進(jìn)出線不停電檢修。（三）、中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地。根據(jù)以上配置原則來配置隔離開關(guān)，變電所隔離開關(guān)的配置詳見主接線圖。 2.2.2、隔離開關(guān)按下列

45、條件進(jìn)行選擇和校驗（一）根據(jù)配電裝置布置的特點，選擇隔離開關(guān)的類型。（二）根據(jù)安裝地點選用戶外或戶內(nèi)式。（三）隔離開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于裝設(shè)電路的電大持續(xù)工作電流。（四）隔離開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于裝充電路的最大持續(xù)工作電流。（五）根據(jù)對隔離開關(guān)控制操作的要求，選擇配用操作機(jī)構(gòu)，隔離開關(guān)一般采用手動操 作機(jī)構(gòu)戶內(nèi) 8000A以上隔離開關(guān)，戶外 220 kV 高位布置的隔離開關(guān)和 330 kV隔離開 關(guān)宜用電動操作機(jī)構(gòu)，當(dāng)有壓縮空氣系統(tǒng)時，也可采用手動操作機(jī)構(gòu)。2.2.3、110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇（一）、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。（二）、該隔離開關(guān)安裝在戶外，故選擇戶外式

46、。（三）、該回路額定電壓為 110kV，因此所選的隔離開關(guān)額定電壓 Ue 110kV，且隔離 101. 55開關(guān)的額定電流大于流過斷路器的最大持續(xù)電流 I max=1.05× 101. 55 0.535（kA）3 115（四）、初選 GW 4110D 型單接地高壓隔離開關(guān)其主要技術(shù)參數(shù)如下：型號額定 電壓 kV額定 電流A最大工 作電壓 kV接地 刀閘A極限通過電流 kA4S 熱穩(wěn) 定電流 kA備注有效值峰值GW4-110D110125012620003255102.2.4 35kV 側(cè)的隔離開關(guān)的選擇 （一）、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。（二）、該隔離開關(guān)

47、安裝在戶內(nèi)，幫選用戶內(nèi)式。（三）、該回額定電壓為 35kV ，幫選擇隔離開關(guān)的額定電壓 Ue35KV,且其額定電流必88.941須大于流過隔離開關(guān)的最大持續(xù)電流 I max=1.05× 88.941 1.457（kA）3 37四）、初選 GN 35T 型高壓隔離開關(guān)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：型號額定電壓額定電流最大工作電 壓極限通過電 流峰值4S熱穩(wěn)定 電流單位kVAkVkAkAGW-35（D）35200040.550202.2.5 10kV 側(cè)隔離開關(guān)的選擇 （一）、為保證電氣設(shè)備和母線檢修安全，隔離開關(guān)選擇不帶接地刀閘。 （二）、隔離開關(guān)安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式。（三）、該回路的額定電壓為 10kV 所選隔離開關(guān)的額定電壓 Ue10kV ，額定電流大于 12. 552流過隔離開關(guān)的最大持續(xù)電流 I max=1.05×0.725（k A）3 10. 5四）、初選 GN1910 型隔離開關(guān)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：型號額定電壓額定電流允許熱效應(yīng)Ir 2t動穩(wěn)定電流單位kVA