110kV變電站電氣一次部分課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：110kV 變電站電氣一次局部設(shè)計(jì)前言變電站(Substation )改變電壓的場(chǎng)所.是把一些設(shè)備組裝起來(lái),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(diǎn).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(shí)電線上的損耗；還有一些變電站是將高壓電降壓,經(jīng)過(guò)降壓后的電才可接入用戶(hù).對(duì)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(shuō)遠(yuǎn)距離 輸電時(shí),電壓為11千伏,甚至更高,近距離時(shí)為 1000伏吧,這個(gè)電壓經(jīng) 變壓器后,變?yōu)?20伏的生活用電,或變?yōu)?80伏的工業(yè)用電.

2、隨著我國(guó)電力工業(yè)化的持續(xù)迅速開(kāi)展,對(duì)變電站的建設(shè)將會(huì)提出更高的要求.本文通過(guò)對(duì)110KV變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì),其中針對(duì)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(hào)和臺(tái)數(shù)確實(shí)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(kāi)關(guān)、互感器的選擇和方法與計(jì)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(jì)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 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(jì)算 141短路電流計(jì)算的目的和條件 142短路

3、電流的計(jì)算步驟和計(jì)算結(jié)果 15第6章配電裝置及電氣設(shè)備的配置與選擇 181導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件 182設(shè)備的選擇 19結(jié)束語(yǔ)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)改造的重要局部,預(yù)計(jì)使用3臺(tái)變壓器,初期一次性投產(chǎn)兩臺(tái)變壓器,預(yù)留一臺(tái)變壓器的開(kāi)展空間.1.1 電壓等級(jí)變電站的電壓等級(jí)分別為110kV,35kV,10kVo110kV : 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(jí)負(fù)荷數(shù)據(jù)電壓等級(jí)用戶(hù)名稱(chēng)最

4、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39I鋼廠101架空25IA變電站151架空35mB變電站201架空40m電壓等級(jí)用戶(hù)名稱(chēng)最大負(fù)荷MW回路數(shù)供電方式品巨離km負(fù)荷性質(zhì)10kV陶瓷廠0.561電纜4R電機(jī)廠0.51電纜5m化肥廠0.632電纜4R儀表廠0.421電纜3m木材廠0.81架空14m配電變壓器A0.781架空15i配電變壓器B0.91架空16m其它0.72電纜4m備用2注：1.4 35kV ,10kV負(fù)荷功率因數(shù)均取 cosa0.85(2)負(fù)荷同期率：kt=0.9(3)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)均為 Tmax=3500小時(shí)/年(4)網(wǎng)損率為k =5%(5)站用負(fù)

5、荷為50kW cos住0.87(6) 35kV側(cè)預(yù)計(jì)新增遠(yuǎn)期負(fù)荷20MW, 10kV側(cè)預(yù)計(jì)新增遠(yuǎn)期符合6MW1.4 地形地質(zhì)站址選擇在地勢(shì)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(wú)污染源2.原始資料分析要設(shè)計(jì)的變電站由原始資料可知有 110kV, 35kV, 10kV三個(gè)電壓等級(jí).由于該變 電站是在農(nóng)網(wǎng)改造的大環(huán)境下設(shè)計(jì)的,所以一定要考慮到農(nóng)村的實(shí)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)開(kāi)展

6、速度很快,所以變壓器的選擇考 慮大容量的,盡量滿(mǎn)足未來(lái)幾年的開(kāi)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(jì)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(shì)平坦區(qū)為 以后的擴(kuò)建提供了方便.初期投入兩臺(tái)變壓器,當(dāng)一臺(tái)故障或檢修時(shí),另一臺(tái)主變壓器 的容量應(yīng)能滿(mǎn)足該站總負(fù)荷的60%并且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)應(yīng)滿(mǎn)足一、二級(jí)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(jì)算是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的根本依據(jù)和方法,計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確無(wú)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(duì)供電的可靠性非常重要.如計(jì)算負(fù)荷確 定過(guò)大,將使電器和導(dǎo)線選得過(guò)大,造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi),如計(jì)算負(fù)荷確定

7、 過(guò)小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過(guò)早老化甚至燒毀,造成重大損失,由此可見(jiàn)正確負(fù)荷 計(jì)算的重要性.負(fù)荷計(jì)算不僅要考慮近期投入的負(fù)荷,更要考慮未來(lái)幾年開(kāi)展的遠(yuǎn)期負(fù) 荷,如果只考慮近期負(fù)荷來(lái)選擇各種電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜,那隨著經(jīng)濟(jì)的開(kāi)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(mǎn)足要求了.所以負(fù)荷計(jì)算是一個(gè)全面地分 析計(jì)算過(guò)程,只有負(fù)荷分析正確無(wú)誤,我們的變電站設(shè)計(jì)才有成功的希望.2 .待建變電站負(fù)荷計(jì)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=80MW1 1nP35=Pi kt( 1+k)=80*0.9* (1

8、+0.05) =75.6MWi 1Q35= PX tg 小=PX tg(cos 10.85)=46.853 MVar視在功率P 75. 6Sg35=88.941 MVAcos 0.85IN35 = S3Un88. 941=1.467kA3352.2 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=11.29MW i 1 nP10=Pi kt( 1+k)=11.29 X0.9 X (1+0.05) =10.669MWi 1Qio= PX tg 小=PX tg(cos 10

9、.85)=6.612MVar視在功率Sgio=P cos10. 669=12.552 MVA0. 85S 12.552=0.725kAI N10 =3Un 3102.3 站用電容量P0.05Sg 所=0.057MVAcos0.872.4 待建變電站供電總?cè)萘縎e= Sg35+ Sg10+ Sg 所=88.941+12.552+0.057= 101.55(MVA)Pe= 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(tái)數(shù),不僅可以減少停電、限 電幾率,提升電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、靈活性和可靠性,而且

10、可以提升電能質(zhì)量.主變的容量、 臺(tái)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)根底資料外,還 取決于輸送功率的大小,與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度.另外主變選擇的好壞對(duì)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(jì)的成功與否,所以對(duì) 主變的選擇我們一定要全方面考慮.既要滿(mǎn)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(diǎn)原那么：1在變電所中,一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器；終端或分支變電所,如只有一個(gè)電源進(jìn)線, 可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器；對(duì)于330kV、550kV變電所,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)為合理時(shí),可裝設(shè)34 臺(tái)主變壓器.2)對(duì)于330 kV及以下的變電所,在設(shè)備運(yùn)輸

11、不受條件限制時(shí),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,還是單相變壓器組,以及 是否設(shè)立備用的單相變壓器.3)裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所,其中一臺(tái)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(hù)的一級(jí)和全部二級(jí)負(fù)荷的供電.4)具有三種電壓等級(jí)的變電所,如各側(cè)的功率均到達(dá)主變壓器額定容量的15%以上,或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷,但需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí),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(diǎn)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(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí),應(yīng)根據(jù)無(wú)功功率的潮流情況,校驗(yàn)公

12、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、斷路器斷流水平以及變壓器結(jié)構(gòu)選定.7)對(duì)于深入負(fù)荷中央的變電所,為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)和防止重復(fù)容量,可采用雙繞組變壓器.2 .主變臺(tái)數(shù)確實(shí)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(tái)大容量主變.兩臺(tái)主變壓器,可保證供電 的可靠性,防止一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)影響對(duì)用戶(hù)的供電.隨著未來(lái)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展,可 再投入一臺(tái)變壓器.3 .主變壓器容量確實(shí)定主變壓器容量一般按變電所建成

13、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)荷開(kāi)展,對(duì)于城市郊區(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(gè)大企業(yè)供電. 考慮到郊區(qū)及其鄉(xiāng)鎮(zhèn)的開(kāi)展速度非?？?所以我們選擇大容量變壓器以滿(mǎn)足未來(lái)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)展要求.確定變壓器容量：(1)變電所的一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行時(shí),另一臺(tái)變壓器能保證全部負(fù)荷的60%,即SB =Sex60% =101.55 60% = 60.93(MVA)(2)單臺(tái)變壓器運(yùn)行要滿(mǎn)足一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的供電需要一,二級(jí)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

14、60.93MVA4 .變壓器類(lèi)型確實(shí)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(tái)三相變壓器比三臺(tái)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(shí),在 330kV及以下 的發(fā)電廠用變電站,均選用三相變壓器.同時(shí),由于單相變壓器組相對(duì)來(lái)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(shí),一般應(yīng)優(yōu)先考慮三繞組變壓器,由于一臺(tái)三繞組變 壓器的價(jià)格及所用的限制電器和輔助設(shè)備,比兩臺(tái)雙

15、繞組變壓器都較少.對(duì)深入引進(jìn)負(fù) 荷中央,具有直接從高壓變?yōu)榈蛪汗╇姉l件的變電站,為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)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)用在以下場(chǎng)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(hù)供電.(2)在具有三種電壓等級(jí)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(jí)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(gè)三角形連接的第三繞組.本待建變電站具有110kV, 35kV, 10kV三個(gè)電壓等級(jí),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器是一種多繞組變壓器

16、,其特點(diǎn)就是其中兩個(gè)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(lái)聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)時(shí),一局部傳輸功率可以 利用電磁聯(lián)系,另一局部可利用電的聯(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(jí)的普通變壓器比擬,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(jí)越高,這些優(yōu)點(diǎn)才越明顯.因此,綜合考慮選用普通變壓器.4.4 中性點(diǎn)的接地方式電網(wǎng)的中性點(diǎn)的接地方式,決定了主變壓器中性點(diǎn)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：但凡 110kV-500kV 側(cè)其中性點(diǎn)必須要直接接地或經(jīng)小阻抗接地；主變壓器6-63kV采用

17、中性點(diǎn)不接地.所以主變壓器的110kV側(cè)中性點(diǎn)采用直接接地方式,35kV, 10kV側(cè)中性點(diǎn)采用不 接地方式.綜上所述和根據(jù)表3-1變壓器型號(hào),所選主變壓器為 SFS10-63000/110表3-1變壓器型號(hào)S10系列三繞組無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)型 號(hào)電壓組合及分接范圍(kV)連接空載損負(fù)載損空載電阻抗電壓()運(yùn)輸重量(t)總重外形尺寸長(zhǎng)x寬x高(mm)高壓中壓低壓組耗(kW)耗(kW)流()升壓 變降壓 變(t)SFS10-6300/1108.445.10.420.223.34950x3320x3610SFS10-8000/11010.153.60.423.126.24970x33

18、60x3640SFS10-10000/11011.962.90.3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39.344.65300x3670x4200SFS10-25000/110121 士38.5 士10.523.6125.80.2510.5%17

19、.5%44.551.05106x4877x4941SFS10-31500/1102x2.5%2x2.5%1128148.80.2中-低50.057.0 6430x4420x5060SFS10-40000/11033.5178.50.2中-低55.464.26600x4570x5160SFS10-50000/11039.6212.50.16.5%6.5%65766910x4620x5280SFS10-63000/11046.92550.17988.37330x4860x5800SFS10-75000/11053.5290.60.183927800x4990x6100第四章電氣主接線電氣主接線是發(fā)

20、電廠、變電站電氣設(shè)計(jì)的首要局部,也是構(gòu)成電氣系統(tǒng)的主要局部, 電氣主接線是由電氣設(shè)備通過(guò)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(chēng)為一次接線.由于本設(shè)計(jì)的變電站有三個(gè)電壓等級(jí), 所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中首先分開(kāi)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,并采取什么舉措,擬出幾個(gè)把三個(gè)電壓等級(jí)和變壓器連接的方案, 對(duì)選出來(lái)的方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比擬,確定最正確主接線方案.1,對(duì)電氣主接線的根本要求對(duì)電氣主接線的根本要求,概括地說(shuō)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面1.1 可靠性平安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根本

21、的要求.電氣主 接線的可靠性不是絕對(duì)的.所以在分析電氣主接線的可靠性時(shí),要考慮發(fā)電廠和變電站 的地位和作用、用戶(hù)的負(fù)荷性質(zhì)和類(lèi)別、設(shè)備的制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(gè)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(jì)主接線時(shí),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(jì)應(yīng)滿(mǎn)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(guò)以下幾個(gè)方面考慮：(1)節(jié)省一次投資.如盡量多采用輕型開(kāi)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

22、能損耗主要來(lái)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(jiǎn)明清楚、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(kāi)關(guān)操作電源.2 .電氣主接線的根本原那么電氣主接線的根本原那么是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù),以國(guó)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)那么,結(jié)合工程實(shí)際情況,在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿(mǎn)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(zhēng)設(shè)備元件和 設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性,堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原那么.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

23、單母線接線.其優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清楚、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建.缺點(diǎn)是：(1)當(dāng)母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修或發(fā)生故障時(shí),各回路必須在檢修和短路時(shí)事故來(lái)消除之前的全部時(shí)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(shí),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(shí),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(guò)長(zhǎng)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的配電裝置檢修斷路器時(shí),不中斷供電,可增設(shè)旁路母線.單母線分段帶有專(zhuān)用的旁路斷路器的旁路母線接線極大的提升了可靠性,但是這也增加了一臺(tái)斷路器和一

24、條母線的投資.方案(三)：內(nèi)橋接線優(yōu)點(diǎn)：(1)缺點(diǎn):(1)比照以上三種方案,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(lèi)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(shí),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(shí)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行供電.故經(jīng)過(guò)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(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清楚、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建. 缺點(diǎn)：可靠性、靈活性差,母線故障時(shí),各出線必須全部停電.方案(二)：?jiǎn)文妇€分段 優(yōu)點(diǎn)：(1)母線發(fā)生故障時(shí),僅故障母線停

25、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(duì)雙回線路供電的重要用戶(hù),可將雙回路接于不同的母線段上,保證對(duì)重要用戶(hù) 的供電.缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí),必須斷開(kāi)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(hù)停電.方案(三)：采用單母線分段帶旁路接線 優(yōu)點(diǎn)：(1)可靠性、靈活性高(2)檢修線路斷路器時(shí)仍可向該線路供電 缺點(diǎn)：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(shí),各出線須全部停電,不能滿(mǎn)足 I、II類(lèi)負(fù)荷 供電性的要求,故不采納；將I、II類(lèi)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(shí),由另一段母線提供電源,從而可保證供電可靠

26、性；雖然帶有旁路斷路器 的單母線分段也能滿(mǎn)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(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清楚、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建.缺點(diǎn)：可靠性、靈活性差,母線故障時(shí),各出線必須全部停電.方案二：?jiǎn)文妇€分段優(yōu)點(diǎn)：1母線發(fā)生故障時(shí),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(duì)雙回線路供電的重要用戶(hù),可將雙回路接于不同的母線段上, 保證對(duì)重要用戶(hù)的 供電.缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí),必須斷開(kāi)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(hù)停電.單母線接線可靠性低,當(dāng)母

27、線故障時(shí),各出線須全部停電,不能滿(mǎn)足 I、II類(lèi)負(fù)荷 供電性的要求,故不采納；將I、II類(lèi)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(shí),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(huà)出主接線圖.見(jiàn)附圖 4-1 o第五章短路電流計(jì)算1 .短路電流計(jì)算的目的和條件短路是電力系統(tǒng)中較常發(fā)生的故障.短路電流直接影響電器的平安,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_(kāi)斷電流不能滿(mǎn)足而選不到符合要求的電氣設(shè)備.因此要求 我們?cè)谠O(shè)計(jì)變電站時(shí)一定要進(jìn)行短路計(jì)算.1.1 短路電流計(jì)算

28、的目的在發(fā)電廠和變電站的設(shè)計(jì)中,短路計(jì)算是其中的一個(gè)重要內(nèi)容.其計(jì)算的目的主要 有以下幾個(gè)方面：電氣主接線的比擬.選擇導(dǎo)體和電器.在設(shè)計(jì)屋外高型配電裝置時(shí),需要按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的平安距 離. 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí),需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù). 接地裝置的設(shè)計(jì),也需要用短路電流.1.2 短路電流計(jì)算條件1.2.1 根本假定 正常工作時(shí),三相系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行； 所有電源的電動(dòng)勢(shì)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(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；除去短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外,元件

29、的電阻都略去不計(jì)；元件的計(jì)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(jì).1.2.2 一般規(guī)定 驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開(kāi)斷電流所用的短路電流,應(yīng)本工程設(shè)計(jì) 規(guī)劃容量計(jì)算,并考慮遠(yuǎn)景的開(kāi)展方案； 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)考慮具有反應(yīng)作用的異步 電動(dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響； 導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開(kāi)斷電流,一般按三相短路驗(yàn)算.2 .短路電流的計(jì)算步驟和計(jì)算結(jié)果2.1 計(jì)算步驟在工程計(jì)算中,短路電流其計(jì)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(huà)等值網(wǎng)絡(luò)圖；3、選擇短路點(diǎn)；4、按短路

30、計(jì)算點(diǎn)化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)圖,求出組合阻抗；5、利用實(shí)用曲線算出短路電流.UB = Uav=115kV)2.2 計(jì)算各回路電抗取基準(zhǔn)功率 Sb = 100MVA低壓側(cè)線路側(cè)v高壓側(cè)4中壓利低壓側(cè)I根據(jù)上面所選的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：Xi = X2 = X x 粵=0.4X80X 羋=0.241 Uav115X3=X4= 1/200x (UK12%+ UK13% Uk23%)SSn=1/200X (10+17.56.5) X10063=0.167X5=X6=1/200X(Uk12%+ UK23% Uk31%)SSn100=1/200X (10 + 6.5 17.5) X 63=-0.008= 0X7=X8=1/

31、200X(UK23%+ UK31% UK12%)且Sn100=1/200X (6.5+ 17.510) X 63由于兩臺(tái)變壓器型號(hào)完全相同,其中性點(diǎn)電位相等,因此等值電路圖可化簡(jiǎn)為=0.111X13=X1/2=0.241/2=0.1205X10=X3/2=0.167/2=0.0835X11=X5/2=-0.008/2=-0.0040X12=X7/2=0.111/2=0.0555計(jì)算各短路點(diǎn)的最大短路電流(1) K1點(diǎn)短路時(shí)Xe* = Xi3=0.1205I *=1/Xe* = 1/0.1205=8.299短路次暫態(tài)電流：Is=I* x Id=8.299X00=4.166 (kA), 3 115

32、短路沖擊電流峰值：ich.s= V2 kch Is =0X1.8 Is =2.55X 4.166=10.624 (kA)全電流最大有效值：lch.s=,2kh1)2 |s =1.51 I s= 1.51 X4.166=6.2816(kA)短路電流容量：s/二 芯 |s Un=829.78 (MVA)(2) &點(diǎn)短路時(shí)X =X13+X10+X11=0.1205+0.0875+0.0040=0.212l *=1/Xe* = 1/0.212=4.717 (kA)短路次暫態(tài)電流：ls=l* X|d = 4.717X00 =7.360 (kA),3 37短路沖擊電流峰值：ich.s= 2.55 ls =

33、 2.55x 7.360= 18.768 (kA)全電流最大有效值：Ich.s =1.51 ls =1.51X7.360=11.114 (kA)短路電流容量：Sd= Ig由于變壓器短時(shí)過(guò)載水平很大,雙回路出線的工作電流變化幅度也較大,故其計(jì)算 工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定.高壓電器沒(méi)有明確的過(guò)載水平,所以在選擇額定電流時(shí),應(yīng)滿(mǎn)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(shí)的最大作用力.1.2.2 絕緣水平在工作電壓和過(guò)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(guò)電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來(lái)確 定.

34、當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí),應(yīng)通過(guò)絕緣配合計(jì)算,選用適 當(dāng)?shù)倪^(guò)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.根據(jù)規(guī)程上的規(guī)定,普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為 +40oC時(shí),允許根據(jù)額定電流長(zhǎng)期工作.當(dāng)電 器安裝點(diǎn)的環(huán)境溫度高于+40oC時(shí),每增加1oC建議額定電流減少1.8% ;當(dāng)?shù)陀?40o C時(shí),每降低1oC,建議額定電流增加0.5%,但總的增力口值不得超過(guò)額定電流的 20%02 .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(kāi)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

35、路接入電網(wǎng)或退出運(yùn)行,起限制作用；當(dāng)設(shè)備 或線路發(fā)生故障時(shí),能快速切斷故障回路,保證無(wú)故障局部正常運(yùn)行,起保護(hù)作用.其 最大特點(diǎn)就是斷開(kāi)電器中負(fù)荷電流和短路電流.2.1.2 高壓斷路器按以下條件進(jìn)行選擇一選擇高壓斷路器的類(lèi)型,按目前我國(guó)能源部要求斷路器的生產(chǎn)要逐步走向無(wú)油化, 因此6 220kV要選用SF6斷路器.二根據(jù)安裝地點(diǎn)選擇戶(hù)外式或戶(hù)內(nèi)式.三斷路器的額定電流不小于通過(guò)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水平,一般可按斷路器的額定開(kāi)斷電流大于或等于斷路器觸頭 剛分開(kāi)時(shí)實(shí)際開(kāi)斷的短路電流周期分量有效值來(lái)進(jìn)行選擇,當(dāng)斷路器的額定開(kāi)斷 電流

36、比系統(tǒng)的短路電流大得多的時(shí),為了簡(jiǎn)化計(jì)算也可用次暫態(tài)短路電流進(jìn)行選 擇.2.1.3 按上述原那么選擇斷路器一110kV側(cè)斷路器的選擇1、該回路為110 kV電壓等級(jí),故可選用六氟化硫斷路器.2、斷路器安裝在戶(hù)外,應(yīng)選戶(hù)外式斷路器.(3)、回路額定電壓Ue 110kV勺斷路器,且斷路器的額定電流不得小于通過(guò)斷路器的101.55最大持續(xù)電流 Imax=1.05Xy=0.535 (kA)3115(4)、為了維護(hù)和檢修的方便,選擇統(tǒng)一型號(hào)的SF6斷路器.如下表：型號(hào)額定 電壓kV額定 電流A最局 工作 電壓 kV額定電流kA動(dòng)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(shí)

37、間S合閘 時(shí)間SOFPT-110110160012631.58031.5800.030. 1 2(二)35kV側(cè)斷路器的選擇(1)、該回路為35 kV電壓等級(jí),應(yīng)選用六氟化硫斷路器(2)、斷路器安裝在戶(hù)內(nèi),應(yīng)選用戶(hù)內(nèi)斷路器(3)、回路電壓35 kV,因此選用額定電壓Ue?35kV的斷路器,且其額定電流大于通過(guò) 88.941斷路器的最大持續(xù)電流 Imax=1.05X 飛=1.457(kA)(4)、為方便運(yùn)行治理及維護(hù),選同一型號(hào)產(chǎn)品,初選LW8-35斷路器具參數(shù)如下：型號(hào)額定 電壓kV額定 電流A最大 工作 電壓kV額定開(kāi) 斷電流kA極限電流額定 斷流 容量 kVA極限通過(guò) 電流4s熱 穩(wěn)定 電

38、流kA固有 分閘 時(shí)間s后效 值峰值LW8-3535160040.52525160036.663250.06(二)10 kV側(cè)斷路器的選擇(1)、該回路為10kV電壓等級(jí),故可選用真空斷路器.(2)、該斷路器安裝在戶(hù)內(nèi),應(yīng)選用戶(hù)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 10 kV勺斷路器,且其額定 12552電流不小于流過(guò)斷路器的最大持續(xù)電流Imax=1.05X=0.725 (k A)310.5(4)、初選SN9-10真空斷路器,主要數(shù)據(jù)如下：型號(hào)額定 電壓kV額定 電流kA額定開(kāi) 斷流電kA動(dòng)穩(wěn)定 電流kA4s熱 穩(wěn)定 電流kA固有分閘 時(shí)間sSN9-10101

39、.252563250.052.2隔離開(kāi)關(guān)的選擇隔離開(kāi)關(guān)也是發(fā)電廠變電站中常用的開(kāi)關(guān)電器.它需要與斷路器配合使用.但隔離開(kāi)關(guān)無(wú)滅弧裝置,不能用來(lái)接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流.隔離開(kāi)關(guān)的工作特點(diǎn)是在有電壓、無(wú)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(kāi)關(guān)的配置一、接在母線上的避雷器和電壓互感器官合用一組隔離開(kāi)關(guān).二、斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān),以便進(jìn)出線不停電檢修.三、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.根據(jù)以上配置原那么來(lái)配置隔離開(kāi)關(guān),變電所隔離開(kāi)關(guān)的配置詳見(jiàn)主接線圖.2.2.2、 隔離開(kāi)關(guān)按以下條件進(jìn)行選擇和校驗(yàn)一根據(jù)配電裝

40、置布置的特點(diǎn),選擇隔離開(kāi)關(guān)的類(lèi)型.二根據(jù)安裝地點(diǎn)選用戶(hù)外或戶(hù)內(nèi)式.三隔離開(kāi)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(kāi)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(duì)隔離開(kāi)關(guān)限制操作的要求,選擇配用操作機(jī)構(gòu),隔離開(kāi)關(guān)一般采用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)戶(hù)內(nèi)8000A以上隔離開(kāi)關(guān),戶(hù)外220 kV高位布置的隔離開(kāi)關(guān)和 330 kV隔離開(kāi) 關(guān)宜用電動(dòng)操作機(jī)構(gòu),當(dāng)有壓縮空氣系統(tǒng)時(shí),也可采用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu).2.2.3、 110kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇一、為保證電氣設(shè)備和母線檢修平安,選擇隔離開(kāi)關(guān)帶接地刀閘.二、該隔離開(kāi)關(guān)安裝在戶(hù)外,應(yīng)選擇戶(hù)外式.三、該回路額定電壓為110kV,因此所選的隔離開(kāi)關(guān)額定電壓 U

41、e 110kV且隔離101 55開(kāi)關(guān)的額定電流大于流過(guò)斷路器的最大持續(xù)電流Imax=1.05X 55 =0.535 kA3115四、初選GW4110D型單接地高壓隔離開(kāi)關(guān)其主要技術(shù)參數(shù)如下：型號(hào)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(guò)電流kA4S熱穩(wěn)定電流kA備注后效值峰值GW4-110D110125012620003255102.2.4 35kV側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)的選擇一、為保證電氣設(shè)備和母線檢修平安,選擇隔離開(kāi)關(guān)帶接地刀閘.二、該隔離開(kāi)關(guān)安裝在戶(hù)內(nèi),幫選用戶(hù)內(nèi)式.三、該回額定電壓為35kV,幫選擇隔離開(kāi)關(guān)的額定電壓 Ue35KV1其額定電流必88.941須大于流過(guò)隔離開(kāi)關(guān)

42、的最大持續(xù)電流 Imax=1.05X = 1.457kA,337四、初選GN 35T型高壓隔離開(kāi)關(guān),其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下:型 號(hào)額定電壓額定電流最大工作電 壓極限通過(guò)電 流峰值4s熱穩(wěn)定 電流單 位kVAkVkAkAGW5 -35 (D)35200040.550202.2.5 10kV 側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇一、為保證電氣設(shè)備和母線檢修平安,隔離開(kāi)關(guān)選擇不帶接地刀閘.二、隔離開(kāi)關(guān)安裝在戶(hù)內(nèi),應(yīng)選用戶(hù)內(nèi)式.三、該回路的額定電壓為10kV所選隔離開(kāi)關(guān)的額定電壓 Ue10V,額定電流大于12. 552流過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的最大持續(xù)電流 Imax=1.05X =0.725 k A.310. 5四、初選GN1910型隔離開(kāi)關(guān),其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下:型號(hào)額定電壓額定電流允許熱效應(yīng),2t動(dòng)穩(wěn)定電流單位kVAkA2skAGN191010125032001002.3導(dǎo)線的選擇本設(shè)計(jì)的110kV為屋外配電裝置,故母線采用鋼芯鋁絞線LGJ的軟母線,而10kV、 35kV采用屋內(nèi)配電裝置,故采用矩型硬母線.導(dǎo)體的正常最高允許溫度,一般不超過(guò) +70C；在計(jì)太陽(yáng)輻射的影響時(shí)