kV降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設計設計最終

1、華北電力大學成人教育學院畢 業(yè) 設 計(論文)題 目 110kV降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設計系 別專業(yè)班級學生姓名指導教師110kV降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設計摘要變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設備及配電網絡按一定的接線方式所構成，它從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，將電能安全、可靠、經濟的輸送到每一個用電設備的轉設場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設計和控制模式，才能適應現代電力系統(tǒng)、現代化工業(yè)生產和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機技術、現代通訊和網絡技術的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技

2、術基礎。本說明書以110kV變電站設計為例，論述了電力系統(tǒng)工程中變電站部分電氣設計（一次部分）的全過程。通過對變電站的主接線設計，短路電流計算，主要電氣設備型號和參數的確定，電氣設備的動熱穩(wěn)定校驗，備用電源的自動投入設計，無功補償設計，防雷和過電壓保護裝置的設計以及電氣總平面和配電裝置的設計，較為詳細地完成了電力系統(tǒng)中變電站的設計。隨著電力技術高新化、復雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領域中，通過新技術的使用，都在不斷地發(fā)生變化。變電站作為電力系統(tǒng)中一個關鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術領域取得了充分的發(fā)展。關鍵詞：變電站；短路電流；動熱穩(wěn)定；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)A DESIGN OF ELE

3、TRIC SYSTEM FOR 110kV STEP-DOWN TRANSFORMER SUBSTATIONAbstractThe substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its

4、function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to t

5、he modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life.The statement introduces the 110kV transformer of a campus design, discussed some electrical transformer substations design (one part) in power systems engineering of the entire process. Through

6、the main transformer stations wiring design, short circuit current calculation , set the main electrical equipment models and the parameters, check electrical equipment moving and thermal stability, emergency power supply，without power compensation, design over voltage protection and mine devices, d

7、esign general electric graphic and distribution devices flood. Lastly, completed substation design in power system.Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generatation of the electricity to the supply the power.Key Words：S

8、ubstation; Short circuit currents; Moving and Thermal stability;transmission system; distribution變電站原始資料1變電站類型 地方降壓變電站。2 電壓等級110/35/6 kV。 3 負荷情況35kV側：最大 30 MW，最小 21 MW，=5500h，cos=0.90。6kV側：最大 6 MW，最小 4 MW，=5200h，cos=0.85。負荷性質：工農業(yè)生產及城鄉(xiāng)生活用電。4 出線回路110kV側 2回（架空線） LGJ-240/32km。35kV側 5回（架空線）。6kV側 9回（電纜）。5

9、 系統(tǒng)情況系統(tǒng)經雙回路給變電站供電。系統(tǒng)110kV母線短路電流標幺值為25（SB=100MVA）。系統(tǒng)110kV母線電壓滿足常調壓要求。6 氣象條件最高氣溫40，最低氣溫20，年平均氣溫20。土壤電阻率 < 400 歐米。當地雷暴日：40日/年。目 錄摘要IAbstractII變電站原始資料III目 錄11 前言11.1 課題背景11.1.1 我國電力工業(yè)現狀11.1.2 發(fā)展形勢11.2 主要解決的問題11.3 本文主要研究內容22 變電站的設計32.1 電氣主接線的選擇32.1.1 電氣主接線的設計原則32.1.2 主接線設計的基本要求32.2 主接線方式的初步選擇42.2.1 幾種

10、主接線方式的簡介42.2.2 選擇初步設計方案62.3 主變壓器臺數、容量及形式的選擇112.3.1 概述112.3.2 主變壓器臺數的選擇112.3.3 主變壓器容量的選擇112.3.4 主變壓器型式的選擇12主變壓器的選擇143 變電站短路電流計算153.1 短路故障產生的原因153.2 短路電流計算目的153.3短路故障的類型153.4短路故障的危害163.5短路電流計算的內容163.6 短路電流計算方法163.7 短路電流計算的步驟173.8 短路電流計算174 電氣設備的選擇214.1 概述214.1.1 一般原則214.1.2 技術條件214.2 斷路器的選擇224.2.1 按開斷

11、電流選擇224.2.2 短路關合電流的選擇224.2.3 斷路器選擇計算224.3 隔離開關的選擇274.3.1 隔離開關選擇標準274.3.2 隔離開關選擇計算274.4 高壓熔斷器的選擇284.5 電流互感器的選擇294.5.1 電流互感器的特點294.5.2 電流互感器的選擇標準294.5.3 電流互感器的選擇計算294.6 電壓互感器的選擇314.6.1 電壓互感器的特點314.6.2 電壓互感器的選擇標準324.6.3 電壓互感器的選擇計算324.7 母線及導線的選擇334.7.1 裸導體的選擇條件選擇和校驗344.7.2 母線及電纜截面的選擇34母線選擇計算354.8 絕緣子的選擇

12、374.8.1 絕緣子選擇的條件374.8.2 絕緣子的選擇374.9 穿墻套管的選擇374.10 避雷器的選擇384.10.1 避雷器選擇的條件38避雷器的選擇384.11 最佳方案確定394.11.1 概述394.11.2 計算綜合投資404.11.3 計算年運行費405 電氣總平面布置及配電裝置的選擇435.1 概述435.1.1 配電裝置類型與特點435.1.2 配電裝置的基本要求435.1.3 配電裝置的設計原則445.1.4 高壓配電裝置的選擇445.2 電氣總平面布置455.2.1 電氣總平面布置原則455.2.2 電氣總平面布置456 變電站防雷保護設計466.1 防雷規(guī)劃46

13、6.1.1 變電所的防雷設計原則466.1.2 變電所的主要防雷設備466.2 防雷保護466.2.1 變電所防雷保護的特點466.2.2 各種設施防雷保護466.3 防雷設計476.3.1 避雷針的計算476.3.2 防雷設計的基本經驗487 接地網的設計497.1 設計說明497.2 接地體的設計497.3 典型接地體的接地電阻計算497.4 接地網設計計算50圖紙說明52結論53參考文獻54致謝551 前言1.1 課題背景電力工業(yè)是國民經濟的重要部門之一，它負責把自然界提供的能源轉換為供人類直接使用到的電能的產業(yè)。它即為現代工業(yè)、現代農業(yè)、現代科學技術和現代國防提供必不可少的動力，又和廣

14、大人民群眾的日常生活有著密切聯系，電力是工業(yè)的先行。電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他部門，整個國民經濟才能不斷前進。 我國電力工業(yè)現狀 我國電力建設經過多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，短路電流不斷增大，對電氣設備、系統(tǒng)內大量信息的實時性等要求越來越高;而隨著科學技術的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計算機及網絡技術的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術也有了新的飛躍，我國變電站設計出現了一些新的趨勢。隨著經濟的快速發(fā)展，電力能源的需求持續(xù)增長，城市和農村用電量和密度越來越來高，需要更多的深入市區(qū)農村的變電站，以減少線路的功率損耗，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等，然而這些變電站占地面積大，而且城區(qū)地價昂貴，環(huán)境要求嚴

15、格，在稠密的市區(qū)選擇變電站址相當困難。在農村，農田的保護非常嚴格，從而使變電站的發(fā)展受到嚴重影響。隨著社會的快速發(fā)展，科學技術成為發(fā)展的主要動力，從而人才的培養(yǎng)就顯得額外重要，所以我國加大教育的投入，興建和擴建改造了許多學校。保證學校的正常工作，電力供應的可靠保證是其中的重要方面，因此校園變電站的設計和建設的好壞也就很重要，需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護環(huán)境、節(jié)約資源、易于實現自動化，確保學校的日常工作和學校正常運作。展望未來，我們堅信在新世紀中，我國的電力工業(yè)必能持續(xù)高速的發(fā)展，取得更加輝煌的成就。 發(fā)展形勢計算機的滲透已經達到每一個角落，電力系統(tǒng)也不可避免地進入了微機控制時代

16、，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。我國變電站綜合自動化技術應用的越來越成熟。變電站綜合自動化系統(tǒng)以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內用戶所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項目中獲得成功的應用。其技術動向主要集中在以下兩個方面, 全分散式變電站自動化系統(tǒng)和引入先進的網絡技術。1.2 主要解決的問題 1.變電所建設規(guī)模：變電所容量和臺數以及型號的選擇。2.電氣主接線的設計確定主接線的形式。3.短路電流的計算及電氣設備的選擇。4.變電所平面布置圖。1.3 本文主要研究內容110kV供電系統(tǒng)研究主要內容是結合相關的設計手冊，相關的專業(yè)書籍和國家有關

17、規(guī)程，主要完成該變電站的電氣一次、二次部分設計，電氣主接線方案，主變壓器的選擇，電氣設備的選擇（包括斷路器，隔離開關，熔斷器等），配電裝置的選擇以及防雷保護的設計。主變壓器、各側電壓等級的電氣主接線和相關一次、二次設備、避雷裝置、繼電保護裝置進行選擇。同時，完成變電站接線圖、110kV變電所平面布置初步設計圖和詳細設計圖。其中還要有相關計算的詳細過程。2 變電站的設計2.1 電氣主接線的選擇2.1.1 電氣主接線的設計原則變電站電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路、和斷路器等的數量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著

18、全站電器設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟運行。主接線的設計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關技術經濟政策的前提下，力爭使其技術先進、經濟合理、安全可靠。對于6220kV電壓配電裝置的接線，一般分兩類：一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。應視電壓等級和出線回數，酌情選用。旁路母線的設置原則：（1）采用分段單母線或雙母線的110kV配電裝置，當斷路器不允許停電檢修時，一般需設置旁路母線。因為110kV線路輸送距離長、功率大，一旦停電影響范圍大

19、，且斷路器檢修時間較長（平均每年57天），故設置旁路母線為宜。當有旁路母線時，應首先采用以分段斷路器或母聯斷路器兼作旁路斷路器的接線。（2）35kV配電裝置中，一般不設旁路母線，因重要用戶多系雙回路供電，且斷路器檢修時間短，平均每年23天。如線路斷路器不允許停電檢修時，可設置其它旁路設施。（3）6kV配電裝置，可不設旁路母線。對于出線回路數多或多數線路系向用戶單獨供電，以及不允許停電的單母線、分段單母線的配電裝置，可設置旁路母線。對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡量采用斷路器少或不用斷路器的接線。當出線為2回時，一般采用橋形接線。 主接線設計的基本要求變電站的電氣主接線應根

20、據該變電站所在電力系統(tǒng)中的地位，變電站的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接元件總數、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。（1）主接線可靠性的要求可靠性的工作是以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。評價主接線可靠性的標志是：（1）斷路器檢修時是否影響停電；（2）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數和停運時間的長短，以及能否對重要用戶的供電；（

21、3）變電站全部停電的可能性。（2）主接線靈活性的要求主接線的靈活性有以下幾個方面的要求：（1）調度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路，調配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。（2）檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。（3）擴建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最少。（3）主接線經濟性的要求在滿足技術要求的前提下，做到經濟合理。（1）投資省：主接線簡單，以節(jié)約斷路器、隔離開關等設備的投資；占地面積?。弘姎庵鹘泳€設計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地、架

22、構、導線、絕緣子及安裝費用。（2）電能損耗少：經濟選擇主變壓器型式、容量和臺數，避免兩次變壓而增加電能損失。2.2 主接線方式的初步選擇2.2.1 幾種主接線方式的簡介1） 單母線接線： 優(yōu)點：接線簡單，操作方便，設備少，經濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。 缺點：可靠性差。母線或者母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停運，造成全站長期停電。 適用范圍：一般只用在回路較少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站。2） 單母線分段接線： 優(yōu)點：母線分段后，對主要用戶可從不同段供電，保證了供電的可靠性。另外，當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電。 缺點：當母

23、線故障時，該段母線的回路都要停電，同時擴建時需向兩個方向同時擴建。 適用范圍：A 變電站有兩臺主變是610kV的配電裝置。B 3563kV配電裝置的出線回路數為4-8回時。C 110220kV配電裝置的出線路數為3-4回時。3） 雙母線接線： 優(yōu)點：具有供電可靠，調度靈活，擴建方便，便于試驗。 缺點：每增加一組母線，每一回路增加一組母線隔離開關，從而增加投資，也容易造成誤操作。適用范圍：A 610kV配電裝置當短路電流較大，出線需要裝設電抗器時。B 3560kV配電裝置的出線回路數超過8回時。C 110kV配電裝置的出線數為6回以上時。D 220kV配電裝置的出線數為4回以上時。4） 需要裝設

24、旁路母線的情況：為了能使采用單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時，不致中斷該回路的供電，可增設旁路母線。旁路母線的設置原則： 采用分段單母線或雙母的110220kV配電裝置，當斷路器不允許停電檢修時，一般需裝設旁路母線。 3560kV配電裝置中，一般不設旁路母線。 610kV配電裝置可不設旁路母線。5） 橋形接線：當只有兩臺變壓器和兩條線路時，宜采用橋形接線。橋形接線，根據斷路器QF3的安裝位置，可分為內橋接線和外橋接線兩種。內橋接線：內橋接線在線路故障或切除、投入時，不影響其余回路工作并且操作簡單；而在變壓器故障或切除、投入時，要使相應線路短時停電且操作復雜。因而該線路一般適用于線路較長

25、和變壓器不需要經常切換的情況。外橋接線：外橋接線在運行中的特點與內橋接線相反，適用于線路較短和變壓器需要經常切換的情況。橋形接線投資省，但可靠性不高，只適用于小容量發(fā)電廠或變電站，或者作為最終將發(fā)展為單母線分段或雙母線的工程初期接線方式，也可用于大型發(fā)電機組的啟動備用變壓器的高壓側接線方式3。2.2.2 選擇初步設計方案1）方案一：110kV、35kV、6kV均采用單母線分段接線（見圖3-1） 圖3-1 方案一主接線設計圖 特點：當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電，接線簡單，操作方便，設備少，經濟性好。缺點：可靠性差，任何一段母線或母線隔離開關檢修或故障時，

26、所涉及的回路都要停止工作，也就是要長期停電，同時擴建時需要向兩個方向發(fā)展，靈活性差。2）方案二：110kV采用雙母線接線，35kV、6kV采用單母線分段接線（見圖3-2）圖3-2 方案二主接線設計圖 優(yōu)點：與單母線分段相比，當110kV側一組母線故障時，能迅速恢復供電，檢修任何回路的隔離開關或母線時，均可通過另一組母線繼續(xù)運行，其可靠性高于方案一，且調度靈活，擴建方便，施工中不會造成原有回路停電。缺點：110kV側增加一組母線，每一回路增加一組母線隔離開關，從而增加投資，也容易造成誤操作。3）方案三： 110kV側選用內橋接線，35kV側選用雙母線接線，6kV側選用單母線分段接線。（見圖3-3

27、） 圖3-3 方案三主接線設計圖內橋接線：適合于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經常切除時，采用內橋式接線。當變壓器故障時，需停相應的線路。使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點。優(yōu)點：所以110kV側和6kV側可靠性較高，也比較經濟。35kV側選用的雙母線接線，它具有供電可靠、調度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。缺點：經濟性較差。4）方案四： 110kV側選用內橋接線，35kV側和6kV側選用單母線分段接線。（見圖3-4）圖3-4 方案四主接線設計圖優(yōu)點：110kV側經濟性好，安全性高。35kV側和6kV側采用單母線分段接線，經濟性號，操作簡單。缺點

28、：35kV和6kV側當母線故障時，該段母線的回路都要停電，同時擴建時需向兩個方向同時擴建。5）方案五： 110kV側和6kV側均選用單母線分段接線， 35kV側選用雙母線接線。（見圖3-5）圖3-5 方案五主接線設計圖優(yōu)點：110kV側和6kV側均選用單母線分段接線，可靠性和經濟性都較高。缺點：35kV側選用雙母線接線，經濟性較差。以上五種方案相比較，根據原始資料分析110kV出線兩回，考慮到安全可靠性和經濟性，110kV側宜選取單母線分段或者內橋接線，35kV和6kV兼顧到安全經濟，以及操作的簡單性，宜選取單母線分段接線，考慮以上，選取方案一和方案四作為預選方案。2.3 主變壓器臺數、容量及

29、形式的選擇2.3.1 概述 在各電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，它擔任著向用戶輸送功率，及在兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷的增長情況，并需要根據電力系統(tǒng)5-10年的發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇。否則將造成經濟技術上的不合理。如果主變壓器的容量過大，臺數過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且還會增加電能的損耗，給運行和檢修帶來不便，設備的利用率也將大大降低；若容量選擇的太小，可能是變壓器長期在過負荷中運行，且可能“封鎖”發(fā)電機的剩余功率的輸出或者滿足不了變電站負荷的需要，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此確定合理的變壓器容量是變電站安全可靠

30、供電和電網經濟運行的保證。 在生產中，電力變壓器分為單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等。在選擇主變壓器時，要根據原始資料和設計變電站的自身特點，在滿足可靠性的前提下，從經濟性方面來選擇主變壓器。2.3.2 主變壓器臺數的選擇 由原始資料可知，我們本次所設計的變電所是郊區(qū)110kV降壓變電所，它是以110kV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至35kV及6kV母線上，再將電能分配出去。因此選擇主變臺數時，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設兩臺主變壓器?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一

31、臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔60%80%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。2.3.3 主變壓器容量的選擇主變容量一般按變電所建成近期負荷，510年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮遠期1020年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規(guī)劃相結合，該所最大負荷給定，所以應按最大總負荷來選擇主變的容量，根據變電所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應保證全部負荷

32、的60%80%，該變電所是按60%全部負荷來選擇。對裝兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器額定容量一般按下式選擇 PM為變電所最大負荷。這樣，當一臺變壓器停運時，可以保證對60%負荷的供電，考慮到變壓器的事故過負荷能力40%，則可保證對90%負荷的供電。35kV側負荷最大容量計算： 10kV側負荷最大容量計算： 通過變壓器容量的計算：)(38.4005.733.33SS2max1maxMVAS=+=+= 一臺主變應承擔的系統(tǒng)容量為)(23.2438.406.06.0MVASSN=´= 考慮到變電站以后擴建情況，決定選擇主變的容量為31.5MVA。2.3.4 主變壓器型式的選擇 1）主變壓器

33、相數的選擇當不受運輸條件限制時，在330kV以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數時，應根據原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護和二次接線的復雜化，也增加了維護及倒閘操作的工作量。但是如果收到運輸條件的制約，則可選用單相變壓器組。本次設計的變電所，位于平原地區(qū)，不受運輸的條件限制，故本次設計的變電所選用三相變壓器。 2）繞組數的選擇在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組

34、變壓器的價格及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。 自耦變壓器：自耦變壓器它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯系外，還有電的聯系，所以，當高壓側發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側電網發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯繞組，產生很高的感應過電壓。本次所設計的變電所所需

35、裝設兩臺變壓器并列運行。電網電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側都需直接接地，這樣就會影響調度的靈活性和零序保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為±8%，故不選擇自耦變壓器。 分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當低壓側繞組產生接地故障時，很大的電流向一側繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產生巨大的短路機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流

36、的供電系統(tǒng)。由于本次所設計的變電所，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。 普通三繞組變壓器：普通三繞組變壓器的價格在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調度的靈活性，它還分為無激磁調壓和有載調壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。 3）主變調壓方式的選擇為了滿足用戶的用電質量和供電的可靠性，110kV及以上網絡電壓應符合以下標準：1) 樞紐變電所二次側母線的運行電壓控制水平應根據樞紐變電所的位置及電網電壓降而定，可為電網額定電壓的11.3倍，在日負荷最大、

37、最小的情況下，其運行電壓控制在水平的波動范圍不超過10%，事故后不應低于電網額定電壓的95%。2) 電網任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網最高電壓，變電所一次側母線的運行電壓正常情況下不應低于電網額定電壓的95%100%。調壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無載調壓，調整范圍通常在±5%以內，另一種是帶負荷切換稱為有載調壓，調整范圍可達30%，其結構復雜，價格較貴。由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調壓方式，才能滿足要求。 4）主變連接組別的選擇變壓器三相繞組的連接組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組聯結方式有星形和三角形。因此，變壓器三相繞組的

38、聯結方式應根據具體工程來確定。在變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及三次諧波對電源的影響等因素，主變壓器聯結組號一般都選用YND11常規(guī)接線。全星形接線雖然有利于并網時相位一致的優(yōu)點，而且全星形接法，零序電流沒有通路，相當于與外電路斷開，即零序阻抗相當于無窮大，對限制單相及兩相接地短路都有利，同時便于接消弧線圈限制短路電流。但是用于中性點不接地系統(tǒng)時，三次諧波無通路，將引起正諧波電壓的畸變，并對通訊造成干擾，也將影響保護整定的準確性和靈敏度。我國規(guī)定110kV以上的電壓等級的變壓器繞組常選用中性點直接接地系統(tǒng)，而且還要考慮到三次諧波的影響，會使電流、電壓畸變。采用三角形接法可以消除三

39、次諧波的影響。本次設計采用Y0Y0接線方法。 5）主變壓器冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。自然風冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，具有節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。綜上所述，本設計選擇強迫油循環(huán)風冷卻。主變壓器的選擇確定所選變壓器型號：SFSL1-31500，其技術數據如表3-1表3-1主變壓器SFSZL7-31500/110技術數據額定電壓kV連接組空載損耗（kW） 負載損耗阻抗電壓（%）空載電流（%）高中低（KW）高中高

40、低中低110±8*1.25%38.5±2*2.5%6.3Yny0d1132.2149 10.56.50.783 變電站短路電流計算在電力系統(tǒng)設計中，短路電流的計算應按遠景規(guī)劃水平年來考慮，遠景規(guī)劃水平年一般取工程建成后510年中的某一年。計算內容為系統(tǒng)在最大運行方式時，每個樞紐點的三相短路電流。3.1 短路故障產生的原因所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或互相接觸并產生超出規(guī)定值的大電流。造成短路故障的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞、誤操作、雷擊或過電壓擊穿。詳細地說有以下幾種：1.設備原因電氣設備、元件的損壞。如：設備絕緣部分老化或設備自身有缺陷，正常運

41、行時被擊穿短路，以及設計、安裝、維護不當所造成的設備缺陷最終發(fā)展成短路故障。2.自然原因氣候惡劣。如：大風、低溫、導線覆冰引起架空線倒桿斷線，因遭受直擊雷或雷電感應，設備過電壓，絕緣被擊穿等。3.人為原因工作人員違反操作規(guī)程帶負荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屬性短路；人為疏忽接錯線造成短路或運行管理不善造成小動物接觸帶電設備形成短路事故等。3.2 短路電流計算目的1.在選擇電氣主接線時，為比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流措施等均要進行必要的短路電流計算。2.在選擇電氣設備時，如高壓斷路器，隔離開關等，為保證設備在正常運行和故障情況下都

42、能安全可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值。計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩(wěn)定；計算短路電流的沖擊值，用以校驗設備的動穩(wěn)定。3.計算屋外高壓配電裝置時需要短路條件校驗的相間和相對地的距離。選擇繼電保護方式和進行整定計算需要各種短路時的短路電流為依據。4.接地裝置的設計，也需要短路電流計算。3.3短路故障的類型供電系統(tǒng)中短路的類型與其電源的中性點是否接地有關。基本分為三相短路，兩相短路，單相短路和兩相接地短路。其中三相短路程度最嚴重。3.4短路故障的危害供電系統(tǒng)發(fā)生短

43、路后，電路阻抗比正常運行時阻抗小很多，短路電流通常超出正常工作電流幾十倍直至數百倍以上，它會帶來嚴重后果：1.短路電流的熱效應巨大的短路電流通過導體，短時間內產生很大熱量，形成很高溫度，極易造成設備過熱而損壞。2.短路電流的電動力效應由于短路電流的電動力效應，導體間將產生很大的電動力。電動力會影響電氣設備的機械強度，嚴重時設備可能變形甚至損壞。3.短路系統(tǒng)電壓下降短路造成系統(tǒng)電壓突然下降，對用戶帶來很大影響，使設備不能正常工作甚至損壞設備，影響正常工作和學習。4.不對稱短路的磁效應不對稱短路電流的磁效應所產生的足夠的磁通在鄰近的電路內能感應出很大的電動勢。5.短路時的停電事故短路時會造成停電事

44、故，給國民經濟帶來損失。6.破壞系統(tǒng)穩(wěn)定造成系統(tǒng)瓦解短路可能造成的最嚴重的后果就是使并列運行的各個發(fā)電廠之間失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，最終造成系統(tǒng)瓦解，形成地區(qū)性或區(qū)域性大面積停電。3.5短路電流計算的內容1.短路點的選?。焊骷夒妷耗妇€、各級線路末端。2.短路時間的確定：根據電氣設備選擇和繼電保護整定的需要，確定計算短路的時間。3.短路電流的計算：最大運行方式下最大短路電流；最小運行方式下最小短路電流；各電壓中性點不接地系統(tǒng)的單相短路電流。計算項目及條件，取決于計算短路電流的目的。3.6 短路電流計算方法供電系統(tǒng)某處發(fā)生短路時，需要計算出短路電流就必須首先計算出短路點到電源回路總阻抗值。電路元件

45、電氣參數的計算有兩種方法：標幺值法和有名值法。具體運用，要結合實際情況和個人喜好確定。高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準值：基準容量： = 100MVA基準電壓：（kV） 6.3 37 1153.7 短路電流計算的步驟1）計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網絡圖；3）選擇短路點：設計的變電站是降壓變電站，有三個電壓等級110kV、35kV和6kV。母線的電壓等級也就是這三種，所以在每個電壓等級的母線上選取一個短路點。 4）對網絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標

46、幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。 標幺值： 有名值： 5）計算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： 短路電流沖擊值： 3.8 短路電流計算本次設計的方案一與方案四的短路電流計算相同 1）各繞組的短路電壓分別為： 110kV側： 35kV側： -0.755.185.610.5 21%21%)31()32()21(2=-+=-+=-kkkkUUUU6kV側：- 25.7 10.55.65.1821%21%)21()32()31(3=-+=-+=-kkkkUUUU 2）各繞組電抗標幺值計算如下： =（%/100）×=（11/100）×（100/40）=0.349 =（%/10

47、0）×=（-0.75/100）×（100/40）=-0.019 =（%/100）×=（7.25/100）×（100/40）=0.181 3）計算系統(tǒng)及線路阻抗 系統(tǒng)110kV側母線短路電流標幺值為25，則110kV側母線短路電抗為；110kV側2回架空線為LGJ-300，長度為20km，查表得電抗為0.4，則32線路電抗值為：Xi =32*0.4=12.8，其標么值為：Xi*=12.8*100/115*115= 0.097 4）等值電路圖及簡化圖如圖（4-1）圖4-1 等值電路圖 d1點短路時：等值網絡為（圖4-2） 圖4-2 d1點短路時的等值網絡次暫

48、態(tài)短路電流標幺值：30.110885.0/11*"*=åXI 次暫態(tài)短路電流有名值：BUSIIav)1153(10030.113''*''=5.67´´= kV kAIich.14.465.6755.255.2''=´=´= 沖擊電流： 全電流最大有效值：IIch52.152.1''´=5.67=8.62kA 短路容量： MVASISB.113010030.11''*=´=´= d2點短路時： 等值網絡為（圖4-3） 圖4-3

49、 d2點短路時等值電路94.3254.0/11*"*=åXI 次暫態(tài)短路電流標幺值：kAUSIIavB15.6)373(10094.33''*''=´´= 次暫態(tài)短路電流有名值：AIichk68.1515.655.255.2''=´=´= 沖擊電流： 全電流最大有效值：AIIchk35.915.652.152.1''=´= 短路容量：MVASISB.39410094.3''*=´=´= d3點短路時： 等值網絡為（圖4-4）

50、圖4-4 d3點短路時等值電路 次暫態(tài)短路電流標幺值：28.3305.0/11*"*=åXI kAUSIIavB06.30)3.63(10028.33''*''=´´= 次暫態(tài)短路電流有名值：AIichk65.7606.3055.255.2''=´= 沖擊電流：AIIchk69.4506.3052.152.1''=´= 全電流最大有效值： 短路容量：MVASISB.32810028.3''*=´=´= 4 電氣設備的選擇4.1 概述電氣

51、設備及母線選擇是變電所設計的主要內容之一。正確選擇電氣設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全經濟運行的重要條件。在進行電氣設備選擇時，應根據工作實際情況，在保證可靠性的前提下，積極、穩(wěn)妥地采用新技術并注意節(jié)省選擇合適的電氣設備。其基本要求是：電氣設備要能可靠地工作，必須按正常的工作條件選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動熱穩(wěn)定。4.1.1 一般原則1.電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。若有比三相短路電流還大的短路電流則應按較大的計算。2.用熔斷器保護的電器可以不校驗動、熱穩(wěn)定。當熔斷器有限流作用或保護電壓互感器回路是可不驗算動、熱穩(wěn)定。4.1.2 技術條件1）按正常工作條件選擇導體和電氣電壓：所選電器和電纜允許最高工作