某市110KV中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 某市110KV中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計系 別 電 氣 工 程 系 專 業(yè) 電力系統(tǒng)自動化技術(shù) 班 級 姓 名 學 號 指導教師（職稱） 日 期 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書電氣工程 系2012屆 電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù) 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）題目某市 110KV 中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計校內(nèi)（外）指導教師職 稱工作單位及部門聯(lián)系方式電氣工程系一、題目說明（目的和意義）：隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，某市需新建一110KV中心變電所。本設(shè)計通過對110KV一次降壓變電所一次部分的理論設(shè)計，使學生對所學過的專業(yè)知識有一較系統(tǒng)的整理和集成，同時熟悉和掌握工業(yè)環(huán)境下變電所

2、的一般設(shè)計方法、設(shè)計思路、過程，為將來從事實際工作打下堅實的理論基礎(chǔ)。二、設(shè)計（論文）要求（工作量、內(nèi)容）：（一）內(nèi) 容 1 選擇變電所主變臺數(shù)、容量及型式；  2 設(shè)計本變電所的電氣主接線，選出數(shù)個電氣主接線方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定一個最佳方案；  3 進行必要的短路電流計算；  4 對必須的防雷接地系統(tǒng)進行設(shè)計； 5 選擇和校驗所需的電氣設(shè)備。（二）要 求 1 根據(jù)已給出的技術(shù)參數(shù)與條件，提出兩個以上的主接線方案，并優(yōu)選出一個進行設(shè)計； 2 選擇變壓器臺數(shù)、容量及型式； 3 設(shè)計對變電所廠區(qū)和主變進行防雷設(shè)計； 4 對設(shè)備和器件

3、選擇進行表冊，并作出技術(shù)評估和改進意見； 5 寫出設(shè)計說明書，其中須附有200字左右的中、英文摘要。 三、進度表日 期內(nèi) 容20112012學年十五周-十六周十七周-十九周二十周20112012春第一周-第二周變電所主接線圖設(shè)計；根據(jù)企業(yè)平面布局圖確定變電所位置；變電所總體布置方案設(shè)計；變壓器保護系統(tǒng)設(shè)計；防雷接地系統(tǒng)設(shè)計；設(shè)備、器件選擇及表冊；技術(shù)評估。撰寫論文答辯完成日期2011 2012 學年秋 第二十周答辯日期20112012學年春 第一、二周 四、主要參考文獻、資料、設(shè)備和實習地點及翻譯工作量：1劉介才主編工廠供電（第三版）北京:機械工業(yè)出版社，20002工廠配電設(shè)計手冊北京:水利電

4、力出版社，19843工廠常用電氣設(shè)備手冊（上、下及補充冊）北京:水利電力出版社，19863劉光源主編電工實用手冊北京:中國電力出版社，20004何利民，尹全英主編簡明電工手冊北京:中國建筑出版社，19955張鳳珊主編電氣控制及可編程控制器北京:中國輕工業(yè)出版社，19996金代中主編電工速查速算手冊北京:機械工業(yè)出版社，2001教研室意見： 教研室主任（簽字）： 2012年10月 日附頁：10kV一次降壓變電所技術(shù)設(shè)計技術(shù)參數(shù)與條件一、給定參數(shù)1 設(shè)計變電所建在城西 2KM 處，建成后，除向周圍地區(qū)負荷供電外，還輸送部分系統(tǒng)的交換功率。2系統(tǒng)電源情況如下： 綜合小水電：S=24MVA

5、，L1= 20KM ，35KV 雙回送入變電所，豐水期滿發(fā)電，枯水期只發(fā)三分之一容量，近區(qū)用電及站用電占發(fā)電容量的 10% ，最大運行方式時的綜合電抗折算至 SJ=100MVA 時， XJ*=3 。本市火電廠：發(fā)電機兩臺， Pe=5MW ， cose=0.8 ， Xd=0.18, 經(jīng)一臺雙繞組變壓器 SL712500KVA ，6.3KV/35KV ，Ud%=8 ，L2= 5KM 用架空線輸入變電所，其廠用電占5%，近區(qū)用電占15% 。 省電網(wǎng)：由西南方向經(jīng)110KV ，L3= 65KM 的輸電線路與變電所相連，對本市的發(fā)供電起綜合平衡作用。3變電所最大負荷利用小時數(shù) TMAX=600

6、0h, 同時率取 0.9。4 10KV 用戶負荷資料如下表所示：序號用戶名稱最大負荷負荷級數(shù)功率因數(shù)1城市區(qū)8MW0.952化肥廠2MW0.903工業(yè)區(qū)3.5MW0.904農(nóng)機廠1.5MW0.855開發(fā)區(qū)4MW0.85 變電所建成后第五年總負荷增加到 30.6MW ，建成后第十年總負荷增加到 49.3MW。 5 變電所自用負荷以 2 臺 100KVA 考慮。  6 氣象及地質(zhì)條件：設(shè)計變電所地處半丘陵區(qū)，無污染影響，年最高溫度 40 度，最熱月平均溫度 34 度，年最低溫度 40 度，最熱地下 0.8M 處土壤平均溫度 30.4 度，海拔高度為 50M 。2、 變

7、電所的地理位置圖摘 要變電所作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行。本論文中待設(shè)計的變電所是一座降壓、樞紐變電所，在系統(tǒng)中起著匯聚、分配和平衡電能的作用，擔負著向該地區(qū)工廠、農(nóng)村供電的重要任務(wù)。該變電所的建成，不僅增強了當?shù)仉娋W(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且為當?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了足夠的電能，從而達到使本地區(qū)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟地運行的目的。本論文某市110kv變電所電氣一次部分初步設(shè)計，首先通過對原始資料的分析及根據(jù)變電所的總負荷選擇主變壓器，同時根據(jù)主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求，選擇了兩種待選主接線方案進行了技術(shù)比較，淘汰較差的方案，確定了變電所電氣主接線方案。其次進

8、行短路電流計算，從三相短路計算中得到當短路發(fā)生在各電壓等級的母線時，其短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的值。再根據(jù)計算結(jié)果及各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行主要電氣設(shè)備的選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器等）。本次設(shè)計基本上滿足了任務(wù)書的要求，同時也滿足了變電所的設(shè)計要求，使電力系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定的運行。電氣主接線設(shè)計；短路電流計算；電氣設(shè)備選擇；防雷裝置AbstractT Electrical main wiring design; short-circuit current calculation; electrical equipment selection; li

9、ghtning protection equipment.目 錄摘 要IVABSTRACTV第一章 緒 論11.1選題背景11.2選題意義11.3變電所發(fā)展概況11.4設(shè)計原始資料2變電所的出線2負荷情況21.5設(shè)計內(nèi)容2第二章 電氣主接線的選擇32.1選擇原則32.1.1 主接線設(shè)計的基本要求及原則3：2.1.2 變電所主接線設(shè)計原則3主接線的基本形式和特點4變電所各接線方案的確定42.2主接線的形式42.2.1 110KV側(cè)主接線方案42.2.2 35KV側(cè)主接線方案62.2.3 10KV側(cè)主接線方案72.2.4 最優(yōu)方案的確定8第三章 主變壓器的選擇93.1 變電所主變壓器臺數(shù)的確定93

10、.1.1 主變臺數(shù)確定的要求：93.1.2 變電所主變壓器容量的確定93.1.3 變電所主變壓器型式的選擇93.2 站用變臺數(shù)、容量和型式的確定9站用變臺數(shù)的確定93.2.2 站用變?nèi)萘康拇_定103.2.3 站用變型式的選擇10第四章 短路電流計算114.1 短路電流計算的目的及假設(shè)11短路電流計算的目的11短路電流計算的一般規(guī)定11短路電流計算的基本假設(shè)114.2 短路電流計算的步驟114.3 短路電流的計算134.3.1 基準值選取SB=100MVA,UB為各側(cè)的平均額定電壓134.3.2 短路點的確定及其計算144.3.3 繪制短路電流計算結(jié)果：17第五章 電氣設(shè)備的選擇185.1電氣設(shè)

11、備選擇的一般原則18電氣設(shè)備選擇的一般技術(shù)條件18按正常工作條件選擇電氣設(shè)備185.1.3 按短路情況校驗195.2 高壓電氣設(shè)備205.2.1 斷路器選擇與檢驗215.2.2 隔離開關(guān)的選擇與校驗235.2.3 電流互感器選擇與檢驗245.2.4 電壓互感器的選擇及校驗265.2.5 母線與電纜的選擇與校驗27第六章接地刀閘與避雷器的選擇296.1 接地刀閘選擇296.2 避雷器296.2.1 避雷器的參數(shù)296.2.2 避雷器的配置原則296.2.3 避雷器的選擇及結(jié)果30結(jié) 論31致 謝32參考文獻33附錄一：34第一章 緒 論1.1選題背景電力已成為人類歷史發(fā)展的主要動力資源，如要科學

12、合理的使用及分配電力，必須從工程的設(shè)計要求來提高電力系統(tǒng)的可靠性、靈活性和經(jīng)濟運行效率，從而達到降低成本，提高經(jīng)濟效益的目的。變電所是電力系統(tǒng)配電傳輸不可缺少的重要組成部分，它直接影響整個電力網(wǎng)絡(luò)的安全和電力運行的經(jīng)濟成本，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。電氣主接線是發(fā)電廠變電所電氣部分的主體，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置方式的確定，對電力系統(tǒng)的可靠、靈活、經(jīng)濟運行起著決定性的作用。目前，110KV、35KV常規(guī)變電所在城農(nóng)網(wǎng)中仍占有較大的比重，其一次、二次設(shè)備都比較落后，繼電保護裝置多為電磁式繼電器組合而成，一般只

13、具有當?shù)乜刂乒δ?，多為有人值班運行方式。隨著電網(wǎng)運行自動化系統(tǒng)的提高,變電所綜合自動化系統(tǒng)發(fā)揮著越來越強大的作用,少人或無人值守變電所將成為今后變電運行的主流方式，對原有電站及新建電站實現(xiàn)無人值守勢在必行。對設(shè)計人員來講，我們只有不斷提高自身素質(zhì)，才能跟得上電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，為電力事業(yè)的興盛盡一點微薄之力。1.2選題意義變電所是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。變電所起變換電壓作用的設(shè)備是變壓器，除此之外，變電所的設(shè)備還有開閉電路的開關(guān)設(shè)備，匯集電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護裝置和防雷保護裝置、調(diào)度

14、通信裝置等，有的變電所還有無功補償設(shè)備。本設(shè)計針對變電所進行設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括：變壓器臺數(shù)和容量的選擇、主接線的選擇、短路電流的計算、主要電器設(shè)備的選擇和校驗、繼電保護及變電所防雷等。通過對110KV降壓變電所電氣部分的設(shè)計，使我明白其目的在于使我們通過這次畢業(yè)設(shè)計，能夠得到各方面的充分訓練，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計任務(wù)加深了對所學知識內(nèi)在聯(lián)系的理解，并能靈活的運用。1.3變電所發(fā)展概況隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計算機技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它集變電所中的控制、保護、測量、中央信號、故障錄波等功能于一身，替代了原常規(guī)的突出式和插件式電磁保護、晶體管保護、集成電路保護。常規(guī)控制、保護裝置

15、已逐步從電力系統(tǒng)中退出，取而代之的則是這種新型的微機監(jiān)控方式，它運用了自動控制技術(shù)、微機及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計，組成計算機的軟硬件設(shè)備代替人工,利用變電所中的遠動終端設(shè)備來完成對站中設(shè)備的遙信、遙測、遙調(diào)、遙控即四遙功能。這就為實現(xiàn)變電所無人值守提供了前提條件。變電所、所綜合自動化和無人值守是當今電網(wǎng)調(diào)度自動化領(lǐng)域中熱門的話題，在當今城、農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造中正被廣泛采用。1.4設(shè)計原始資料變電所的出線變電所的電壓等級為110kV/35kV/10kV，設(shè)兩臺主變，變電所最終規(guī)模的進出線回路數(shù)為：110kV：省電網(wǎng)35kV：3回（電源進線）10kV：6回（終端用戶）1.4.2負荷情

16、況35kV、10kV負荷情況見下表。表1.1 負荷情況表電壓等級負荷級別最大負荷（MW）合計負荷（MW）10kVI819 MWIII2II3.5III1.5II4站用電I0.40.4 MW線路長度110kV： 架空線，65公里35kV： 架空線，45 公里1.5設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計的題目是某市110KV中心變電所電氣一次部分初步設(shè)計。根據(jù)設(shè)計的要求，在設(shè)計的過程中，根據(jù)變電站的地理環(huán)境，容量和各回路數(shù)確定變電站電氣主接線和站用電接線并選擇各變壓器的型號、進行參數(shù)計算、畫等值網(wǎng)絡(luò)圖、并計算各電壓等級側(cè)的短路電流、列出短路電流結(jié)果表、計算回路持續(xù)工作電流、選擇各種高壓電氣設(shè)備、并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路

17、電流計算結(jié)果表校驗各高壓設(shè)備。第二章 電氣主接線的選擇2.1選擇原則電氣主接線是變電所設(shè)計的首要任務(wù)，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線案的確定與電力系統(tǒng)及變電所運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)。并對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。因此，主接線的設(shè)計必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析論證，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定變電所主接線的最佳方案。2.1.1 主接線設(shè)計的基本要求及原則變電所主接線設(shè)計的基本要求有以下幾點：（1）可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線的設(shè)計必須滿足這個要求。因為電能的發(fā)送及使用必須在同一時間進行，所以電力系統(tǒng)中任何一個環(huán)

18、節(jié)故障，都將影響到整體。供電可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，評估某個主接線圖的可靠性時，應(yīng)充分考慮長期運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設(shè)計規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經(jīng)驗的總結(jié)，設(shè)計時應(yīng)該予以遵循。 （2）靈活性 電氣主接線不但在正常運行情況下能根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快的退出設(shè)備、切除故障，使停電時間最短、影響范圍最小，并在檢修設(shè)備時能保證檢修人員的安全。 （3）操作應(yīng)盡可能簡單、方便 電氣主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又

19、不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便，或造成不必要的停電。（4）經(jīng)濟性 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用最小，占地面積最少，使變電所盡快的發(fā)揮經(jīng)濟效益。 （5）應(yīng)具有擴建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快，因此，在選擇主接線時，應(yīng)考慮到有擴建的可能性。： 變電所主接線設(shè)計原則1變電所的高壓側(cè)接線，應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線方式，在滿足繼電保護的要求下，也可以在地區(qū)線路上采用分支接線，但在系統(tǒng)主干網(wǎng)上不得采用分支接線。2在6-10kV配電裝置中，出線回路數(shù)不超過5回時，一般采用單母線接線方式，出線回路數(shù)在6回及以上時，采用單

20、母分段接線，當短路電流較大，出線回路較多，功率較大，出線需要帶電抗器時，可采用雙母線接線。 3在35-66kV配電裝置中，當出線回路數(shù)不超過3回時，一般采用單母線接線，當出線回路數(shù)為48回時，一般采用單母線分段接線，若接電源較多、出線較多、負荷較大或處于污穢地區(qū)，可采用雙母線接線。 4在110-220kV配電裝置中，出線回路數(shù)不超過2回時，采用單母線接線；出線回路數(shù)為34回時，采用單母線分段接線；出線回路數(shù)在5回及以上，或當“0220KV配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位；出線回路數(shù)在4回及以上時，一般采用雙母線接線。 5當采用SF6等性能可靠、檢修周期長的斷路器，以及更換迅速的手車式斷路器時，均可不

21、設(shè)旁路設(shè)施。 總之，以設(shè)計原始材料及設(shè)計要求為依據(jù)，以有關(guān)技術(shù)規(guī)程為標準，結(jié)合具體工作的特點，準確的基礎(chǔ)資料，全面分析，做到既有先進技術(shù)，又要經(jīng)濟實用。2.1.3主接線的基本形式和特點主接線的基本形式可分兩大類：有匯流母線的接線形式和無匯流母線的接線形式。在電廠或變電所的進出線較多時（一般超過4回），為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰、運行方便、有利于安裝和擴建。缺點是有母線后配電裝置占地面積較大，使斷路器等設(shè)備增多。無匯流母線的接線使用開關(guān)電器少，占地面積少，但只適用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的電廠和變電所。有匯流母線的主接線形式包括單母線和雙母線接線。單母線

22、又分為單母線無分段、單母線有分段、單母線分段帶旁路母線等形式；又母線又分為雙母線無分段、雙母線有分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線等方式。無匯流母線的主接線形式主要有單元接線、擴大單元接線、橋式接線和多角形接線等。2.1.4變電所各接線方案的確定在對原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對電氣主接線的可靠性、靈活性、及經(jīng)濟性等基本要求，綜合考慮在滿足技術(shù)、經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其為技術(shù)先進、供電可靠安全、經(jīng)濟合理的主接線方案。供電可靠性是變電所的首要問題，主接線的設(shè)計，首先應(yīng)保證變電所能滿足負荷的需要，同時要保證供電的可靠性。變電所主接線可靠性擬從以下幾個方面考慮：1斷路器檢修時，不影響連續(xù)供電；2

23、線路、斷路器或母線故障及在母線檢修時，造成饋線停運的回數(shù)多少和停電時間長短，能否滿足重要的I、II類負荷對供電的要求； 3變電所有無全所停電的可能性。主接線還應(yīng)具有足夠的靈活性，能適應(yīng)多種運行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便，高度靈活，檢修安全，擴建發(fā)展方便。     主接線的可靠性與經(jīng)濟性應(yīng)綜合考慮，辯證統(tǒng)一，在滿足技術(shù)要求前提下，盡可能投資省、占地面積小、電能損耗少、年費用（投資與運行）為最小。2.2主接線的形式2.2.1 110KV側(cè)主接線方案A方案：單母線分段接線（見圖2-1） 圖2-1單母線分段接線B方案：雙母線接線（見圖2-2）

24、圖2-2 雙母線接線分析：A方案的主要優(yōu)缺點：（1）母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止工作，另一母線仍繼續(xù)工作；（2）雙回路供電的重要用戶，可將雙回路分別接于不同母線分段上，以保證對重要用戶的供電；（3）段母線發(fā)生故障或檢修時，必須斷開在該段母線上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回線路供電的用戶停電；（4）一出線的開關(guān)檢修時，該回線路必須停止工作；（5）出線為雙回線路時，會使架空線出現(xiàn)交叉跨越；（6）110kV為高電壓等級，一旦停電，影響下級電壓等級供電，其重要性較高，因此本變電所設(shè)計不宜采用單母線分段接線。 B方案的主要優(yōu)、缺點：（1）檢修母線時，電源和出線可以繼續(xù)工作，不

25、會中斷對用戶的供電；（2）檢修任一母線隔離開關(guān)時，只需斷開該回路；（3）工作母線發(fā)生故障后，所有回路能迅速恢復(fù)供電；（4）可利用母聯(lián)開關(guān)代替出線開關(guān)；（5）便于擴建；（6）雙母線接線設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，投資、占地面積較大，運行中需要隔離開關(guān)切斷電路，容易引起誤操作；（7）經(jīng)濟性差。結(jié)論：A方案一般適用于110KV出線為3、4回的裝置中；B方案一般適用于110KV出線為5回及以上或者在系統(tǒng)中居重要位置、出線4回及以上的裝置中。綜合比較A、B兩方案，并考慮本變電所110KV進出線共6回，且在系統(tǒng)中地位比較重要，所以選擇B方案雙母線接線為110KV側(cè)主接線方案。2.2.2 35KV側(cè)主接線方案

26、A方案：單母線接線圖2-3單母線接線B方案：單母線分段接線 圖2-4單母線分段接線分析：A方案的主要優(yōu)缺點： （1）接線簡單、清晰、設(shè)備少、投資小、運行操作方便且利于擴建，但可靠性和靈活性較差；（2）當母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，各回路必須在檢修或故障消除前的全部時間內(nèi)停止工作；（3）出線開關(guān)檢修時，該回路停止工作。B方案的主要優(yōu)缺點：（1）當母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止工作，另一母線仍繼續(xù)工作；（2）對雙回路供電的重要用戶，可將雙回路分別接于不同母線分段上，以保證對重要用戶的供電；（3）當一段母線發(fā)生故障或檢修時，必須斷開在該段母線上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使

27、該段單回線路供電的用戶停電； （4）任一出線的開關(guān)檢修時，該回線路必須停止工作；（5）當出線為雙回線時，會使架空線出現(xiàn)交叉跨越。結(jié)論：B方案一般速用于35KV出線為4-8回的裝置中。綜合比較A、B兩方案，并考慮本變電所35KV出線為2回，所以選擇B方案單母線分段接線為35KV側(cè)主接線方案。2.2.3 10KV側(cè)主接線方案A方案：單母線接線（見圖2-3）。B方案：單母線分段接線（見圖2-4）。分析：A方案的主要優(yōu)缺點：（1）接線簡單、清晰、設(shè)備少、投資小、運行操作方便且利于擴建，但可靠性和靈活性較差；（2）當母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時；各回路必須在檢修或故障消除前的全部時間內(nèi)停止工作；（

28、3）出線開關(guān)檢修時，該回路停止工作。B方案的主要優(yōu)缺點：（1）母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止工作，另一母線仍繼續(xù)工作；（2）對雙回路供電的重要用戶，可將雙回路分別接于不同母線分段上，以保證對重要用戶的供電；（3）當一段母線發(fā)生故障或檢修時，必須斷開在該段母線上的全部電源和引出線，樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回線路供電的用戶停電；（4）任一出線的開關(guān)檢修時，該回線路必須停止工作；（5）當出線為雙回線時，會使架空線出現(xiàn)交叉跨越。結(jié)論：B方案一般適用于10KV出線為6回及以上的裝置中。綜合比較A、B兩方案，并考慮本變電所10KV出線為6回，所以選擇B方案單母線分段接線為10KV側(cè)主接線方案。 最

29、優(yōu)方案的確定通過對原始資料的分析及根據(jù)主接線的經(jīng)濟可靠、運行靈活的要求，選擇了兩種待選主接線方案進行了技術(shù)比較，淘汰較差的方案，確定了變電所電氣主接線方案。即確定了本次設(shè)計主接線的最優(yōu)方案（主接線圖見附圖）：第三章 主變壓器的選擇3.1 變電所主變壓器臺數(shù)的確定3.1.1 主變臺數(shù)確定的要求： 1對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。 2對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型專用變電所，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)臺主變壓器的可能性?？紤]到該變電所為一重要中心、樞紐變電所，在系統(tǒng)中起著匯聚、分配和平衡電能的作用，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密，且在一次主接線中已考慮采用旁路帶主

30、變的方式。故選用兩臺主變壓器，并列運行且容量相等。3.1.2 變電所主變壓器容量的確定主變壓器容量確定的要求： 1主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考到遠期1020年的負荷發(fā)展。2根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應(yīng)考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設(shè)計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷對一般性變電所停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的6070%。由于變電所建成后第五年總負荷增加到30.6MW，建成十年后總負荷增加到49.3MW,故選兩臺50MVA的主變壓器就可滿足負荷需求。3.1.3 變電

31、所主變壓器型式的選擇具有三種電壓等級的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器采用三饒組。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定 對電力系統(tǒng)一般要求10kV及以下變電所采用一級有載調(diào)壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國110kV及以上電壓變壓器繞組都采用連接；35kV采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用型連接。表3.1 主變參數(shù)表型號電壓組合及分接范圍阻抗電壓空載電流連接組高壓中壓低壓高-中高-低中-低13YN，yn0,d11

32、SFSZ7-40000/110×1.25%37±5%10.510.5186.53.2 站用變臺數(shù)、容量和型式的確定3.2.1站用變臺數(shù)的確定對大中型變電所，通常裝設(shè)兩臺站用變壓器。因站用負荷較重要，考慮到該變電所具有兩臺主變壓器和兩段10kV母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設(shè)兩臺站用變壓器，并采用暗備用的方式。3.2.2 站用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用。考慮到兩臺站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當任意一臺變壓器因故

33、障被斷開后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。3.2.3 站用變型式的選擇 考慮到目前我國配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實現(xiàn)電力設(shè)備逐步向無油化過渡的目標，可選用干式變壓器。表3.2站用變參數(shù)表型號電壓組合連接組標號空載損耗(KW)負載損耗(KW)空載電流(%)阻抗電壓(%)高壓高壓分接范圍低壓S9-100/1010.5±5%0.4Y,yn00.291.501.64因本站有許多無功負荷，且離發(fā)電廠較近，為了防止無功倒送也為了保證用戶的電壓，以及提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性，應(yīng)進行合理的無功補償。根據(jù)設(shè)計要求，自然功率應(yīng)未達到規(guī)定標準的變電所，應(yīng)安裝并聯(lián)電容補償裝置，電容器裝置應(yīng)

34、設(shè)置在主變壓器的低壓側(cè)或主要負荷側(cè)，電容器裝置宜用中性點不接地的星型接線。電力工程電力設(shè)計手冊規(guī)定“對于35-110KV變電所，可按主變壓器額定容量的10%-30%作為所有需要補償?shù)淖畲笕萘啃詿o功量，地區(qū)無功或距離電源點接近的變電所取較低者；地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所取較低者；地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所取較高者。第四章 短路電流計算4.1 短路電流計算的目的及假設(shè)4.1.1短路電流計算的目的1在選擇電氣主接線時，為了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的措施等，均需進行必要的短路電流計算。2在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安

35、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。3在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。4在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。5按接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。4.1.2短路電流計算的一般規(guī)定1驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)僅按在切換過程中可能并列運行的接線方式。2選擇導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

36、反饋作用的導步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。3選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。4導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。4.1.3短路電流計算的基本假設(shè)1正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；2所有電源的電動勢相位角相同；3電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；4不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；5元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；6系統(tǒng)短路時是金屬性短路。4.2 短路電流計算的步驟目前在電力變電所建設(shè)工程設(shè)計中，計算短路電流的方法通常是

37、采用實用曲線法，其步驟如下：1選擇要計算短路電流的短路點位置；2按選好的設(shè)計接線方式畫出等值電路圖網(wǎng)絡(luò)圖；（1）在網(wǎng)絡(luò)圖中，首選去掉系統(tǒng)中所有負荷之路，線路電容，各元件電阻；(2）選取基準容量 和基準電壓Ub（一般取各級的平均電壓）基準有四個，即基準容量（SB）、基準電流（IB）、基準電壓（UB）和基準阻抗（ZB）。在此計算中，選取基準容量SB=1000MVA，基準電壓UB為各電壓級的平均額定電壓（115kV、37kV、10.5kV）。選定基準量后，基準電流和基準阻抗便已確定：基準電流： 基準阻抗： ；(3) 將各元件電抗換算為同一基準值的標么電抗（1）系統(tǒng)S或發(fā)電廠G的等效電抗標幺值： 或

38、（5.1）式中 、 系統(tǒng)或發(fā)電廠的容量，MVA； 、 系統(tǒng)或發(fā)電廠以其本身容量為基準的等效電抗標幺值。 （4）線路電抗標幺值： （5.2）式中 線路單位長度的電抗值，其中，單根導線為0.4/km，二分裂導線為0.31/km； 線路的長度，km。 （5）變壓器電抗標幺值：本設(shè)計中主變?yōu)槿@組，已給出了各繞組兩兩之間的短路電壓百分數(shù)，即、。則可求出高、中、低壓繞組的短路電壓百分數(shù)，分別為 （5.3a） （5.3b） （5.3c）再按與雙繞組變壓器相似的計算公式求變壓器高、中、低壓繞組的電抗標幺值，分別為 （5.4a） （5.4b） （5.4c） （6）由上面的推斷繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖；3對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，

39、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幺值，即轉(zhuǎn)移電抗；4求其計算電抗；5由運算曲線查出短路電流的標么值；6計算有名值和短路容量；7計算短路電流的沖擊值； (1) 對網(wǎng)絡(luò)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幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。標幺值：有名值： (2) 計算短路容量，短路電流沖擊值短路容量： 短路電流沖擊值：8繪制短路電流計算結(jié)果表。4.3 短路電流的計算4.3.1 基準值選取SB=100MVA,UB為各側(cè)的平均額定電壓1.主變壓器參數(shù)的計算 ：U12=10.5 U13=18 U23=6.

40、5U1=×(10.5+18-6.5)=11U2=×(10.5+6.5-18)=-0.5U3=×(6.5+18-10.5)=72電抗標么值：X1=X2=X3=3站用變壓器的計算： Ud%=4X4=4系統(tǒng)等值電抗計算110KV母線側(cè)：XS1=r1l1=65×0.4×=0.197水電廠側(cè):XS2=r2l2=20×0.4×=0.295火電廠側(cè)：Xs3= r3l3=65×0.4×=0.197X水=0.2×=0.67X火=0.18×=1.444.3.2 短路點的確定及其計算在此變電所設(shè)計中，電壓等

41、級由四個，等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖4-1所示：圖4-1等值網(wǎng)絡(luò)圖1短路點k1的計算見圖4-2圖4-2 K1等值網(wǎng)絡(luò)圖短路回路總電抗為：=電源總額定容量：=+=42.5MVA計算電抗 ： Xjs=0.15×X”*=I” =16.7×0.213=3.6KAIsh=2.55×3.6=9.18KAIch=1.52×I”=1.52×3.6=5.5KAS”=2短路點k2的計算見圖4-3圖4-3 K2點等值網(wǎng)絡(luò)圖短路回路總電抗為：=電源總額定容量：=+=42.5MVA計算電抗 ： Xjs=0.2×X”*=KAKAI” =0.66×11.8=7.8K

42、AIsh=2.55×7.8=19.89Ich=1.52×I”=1.52×7.8=11.86KAS”=3短路點k3的計算見圖4-4圖4-4 k3點等值網(wǎng)絡(luò)圖短路回路總電抗為：=1.042電源總額定容量： =+=42.5MVA計算電抗 ： Xjs=0.44X”*=KAI” =2.3×2.3=5.3KAIsh=2.55×5.3=13.5KAIch=1.52×I”=1.52×5.3=8.1KAS”=(1) 短路點k4的計算見圖4-5圖4-5 K4點等值網(wǎng)絡(luò)圖短路回路總電抗為：=42+1.042=41電源總額定容量：=+=42.5MV

43、A計算電抗 : Xjs=41×X”*=KAI” =61.34×0.06=3.7KAIsh=2.55×3.7=9.4KAIch=1.52×I”=1.52×3.7=5.6KAS”= 繪制短路電流計算結(jié)果：表4-1 短路電流計算結(jié)果數(shù)值 各量X”*(KA)I”(KA)Ish(KA)Ich(KA)S”(MVA)110KV16.73.69.185.5685.935KV11.87.819.8911.86472.8510KV2.35.313.58.191.80.4KV0.063.79.45.62.6第五章 電氣設(shè)備的選擇導體和電氣的選擇，必須執(zhí)行國家的有關(guān)技

44、術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進合理、安全可靠、運行方便和適當?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則 1應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓狀態(tài)下的要求，并考慮遠景發(fā)展。2應(yīng)力求安全使用、技術(shù)先進、質(zhì)量合格和經(jīng)濟合理。 3應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件長期工作條件下選擇，按短路條件下校驗，保證任何過電壓情況下能正常運行。 4應(yīng)與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致。 5選擇同類設(shè)備的品種不宜過多。 6選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)過正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準。電氣設(shè)備選擇的一般技術(shù)條件選擇的導體和電氣應(yīng)能在正常工作的條

45、件下和發(fā)生過電壓、過電流等情況下保持可靠運行。按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 1額定電壓 電器允許最高工作電壓（）不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓（），即。一般情況下，可按電器的額定電壓（）不低于裝設(shè)地點電網(wǎng)額定電壓（）的條件選擇，即。 2額定電流 電氣設(shè)備的額定電流（），即在額定周圍溫度（）下的長期允許電流，考慮實際溫度后，應(yīng)不小于回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流（），即 或 (5.1)式中 綜合校正系數(shù)。以下列出主要回路的最大持續(xù)工作電流的計算公式：變壓器回路： (5.2)母線回路：中低壓母線，取母線上最大一臺主變的最大持續(xù)工作電流；高壓母線： (5.3)出線回路：單回線 ： (5.4

46、) 雙回線 ： (5.5) 分段回路： (5.6)母聯(lián)回路：取母線上最大一臺主變的最大持續(xù)工作電流。 3按當?shù)丨h(huán)境條件校驗海拔條件：海拔在1000m以下時，可不考慮海拔條件；海拔在1000m及以上時，需考慮海拔對電氣設(shè)備選擇的影響。溫度條件：我國電氣設(shè)備使用的額定環(huán)境溫度分別為+40和+25。不同安裝地區(qū)有不同的實際溫度，表5-1列出了電氣設(shè)備環(huán)境溫度的確定方法，后面數(shù)據(jù)是本所實際環(huán)境溫度。表5.1 電氣設(shè)備在不同安裝場所的實際環(huán)境溫度電氣設(shè)備安裝場所實際環(huán)境溫度（）本所對應(yīng)數(shù)值（）裸導體屋外最熱月平均最高溫度30屋內(nèi)最熱月平均最高溫度+535電器屋外年最高溫度40屋內(nèi)最熱月平均最高溫度+53

47、5其它條件：電氣設(shè)備的選擇中，有些設(shè)備還要考慮到日照、風速、冰雪、污穢等環(huán)境條件的影響。 按短路情況校驗1短路熱穩(wěn)定校驗 導體熱穩(wěn)定校驗條件： (5.7)式中 、 導體的實際截面、允許最小截面，； 短路熱效應(yīng)，（kA）2·s； 導體集膚效應(yīng)系數(shù)； 熱穩(wěn)定系數(shù)。電器熱穩(wěn)定校驗條件： (5.8)式中 t秒時的短路電流，kA；2短路動穩(wěn)定校驗 導體動穩(wěn)定校驗條件： 或 (5.9)式中（） 動穩(wěn)定電流峰值（有效值），kA；（） 短路沖擊電流峰值（有效值），kA。 電器動穩(wěn)定校驗條件： (5.10)式中 、 導體允許應(yīng)力、最大應(yīng)力，Pa。3短路計算時間 導體熱穩(wěn)定校驗的計算時間（）應(yīng)為主保護動

48、作時間（）和斷路器全開斷動作時間（）之和，即。電器熱穩(wěn)定校驗的計算時間（）為后備保護動作時間（）和斷路器全開斷動作時間（）之和，即。4、其它方面校驗除以上各方面的校驗外，電器還應(yīng)進行絕緣水平方面的校驗，導體還應(yīng)進行共振（硬導體特有）、電暈等方面的校驗。5.2 高壓電氣設(shè)備選擇的高壓電器，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行。1電壓 選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug,即，Umax>Ug2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行方式下的持續(xù)工作電流Ig ，即Ie>Ig校驗的一般原則：（1）電器在選定

49、后應(yīng)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最嚴重情況的短路電流。（2）用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定。3短路的熱穩(wěn)定條件Qdt在計算時間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（KA2S）Itt秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）T設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間Ts按下式計算t=td+tkd式中td 繼電保護裝置動作時間內(nèi)（S）tkd斷路的全分閘時間（s）熱穩(wěn)定校驗 I2t*t>= QK It、t-電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間 QK-短路電流熱穩(wěn)定效應(yīng)4動穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短時電流機械效應(yīng)的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是： 上式中 短路沖擊電流幅值及其有效值 允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值 Ies>= Ish Ies、 Ish-短路沖擊電流幅值和電器允許通過的動穩(wěn)定電流幅值5絕緣水平 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水平來確定。由于變壓器短時過載能力很大，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