35kV-110kV變電站電氣主接線部分設計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上110kV/35kV變電站電氣主接線設計摘 要本文首先根據(jù)任務書上所給系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數(shù)，分析負荷發(fā)展趨勢。設計首先查閱了有關資料，收集與研究課題大量的資料，并翻譯了相關的外文資料，然后對負荷分析進行了精確的計算與分析，從負荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了110kV與35kV兩個電壓等級，用擬定方法進行比較從而確定主接線的連接方式，對主接線系統(tǒng)的做了設計，110KV側選擇了單母線分段接線方式，35KV單母線分段帶旁路母線接線方式，然后又通過負荷計算及供電范圍確

2、定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，確定了變壓器用兩臺，容量為31500KVA,型號為SSZ931500/110，對無功功率補償做了明確的計算，然后采用標幺值法對短路計算進行了分析與處理。根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結果，對高壓熔斷器，隔離開關，母線和電壓互感器，電流互感器進行了選型。對主變壓器進行整定計算與分析，對防雷部分進行了計算和分析，確定了防雷的方法,并做出了相應的原理圖。從而完成了110kV/35KV變電站電氣部分的設計。關鍵詞：變電站；變壓器；電氣主接線AbstractIn this design, on the basis of the mandate given by the

3、 system and the load line and all the parameters, load analysis of trends. Design First check the relevant information collection and research topic a lot of information and foreign-language translation of the relevant information and then load analysis of the precise calculation and analysis, load

4、growth from the establishment of the need to clarify, and then passed on The proposed substation and the general direction of Chuxian to consider and, through the load data analysis, security, economic and reliability considerations, identified 110 kV and 35kV two voltage levels, compared with devel

5、oped methods to determine the main wiring connections , The main wiring system to do the design, 110 KV side of the single-choice sub-bus connection mode, 35 KV sub-bus with bypass bus connection mode, and then through the load calculation and determine the scope of the main electricity transformer

6、Number, capacity and Models, identified by two transformers, the capacity for 31500 KVA, the model SSZ9-31500/110, the reactive power compensation to a clear, and per-unit value method used to calculate a short-circuit analysis and treatment. According to the most sustained work and short-circuit cu

7、rrent calculation of the results, the high-voltage fuse, isolating switch, bus and voltage transformers, current transformers for the selection. The main transformer for setting calculation and analysis, part of the mine were calculated and analyzed to determine the mine's method, using AUTOCAD

8、and make the corresponding schematic. Thus completing the 110 kV/35KV electrical substation part of the design.Key words：converting station；transformer substation；electrical wiring第1章 緒論1.1 變電站的背景和地址情況1.1.1 變電站的背景隨著時代的進步，電力系統(tǒng)與人類的關系越來越密切，人們的生產(chǎn)，生活都離不開電的應用，如何控制電能，使它更好的為人們服務，就需要對電力進行控制，避免電能的損耗和浪費，需要對變電站

9、的電能進行降壓，從而滿足人們對電的需求，控制電能的損耗。提高電能的應用效率。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，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。依據(jù)遠期負荷發(fā)展，決定在興建1中型110kV/35 kV變電站。該變電站建成后，主要對本區(qū)用戶供電為主，尤其對本地區(qū)大用戶進行供電。改善提高供電水平。同時和其他地區(qū)變電站聯(lián)成環(huán)網(wǎng)，提高了本地供電質(zhì)量和可靠性。1.1.2 變電站地址概況(1)當?shù)啬曜罡邷囟葹?0, 年最低溫度為-5；(2)當海拔高度為800 米；當?shù)乩妆┤諗?shù)為55 日/年；(3)本變電站處于“薄土層石灰?guī)r”地區(qū)，土壤電阻率高達1

10、0001.2 變電站的意義 從我國電網(wǎng)實際運行的情況出發(fā)，根據(jù)現(xiàn)有電網(wǎng)的特點，結合地區(qū)電力負荷的發(fā)展，城市發(fā)展態(tài)勢及負荷預測的分析對我國一些地區(qū)電網(wǎng)電壓等級選擇進行技術經(jīng)濟分析，有110KV和35KV電網(wǎng)的共同發(fā)展,現(xiàn)階段降壓變電站及其電網(wǎng)主要用在負荷密度較高的地區(qū)。就電網(wǎng)建設，造價分析，運行情況等方面進行，有針對性地研究了其負荷特性，高峰時期的避峰措施，注意到中高壓配電網(wǎng)絡的電壓等級，網(wǎng)絡規(guī)劃的優(yōu)化，與周邊電網(wǎng)的協(xié)調(diào)配合等問題，從我國現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢出發(fā)，對選擇電網(wǎng)結構及配電電壓進行了經(jīng)濟技術比較及可行性分析，提高城鄉(xiāng)電壓等級是必然趨勢。1.3 本文研究內(nèi)容本文主要完成“110kV/35kV降

11、壓變電站”電氣部分設計。本文研究的具體內(nèi)容：1）負荷分析、變壓器的選擇、功率補償2）主接線設計3）短路計算4）各種開關設備的選擇5）變壓器繼電保護設計6）防雷接地設計在設計的同時要求獨立完成“110kV/35kV降壓變電站”電氣部分設計，繪制主接線圖、繼電保護圖、防雷接地圖。本設計要求參考各類相關資料，按照有關的技術規(guī)程和工程實例進行。 第2章 負荷分析計算2.1 電力負荷的概述2.1.1 電力負荷分類方法1)   按用電的部門屬性的劃分：工業(yè)用電，農(nóng)業(yè)，交通2)   按使用電力目的劃分：動力用電，照明用電，電熱用電，各種電氣設備儀器的操作控制

12、用電及通信用電3)   按用電用戶的重要性劃分：一類負荷，二類負荷和三類負荷4)   按負荷的大小劃分：最大負荷，平均負荷，最小負荷2.1.2 各主要電用戶的用電特點1)   工業(yè)用電特點分析用電量大 ，占全社會用電量的75%左右。用電比較穩(wěn)定。2)   商業(yè)用電特點分析比重不大，約為4.2%。并且季節(jié)性強。3)   交通運輸業(yè)的用電約占1.5%左右。4)   城鄉(xiāng)居民生活用電此類用電在總用電中的比重有較大提高，但比重不大，約占10%左右。5)   動力用

13、電不僅與用電設備的容量有關，還與用電設備的負荷率和使用時間長短有關。 2.1.3 電力系統(tǒng)負荷的確定對于選擇變電站主變壓器容量，電源布點以及電力網(wǎng)的接線方案設計等，都是非常重要的，電力負荷應在調(diào)查和計算的基礎上進行，對于近期負荷，應力求準確、具體、切實可行；對于遠景負荷，應在電力系統(tǒng)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展遠景規(guī)劃的基礎之上，進行負荷預測，負荷發(fā)展的水平往往需要多次測算，認真分析影響負荷發(fā)展水平的各種因素，反復測算與綜合平衡，力求切合實際。電力系統(tǒng)在一定時段內(nèi)（如一年、一天）的最大負荷值稱為該時段的系統(tǒng)綜合最大用電負荷。時段內(nèi)其余負荷值稱為系統(tǒng)綜合用電負荷。系統(tǒng)各電力用戶的最大負荷值不可能都

14、出現(xiàn)在同一時刻。因此，系統(tǒng)綜合最大用電負荷值一般小于全系統(tǒng)各用戶最大負荷值的總和，即Pmax=K0Pimax 中Pmax-系統(tǒng)綜合最大用電荷。K0-同時率，K01。Pimax-各用戶最大負荷的總和。同時率的大小與用戶多少、各用戶特點有關，一般可根據(jù)實際統(tǒng)計資料或查設計手冊確定。 表2.1負荷情況電壓負荷名稱每回最大負荷（KW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長度（km）  35kv(備用兩回)水泥廠60000.651架空6火電廠80000.731架空8中方變50000.751架空15水電站70000.72架空12造紙廠50000.71架空10 2.2 無功功率

15、補償2.2.1 無功補償?shù)母拍罴爸匾詿o功補償是指在交流電力系統(tǒng)中，就可看成為有功電源負荷和無功電源負荷兩個并存且不可分割的電力系統(tǒng)，在運行、設計、監(jiān)測、管理中，借助功率因數(shù)把有功系統(tǒng)和無功系統(tǒng)有機地聯(lián)系起來，形同一個整體。如果說交流系統(tǒng)運行的目的是傳輸和消費能源，那么無功系統(tǒng)運行就是為此而不可缺少的手段。它的存在保持了交流電力系統(tǒng)的電壓水平，保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和用戶的供電質(zhì)量，并使電網(wǎng)傳輸電能的損失最小。無功電源不足，即無功并聯(lián)補償容量不能滿足無功負荷的需要，無功電源和無功負荷處于低電壓的平衡狀態(tài)。由于電力系統(tǒng)運行電壓水平低，給電力系統(tǒng)帶來了一系列危害：1、設備出力不足；2、電力系統(tǒng)損

16、耗增加；3、設備損壞；4、電力系統(tǒng)穩(wěn)定度降低。無功補償?shù)谋匾噪妷菏请娔苜|(zhì)量的重要指標，電壓質(zhì)量對電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行，對保證用戶的安全用電和產(chǎn)品的質(zhì)量是非常重要的。用戶消耗的無功功率是它有功功率的50%100%，同時電力系統(tǒng)本身消耗的無功功率可達用戶的10%30% 。另外變壓器中存在勵磁支路損耗和繞組漏抗中損耗，兩部分無功損耗，無功功率的不足將造成電壓的下降，電能損耗增大，電力系統(tǒng)穩(wěn)定遭到破壞，所以電力系統(tǒng)的無功電源和無功功率必須平衡，因此要進行無功補償。無功補償可以保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時對增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。2.2.2 無功補償裝置類型的選擇1、無

17、功補償裝置的類型無功補償裝置可分為兩大類：串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置。目前常用的補償裝置有：靜止補償器、同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器。2、常用的三種補償裝置的比較及選擇這三種無功補償裝置都是直接或者通過變壓器并接于需要補償無功的變配電所的母線上。同步調(diào)相機：同步調(diào)相機相當于空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統(tǒng)提供無功功率而起到無功電源的作用，可提高系統(tǒng)電壓。裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機，能根據(jù)裝設地點電壓的數(shù)值平滑地改變輸出或汲取的無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)。特別是有強行勵磁裝置時，在系統(tǒng)故障情況下，還能調(diào)整系統(tǒng)的電壓，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是同步調(diào)相機是旋轉機械，運行維護比較復雜。它的

18、有功功率損耗較大。小容量的調(diào)相機每千伏安容量的投入費用也較大。故同步調(diào)相機宜于大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設。在我國，同步調(diào)相機常安裝在樞紐變電所，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。靜止補償器：靜止補償器由電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)調(diào)壓需要，通過可調(diào)電抗器吸收電容器組中的無功功率，來調(diào)節(jié)靜止補償其輸出的無功功率的大小和方向。靜止補償器是一種技術先進、調(diào)節(jié)性能、使用方便、經(jīng)紀性能良好的動態(tài)無功功率補償裝置。靜止補償器能快速平滑地調(diào)節(jié)無功功率，以滿足無功補償裝置的要求。這樣就克服了電容器作為無功補償裝置只能做電源不能做負荷，且調(diào)節(jié)不

19、能連續(xù)的缺點。與同步調(diào)相機比較，靜止補償器運行維護簡單，功率損耗小，能做到分相補償以適應不平衡負荷的變化，對沖擊負荷也有較強的適應性，因此在電力系統(tǒng)得到越來越廣泛的應用。（但此設備造價太高，不在本設計中不宜采用）。電力電容器：電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。它所提供的無功功率值與所節(jié)點的電壓成正比。電力電容器的裝設容量可大可小。而且既可集中安裝，又可分散裝設來接地供應無功率，運行時功率損耗亦較小。此外，由于它沒有旋轉部件，維護也較方便。為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，也可將電容器連接成若干組，根據(jù)負荷的變化，分組投入和切除。綜合比較以上三種無功補償裝置后，選擇并聯(lián)電容器作為無功

20、補償裝置。無功補償裝置容量的確定：現(xiàn)場經(jīng)驗一般按主變?nèi)萘康?0-30來確定無功補償裝置的容量。并聯(lián)電容器裝置的分組。1、分組原則1）、并聯(lián)電容器裝置的分組主要有系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)電壓波動、負荷變化、諧波含量等因素確定。2）、對于單獨補償?shù)哪撑_設備，例如電動機、小容量變壓器等用的并聯(lián)電容器裝置，不必分組，可直接與設備相聯(lián)接，并與該設備同時投切。對于110KV220KV、主變代有載調(diào)壓裝置的變電所，應按有載調(diào)壓分組，并按電壓或功率的要求實行自動投切。3）、終端變電所的并聯(lián)電容器設備，主要是為了提高電壓和補償變壓器的無功損耗。此時，各組應能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波動不應超過2

21、.5。2、分組方式1）、并聯(lián)電容器的分組方式有等容量分組、等差容量分組、帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組。2）、各種分組方式比較a、等差容量分組方式：由于其分組容量之間成等差級數(shù)關系，從而使并聯(lián)電容器裝置可按不同投切方式得到多種容量組合。既可用比等容量分組方式少的分組數(shù)目，達到更多種容量組合的要求，從而節(jié)約了回路設備數(shù)。但會在改變?nèi)萘拷M合的操作過程中，會引起無功補償功率較大的變化，并可能使分組容量較小的分組斷路器頻繁操作，斷路器的檢修間隔時間縮短，從而使電容器組退出運行的可能性增加。因而應用范圍有限。b、帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組，當某一并聯(lián)電

22、容器組因短路故障而切除時，將造成整個并聯(lián)電容器裝置退出運行。c、等容量分作方式，是應用較多的分作方式。綜上所述，在本設計中，無功補償裝置分作方式采用等容量分組方式。并聯(lián)電容器裝置的接線：并聯(lián)電容器裝置的基本接線分為星形（Y）和三角形（）兩種。經(jīng)常使用的還有由星形派生出來的雙星形，在某種場合下，也采用有由三角形派生出來的雙三角形。從電氣工程電氣設計手冊（一次部分）P502頁表9-17中比較得，應采用雙星形接線。因為雙星形接線更簡單，而且可靠性、靈敏性都高，對電網(wǎng)通訊不會造成干擾，適用于10KV及以上的大容量并聯(lián)電容器組。中性點接地方式：對該變電所進行無功補償，主要是補償主變和負荷的無功功率，因此

23、并聯(lián)電容器裝置裝設在變電所低壓側，故采用中性點不接地方式。當功率因數(shù)不滿足要求時，首先進行自然功率因數(shù)補償，在進行人工補償。自然補償?shù)姆椒ㄓ校海?）    合理選擇電動機的規(guī)格、型號；（2）    防止電動機空載運行；（3）    合理選擇變壓器的容量；（4）    保證電動機的檢修質(zhì)量；（5）    交流接觸器的節(jié)電運行。人工補償?shù)姆椒ㄓ校海?）    并聯(lián)電容器人工補償1)   &#

24、160;  有功損耗小，約為0.25%-0.5%，而同步調(diào)相機約為1.5%-3%；2)      無旋轉部分，運行維護方便；3)      可按系統(tǒng)需要增加或減少安裝容量和改變安裝地點；4)      個別電容器損壞不影響整個裝置運行；5)      短路時，同步調(diào)相機增加短路電流，增大了用戶開關的斷流容量，電器  無此缺點。（2）    同步電動

25、機補償（3）    動態(tài)無功功率補償 補償前系統(tǒng)的平均功率因數(shù)為：有功負荷系數(shù)，一般為0.70.75 本設計取0.75無功負荷系數(shù)，一般為0.760.82 本設計取0.8將 由0.7提高到0.9所需的補償容量為tg tg 裝設大容量的電力電容器，平均分配在兩條35KV的母線上，35kV出線回路數(shù)8回，本期采用電力電容兩組，每組裝設9000kvar電容器組。2.3 主變壓器的選擇2.3.1 負荷分析與計算若使供配電系統(tǒng)在正常條件下可靠的運行，必須正確的選擇電力變壓器，開關設備及導線，電纜等。就需要對電力負荷進行計算。計算負荷是供電設計計算的基本依據(jù)。計算負

26、荷的正確是否合理，將直接影響到電氣設備和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。計算負荷不能定的太大，否則選擇的電氣設備和導線電纜將會過大而造成投資和有色金屬的浪費，計算負荷也不能過小，否則選擇的電氣設備和導線電纜將會長期處于過負荷運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導致絕緣體過于老化甚至燒壞。因此，工程上依據(jù)不同的計算目的，針對不同類型的用戶和不同類型的負荷，在實踐中總結出了各種計算方法，有估算法，需用系數(shù)法，二項式法，單相負荷計算法等。此次設計用需用系數(shù)法。本變電站負荷分析計算公式如下： 2.3.2 主變壓器選擇 在變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。35110kV 變電

27、所設計規(guī)范規(guī)定，主變壓器的臺數(shù)和容量，應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二級負荷的變電所中宜裝設兩臺主變壓器，當技術經(jīng)濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于60%的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側線圈的功率均達到該變壓器容量的15%以上，主變壓器宜采用三線圈變壓器。主變壓器臺數(shù)和容量直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于60%的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。

28、為了擔負更多的負荷取70%。則 70% =24522(kvA).。由負荷計算，裝設兩臺主變壓器，每臺變壓器額定容量按下式選擇，故可選擇兩臺型號為SZ931500/110 的變壓器。當一臺主變停運時，即使不考慮變壓器的事故過負荷能力，也能保證對61.0%的負荷供電。 表2.3主變壓器參數(shù)技術參數(shù)型號額定容量(kVA)額定電壓空載損耗(KW)負載損耗(KW)空載電流(%)短路阻抗(%)連接組標號一次(KV)分接范圍(%)二次 (KV) SZ9-31500/110 31500 1102×2.56.3(6.6)10.5(11)0.030.1340.7&

29、#160;10.5 YNd11括號里電壓為降壓變壓器用電壓第3章 電氣主接線設計     3.1 變電站主接線的要求及設計原則現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。電氣主接線是變電站設計的首要任務，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線方案的確定對電力系統(tǒng)及變電所運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關，并對電器設備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有

30、較大影響。因此，主接線的設計必須正確處理好各方面的關系，全面分析論證，通過技術經(jīng)濟比較，確定變電站主接線的最佳方案。3.1.1 變電站主接線基本要求1、運行的可靠性斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。2、具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據(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備檢修時，能盡快地退出設備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。3、操作應盡可能簡單、方便主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便

31、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)濟上的合理性主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟效益。5、應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，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結構等。3.1.2 變電站主接線設計原則1、變電所的高壓側接線，應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

32、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)上不得采用分支界線。2、在35-60kV 配電裝置中，當線路為3 回及以上時，一般采用單母線或單母線分段接線，若連接電源較多、出線較多、負荷較大或處于污穢地區(qū)，可采用雙母線接線。3、6-10kV 配電裝置中，線路回路數(shù)不超過5 回時，一般采用單母線接線方式，線路在6 回及以上時，采用單母分段接線，當短路電流較大，出線回路較多，功率較大時，可采用雙母線接線。4、110-220kV 配電裝置中，線路在4 回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，均可不設旁路設施?？傊?，以設計原始材料

33、及設計要求為依據(jù)，以有關技術規(guī)范、規(guī)程為標準，結合具體工作的特點，準確的基礎資料，全面分析，做到既有先進技術，又要經(jīng)濟實用。3.2 110 kV側主接線方案選取據(jù)任務書要求，每回最大負荷60000 kVA.本設計提出兩種方案進行經(jīng)濟和技術比較。根據(jù)110 kV-35KV變電站設計規(guī)范規(guī)定：110 kV線路為六回及以上時，宜采用雙母線接線，在采用單母線，分段單母線或雙母線的110 kV-35KV主接線中，當不容許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線和旁路隔離開關。  35110kV 線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的

34、接線。3563kV 線路為8 回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV 線路為6 回其以上時，宜采用雙母線接線。在采用單母線、分段單母線或雙母的35110kV 主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。故預選方案為：雙母線接線和單母線分段接線。方案一、雙母線接線1、優(yōu)點：1）、供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組導線而不致使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復供電，檢修任一回路母線隔離開關，只停該回路。2）、調(diào)度靈活，各個電源和各個回路負荷可任意切換，分配到任意母線上工作，能夠靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和系統(tǒng)潮流變化的需要。3）、擴建方便，向雙母線的左右

35、任何一個方向擴建，均不影響,兩組母線的電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置，以致連接不同的母線時，不會如單母線分段那樣導致出線交叉跨越。4）、便于實驗，當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。2、缺點：1）、增加一組母線和每回路就需增加一組母線隔離開關。2）、當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關誤操作，需在隔離開關和斷路器之間裝設連鎖裝置。3、適用范圍：1）、6-10KV,配電裝置，當短路電流較大，需要加裝電抗器。2）、35-63KV,回路總數(shù)超過8回，或連接電源較多，回路負荷較大時。3）、

36、110-220KV,出線回路在5回及以上時；或當110-220 KV配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4 回及以上時。 圖3.1 雙母線接線方案二、單母線分段接線：1、優(yōu)點：1）、用斷路器把母線分段后，對重要負荷可以從不同段引出兩個回路，提供雙回路供電。2）、安全性，可靠性高。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。2、缺點：1）、當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電。2）、擴建時需要向兩個方向均衡擴建，以保證負荷分配的均勻。3）、當出線回路為雙回路時，常使母線出線交叉跨越。3、適用范圍：1

37、）、6-10KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。2）、35-63KV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時。3）、110-220KV配電裝置出線回路數(shù)為3-4回時。  圖3.2 單母線分段接線方案比較：方案一相對方案二調(diào)度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，所以當該母線或母線隔離開關故障或檢修時，該母線上的回路不需要停電，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。通過對以上兩種方案比較，結合現(xiàn)代科學進步，新型斷路器的停電檢修周期延長，沒有必要考慮停電檢修斷路器，結合經(jīng)濟建設的需要，在滿足要求的前提下，盡可能節(jié)約設備的投資故待設計的變電站110 kV接線選取方案

38、二，單母線接線，即能滿足要求。在技術上和經(jīng)濟上第二種方案明顯合理，鑒于此站為地區(qū)變電站應具有較高的可靠性和靈活性。經(jīng)綜合分析，決定選第二種方案為設計的最終方案。結論：110 kV側采用單母線分段接線3.3 35kV側主接線方案選取本變電站35kV 線路有8 回，可選擇雙母線接線或單母線分段帶旁路母線接線兩種方案，根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)特點，本變電站電源主要集中在35kV 側，不允許停電檢修斷路器，需設置旁路設施。方案一供電可靠、調(diào)度靈活，但是倒閘操作復雜，容易誤操作，占地面積大，設備多，配電裝置復雜，投資大。方案二具有良好的經(jīng)濟性，供電可靠性也能滿足要求，故35kV 側接線采用方案二。單母線分段帶旁路

39、母線接線。                圖3.3 雙母線接線方案二簡單清晰，操作方便，不易誤操作，設備少，投資小，占地面積小，旁路斷路器可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要回路特別是電源回路不停電。 圖3.4 單母線分段帶旁路母線接線第4章   短路計算4.1 短路計算的原因與目的電力系統(tǒng)由于設備絕緣破壞，架空線路的線間或?qū)Φ孛鎸щ娢锒探樱蚶讚舸髿膺^電壓以及工作人員的誤操作，都可能造成相與相、相與地之間導

40、電部分短接，短路電流高達幾萬安、幾十萬安培。這樣大的電流所產(chǎn)生的熱效應及機械效應，會使電氣設備損壞，人身安全受到威脅，由于短路時系統(tǒng)電壓驟降，設備不能運行。單相接地在中性點直接接地系統(tǒng)中，對鄰近通信設備將產(chǎn)生嚴重的干擾和危險影響，所以電力系統(tǒng)必須進行短路故障計算。另外，對于電氣設備的規(guī)格選擇，繼電保護的調(diào)整整定，對載流導體發(fā)熱和電動力的核算，都需要對系統(tǒng)短路故障進行計算。短路計算選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設備。為了合理地配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數(shù)，必須對電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進行計算和分析。在設計和選擇發(fā)電廠  電力系統(tǒng)電氣主接線時，為了比較各種不同方案的接

41、線時，確定是否需要采用限制短路電流的措施等，都需要進行必要的短路電流計算。計算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路對用戶工作的影響等，也包含有短路計算的內(nèi)容。在確定輸電線路對通訊的干擾，對已經(jīng)發(fā)生的故障進行分析，都必須進行短路計算。4.2 短路計算的計算條件一、基本條件：短路計算中采用以下假設條件和原則：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，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。4、短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。5、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。6、除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻都略

42、去不計。7、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。8、輸電線路的電容略去不計。二、一般規(guī)定：1、驗算導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)5l0 年的遠景發(fā)展規(guī)劃。確定短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的按線方式。2、選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償放電電流的影響。3、選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的點；對帶電抗器6l0kV 出線，選擇母線到母線隔離

43、開之間的引線、套管時，短路計算點應取在電抗器之前、其余導體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后。4、電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路電流計算。若中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短嚴重時，則應按嚴重的計算。4.3 最大最小運行方式分析在選擇保護方式分析時，對大多數(shù)保護都必須認真分析與考慮哪種運行方式來作為計算的依據(jù)，一般而言所選用的保護方式，應在系統(tǒng)的各種故障參數(shù)增加而動作的保護，如電流保護，通常應根據(jù)系統(tǒng)最大運行方式來確定保護的定值，以保證選擇性，因為只要在最大運行方式下能保證選擇性。那么，在其他運行方式下，必然能保證選擇性；而對靈敏性校驗

44、，則應根據(jù)最小運行方式來進行，因為只要在最小運行方式下，靈敏性合格，那么在其他運行方式下的靈敏性就會更好，對反映鼓掌參數(shù)減小而動作的欠量保護。如低壓保護，剛剛好相反，此時應根據(jù)最小運行方式來整定，而根據(jù)最大運行方式來校驗靈敏性。最大運行方式        根據(jù)系統(tǒng)最大負荷的要求，電力系統(tǒng)中的所有可以投入的發(fā)電設備都投入運行（全部或絕大部分投入運行），以及所有線路和規(guī)定的中性點全部投入運行的方式稱為系統(tǒng)最大運行方式即QF1、QF2都在閉合的狀態(tài)。對繼電保護而言，則是指在系統(tǒng)最大運行方式下短路時，通過該保護的短路電流為最大時的系

45、統(tǒng)連接方式。本設計題目中，本變電站的最大運行方式為兩臺31500KVA的變壓器并聯(lián)運行，以及所有負荷投入時的運行方式。但由于縱聯(lián)差動保護，由于其保護范圍外故障時，保護不應動作。為了方便變壓器縱聯(lián)差動的整定計算，在變壓器高壓側和低壓側的短路點的電流應為支路電流。所以變壓器高壓側的短路點電流為變電站高壓側投入的，斷路器閉合時，流過變壓器高壓側的短路電流。變壓器低壓側的短路電流為系統(tǒng)并聯(lián)運行橋短路器連接，變壓器單臺投入時流入變壓器低壓側的短路電流。最小運行方式根據(jù)系統(tǒng)負荷為最小，投入與之相適應的系統(tǒng)連接且系統(tǒng)中性點只有少部分接地的運行方式稱為系統(tǒng)的最小運行方式。本設計題目中，變電站的最小運行方式為，

46、變壓器單臺投入時的運行方式即QF1、QF2都在打開狀態(tài)。4.4 短路計算 圖4.1電力系統(tǒng)短路圖及其簡化圖（1）確定基準值取             而 （2）各主要元件電抗標幺值取   架空線電抗標幺值電力變壓器的電抗標幺值（3）求 點短路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量。總電抗標幺值= 三相短路電流周期分量的有效值其他三相短路電流為短路沖擊電流與短路沖擊電流的有效值為三相短路容量（4）求 點短路電流的總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量。總電抗在不同的運行方

47、式標幺值= = 三相短路電流周期分量的有效值在不同運行方式下的其他三相短路電流為短路沖擊電流與短路沖擊電流的有效值為三相短路容量110KV側主變進線 35KV側主變進線 對于35KV側出線，有8回出線，并且每回出線上的負載都相同，只對其中一點做出了短路計算即可。第5章    開關設備的選擇與校驗5.1 電氣設備選擇的概述電器選擇是發(fā)電廠和變電站電氣設計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應根據(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，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。盡管電力系統(tǒng)

48、中各種電器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一致的。電器要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。1、選擇的原則1）、應滿足正常運行、檢修、短路、和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。2）、應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。3）、應力求技術先進和經(jīng)濟合理4）、與整個工程的建設標準應協(xié)調(diào)一致。5）、同類設備應盡量減少種類。6）、選用的新產(chǎn)品均應具有可靠的實驗數(shù)據(jù)。2、設備的選擇和校驗。(1)按正常工作條件選擇電器額定電壓在選擇電器時，一般可按照電器的額定電壓  不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓 的條件選擇，即額定電流電器的額定電

49、流 是指在額定周圍環(huán)境溫度 下，電器的長期允許電流。  應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流  ，即(2)按當?shù)丨h(huán)境條件較驗在選擇電器時，還應考慮電器安裝地點的環(huán)境（尤其是小環(huán)境）條件當氣溫、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件是，應采取措施。(3) 按短路情況校驗短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時，電器各部件溫度應不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為  式中 短路電流產(chǎn)生的熱效應；、t 電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為或 式中

50、   短路沖擊電流幅值及其有效值； 電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：1)熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。2)采用有限流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定。3)裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定。短路計算時間校驗電器的熱穩(wěn)定和開斷能力時，還必須合理的確定短路計算時間。驗算熱穩(wěn)定的計算時間 為繼電保護動作時間  和相應斷路器的全開斷時間 之和，即= + 而  = 式中  斷路器全開斷時間； 后備保護動作時間； 斷路器固有分

51、閘時間；斷路器開斷時電弧持續(xù)時間。開斷電器應能在最嚴重的情況下開斷短路電流，故電器的開斷計算時間應為主保護時間和斷路器固有分閘時間之和。（4）短路校驗時短路電流的計算條件所用短路電流其容量應按具體工程的設計規(guī)劃容量計算，并應考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃；計算電路應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列的接線方式；短路的種類一般按三相短路校驗；對于發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路更嚴重時，應按嚴重情況校驗。為使電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應按下列

52、條件確定：1)容量和接線 按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建成后510 年）；其接線應采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。2)短路種類 一般按三相短路驗算，若其它種類短路較三相短路嚴重時，則應按最嚴重的情況驗算。3)計算短路點 選擇通過電器的短路電流為最大的那些點為短路計算點。5.2 110kV側斷路器的選擇在本設計中110KV側斷路器采用SF6高壓斷路器，因為與傳統(tǒng)的斷路器相比SF6高壓斷路器具有安全可靠，開斷性能好，結構簡單，尺寸小，質(zhì)量輕，操作噪音小，檢修維護方便等優(yōu)點，已在電力系統(tǒng)的各電壓等級得到廣泛的應

53、用。110KV的配電裝置是戶外式，所以斷路器也采用戶外式。從電氣工程電器設備手冊（上冊）中比較各種110KVSF6高壓斷路器的應采用LW11-110型號的斷路器。高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設備或線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。高壓斷路器是開關電器中最為完善的一種設備。其最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。額定電壓：   = 110KV  ，合格；額定電流： ，合格；額定開斷電流：  ，合格；短路關合電流：  ，合格；動穩(wěn)

54、定校驗： 2.6(KA) ,合格；熱穩(wěn)定校驗： ，合格； 本變電站高壓斷路器選擇如下：110kV 線路側及變壓器側：選擇LW11-110 型SF6 戶外斷路器。表5.1 110KV側斷路器的選擇計算數(shù)據(jù)LW11-110 110(KV)110(kV)173(A)1600(A)1.569(KA)31.5(kA)2.37(KA)80(kA)2.6(KA) 3969(KA) 4(KA)80(kA) 5.3 35KV側斷路器的選擇35KV側斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設備或線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證

55、無故障部分正常運行，能起保護作用。35KV側斷路器是開關電器中最為完善的一種設備。其最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。35kV 線路側及變壓器側選用ZW7-40.5 型戶外真空斷路器。額定電壓：   ，合格；額定電流： ，合格；額定開斷電流：  ，合格；短路關合電流：  ，合格；動穩(wěn)定校驗： 11(KA) ,合格；熱穩(wěn)定校驗： ，合格；35kV 線路側及變壓器側：選擇ZW7-40.5 型真空戶外斷路器。 表5.2 35KV側斷路器的選計算數(shù)據(jù)ZW7-40.535(KV)40.5(kV)546(A)1600(A)3.22(KA)31.5(

56、kA)4.86(KA)80(kA)11(KA) 3969(KA) 8.21(KA)80(kA) 隔離開關的選擇隔離開關也是變電站中常用的電器，它需與斷路器配套使用。但隔離開關無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。隔離開關的主要用途：(1)隔離電壓 在檢修電氣設備時，用隔離開關將被檢修的設備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。(2)倒閘操作 投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關配合斷路器，協(xié)同操作來完成。(3)分、合小電流 因隔離開關具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可用來進行以下操作：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；分、合勵磁電流不超過

57、2A 的空載變壓器；關合電容電流不超過5A 的空載線路；5.6 互感器的選擇互感器（包括電流互感器TA 和電壓互感器TV）是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行和故障情況?；ジ衅鞯淖饔檬牵簩⒁淮位芈返母唠妷汉痛箅娏髯?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷?100V)和小電流(5A 或1A)，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結構小巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。使二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了設備和人身的安全。對于電壓互感器的選擇應滿足繼電保護、自動裝置和測量儀表的要求。1、320kV 配電裝置，宜采用油絕

58、緣結構，也可采用樹脂澆注絕緣結構的電磁式電壓互感器。2、35kV 配電裝置，宜采用油浸絕緣結構的電磁式電壓互感器。3、ll0kV 及以上配電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，宜采用電容式電壓互感器。3110kV 高壓配電裝置設計規(guī)范規(guī)定，用熔斷器保護的電壓互感器可不驗算動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。(1)110kV 電壓互感器：出線電壓互感器選用TYD-110 成套電容式電壓互感器，母線電壓互感器選用JDCF-110 單相瓷絕緣電壓互感器。一次回路電壓： 合格；二次回路電壓：110/ 合格。(2)35kV 電壓互感器：母線電壓互感器選用JDZXW-35 單相環(huán)氧澆注絕緣電壓互感器。一次回路電壓： ,合格；

59、二次回路電壓：110KV,合格。電流互感器選擇及校驗(1)110kV 電流互感器：選用LCWB6-110 型電流互感器。一次回路額定電壓和電流： ，合格；，合格；熱穩(wěn)定校驗： 2.6(KA) (KA) ，合格；內(nèi)部動穩(wěn)定校驗： ，合格；(2)35kV 電流互感器：線路側選用LZZB8-35 型電流互感器。一次回路額定電壓和電流： ，合格；，合格；熱穩(wěn)定校驗：11(KA) (KA) ，合格；內(nèi)部動穩(wěn)定校驗： ，合格；變壓器側選用LR-35 型電流互感器。一次回路額定電壓和電流： ，合格；，合格；熱穩(wěn)定校驗： 11(KA) (KA) ，合格；內(nèi)部動穩(wěn)定校驗： ，合格；5.7 高壓側熔斷器的選擇變電站35kV 電壓互感器和l0kV 電壓互感器以及所用變壓器都用高壓熔斷