110KV降壓變電站的設(shè)計講解

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘要隨著社會的不斷發(fā)展，人們對電力供應(yīng)的要求越來越高，特別是供電的穩(wěn)定性，可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)定性，可靠性，持續(xù)性往往取決于變電站的合理設(shè)計和配置。一個典型的變電站要求變電設(shè)備運行可靠，操作靈活，經(jīng)濟(jì)合理，擴(kuò)建方便。出于這幾個方面的考慮，本論文設(shè)計了一個降壓變電站，此變電站有三個電壓等級：高壓側(cè)電壓為110kV，有4回進(jìn)線，中壓側(cè)電壓為35kV，有8回出線，2回備用，低壓側(cè)電壓為10kV，有10回出線，2回備用。同時對于變電站內(nèi)的主設(shè)備進(jìn)行合理的選型。本設(shè)計選擇兩臺SFSZ9-63000/110主變壓器，其他設(shè)備如站用變，斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，高壓熔斷

2、器，無功補(bǔ)償裝置和繼電保護(hù)裝置等等也按照具體要求進(jìn)行選型，設(shè)計和配置，力求做到運行可靠，操作簡單，方便，經(jīng)濟(jì)合理，具有擴(kuò)建的可行性和改變運行方式時的靈活性，使其更加貼合實際，更具現(xiàn)實意義。關(guān)鍵字：降壓變電站設(shè)計 電氣主接線 短路電流計算 ABSTRACTwith the development of society, peoples requirement for the electricity supply is more and more high, especially ,the stability of electricity, the credibility of electrici

3、ty, the keep of electricity However, the stability of power grid, the credibility of power grid ,the keep of power grid be decided by the reasonable design and allocation of transformer substation. A typical transformer substation model be requested to have reliable electric equipments, operate vivi

4、dly, reasonable economy, extend conveniently. Proceed from this several considerations, I design a Step-down substation, this Step-down substation has three electric voltage grades: The high voltage side is a 110 kV, which have 4 entered lines, the intermediate side voltage is 35 kV, there is 8 outl

5、ines and 2 spare lines, the low-pressure side voltage is 10 kV, there is 10 outlines and 2 spare lines. To the reasonable choose of the main equipments in the transformer substation at the same time. The design chooses two SFSZ 9-63000/110 lord transformers, other equipments, such station transforme

6、r, Circuit breaker, insulation switch, Current transformer, High Voltage fuse and Relay protection device etc. according to concretely requirement to choose type, design and install, hardly try to attain circulate credibility, operate simply and conveniently, reasonable economy, have possibility and

7、 vividly changes to circulate way of extension, make it more stick to match physically, have realistic meaning more.Keywords: Step-down substation design the main electrical wiring Short-circuit current calculation專心-專注-專業(yè)目錄1.設(shè)計任務(wù)書1.1變電所的規(guī)模本次變電所設(shè)計為一次區(qū)域性變電所，供給附近地區(qū)的工業(yè)，農(nóng)業(yè)，和居民用電。本期工程一次建成，設(shè)計中留有擴(kuò)建的余地?？紤]到實

8、際情況，先建35KV出線8回，2回備用，10KV側(cè)10回出線，2回備用。1.2變電所的基本數(shù)據(jù)（1）110KV側(cè)基本數(shù)據(jù) 共4回進(jìn)線，分別通過雙回路與系統(tǒng)S1和S2相連，S1對本所110kV母線的短路容量為1500MVA，S2對本所110kV母線的短路容量為1200MVA；（2）35kV側(cè)基本數(shù)據(jù) 35kV的負(fù)荷數(shù)據(jù)如下(表1.1)，其中一級負(fù)荷30%，二級負(fù)荷50%，三級負(fù)荷20%。最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5000小時，同時率為0.8，線損率5%。表1.1 35kV的負(fù)荷數(shù)據(jù)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷（kw）功率因數(shù)回路數(shù)出線方式長度（km）機(jī)床廠80000.92電纜線10化工廠50000.852架空線1

9、5食品廠28000.851電纜線8造紙廠60000.92架空線20紡織廠45000.851架空線12（3）10kV側(cè)基本數(shù)據(jù) 10kV側(cè)出線共計10回，均為電纜線，每回負(fù)荷1800k VA，均為三級負(fù)荷，負(fù)荷功率因數(shù)為0.8，最大負(fù)荷利用小時數(shù)5000h。（4）站用負(fù)荷 站用負(fù)荷如下(表1.2)所示表1.2 站用負(fù)荷數(shù)據(jù)序號名稱額定容量（kW）功率因數(shù)安裝臺數(shù)工作臺數(shù)備注1污水泵350.8511周期性2空壓機(jī)5.50.911經(jīng)常性3空調(diào)2.50.822經(jīng)常性4蓄電池及裝置通風(fēng)30.8533周期性5交流焊機(jī)100.611周期性6檢修間120.811經(jīng)常性7辦公設(shè)備0.50.8544經(jīng)常性8照明2

10、0經(jīng)常性9生活水泵8經(jīng)常性10采暖及其他15周期性1.3自然條件所址位于平原，無污穢，土壤電阻率400.m。年最高氣溫39攝氏度，年最底氣溫-7攝氏度，年平均氣溫18攝氏度主導(dǎo)風(fēng)向 夏南，冬西北，最大風(fēng)速20m/s 1.4設(shè)計應(yīng)解決下列問題（1）變電站的總體分析（2）負(fù)荷計算（3）選擇變壓器的臺數(shù)、型號、參數(shù)。（4）電氣主接線設(shè)計。擬定23個主接線方案，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選擇電氣主接線方案。（5）計算短路電流。短路計算條件的確定原則和計算結(jié)果，寫入正文。短路計算的過程，寫入計算書。（6）高低壓電氣設(shè)備的選擇。各電氣設(shè)備的選擇和校驗步驟，最后確定的設(shè)備型號，列表顯示主要參數(shù)的銘牌值，寫入正

11、文。各電器設(shè)備選擇和校驗計算過程寫入計算書。（7）繼電保護(hù)裝置。2.變電站的總體分析2.1背景和意義變電所是電力系統(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(jì)運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的重要環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。110kV區(qū)域降壓變電所是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)改造中非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好110kV變電所的設(shè)計是我國電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在目前的電網(wǎng)建設(shè)中，尤其是在110kV變電所的建設(shè)中，土地、資金等資源浪費現(xiàn)象嚴(yán)重，存在重復(fù)建設(shè)、改造困難、工頻電磁輻射，無線電干擾和噪聲等環(huán)保問題，電能質(zhì)量等問題已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運行質(zhì)量的重要因素，這已經(jīng)違背了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

12、。所以110kV變電所需要采用節(jié)約資源的設(shè)計方案，要克服通信干擾和噪聲，既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問題，同時還要滿足以后電網(wǎng)改造簡單，資源再利用率高的要求。 110kV變電所的設(shè)計或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于實現(xiàn)自動化設(shè)計方案。在這種要求下，110kV變電所電氣主接線簡單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢所趨。因而，110kV變電所應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，力求電氣主接線簡化，配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布置，節(jié)約資源、安全環(huán)保的設(shè)計方案?；诖?，我以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、設(shè)計高安全、高質(zhì)量的110kV變電所為目

13、的，從負(fù)荷計算，主接線形式確定，設(shè)備選擇和配電裝置等方面提出了設(shè)計思路。2.2工程概況根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢。從負(fù)荷增長方面闡明了建設(shè)變電所的必要性，然后通過對擬建變電站的概括及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)可靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及所用電的主接線，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時確定了站用變壓器的容量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，然后根據(jù)短路電流及沖擊電流進(jìn)行相關(guān)的校驗，

14、從而完成了110kV降壓變電所的設(shè)計，并力求在可靠性的前提下，做到運行操作簡便，運行靈活，經(jīng)濟(jì)合理。3.負(fù)荷計算及主變壓器選擇3.1負(fù)荷計算變電所進(jìn)行電力設(shè)計的基本原始資料是根據(jù)各用電負(fù)荷所提供，但往往這些統(tǒng)計是不齊全的，所以在設(shè)計時必須考慮5到10年的負(fù)荷增長情況并如何根據(jù)這些資料正確估計變電所所需要的電力，電量是一個非常重要的問題。負(fù)荷計算直接影響著變壓器的選擇，計算負(fù)荷是根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的容量確定的，預(yù)期不便的最大假想負(fù)荷。這個負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇變電所電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面，母線的選擇，變壓器容量，斷路器，隔離開關(guān)，互感器額定參數(shù)的依據(jù)。計算方法：根據(jù)原始資料給定的有功功率P，功

15、率因數(shù)，根據(jù)以下公式計算出負(fù)荷。計算有功功率： (3.1)計算無功功率： （3.2）計算視在功率： （3.3） 式中 為某電壓等級的計算負(fù)荷 為同時系數(shù)（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各負(fù)荷與10kV各負(fù)荷之間取0.9、站用負(fù)荷取0.85） 為需要系數(shù) 為該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般為5%。 P、為各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)。經(jīng)查表可知：機(jī)床廠的需要系數(shù)為1.1；化工廠的需要系數(shù)為1.2；食品廠的需要系數(shù)為0.9；造紙廠的需要系數(shù)為0.85；紡織廠的需要系數(shù)為1.5；(1)35kV側(cè)負(fù)荷:機(jī)床廠2回： 化工廠2回：食品廠1回： 造紙廠2回： 紡織廠1回： 35kV視在功率： (2)

16、10KV側(cè)負(fù)荷：由于10kV側(cè)無法得知其需要系數(shù)，所以使用以下公式計算： (3.4)式中 為某電壓等級的計算負(fù)荷 為同時系數(shù)（35KV取0.9、10KV取0.85、35kV各負(fù)荷與10kV各負(fù)荷之間取0.9、站用負(fù)荷取0.85） 為該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般為5%。 P、為各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)。由以上公式計算，得：該變電所的總負(fù)荷量為： 3.2主變壓器的選擇變電所主變壓器容量的選擇一般應(yīng)按5-10年規(guī)劃負(fù)荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃，負(fù)荷性質(zhì)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量，對于重要變電所應(yīng)考慮以1臺主變壓器停運時其余變壓器容量在設(shè)計負(fù)荷能力允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足類及類負(fù)荷的供電。對于一般變電所，當(dāng)一

17、臺主變停運時，其余變壓器的容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷的70%-80%，在目前實際的運行情況的變電所中，一般均是采取兩臺變壓器互為暗明備用的并聯(lián)運行。變壓器容量首先應(yīng)滿足在下，變壓器能夠可靠運行。對于單臺： (3.5)對于兩臺并聯(lián)運行 (3.6) (3.7) (3.8)變壓器除滿足以上要求外還需要考慮變電所發(fā)展和調(diào)整的需要。并考慮5-10年的規(guī)劃，并留有一定的裕量并滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運行的條件。根據(jù)現(xiàn)實運行的經(jīng)驗，一般是采用兩臺變壓器互為備用，對于兩臺互為備用并聯(lián)運行的變壓器，變電所通常采用兩臺等容量的變壓器，單臺變壓器容量視它們的備用方式而定：暗備用：兩臺變壓器同時投入運行，正常情況下每臺變壓器各承擔(dān)負(fù)荷

18、的50%。此時，變壓器的容量應(yīng)按變壓器最大負(fù)荷的70%選擇，其有顯著的優(yōu)勢： 1.正常情況下，變壓器的最大負(fù)荷率為70%，符合變壓器經(jīng)濟(jì)運行并留有一定的裕量。2.若一臺變壓器故障，另一臺變壓器可以承擔(dān)全部最大負(fù)荷下(過負(fù)荷40%)繼續(xù)運行一段時間。這段時間完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，切除不重要負(fù)荷，保證重要負(fù)荷的正常供電。這種暗設(shè)備的運行方式具有投資省，能耗小的特點，在實際中的到廣泛應(yīng)用。明設(shè)備：一臺變壓器工作，另一臺變壓器停止運行作為備用。此時兩臺變壓器按最大負(fù)荷器負(fù)荷率為100%考慮，較暗備用能耗較大，投資大，故在實際中不常采用。變壓器選擇方法：根據(jù)負(fù)荷計算出，由于采用兩臺變壓器互為暗備用并聯(lián)運行

19、，單臺變壓器容量按選擇，并考慮5-10年規(guī)劃，留有5%的發(fā)展余地。 (3.9)可知所選擇的變壓器容量即可?？紤]兩臺主變壓器互為暗備用，單臺容量按計算容量的80%選擇?？紤]5-10年的計算規(guī)劃并留有一定的裕量。所以選擇的變壓器容量大于59245.69kVA即可。所以本設(shè)計選用兩臺SFSZ9-63000/110型變壓器。其技術(shù)參數(shù)如下(表3.1)：表3.1 SFSZ9-63000/110型變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量kVA高壓kV中壓kV低壓kVSFSZ9-63000/1106300011081.25%35 38.56.3 6.6空載損耗kW負(fù)載損耗kW空載電流%短路阻抗%連接標(biāo)號538700.35

20、高-中10.5高-低17-18中-低6.53.3所用變壓器選擇所用負(fù)荷如下(表3.2)所示：表3.2 站用負(fù)荷數(shù)據(jù)序號名稱額定容量（kW）功率因數(shù)安裝臺數(shù)工作臺數(shù)備注1污水泵350.8511周期性2空壓機(jī)5.50.911經(jīng)常性3空調(diào)2.50.822經(jīng)常性4蓄電池及裝置通風(fēng)30.8533周期性5交流焊機(jī)100.611周期性6檢修間120.811經(jīng)常性7辦公設(shè)備0.50.8544經(jīng)常性8照明20經(jīng)常性9生活水泵8經(jīng)常性10采暖及其他15周期性站用負(fù)荷的計算由以下公式得出： (3.10)式中 為某電壓等級的計算負(fù)荷 為同時系數(shù)（35KV取0.9、10KV取0.85、35KV各負(fù)荷與10KV各負(fù)荷之間

21、取0.9、站用負(fù)荷取0.85） 為該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般為5%。 P、為各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)。由公式(3.10)計算得：污水泵：空壓機(jī)：空調(diào)：蓄電池及裝置通風(fēng)：交流焊機(jī)：檢修間：辦公設(shè)備：照明：生活水泵：采暖及其他： 根據(jù)負(fù)荷計算所用負(fù)荷為130.59kVA，則所用變壓器可以選擇容量為150kW的變壓器，根據(jù)查詢選擇上海乘勝電氣有限公司生產(chǎn)的SKB-SG-10kVA,380V/220V型變壓器。主要技術(shù)參數(shù)1、輸入電壓：額定電壓10%2、輸出電壓：額定電壓+5%（空載）3、效率：95%4、波形失真：無附加波形失真5、功能：具有輸入電壓、輸出電壓、電流等指示6、保護(hù)：具有過流保護(hù)7、可長

22、期連續(xù)長期無人值守工作8、絕緣電阻：50M9、電氣強(qiáng)度：工頻正弦電壓2000V歷時一分鐘無擊穿及閃絡(luò)現(xiàn)象10、過載能力：二倍的額定電流，維持一分鐘。4.電氣主接線設(shè)計電力系統(tǒng)是有發(fā)電廠，變電所，線路基用戶組成。變電所是聯(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，而主接線代表了變電所的電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電所設(shè)計的首要部分。關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，靈活經(jīng)濟(jì)運行。由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電，變電，輸電，用電是在同一時刻完成的，所以主接線設(shè)計的好壞也影響工，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計是一個綜合性問題，必須在滿足國家經(jīng)濟(jì)政策的前提下處理好各方

23、面的關(guān)系，全面分析有關(guān)因素，力求使其技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。同時，主接線是保證電網(wǎng)安全可靠，經(jīng)濟(jì)運行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置，選擇自動化水平和二次回路設(shè)計的原則和基礎(chǔ)。4.1設(shè)計原則應(yīng)該根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用。首先應(yīng)該滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設(shè)規(guī)模，進(jìn)出線回路數(shù)，供電負(fù)荷的重要性，保證供電平衡，電力系統(tǒng)線路容量，電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與等級條件確定，應(yīng)該滿足可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性的要求。4.2主接線的設(shè)計要求1、可靠性：(1)斷路器檢修時，能否不影響供電。(2)線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回路數(shù)和時間長短，及能否保證對

24、重要用戶的供電。(3)電所全部停電的可能性。(4)滿足對用戶的供電可靠性指標(biāo)的要求。2、靈活性(1)調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式及特殊運行方式下的調(diào)度要求。(2)檢驗要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修，且不影響對及其用戶的供電。 (3)擴(kuò)建要求。應(yīng)該留有發(fā)展余地，便于擴(kuò)建。 3、經(jīng)濟(jì)性 (1)投資省；(2)占地面積?。?3)電能損失小。 4、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

25、。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，造成不必要的停電。 5、應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性，由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快，因此，在選擇主接線時，應(yīng)考慮有擴(kuò)建的可能性。4.3方案比較 (1)主接線方案的可靠性比較：110kV側(cè)：方案一：采用單母線分段接線如下(圖4.1)所示：主要優(yōu)缺點：1)當(dāng)母發(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)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)發(fā)電量，并使該段回路供電的用戶停電。4)任一出

26、線的開關(guān)檢修時，該回路必須停止工作。5)當(dāng)出線的開關(guān)檢修時，該回線路必須停止工作。圖4.1 單母線分段接線方案二：采用雙母線接線如下(圖4.2)所示：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)替出線開關(guān)；5)變于擴(kuò)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(jì)性差圖4.2 雙母線接線35kV側(cè)：方案一：單母線分段接線如下(圖4.3)所示：主要優(yōu)缺點：1)當(dāng)母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止工作

27、，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的分段上，以保證對重要用戶的供電；3)當(dāng)一段母線發(fā)生故障時，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，并使該段單回路供電的用戶停電；4)任一出線的開關(guān)檢修時，該回路線必須停止工作；5)當(dāng)出線為雙回線時，會使架空線出現(xiàn)交叉跨越。圖4.3 單母線分段接線方案二：單母線分段帶旁路接線如下(圖4.4)所示：主要優(yōu)缺點1)檢修任一臺斷路器時，都可用旁路斷路器代替；2）當(dāng)任一母線故障檢修時，旁路母線只可代一回線路運行；3)本段母線上其它線路需停運將隔離開關(guān)運行倒閘操作；4)容易發(fā)生誤操作.圖4.4 單母線分段帶旁

28、路母線10kV側(cè)：方案一：單母線分段接線如下(圖4.5)所示：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(dāng)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，并使該段單回路供電的用戶停電；4)任一出線的開關(guān)檢修時，該回線路必須停止工作；5)當(dāng)出線為雙回線時，會使架空線出現(xiàn)交叉跨越。 圖4.5 單母線分段接線方案二：單母線接線如下(圖4.6)所示：主要優(yōu)缺點;1） 具有接線簡單清晰，操作方便，所用設(shè)備比較少，投資小等優(yōu)點。2)但當(dāng)母線或母線

29、側(cè)隔離開關(guān)故障時，連接在母線上的所有回路都將停止工作；3)當(dāng)母線發(fā)生短路時買所有電源回路的斷路器在繼電保護(hù)中自動跳閘，因而造成母線電壓失壓全部停電，檢修任一電源或母線路的斷路器時，該回路必須停電。圖4.6 單母線接線(2)兩種接線方案的經(jīng)濟(jì)性比較將兩種方案主要設(shè)備比較列如下(表4.1)所示：表4.1 兩種接線方案的經(jīng)濟(jì)性比較項目方案主變壓器(臺)110kV斷路器(臺)110kV隔離開關(guān)(個)35kV斷路器(臺)35kV隔離開關(guān)(個)10kV斷路器(臺)10kV隔離開關(guān)(個)一251211241128二251812351026從表上可以看出，110kV方案一比方案二少6個隔離開關(guān)，35kV方案一

30、比方案二少一臺斷路器，10kV方案一比方案二少一臺斷路器，12個隔離開關(guān)。所以說方案一比方案二投資少。主線方案的確定：對方案一，方案二的綜合比較列如下(表4.2)所示，對應(yīng)它們的可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性，從中選擇一個最終方案。表4.2 兩種方案的綜合比較方案項目方案一方案二可靠性1、 簡單清晰，設(shè)備少2、 35kV母線故障或檢修時不會導(dǎo)致該母線上所帶回路出現(xiàn)全停。3、 任一主變或110kV線路停運時，均不影響其他回路的運行。4、 10kV可以對重要用戶實現(xiàn)從不同的兩個電源供電，保證了在故障時不間斷供電。5、 各電壓等級有可能出現(xiàn)全部停電的概率不大。6、 操作簡單，誤操作的幾率小1、 簡單清晰，設(shè)

31、備多2、 35kV母線檢修時，旁路斷路器要代該母線上的一條線路，給重要用戶供電，任一回路斷路器檢修或故障，均不需要停電。3、 任一主變或110kV線路停運時，均不影響其它回路。4、 10kV母線故障或檢修時，容易造成所有連接在母線上的回停運。5、 全部停電的幾率很小。6、 操作相對復(fù)雜，無操作機(jī)率大。靈活性1、 運行方式簡單，調(diào)度靈活性強(qiáng)2、 便于擴(kuò)建和發(fā)展1、 運行復(fù)雜，操作繁瑣，特別是35kV部分。2、 便于擴(kuò)建和發(fā)展 經(jīng)濟(jì)性1、 高壓斷路器少，投資相少。2、 占地面積相對小1、 設(shè)備投資比方案一相對多2、 占地面積相對大。4.4電氣主接線方式的選擇原則(1)在6-10kV配電裝置中。出線

32、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，采用單母線分段接線。當(dāng)短路電流較大，出線回路數(shù)較多，功率較大，出線需要帶電抗器時，可以采用雙母線接線。(2)在35-66kV配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)不超過3回時，一般采用單母線，當(dāng)出現(xiàn)回路數(shù)為4-8回時，一般采用單母線分段接線，若接電源較多，出線較多、負(fù)荷較大或處于污穢地區(qū)，可以采用雙母線接線。(3)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)3-4回時，采用單母線分段接線。通過主接線涉及原則及以上的比較，經(jīng)濟(jì)性上方案一優(yōu)于方案二，在可靠性上方案二優(yōu)于方案一，靈活性上方案二不如方案一。該變

33、電所為降壓變電所，110kV母線無穿越功率，單母線分段接線優(yōu)于雙母線。又因為35kV及10kV負(fù)荷為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電，在供電可靠性方面要求不是太高，即便是有要求高的，現(xiàn)在35kV及10kV全為SN或真空斷路器，停電檢修的幾率極小，再加上電網(wǎng)越來越完善，雙電源供電方案的實施，方案一在可靠性上完全可以滿足要求，經(jīng)綜合分析，決定選擇方案一為最終方案，即110kV系統(tǒng)采用單母線分段接線，35kV系統(tǒng)采用單母線分段接線、10kV系統(tǒng)為單母線分段接線。5.短路電流計算5.1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，需要進(jìn)行必要的

34、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全可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，需要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(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。4、設(shè)計接地裝置時，需用短路電流。5、在選擇繼電保護(hù)和整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。5.2短路電流計算的一般規(guī)定1、計算的基本情況系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運行。短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。所有電源的電動勢相位角相同。應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件。2、接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)該是最大運行方式，不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3、計

35、算容量：按該設(shè)計規(guī)劃容量計算。4、短路種類：均按三相短路計算。5、短路計算點：在正常運行方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點。5.3短路電流計算根據(jù)系統(tǒng)圖做等效電路圖如下(圖5.1)所示:圖5.11、用近似法取基準(zhǔn)容量。取基準(zhǔn)電壓，。所以 各電抗標(biāo)幺值的計算如下(1)系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 (2)三繞組變壓器的電抗標(biāo)幺值 短路電流的百分比為: 故各繞組的電抗標(biāo)幺值為： 由于所以將圖1簡化如下(圖5.2)所示：圖5.22、系統(tǒng)最大運行方式下本變電所并列運行時短路電流計算 (1)兩臺變壓器同時運行。 當(dāng)系統(tǒng)K1點發(fā)生短路時系統(tǒng)向110kV側(cè)K1點提供的短路電流 沖擊電流 當(dāng)系統(tǒng)K2點發(fā)生短路時系統(tǒng)

36、向K2點提供的短路電流，當(dāng)系統(tǒng)的K2點短路時系統(tǒng)的電源到K2的電抗可以做以下的等效，如下(圖5.3)所示：圖5.3 為圖2中并聯(lián)的等效電阻。為短路的等效電抗 所以 所以K2點的短路電流 當(dāng)系統(tǒng)K3點發(fā)生短路時系統(tǒng)向K3點提供短路電流，K3短路時系統(tǒng)電抗做如下等效圖，如下(圖5.4)所示：圖5.4 為圖2中并聯(lián)的等效電阻。為K3短路的等效電抗。 所以 所以K3短路時的短路電流 (2)變壓器一運一備 當(dāng)系統(tǒng)一運一備此變電站系統(tǒng)可以做如下(圖5.5)等效圖5.5當(dāng)系統(tǒng)K1點發(fā)生短路時，系統(tǒng)向110kV側(cè)K1點提供的短路電流 沖擊電流 當(dāng)系統(tǒng)K2點發(fā)生短路時，系統(tǒng)向K2點提供的短路電流，當(dāng)系統(tǒng)的K2點

37、短路時系統(tǒng)的電源到K2的電抗 沖擊電流 當(dāng)系統(tǒng)K3點發(fā)生短路時，系統(tǒng)向K3點提供短路電流 表5.1 短路電流運算結(jié)果主變壓器運行方式短路點最大運行方式短路電流kA沖擊電流kA 兩臺并列運行K18.3322.38K27.4119.91K318.0348.44一運一備K18.3322.38K24.3211.61K31026.876.高壓電氣設(shè)備的選擇6.1選擇條件電氣設(shè)備及母線選擇是變電所設(shè)計及的主要內(nèi)容之一。正確選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)運行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)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(shù)并注意節(jié)省選擇合適的電氣設(shè)備。其基本要

38、求是：電氣設(shè)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。選擇電氣設(shè)備和母線的主要技術(shù)條件：1、電壓，其允許的最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電網(wǎng)電壓：2、電流。其長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流：3、機(jī)械載荷：電氣設(shè)備的機(jī)械載荷安全系數(shù)由廠家提供，機(jī)械載荷需滿足安裝要求。4、短路穩(wěn)定條件：導(dǎo)線或電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定性及設(shè)備的開斷電流，可按三相短路驗算。當(dāng)單相、兩相接地較三相短路嚴(yán)重時，應(yīng)按嚴(yán)重情況驗算。5、絕緣水平：在工作電壓及過電壓的情況下，其內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性，電氣設(shè)備的絕緣水平應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。6、按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗電氣設(shè)備，在選

39、擇電氣設(shè)備或?qū)w時要考慮設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、相對溫度、污穢、海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗。7、校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和開斷能力時，要必須確定短路計算時間，驗算熱穩(wěn)定的計算時間為繼電保護(hù)時間和相應(yīng)斷路器全開短路時間之和。， (6.1) 式中:繼電保護(hù)時間 斷路器全開斷時間 斷路器的固有分閘時間 滅弧時間6.2母線的選擇與校驗本設(shè)計的母線按最大工作電流選擇：即最大持續(xù)工作電流要小于等于在該溫度下的導(dǎo)體的長期允許載流量與實際環(huán)境溫度的修正系數(shù)K之積。即最大持續(xù)工作電流與所選擇導(dǎo)線類型在相應(yīng)的最大負(fù)荷利用小時數(shù)下的經(jīng)濟(jì)電流之比。按熱穩(wěn)定校驗確定母線的最小截面積：, (6

40、.2)式中：為短路電流的非周期分量短路電流周期分量為所選擇導(dǎo)線的熱穩(wěn)定系數(shù)。如果計算出的小于所選擇的導(dǎo)線截面積即滿足熱穩(wěn)定要求。動穩(wěn)定校驗： (6.3) (6.4) (6.5) (6.6) (6.7)式中： W截面系數(shù) 母線單位條間應(yīng)力 母線短路沖擊電流 S相間距離取1.2m L絕緣子跨距取1m 截面系數(shù)1、110KV母線的選擇與校驗(1)按最大工作電流選擇導(dǎo)線截面積S 根據(jù)實際的運行情況，110kV母線在室外一般采用鋼芯鋁絞線，由相關(guān)的電氣手冊，LGJ鋼芯鋁絞線的長期載流量均是在環(huán)境溫度為時的載流量，當(dāng)環(huán)境溫度為時： 溫度修正系數(shù)： ， 由，可知： 初選導(dǎo)線為：LGJ-185型鋼芯鋁絞線,查

41、表得。 ,滿足要求。(2)熱穩(wěn)定校驗 因此滿足熱穩(wěn)定要求。2、35kV側(cè)母線的選擇與校驗(2)按最大工作電流選擇導(dǎo)線截面S 初選導(dǎo)線為：(單條矩形)，查表得 (2)熱穩(wěn)定校驗： 因此滿足熱穩(wěn)定要求。 (3)動穩(wěn)定校驗 母線采取水平排列平放，則：相鄰支柱間跨距取L=1.5m。相間母線中心距離取a=0.25m 滿足動穩(wěn)定要求。3、10kV側(cè)母線的選擇與校驗 (1)按最大持續(xù)工作電流選擇母線截面初選型號為：矩形鋁母線。查表得。 滿足要求 (2)熱穩(wěn)定校驗： 滿足熱穩(wěn)定要求。(3)動穩(wěn)定校驗?zāi)妇€水平排列平放，則相鄰支柱間跨距取L=1.5m相鄰母線中心距離取a=0.25 滿足動穩(wěn)定要求。6.3互感器的選

42、擇互感器是電力系統(tǒng)中的測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器，互感器將大電流、高電壓按比例變成小電流、低電壓，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護(hù)等。1、電流互感器的選擇種類和形式的選擇：如根據(jù)安裝地在屋內(nèi)外和其安裝形式(穿墻式，支持式，裝入式等)當(dāng)電流小于400A時選用一次繞組多匝式，以提高準(zhǔn)確度。一次回路額定電壓、電流的選擇：, (6.8)為了提高準(zhǔn)確精度，所選電流互感器盡量與相近。(1)110kV側(cè)電流互感器的選擇額定電壓：額定電流：查表，選用LCD-110-(50100)-(300600)/5型，如(表6.1)所示： 表6.1 LCD-110-(50100

43、)-(300600)/5技術(shù)參數(shù)型號額定電流比(A)級次組合準(zhǔn)確級次二次負(fù)荷10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)1級3級二次負(fù)荷倍數(shù)LCD-110(50-100)-(300-600/5)D1.220.8307515011.241.215因為，所以(2)35kV側(cè)電流互感器的選擇額定電壓：額定電流：查表，選用型，如下(表6.2)所示：表6.2 LCWDL-70600/5技術(shù)參數(shù) 型號額定電流比(A)級次組合準(zhǔn)確級次二次負(fù)荷()10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級二次負(fù)荷()倍數(shù)LCWDL-350.575135D215因為， ，所以(3)10kV側(cè)電流互感器的選擇額定電壓： 額定電流： 查

44、表，選用LBJ-10-2000-6000/5型，如下(表6.3)所示：表6.3 LBJ-10-2000-6000/5技術(shù)參數(shù) 型號額定電流比(A)級次組合精準(zhǔn)度二次負(fù)荷()10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級3級LBJ-102000-6000/50.5/D11/DD/D0.52.410509012.410D4.0因為，所以2、電壓互感器的選擇(1)110KV側(cè)電壓互感器的選擇一次電壓: 二次電壓:準(zhǔn)確等級：1級查表，選擇JCC-110型，如下(表6.4)所示：表6.4 JCC-110技術(shù)參數(shù)型式額定變比在下列準(zhǔn)確等級下額定容量(VA)最大容量(VA)1級3級單相JCC-110/100

45、50010002000 (2)35kV側(cè)電壓互感器的選擇一次電壓: 二次電壓：準(zhǔn)確等級：1級查表，選擇JDJ-35型，如下(表6.5)所示： 表6.5 JDJ-35技術(shù)參數(shù)型式額定變比在下列準(zhǔn)確等級下額定容量(VA)最大容量(VA)0.5級1級3級單相JDJ-3535000/1001502506001200 (3)10kV側(cè)電壓互感器的選擇一次電壓: 二次電壓:準(zhǔn)確等級：1級查表，選擇JDZ-10型，如下(表6.6)所示：表6.6 JDZ-10技術(shù)參數(shù)型式額定變比在下列準(zhǔn)確等級下額定容量(VA)最大容量(VA)0.5級1級3級單相JDZ-1010000/100801503005006.4斷路器

46、與隔離開關(guān)的選擇斷路器是變電所中的重要的開關(guān)器件，具有滅弧裝置，能夠斷開短路電流和負(fù)荷電流，其母線、變壓器及線路的保護(hù)元件。斷路器的種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在變電所一般采用六氟化硫斷路器和真空斷路器，而油斷路器基本上被淘汰。額定電壓和電流的選擇, (6.9) 式中： 電網(wǎng)額定電壓 設(shè)備的額定電壓 電氣設(shè)備的額定電流 電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流 開斷電流的選擇： 高壓斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于實際開斷瞬間電流周期分量。 當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多的時候，簡化可用，為電路的有效值。 短路關(guān)合電流的選擇

47、為了保證斷路器在關(guān)合短路電流的安全。斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值，即短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗，為穩(wěn)定電流，為斷路器熱穩(wěn)定電流，為穩(wěn)定時間。隔離開關(guān)是發(fā)電廠。變電所常用的開關(guān)器件，它與斷路器配套使用，但隔離開關(guān)不能用來接通或開斷短路電流和負(fù)荷電流，其主要功能是：隔離電壓，檢修時使檢修設(shè)備與電源隔離，以確保檢修安全，倒閘操作，投入設(shè)備用母線或旁路母線以改變運行方式，常用隔離開關(guān)和斷路器協(xié)同完成。分合小電流，因隔離開關(guān)具有一定的分合小電流和電容的能力，可以用來分合避雷器。電壓互感器，空載母線等。隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動，熱穩(wěn)定校驗項目相同，但是由于隔離開關(guān)不能夠開斷、接通短路電流，故不需要進(jìn)行斷開電流和關(guān)合電流的校驗。6.5主要電氣設(shè)備的選擇與校驗1、斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗 斷路器的選擇條件： 額定電壓： (6.10)； 額定電流： (6.11)； 額定開端電流： (6.12)； 額定短路關(guān)合電流： (6.13) 熱穩(wěn)定： ； (6.14) (6.15)110KV側(cè)的斷路器選擇如下 查斷路器型號表。110k