110kV變電站電氣一次部分初步設計

1、三峽電力職業(yè)學院畢業(yè)設計110kV變電站電氣一次部分初步設計設計人:王海風設計時間：2011年7月摘 要 根據(jù)設計任務書的要求，本次設計為110kV變電站電氣一次部分初步設計，并繪制電氣主接線圖及其他圖紙。該變電站設有兩臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為110kV、35kV和10kV三個電壓等級。各個電壓等級分別采用單母線分段接線、單母線分段接線和單母線分段接線。 本次設計中進行了電氣主接線的設計、短路電流計算、主要電氣設備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、母線等）、各電壓等級配電裝置設計、直流系統(tǒng)設計以及防雷保護的配置。 目 錄緒論1第1章 變電站總體分析21.1 變電站總體

2、分析2第2章負荷分析計算與主變壓器的選擇42.1負荷分析計算42.2主變選擇62.3 無功補償8第3章電氣主接線設計113.1主接線的設計原則和要求113.2主接線的設計步驟133.3 電氣主接線設計14第4章短路電流計算及電氣設備選擇164.1 短路電流的危害164.2電氣設備選擇164.3高壓斷路器的選擇184.4隔離開關的選擇194.5電壓互感器選擇194.6電流互感器選擇204.7絕緣子和穿墻套管204.8電氣設備表21第 5 章 配電裝置及電氣總平面布置設計235.1 概述235.2 配電裝置的確定245.3 電氣總平面布置25第 6 章 防雷保護設計276.1變電站的防雷保護特點2

3、76.2變電站直擊雷防護276.3侵入波過電壓防護27第 7 章 避雷針保護范圍的計算方法28第 8 章 展望 .29致謝30緒 論本文首先根據(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。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、35kV、10kV以及站用電的主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也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計算結(jié)果，對高壓熔斷器、隔離開關、母線、絕緣子和穿墻套管、電壓互感器、電流互

4、感器進行了選型，從而完成了110kV電氣一次部分的設計。按照先行的原則，依據(jù)遠期負荷發(fā)展，決定在本區(qū)興建一所中型110kV變電站。本設計屬中間變電站該變電所建成后，,它的主要任務是把110KV變成35kV和10kV電壓供周邊城鄉(xiāng)使用。WH市郊110kV變電站是地區(qū)性城市變電站，它由系統(tǒng)1和系統(tǒng)2供電，同較為緊密，在整個系統(tǒng)中占有重要地位。變電站主要設備的組成主要有主變壓器、電氣主接線、控制裝置、避雷裝置以及無功補償設備。主變壓器是變換電壓的主要設備。在110kV變電站中它主要用于降壓，此變電站中我們采用了三相變壓器，在功率和電壓等級上完全滿足了我們的設計需要。電氣主接線由于直接影響著電力系統(tǒng)的

5、可靠性，至關重要，因此對它的選擇應加以足夠的重視?？紤]到系統(tǒng)的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等因素，所以在本變電站中我們采用了單母分段的接線形式?？刂蒲b置是變電站的中樞神經(jīng)，控制著整個電氣元件。值班員可通過集中監(jiān)視系統(tǒng)了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)。避雷裝置是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的一個重要部分。它的故障能夠?qū)е抡麄€電力系統(tǒng)的瓦解。給國民經(jīng)濟帶來重大損失。在電力系統(tǒng)中為了減少電能在線路中的損耗，我們采用了無功補償裝置來調(diào)整系統(tǒng)中的無功功率。第1章 變電站總體分析1.1 變電站總體分析 設計依據(jù)根據(jù)省電力公司設計【XXXX】一文XX變電所設計任務書的批復。 WH市變電站建設的必要性圖1-1 110KV變電站系統(tǒng)接線圖變電

6、站地址變電所設計除應執(zhí)行本規(guī)范外，尚應符合現(xiàn)行的國家有關標準和規(guī)范的規(guī)定。變電所位于WH市郊東南郊，交通便利，變電所的西邊為10KV負荷密集區(qū)，主要有棉紡廠、食品廠、印染廠、針織廠、柴油機廠、橡膠廠及部分市區(qū)用電。變電所以東主要有35KV的水泥廠、耐火廠及市郊其它用電。該變電所所址區(qū)海拔220m,地勢平坦，為非強地震區(qū)，輸電線路走廊闊，架設方便，全線為黃土層地帶，地耐力為，天然容重,內(nèi)摩擦角=23,土壤電阻率為100cm,變電所保護地下水位較低，水質(zhì)良好，無腐蝕性。氣象條件：年最高氣溫40,年最低氣溫20，年平均溫度15,最熱月平均最高溫度32,最大復水厚度10mm,最大風速25m/s,屬于我

7、國第六標準氣象區(qū)。 WH市11OKV變電所建設規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的建設規(guī)模如下：額定電壓等級：110KV/35KV/10KV 110KV近期出線2回，遠景發(fā)展2回；35KV近期出線3回，遠景發(fā)展2回；10KV近期出線9回，遠景發(fā)展2回。S1=1000MVA X1=0.5 X2=0.7S2=600MVA X1=0.4 X2=0.6變電站設計規(guī)范1本規(guī)范適用于電壓為35110kV，單臺變壓器容量為2500kVA及以上新建變電所的設計。2變電所的設計應根據(jù)工程的510年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能。3變電所的設計，必須從

8、全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理地確定設計方案。4變電所的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則。變電所設計除應執(zhí)行本規(guī)范外，尚應符合現(xiàn)行的國家有關標準和規(guī)范的規(guī)定。第2章 負荷分析計算與主變壓器的選擇2.1負荷分析計算負荷分類及定義1.一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟損失者屬于一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。2.二級負荷：中斷供電將造成設計局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時間才能修復或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級負荷。二級負荷應由兩回線供電。但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回

9、專用架空線路供電。3.三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。負荷組成根據(jù)任務書可知WH市有一市區(qū)變電所。WH市110KV變電站的建設將外電與市區(qū)變電所更好的連接起來，從而形成統(tǒng)一的供電網(wǎng)絡。更好的解決WH市的供電問題，同時也促進了供電網(wǎng)絡的形成和供電的可靠性。為了考慮本地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展此變電站設計的最大容量為36.8MW。各級負荷見以下圖表：1110KV負荷情況表2-1 110KV負荷電壓等級負荷名稱最大負荷（MW）負荷組成 ()自然力率(H)線長(KM) 備注近期遠景一二 110kv市系線101810市甲線101810備用110

10、備用212 235KV負荷情況表2-2 35KV負荷電壓等級負荷名稱最大負荷（MW）負荷組成 ()自然力率(H)線長(KM) 備注近期遠景一二 35KV水泥廠11.5215300.920水泥廠21.5215300.920耐火廠11.515350.918備用12.50.915備用22.50.915在35kv側(cè)負荷中，耐火廠以及水泥廠1和2的、類負荷比重比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產(chǎn)機械的壽命縮短，水泥質(zhì)量下降，造成很大的經(jīng)濟損失，因此必須保證其供電的可靠性。 310KV負荷情況表2-3 10KV負荷電壓等級負荷名稱最大負荷（MW）負荷組成 ()自然力率(H)線長(KM) 備注近期遠景一二 10k

11、v棉紡廠122.520400.7555003.5棉紡廠222.520400.7555003.5印染廠11.5230400.7850004.5印染廠21.5230400.7850004.5毛紡廠2220400.7550002.5針織廠11.520400.7545001.5市區(qū)11.5220400.825002市區(qū)21.5220400.825002食品廠1.21.515300.840001.5備用1 1.50.78備用21.50.78在10kv負荷中，棉紡廠、印染廠、毛紡廠、針織廠、食品廠市區(qū)、類負荷比較大；若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機器損壞，甚至出現(xiàn)事故，對市區(qū)醫(yī)院則造成不良的社會影響，嚴重

12、時造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡，所以必須保證其供電可靠性。2.2 主變選擇 主變臺數(shù)的考慮原則變壓器的容量、臺數(shù)直接影響到變電站的電氣主接線形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除了依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還要根據(jù)電力系統(tǒng)510年的遠景發(fā)展計劃，輸送功率的大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入電力系統(tǒng)中的緊密程度等因素，進行綜合分析與合理的選擇。如果變壓器的容量選擇過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能的損耗，設備未能充分發(fā)揮效益；若容量選的過小，將可能滿足不了變電站的電力負荷的需要，這在技術上是不合理的?？梢?，變電站主變壓器的選擇相當重要。在進行主變壓器的選擇之前，應該了解變

13、壓器的選擇原則，主要包括變壓器容量、臺數(shù)的確定原則、主變壓器型號的確定原則：1主變壓器的臺數(shù)、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；2在有一級、二級負荷的變電站中，應該裝設兩臺主變電壓器；當技術經(jīng)濟比較合理時主變壓器的臺數(shù)也可以多于兩臺。如果變電站可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)中取得足夠能量的備用電源時，可以裝設一臺主變壓器。3裝設兩臺及其以上主變壓器的變電站中，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量應保證用戶一級負荷和部分二級負荷（一般不應小于主變壓器容量的60%）。4具有三種電壓等級的變電站中，如果通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到主變壓器容量的15%時，主變電壓器宜采用三繞組

14、變壓器。依據(jù)變電站所處市區(qū)的情況，變電站的電力負荷中含有大量的一級、二級負荷，基于對經(jīng)濟狀況、占地面積及變電站位于負荷中心等諸多因素的考慮，選擇兩臺主變電壓器。規(guī)程規(guī)定，裝有一臺主變電壓器的變電站，當一臺主變電壓器運行時，其余主變電壓器的容量應不小于60%的全部負荷，并且盡可能保證對I、II類電力負荷不間斷供電，即（n-1）0.6sjs遠 ，這里的n代表 變壓器的臺數(shù)。 遠表示按遠景負荷計算的 最大綜合負荷，遠計算公式為： =Kt () (1+a%)其中：表示同時率a%表示線損率P表示各出線最大負荷由負荷資料表的數(shù)據(jù)經(jīng)計算得到：=36.8MVA該變電站是一所110KV的降壓變電站，選擇降壓結(jié)構(gòu)

15、（低、中、高）的三繞組變壓器。變電站所處的周圍環(huán)境比較優(yōu)越，優(yōu)先選用SFS7系列的低損耗的油浸式配電變壓器:SFS10-25000/110系列三繞組無勵磁調(diào)壓電力變壓器；冷卻方式為油浸散熱器自然冷卻。此系列的電力變壓器用于額定頻率為50HZ，額定電壓為110KV的變配電所或輸變電線路中傳輸電能，改變電壓之用，產(chǎn)品可以在戶內(nèi)戶外連續(xù)工作。2.2.2 變壓器聯(lián)結(jié)組別和容量的選擇參考電力工程電氣設計手冊和相應規(guī)程指出： 變壓器三相繞組的接線組別、電壓、相位、和系統(tǒng)一致，否則不能并列運行。我國110KV及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點，所以都需要選擇的連接方式；35KV采用“Y”的連接

16、方式，其中性點多通過消弧線圈接地；35KV以下的高電壓，變壓器三相繞組均采用“D”的連接方式。因此，新建變電站的主變電力變壓器采用“YN Yn0 d11”的連接組別。變壓器的繞組容量的選擇：變壓器的繞組容量有:100/100/100、100/100/50、100/50/50等幾種。對于110KV變壓器總?cè)萘坎淮?，其繞組容量對于造價影響不大，所以采用100/100/100的容量比。 變壓器各側(cè)電壓的選擇作為電源側(cè)，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，即保證在10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應保證在額定值，所以，電源側(cè)的主變電壓按10%額定電壓選擇，而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇。所以，

17、對于110KV的變電站，考慮到要選擇節(jié)能新型的，110KV應該選115KV，35KV選37 KV，10KV選10.5KV。 全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決在110KV及以上的中性點直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時的短路電流，有一部分變壓器的中性點采用不接地的方式，因而需要考慮中性點絕緣的保護問題。110KV側(cè)采用分級絕緣的經(jīng)濟效益比較顯著，并且選用與中性點絕緣等級相當?shù)谋芾灼骷右员Ｗo。35KV及10KV側(cè)為中性點不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點都采用全絕緣。經(jīng)查閱新編工廠電氣設備手冊，我們選擇由常州高壓電器廠生產(chǎn)的SFS10-25000/110系列的電力變壓器，其主要的技術參數(shù)如下：

18、表2-5 SFS10-25000/110系列電力變壓器主要技術參數(shù)型號額 定容 量KVA額定電壓（KV）連接組別阻抗電壓（%）空載電流（%）損耗（MW）重量（t）外型尺寸（長、寬、高）（）高壓中壓低壓高低高中中低空載負載SFS10-25000/1102500011022.5%38.522. 5%10.5YN yn0 d1110.517.56.51.04617553.55830X4860X57802.3 無功補償 補償裝置的意義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。 無功補償裝置類型的選擇1無功補償裝置的類型無功補償裝置可分為兩大類：串

19、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。（1）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(zhuǎn)機械，運行維護比較復雜。它的有功功率損耗較大。小容量的調(diào)相機每千伏安容

20、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。(2) 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)不能連續(xù)的缺點。(3) 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

21、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。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)電容器作為無功補償裝置。 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。2分組方式（1）并聯(lián)電容器

22、的分組方式等容量分組、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。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)電容器組因短路故障而切除時，將造成整個并聯(lián)電容

23、器裝置退出運行。綜上所述，在本設計中，無功補償裝置分組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）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，因此并聯(lián)電容器裝置裝設在變電所低壓側(cè)，故采用中性點不接地方式。10KV系統(tǒng)的中性點是不接地的，該變電

24、站采用的并聯(lián)電容器組的中性點也是不接地的，當發(fā)生單相接地故障時，構(gòu)不成零序電流回路，所以不會對10KV系統(tǒng)造成影響。 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?030來確定無功補償裝置的容量。此設計中兩臺主變?nèi)萘抗矠?0000KVA故并聯(lián)電容器的容量為：5000KVAR15000 KVAR為宜，在此設計中取并聯(lián)電容器的容量12000 KVAR。具體計算見附錄。 第3章 電氣主接線設計電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(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。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設備，并依照相應的技術要求連接起來。把變壓器、斷路器等按預期生產(chǎn)

25、流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。3.1主接線的設計原則和要求 主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設計的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關

26、系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設計的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，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(jīng)濟政策的前提下，正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，力爭使其技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。 3.1.1 電氣主接線的設計原則 電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，

27、堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。 1. 接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側(cè)應盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在 110kV220kV 配電裝置中，當出線2回時，一般采用橋形接線；當出線不超過4 回時，一般采用分段單母線接線。在樞紐變電站中，當110220kV出線在4回及以上時，一般采用雙母接線。 2. 在大容量變電站中，為了限制610kV出線上的短路電流，一般可采用下列措施： （1）變壓器分列運行； （2）在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器； （3）采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器

28、。 （4）出線上裝設電抗器。 3.1.2 設計主接線的基本要求 在設計電氣主接線時，應使其滿足供電可靠，運行靈活和經(jīng)濟等項基本要求。 1. 可靠性：供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時，應全面地看待以下幾個問題： （1）可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，估價一個主接線的可靠性時，應充分考慮長期積累的運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設計技術規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經(jīng)驗的總結(jié)，設計時應予遵循。（2）主接線的可靠性，是由其各組成元件（包括一次設備和二次設備）的可靠性的綜合。因此主接線設計，要同時考慮一次設備和二次設備的故障率及其對供電的影響。 （3）可靠性并不是絕

29、對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所則可能還不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾方面考慮： 斷路器檢修時，能否不影響供電。 線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)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。 變電站全部停運的可能性。 2. 靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面。 （1）調(diào)度靈活，操作簡便：應能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調(diào)配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。 （2）檢修安全：應能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢

30、修而不影響電力網(wǎng)的正常運行及對用戶的供電。 （3）擴建方便：應能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴建過渡時，在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設備等所需的改造最少。 3. 經(jīng)濟性：在滿足技術要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。 （1）投資省：主接線應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以選擇價格合理的電氣設備；在終端或分支變電站中，應推廣采用直降式（110/610kV）變壓器，以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。 （2）占地面積?。弘姎庵鹘泳€設計要為配電

31、裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應采用三相變壓器。 （3）電能損耗少：在變電站中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器。應經(jīng)濟合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。3.2 主接線的設計步驟 電氣主接線的具體設計步驟如下 1. 分析原始資料 （1）本工程情況 變電站類型，設計規(guī)劃容量（近期，遠景），主變臺數(shù)及容量等。 （2）電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（510年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。 （3）負荷情況 負荷的性質(zhì)及其地理位

32、置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。 （4）環(huán)境條件 當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。 （5）設備制造情況 為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。 2. 擬定主接線方案 根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定出若干個主接線方案。因為對出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮不同，會出現(xiàn) 多種接線方案。應依據(jù)對主接線的基本要求，結(jié)合最新技術，確定最優(yōu)的技術合理、經(jīng)濟可行的主接線方案。 3.

33、 短路電流計算 對擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。 4. 主要電器選擇包括高壓斷路器、隔離開關、母線等電器的選擇。 5. 繪制電氣主接線圖 將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。3.3 電氣主接線設計 110kV電壓側(cè)接線 35110kV 變電所設計規(guī)范規(guī)定，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、分段單母線或雙母線的35110kV主接線中，當不允許停電檢修斷路器

34、時，可設置旁路設施。 本變電站110kV線路有4回，其中備用兩回?？蛇x擇雙母線接線或單母線分段接線兩種圖3-1單母分段帶旁路接線 圖3-2 單母分段接線方案一供電可靠、運行方式靈活，但是倒閘操作復雜，容易誤操作，占地面積大，設備多，投資大。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，但是運行可靠性和靈活性比方案一稍差。本變電站為地區(qū)性變電站，基本不需要外系統(tǒng)支援，電源主要集中在 35kV 側(cè)，110kV 側(cè)是為提高經(jīng)濟效益及系統(tǒng)穩(wěn)定 性而倒有一回線路與華中大電網(wǎng)聯(lián)系，采用方案二能夠滿足本變電站110kV側(cè)對供電可靠性的要求，故選用投資小、節(jié)省占地面積的方案二。 設置旁路設

35、施的目的是為了減少在斷路器檢修時對用戶供電的影響。裝設SF6 斷路器時，因斷路器檢修周期可長達 510 年甚至 20 年，可以不設旁路設施。本變電站110kV側(cè)采用FS6斷路器，設旁路母線。 35kV電壓側(cè)接線 35KV側(cè)擬定方案同110KV電壓等級。由以上比較結(jié)果知道，方案II與方案I均有較好的可靠性和靈活性，鑒于35KV側(cè)負荷要求，宜采用方案II的接線形式。于是35KV側(cè)接線形式分析可按照110KV側(cè)分析，草擬方案I同上比較分析同上。鑒于35KV側(cè)負荷性質(zhì)對供電可靠性要求，宜采用方案II采用單母分段，手車式高壓開關柜屋內(nèi)配電裝置。 10KV電壓側(cè)接線 10KV側(cè)擬定方案同110KV電壓等級

36、。根據(jù)電力工程電氣設計手冊第10-2節(jié)“635KV配電裝置”所述，610KV配電裝置一般均為屋內(nèi)布置，當出線不帶電抗器，一般采用成套開關柜單層布置。且當635KV配電裝置采用小車式高壓開關柜時，不宜采用旁路設施。于是10KV側(cè)接線形式分析可按照110KV側(cè)分析，草擬方案I同上比較分析同上。鑒于10KV側(cè)負荷性質(zhì)對供電可靠性要求，宜采用方案II采用單母分段，手車式高壓開關柜屋內(nèi)配電裝置。第4章 短路電流計算及電氣設備選擇4.1 短路電流的危害在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_數(shù)千安。短路電流通過電氣設備和導線必然要產(chǎn)生很大的電動力，并且使設備溫度

37、急劇上升有可能損壞設備；在短路點附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動機正常工作；發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；當短路點離發(fā)電廠很近時，將造成發(fā)電機失去同步，而使整個電力系統(tǒng)的運行解列。4.1.1 短路電流實用計算的基本假設條件1系統(tǒng)在正常工作時三相是對稱的；2電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即各元件的電抗值與電流大小無關；3電力系統(tǒng)各元件電阻，一般在高壓電路中都略去不計，但在計算短路電流的衰減時間常數(shù)應計及元件電阻。此外，在計算低壓網(wǎng)絡的短路電流時，應計及元件電阻，但可以不計算復阻抗，而是用阻抗的絕對值進行計算；4輸電線路的電容忽略不計；5變壓器的勵磁電

38、流忽略不計，相當于勵磁阻抗回路開路，這樣可以簡化變壓器的等值電路。短路電流計算結(jié)果如表4-1表4-1 短路電流計算結(jié)果 單位（KA）短路點IItk/2 Itk ish110K母線8.688.17109.4322.1635KV母線5.7425.7425.7425.74214.610KV母線12.2112.2112.2112.2131.14具體計算過程附錄。 4.2電氣設備選擇 電氣設備選擇概述：由于電氣設備和載流導體的用途及工作條件各異，因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不相同。但是，電氣設備和載流導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。選擇的原則1. 應滿

39、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)。電氣設備和載流導體選擇的一般條件1. 按正常工作條件選擇（1） 額定電壓：所選電氣設備和電纜的最高允許工作電壓，不得低于裝設回路的最高運行電壓UNUNs。（2） 額定電流：所選電氣設備的額定電流IN，或載流導體的長期允許電流Iy，不得低于裝設回路的最大持續(xù)工作電流I max 。計算回路的最大持續(xù)工作電流I max 時，應考慮回路在各種運行方式下的持續(xù)工作電流，選用最

40、大者。2. 按短路狀態(tài)校驗 （1）熱穩(wěn)定校驗當短路電流通過被選擇的電氣設備和載流導體時，其熱效應不應超過允許值，It2t Qk，tk=tin+ta，校驗電氣設備及電纜（36KV廠用饋線電纜除外）熱穩(wěn)定時，短路持續(xù)時間一般采用后備保護動作時間加斷路器全分閘時間。（2）動穩(wěn)定校驗iesish，用熔斷器保護的電氣設備和載流導體，可不校驗熱穩(wěn)定；電纜不校驗動穩(wěn)定。（3）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)

41、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。 （4）絕緣水平在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。由于變壓器短路時過載能力很大，雙回路出現(xiàn)的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據(jù)實際需要來確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能方式下回路保持工作電流的要求。4.3高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電器中最重要的電氣設備。型式選擇：本次在選擇斷路器中，考慮了產(chǎn)品的系列

42、化，既盡可能采用同一型號的斷路器，以便減少備用件的種類，方便設備的運行和檢修。選擇斷路器時應滿足以下基本要求：1. 在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。 2. 在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣性。 3. 應有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。4. 應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。 考慮到可靠性和經(jīng)濟性，方便運行維護和實現(xiàn)變電站設備的無油化目標，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在110KV側(cè)采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、使

43、用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使 用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關，熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復速度快，開斷近區(qū)故障性能好，且適于開斷容性負荷電流等特點。因而被大量使用于35KV 及以下的電壓等級中。所以，35KV 側(cè)和 10KV 側(cè)采用SF6斷路器。4.4隔離開關的選擇隔離開關是高壓開關設備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。 選擇隔離開關時應滿足以下基本要求： 1. 隔離開關分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別設備是否

44、與電網(wǎng)隔開。2 .隔離開關斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。 3. 隔離開關應具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。 4. 隔離開關在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。5. 隔離開關的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠。 4.5電壓互感器選擇依據(jù)電力工程設計手冊對電壓互感器配置的規(guī)定1電壓互感器的配置與數(shù)量和配置、主接線方式有關，并應滿足測量、保護周期和自動裝置的要求。電壓互感器應能在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，周期點的兩側(cè)都能提取到電壓。26220KV電壓等級的一組主母線的三相上應裝設

45、電壓互感器，旁路上是否需要裝設壓互，應視各回出線外側(cè)裝設壓互的情況和需要確定。3當需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應裝設電壓互感器。電壓互感器應按下列技術條件選擇和校驗（1）一次回路電壓；（2）二次電壓；（3）二次負荷；（4）準確度等級；電壓互感器的型式應按下列使用條件選擇（1）320KV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用環(huán)氧樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。（2）35KV配電裝置宜采用電磁式電壓互感器。（3）110KV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。（4）用于中性點直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100V，用于中性點非直

46、接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100/3V。電壓互感器是二次回路中測量和保護用的電壓源，通過它反映系統(tǒng)的運行狀況,它的作用是將一次高壓變?yōu)槎蝹?cè)的低電壓便于測量，也將二次回路和高壓系統(tǒng)隔離，以保證安全。電壓互感器的技術條件 （1）正常工作狀態(tài)：一次回路電電流，二次負荷，準確度等級；（2）承受這電壓能力和環(huán)境條件。（3）對于35110KV配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)電磁式PT，而對于220KV以上的配電裝置，使用電容式PT。4.6電流互感器選擇根據(jù)導體和電器選擇設計技術規(guī)定第條：320KV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，應根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。根據(jù)

47、電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分）1凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器；2發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等也應裝設電流互感器；3對直接接地系統(tǒng)，按三相配置；對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相裝配；電壓互感器的技術條件 （1）電流互感器的二次額定電流優(yōu)兩種1A和5A，一般強電系統(tǒng)取5A；（2）電流互感器的型式選擇，一般35KV及以上的配電裝置采用油浸瓷箱式的絕緣結(jié)構(gòu)的獨立的電流互感器；（3）一次電流的選擇，當CT用于測量時，應比回路中的正常工作電流大1/3左右，保證測量儀表的最佳工作狀態(tài)；（4）進行動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗。4.7絕緣子和穿墻套管根據(jù)導體和電氣

48、選擇設計技術規(guī)程 屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子。屋外支柱絕緣子需倒裝時，可用懸掛式支柱絕緣子。屋內(nèi)支柱絕緣子宜采用聯(lián)和膠裝的多棱式支柱絕緣子。屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導體穿墻套管。對于母線型穿墻套管應該校核窗口允許穿過的母線尺寸。高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種。瓷絕緣的穿墻套管適用于交流電壓635KV系統(tǒng)，油紙電容式絕緣適用于交流電壓60500KV中性點直接接地系統(tǒng)。4.8電氣設備表4.8.1導體選擇一覽表表4-3導體選擇一覽表項目 電壓等級主母線主變引下線負荷出線110KVLGJQ-185LMY矩形母線(單條254) /35KVLMY矩形母線(單條405)LMY矩形母線(單條63

49、10) / 10KVLMY矩形母線(單條12510)LMY矩形母線(雙條1258)ZLQ三芯電纜（單根）4.8.2斷路器和隔離開關選擇一覽表 表4-4斷路器和隔離開關設備項目斷路器隔離開關110KV出線LW11-110/1600GW4-110D/600-50110KV分段LW11-110/1600GW4-110D/600-50110KV主變引下線LW11-110/1600GW4-110D/600-5035KV出線LW8-35/1600/35KV分段LW8-35/1600/35KV主變引下線LW8-35/1600/10KV出線 ZN-10/1600-31.5/10KV分段 ZN-10/1600-

50、31.5/10KV主變引下線 ZN-10/1600-31.5/4.8.3電壓互感器與電流互感器表4-5電壓互感器和電流互感器電壓等級設備類型110KV35KV10KV電壓互感器JDR-110JDX6-35JSJW-10分段電流互感器LCWB6-110GYW2600/5LCZ-35400/5LZZJB6-101500/5出線電流互感器LCWB6-110GYW275/5 100/5LCZ-3575/5LZZJB6-10主變引下線電流互感器LCWB6-110GYW2200/5LCZ-35400/5LMZB6-102000/54.8.4 10KV各出線電流互感器選擇如下表4-6 電流互感器負荷類型型

51、號負荷類型型 號備用1、2LZZJB6-10 (200/5)棉紡廠1、2LZZJB6-10（300/5）印染廠LZZJB6-10 (300/5)市區(qū)1、2LZZJB6-10 (300/5)針織廠LZZQB6-10 (200/5)印染廠1、2LZZJB6-10 (300/5)食品廠LZZJB6-10 (200/5)并聯(lián)電容器LZZJB6-10 (300/5)毛紡廠LZZJB6-10 (150/5)計算選擇過程見附錄。 第 5 章 配電裝置及電氣總平面布置設計5.1 概述配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的聯(lián)結(jié)方式，由開關電器、保護和測量電器，母線和必要的輔助設備組建而成，用來

52、接受和分配電能的裝置。它主要包括開關設備、保護裝置和輔助設備。配電裝置按電器裝設地點不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。對配電裝置的基本要求1符合國家技術經(jīng)濟政策，滿足有關規(guī)程要求。2保證運行可靠。設備選擇合理，布置整齊、清晰，保證有足夠的安全距離。3節(jié)約用地。4運行安全和操作、巡視、檢修方便。5便于安裝和擴建。6節(jié)約用材，降低造價。 配電裝置特點1. 屋內(nèi)配電裝置的特點（1）由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較??；（2）維修、巡視和操作在室內(nèi)進行，不受氣候影響；（3）外界污穢空氣對電器影響較小，可減少維護工作量；（4）房屋建筑投資較大。2. 屋外配電裝置的特點（1）土建工作量和費用較少

53、，建設周期短；（2）擴建比較方便；（3）相鄰設備之間距離大，便于帶電作業(yè)；（4）占地面積大；（5）受外界環(huán)境影響，設備運行條件差，須加強絕緣；（6）不良氣候?qū)υO備維修和操作有影響。 配電裝置類型及應用根據(jù)電氣設備和母線布置的高度，屋外配電裝置可以分為中型、半高型和高型等。1中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便工作人員能在地面安全地活動，中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面。這種布置特點是：布置比較清晰，不易誤操作，運行可靠，施工和維修都比較方便，構(gòu)架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大