某市110KV中心變電所電氣一次部分初步設計說明

1、 . . . 畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）任務書電氣工程 系系 2012 屆屆電力系統(tǒng)與其自動化技術專業(yè)專業(yè)畢業(yè)設計（論文）題目某市 110KV 中心變電所電氣一次部分初步設計校（外）指導教師職 稱工作單位與部門聯(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。本設計通過對 110KV 一次降壓變電所一次部分的理論設計，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)境下變電所的一般設計方法、設計思路、過程，為將來從事實際工作打下堅實的理論基礎。二、設計（論文）要求（工作量、容）：（一）（一） 容容 1 選擇變

2、電所主變臺數(shù)、容量與型式； 2 設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)進行設計； 5 選擇和校驗所需的電氣設備。（二）要（二）要 求求 1 根據(jù)已給出的技術參數(shù)與條件，提出兩個以上的主接線方案，并優(yōu)選出一個進行設計； 2 選擇變壓器臺數(shù)、容量與型式； 3 設計對變電所廠區(qū)和主變進行防雷設計； 4 對設備和器件選擇進行表冊，并作出技術評估和改進意見； 5 寫出設計說明書，其中須附有 200 字左右的中、英文摘要。三、進度表 . . . 1 / 45日 期 容20112012 學年十五周-十六周十

3、七周-十九周二十周20112012 春第一周-第二周變電所主接線圖設計；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計；變壓器保護系統(tǒng)設計；防雷接地系統(tǒng)設計；設備、器件選擇與表冊；技術評估。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、設備和實習地點與翻譯工作量：1介才主編工廠供電（第三版）:機械工業(yè)，20002工廠配電設計手冊:水利電力，19843工廠常用電氣設備手冊（上、下與補充冊）:水利電力，19863光源主編電工實用手冊:中國電力，20004何利民，全英主編簡明電工手冊:中國建筑，19955鳳珊主

4、編電氣控制與可編程控制器:中國輕工業(yè)，19996金代中主編電工速查速算手冊:機械工業(yè)，2001教研室意見： 教研室主任（簽字）： 2012 年 10 月 日附頁：附頁：10kV10kV 一次降壓變電所技術設計技術參數(shù)與條件一次降壓變電所技術設計技術參數(shù)與條件一、給定參數(shù)一、給定參數(shù) . . . 2 / 451 設計變電所建在城西 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 ，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)用電與站用電占發(fā)電容量的 10% ，最大運行方式時的綜合電

5、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=6000h, 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)

6、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 氣象與地質(zhì)條件：設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 2、變電所的地理位置圖變電所的地理位置圖 . . . 3 / 45摘摘 要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。本論文中待設計的變電所是一座降壓、樞紐

7、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。該變電所的建成，不僅增強了當?shù)仉娋W(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構，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計 ，首先通過對原始資料的分析與根據(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)果與各電壓等級的額

8、定電壓和最大持續(xù)工作電流進行主要電氣設備的選擇與校驗（包括斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器等） 。本次設計基本上滿足了任務書的要求，同時也滿足了變電所的設計要求，使電力系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定的運行。關鍵詞關鍵詞電氣主接線設計；短路電流計算；電氣設備選擇；防雷 裝置 . . . 4 / 45AbstractAbstractPower system substation as an important part of the entire power system directly affects the safety and economic operation. To be designe

9、d in this paper is a step-down substation substation in the system plays the role of aggregation and distribution of electric energy, charged with the factory to the region, the important task of rural electrification. The completion of the substation will not only strengthen the local power grid ne

10、twork structure, but also for the local industrial and agricultural production provides enough power, so that the regional power grid so as to achieve safe, reliable and economic operation purposes.The paper 110kv substation once part of the electrical design, the first original data through the ana

11、lysis and selection based on total load of the substation main transformer, the main wiring under both economical and reliable, flexible operation requirements, select the main connection of two programs to be selected A technical comparison, out of poor program to determine the main electrical subs

12、tation connection program.Second, the short-circuit current calculation, obtained from the three-phase short circuit calculation occurs when short-circuit the voltage level of the bus, its steady-state current and the impact of short-circuit current value. According to the results and the voltage le

13、vel of voltage and maximum continuous operating current of the main electrical equipment selection and validation (including circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, etc.).The designed basically for the task of the book, at the same time satisfy the demand for

14、 substations, the power system designs will be safe, stable operation.KeywordsKeywordsElectrical main wiring design; short-circuit current calculation; electrical equipment selection; lightning protection equipment. . . . 5 / 45目目 錄錄摘要摘要 IVIVABSTRACTABSTRACTV V第一章第一章 緒論緒論 1 11.1 選題背景 11.2 選題意義 11.3

15、變電所發(fā)展概況 11.4 設計原始資料 21.4.1 變電所的出線 21.4.2 負荷情況 21.5 設計容 2第二章第二章 電氣主接線的選擇電氣主接線的選擇 3 32.1 選擇原則 32.1.1 主接線設計的基本要求與原則 3：2.1.2 變電所主接線設計原則 32.1.3 主接線的基本形式和特點 42.1.4 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 7 . . . 6 / 452.2.4 最優(yōu)方案的確定 8第三章第三章 主變壓器的選擇主變壓器的選擇 9 93.1 變電

16、所主變壓器臺數(shù)的確定 93.1.1 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 93.2.1 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第四章第四章 短路電流計算短路電流計算 11114.1 短路電流計算的目的與假設 114.1.1 短路電流計算的目的 114.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定 114.1.3 短路電流計算的基本假設 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

17、額定電壓 134.3.2 短路點的確定與其計算 144.3.3 繪制短路電流計算結(jié)果：17第五章第五章 電氣設備的選擇電氣設備的選擇 18185.1 電氣設備選擇的一般原則 185.1.1 電氣設備選擇的一般技術條件 185.1.2 按正常工作條件選擇電氣設備 185.1.3 按短路情況校驗 195.2 高壓電氣設備 205.2.1 斷路器選擇與檢驗 215.2.2 隔離開關的選擇與校驗 235.2.3 電流互感器選擇與檢驗 245.2.4 電壓互感器的選擇與校驗 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第六章接地刀閘與避雷器的選擇 29296.1 接地刀閘選擇

18、 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 避雷器的選擇與結(jié)果 30結(jié)論結(jié)論 3131致致 3232參考文獻參考文獻 3333附錄一：附錄一：3434 . . . 7 / 45 . . . 0 / 45第一章第一章緒緒 論論1.11.1 選題背景選題背景電力已成為人類歷史發(fā)展的主要動力資源，如要科學合理的使用與分配電力，必須從工程的設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

19、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系著變電所電氣設備的選擇、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，一般只具有當?shù)乜刂乒δ埽酁橛腥酥蛋噙\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，對原有電站與新建電站實現(xiàn)無人值守勢在必行。對設計人員來講，我們只有不斷提高自

20、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。1.21.2 選題意義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備是變壓器，除此之外，變電所的設備還有開閉電路的開關設備，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)度通信裝置等，有的變電所還有無功補償設備。本設計針對變電所進行設計，設計容包括：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、主要電器設備的選擇和校驗、繼電保護與變電所防雷等。通過對110KV 降壓變電所電氣部分的設計

21、，使我明白其目的在于使我們通過這次畢業(yè)設計，能夠得到各方面的充分訓練，結(jié)合畢業(yè)設計任務加深了對所學知識在聯(lián)系的理解，并能靈活的運用。1.31.3 變電所發(fā)展概況變電所發(fā)展概況隨著計算機技術的飛速發(fā)展，微型計算機技術在電力系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用，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、微機與網(wǎng)絡通信技術，經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，組成計算機的軟硬件設備代替人工,利用變電所中的遠動終端設備來完成對站中

22、設備的遙信、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)度自動化領域中熱門的話題，在當今城、農(nóng)網(wǎng)建設改造中正被廣泛采用。 . . . 1 / 451.41.4 設計原始資料設計原始資料1.4.11.4.1 變電所的出線變電所的出線變電所的電壓等級為 110kV/35kV/10kV，設兩臺主變，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 1.4.2.4.2 負荷情況負荷情況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

23、負荷（MW）I8III2II3.5III1.510kVII419 MW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1.51.5 設計容設計容本次設計的題目是某市 110KV 中心變電所電氣一次部分初步設計 。根據(jù)設計的要求，在設計的過程中，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備、并根據(jù)相關技術條件和短路電流計算結(jié)果表校驗各高壓設備。 . . . 2 / 45第二章第二章電氣

24、主接線的選擇電氣主接線的選擇2.12.1 選擇原則選擇原則電氣主接線是變電所設計的首要任務，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線案的確定與電力系統(tǒng)與變電所運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關。并對電氣設備選擇、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，確定變電所主接線的最佳方案。2.1.12.1.1 主接線設計的基本要求與原則主接線設計的基本要求與原則變電所主接線設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，電氣主接線的設計必須滿足這個要求。因為電能的發(fā)送與使用必須在同一時間進行

25、，所以電力系統(tǒng)中任何一個環(huán)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，應充分考慮長期運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設計規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經(jīng)驗的總結(jié)，設計時應該予以遵循。 （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備檢修時，能盡快的退出設備、切除故障，使停電時間最短、影響圍最小，并在檢修設備時能保證檢修人員的安全。 （3）操作應盡可能簡單、方便 電氣主接線應簡單清晰、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于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故

26、。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，應考慮到有擴建的可能性。：2.1.22.1.2 變電所主接線設計原則變電所主接線設計原則1變電所的高壓側(cè)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

27、過 5 回時，一般采用單母線接線方式，出線回路數(shù)在 6 回與以上時，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，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 . . . 3 / 45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 回與以上，或當“0220KV 配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位；

28、出線回路數(shù)在 4 回與以上時，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，以與更換迅速的手車式斷路器時，均可不設旁路設施。 總之，以設計原始材料與設計要求為依據(jù)，以有關技術規(guī)程為標準，結(jié)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。2.1.32.1.3 主接線的基本形式和特點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

29、積較大，使斷路器等設備增多。無匯流母線的接線使用開關電器少，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。2.1.42.1.4 變電所各接線方案的確定變電所各接線方案的確定在對原始資料分析的基礎上，結(jié)合對電氣主接線的可靠性、靈活性、與經(jīng)濟性等基本要求，綜合考慮在滿足技術、經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其為技術先進、

30、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，主接線的設計，首先應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線路、斷路器或母線故障與在母線檢修時，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。主接線還應具有足夠的靈活性，能適應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)濟性應綜合考慮，辯證統(tǒng)一，在滿足技術要求前提下，盡可能投資省、占地面積小、電能損耗少、年費用

31、（投資與運行）為最小。2.22.2 主接線的形式主接線的形式2.2.12.2.1 110KV110KV 側(cè)主接線方案側(cè)主接線方案A 方案：單母線分段接線（見圖 2-1） . . . 4 / 45圖 2-1 單母線分段接線B 方案：雙母線接線（見圖 2-2）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）一出線的開關檢

32、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，因此本變電所設計不宜采用單母線分段接線。 B 方案的主要優(yōu)、缺點： . . . 5 / 45（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供電；（4）可利用母聯(lián)開關代替出線開關；（5）便于擴建；（6）雙母線接線設備較多，配電裝置復雜，投資、占地面積較大，運行中需要隔離開關切斷電路，容易引起誤操作；（7）經(jīng)濟性差。結(jié)論：A 方案一般適用于

33、 110KV 出線為 3、4 回的裝置中；B 方案一般適用于 110KV 出線為5 回與以上或者在系統(tǒng)中居重要位置、出線 4 回與以上的裝置中。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。2.2.22.2.2 35KV35KV 側(cè)主接線方案側(cè)主接線方案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 . . . 6 / 45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）

34、當母線或母線隔離開關發(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停止工作；（3）出線開關檢修時，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，并使該段單回線路供電的用戶停電； （4）任一出線的開關檢修時，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

35、 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。2.2.32.2.3 10KV10KV 側(cè)主接線方案側(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停止工作；（3）出線開關檢修時，該回路停止工作。B 方案的主要優(yōu)缺點： . . . 7 / 45（1）母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止工作，

36、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 回與以上的裝置中。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。 2.2.42.2.4 最優(yōu)方案的確定最優(yōu)方案的確定通過對原始資料的分析

37、與根據(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。即確定了本次設計主接線的最優(yōu)方案（主接線圖見附圖）： . . . 8 / 45第三章第三章主變壓器的選擇主變壓器的選擇3.13.1 變電所主變壓器臺數(shù)的確定變電所主變壓器臺數(shù)的確定3.1.13.1.1 主變臺數(shù)確定的要求：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)已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜。 2對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型專用變電所，在設計時應考慮裝設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、

38、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變的方式。故選用兩臺主變壓器，并列運行且容量相等。3.1.23.1.2 變電所主變壓器容量的確定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，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設計與過負荷能力后的允許時間，應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

39、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。3.1.33.1.3 變電所主變壓器型式的選擇變電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，但在變電所需裝設無功補償設備時，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 與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 與以上電壓變壓器繞組都采用連接；35kV 采用 Y 連接，0Y其中性點多通過消

40、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)表電壓組合與分接圍阻抗電壓空載電流連接組型號高壓中壓低壓高-中高-低中-低SFSZ7-40000/1101.11010625%375%10.510.5186.513YN，yn0,d11 . . . 9 / 453.23.2 站用變臺數(shù)、容量和型式的確定站用變臺數(shù)、容量和型式的確定3.2.13.2.1 站用變臺數(shù)的確定站用變臺數(shù)的確定對大中型變電所，通常裝設兩臺站用變壓器。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，所以裝設兩臺站用變壓器，并采用暗備用的方式。3.2

41、.23.2.2 站用變?nèi)萘康拇_定站用變?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?？紤]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障被斷開后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。3.2.33.2.3 站用變型式的選擇站用變型式的選擇 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)表電壓組合型號高壓高壓分接圍低壓連接組標號空載損耗(KW)負載損耗(KW)空載電流(%)阻抗電壓(%

42、)S9-100/1010.55%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，以與提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性，應進行合理的無功補償。根據(jù)設計要求，自然功率應未達到規(guī)定標準的變電所，應安裝并聯(lián)電容補償裝置，電容器裝置應設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

43、缺額較多或距離電源點較遠的變電所取較高者。 . . . 10 / 45第四章第四章短路電流計算短路電流計算4.14.1 短路電流計算的目的與假設短路電流計算的目的與假設4.1.14.1.1 短路電流計算的目的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在選擇電氣設備時，為了保證設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，這就需要進行全面的短路電流計算。3在設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

44、的短路電流為依據(jù)。5按接地裝置的設計，也需用短路電流。4.1.24.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定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)定以與電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規(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，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應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)絡中，應考慮具有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，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。4導體

45、和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以與電器的開斷電流一般按三相短路驗算。4.1.34.1.3 短路電流計算的基本假設短路電流計算的基本假設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一樣；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，與不計負荷的影響；6系統(tǒng)短路時是金屬性短路。4.24.2 短路電流計算的步驟短路電流計算的步驟目前在電力變電所建設工程設計中，計算短路電流的方法通常是采用實用曲線法，其步驟如下：1選擇要計算短路電流的短路點位置； . . . 11 / 452按選好

46、的設計接線方式畫出等值電路圖網(wǎng)絡圖；（1）在網(wǎng)絡圖中，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：；3BBBSIU2BBBUZS(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（5.1）BSSSSXX

47、SBGGGSXXS式中 、 系統(tǒng)或發(fā)電廠的容量，MVA；SSGS、 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。SXGX （4）線路電抗標幺值：（5.2）*02BLBSXX LU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0X0.31/km； 線路的長度，km。L （5）變壓器電抗標幺值：本設計中主變?yōu)槿@組，已給出了各繞組兩兩之間的短路電壓百分數(shù)，即、(12)%KU、。則可求出高、中、低壓繞組的短路電壓百分數(shù)，分別為(13%KU）(23%KU）（5.3a）1(12(13(231%(%)2KKKKUUUU）（5.3b） 2(12(23(131%(%)2KKKKU

48、UUU）（5.3c）3(13(23(121%(%)2KKKKUUUU）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）11%100KBTTUSXS（5.4b）22% 100KBTTUSXS（5.4c）33%100KBTTUSXS （6）由上面的推斷繪出等值網(wǎng)絡圖；3對網(wǎng)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； . . . 12 / 456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)絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考

49、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。4.34.3 短路電流的計算短路電流的計算4.3.14.3.1 基準值選取基準值選取 S SB B=100MVA,U=100MVA,UB B為各側(cè)的平均額定電壓為各側(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=6.5U1=(10.5+18-6.5)=1121U2=(10.5+6.5-18)=-0.521U3=(6.5+18-10.5)=7212電抗標么值：X1=22. 0

50、5010010011100%1SSUNBX2=01. 0501001005 . 0100%2SSUNBX3=14. 0501001007100%3SSUNB3站用變壓器的計算： Ud%=4X4=401 . 010010041 . 0100%SUBd4系統(tǒng)等值電抗計算110KV 母線側(cè)：XS1=r1l1=650.4=0.1972BBUS2115100水電廠側(cè):XS2=r2l2=200.4=0.295212BBUS2128 .36100火電廠側(cè)： . . . 13 / 45Xs3= r3l3=650.4=0.1972BBUS2115100X水=0.2=0.678 . 0/24100X火=0.18=

51、1.448 . 0/101004.3.24.3.2 短路點的確定與其計算短路點的確定與其計算在此變電所設計中，電壓等級由四個，等值網(wǎng)絡圖如圖 4-1 所示：圖 4-1 等值網(wǎng)絡圖1短路點 k1的計算見圖 4-2圖 4-2 K1 等值網(wǎng)絡圖短路回路總電抗為：=X15. 0705. 0197. 0705. 0197. 0電源總額定容量：=+=42.5MVAX8 . 0248 . 025計算電抗 ： Xjs=0.1506. 01005 .42 . . . 14 / 45X”*=7 .161jsXI” =16.70.213=3.6KAIsh=2.553.6=9.18KAIch=1.52I”=1.523

52、.6=5.5KAS”=MVA9 .6851106 . 332短路點 k2的計算見圖 4-3圖 4-3 K2 點等值網(wǎng)絡圖短路回路總電抗為：=X2 . 0902. 06 . 0302. 0電源總額定容量：=+=42.5MVANX8 . 0248 . 025計算電抗 ： Xjs=0.2085. 01005 .42X”*=KA8 .111XjsKA66. 03735 .42NZII” =0.6611.8=7.8KAIsh=2.557.8=19.89Ich=1.52I”=1.527.8=11.86KAS”=MVA85.472358 . 733短路點 k3的計算見圖 4-4 . . . 15 / 45圖

53、 4-4 k3 點等值網(wǎng)絡圖短路回路總電抗為：=1.042X電源總額定容量： =+=42.5MVANX8 . 0248 . 025計算電抗 ： Xjs=0.44X”*=3 . 21jsXKA3 . 25 .1035 .42NZII” =2.32.3=5.3KAIsh=2.555.3=13.5KAIch=1.52I”=1.525.3=8.1KAS”=MVA8 .91103 . 53(1) 短路點 k4的計算見圖 4-5 . . . 16 / 45圖 4-5 K4 點等值網(wǎng)絡圖短路回路總電抗為：=42+1.042=41X電源總額定容量：=+=42.5MVANX8 . 0248 . 025計算電抗

54、: Xjs=414 .171005 .42X”*=06. 01jsXKA34.614 . 035 .42NZII” =61.340.06=3.7KAIsh=2.553.7=9.4KAIch=1.52I”=1.523.7=5.6KAS”=MVA6 . 24 . 07 . 334.3.34.3.3 繪制短路電流計算結(jié)果：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)110KV16.73.69.185.5685.935KV11.87.819.8911.86472.8510KV2.35.313.58.191.80.4KV

55、0.063.79.45.62.6 . . . 17 / 45第五章第五章電氣設備的選擇電氣設備的選擇導體和電氣的選擇，必須執(zhí)行國家的有關技術經(jīng)濟政策，并應做到技術先進合理、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。5.15.1 電氣設備選擇的一般原則電氣設備選擇的一般原則1應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓狀態(tài)下的要求，并考慮遠景發(fā)展。2應力求安全使用、技術先進、質(zhì)量合格和經(jīng)濟合理。 3應按當?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應與整個工程的建設標準協(xié)調(diào)一致。 5選擇同類設備的品種不宜過多。 6選用新產(chǎn)品應積極慎重

56、，新產(chǎn)品應具有可靠的實驗數(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，應經(jīng)上級批準。5.1.15.1.1 電氣設備選擇的一般技術條件電氣設備選擇的一般技術條件選擇的導體和電氣應能在正常工作的條件下和發(fā)生過電壓、過電流等情況下保持可靠運行。5.1.25.1.2 按正常工作條件選擇電氣設備按正常工作條件選擇電氣設備 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almUSmU。一般情況下，可按電器的額定電壓（）不低于裝設地點電網(wǎng)額定電壓（almUSmUNU）的條件選擇，即。NSUNUNSU2額定電流電氣設備的額定電流（） ，即在額定周圍溫度（）下

57、的長期允許電流，考慮實際溫度NI0后，應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 maxI或(5.1)NKImaxIalKImaxI式中 綜合校正系數(shù)。K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)max1.051.05( 3)TNTNTNIISU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)max()3)TNNInSSSU穿越高壓負荷（出線回路：單回線 ：(5.4)maxmax3cos )(1%)NIPU遠（雙回線 ：(5.5)maxmax0.83cos )(1%)NIPU遠（分段回路： . . . 18 / 45

58、(5.6)max(0.50.8)TNII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 與以上時，需考慮海拔對電氣設備選擇的影響。溫度條件：我國電氣設備使用的額定環(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 電氣設備在不同安裝場所的實際環(huán)境溫度電氣設備安裝場所實際環(huán)境溫度（）0本所對應數(shù)值（）屋外最熱月平均最高溫度30裸導體屋最熱月平均最高溫度+535屋外年最高溫度40電器屋最熱月平均最高溫度+5

59、35其它條件：電氣設備的選擇中，有些設備還要考慮到日照、風速、冰雪、污穢等環(huán)境條件的影響。5.1.35.1.3 按短路情況校驗按短路情況校驗1短路熱穩(wěn)定校驗 導體熱穩(wěn)定校驗條件：(5.7)SminKSSQ KC式中 、 導體的實際截面、允許最小截面，；SminS2mm 短路熱效應， （kA）2s；kQ 導體集膚效應系數(shù)；SK 熱穩(wěn)定系數(shù)。C電器熱穩(wěn)定校驗條件：(5.8)2tIt KQ式中 t 秒時的短路電流，kA；tI2短路動穩(wěn)定校驗 導體動穩(wěn)定校驗條件： 或(5.9)esishiesIshI式中（） 動穩(wěn)定電流峰值（有效值） ，kA；esiesI（） 短路沖擊電流峰值（有效值） ，kA。sh

60、ishI 電器動穩(wěn)定校驗條件：(5.10)almax式中 、 導體允許應力、最大應力，Pa。almax3短路計算時間 導體熱穩(wěn)定校驗的計算時間（）應為主保護動作時間（）和斷路器全開斷動Kt1prt作時間（）之和，即。abt1Kprabttt . . . 19 / 45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Kt2prt（）之和，即。abt2Kprabttt4、其它方面校驗除以上各方面的校驗外，電器還應進行絕緣水平方面的校驗，導體還應進行共振（硬導體特有） 、電暈等方面的校驗。5.25.2 高壓電氣設備高壓電氣設備選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、