黑山110千伏降壓變電所電氣部分設(shè)計

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 題 目：黑山110千伏降壓變電所電氣部分設(shè)計 學(xué)習(xí)中心：奧鵬沈陽職工大學(xué)教學(xué)中心 層 次： ?？破瘘c本科 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級：學(xué) 號：學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 劉鳳麗 完成日期： 2011 年09 月15日 摘 要 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越來全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對供電設(shè)計也有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備人身

2、安全密切相關(guān)。變電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為目前變電站的堅實、控制、保護和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。 110KV變電所屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，利用用戶數(shù)據(jù)進行負(fù)荷計算，確定用戶無功

3、功率補償裝置。 電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，使電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。 關(guān)鍵詞：變電所；電氣設(shè)備；配電網(wǎng)絡(luò)；負(fù)荷；功率AbstractWith economic development and the rapid rise of modern industrial building, power supply system design more and more to a comprehensive, systematic, plant rapid consumpti

4、on growth, power quality, technical and economic conditions, reliability of electricity supply are increasing, therefore also have higher power supply design, better requirements. Design is reasonable, not only directly affect the infrastructure investment, operation costs and the consumption of non

5、-ferrous metals, will reflect the reliability and safety of electricity production, it and the economic benefits, closely related to personal safety equipment.Power system substation is an important component of the electrical equipment and distribution network at a certain wiring posed, his power f

6、rom the electric power systems round, through its transformation, distribution, transportation and protection functions, and then power Anquan , reliable and economical electricity delivered to each set of equipment to switch places. As the hub of power transmission and control, substation must chan

7、ge the traditional design and control mode, to adapt to the modern power system, modernization of industrial production and the development trend of social life. With computer technology, modern communication and network technology development, the firm currently substation, control, protection and

8、measuring devices and systems to provide a separate state of Optimization and system integration technology base. 110KV substation is high pressure network of substations in the region in more involved, analysis of tasks and users substation load, etc., using the user data load calculation to determ

9、ine the reactive power compensation device users.With the development of high power technology, the rapid development of complex, power system from generation to supply all areas, through the use of new technologies, are constantly changing. Substation and its power system is also a key part of the

10、new technology has been fully developed. Keywords：substation；electrical equipment；power distribution networks；load；power目 錄摘 要.iAbstract.ii第 1 章緒 論.11.1發(fā)展概況.11.2選題目的.11.3背景和意義.11.4本文主要工作. 1第 2 章變電所概況.32.1工程概況.32.2變電所位置分析.32.3負(fù)荷計算.32.4變壓器的選擇.4第 3 章電氣主接線設(shè)計.73.1設(shè)計原則.73.2方案比較.7第 4 章短路電流計算.104.1計算目的.104.

11、2計算步驟.104.3計算過程.11第 5 章母線及電氣設(shè)備的選擇.175.1母線的選擇.185.2斷路器與隔離開關(guān)的選擇.195.3互感器的選擇.295.3.1電流互感器的選擇.295.3.2電壓互感器的選擇.325.4并聯(lián)電容器組的選擇.36結(jié) 論.37參考文獻.38附錄A電氣主接線圖.39第1章 緒 論1.1 變電所發(fā)展概況 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。我國電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機監(jiān)控電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都

12、在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進水平的行列。變電所是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴(yán)密、土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度較大的工業(yè)建筑。電力工業(yè)的發(fā)展,單機容量的增大、總?cè)萘吭诎偃f千瓦以上變電所的建立促使變電所建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計不斷地改進和發(fā)展。變電所結(jié)構(gòu)的改進、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進、代管理的運用、隊伍素質(zhì)的提高、使火電廠土建施工技術(shù)及施工組織水平也相應(yīng)地隨之不斷提高。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。隨著變電所綜合

13、自動化技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實現(xiàn)“無人值班”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢。1.2 選題目的 我選擇設(shè)計本課題，是對自己已學(xué)知識的整理和進一步的理解、認(rèn)識，學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計的基本方法，培養(yǎng)獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設(shè)計的基本技能。電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對變電所的設(shè)計提出了更高的要求，更需要我們提高知識理解應(yīng)用水平，綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識，開拓思路，鍛煉獨立分析問題及解決問題的能力。1.3 背景和意義110KV區(qū)域降壓變電所是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)絡(luò)改造中非常重要技術(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

14、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)量差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。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、接地和保護安全高效、

15、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變電站應(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、保護環(huán)境、設(shè)計高安全、高質(zhì)量的110KV變電所為目的，從電源設(shè)置、主接線形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面提出了新的設(shè)計思路。1.4 本次論文的主要工作本次論文主要研究黑山110千伏變電所的一次部分的電氣設(shè)計。本文的組織結(jié)構(gòu)如下：全文共分5章。 第一章，主要是介紹目前變電所發(fā)展的趨勢，選題的目的以及設(shè)計黑山110千伏變電所電氣部分設(shè)計的背景和意義和論文的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)。 第二章，介

16、紹了黑山110千伏變電所的工程概況、變電所所在位置的分析。結(jié)合實際調(diào)查采集的數(shù)據(jù)進行了負(fù)荷的計算并進行變壓器的選擇 第三章，根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設(shè)規(guī)模，輸送電壓等級，進出線回路數(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)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求的原則進行了系統(tǒng)主接線的選擇。制定了兩套方案并進行了比較選擇 第四章，結(jié)合短路電流的計算目的和步驟，詳細(xì)的進行了所設(shè)計的變電所短路電流的計算過程。第五章，進行了電氣設(shè)備及母線選擇。結(jié)合選擇的基本要求正確選擇

17、電氣設(shè)備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。同時，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。第2章 變電所概況2.1工程概況根據(jù)實際調(diào)查得到系統(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站的必要性，然后通過對擬建變電所的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了110KV，10KV以及站用電的主接線，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(guān)，母線

18、，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，然后根據(jù)短路電流及沖擊電流進行相關(guān)的校驗，從而完成了110KV電氣一次部分的設(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)濟合理。2.2變電所位置分析 待建的城中110KV黑山降壓變電所在城市近郊并向加工廠、機械廠、棉紡廠、藥棉廠、水廠、化工廠供電。110KV進線2回，在10KV側(cè)有10回出線，則可以看出這所變電所是一所普通的終端變電所，在電力系統(tǒng)中的作用不是很重要，只是對周邊負(fù)荷供電。變電所的選址一般要求地勢平坦且交通方便，以便施工和設(shè)備的運輸。本變電所占地面積3720平方米。系統(tǒng)至城中變110KV母線的短路容量為3984M

19、VA.。2.3負(fù)荷計算變電所進行電力設(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1。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)原始材料給定的有功功率P、功率因素，求出無功功率。,=+, =+ (2.1)計算負(fù)荷: (2.2).為需要系數(shù)一般取0.85。 根據(jù)原始資料：，

20、則，由公式(2.1)可計算出： 工廠1回： 機械廠2回： 藥棉廠1回： 棉紡廠2回： 水廠2回 ： 化工廠2回： 由公式得出：2.4變壓器的選擇 變電所主變壓器容量一般應(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計及負(fù)荷能力允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足類及類負(fù)荷的供電2。對于一般變電所，當(dāng)一臺主變停運時，其余變壓器的容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%-80%，在目前實際的運行情況變電所中一般均是采用兩臺變壓器互為暗備用并聯(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： (2.3)對于兩臺并聯(lián)運行：

21、(2.4) (2.5) (2.6) 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，另一臺變壓器可以在承擔(dān)全部最大負(fù)荷下（過負(fù)荷

22、40%）繼續(xù)運行一段時間3。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。這種暗備用的運行方式具有投資省，能耗小的特點，在實際中得到廣泛應(yīng)用。 明備用：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)荷時變壓器負(fù)荷率為100%考慮，較暗備用能耗大，投資大，故在實際中不常采用。變壓器選擇方法：根據(jù)負(fù)荷計算出的，由于采用兩臺變壓器互為暗備用并聯(lián)運行，單臺變壓器容量按70%選擇，并考慮5-10年規(guī)劃，留有15%的發(fā)展余地。 (2.7)可知所選擇的變壓器容量: 即可。 考慮兩臺主變壓器互為暗備用，單臺容量按計算容量的70%選擇。考慮5-10年的計算規(guī)劃并留有

23、一定的裕量4。則所選的變壓器容量大于13443.5KW即可。 本設(shè)計所以選擇兩臺：2*SFZ916000/110型變壓器。其技術(shù)參數(shù)如表2.1：表2.1 2*SFZ916000/110型變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量KVA 高壓KV高壓分接范圍低壓KVSFZ9-16000/110 16000 110110±81.25%6.3 6.6 10.5空載損耗KW負(fù)載損耗KW空載電流I%阻抗電壓聯(lián)結(jié)組標(biāo)號20.24 77.4 1.210.5表2.2 所用變壓器的選擇序號 名稱額定容量（KW）負(fù)荷類型1通信4經(jīng)常、連續(xù)2充電屏7.5經(jīng)常、連續(xù)3監(jiān)控電源1經(jīng)常、連續(xù)4保護電源1經(jīng)常、連續(xù)5動力電源11

24、.5不經(jīng)常、斷續(xù)6取暖、通風(fēng)電源32經(jīng)常、連續(xù)小計動力負(fù)荷577110KV加熱0.7經(jīng)常、連續(xù)810KV加熱1.6經(jīng)常、連續(xù)小計加熱負(fù)荷2.3910KV配電裝置照明4短時、連續(xù)10二次設(shè)備照明3短常、連續(xù)11屋外配電裝置照明10短時、連續(xù)小計照明負(fù)荷17 則所用變壓器的容量可選80kw，則所用變壓器選擇SC80/10型，的干式變壓器，380/220所用配電屏GGD154型，共3面。第3章 電氣主接線設(shè)計 電力系統(tǒng)是有發(fā)電廠，變電所，線路及用戶組成。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

25、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，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)因素，力求使其技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全可靠。同時，主接線是保證電網(wǎng)安全可靠，經(jīng)濟運行的關(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)。3.1設(shè)計原則 應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設(shè)規(guī)模，輸送電壓等級，進出線回路數(shù)，供電負(fù)荷的重要性，保

26、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)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求。3.2方案比較 方案一：110KV采用帶母線型內(nèi)橋接線，10KV采用帶有母聯(lián)斷路器的雙母線接線型式，母聯(lián)斷路器和橋聯(lián)斷路器均帶有備用電源自動投入裝置。 方案二：110KV采用單母線分段，10KV側(cè)采用單母線分段和帶專用旁路斷路器的旁路母線接線型式。 單母線分段用斷路器進行分段，這種接線方式可以提高可靠性和靈活性，對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電。根據(jù)實際的運行經(jīng)驗，兩母線同時故障的幾

27、率很小，可以不予考慮。對110KV等級進出線回數(shù)為3-4回時可以采用此接線方式，本設(shè)計變電所110KV進線為兩回。 110KV帶母線型內(nèi)橋接線方式用于兩臺變壓器進出線回路為兩回的情況。由于本變電所的容量不是很大，根據(jù)運行經(jīng)驗可以知道，變壓器的故障率很小，且不經(jīng)常切換，并通過橋聯(lián)斷路器將兩母線和變壓器聯(lián)系起來。內(nèi)橋接線在線路的切除或投入時，不影響其余回路的工作，且操作簡單。雖然其在切入或投入變壓器時，要使相應(yīng)的線路停電，并考慮復(fù)雜。但由于現(xiàn)實中變壓器的故障率很小且不經(jīng)常切換，所以不予考慮。雖然單母線分段較內(nèi)橋接線操作較為方便，靈活，但其增加了兩臺高壓斷路器的投資。內(nèi)橋接線的可靠性也比較高，對于本

28、設(shè)計的變電所已經(jīng)足夠。從本次設(shè)計的變電所的地位可知，該變電所是一般的變電所，且是一個向負(fù)荷供電的終端變電所。因此可靠性要求不是極高，所以內(nèi)橋接線可以滿足要求。故110KV本設(shè)計采用內(nèi)橋接線。 斷路器經(jīng)長期運行和切斷數(shù)次斷路電流，都需要進行檢修，為了能使采用單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時，不致中斷該回路供電，可增設(shè)旁路。方案二中采用了單母線分段帶專用旁路母線的接線，從給定的原始資料可以知道，本變電所的出線回路為10回，由于回路數(shù)較多則可以考慮架設(shè)專用的旁路母線。該接線方式的優(yōu)點有：其提高了供電的可靠性性和靈活性，并可以通過旁路母線在保證向負(fù)荷不間斷供電的情況下檢修出線上的斷路器。但這種

29、接線一旦母線故障，有50%的停電率，這種接線增加了一格旁路斷路器的投資，并且在檢修斷路器時其倒閘操作繁瑣，根據(jù)長期的運行經(jīng)驗可以知道，變電所，發(fā)電廠出現(xiàn)的事故，多數(shù)是由人為誤操作所致。單母線分段帶旁路的接線出現(xiàn)誤操作的幾率很大，所以本設(shè)計不予采納。 10KV采用帶有母聯(lián)斷路器的雙母線接線的分析： 由原始資料出線10回，=5000h 則可以知道：負(fù)荷對供電的可靠性要求比較高。雙母線接線有兩組母線，并可以互為備用。每一電源和出線都裝有一臺斷路器，并有兩組母線隔離開關(guān)，分別與兩組母線相連，兩組母線則通過母聯(lián)斷路器進行聯(lián)系起來。雙母線接線較單母線接線具有更高的可靠性和靈活性。其有顯著的特點：1.供電可

30、靠通過兩組母線的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開隔離開關(guān)所屬的一條線路與此隔離開關(guān)相連的該組母線其他電路則可以通過另一母線繼續(xù)運行。如：欲檢修工作母線，則把全部電源倒在另一母線上。其操作步驟是：先合上母聯(lián)斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)， 再合上母聯(lián)斷路器，向備用母線充電至兩組母線等電位，為保證供電不中斷，先合上備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)，完成母線切換后再斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對原工作母線進行檢修。 2.調(diào)度靈活：各個電源和負(fù)荷可以任意分配到任一母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行

31、方式調(diào)度和潮流變化的需要，通過倒閘操作可以組成各種運行方式：1.當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開，一組母線工作，另一母線作為備用，相當(dāng)于單母線運行。2.兩組母線同時工作，并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，這是目前采用最廣泛的運行方式，它的繼電保護相對較簡單。 有時為了系統(tǒng)需要，亦可以將母聯(lián)斷路器斷開（處于熱備用狀態(tài)）兩組母線同時運行，此時這個變電所相當(dāng)于分裂為兩個電廠向各負(fù)荷送電，這種運行方式常用于最大運行方式時，以限制斷路電流。根據(jù)調(diào)度的需要，雙母線還可以完成一些特殊的功能。如：母聯(lián)與系統(tǒng)進行同期或解列操作，個別回路要進行單獨試驗時，可以將該回路單獨接到備用母線上運行，當(dāng)線路利用短路

32、方式熔冰時，亦可以將備用母線作為熔冰母線不影響其他回路工作。6 雙母線接線的運行方式則可以根據(jù)實際的需要進行選擇，其運行的靈活性遠(yuǎn)比單母線分段帶旁路母線的高，這亦是本設(shè)計采用雙母線接線的一個原因。3.擴建容易：在擴建時可以向雙母線左右兩方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配，在施工中不會造成其他回路的停電。由于雙母線具有較高的可靠性且應(yīng)用廣泛，其繼電保護也相對簡單，繼電保護對線路部分主要是保護母線，并根據(jù)實際長期的運行經(jīng)驗，雙母線同時故障的幾率很小，所以不予考慮雙母線同行停運的可能性。 方案一：使用110KV高壓斷路器3臺，110KV高壓隔離開關(guān)8臺，SFZ916000/110型

33、變壓器，10KV等級斷路器13臺，隔離開關(guān)36臺，雙母線。 方案二：使用110KV高壓斷路器5臺，110KV高壓隔離開關(guān)10臺，SFZ916000/110型變壓器，10KV等級斷路器14臺，隔離開關(guān)39臺，單母線分段，一組旁路母線。由此可以知道，方案的得投資較省，經(jīng)濟性較好。 綜合可靠性，靈活性和經(jīng)濟性三方面，從以上的分析可以知道，方案一具有很顯著的優(yōu)勢，所以本次設(shè)計的電氣主接線選擇方案一。第4章 短路電流計算4.1計算目的 在發(fā)電廠、變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)，也是電氣設(shè)計的主要計算項目，其目的有以下幾個方面： 1.在選擇電氣主接線時，為比較各種接線方案或確定某一接

34、線是否需要采取限制短路電流措施等均要進行必要的短路電流計算。 2.在選擇電氣設(shè)備時，如高壓斷路器，隔離開關(guān)等，為保證設(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，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值。計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流的沖擊值，用以校驗設(shè)備的動穩(wěn)定。 3.在計算屋外高壓配電裝置時，需要短路條件校驗的相間和相對地的距離。在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需要以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 4.接地裝置的設(shè)計，也需要短路電流計算。 4.2計算步驟 在

35、本設(shè)計中短路電流計算采取實用計算曲線法，其具體步驟如下： 1.計算系統(tǒng)，線路，發(fā)電機在基準(zhǔn)容量下的標(biāo)幺值并繪制等值網(wǎng)絡(luò)： 本設(shè)計選擇基準(zhǔn)容量， = 發(fā)電機電抗，略去網(wǎng)絡(luò)各元件的電阻輸電線路電容和變壓器的勵磁支路，只用其 標(biāo)幺值。無限大功率電源內(nèi)阻抗等于零，系統(tǒng) 2.按網(wǎng)絡(luò)變換的原則，將網(wǎng)絡(luò)中的電源合成為幾組，每一組用一個等值發(fā)電機代表。無限大系統(tǒng)另成一組。求出各等值發(fā)電機對短路點的轉(zhuǎn)移電抗，以及系統(tǒng)對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。 3.將求出的轉(zhuǎn)移電抗按相應(yīng)的等值發(fā)電機容量進行歸算，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗。4.進行化簡，最終化成系統(tǒng)，發(fā)電機對短路點的等值電路。對發(fā)電機求出的計算電抗。并查氣輪

36、機的曲線查出等效電流標(biāo)幺值 最終的短路電流為： (4.1) (4.2) (4.3)圖4-1 系統(tǒng)的等值電抗圖4.3計算過程設(shè)基準(zhǔn)容量：，基準(zhǔn)電壓,則基準(zhǔn)電流： (4.4)點短路電流計算 當(dāng)點發(fā)生短路時，系統(tǒng)對短路點的基準(zhǔn)電流為： 短路電抗標(biāo)幺值計算：線路LGJ240/12KM經(jīng)查表得其電抗為0.401KM，則其電抗的標(biāo)幺值為： 線路LGJ240/10KM，電抗值 由原始資料給定的三繞組容量為：31.5MVA由查表得SFSZ931500/110 , 升壓變壓器，, 則： 30kMW汽輪機的電抗標(biāo)幺值： 由雙繞組變壓器容量為16MVA可以查變壓器的相關(guān)手冊：SF916000/35，雙繞組變壓器的電

37、抗標(biāo)幺值為： 兩臺并聯(lián)的發(fā)電機的電抗標(biāo)幺值為：，下面進行化簡： 當(dāng)點發(fā)生短路時：對下面等值網(wǎng)絡(luò)的進行合并圖4-2 等值網(wǎng)絡(luò)的合并圖 圖4-3 系統(tǒng)及發(fā)電機對短路點的等值網(wǎng)絡(luò) 查汽輪機的曲線在=0.43時在0S時等效電流標(biāo)幺值為： 則發(fā)電機組對短路點的短路電流為： 點的短路電流為系統(tǒng)對短路點的短路電流加上發(fā)電機對短路點的短路電流之和： 點的沖擊電流： 點短路電流計算： 當(dāng)將所選擇的兩臺主變SFZ916000/110放入到系統(tǒng)中時，在上面計算的基礎(chǔ)上 ，并將兩臺變壓器合并后的電抗標(biāo)幺值： 圖4-4 兩臺主變運行等值網(wǎng)絡(luò)的合并圖當(dāng)短路點在變壓器的10KV側(cè)的點時：將、進行變換： 圖4-5 系統(tǒng)及發(fā)電

38、機對短路點的等值網(wǎng)絡(luò) 查汽輪機的曲線，當(dāng)=2.95時的電流的標(biāo)幺值： 則10KV側(cè)的短路電流： 則點的電路電流為： 當(dāng)1臺變壓器故障，10KV側(cè)的短路電流為： 圖4-6 兩臺主變運行等值網(wǎng)絡(luò)的合并圖將、進行變換：圖4-7 系統(tǒng)及發(fā)電機對短路點的等值網(wǎng)絡(luò) 則取3.45時的等效電流標(biāo)幺值： 當(dāng)單臺變壓器運行時的10KV側(cè)的短路電流為： 所以雙臺變壓器并列時的短路電流較大。第5章 母線及電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備及母線選擇是變電所設(shè)計的主要內(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到安全經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電氣設(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

39、注意節(jié)省選擇合適的電氣設(shè)備。其基本要求是：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.機械荷載，電氣設(shè)備的機械荷載安全系數(shù)有廠家提供，機械荷載須滿足安裝要求。 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)

40、準(zhǔn)的規(guī)定。按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗電氣設(shè)備，在選擇電氣設(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、相對濕度、污穢、海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗。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時間和相應(yīng)斷路器全開斷時間之和。 , (5.1) 式中：繼電保護時間 斷路器全開斷時間 斷路器的固有分閘時間 滅弧時間斷路器能在最嚴(yán)重的情況下開斷電流。在校驗熱穩(wěn)定時，如在選擇母線是，其短路電流時間為繼電保護的主保護時間與斷路器的全開斷時間之和，選擇負(fù)荷出線時的短路時間為后備保護時間與斷路器的全開斷時間之和。5.1母線的選擇本設(shè)計的母線按最大工

41、作電流選擇：即最大持續(xù)工作電流要小于等于在該環(huán)境溫度下的導(dǎo)體的長期允許載流量與實際環(huán)境溫度的修正系數(shù)之積。10KV按經(jīng)濟電流密度選擇即最大持續(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)濟電流密度之比。 導(dǎo)線的動、熱穩(wěn)定校驗： 按熱穩(wěn)定校驗確定母線的最小截面： , (5.2) 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)定的要求。動穩(wěn)定校： , (5.3) (5.4) (5.5) 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 相間距離取0.75m 絕緣子跨距取1.2m 截面形狀系數(shù) 在相應(yīng)的形狀曲

42、線上可以查到，只要條間應(yīng)力加相間應(yīng)力小于允許應(yīng)力即滿足動穩(wěn)定要求。本設(shè)計110KV母線按， 即2倍的變壓器額定電流，選擇LGJ150型鋼芯鋁絞線，10KV也按2倍的變壓器額定容量選擇，選擇雙條LMY100*10鋁導(dǎo)條水平放置。5.2斷路器與隔離開關(guān)的選擇 斷路器是變電所中重要的開關(guān)器件，具有滅弧裝置，能夠開斷短路電流和負(fù)荷電流，其是母線、變壓器及線路的保護元件。 斷路器種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可以分為油斷路器，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)在變電所設(shè)計一般是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。本設(shè)計選擇LW6126I/31

43、50六氟化硫斷路器和ZN510/1000室內(nèi)真空斷路器。10 額定電壓和電流的選擇 ， (5.6) 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)小于實際開斷瞬間短路電流周期分量。 當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時候，簡化可用，為短路電流的有效值。 短路關(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時的安全，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,為動穩(wěn)定電流，為斷路器熱穩(wěn)定電流，為熱穩(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

44、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)同操作來完成11。分合小電流，因隔離開關(guān)具有一定的分合小電流和電容電流的能力，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，但由于隔離開關(guān)不能夠開斷、接通短路電流，故不需要進行開斷電流和關(guān)合電流的校驗。本設(shè)計選用的隔離開關(guān)有：戶外型，戶內(nèi)型，出線上選擇型。 本設(shè)計110KV母線按2倍的SFZ916000/110型變壓器110KV側(cè)的額定電壓選擇，變壓器的額定

45、電流為： 選擇母線時考慮兩臺變壓器同時滿負(fù)荷運行，其所有額定電流加載到母線上，此時母線上的最大工作電流： 根據(jù)實際的運行情況，110KV母線在室外一般是采用鋼芯鋁絞線，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20時的載流量，當(dāng)環(huán)境溫度為32時：溫度修正系數(shù)：，由，可知：則選擇的母線的載流量必須大于202A,考慮變電所的擴建和長遠(yuǎn)發(fā)展和負(fù)荷增加等因素，選擇較大的型號導(dǎo)線，本設(shè)計選擇LGJ150鋼芯鋁絞線。查鋼芯鋁絞線的相關(guān)手冊 LGJ150的載流量為463A。 導(dǎo)線的實際運行溫度為： 查相關(guān)的電氣手冊LGJ鋼芯鋁絞線的熱穩(wěn)定系數(shù)C在37.5值為：C=100 母線的熱穩(wěn)定校驗： 短路時間：則變電所及各級母線出線的非周期分量的等效時間：T=0.05S 短路電流周期分量： 短路電流的非周期分量： 則短路電流熱效應(yīng)： 由公式可計算出滿足短路熱效應(yīng)的導(dǎo)線的最小截面積為： 對于110KV電壓等級，LGJ鋼芯鋁絞線，LGJ70以上則不用進行電暈校驗，因而LGJ150不需要進行電暈校驗。由以上的計算可以看出選擇的LGJ150滿足要求。變壓器110KV側(cè)的最大工作電流為其額定電流： 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外等因