變電所電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)

1、西安科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)生姓名李東專(zhuān)業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師所屬系（部）西安科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱書(shū)題目：變電所電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)系 電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)姓名李東設(shè)計(jì)時(shí)間：2016年10月01日2011年11月30日評(píng)閱意見(jiàn):成績(jī)：指導(dǎo)教師：（簽字）職 務(wù)：201年月日西安科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄卡電氣工程及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)姓名 李東答 辯 內(nèi) 容問(wèn)題摘要評(píng)議情況（簽名）成 績(jī) 評(píng) 定指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)答辯組評(píng)定成績(jī)綜合成績(jī)注：評(píng)定成績(jī)?yōu)?00分制，指導(dǎo)教師為30%,答辯組為70%本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：10/0.4kV變電所主變壓器選擇；變電所電氣主接

2、線(xiàn) 設(shè)計(jì)；短路電流計(jì)算；負(fù)荷計(jì)算；無(wú)功功率補(bǔ)償；電氣設(shè)備選擇（母線(xiàn)、高壓斷 路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補(bǔ)償電容器）；配電裝置設(shè) 計(jì)；繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)；防雷保護(hù)設(shè)計(jì)等。根據(jù)電氣主線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求，本變電所電氣主 接線(xiàn)的高壓側(cè)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，低壓側(cè)采用單母線(xiàn)分段的電氣主接線(xiàn)形式；對(duì)低 壓側(cè)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算采用需要系數(shù)法； 為減少無(wú)功損耗，提高電能的利用率， 本 設(shè)計(jì)進(jìn)行了無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)，使功率因數(shù)從0.69提高到0.9;短路電流的計(jì)算包括短路點(diǎn)的選擇及其具體數(shù)值計(jì)算；而電氣設(shè)備選擇采用了按額定電流選擇， 按短路電流計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)的方法；繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

3、主要是對(duì)變壓器進(jìn)行電流 速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；配電裝置采用成套配電裝置；本變電所采用 避雷針?lè)乐睋衾妆Ｗo(hù)。本設(shè)計(jì)十分注重運(yùn)用我國(guó)電氣設(shè)計(jì)的新技術(shù)和新的設(shè)備，實(shí)用性及強(qiáng)，考慮 到是實(shí)際工程的應(yīng)用，便以通俗易懂的語(yǔ)言進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：變電所設(shè)計(jì)；電氣主接線(xiàn)；繼電保護(hù)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步促使社會(huì)中各行各業(yè)都在不斷地發(fā)展 壯大，特別是各種高、新、尖、精的技術(shù)應(yīng)用，而所有的一切都離不開(kāi)電，而電 的中樞一變電所更是必不可少，起到至關(guān)重要的作用。電是一個(gè)廣義的范疇，伴隨負(fù)荷的不同，對(duì)電的要求也會(huì)隨之改變。 10kV的 變電所應(yīng)用較為廣泛，具涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域，所以說(shuō)對(duì)10kV變

4、電所的設(shè) 計(jì)具有十分重要的意義。此設(shè)計(jì)的題目是針對(duì)10kV變電所進(jìn)行的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)伊始，在工程 技術(shù)人員的陪同下對(duì)變電所進(jìn)行了參觀學(xué)習(xí)，并把所設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容做了整體的 記錄，參觀過(guò)程中通過(guò)技術(shù)人員的指導(dǎo)和結(jié)合自身的實(shí)際情況，選擇變電所的高 低壓部分設(shè)計(jì)，這部分設(shè)計(jì)相信對(duì)自己將來(lái)的工作也會(huì)有很大的幫助。本設(shè)計(jì)按 照以下的步驟進(jìn)行：首先：依照主接線(xiàn)的特點(diǎn)，選擇各個(gè)電壓等級(jí)的接線(xiàn)方式，進(jìn)行綜合比較， 選擇最佳接線(xiàn)方式。其次：進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)短路點(diǎn)計(jì)算三相短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流。再次：根據(jù)所選電氣元件，結(jié)合實(shí)際繪制設(shè)計(jì)圖紙，包括主接線(xiàn)圖、二次回 路圖等。最后進(jìn)行校驗(yàn)。以上是理論知識(shí)的體現(xiàn)

5、而更中要的一點(diǎn)是在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)自己運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解 決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神，增強(qiáng)工程觀，在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要立足于應(yīng)用所學(xué) 基本理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，大膽地運(yùn)用新理論、新技術(shù)去分析解決實(shí)際問(wèn)題，以便更好 地適應(yīng)工作的需要。了解整個(gè)設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容和基本要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的資料推備。資料準(zhǔn)備主要 通過(guò)查閱（包括上網(wǎng)查問(wèn)）文獻(xiàn)資料和參加生產(chǎn)實(shí)習(xí)兩條渠道進(jìn)行。此設(shè)計(jì)充分吸 收專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)， 考慮自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題方向，有目的、有計(jì)劃地查閱與選題 方向有關(guān)的文獻(xiàn)資料，特別是在參加生產(chǎn)實(shí)習(xí)的過(guò)程中有意識(shí)地搜集生產(chǎn)過(guò)程及 新技術(shù)、新設(shè)備、改革新成果的應(yīng)用等方面資料，這也是為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題收集資 料的最重要途徑。選定題目后，

6、應(yīng)再有針對(duì)性地查閱一些資料，最后對(duì)所有收集 的資料進(jìn)行整理。并對(duì)其進(jìn)行完善，對(duì)于一個(gè)完整的設(shè)計(jì)而言，文字與圖紙并存。 文字的詳細(xì)敘述使內(nèi)容豐富，而圖紙則一目了然。第1章 畢業(yè)設(shè)計(jì)概述畢業(yè)設(shè)計(jì)題目西安科技大學(xué)學(xué)院綜合教學(xué)樓變電所擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)是針對(duì)變電所進(jìn)行的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中涉及“發(fā)電廠電氣部分”電力系統(tǒng)分析”、“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”等課程有關(guān)內(nèi)容，通過(guò)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域工程技術(shù)問(wèn)題的能力；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自學(xué)能 力；使學(xué)生受到工程師的基本訓(xùn)練，即工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究的初步能力；包括： 調(diào)查研究、搜集資料（含文獻(xiàn)檢索）；方案論證、技術(shù)方案的計(jì)劃與實(shí)施；

7、理論分 析、設(shè)計(jì)和計(jì)算；撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文或設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容主變壓器選擇；變電所電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)；短路電流計(jì)算；電氣設(shè)備選擇（母 線(xiàn)、高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補(bǔ)償電容器） 配電裝置設(shè)計(jì)；繼電保護(hù)設(shè)計(jì)；防雷保護(hù)設(shè)計(jì)；繪制電氣主接線(xiàn)圖，繪制配電裝 置平面圖及直擊雷保護(hù)范圍圖。進(jìn)行10kV變電所擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)；完成任務(wù)書(shū)中的全部?jī)?nèi)容；繪制變電所電氣主接線(xiàn)圖；繪制配電裝置平面圖及直擊雷保護(hù)范圍圖；畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按統(tǒng)一格式打印裝訂成冊(cè)；說(shuō)明書(shū)文字在1 .5萬(wàn)字以上，語(yǔ)言通順簡(jiǎn)練，圖表畫(huà)法符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；完成與設(shè)計(jì)有關(guān)的英文資料翻譯；第2章主變壓器選擇在發(fā)電廠和變電站中，

8、用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶(hù)輸送功率的變壓器，稱(chēng)為主變 壓器。在輸配電系統(tǒng)中，變壓器起到橋梁作用，變壓器是借助電磁感應(yīng)原理，以 相同的頻率，交換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。變電所變壓器容量、臺(tái)數(shù)、型號(hào)選擇變壓器容量變壓器空載運(yùn)行時(shí)需用較大的無(wú)功功率，這些無(wú)功功率需由供電系統(tǒng)供給， 變壓器容量如選的過(guò)大，不但增加投資，而且使變壓器長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，出現(xiàn) “大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象，使空載的損耗增加，功率因數(shù)降低，網(wǎng)絡(luò)損耗增加。若容 量選的小，會(huì)使變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)載，易損壞設(shè)備。變壓器的最佳負(fù)載率在40%-70%L問(wèn)，負(fù)載過(guò)高，損耗明顯增加，另一方面, 由于變壓器容量裕度小，負(fù)載稍有增長(zhǎng)，便需要增容

9、，更換大容量的變壓器，勢(shì) 必增加投資，且影響供電?？傊x擇變壓器的容量，要以現(xiàn)有的負(fù)荷為依據(jù)，按 照5-10年的發(fā)展計(jì)劃來(lái)確定，按照遼寧工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計(jì)選用的變壓器 容量為1000kVA主變壓器臺(tái)數(shù)和型號(hào).臺(tái)數(shù)變壓器的臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇，要由負(fù)荷大小，對(duì)供 電的可靠性和電能質(zhì)量的要求來(lái)決定，并兼顧節(jié)約電能、降低運(yùn)行造價(jià)、維護(hù)設(shè) 備等因素，確定變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)綜合考慮，進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。按負(fù)荷的等級(jí)和大小來(lái)說(shuō)，對(duì)于帶一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，當(dāng)一、二級(jí)負(fù)荷 較多時(shí)，應(yīng)選兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器，如只有少量的一、二級(jí)負(fù)荷并能從相鄰的 變電所取得低壓備用電源，可以只采用一臺(tái)變壓

10、器。對(duì)于像遼寧工學(xué)院綜合樓來(lái)說(shuō)主要負(fù)荷是二、三類(lèi)負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷主要是消 防電梯、應(yīng)急照明等負(fù)荷；而三級(jí)負(fù)荷主要是電力設(shè)備和普通照明，根據(jù)需要擬 裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。.型號(hào)主變壓器的型號(hào)選擇主要考慮以下因素：1).變電所的所址選擇；2).建筑 物的防火等級(jí)；3).建筑物的使用功能；4).主要用電設(shè)備對(duì)供電的要求；5). 當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)對(duì)變電所的管理體制等。設(shè)置在一類(lèi)高、低壓主體建筑中的變壓器，應(yīng)選擇干式、氣體絕緣或非可燃 性液體絕緣的變壓器；二類(lèi)高、低壓主體建筑也宜如此，否則應(yīng)采取相應(yīng)的防火 措施。主變壓器安裝在地下時(shí)，根據(jù)消防要求，不得選用可燃性油變壓器，地下層 一般比較潮濕，通風(fēng)條件不好，也不宜選

11、用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán) 氧樹(shù)脂澆注型或者六氟化硫型變壓器，綜合所述結(jié)合校的具體情況選型為 SCB9-1000/10KV 變壓器。.1.3主變壓器確定位于遼寧工學(xué)院綜合樓地下變電所的主變壓器型號(hào)為環(huán)氧樹(shù)脂澆注型，其技 術(shù)參數(shù)如表2-1所小。表4-1 SCB9-1000/10 變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量(KVA額定電壓(kV)空載損耗(VV負(fù)載損耗(W短路 阻抗 (%空載電流(%變壓器連接組高壓低壓SCB9-1000/10100010.50.41660855061.0D,yn11干式變壓器的結(jié)構(gòu)為了確保供電安全，迫切需要即可深入負(fù)荷中心又無(wú)燃燒危險(xiǎn)的變壓器，而 當(dāng)今，隨著社會(huì)進(jìn)步，干式

12、變壓器得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)干式變壓 器定義，所謂干式變壓器，就是指鐵心和繞組不浸入液體中的變壓器。干式變壓器的結(jié)構(gòu)與油浸式變壓器的差別不大，采用晶粒取向電工鋼片，腕 和柱采用45二全斜接縫，心柱用鋼帶或自干型絕緣粘帶綁扎，也有用粘結(jié)劑將鐵 心膠合，鐵心為防止因凝結(jié)而引起銹蝕，在鐵心表面涂有耐熱的防銹覆蓋漆或樹(shù) 脂，容量較大時(shí)，鐵芯中要有氣道，氣道尺寸為15-20mm而干式變壓器的繞組材料是銅箔或鋁箔，有時(shí)也采用銅線(xiàn)繞制，而低壓線(xiàn)圈(1000V及以下)，用銅箔 (或鋁箔)與預(yù)浸環(huán)氧樹(shù)脂的絕緣材料緊密繞制，采用纏繞玻璃纖維加強(qiáng)樹(shù)脂包 封，經(jīng)過(guò)工藝處理后，使高低壓線(xiàn)圈各自成為一個(gè)堅(jiān)固的整體

13、，不但具有很強(qiáng)的 承受短路能力，而且經(jīng)過(guò)冷熱循環(huán)試驗(yàn)，證明了線(xiàn)圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。由于干式變壓器的適用材料不同，其絕緣等級(jí)也不同，絕緣材料等級(jí)與絕緣 材料最高允許溫度見(jiàn)表4-2。表4-2絕緣等級(jí)與最高允許溫度絕緣等級(jí)YAEBFHC絕緣材料最高允許溫度（C）95105120130155180220干式變壓器的特點(diǎn).占地面積小，不必單獨(dú)建設(shè)變壓器室，它可以和10kV的高壓柜，380/220V 的低壓配電柜裝在一個(gè)室內(nèi)。.運(yùn)行、維修量小。.具有耐熱、防塵、耐潮的特點(diǎn)，適合于安裝負(fù)荷中心， 對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié) 電起到了一定作用。.損耗小、噪聲小。.絕緣性好，局部放電量小，耐雷電沖擊力強(qiáng)。.

14、機(jī)械強(qiáng)度高，抗溫度變化，抗短路能力強(qiáng)。.價(jià)格昂貴。.壽命期后，不易回收，污染環(huán)境。.4干式變壓器的使用注意事項(xiàng).干式變壓器選擇不同的外殼，是由所處的環(huán)境和防護(hù)要求而定。.干式變壓器繞組的絕緣，很大程度影響變壓器的安全和使用壽命。.自然空氣冷卻和強(qiáng)迫空氣冷卻。.干式變壓器的過(guò)載能力與環(huán)境溫度、 載前的負(fù)荷情況、變壓器的絕緣散熱情況和發(fā)熱時(shí)間常數(shù)有關(guān)。第3章 變電所電氣主接線(xiàn)電氣主接線(xiàn)是由高壓電器通過(guò)連接線(xiàn)，按其功能要求組成接受和分配電能的 電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱(chēng)為一次接線(xiàn)或電氣主系統(tǒng)。用規(guī) 定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的 全部基本組成和

15、連接關(guān)系的單線(xiàn)接線(xiàn)圖，稱(chēng)為主接線(xiàn)電路圖。電氣主接線(xiàn)是變電 所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。對(duì)電氣主接線(xiàn)的基本要 求概括地說(shuō)應(yīng)包括電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。對(duì)電氣主接線(xiàn)的基本要求和原則電氣主接線(xiàn)的基本要求.可靠性所謂可靠性是指主接線(xiàn)能可靠的工作，以保證對(duì)用戶(hù)不間斷的供電。衡量可 靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)變電所采用的主接線(xiàn) 經(jīng)過(guò)優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線(xiàn)的類(lèi)型并不多。主接線(xiàn)的可靠性不僅要考慮一次設(shè)備 對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。 同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。一種主接線(xiàn)對(duì)某些變電所是

16、可靠的，而 對(duì)另一些變電所可能是不可靠的。.靈活性主接線(xiàn)的靈活性有以下幾方面要求；1）調(diào)度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線(xiàn)路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠 滿(mǎn)足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。2）檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線(xiàn)及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢 修，且不致影響對(duì)用戶(hù)的供電。3）擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^(guò)渡到終期接線(xiàn)，使在擴(kuò)建時(shí)，無(wú)論一次和 二次設(shè)備改建量最小。.經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。電氣主接線(xiàn)的原則.考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線(xiàn)的主要因素。變電所不管是 樞紐變電所、地區(qū)變電所

17、、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們 在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線(xiàn)的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也 不同。.考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大 小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行 方式，來(lái)確定主接線(xiàn)的形式以及所連接電源數(shù)和出線(xiàn)回?cái)?shù)。.考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線(xiàn)回?cái)?shù)多少對(duì)主接線(xiàn)的影響對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部 一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去 后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。.考

18、慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線(xiàn)的影響變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線(xiàn)的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常 對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線(xiàn)的 可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線(xiàn)的可 靠性、靈活性要求低。電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)程序1、電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)程序電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)伴隨著變電所的整體設(shè)計(jì)，即按照工程基本建設(shè)程序，歷 經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。 在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、 方法和步驟相同。（1）對(duì)原始資料進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下：1）本工程情況。主要包括：變電所類(lèi)

19、型；設(shè)計(jì)規(guī)劃容量；變壓器容量及臺(tái) 數(shù)；運(yùn)行方式等。2）電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃 （5-10年）；變電所在電 力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和遠(yuǎn)景規(guī)劃與電力系統(tǒng) 連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。3）負(fù)荷情況。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級(jí)、出線(xiàn)回路數(shù)及輸送容量 等。電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該認(rèn)真地辯證地分析。因?yàn)樨?fù) 荷的發(fā)展和增長(zhǎng)速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計(jì) 時(shí)，只依據(jù)負(fù)荷計(jì)劃數(shù)字，而投產(chǎn)時(shí)實(shí)際負(fù)荷小了，就等于積壓資金，否則電量供應(yīng)不足，就會(huì)影響其他工業(yè)的發(fā)展4)環(huán)境條件。當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、

20、水文、地質(zhì)、海拔、 地震等因素對(duì)主接線(xiàn)中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。特別是我國(guó)土地 遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)子以重視。對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng) 充分考慮。5)設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計(jì)的主接線(xiàn)具有可行性，必須對(duì)各主要電器的 性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、 經(jīng)濟(jì)性和可行性。(2)擬定主接線(xiàn)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可 擬定若干個(gè)主接線(xiàn)方案。因?yàn)閷?duì)電源和出線(xiàn)回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容 量以及母線(xiàn)結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會(huì)出現(xiàn)多種接線(xiàn)方案(近期和遠(yuǎn)期)。應(yīng)依據(jù)對(duì)主接線(xiàn)的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，淘汰一些明

21、顯不合理的方案， 最終保留23個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿(mǎn)足任務(wù)書(shū)要求的方案，再進(jìn)行可靠性定量 分析計(jì)算比較，最后獲得技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線(xiàn)方案。(3)主接線(xiàn)經(jīng)濟(jì)比較。(4)短路電流計(jì)算。對(duì)擬定的電氣主接線(xiàn)，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短 路電流計(jì)算。(5)電器設(shè)備的選擇。(6)繪制電氣主接線(xiàn)圖及其他必要的圖紙。(7)工程概算。包括：主要設(shè)備器材費(fèi)；安裝工程費(fèi)；其他費(fèi)用。主接線(xiàn)設(shè)計(jì)主接線(xiàn)的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種形式，分為兩大類(lèi)：有匯 流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式、無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式。變電所電氣主接線(xiàn)的基本環(huán)節(jié)是電源(變壓器)、母線(xiàn)和出線(xiàn)(饋線(xiàn))。各個(gè)變電 所的出線(xiàn)回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線(xiàn)

22、所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?。在進(jìn)出線(xiàn)數(shù) 較多時(shí)(一般超過(guò)4回)，為便于電能的匯集和分配，采用母線(xiàn)作為中間環(huán)節(jié)，可 使接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便有利于安裝和擴(kuò)建。但有母線(xiàn)后，配電裝置占地面積 較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)使用開(kāi)關(guān)電器較少，占地面積 小，但只適用于進(jìn)出線(xiàn)回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。有匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形 式主要有：?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)。設(shè)計(jì)中僅以單母線(xiàn)接線(xiàn)為例。一、單母線(xiàn)接線(xiàn)QFi圖5-1單母線(xiàn)接線(xiàn)如圖5-1所示，單母線(xiàn)接線(xiàn)的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線(xiàn)，每個(gè)電源線(xiàn)和引出線(xiàn)都經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電器接到同一組母線(xiàn)上。供電電源是變壓器或高壓進(jìn)線(xiàn)回 路。母線(xiàn)既可以保證電源并列工作，又能使

23、任一條出線(xiàn)回路都可以從電源l或2獲得電能。每條引出線(xiàn)回路中部裝有斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，靠近母線(xiàn)側(cè)的隔離開(kāi)關(guān) QS2稱(chēng)作母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)，靠近線(xiàn)路側(cè)的QS3稱(chēng)為線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)（在實(shí)際變電所中， 通常把靠近電源側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱(chēng)為甲刀閘，把靠近負(fù)荷側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱(chēng)為乙刀 閘）。由于斷路器具有開(kāi)合電路的專(zhuān)用滅弧裝置， 可以開(kāi)斷或閉合負(fù)荷電流和開(kāi)斷 短路電流，故用來(lái)作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置.其 開(kāi)合電流能力極低，只能于設(shè)備停運(yùn)后退出工作時(shí)斷開(kāi)電路，保證與帶電部分隔 離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩 側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便檢修斷路器時(shí)隔離電源。若饋線(xiàn)的用

24、戶(hù)側(cè)沒(méi)有電源時(shí)， 斷路器通往用戶(hù)則可以不裝設(shè)線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)。但如果費(fèi)用不大，為了防止過(guò)電壓 的侵入。也可以裝設(shè)。同一回路中用接的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，在運(yùn)行操作時(shí)，必 須嚴(yán)格遵守下列操作順序：如對(duì)饋線(xiàn)送電時(shí)，須先合上隔離開(kāi)關(guān) QS2和QS3,再投入斷路器QF2;如欲 停止對(duì)其供電，須先斷開(kāi) QF2,然后再斷開(kāi)QS3和QS2。為了防止誤操作，除嚴(yán) 格按照操作規(guī)程實(shí)行操作票制度外。還應(yīng)在隔離開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間，加裝 電磁閉鎖、機(jī)械閉鎖。接地開(kāi)關(guān)（又稱(chēng)接地刀問(wèn)）QS4是在檢修電路和設(shè)備時(shí)合上， 取代安全接地線(xiàn)的作用。當(dāng)電壓在110kV及以上時(shí)，斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)扣線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)的線(xiàn)路側(cè)均應(yīng)配置接地開(kāi)關(guān)

25、。對(duì)35kV及以上的母線(xiàn)，在每段母線(xiàn)上亦應(yīng)設(shè)置12組接地開(kāi)關(guān)或接地器，以保證電器和母線(xiàn)檢修時(shí)的安全。.單母線(xiàn)接線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝 置。缺點(diǎn)：靈活性和可靠性差，當(dāng)母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，必須 斷開(kāi)它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個(gè)檢修期間均而停止工作。 此外，在出線(xiàn)斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。.單母線(xiàn)接線(xiàn)的適用范圍一般適用于一臺(tái)主變壓器的以下兩種情況：(1)6-10kV配電裝置的出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò) 5回。(2)35-66kV配電裝置的出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò) 3回。二、單母線(xiàn)分段接線(xiàn)為了克服一般單母線(xiàn)接線(xiàn)存在的缺點(diǎn)，提高它的

26、供電可靠性和靈活性，可以 把單母線(xiàn)分成幾段，在每段母線(xiàn)之間裝設(shè)一個(gè)分段斷路器和兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)。每段 母線(xiàn)上均接有電源和出線(xiàn)回路，便成為單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，如圖 5-2所示。.單母線(xiàn)分段接線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線(xiàn)分段后，對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路， 有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一證正常段母線(xiàn)不間斷供電和不致使大面積停電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線(xiàn)的回路都要在 檢修期間內(nèi)停電；當(dāng)出線(xiàn)為雙回路時(shí)，常使架空線(xiàn)路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí) 需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。.適用范圍(1)6 一 10kV配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為6回及以上時(shí)。(2)35-66kV配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為48回時(shí)。LiLj.

27、QK圖5-2單母線(xiàn)分段接線(xiàn)現(xiàn)階段最常用的接線(xiàn)形式有兩種：?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn)和單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，依據(jù)遼寧 工學(xué)院變電所中實(shí)際情況的了解，以及對(duì)單母線(xiàn)接線(xiàn)和單母線(xiàn)分段的比較，并且 從經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性三個(gè)方面的對(duì)比，選擇單母線(xiàn)接線(xiàn)方式。遼寧工學(xué)院變電所為終端變電所高壓為10kV低壓為0.4kV。這在主接線(xiàn)的選擇上確定了范圍，根據(jù)5-10年的發(fā)展計(jì)劃設(shè)計(jì)，并依據(jù)遼寧工學(xué)院的供電情況， 擬裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。10kV主接線(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求及綜合考慮，10kV側(cè)兩條銅電纜，一條運(yùn)行，一條備用兩條電 纜的各種參數(shù)均相同，來(lái)自供電中心的高壓電經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)、調(diào)相機(jī)、電流互感器 接到母線(xiàn)上，而后經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)、計(jì)量柜進(jìn)入母線(xiàn)接到

28、兩臺(tái)變壓器上，其間由隔離 開(kāi)關(guān)和斷路器分離。如附錄0.4kV主接線(xiàn)所謂0.4kV是一種電壓等級(jí)，按正常工作需用380kV, 10kV高壓經(jīng)過(guò)變壓器 降壓后為0.4kV等級(jí)，低壓經(jīng)過(guò)隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、高壓斷路器接到母線(xiàn)上， 而后經(jīng)過(guò)隔離開(kāi)關(guān)、儀表通過(guò)低壓母線(xiàn)接到降壓變壓器母線(xiàn)上，兩臺(tái)變壓器低壓 分別帶有不同的負(fù)荷這是0.4kV。如附錄II所示。第4章短路計(jì)算選擇電氣設(shè)備、整定繼電保護(hù)、確定電氣主接線(xiàn)方案、考慮限制短路電流的 措施及分析電力系統(tǒng)是短路計(jì)算的最終目的。所謂短路是指不同電位導(dǎo)電部分之10問(wèn)的不正常短接，既有相與相之間導(dǎo)體的金屬性短接或者經(jīng)小阻抗的短接，也有 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)或三相

29、四線(xiàn)制系統(tǒng)中單相或多相接地（或接中性線(xiàn)）。短路概述電力系統(tǒng)的狀態(tài)有三種：正常運(yùn)行狀態(tài)、不正常運(yùn)行狀態(tài)、短路故障。在電 氣設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)，而且要考慮它發(fā)生故障時(shí)的情 況，最嚴(yán)重的故障是電路乃至系統(tǒng)發(fā)生短路。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其相與相之 問(wèn)，中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的中性線(xiàn)與相線(xiàn)之間，都是通過(guò)負(fù)荷或阻抗連接的。造成短路原因電力系統(tǒng)發(fā)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣被損壞。絕緣損壞 大多是由于未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備的缺陷，以及設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行不當(dāng)所 致，如由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身絕緣強(qiáng)度不夠而被正常 電壓擊穿；設(shè)備絕緣正常而被內(nèi)部人員違反操作規(guī)程和安

30、全規(guī)程，造成誤操作而 引發(fā)短路。電力系統(tǒng)的其他某些故障也可能導(dǎo)致短路，如輸電線(xiàn)路斷線(xiàn)和倒桿事 故等。止匕外，飛禽及小動(dòng)物跨接裸導(dǎo)體，老鼠咬壞設(shè)備、導(dǎo)線(xiàn)的絕緣，都可能造 成短路。短路危害.電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，網(wǎng)絡(luò)總阻抗減小很多，短路回路中的短路電流可能 超過(guò)該回路的正常工作電流十幾倍甚至幾十倍，如6 10kV的大容量裝置，短路電流可達(dá)到幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安。.選的各種電氣設(shè)備應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定度。.短路電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，同時(shí)也使導(dǎo)體受到很大的電動(dòng)力作用、使導(dǎo)體發(fā)生 變形，甚至損壞。因此，電氣裝置中所選的各種電氣設(shè)備還應(yīng)有足夠的電動(dòng) （機(jī)械） 穩(wěn)定度。.短路必將造成局部停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍

31、越大、給國(guó)民 經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。由此可見(jiàn)。短路的后果是十分嚴(yán)重的，且短路所引起的危害程度，與短路故 障的地點(diǎn)、類(lèi)型及持續(xù)時(shí)間等因素有關(guān)。為了保證電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行，減輕 短路的影響，除應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素外，一旦發(fā)生短路，應(yīng) 盡快切除故障部分，使系統(tǒng)的電壓在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值。為此，需要進(jìn)11行短路電流計(jì)算，以便正確地選擇具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備,以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。短路計(jì)算根據(jù)實(shí)際情況及圖紙的要求分析遼寧工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計(jì)，短路計(jì)算 要恰到好處，確定短路點(diǎn)位高低壓側(cè)各一個(gè)，互相分析計(jì)算，如圖 6-1所示圖6-1電力系統(tǒng)短

32、路計(jì)算電路圖計(jì)算短路前給定電力系統(tǒng)饋線(xiàn)出口短路器2QF為2N12-10I型。計(jì)算方法采用比較簡(jiǎn)潔常用的標(biāo)幺值計(jì)算。確定基準(zhǔn)值取 Sd =100MVA, Ud1 =UNav1 =10.5KV , U d2 = U Nav2 = 0.4KV ,而=Sd/( 3Ud1)=100MVA/( .3 10.5)KV = 5.5KAId2 = Sd /( -2) -100MVA/( .3 0.4)KV -144KA計(jì)算短路回路中主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)資料，Ioc =31.5KA,則Soc = 3 U N I OC =、3 10 31.5 = 550MVA* * _ _X1 =XSD =SD/S

33、OC =100MVA/550MVA = 0.18架空線(xiàn)路由資料可知：Xo =0.40/KM ,則X2=Xw =XLsd/U；avi =(04m) 5Km 100MVA/(10.5KV)2 =1.8112電力變壓器有資料得：Uk%=5,則* * * _ _ _ _X3 =X4 =XTd =(Uk%100)SD/SN = (5/100)100MVA/1MVA = 5做出等值電路圖并化簡(jiǎn)電路，求出k3點(diǎn)及其k4點(diǎn)短路回路阻抗標(biāo)幺值，根據(jù) 計(jì)算電路圖及其回路中個(gè)主要元件的電抗標(biāo)幺值做出等值電路圖。* * * *Xqk =X5 =X1 X2 =0.18 1.81 =1.99 (k _3)512x=X；

34、= X1* x2 x3/x4 = 0.18 1.81 5/2 =4.49 、(k -4)61234求出k3點(diǎn)三相短路電流和短路容量如圖所示6-2 k3點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路。圖6-2 k3點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路*Ik3)3d =1/X可=1/1.99 =0.5lk3L = Id1/X2 =5.5KA/1.99 = 2.76KA k 3)d 1*dI (3)(3)(3)I 7 一 I ：二 一 I 7 一 2.76KAish = 2.57I = 2.57 2.76KA = 7.09KA1sh =1.53I =1.53 2.76KA =4.22KASk3)3 = Sd /X、7

35、 =100MVA/1.99 = 50.25MVA求出k4點(diǎn)三相短路電流和短路容量如圖6-3 k4點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路(3)1 k _4圖6-3 k4點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路=I d2 / X 目=144KA/4.49 = 32.07KAI；，)= I =i=32.07KAish =1.81Z =1.84 32.07KA =59.01KAIsh =1.09I =1.09 32.07KA =34.96KA凈=100MVA/0.49 = 22.27MVA在工程設(shè)計(jì)中，往往還要列短路計(jì)算表，如下圖所示。表6-1短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流（KV）三相短路容量（MVA (3)1

36、k (3)1 OOi ish (3)1 shSk3)k3點(diǎn)2.762.762.767.094.2250.25k4點(diǎn)32.0732.0732.0759.0134.9622.27此畢業(yè)論文設(shè)計(jì)了遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓的變電所，這是一次綜合設(shè)計(jì)的考 驗(yàn)。在設(shè)計(jì)中電氣主接線(xiàn)根據(jù)原始資料及實(shí)際工程應(yīng)用，分析并選定兩種接線(xiàn)方 式，通過(guò)實(shí)地考察和供電情況分析，最終選定的接線(xiàn)方式為：高壓側(cè)采用單母線(xiàn)14 接線(xiàn)，低壓側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，在本變電所的設(shè)計(jì)中還對(duì)變壓器選擇、短路 電流的計(jì)算及設(shè)備選擇進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在主變壓器選擇中首先確定了變壓器的容量、 臺(tái)數(shù)、型號(hào)，而后根據(jù)變電所所帶負(fù)荷情況采用需要系數(shù)法計(jì)算，同時(shí)結(jié)合相關(guān) 的功率因數(shù)計(jì)算出變壓器的容量。設(shè)計(jì)變壓器繼電保護(hù)時(shí)，采用了過(guò)電流保護(hù)、速斷保護(hù)。防雷保護(hù)設(shè)計(jì)，參照設(shè)計(jì)要求利用滾球法為防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)方法，并且采用 四支等高等距離的避雷針。通過(guò)完成遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓的變電所的設(shè)計(jì)，把過(guò)去所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜 合的利用起來(lái)，并運(yùn)用