城南變電所電氣一次部分設(shè)計論文

蘭州理工大學技術(shù)工程學院畢業(yè)論文摘要PAGEPAGE2摘要本次畢業(yè)設(shè)計的題目是《城南變電所電氣一次部分設(shè)計》。根據(jù)設(shè)計的要求，在設(shè)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(luò)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(shè)備，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路電流計算結(jié)果表校驗各高壓設(shè)備。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，數(shù)字化技術(shù)成為當今科學技術(shù)發(fā)展的前沿，變電站數(shù)字化對進一步提升變電站綜合自動化水平將起到極大促進作用，是未來變電站建設(shè)的發(fā)展方向?；谶@種發(fā)展的需求，該變電站采用EDCS-6200型變電站綜合自動化。利用數(shù)字化技術(shù)來解決目前綜合自動化變電站存在的問題已成為可能。本變電站就是利用數(shù)字化技術(shù)使變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化，并使通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、設(shè)備智能化、運行管理自動化。通過本次設(shè)計，學習了設(shè)計的基本方法，鞏固三年以來學過的知識，培養(yǎng)獨立分析問題的能力，而且加深對變電站的全面了解。關(guān)鍵詞主接線，短路電流，電氣設(shè)備，主變保護，配電裝置蘭州理工大學技術(shù)工程學院畢業(yè)論文AbstractAbstractThisgraduationprojecttopicis:"TransformersubstationElectricityPartPreliminarydesign".Accordingtothedesignrequest,inthedesignprocess,accordingtothetransformersubstationgeographicalenvironment,thecapacityandvariousreturnroutesnumberdeterminedthetransformersubstationelectricityhostwiringandthestationuseelectricitythewiring,andchoosesvarioustransformersthemodel;Carriesontheparametercomputation,thepictureequivalentnetworkchart,andcalculatesvariousvoltagesranksidetheshort-circuitcurrent,liststheshort-circuitcurrentresulttable;Calculatesthereturnroutecontinuallyoperatingcurrent,chooseseachkindofhighpressureelectricalequipment,andverifiesvarioushighpressureunitaccordingtothecorrelationengineeringfactorandtheshort-circuitcurrentcomputedresulttable.Alongwiththescienceandtechnologydevelopment,thenetworkingpopularization,thedigitizedtechnologywillbecomenowthescienceandtechnologydevelopmentthefront,thetransformersubstationdigitizationtofurtherpromotesthetransformersubstationsynthesisautomationleveltogetuptothelimitthebigpromoteraction,isthefuturetransformersubstationconstructiondevelopmentdirection.Basedonthiskindofdevelopmentdemand,thistransformersubstationusesEDCS-6200thetransformersubstationsynthesisautomation.Solvesatpresentusingthedigitizedtechnologytosynthesizetheautomatedtransformersubstationexistencethequestionpossiblytobecome.Thistransformersubstationiscausesthetransformersubstationusingthedigitizedtechnologyinformationgathering,thetransmission,processing,theoutputprocesstodigitizecompletely,andcausesthecorrespondencenetwork,themodelandcommunicationprotocolunitizing,theequipmentintellectualization,themovementmanagementautomation.Throughthisdesign,hasstudiedthedesignessentialmethod,sincetheconsolidatedfouryearshavestudiedtheknowledge,raisestheindependentanalysisquestionability,moreoverdeepenstothetransformersubstationcomprehensiveunderstanding.KeywordsMainwiring,Short-circuitcurrent,Electricalequipment,Thehostchangestheprotection,Powerdistributionequipment蘭州理工大學技術(shù)工程學院畢業(yè)論文目錄目錄緒論 1第1章變電站電氣主接線設(shè)計及主變壓器的選擇 11.1主接線的設(shè)計原則和要求 11.1.1主接線的設(shè)計原則 11.1.2主接線設(shè)計的基本要求 11.2背景………………21.3主接線的設(shè)計 21.3.1設(shè)計步驟 21.3.2初步方案設(shè)計 21.3.3最優(yōu)方案確定 31.4主變壓器的選擇 41.4.1主變壓器臺數(shù)的選擇 41.4.2主變壓器型式的選擇 41.4.3主變壓器容量的選擇 51.4.4主變壓器型號的選擇 51.5站用變壓器的選擇 51.5.1站用變壓器的選擇的基本原則 51.5.3站用變壓器型號的選擇 6第2章短路電流計算 72.1短路計算的目的、規(guī)定與步驟 72.1.1短路電流計算的目的 72.1.2短路計算的一般規(guī)定 72.1.3計算步驟 72.2變壓器的參數(shù)計算及短路點的確定 82.2.1變壓器參數(shù)的計算 82.2.2短路點的確定 82.3各短路點的短路計算 92.3.1短路點d-1的短路計算(110KV母線) 92.3.2短路點d-2的短路計算(35KV母線) 92.3.3短路點d-3的短路計算(10KV母線) 102.3.4短路點d-4的短路計算 102.4繪制短路電流計算結(jié)果表 11第3章電氣設(shè)備選擇與校驗 123.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定 123.1.1一般原則 123.1.2有關(guān)的幾項規(guī)定 123.2各回路持續(xù)工作電流的計算 123.3高壓電氣設(shè)備選擇 133.3.1斷路器的選擇與校驗 133.3.2隔離開關(guān)的選擇及校驗 163.3.3電流互感器的選擇及校驗 173.3.4電壓互感器的選擇及校驗 203.3.5母線與電纜的選擇及校驗 213.3.6熔斷器的選擇 23第4章無功補償設(shè)計 254.1無功補償?shù)脑瓌t與基本要求 254.1.1無功補償?shù)脑瓌t 254.1.2無功補償?shù)幕疽?254.2補償裝置選擇及容量確定 254.2.1補償裝置的確定 254.2.2補償裝置容量的選擇 26第5章變電站配電裝置的設(shè)計 275.1概述 275.2高壓配電裝置的選擇 285.3電氣總平面布置 295.3.1電氣總平面布置的要求 295.3.2電氣總平面布置 305.4本變電站的配電裝置 30結(jié)論 43致謝 44參考文獻 45附錄 46蘭州理工大學技術(shù)工程學院畢業(yè)論文緒論緒論電力行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，它的發(fā)展直接關(guān)系到國家經(jīng)濟建設(shè)的興衰成敗，它為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學技術(shù)和國防提供必不可少的動力。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及運行的任務(wù)是：在國民經(jīng)濟發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經(jīng)濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供可靠、充足、質(zhì)量合格的電能。所以在本次設(shè)計中選擇變電站電氣部分的初步設(shè)計，是為了更多的了解現(xiàn)代化變電站的設(shè)計規(guī)程、步驟和要求，設(shè)計出比較合理變電站。根據(jù)設(shè)計要求的任務(wù)，在本次設(shè)計中主要通過變電站電氣主接線、短路電流計算、設(shè)備選擇與校驗、無功補償、主變保護和配電裝置部分的設(shè)計，使我對三年來所學的知識更進一步的鞏固和加強，并從中獲得一些較為實際的工作經(jīng)驗。由于在設(shè)計中查閱了大量的相關(guān)資料，所以開始逐步掌握了查閱，運用資料的能力，又可以總結(jié)四年來所學的電力工程的部分相關(guān)知識，為我們?nèi)蘸蟮墓ぷ鞔蛳铝藞詫嵉幕A(chǔ)蘭州理工大學技術(shù)工程學院畢業(yè)論文第1章變電站電氣主接線設(shè)計及主變壓器的選擇第1章變電站電氣主接線設(shè)計及主變壓器的選擇變電站電氣主接線是指變電站的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電站的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行及變電站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會產(chǎn)生直接的影響。1.1主接線的設(shè)計原則和要求1.1.1主接線的設(shè)計原則考慮變電站在電力系統(tǒng)的地位和作用變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電站是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電站主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)5~10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應(yīng)根據(jù)負荷的大小和分布、負荷增長速度及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式及站連接電源數(shù)和出線回數(shù)。考慮負荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響對一、二級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應(yīng)保證全部一、二級負荷不間斷供電；三級負荷一般只需一個電源供電?？紤]主變臺數(shù)對主接線的影響變電站主變的容量和臺數(shù)，對變電站主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電站，由于其傳輸容量大，對供電可靠性高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電站，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低?？紤]備用量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時是否允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。1.1.2主接線設(shè)計的基本要求根據(jù)有關(guān)規(guī)定：變電站電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電站的規(guī)劃容量，負荷性質(zhì)線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴建等要求?？煽啃运^可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是由其組成元件（包括一次和二次設(shè)備）在運行中可靠性的綜合。因此，主接線的設(shè)計，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性并不是絕對的而是相對的，一種主接線對某些變電站是可靠的，而對另一些變電站則可能不是可靠的。評價主接線可靠性的標志如下：斷路器檢修時是否影響供電；線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電；變電站全部停電的可能性。靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：調(diào)度靈活，操作方便。可靈活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。檢修安全。可方便的停運斷路器、母線及其繼電器保護設(shè)備，進行安全檢修，且不影響對用戶的供電。擴建方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已經(jīng)投運的變電站進行擴建，從變壓器直至饋線數(shù)均有擴建的可能。所以，在設(shè)計主接線時，應(yīng)留有余地，應(yīng)能容易地從初期過度到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設(shè)備改造量最小。經(jīng)濟性可靠性和靈活性是主接線設(shè)計中在技術(shù)方面的要求，它與經(jīng)濟性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導(dǎo)致投資增加。所以，兩者必須綜合考慮，在滿足技術(shù)要求前提下，做到經(jīng)濟合理。投資省。主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護方式不過于復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當限制短路電流，以便選擇價格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電站中，應(yīng)推廣采用直降式（110/6～10kV）變電站和以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓側(cè)斷路器。年運行費小。年運行費包括電能損耗費、折舊費以及大修費、日常小修維護費。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺數(shù)以及避免兩次變壓而增加電能損失。占地面積小。電氣主接線設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器。在可能的情況下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。1.2背景某縣城，距省城40公里，城區(qū)總用地10平方公里，縣城建成區(qū)面積為6平方公里，現(xiàn)有人口30600人，其中固定人口25000人，流動人口5600人。縣城南側(cè)3公里有高速公路通過，有一條省級公路穿城而過，具有便利的交通運輸條件，是具有農(nóng)、工、副經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)。未來3-5年內(nèi)在周邊地區(qū)將形成幾個上規(guī)模的小城鎮(zhèn)。縣城的引資政策開放，一批中小型企業(yè)正在新建。為了解決本地區(qū)電力負荷的增長帶來的變電容量嚴重不足的矛盾，迫切需要供電容量增長。根據(jù)省政府批文，決定新建110kV縣城變電所。1.變電所的建設(shè)規(guī)模：（1）實際了解的待建縣城變電所各電壓等級負荷數(shù)據(jù)，回路數(shù)，同時率等見表3，縣城變電所每年負荷增長率5%，需考慮五年近期發(fā)展計劃。變電所總負荷S110=K（S35+S10）（1+5%）5（2）新建縣城變電所受電方案有兩種：一是從110kVA變和220KvC變受電；二是從110KvB變和220kVC變受電。電力系統(tǒng)接線圖如附圖1所示。（3）電力系統(tǒng)中各廠、所、輸電線等主設(shè)備的技術(shù)參數(shù)見表1、2。2.氣象及地理條件：所址位于縣城南約1.0公里，所址地形地勢平坦，土石方開挖較少，地處海拔1670米，高于百年一遇最高洪水位。該地區(qū)氣候，平均氣溫15℃，最高35℃，最低-15℃。地震基本烈度7o，污穢等級Ⅱ1.3主接線的設(shè)計1.3.1設(shè)計步驟電氣主接線設(shè)計，一般分以下幾步：擬定可行的主接線方案：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在分析原始資料的基礎(chǔ)上，擬訂出若干可行方案，內(nèi)容包括主變壓器形式、臺數(shù)和容量、以及各級電壓配電裝置的接線方式等，并依據(jù)對主接線的要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點，保留2個技術(shù)上相當?shù)妮^好方案。對2個技術(shù)上比較好的方案進行經(jīng)濟計算。對2個方案進行全面的技術(shù)，經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)的主接線方案。繪制最優(yōu)方案電氣主接線圖。1.3.2初步方案設(shè)計根據(jù)原始資料，此變電站有四個電壓等級：220/110/35/10KV，故可初選三相三繞組變壓器，根據(jù)變電站與系統(tǒng)連接的系統(tǒng)圖知，變電站有兩條進線，為保證供電可靠性，可裝設(shè)兩臺主變壓器。為保證設(shè)計出最優(yōu)的接線方案，初步設(shè)計以下兩種接線方案供最優(yōu)方案的選擇。方案一：35KV側(cè)采用單母分段接線，10KV側(cè)采用雙母線加旁路接線。方案二：35KV側(cè)采用雙母線接線，10KV側(cè)采用雙母線加旁路接線。兩種方案接線形式如下：方案一方案二1.3.3最優(yōu)方案確定技術(shù)比較在初步設(shè)計的兩種方案中方案一：在初步設(shè)計的兩種方案中，方案一：35KV側(cè)采用單母分段接線；方案二：35KV側(cè)采用雙母線接線。由原材料可知，問題中未說明負荷的重要程度，所以，35KV側(cè)采用單母分段接線。經(jīng)濟比較對整個方案的分析可知，在配電裝置的綜合投資，包括控制設(shè)備，電纜，母線及土建費用上，在運行靈活性上35KV、10KV側(cè)單母線形接線比雙母線接線有很大的靈活性。由以上分析，最優(yōu)方案可選擇為方案一，即110KV側(cè)為采用雙母線接線，35KV側(cè)為單母線形接線，10KV側(cè)為單母分段接線。其接線圖見以上方案一。1.4主變壓器的選擇在各種電壓等級的變電站中，變壓器是主要電氣設(shè)備之一，其擔負著變換網(wǎng)絡(luò)電壓，進行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。因此，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的經(jīng)濟容量，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟意義。1.4.1主變壓器臺數(shù)的選擇為保證供電可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺主變，當只有一個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設(shè)一臺。本設(shè)計變電站有兩回電源進線，且低壓側(cè)電源只能由這兩回進線取得，故選擇兩臺主變壓器。1.4.2主變壓器型式的選擇相數(shù)的確定在330kv及以下的變電站中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運行維護較方便。如果受到制造、運輸?shù)葪l件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟合理時，也可選用單相變壓器。繞組數(shù)的確定在有三種電壓等級的變電站中，如果變壓器各側(cè)繞組的通過容量均達到變壓器額定容量的15%及以上，或低壓側(cè)雖然無負荷，但需要在該側(cè)裝無功補償設(shè)備時，宜采用三繞組變壓器。繞組連接方式的確定變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星接和角接，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用星接，35KV也采用星接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用角接。結(jié)構(gòu)型式的選擇三繞組變壓器在結(jié)構(gòu)上有兩種基本型式。升壓型。升壓型的繞組排列為：鐵芯—中壓繞組—低壓繞組—高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。降壓型。降壓型的繞組排列為：鐵芯—低壓繞組—中壓繞組—高壓繞組，高、低壓繞組間距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。應(yīng)根據(jù)功率傳輸方向來選擇其結(jié)構(gòu)型式。變電站的三繞組變壓器，如果以高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主、向低壓側(cè)供電為輔，則選用降壓型；如果以高壓側(cè)向低壓側(cè)供電為主、向中壓側(cè)供電為輔，也可選用升壓型。調(diào)壓方式的確定變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)。無勵磁調(diào)壓變壓器分接頭較少，且必須在停電情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變分接頭較多，調(diào)壓范圍可達30%，且分接頭可帶負荷調(diào)節(jié)，但有載調(diào)壓變壓器不能并聯(lián)運行，因為有載分接開關(guān)的切換不能保證同步工作。根據(jù)變電所變壓器配置，應(yīng)選用無載調(diào)壓變壓器。1.4.3主變壓器容量的選擇變電站主變壓器容量一般按建站后5~10年的規(guī)劃負荷考慮，并按其中一臺停用時其余變壓器能滿足變電站最大負荷的50%~70%（35~110KV變電站為60%），或全部重要負荷（當Ⅰ、Ⅱ類負荷超過上述比例時）選擇。即（1.1）式中N——變壓器主變臺數(shù)1.4.4主變壓器型號的選擇由所給材料可知：10KV側(cè)35KV側(cè)高壓側(cè)變電站用電負荷為：所以變電站最大負荷為：則：由以上計算，查《發(fā)電廠電氣部分》第481頁，選擇主變壓器型號如下：表1.1主變壓器型號及參數(shù)型號及容量(KVA)額定電壓(KV)連接組損耗(KW)阻抗電壓(%)空載電流(%)空載短路高中高低中低高中低SFSL1-12000/11012182.5%38.522.5%10.5YN,yn0,d1122.712010.51761.3SFPSZF-120000/22023181.25%38.522.5%10.5Yn,D11,d1113940223.112.790.5其容量比為：220:120000/120000/120000,110:12000/12000/12000。1.5站用變壓器的選擇1.5.1站用變壓器的選擇的基本原則變壓器原、副邊額定電壓分別與引接點和站用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)；阻抗電壓及調(diào)壓型式的選擇，宜使在引接點電壓及站用電負荷正常波動范圍內(nèi)，站用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的；變壓器的容量必須保證站用機械及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。1.5.3站用變壓器型號的選擇參考《發(fā)電廠電氣部分》第475頁，選擇站用變壓器如下：表1.2站用變壓器型號及參數(shù)型號額定容量(KVA)額定電壓(KV)連接組損耗(W)阻抗電壓(%)空載電流(%)空載短路SC10-200/1020010.5/0.4Y,yn0480186041.3第2章元器件介紹2.1變壓器2.1.1變壓器工作原理變壓器利用電磁感應(yīng)原理，從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器輸送的電能的多少由用電器的功率決定。2.1.2制作原理在發(fā)電機中，不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動，這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。2.1.3分類按冷卻方式分類：干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、\o"查看圖片"

變壓器原理氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。按電源相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。按用途分類：電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。2.1.4電源變壓器的特性參數(shù)工作頻率\o"查看圖片"

變壓器原理變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計和使用，這種頻率稱工作頻率。額定功率在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。額定電壓指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大于規(guī)定值。電壓比指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負載電壓比的區(qū)別?？蛰d電流變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流?？蛰d電流由磁化電流（產(chǎn)生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗引起）組成。對于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流?？蛰d損耗指變壓器次級開路時，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損），這部分損耗很小。效率指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大，效率就愈高。絕緣電阻表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。2.1.5音頻變壓器和高頻變壓器特性參數(shù)頻率響應(yīng)指變壓器次級輸出電壓隨工作頻率變化的特性。通頻帶如果變壓器在中間頻率的輸出電壓為U0，當輸出電壓（輸入電壓保持不變）下降到0.707U0時的頻率范圍，稱為變壓器的通頻帶B。初、次級阻抗比變壓器初、次級接入適當?shù)淖杩筊o和Ri,使變壓器初、次級阻抗匹配，則Ro和Ri的比值稱為初、次級阻抗比。在阻抗匹配的情況下，變壓器工作在最佳狀態(tài)，傳輸效率最高。2.1.6低頻變壓器的技術(shù)參數(shù)對不同類型的變壓器都有相應(yīng)的技術(shù)要求，可用相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)表示。如電源變壓器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調(diào)整率、絕緣性能和防潮性能。對于一般低頻變壓器的主要技術(shù)參數(shù)是：變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等。\o"查看圖片"

變壓器原理電壓比：變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為N1和N2，N1為初級，N2為次級。在初級線圈上加一交流電壓，在次級線圈兩端就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當N2>N1時，其感應(yīng)電動勢要比初級所加的電壓還要高，這種變壓器稱為升壓變壓器：當N2式中n稱為電壓比(圈數(shù)比)。當n<1時，則N1>N2，U1>U2，該變壓器為降壓變壓器。反之則為升壓變壓器。變壓器的效率：在額定功率時，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即式中η為變壓器的效率；P1為輸入功率，P2為輸出功率。當變壓器的輸出功率P2等于輸入功率P1時，效率η等于100%，變壓器將不產(chǎn)生任何損耗。但實際上這種變壓器是沒有的。變壓器傳輸電能時總要產(chǎn)生損耗，這種損耗主要有銅損和鐵損。銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗。當電流通過線圈電阻發(fā)熱時，一部分電能就轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴵p耗。由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損。變壓器的鐵損包括兩個方面。一是磁滯損耗，當交流電流通過變壓器時，通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化，使得硅鋼片內(nèi)部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗。另一是渦流損耗，當變壓器工作時。鐵芯中有磁力線穿過，在與磁力線垂直的平面上就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流，且成旋渦狀，故稱為渦流。渦流的存在使鐵芯發(fā)熱，消耗能量，這種損耗稱為渦流損耗。變壓器的效率與變壓器的功率等級有密切關(guān)系，通常功率越大，損耗與輸出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。2.2斷路器蘭州理工大學技術(shù)工程學院畢業(yè)論文第2章短路電流計算第3章短路電流計算3.1短路計算的目的、規(guī)定與步驟3.1.1短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾方面：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。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，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；計算短路電流沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相相對地的安全距離。3.1.2短路計算的一般規(guī)定計算的基本情況電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負載下運行。所有同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）。短路發(fā)生在短路電流為最大值時的瞬間。所有電源的電動勢相位角相等。應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3.1.3計算步驟選擇計算短路點。畫等值網(wǎng)絡(luò)圖。首先去掉系統(tǒng)中的所有分支、線路電容、各元件的電阻。選取基準容量和基準電壓（一般取各級的平均電壓）。將各元件的電抗換算為同一基準值的標幺值的標幺電抗。繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號?；喌戎稻W(wǎng)絡(luò)：為計算不同短路點的短路值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。求計算電抗。由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標幺值（運算曲線只作到）。計算無限大容量（或）的電源供給的短路電流周期分量。計算短路電流周期分量有名值和短路容量。3.2變壓器的參數(shù)計算及短路點的確定3.2.1變壓器參數(shù)的計算基準值的選?。海「鱾?cè)平均額定電壓主變壓器參數(shù)計算220kv:由表1.1查明可知:U12%=23.1U13%=12.7U23%=9\U1%=0.5(U12%+U13%—U23%)=0.5（23.1+12.7—9）=13.4U2%=0.5(U12%+U23%—U13%)=0.5（23.1+9—12.7）=9.7U3%=0.5(U23%+U13%—U12%)=0.5（12.7+9—23.1）=—0.7電抗標幺值為：X1=0.9X2=0.65X3=—0.047由表1.1查明可知：電抗標幺值為：站用變壓器參數(shù)計算由表1.2查明：系統(tǒng)等值電抗3.2.2短路點的確定此變電站設(shè)計中，電壓等級有四個，在選擇的短路點中，其中110KV進線處短路與變壓器高壓側(cè)短路，短路電流相同，所以在此電壓等級下只需選擇一個短路點；在另外三個電壓等級下，同理也只需各選一個短路點。依據(jù)本變電站選定的主接線方式、設(shè)備參數(shù)和短路點選擇，網(wǎng)絡(luò)等值圖如下：3.3各短路點的短路計算3.3.1短路點d-2的短路計算(35KV母線)網(wǎng)絡(luò)化簡為：圖2.3d-2點短路等值圖3.3.3短路點d-3的短路計算(10KV母線)網(wǎng)絡(luò)化簡為：圖2.4d-3點短路等值圖3.4繪制短路電流計算結(jié)果表總結(jié)以上各短路點短路計算，得如下短路電流結(jié)果表：表2.4短路電流計算結(jié)果表短路點編號基值電壓基值電流支路名稱支路計算電抗額定電流0S短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)短路電流0.2短路電流短路電流沖擊值全電流有效值短路容量標幺值有名值標幺值有名值標幺值有名值公式2.55~2.71.52~1.62d-1371.5635kv1.815.60.568.7360.568.7360.568.73622.2813.29529.58d-210.55.510kv4.62550.21611.9040.21611.9040.21611.90430.35518.094206.177蘭州理工大學技術(shù)工程學院畢業(yè)論文第3章電氣設(shè)備選擇與校驗第4章電氣設(shè)備選擇與校驗導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。4.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定4.1.1一般原則應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。4.1.2有關(guān)的幾項規(guī)定導(dǎo)體和電器應(yīng)按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動、熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條校核電器的基本使用條件。在正常運行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應(yīng)按下表計算。表3.1各回路持續(xù)工作電流回路名稱計算公式變壓器回路饋電回路注：等都為設(shè)備本身的額定值。4.2各回路持續(xù)工作電流的計算依據(jù)表4.1，各回路持續(xù)工作電流計算結(jié)果見下表：表3.2各回路持續(xù)工作電流結(jié)果表回路名稱計算公式及結(jié)果220KV進線Ig.max=110KV進線Ig.max==89.23A35KV母線Ig.max==259.82A35KV出線Ig.max==58.92A10KV母線Ig.max==454.68A10KV出線Ig.max==51.96A0.4KV母線Ig.max==255.25A4.3高壓電氣設(shè)備選擇4.3.1斷路器的選擇與校驗斷路器型式的選擇，除需滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還考慮便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后才能確定。根據(jù)我國當前制造情況，電壓6－220kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下：電壓：（3.1）電流：（3.2）開斷電流：（3.3）式中：——斷路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量；

——斷路器的額定開斷電流。動穩(wěn)定：（3.4）式中：——斷路器極限通過電流峰值；——三相短路電流沖擊值。熱穩(wěn)定：（3.5）式中：——穩(wěn)態(tài)三相短路電流；其中：，由和短路電流計算時間t，可從《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第112頁，查短路電流周期分量等值時間t,從而計算出。斷路器的選擇根據(jù)如下條件選擇斷路器：電壓：電流：，各回路的見表3.2。各斷路器的選擇結(jié)果見下表：表3.3斷路器的型號及參數(shù)性能指標位置型號額定電壓（KV）額定電流（A）額定斷開電流（KA）動穩(wěn)定電流（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）固有分閘時間（s）合閘時間（s）22KV側(cè)LW-220220160040100400.30.06110KV側(cè)OFPI-110110125031.58031.5(3)<0.03變壓器35KV側(cè)HB35361250258025(3)0.060.0635KV出線側(cè)HB35361250258025(3)0.060.06變壓器10KV側(cè)HB-101012504010043.5(3)0.060.0610KV出線側(cè)ZN4-10C1060017.329.417.3(4)0.050.2站用DW5-400380-400400其中：OFPI-110號斷路器見《發(fā)電廠電氣部分》第491頁；HB35號斷路器見《發(fā)電廠電氣部分》第490頁；HB-10號斷路器見《發(fā)電廠電氣部分》第489頁；ZN4-10C號斷路器見《電力工程電氣設(shè)備手冊—電氣一次部分》第649頁。斷路器的校驗校驗110KV側(cè)斷路器=1\*GB3①開斷電流：=2\*GB3②動穩(wěn)定：=3\*GB3③熱穩(wěn)定：查《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第112頁得：則：經(jīng)以上校驗此斷路器滿足各項要求。校驗變壓器35KV側(cè)斷路器=1\*GB3①開斷電流：=2\*GB3②動穩(wěn)定：=3\*GB3③熱穩(wěn)定：查《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第112頁得：則：經(jīng)以上校驗此斷路器滿足各項要求。校驗35KV出線側(cè)斷路器此斷路器與35KV變壓器側(cè)斷路器型號相同，且短路電流與校驗35KV變壓器側(cè)斷路器為同一短路電流，則：校驗過程與校驗35KV變壓器側(cè)斷路器相同。校驗變壓器10KV側(cè)斷路器=1\*GB3①開斷電流：=2\*GB3②動穩(wěn)定：=3\*GB3③熱穩(wěn)定：查《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第112頁得：則：經(jīng)以上校驗此斷路器滿足各項要求。校驗10KV出線側(cè)斷路器=1\*GB3①開斷電流：=2\*GB3②動穩(wěn)定：=3\*GB3③熱穩(wěn)定：查《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第112頁得：則：經(jīng)以上校驗此斷路器滿足各項要求。4.3.2隔離開關(guān)的選擇及校驗隔離開關(guān)是高壓開關(guān)的一種，因為沒有專門的滅弧裝置，所以不能切斷負荷電流和短路電流。但是它有明顯的斷開點，可以有效的隔離電源，通常與斷路器配合使用。隔離開關(guān)型式的選擇，其技術(shù)條件與斷路器相同，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較，然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路器選擇的技術(shù)條件相同。隔離開關(guān)的選擇根據(jù)如下條件選擇隔離開關(guān)：電壓：電流：，各回路的見表3.2。各隔離開關(guān)的選擇結(jié)果見下表：表3.4隔離開關(guān)的型號及參數(shù)開關(guān)編號型號額定電壓(KV)額定電流(A)動穩(wěn)定電流(KA)熱穩(wěn)定電流(s)(KA)220KV側(cè)GW4-220220220010031.5110KV側(cè)GW2-1101106005014(5)35KV變壓器側(cè)GW4-353510008023.7(4)35KV出線側(cè)GW8-3535400155.6(5)10KV變電所GW4-10106005015.810JV出線側(cè)GW9-10104002510其中：GW2-110型號隔離開關(guān)見《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第165頁；GW4-35型號隔離開關(guān)見《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第165頁；GW8-35型號隔離開關(guān)見《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第165頁；隔離開關(guān)的校驗110KV側(cè)隔離開關(guān)的校驗=1\*GB3①動穩(wěn)定：=2\*GB3②熱穩(wěn)定：由校驗斷路器可知：經(jīng)以上校驗此隔離開關(guān)滿足各項要求。35KV變壓器側(cè)隔離開關(guān)的校驗=1\*GB3①動穩(wěn)定：=2\*GB3②熱穩(wěn)定：由校驗斷路器可知：經(jīng)以上校驗此隔離開關(guān)滿足各項要求。35KV出線側(cè)隔離開關(guān)的校驗=1\*GB3①動穩(wěn)定：=2\*GB3②熱穩(wěn)定：由校驗斷路器可知：經(jīng)以上校驗此隔離開關(guān)滿足各項要求。4.3.3電流互感器的選擇及校驗電流互感器選擇的具體技術(shù)條件如下：一次回路電壓：（3.6）式中：——電流互感器安裝處一次回路工作電壓；——電流互感器額定電壓。一次回路電流：（3.7）式中：——電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流；——電流互感器原邊額定電流。當電流互感器使用地點環(huán)境溫度不等于時，應(yīng)對進行修正。修正的方法與斷路器的修正方法相同。準確級準等級是根據(jù)所供儀表和繼電器的用途考慮?；ジ衅鞯臏实燃壊坏玫陀谒﹥x表的準確級；當所供儀表要求不同準確級時，應(yīng)按其中要求準確級最高的儀表來確定電流互感器的準確級。=1\*GB3①與儀表連接分流器、變送器、互感器、中間互感器不低于下要求：與儀表相配合分流器、變壓器的準確級為0.5級，與儀表相配合的互感器與中間互感器的準確級為0.5。儀表的準確級為1.5時，與儀表相配合分流器、變壓器的準確級0.5，與儀表相配合的互感器與中間互感器的準確級0.5。儀表的準確級為2.5時，與儀表相配合分流器、變壓器的準確級0.5與儀表相配合的互感器與中間互感器的準確級1.0。=2\*GB3②用于電能測量的互感器準確級：0.5級有功電度表應(yīng)配用0.2級互感器；1.0級有功電度表應(yīng)配用0.5級互感級，2.0級無功電度表也應(yīng)配用0.5級互感器；2.0級有功電度表及3.0級無功電度表，可配用1.0級級互感器。=3\*GB3③一般保護用的電流互感器可選用3級，差動距離及高頻保護用的電流互感器宜選用D級，零序接地保護可釆用專用的電流互感器，保護用電流互感器一般按10%倍數(shù)曲線進行校驗計算。動穩(wěn)定校驗：（3.8）式中：——短路電流沖擊值；——電流互感器原邊額定電流；——電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)。熱穩(wěn)定校驗：（3.9）式中：——穩(wěn)態(tài)三相短路電流；——短路電流發(fā)熱等值時間；——電流互感器原邊額定電流?！猼秒時的熱穩(wěn)定倍數(shù)。電流互感器的選擇根據(jù)如下條件選擇電流互感器：一次回路電壓：一次回路電流：見表3.2。各電流互感器的選擇結(jié)果見下表：表3.5電流互感器的型號及參數(shù)參數(shù)位置型號額定電流比(A)級次組合準確級次二次負荷(Ω)10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級二次負荷(Ω)倍數(shù)220KV進線側(cè)LB3-2202600/5B/0.50.540(3)100110KV進線側(cè)LB-1102300/50.5/B0.5B2.02.01570183變壓器35KV側(cè)LCW-3515-1000/50.5/30.5/3242286510035KV出線側(cè)LB-35300/50.5/B1/B20.5/0.5/B2B2/B2/B20.5B1B22.02.01555140變壓器10KV側(cè)LBJ-101000/50.5/D1/DD/D0.51D0.5<10509010KV出線側(cè)LA-10300/50.5/31/30.5130.41075135其中：LB-110型號電流互感器見《發(fā)電廠電氣部分》第498頁；LCW-35型號電流互感器見《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第194頁；LB-35型號電流互感器見《發(fā)電廠電氣部分》第498頁；LBJ-10型號電流互感器見《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第187頁；LA-10型號電流互感器見《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第186頁。電流互感器的校驗110KV進線側(cè)電流互感器=1\*GB3①動穩(wěn)定：=2\*GB3②熱穩(wěn)定：由校驗斷路器可知：經(jīng)以上校驗此電流互感器滿足各項要求。變壓器35KV側(cè)電流互感器=1\*GB3①動穩(wěn)定：=2\*GB3②熱穩(wěn)定：由校驗斷路器可知：經(jīng)以上校驗此電流互感器滿足各項要求。35KV出線側(cè)電流互感器=1\*GB3①動穩(wěn)定：=2\*GB3②熱穩(wěn)定：由校驗斷路器可知：經(jīng)以上校驗此電流互感器滿足各項要求。變壓器10KV側(cè)電流互感器=1\*GB3①動穩(wěn)定：=2\*GB3②熱穩(wěn)定：由校驗斷路器可知：經(jīng)以上校驗此電流互感器滿足各項要求。10KV出線側(cè)電流互感器=1\*GB3①動穩(wěn)定：=2\*GB3②熱穩(wěn)定：由校驗斷路器可知：經(jīng)以上校驗此電流互感器滿足各項要求。4.3.4電壓互感器的選擇及校驗電壓互感器選擇的具體技術(shù)條件如下：一次電壓：（3.10）式中：——電壓互感器額定一次線電壓，其允許波動范圍為二次電壓：電壓互感器二次電壓，應(yīng)根據(jù)使用情況，按《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第118頁、表538進行選擇。準確等級：電壓互感器應(yīng)在那一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表、繼電器和自動裝置等設(shè)備對準確等級的要求確定。二次負荷：（3.11）式中：——二次負荷；——對應(yīng)于在測量儀表所要求的最高準確等級下，電壓互感器的額定容量。電壓互感器的選擇由電壓互感器選擇的技術(shù)條件及各側(cè)使用情況：110KV側(cè)：35KV側(cè)：10KV側(cè)：三側(cè)電壓互感器準確等級：1級參考《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》185頁表5.44，三側(cè)電壓互感器選擇如下表所示：表3.6電壓互感器型號及參數(shù)型式額定變比在下列準確等級下額定容量(VA)最大容量(VA)0.5級1級3級單相(屋外式)JCC5-2205001170JCC-11050010002000JDJ-3535000/1001502506001200JDZ-1010000/10080150300500其中：JCC5-220型號電壓互感器見《電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部分》上冊第589頁JCC-110型號電壓互感器見《電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部分》上冊第587頁；JDJ-35型號電壓互感器見《電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部分》上冊第587頁；JDZ-10型號電流互感器見《電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部分》上冊第587頁。4.3.5母線與電纜的選擇及校驗35KV母線的選擇按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面，35KV最大持續(xù)工作電流查表4.2得，采用鋁母線，由《發(fā)電廠電氣部分》第242頁、圖6.4查得時，經(jīng)濟電流密度則母線經(jīng)濟截面為：（3.14）參考《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第142頁、表5.14，選擇35KV母線為：（）型矩形鋁母線，平放，允許載流量。因?qū)嶋H環(huán)境溫度，綜合修正系數(shù)，故（3.15）可滿足長期發(fā)熱要求。10KV母線的選擇及校驗按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面10KV最大持續(xù)工作電流查表4-2得，采用鋁母線，由《發(fā)電廠電氣部分》第242頁、圖6.4查得時，經(jīng)濟電流密度則母線經(jīng)濟截面為：參考《發(fā)電廠電氣部分》附表2.1，選用每相2條矩形鋁導(dǎo)體，平方時，集膚效應(yīng)系數(shù)因?qū)嶋H環(huán)境溫度，參考《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第114頁、表5-17，綜合修正系數(shù)，故時允許電流為：可滿足長期發(fā)熱的要求。熱穩(wěn)定校驗由校驗短路器可知，短路電流周期分量母線正常運行最高溫度為：（3.16）參考《發(fā)電廠電氣部分》243頁、表6.3得：，則母線最小截面為：（3.17）滿足熱穩(wěn)定。動穩(wěn)定校驗由短路電流計算結(jié)果表查得，短路沖擊電流為：相間距離?。?.21）（3.22）（3.23）由、，參考《發(fā)電廠電氣》圖2.15得：同相條間應(yīng)力為：（3.24）（3.25）,即每跨內(nèi)滿足動穩(wěn)定所必須的最少襯墊數(shù)為2個。實際襯墊距為：滿足動穩(wěn)定的要求。10KV出線電纜的選擇及校驗按額定電壓：按最大持續(xù)工作電流選擇電纜面積S，查表3.2得：參考《發(fā)電廠電氣部分》附表2-4、附表2.6，選擇電纜，時，、。溫度修正系數(shù)（3.26）其中為土壤溫度參考《發(fā)電廠電氣部分》附表2.9及附表2-10得土壤熱阻修正系數(shù),直埋兩根并列敷設(shè)系數(shù)。允許載流量（3.27）滿足長期發(fā)熱要求。4.3.6熔斷器的選擇高壓熔斷器應(yīng)按所列技術(shù)條件選擇，并按使用環(huán)境條件校驗。熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設(shè)備免受過載電流的損害，屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護電力電容器配電線路和配電變壓器，而在電廠中多用于保護電壓互感器。熔斷器選擇的具體技術(shù)條件如下：電壓：（3.28）限流式高壓熔斷器不宜使用在工作電壓低于其額定電壓的電網(wǎng)中，以免因過電壓而使電網(wǎng)中的電器損壞，故應(yīng)為電流：（3.29）式中：——熔體的額定電流?！蹟嗥鞯念~定電流根據(jù)保護動作選擇性的要求校驗熔體額定電流，應(yīng)保證前后兩級熔斷器之間，或熔斷器與電源側(cè)繼電保護之間，以及熔斷器與負荷側(cè)繼電保護之間動作的選擇性。斷流容量：（3.30）式中：——三相短路沖擊電流的有效值?！蹟嗥鞯拈_斷電流。熔斷器的選擇依據(jù)以上熔斷器選擇的技術(shù)條件，參考《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》166頁表5-35，35KV和10KV熔斷器如下表所示：表3.8熔斷器的型號及參數(shù)系列型號額定電壓(KV)額定電流(A)斷流容量(MVA)備注RN2100.51000保護戶內(nèi)電壓互感器RW9-35350.52000保護戶外電壓互感器其中：RN2型號熔斷器見《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第166頁；RW9-35型號熔斷器見《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》第165頁；蘭州理工大學技術(shù)工程學院畢業(yè)論文第4章無功補償設(shè)計第5章無功補償設(shè)計無功電源和有功電源一樣是保證系統(tǒng)電能質(zhì)量和安全供電不可缺少的。據(jù)統(tǒng)計，電力系統(tǒng)用戶所消耗的無功功率大約是它們所消耗的有功功率的50~100%。另外電力系統(tǒng)中的無功功率損耗也很大，在變壓器內(nèi)和輸電線路上所消耗掉的總無功功率可達用戶消耗的總無功功率的75%和25%。因此，需要由系統(tǒng)中各類無功電源供給的無功功率為總有功功率的1~2倍。由無功功率的靜態(tài)特性可知，無功功率與電壓的關(guān)系較有功功率與電壓的關(guān)系更為密切，從根本上來說，要維持整個系統(tǒng)的電壓水平就必須有足夠的無功電源。無功電源不足會使系統(tǒng)電壓降低發(fā)送變電設(shè)備達不到正常出力，電網(wǎng)電能損失增大，故需要無功補償。5.1無功補償?shù)脑瓌t與基本要求5.1.1無功補償?shù)脑瓌t根據(jù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定按主變?nèi)萘康?0%～20%進行無功補償；分級補償原則，按主變無功損耗減去電纜充電功率確定無功補償?shù)娜萘?；?0KV和110KV側(cè)電壓不能低于標稱電壓；在輕負荷（2%～30%主變?nèi)萘坑嫊r）時由于電纜充電功率的影響，其充電功率與補償功率近似抵消；5.1.2無功補償?shù)幕疽箅娏ο到y(tǒng)的無功電源與無功負荷，在各種正常及事故運行時，都應(yīng)實行分層分區(qū)、就地平衡的原則，并且無功電源應(yīng)具有靈活的調(diào)節(jié)能力和一定的檢修備用、事故備用。在正常運行方式時，突然失去一回線路，或一臺最大容量的無功補償設(shè)備，或一臺最大容量的發(fā)電機（包括失磁）之后，系統(tǒng)無功電源事故備用的容量方式及配電方式，應(yīng)能保持電壓穩(wěn)定和正常供電，避免出現(xiàn)電壓崩潰；在正常檢修運行方式時，若發(fā)生上述事故，應(yīng)允許采取切除部分負荷或并聯(lián)電抗器等必要措施，以維持電壓穩(wěn)定。對于110KV及以上系統(tǒng)的無功補償，應(yīng)考慮提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。5.2補償裝置選擇及容量確定5.2.1補償裝置的確定同步調(diào)相機：同步調(diào)相機在額定電壓±5%的范圍內(nèi)，可發(fā)額定容量，在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給感性的無功功率起無功電源作用，能提高系統(tǒng)電壓，在欠勵磁運行時，它從系統(tǒng)吸收感性的無功功率起無功負荷作用，可降低系統(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(shè)地點電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸收）無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)，但是調(diào)相機的造價高，損耗大，維修麻煩，施工期長。串聯(lián)電容補償裝置：在長距離超高壓輸電線路中，電容器組串入輸電線路，利用電容器的容抗抵消輸電線的一部分感抗，可以縮短輸電線的電氣距離，提高靜穩(wěn)定和動穩(wěn)定度。但對負荷功率因數(shù)高（＞0.95）或?qū)Ь€截面小的線路，由于PR/V分量的比重大，串聯(lián)補償?shù)恼{(diào)壓效果就很小。靜電補償器補償裝置：它由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）無功功率的靜止補償器，與同步調(diào)機相相比較，運行維護簡單，功率損耗小，但相對串聯(lián)電容及并聯(lián)電容補償裝置，其造價高維護較復(fù)雜，一般適用以較高的電壓等級500KV變電所中。并聯(lián)電容器補償裝置：并聯(lián)電容器是無功負荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設(shè)地點不受自然條件限制，運行簡便可靠等優(yōu)點，故一般首先考慮裝設(shè)并聯(lián)電容器。由于本次設(shè)計的變電站為110KV降壓變電站，以補償?shù)慕嵌葋磉x擇，以上四種均能滿足要求，但是在經(jīng)濟和檢修方面來考慮，首先選擇并聯(lián)和串聯(lián)補償裝置。而原始資料可知，補償裝置主要補償負荷的無功容量及平衡主變損耗。所以選擇并聯(lián)補償裝置。5.2.2補償裝置容量的選擇負荷所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量計算參考《電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實用計算》第202頁，利用電容器改善功率因數(shù)需要補償?shù)臒o功量為：（4.1）式中：——負荷所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量（Kvar）——母線上的最大有功負荷（KW）——補償前的最大功率因數(shù)角（）——補償后的最小功率因數(shù)角（）——由所需補償?shù)娜菪詿o功值（Kvar/KW）則本站所需補償?shù)臒o功值為：（其中功率因數(shù)是由0.85補償?shù)?.9）電容器型號的選擇參考《電力工程電氣設(shè)備手冊-電氣一次部分》997頁，選擇電容器如下表：表4.1電容器參數(shù)型號額定電壓（KV）額定容量（Kvar/KW）2400第6章變電所防雷保護設(shè)計6.1避雷針介紹一種避雷針避雷針，又名防雷針，是用來保護建筑物等避免雷擊的裝置。在高大建筑物頂端安裝一個金屬棒，用金屬線與埋在地下的一塊金屬板連接起來，利用金屬棒的尖端放電，使云層所帶的電和地上的電逐漸中和。避雷針規(guī)格必須符合GB標準,每一個級別的防雷需要的避雷針規(guī)格都不一樣.[編輯本段]相關(guān)簡介唐代《炙轂子》一書在記載了這樣一件事：漢朝時柏梁殿遭到火災(zāi)，一位巫師建議，將一塊魚尾形狀的銅瓦放在層頂上，就可以防止雷電所引起的天火。屋頂上所設(shè)置的魚尾開頭的瓦飾，實際上兼作避雷之用，可認為是現(xiàn)代避雷針的雛形。而早在以前，中國已經(jīng)有了避雷針，一般以龍頭為裝飾，龍嘴里有避雷針頭。法國旅行家卡勃里歐別·戴馬甘蘭1688年所著的《中國新事》一書中記有：中國屋脊兩頭，都有一個仰起的龍頭，龍口吐出曲折的金屬舌頭，伸向天空，舌根連結(jié)一根細的鐵絲，直通地下。這種奇妙的裝置，在發(fā)生雷電的時刻就大顯神通，若雷電擊中了屋宇，電流就會從龍舌沿線睛行至地底，避免雷電擊毀建筑物。這說明，中國古代建筑上的避雷裝置，在大批量和結(jié)構(gòu)上已和現(xiàn)代避雷針基本相似。[編輯本段]現(xiàn)代避雷針現(xiàn)代避雷針是美國科學家富蘭克林發(fā)明的。富蘭克林認為閃電是一種放電現(xiàn)象。為了證明這一點，他在1752年7月的一個雷雨天，冒著被雷擊的危險，將一個系著長長金屬導(dǎo)線的風箏放飛進雷雨云中，在金屬線末端拴了一串銀鑰匙。當雷電發(fā)生時，富蘭克林手接近鑰匙，鑰匙上迸出一串電火花。手上還有麻木感。幸虧這次傳下來的閃電比較弱，富蘭克林沒有受傷。“注意”：這個試驗是很危險的，千萬不要擅自嘗試。1753年，俄國著名電學家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗，不幸被雷電擊死，這是做雷電實驗的第一個犧牲者。在成功地進行了捕捉雷電的風箏實驗之后，富蘭克林在研究閃電與人工摩擦產(chǎn)生的電的一致性時，他就從兩者的類比中作出過這樣的推測：既然人工產(chǎn)生的電能被尖端吸收，那么閃電也能被尖端吸收。他由此設(shè)計了風箏實驗，而風箏實驗的成功反過來又證實了他的推測。他由此設(shè)想，若能在高物上安置一種尖端裝置，就有可能把雷電引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置：把一根數(shù)米長的細鐵棒固定在高大建筑物的頂端，在鐵棒與建筑物之間用絕緣體隔開。然后用一根導(dǎo)線與鐵棒底端連接。再將導(dǎo)線引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置稱為避雷針。經(jīng)過試用，果然能起避雷的作用。避雷針的發(fā)明是早期電學研究中的第一個有重大應(yīng)用價值的技術(shù)成果。而避雷針在最初發(fā)明與推廣應(yīng)用時，教會曾把它視為不祥之物，說是裝上了富蘭克林的這種東西，不但不能避雷，反而會引起上帝的震怒而遭到雷擊，但是，在費城等地，拒絕安置避雷針的一些高大教堂在大雷雨中相繼遭受雷擊。而比教堂更高的建筑物由于已裝上避雷針，在大雷雨中卻安然無恙。由于避雷針已在費城等地初顯神威，它立即傳到北美各地，隨后又傳入歐洲后來才進入亞洲。避雷針傳入法國后，法國皇家科學院院長諾雷等人開始反對使用避雷針，后來又認為圓頭避雷針比富蘭克林的尖頭避雷針好。但法國人仍然選用富蘭克林的尖頭避雷針。據(jù)說當時的法國人把富蘭克林看作是蘇格拉底的化身。富蘭克林成了人們崇拜的偶像。他的肖像被人們珍藏在枕頭下面，而仿照避雷針式樣的尖頂帽成了1778年巴黎最摩登的帽子。避雷針傳入英國后，英國人也曾廣泛采用了富蘭克林的尖頭避雷針。但美國獨立戰(zhàn)爭爆發(fā)后，富蘭克林的尖頭避雷針在英國人眼中似乎成了將要誕生的美國的象征。據(jù)說英國當時的國王喬治二世出于反對美國革命的盛怒，曾下令把英國全部后家建筑物上的避雷針的尖頭統(tǒng)統(tǒng)換成圓頭，以示與作為美國象征的尖頭避雷針勢不兩立，這真是避雷針應(yīng)用史上一件有趣的事情。避雷針的種類：直擊雷避雷針/特殊避雷針/提前預(yù)放電避雷針直擊雷避雷針：適用于石化倉庫、廣電、加油站、建筑大樓、信標臺，通信基站、氣象臺、軍事基地、雷達機房、銀行大樓特殊避雷針：適用于較高的建筑大樓微波通訊站、雷達基站、信標臺，通信基站、軍事基地、雷達機房、銀行大樓、天文氣象臺等重要場所。提前預(yù)放電避雷針：當避雷針截受雷擊時，由接閃體接閃，通過雷電波形處理裝置，利用外殼與中心接地桿之間有3mm間隙，構(gòu)成耦合電容，同時外殼通過一個電感線圈接地（中心接地桿）當下行先導(dǎo)接近接閃器時，由于頻率極高，電感呈開路狀態(tài)，電容對高頻呈現(xiàn)短路特性，因此耦合電容作用下，接閃器表面電場強度迅速增加，直至觸發(fā)雪崩過程，從而能在頃刻間將雷電流泄放入地，以至有效的達到防雷害保安全的目的。避雷針為什么要裝在樓頂？帶電的云,首先是從上往下運行,在高處安避雷針,就首先將云中的電放掉,以后到房子接觸云的時候,就基本沒有或只有少部分電而沒有危險了．避雷針的引雷性能避雷針的防雷作用是它能把閃電從保護物上方引向自己并安全地通過自己泄入大地，因此，其引雷性能和泄流性能是至關(guān)重要的。避雷針的引雷性能已有實驗和理論分析如下：一個豎立在平地的避雷針其引雷空域如圖1所示〔1〕。其中簡化包絡(luò)線是一條拋物線，此線即為在正、負雷雨云下該避雷針的50％擊針擊地平均分界線。圖中小圈為空中各點實驗放電統(tǒng)計數(shù)據(jù)，表示模擬實驗下行先導(dǎo)的針尖位置，黑圈表示百分之百擊針，白圈表示百分之百擊地，黑白各半表示50％擊針及擊地。雷擊避雷針和地的放電強度與雷電極的極性有關(guān)：當雷的極性為正時，雷對避雷針的放電強度高于雷對地；當雷的極性為負時，雷對避雷針的放電強度略低于雷對地。所以在同樣電壓下雷電極對針的放電距離R與雷電極對地的放電距離H是不同的。根據(jù)長間隙放電的實驗數(shù)據(jù)大致有：雷電極為負、地為正時，k＝R／H＝1．1；雷電極為正、地為負時，k＝R／H＝0．8～0．9，圖2為雷擊針地分界面的理論分析圖，據(jù)此可以求出雷擊避雷針和地的理論分界線。球式避雷針圖中L為避雷針尖，其高度為h，P為雷電極頭部，其對地高度為H，E為雷電極正下方的投影點，L、P之間的距離為R。當P點維持k等于某一常數(shù)在圖面上運動時，其運動軌跡就是雷擊避雷針和地的理論分界線。分界線以y軸為中心旋轉(zhuǎn)就是立體的分界面。分界面內(nèi)為雷擊避雷針的空域，分界面以外為雷擊大地的空域，分界面附近引下的雷擊地面為散擊區(qū)。分界線有3種：k＝0．9情況下其分界線為一橢圓；k＝1．1情況下其分界線為一雙曲線；k＝1情況下其分界線為一拋物線，后者為一般分析避雷針接閃性能的理論基礎(chǔ)，它是正負雷擊情況的平均數(shù)。圖2的分析結(jié)果與圖1的實驗結(jié)果是相一致的。結(jié)合避雷針的引雷空域再分析避雷針的保護范圍問題，取k＝1的情況可得避雷針的保護作用，見圖3。圖3中O1L為避雷針，K為其高度的中點；MO2為被保護物，N為其高度的中點。假設(shè)雷擊距離為hr，雷電先導(dǎo)端頭位于P，PK（實線）為避雷針的引雷分界線，PN（虛線）為被保護物的引雷分界線，它的上部空域都在避雷針的引雷分界線以內(nèi)。因此，距地面高度大于hr的雷擊將被引向避雷針，被保護物MO2將免于雷擊，這種現(xiàn)象稱為截擊效應(yīng)；但當雷電先導(dǎo)從低于hr的右側(cè)襲來時，避雷針將起不到保護作用，這稱為對被保護物的側(cè)擊。所以以P點為圓心，以hr為半徑作圓，此圓從避雷針頂點L經(jīng)M地面O3點，它以下的部分就是雷擊距離為hr時避雷針的保護范圍。這一分析結(jié)果與按電氣幾何理論（EGM）滾球法推出的結(jié)果是一致的。EGM理論認為，雷電先導(dǎo)首先進入哪一物體的雷擊距離就對那一物體放電，雷擊距離是雷電流的函數(shù)〔2〕：hr＝10I0．65（1）式中hr為雷擊距離，m；I為雷電流幅值，kA。美國R．H．Lee建議以10kA作為一般建筑物的臨界電流Ic，小于這個雷電流幅值時不會造成雷擊事故，其對應(yīng)的臨界雷擊半徑hrc為45m。這一觀點把被保護物的耐雷水平與避雷針的保護率聯(lián)系起來。我國防雷標準GB50057－94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》規(guī)定三類防雷建筑物的避雷針保護范圍按hrc為60m畫定。運行經(jīng)驗表明這一規(guī)定符合我國通用建筑物的防雷要求。近年來一些學者對EGM理論又做了修正，稱為先導(dǎo)傳播模型理論（LPM）。該理論認為確定雷擊點除了考慮雷擊距離外尚需考慮迎面先導(dǎo)和下行先導(dǎo)的相對運動。一定幾何形狀和高度的地物能否被一定雷電流幅值的雷電擊中，可用吸引半徑Ra來表述。Ra不僅是雷電流的函數(shù)，也是地物高度的函數(shù)，并和地物的幾何形狀有關(guān)。因為不同形狀和高度的地物，在同一雷電流的下行先導(dǎo)作用下感應(yīng)的電場強度不同。Ra（I，h）＝2．83I0．63h0．40（2）式中Ra為吸引半徑，m；I為雷電流幅值，kA；h為針狀物高度，m。分析結(jié)果指出：當臨界半徑hrc大于避雷針高度h時，EGM所得保護半徑比LPM要小，但不顯著；當臨界半徑hrc小于針高h時，EGM所得保護半徑比LPM要小許多，某些情況下甚致小50％左右；當針高h＞hrc時，EGM認為高出臨界半徑的針體部分沒有保護范圍，而LPM理論則認為保護半徑隨針體高度的增加而增加。根據(jù)對塔形建筑物吸引雷擊次數(shù)隨其高度增加而變化的觀測以及長間隙放電棒對棒的實驗結(jié)果都證明，避雷針的引雷能力隨其高度的增加而增強，但增加的速度是變緩的。這對LPM的結(jié)論給予了支持，可見EGM滾球法未考慮吸引能力隨高度變化是其保護范圍偏小的原因。從理論角度看，滾球法是一種偏于保守、偏于嚴格的方法，它能對避雷針的保護區(qū)給出直觀的物理圖象。考慮迎面先導(dǎo)和下行先導(dǎo)的相對運動可得出避雷針的引雷空域，見圖4。圖中hr＝vzhT＋vxiaT（3）式中hr為雷擊距離，即雷擊半徑，m；vzh為地物或避雷針上迎面先導(dǎo)的發(fā)展速度，m／s；vxia為地閃下行先導(dǎo)的發(fā)展速度，m／s；T為大氣間隙的放電時延，s。參考圖3可得到LPM理論的一切結(jié)論。避雷針的上部有一段可能自身遭受側(cè)向雷擊的空間，稱為對針桿側(cè)擊區(qū)；高架避雷針的引雷能力強，當側(cè)方襲來的下行雷電先導(dǎo)被避雷針引近而未能在針端接閃時，會出現(xiàn)閃電擊中避雷針附近地面的情況，使得高架避雷針附近的地面落雷密度較該處平均落雷密度大，該地面稱為散擊區(qū)。高聳的建筑物和高架避雷針附近地面出現(xiàn)散擊區(qū)，遠離避雷針的地方雷擊率不受避雷針的影響，稱為正常區(qū)。避雷針周圍空間側(cè)擊區(qū)、地面的保護區(qū)、地面的散擊區(qū)和正常區(qū)見圖5所示。按我國統(tǒng)計的雷電流幅值最大約為300kA，其對應(yīng)的雷擊