《J市110kv變電站設(shè)計》13000字（論文）

J市110kv變電站設(shè)計本文主要進行九江市110KV變電站設(shè)計。變電站作為電力生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，擔(dān)負著電壓變換還有電能轉(zhuǎn)換的作用，對于電氣一次主接線形式直接決定著電力網(wǎng)的電壓變換和電能分配。本論文通過查閱變電站設(shè)計基本理論知識，根據(jù)110kV高壓變電站運行的基本特點，以及原始資料的分析基礎(chǔ)上，確定了該變電站的主要內(nèi)容，旨在能夠充分保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。短路電流計算能夠保證變電設(shè)備應(yīng)用的安全穩(wěn)定性及經(jīng)濟性。電氣設(shè)備的選擇起著承上啟下的作用，本文主要通過考察九江市的用電實際情況進行負荷的計算，無功的補償，設(shè)計主接線形式，主變壓器的選擇，短路計算，完成各種一次設(shè)備的選擇，繼電保護的計算。關(guān)鍵詞：變電站，電力系統(tǒng)，電氣主接線，設(shè)備選擇1緒論 41.1變電站的作用及分類 41.2選題目的及意義 41.3國內(nèi)外變電站及其設(shè)計的發(fā)展趨勢 51.4九江市城市發(fā)展和城市電網(wǎng)現(xiàn)狀 51.5課題研究方法 61.6課題研究內(nèi)容 62負荷的計算及無功補償 72.1負荷的計算 72.1.1負荷的種類 72.1.2負荷的選擇 72.1.3負荷的計算方法 82.1.4負荷的分析與計算 82.2無功功率補償 2.2.1無功功率及無功損耗 2.2.2無功補償?shù)囊饬x 2.2.3提高功率因數(shù)的方法 2.2.4無功補償計算及電容器的選擇 3變電站主接線與變壓器的選擇 3.1電氣主接線的基本要求 3.2主接線基本接線形式的選擇 3.3主變壓器的選擇 233.3.1變壓器的容量及臺數(shù)的確定 233.3.2變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇 233.4變壓器的選擇結(jié)果 234短路電流計算 254.1短路概念以及短路類別 4.1.1短路概念 4.1.2短路類別 4.2短路的原因及危害 4.2.1短路的原因 4.2.2短路的危害 4.3各元件阻抗的短路計算公式 264.4簡化電路圖 274.5基準(zhǔn)值計算 274.5.1最大運行方式短路電流計算 294.5.2最小運行方式短路電流計算 315電氣設(shè)備的選擇 5.1選擇條件及校驗 5.1.1一次設(shè)備的選擇與需校驗項目 5.1.2高壓斷路器的選擇原則 345.1.3選擇隔離開關(guān)的原則 345.1.4選擇電流互感器、電壓互感器的原則 5.1.5選擇避雷器的原則 355.2.1110kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇 5.2.235kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇 5.2.310kV側(cè)電氣設(shè)備參數(shù) 5.3穩(wěn)定性的校驗方法 5.4母線的選擇與校驗 5.4.1110KV母線的選擇與校驗 385.4.235KV母線的選擇與校驗 5.4.310KV母線的選擇與校驗 6繼電保護 406.1繼電保護原理及基本要求 46 47 48 變電站用于改變電壓等級，利用升壓變電站將發(fā)電場所發(fā)出電轉(zhuǎn)化成高壓電進行傳輸，再利用降壓變電站將傳輸過來的高壓轉(zhuǎn)換為人們?nèi)粘Ｉ钏璧妮^低電壓等級，一般將電壓等級較小的具有這種電壓轉(zhuǎn)換功能的地方稱作變電所，變電所多指降壓，而變電站則是電壓等級較高的同時即可升壓又可降壓的場所，變電所的主要設(shè)備指變壓器，同時還需要多種配電裝置與變壓器相配合進行工作，如母線、隔離開關(guān)、電容器、消弧線圈等。由于發(fā)電廠所發(fā)出的電需要傳輸才能到達用戶端，傳輸?shù)倪^程中用高壓電更能減小損耗，而高壓電并不適用于生活生產(chǎn)，所以要在供給用戶時再降壓，電力系統(tǒng)一出現(xiàn)就伴隨著變電站的出現(xiàn)，這說明了變壓器的重要程度和其存在的意義。變電站需要工作人員定期對其進行巡檢以保證其能夠正常運行，需要觀察其外觀有無異樣，顏色有無改變，周圍是否有雜物，是否有特殊氣味，還要看設(shè)備的溫度是否正常，運行參數(shù)是否準(zhǔn)確，以判斷其狀態(tài)正常。按負荷大小可分為四類：本文設(shè)計的九江市110KV變電所屬于四類變電站，用以民生保障以及電力供應(yīng)。我國電力工業(yè)的技術(shù)正在提高日益精進，用電管理能力也日日提升。容量超過100萬千瓦的變電站的創(chuàng)建促進了變電站建設(shè)和設(shè)計的不斷改進和發(fā)展。自從我國第一個真正意義上的能源系統(tǒng)建立以來，變電站就出現(xiàn)了，作為能源系統(tǒng)不可或缺的一部分，變電站伴隨著能源系統(tǒng)發(fā)展的100多年，變電站各個方面都發(fā)生了巨大的變化。根據(jù)不同的地區(qū)的不同需求，有針對性的設(shè)計所在地區(qū)的供電變電所，因地制宜的進行專門設(shè)計，110KV變電所在整個電氣系統(tǒng)基礎(chǔ)上，簡化主電纜，配置適合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的保護系統(tǒng)，采用緊湊布局的設(shè)計方案，節(jié)約資源，安全環(huán)保。本次九江市110KV變電站設(shè)計目的在于通過對真實案例進行設(shè)計，將理論知識聯(lián)系到日常生活工作中，將電路，電力系統(tǒng)分析，發(fā)電廠，高電壓等科目內(nèi)容相聯(lián)系穿插，更好的掌握這些知識的精髓所在，掌握科目間是息息相關(guān)的而非獨立存在的，了解輸配在我國，變電站設(shè)計中仍存諸多問題，如可靠性沒有很高等。中國經(jīng)濟發(fā)展給能源行業(yè)帶來了兩大挑戰(zhàn)：一是電力需求持續(xù)增長，城鄉(xiāng)用電量和能源密度持續(xù)增加。城市相比于農(nóng)村地區(qū)需要更多的發(fā)電廠，以減少電網(wǎng)中的電力損失，能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性得以提高。近些年來，歐美國家的智能化電網(wǎng)發(fā)展速度飛快，他們的電網(wǎng)更具全局化，但由于其法律法規(guī)的限制致使電力與通信的發(fā)展重重受阻，與此同時，我國變電站的發(fā)展需要付出更多的努力。有著5000年文明史和2200多年建城史，歷史源遠流長，文化底蘊深厚。2015年后，九江市持續(xù)加強歷史文化資源認定工作。截至目前，全市歷史文化街區(qū)從2017年的2片增加到8片，歷史建筑增加至126處?！笆濉逼陂g在九江統(tǒng)調(diào)最大負荷由211萬千瓦提升至304萬千瓦的情況下，依然做到全市電力供應(yīng)平穩(wěn)有序。在負荷發(fā)展迅速和密集區(qū)域逐步以110千伏電網(wǎng)取代35千伏電網(wǎng)，基本實現(xiàn)分區(qū)供電，供電可靠性及供電質(zhì)量顯著提升。該地農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)正在向分布式新能源方向發(fā)展，因其地處中部，存在資源和經(jīng)濟發(fā)展的多種因素干擾，在其農(nóng)村及城鎮(zhèn)電網(wǎng)的改造升級上還需政府及相關(guān)部門投入較大心思，找到最因地制宜的改良方法，建造更合適的變壓輸電裝置，提高群眾及經(jīng)濟發(fā)展所要用到的電能需求。(1)初始材料分析九江市取樣負荷所需電壓，考慮最大負荷情況下，具體設(shè)備選(2)計算該變電所負荷進行分析，通過無功補償減小損耗及提高其供電的可靠性。(3)分別在最大和最小運行方式下分析短路電流，畫出簡略電路圖，分析不同點的不同短路電流大小。(4)選擇主變壓器型號，確定臺數(shù)并選擇其相匹配的配電裝置。(5)充分考慮各種因素選擇合適的主接線形式。該九江市110KV變電站的設(shè)計內(nèi)容包含：(1)負荷的計算及無功補償對南湖公園、九江小學(xué)、九江市體育中心、九江市中心醫(yī)院、宏大百貨樓的負荷進行分析計算得出各電壓等級下的有功、無功、視在功率，若無功不足，再通過各種辦法進行必要的無功補償。(2)電氣主接線的選擇與設(shè)計電氣主接線的設(shè)計是從可靠性，靈活性，經(jīng)濟性三方面進行考慮的，布線的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)充分展示，并與技術(shù)和經(jīng)濟進行比較，充分考慮影響各方面的因素，以實現(xiàn)最佳方案——經(jīng)實際設(shè)計確認。8(3)短路電流計算短路是最為常見的故障，發(fā)生短路不僅僅會危害用電設(shè)備自身的安全，還會給相應(yīng)的電力系統(tǒng)帶來運行麻煩，嚴(yán)重可威脅整片區(qū)域的正常供電。所以應(yīng)選擇適合的電氣設(shè)備，通過計算分析考慮如何限制短路電流，找到有效的措施。(4)電氣設(shè)備的選擇及動熱穩(wěn)定校驗各不同電壓等級分開分析找到適合各電壓下的一次設(shè)備和所適配的導(dǎo)線，并進行校驗。一次設(shè)備的選擇是保證變壓器乃至變電所能平穩(wěn)有效運行的必要條件。(5)繼電保護整定值計算計算繼電保護整定值是確保電力系統(tǒng)不發(fā)生重大停電和穩(wěn)定故障，并確保繼電保護正常運行的重要連接。根據(jù)負荷的重要程度和對供電可靠性的要求不同，通?？蓪⒇摵煞譃橐韵氯悾?1)一級負荷：中斷供電可能給國民經(jīng)濟帶來巨大損失，造成人身傷亡的負荷，一級負荷對供電連續(xù)性有嚴(yán)格要求。(2)二級負荷，中斷供電將在經(jīng)濟、政治上造成較大損失。二級負荷是否需要備用電源取決于企業(yè)范圍，以及技術(shù)經(jīng)濟比較。(3)三級負荷，除以上所說的負荷即為三級負荷。不需要備用電源，特殊條件下可停止供電。合理供電的基本原則：是以安全生產(chǎn)生活為目的，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障或檢修限電時，要確保一級負荷不中斷供電，二級負荷全部或部分供電，可停止三級負荷供電。此外，在城市供電設(shè)計時，還要為以后的城市發(fā)展留有余地。負荷種類負荷特性cosy南湖公園九江小學(xué)九江市體育中心九江市中心醫(yī)院本設(shè)計的負荷分析如下： 南湖公園：南湖公園是一座有著51年歷史的公園，是九江市一道美麗的風(fēng)景，公園綠化覆蓋率達90%以上，有名貴植物100余種，停電將造成公共場所混亂，屬于二級九江小學(xué)：九江小學(xué)創(chuàng)建于1921年，素有“花園，學(xué)園，樂園”之美譽，是全市對外開放的窗口單位，現(xiàn)有43個教學(xué)班，學(xué)生2600余人，在職教師136人，屬于三級負荷。九江市體育中心：屬于本市較大公共場所，停電造成較大混亂，屬于二級負荷。九江市中心醫(yī)院：九江市中心醫(yī)院是一家集醫(yī)療，急救，保健，康復(fù)教學(xué)于一體的國家三級甲等醫(yī)院，若中斷供電將給一些需要儀器治療的病人帶來生命危害，所以此醫(yī)院屬于一級負荷。宏大百貨城：宏大百貨城擁有多家商戶，多販賣五金商品，是附近居民購買五金用品及小商品的主要場所，停電會造成較大財產(chǎn)損失及人員混亂，該百貨城屬于二級負荷2.1.3負荷的計算方法1.需用系數(shù)法：通過將設(shè)備功率乘以需求系數(shù)和同期系數(shù)，直接計算計算出計算負荷。該方法簡單，適用范圍廣，尤其適用于配電網(wǎng)和變電站的負荷計算。[12]2.利用系數(shù)法：不用將所有的負荷全部計算出來，更加適用于工業(yè)及企業(yè)等的負荷計算。3.單位面積法、單位指數(shù)法和單位產(chǎn)品能耗法：民用建筑計算時宜采用單位面積法，工業(yè)建筑計算則可采用后者。設(shè)備不能確定其強度和數(shù)量或在施工初期確定設(shè)備負荷時適合用這些方法。4.除上述方法外，還有二項法、ABC法和可變期望值系數(shù)法。一些方法被取代，還有一部分都簡化為了系數(shù)法，未能推廣。本次設(shè)計采用需用系數(shù)法的方法對負荷進行計算。1、計算負荷的公式如下： 式中，P3?Q?oS3----該市選取負荷的有功的功率、無功的功率、視在功率；tang----功率因數(shù)角的正切值；(1)南湖公園計算負荷：查表得南湖公園的需用系數(shù)Kd為0.7,將其代入計算由公式(2.1)可得，南湖公園的P??:P30(1)=KePNI=0.7×1800由公式(2.2)可得，南湖公園的Q?0:Q30(1)=P301)tanφ=1260×0.62由公式(2.3)可得，南湖公園的S30:由公式(2.4)可得，南湖公園的I?0:其中35Kv對應(yīng)PN=900KwP3o=6(2)九江小學(xué)計算負荷：查表得九江小學(xué)需用系數(shù)K為0.7,將其代入計算 由公式(2.1)可得，九江小學(xué)的P?0:P30(2)=KdePN(2)=0.7×96由公式(2.2)可得，九江小學(xué)的Q?0:Q30(2)=P30(2)tanφ=672×0.43=由公式(2.3)可得，九江小學(xué)的S?0:由公式(2.4)可得，九江小學(xué)的I??:其中35Kv對應(yīng)PN=500KwP30=350KwQ?o=150.5KvarS?=380.98KVA;(3)九江市體育中心計算負荷：查表得九江市體育中心需用系數(shù)K。為0.7,將其代入計算由公式(2.1)可得，九江市體育中心的P?0:P30(3)=KPN(3)=0.7×1200由公式(2.2)可得，九江市體育中心的Q?0:Q30(3)=P30(3)tanφ=840×0由公式(2.3)可得，九江市體育中心的S?0:由公式(2.4)可得，九江市體育中心的I?0: 第11頁其中35Kv對應(yīng)PN=600KwP30=420KwQ?o=294KvarS?o=512.68KVA;(4)九江市中心醫(yī)院計算負荷：查表得九江市中心醫(yī)院需用系數(shù)Ke為0.5,將其代入計算由公式(2.1)可得，九江市中心醫(yī)院的P?0:P30(4)=KdePN(4)=0.5×8500由公式(2.2)可得，九江市中心醫(yī)院的Q?0:Q30(4)=P30(4)tanφ=4250×0.5由公式(2.3)可得，九江市中心醫(yī)院的S?0:由公式(2.4)可得，九江市中心醫(yī)院的I?0:其中(5)宏大百貨城計算負荷：查表得宏大百貨城需用系數(shù)Ke為0.85,將其代入計算由公式(2.1)可得，宏大百貨城的P?0:P30(5)=KdPN(s)=0.85×1400由公式(2.2)可得，宏大百貨城的Q?0: 第12頁35KV對應(yīng)PN=700KwP30=595KwQ?=398.65KvarS?=716.21KVA種類南湖公園九江小學(xué)7市 第13頁體育中心宏大百貨城∑P?o=1260+672+840+4250+1190=8212Kw∑Q?0=781.2+288.96+588+2295+797.3=4750同時系數(shù)最大的負荷：一般K取0.85~0.9P30=Kz×ZP3o=0.9×8212=7Q3o=K?×∑P3o=0.9×4750.46=4275.414KvarS?o=√Bo+Q=√7390.82+4無功功率：電感元件或電容元件雖然不消耗功率，但功率P瞬時值按正弦規(guī)律正負交替變化，這說明元件與外電路在不斷的進行著能量交換。因此電感電容元件的瞬時功率又稱為交換功率。元件交換功率的幅值越大，表面同樣時間內(nèi)“吞吐”的能量就越多，也即能量交換的規(guī)模越大。無功損耗：由于無功功率而產(chǎn)生的。能量交換的這個過程中無功也會產(chǎn)生有功損耗，遠距離的負荷與電流，損耗更大，占用線路的大量傳輸容量。一、減少系統(tǒng)網(wǎng)損。電力系統(tǒng)的有功損耗不僅顯著增加了發(fā)電廠和變電站設(shè)備的容量，而且還增加了能源的額外損耗。電力損失對電力成本也有很大影響，從而影響到整個國民經(jīng)濟的效益。電力系統(tǒng)各元件中的無功損耗相對來說比有功損耗大，由發(fā)電機或其他無功電源來供給的無功功率，在S一定的情況下，無功功率的增大會相應(yīng)減少發(fā)、輸電的有功功率，即減少發(fā)、輸電容量。而且，線路和變壓器傳輸?shù)臒o功損耗會產(chǎn)生對應(yīng)點有功損耗。各種損耗都會給電力系統(tǒng)帶來經(jīng)濟上和資源上的浪費，基于經(jīng)濟角度和可靠角度出發(fā)，我們應(yīng)找到適合且有效的減少不必要損耗的方法、措施，以提高用電的可靠和降低花銷減少資源的浪費。配電網(wǎng)的降損措施有：1合理的使用變壓器，采用節(jié)能型的變壓器，同時避免經(jīng)多級變壓；2重視和合理的進行無功補償。在電網(wǎng)中多在變壓器的低壓側(cè)裝設(shè)補償裝置；3對電力線路改造，擴大導(dǎo)線的載流水平；4合理分配用電負荷，降低線損。二、提高電壓質(zhì)量衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)主要是電壓、頻率、波形、電壓波動與閃變和三廂不平衡度等。各類用電設(shè)備的安全運行都受電壓質(zhì)量的直接影響。 第15頁無功功率是影響電壓的主要原因。當(dāng)系統(tǒng)能夠?qū)ω撦d做出充分響應(yīng)時，系統(tǒng)電壓才能保持在正常水平。如果系統(tǒng)的無功電源不足，則必須降低系統(tǒng)的終端電壓。因此，能源系統(tǒng)的無功功率平衡是維持能源系統(tǒng)電壓水平的重要環(huán)節(jié)。1、提高自然功率因數(shù)：在沒有補償?shù)那闆r下通過改變其設(shè)備本身的功率因數(shù)而達到目的，可以選擇合適的異步機，合理安排設(shè)備的使用時間和使用流程改善其運行狀況，避免變壓器輕載運行，如果條件允許可以考慮用同步機去代替異步機以至于功率因數(shù)得到進一步提升。2、采用人工補償無功功率：所謂補償就是指借助外界給不平衡的功率進行補給，多采用電容器，一般可并聯(lián)連接。2.2.4無功補償計算及電容器的選擇一、無功補償?shù)挠嬎阌捎诠β室驍?shù)不滿足0.92~0.95的要求，因此該項目采用并聯(lián)電容器的方法進行補償，即取cosφ?=0.92進行補償計算。根據(jù)上述公式補償之前cosq?=0.86tanφ?=0.593補償以后應(yīng)達到cosφ?=0.92tanφ?=0.4259則計算Q為：Qc=P3o(tang?-tanp?)=1235Kvar二、選擇電容器變壓器一次側(cè)是110Kv,二次側(cè)分別是10Kv和35Kv;電容器放在10kv低壓側(cè)可以補償?shù)街髯儔浩髑以诘蛪簜?cè)的成本更低，其次，35kv側(cè)變壓器在補償上還有一定的困 難和部分無法控制的因素，所以在10KV側(cè)進行并聯(lián)補償器的補償。本變電站用的電容器容量為40kvar。所需電容器的數(shù)量：由于電容器不能選分數(shù)，所以取n值為31,此電容柜中每個電容柜安置6個電容器，因此電容柜的數(shù)量為6。由電容柜的數(shù)量得到實際電容器的數(shù)量大概為36個。因此實際補償量為：1.采用電容器補償后的功率因數(shù)計算功率因數(shù)大于0.92符合要求。2.電容器的型號選擇BWF10.5-40-1W型電容，容量為40kvar。通過計算得出補償后的功率因數(shù)為0.9248,符合要求。型號電容容量頻率(Hz)電力主接線不僅是發(fā)電廠和變電站規(guī)劃的主要部分，也是電力系統(tǒng)的主要組成部分。電氣主接線被稱為一次接線，它是由電氣設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)、輸電和配電的順序以及相應(yīng)的要求，用一定的圖形和文字符號設(shè)置的單相接線。6基本要求包括：可靠性、靈活性、和經(jīng)濟性三方面。(1)可靠性可靠，是供電中最為重要的一項要求，因為如果供電不夠可靠，停電不確定時間，或者經(jīng)常停電不僅會對人們的生活工作帶來不便，還會對國家經(jīng)濟的各個部門造成更嚴(yán)但可能無法滿足其他電廠和變電站的可靠性要求。所以在設(shè)計時要充分考慮各種因素。(2)靈活性靈活性包括：操作的方便性，調(diào)度的方便性、擴建的方便性。只要符合接線簡單，操作方便，工作步驟盡可能少，用戶在操作過程中不易出錯。為了使發(fā)電廠和變電站在未來擴建，總體方案應(yīng)具有擴建的便利性。在設(shè)計中，我們不僅要考慮最終布線的實施，還要考慮從原始布線到最終布線的可能性，以及分階段施工的可行性系統(tǒng)，因此，該過渡電路的引入可以在不影響未來連續(xù)供電或最短中斷時間的情況下順利進行，以最小化轉(zhuǎn)換負載。(3)經(jīng)濟性用最少的投資，最少的占地以及最少的電能損耗來建設(shè)主接線。對于可能和允許條件下的大容量發(fā)電廠或變電站，將分階段批準(zhǔn)單一設(shè)計、投資和施工，并盡快實現(xiàn)經(jīng)濟主接線連接形式是指由電源和輸出線構(gòu)成的一些常見的主設(shè)備連接形式。當(dāng)有許多輸入和輸出線路時，總線用作中間環(huán)節(jié)，使接線簡單明了，促進操作、安裝和擴展。4與總線相比，非花鍵接線使用的開關(guān)更少，分配器占地面積更小。因此，它不再需要擴張和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。有匯流母線：單母接線，雙母接線兩大類。無匯流母線：橋型接線，單元接線和角型接線。一、單母線接線優(yōu)點：所需設(shè)備少、操作簡單、花費少、擴建方便。缺點：檢修時要中止供電，不能保證用戶可靠持續(xù)的有電用。適用范圍：一般用于6~220kV可中斷供電的系統(tǒng)。二、單母線分段接線優(yōu)點：將母線中間分開，將一條母線變成兩條，這樣不同支路檢修，就不會對另一條支路造成影響了。缺點：增加了一個隔離開關(guān)，如果其出現(xiàn)問題，將會導(dǎo)致供電全部中止，影響較大。適用范圍：6~10KV配電裝置，出線回路為6回及以上；35~65KV配電裝置，出線回路數(shù)為4~8回；110~220KV配電裝置，出線回路數(shù)為3~4回。 三、雙母線接線優(yōu)點：增加一條母線，可使供電更加可靠，不至于檢修母線時全部停電，供電率大大提升。缺點：母線故障或檢修時，隔離開關(guān)的道閘操作容易誤操作。一組母線故障時仍需暫停電，母線聯(lián)絡(luò)器故障時會短時停電。適用范圍：多用于大型工業(yè)企業(yè)總降壓變電所的35~110KV母線系統(tǒng)和重要高壓負荷的6~10KV母線系統(tǒng)中。四、雙母線分段接線優(yōu)點：相比于雙母線更加可靠，一段工作母線故障時可不全部短暫停電。缺點：比雙母線造價高，需要多兩臺到三臺斷路器。適用范圍：220KV配電系統(tǒng)中進出線回路數(shù)為10~14回時，裝設(shè)一組分段斷路器，15回時裝設(shè)兩組；330~500KV系統(tǒng)回路數(shù)為6回及以上時。[8]五、3/2斷路器接線優(yōu)點：供電更加可靠，不僅僅單獨控制一條線路，調(diào)度靈活，僅在檢修時使用刀閘，避免了隔離開關(guān)作倒換操作，3/2斷路器接線廣泛應(yīng)用在國內(nèi)外發(fā)電廠，運行經(jīng)驗豐富。缺點：斷路器用的數(shù)量比其他種類接線多，一次花費較高；建設(shè)所需場地也大于雙母線接線，構(gòu)架數(shù)量也較多；二次接線與繼電保護復(fù)雜。適用范圍：廣泛應(yīng)用于進出線回路數(shù)6回及以上，在系統(tǒng)中有重要地位的大型發(fā)電廠和變電站的330~500KV的配電系統(tǒng)中。六、橋形接線優(yōu)點：斷路器所需高壓斷路器少，4個回路只需3臺斷路器。缺點：變壓器投入運行和退出運行時都需要同時動作兩個變壓器，操作起來比較麻煩。線路上的斷路器進行檢修時需要長時間進行停電就需要加裝跨條來改善此問題。適用范圍：小容量的變電所更適合用此接線方法，故障率較少的變電所也適用。b)b)七、變壓器母線組接線優(yōu)點：無論檢修哪個斷路器，任何回路均不停電；運行調(diào)度靈活；與3/2斷路器接線相比所需斷路器數(shù)量少，節(jié)省投資。缺點：一組母線故障或檢修時，導(dǎo)致該母線所連變壓器退出運行；變壓器退出時，需操作多臺斷路器。適用范圍：輸電距離長，輸電容量大時采用此接線，對線路可靠性有較高要求時，進出線回路數(shù)為5~8回。八、角形接線 第22頁優(yōu)點：開關(guān)均關(guān)閉運行時，即可靠又靈活；平均每回進線、出線只需裝設(shè)一臺斷路器，不需要匯流母線，所需的斷路器數(shù)量就有所減少，所占用的面積也相應(yīng)變小。缺點：當(dāng)一臺斷路器進行檢修時就相當(dāng)于開環(huán)運行了，由雙側(cè)供電變成了單側(cè)供電，這樣一來可靠性就變差了；繼電保護比單母線雙母線的復(fù)雜。適用范圍：適用于最終進出線為3~5回的110KV及以上配電裝置。九、單元接線優(yōu)點：單元性好，可靠性高；與發(fā)電機電壓母線相比，變壓器低壓側(cè)短路電流小。缺點；當(dāng)采用三繞組變壓器時，每一側(cè)都要裝設(shè)斷路器；適用范圍小。適用范圍：發(fā)電機-雙繞組變壓器單元接線適用于容量為200MW及以上的中大型發(fā)電機組，單機容量600MW及以上機組，升高電壓時應(yīng)選用三繞組的單元接線。根據(jù)國家《35kV～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)的條文規(guī)定進行分析，本次設(shè)計110KV側(cè)應(yīng)采用雙母線分段接線方式，35KV和10KV側(cè)均采用單母分段接線方式。 第23頁3.3.1變壓器的容量及臺數(shù)的確定1.總降變電所變壓器臺數(shù)和容量的確定(1)臺數(shù)的數(shù)量選擇：可以選擇一臺或兩臺，但特殊情況下也可以選擇3臺；當(dāng)所在變電所與系統(tǒng)、電壓等級、容量有著緊密的關(guān)系與聯(lián)系時則多采用2臺變壓器，當(dāng)它們之間的聯(lián)系比較微弱的時候則采用一臺就可以，如果此變電所是為孤立的地區(qū)或某工廠單獨服務(wù)時也可采取選用三臺變壓器的情況。本設(shè)計中所選負荷聯(lián)系較為緊密，且多為1、2級負荷，所以采用兩臺主變壓器。(2)容量：①1臺：SN=(1.15~1.4)Sc(3.1)九江市110KV變電所所用的變壓器應(yīng)選擇三相變壓器；本變電站有3種電壓等級所以適用于三繞組，且在價格和設(shè)備上三繞組變壓器更適宜。本變電站110KV的繞組均采用YN的方法相連，35KV采用ynO的方法相連10KV采用d11的方法連接。對于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)中的110kv變電站，如果主變壓器容量滿足N-1要求，則應(yīng)選擇變壓器組的接線方案。110KV側(cè)中性點直接接地，35KV和10KV側(cè)經(jīng)消弧線圈接地。已知一、二級負荷的負荷：有功功率7390.8Kw,無功功率4275.414Kvar。總的視在2臺變壓器一起運行時，其中1臺變壓器的SN為：型號阻抗X連接組別高壓中壓短路空載%%短路，是指電路或者部分電路被短接的現(xiàn)象。譬如，當(dāng)一個負載或者一個電路中的電源的兩端直接被導(dǎo)線相連，那么這種結(jié)構(gòu)所引起的不正當(dāng)現(xiàn)象就被稱為短路。在電力系統(tǒng)中，通常情況下，我們所謂的短路現(xiàn)象，就是指電力系統(tǒng)運行在非正常情況下時，兩相或者幾相之間或者是相線與地線(中性線)之間的接通所導(dǎo)致的現(xiàn)象。短路發(fā)正在不同電位的導(dǎo)電部分中低阻性短接的情況中，也就相當(dāng)于，電源供給的電流并沒有流通經(jīng)過負載，而是直接經(jīng)過導(dǎo)線流回了電源負極。電源短路(Shortcircuit),是指通過正極輸出的電流，直接經(jīng)過導(dǎo)線連接，流回電源負極，在通俗意義上講，也就是電源的兩端直接通過導(dǎo)線相連。經(jīng)歐姆定律I=U/R可知，由于導(dǎo)線的R很小，導(dǎo)致電源上出現(xiàn)短路時，電流的數(shù)值會急劇增大，從而引發(fā)一系列問題。在三相系統(tǒng)中，短路的基本形式有三點：三相短路，單相接地短路和兩相接地短路。短路現(xiàn)象發(fā)生時，電路中流通的電流值遠遠大于電路的額定電流，且電流的數(shù)值和短路故障點與電源的電器距離息息相關(guān)。(1)電氣設(shè)備或者零件損壞。例如：由于長時間的帶點操作引起設(shè)備損壞，由于設(shè)計時的原因?qū)е碌牧悴考黄ヅ洌L期運行而產(chǎn)生的短路。(2)自然原因。例如：當(dāng)天氣情況不良時，強大的風(fēng)力和處于低溫情況下的電線容易導(dǎo)致架空線路的轉(zhuǎn)動或是斷裂；直擊雷或者雷電感應(yīng)對線路的干擾、設(shè)備出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象、絕緣被破壞等現(xiàn)象。(3)人為事故。例如：工人中斷工作程序，帶負荷打開制動器，導(dǎo)致相間短路；違反能源行業(yè)安全工作規(guī)程，閘刀接地開關(guān)閉合，造成金片出現(xiàn)短路現(xiàn)象、人為疏忽導(dǎo)致的短路現(xiàn)象、錯線短路的現(xiàn)象，或是因無法控制精確控制用電的性能而導(dǎo)致有小動物進入帶電設(shè)備從而造成的一系列短路事故等等。4.2.2短路的危害短路通常是電力系統(tǒng)中的一個嚴(yán)重問題，應(yīng)盡可能避免電路故障，導(dǎo)致電路燒壞，并因電流過大而燒壞。在電源短路中，通常會導(dǎo)致較大的電流出現(xiàn)，成為短路電流，而此時的短路電流的數(shù)值會遠大于用電器、電池以及其他電源的額定值，因此會有損壞它(1)由短路電流引起的弧光高溫能夠直接損壞連接的電氣設(shè)備。(2)由短路電流過大所引起的電動力能夠破壞其他電氣設(shè)備，從而造成電路中連續(xù)、多環(huán)的短路現(xiàn)象。(3)短路引起電流增大的同時會使電壓降低，電壓太低會影響用戶正常用電。(4)使發(fā)電機組相互之間失去同步，從而無法控制其發(fā)電現(xiàn)象或者無法發(fā)電，造成持續(xù)穩(wěn)定的破壞現(xiàn)象，以至于引起較大面積的停電。(5)短路持續(xù)時間過長會使設(shè)備長時間承受高電流，從而引起設(shè)備的損壞。(6)一旦發(fā)生不對稱短路現(xiàn)象，鐵路、通信、郵電等一系列重大用電部門會被干擾，導(dǎo)致危害到通信部門人員以及設(shè)備的安全。當(dāng)九江市110Kv變電站電力系統(tǒng)短路故障的發(fā)生達到最嚴(yán)重的程度時，本市的電力系統(tǒng)將會迅速失去穩(wěn)定性。一旦失去這種穩(wěn)定供電的能力，那么短路現(xiàn)象將會使大部分地區(qū)電力系統(tǒng)電壓崩潰甚至頻率崩潰，引起較大的事故。進行短路計算時，各類元件對應(yīng)的計算公式如表4.1所示。名稱有名值(Ω) 第27頁電抗器4.4簡化電路圖4.5基準(zhǔn)值計算根據(jù)所選擇的變壓器，查表可得ux?-2%=定基準(zhǔn)容量Sa=100MVA;基準(zhǔn)電壓Ua=115KV;Ua?=37KV;Ud?=10.5KV。 第28頁Ia?=Sa/√3Ua?=1.56kA;在無限大容量系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)阻抗近似為零。110kV側(cè)使用的SW4-110高壓斷路器，額定容量S=3500MVA;架空線電抗X。取0.4Ω/km;計算如下：由于u?%為負數(shù)，所以10kV側(cè)：當(dāng)在圖中幾處發(fā)生三相短路時，分別進行計算： k2k2O4.5.1最大運行方式短路電流計算最大運行方式下，等效電路圖如下：當(dāng)短路發(fā)生在K-1處時，具體計算如下：I3)=1.51×I"3)=5.39kA當(dāng)短路發(fā)生在K-2處時，具體計算如下： 第30頁i(3)=2.55×I"(3)=5.38kA當(dāng)短路發(fā)生在K-3處時，具體計算如下：I"(3)=I3)=I?=10.38kA當(dāng)短路發(fā)生在K-4處時，具體計算如下： 4.5.2最小運行方式短路電流計算在最小運行方式下，等效電路如圖：圖4.4最小運行方式下等效電路圖當(dāng)短路發(fā)生在K-1處時，具體計算如下：XZ(kA)=Xi+X;=0.03+0.3當(dāng)短路發(fā)生在K-2處時，具體計算如下：XZ(k?)=Xi+X;+X3+X;=0.03+0.30+0.72+0.4 第32頁XZ(k?)=Xi+Xi+X3+X;=0.03+0.30+0.72I3)=1.51×I"3)=7.91kAXZK-4)=Xi+X?+X3+X;+X;=0.03+0.30+0.72+0.42+0.第33頁短路點式式5電氣設(shè)備的選擇5.1選擇條件及校驗一次設(shè)備名稱動穩(wěn)定熱穩(wěn)定高壓斷路器√√√√√高壓隔離開關(guān)√√√√—電流互感器√√√√—電壓互感器√————√√—一√√√——√為了保證高壓電器設(shè)備能夠在正常運行、檢修、故障等狀態(tài)下的安全，應(yīng)設(shè)置高壓斷路器作為重要的輔助設(shè)備。一般情況下應(yīng)按照正常工作條件下包括電壓、電流、頻率、機械荷載等選擇。按照短路條件下的耐受電流，峰值耐受電流，關(guān)合和開斷電流等選擇。再按照環(huán)境的條件進行考察，選擇溫度濕度海拔等均符合條件的設(shè)備，還要能夠承受一定的過電壓能力包括絕緣水平等等。5.1.3選擇隔離開關(guān)的原則隔離開關(guān)本身是沒有開關(guān)斷電流的能力的，所以它不是單獨作用的，一般作為斷路器的配套設(shè)備存在，因為其能顯示明顯的斷開點，這樣一來如果線路出現(xiàn)問題，維修工人檢修處理時停電就能通過隔離開關(guān)的開合來確定線路中是否有電了，所以我們也常稱它為刀閘。一般，有斷路器的地方就有它，一個斷路器兩側(cè)都要有隔離開關(guān)。而隔離開關(guān)具體選用哪種型號還要通過電壓、電流等條件進行相應(yīng)選擇也要根據(jù)安裝位置不同進行不同的調(diào)整。電流互感器分為測量用和保護用；測量用的作用是將大電流裝換成較小的電流進行測量，在選擇時應(yīng)考慮一次側(cè)的電流大小，并選擇一個合適的變比，而且二次側(cè)要可靠接地，以保證出現(xiàn)故障時一次側(cè)的大電流不會直接到達二次側(cè)從而避免帶給技術(shù)人員的安全威脅。對于保護用的要滿足安裝地盡量按照消除主保護的裝置不在不被保護區(qū)來設(shè)置，經(jīng)常放在斷路器出線和變壓器側(cè)。電壓互感器要在型式和接線上要進行選擇，并進行準(zhǔn)確級的選擇，對于三相系統(tǒng)間的單相互感器二次額定電壓為100V,接于相與地之間二次側(cè)要為100/√3V,剩余繞組的二次額定電壓中性點有效接地時為100V,非有效接地為100/3V。1、額定電壓電流互感器的額定電壓應(yīng)大于所裝設(shè)點線路的額定電壓。 根據(jù)控制電柜所控制這條回路的正常工作最大負載電流來定。例如，在電路圖紙上，所標(biāo)識的額定電流為32A,在這種情況下選擇50/5比例的互感器就能夠保證設(shè)備的安全運行。如果標(biāo)識的是49A的額定電流，那么選擇100/5的互感器就能使設(shè)備安全穩(wěn)定運行。變比的選擇和經(jīng)濟以及使用情況有很大關(guān)系，為了使互感器能夠在性價最高的情況下工作，一般的選擇原則是：互感器的額定電流應(yīng)該大于實際額定電流的1.2~1.5倍左3、準(zhǔn)確級根據(jù)測量準(zhǔn)確度的要求，對選擇電流互感器的準(zhǔn)確級并進行校驗。5.2本設(shè)計中一次設(shè)備的具體選擇5.2.1110kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇由前文已知：Un=110kV安裝點數(shù)據(jù)設(shè)備型號規(guī)格名稱數(shù)據(jù)型斷路器隔離開關(guān)電流互感器電壓互感器 5.2.235kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇由前文已知：Un=35kV安裝點數(shù)據(jù)設(shè)備型號規(guī)格名稱數(shù)據(jù)型斷路器隔離開關(guān)電流互感器 第37頁5.2.310kV側(cè)電氣設(shè)備參數(shù)由前文已知：UN=10kV安裝點數(shù)據(jù)設(shè)備型號規(guī)格名稱數(shù)據(jù)分量型斷路器隔離開關(guān)電流互感器JDZJ-10電壓互感器5.3穩(wěn)定性的校驗方法電器的動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和關(guān)斷電流所用的短路電流，應(yīng)按最大短路電流計算。系統(tǒng)容量根據(jù)具體項目的設(shè)計規(guī)范容量計算，并考慮項目投產(chǎn)后5~10年的規(guī)劃。確定短路電流時，應(yīng)根據(jù)具有最大可能短路電流的正常運行模式進行，而不僅僅是根據(jù)切換過程中可并聯(lián)運行的接線模式。校驗其動熱穩(wěn)定時，應(yīng)選取被校驗電器通過最 第38頁校驗動穩(wěn)定時應(yīng)用公式Ka√2I€≥Ih,即動穩(wěn)定倍數(shù)乘上根號二倍的電流互感器一次額定電流應(yīng)大于等于三相短路時的沖擊電流。而校驗熱穩(wěn)定時應(yīng)選用公式(I)2≥Qk,5.4母線的選擇與校驗按Tmax=5600h,可得經(jīng)濟電流密度J=0.94A/mm2則母線經(jīng)濟截面按Tmax=5600h,可得經(jīng)濟電流密度J=0.94A/mm2按Tmax=5600h,可得經(jīng)濟電流密度J=0.94A/m第39頁則母線經(jīng)濟截面為2經(jīng)查表確定應(yīng)選用LGJ-16型。導(dǎo)線型號回路數(shù)3776繼電保護6.1繼電保護原理及基本要求(1)可靠性(2)靈敏性(3)速動性(4)選擇性6.2本設(shè)計的繼保選擇本變電站的變壓器容量為10MVA,氣體容積整定值為250cm2;重瓦斯保護油流速度2、縱聯(lián)差動保護(1)由BCH-2型差動保護繼電器組成名稱Ddy 第41頁變比確定(2)按以下條件確定保護裝置動作的電流值：選擇110KV側(cè)進行計算躲過變壓器勵磁涌流：Iop=KreiIN?.r=1.3×52.49=68.24A躲過變壓器外部短路最大的短路電流：躲過電流互感器二次回路斷線最大負荷電流：Iop=K,relIN1.r=1.3×52.4差動繼電器的動作電流值：基本側(cè)差動線圈匝數(shù)：實際的整定匝數(shù)選為10匝，則繼電器Iopk=60/10=6A,保護裝置實際一次動作電流非基本側(cè)平衡線圈： 第42頁平衡線圈匝數(shù)：Nb.c=0,Nbe=1靈敏度滿足要求。3、過電流保護110KV側(cè)采用復(fù)合電壓啟動的過電流保護。三相星形接線，DL-11型繼電器，變比為電壓元件接于110KV母線電壓互感器。Up=0.7UN1.r=0.7×110= 躲過正常運行時的不平衡電壓的負序電壓繼電器動作電壓：對10千伏側(cè)進行過電流保護整定，三相星形接線，DL-11型繼電器，互感器變比為躲過正