110KV終端變電所 畢業(yè)設(shè)計.doc

摘 要 i 摘 要 變電所是匯集電源、升降電壓和分配電力的場所，是發(fā)電廠和用戶聯(lián)系的中間環(huán) 節(jié)。變電所按照其升降電壓的不同分為升壓變電所和降壓變電所兩大類。升壓變電所 是為了減少電能在運輸過程中的損耗，將發(fā)電的電升壓后輸送到遠方，這種變電所通 常與發(fā)電廠聯(lián)系在一起；降壓變電所與負荷中心比較靠近，將高壓電通過變電器轉(zhuǎn)變 為適合的低壓電。 本設(shè)計一個 110kv 終端變電所，首先根據(jù)各個電壓等級的負荷進行計算變壓器的 容量，選取主變壓器的臺數(shù)型號及其容量等各個參數(shù)。其次根據(jù)主接線的可靠性及 其運行的靈活性，選擇各個電壓等級的的接線方式。并從經(jīng)濟和技術(shù)方面進行比較， 選取最優(yōu)接線方式。再次,根據(jù)主接線選擇短路點，并畫出等值網(wǎng)絡(luò)圖進行短路計算， 根據(jù)各短路點計算出三相短路電流，短路容量，短路沖擊電流的值。最后根據(jù)短路計 算選取各個電壓等級的母線，斷路器，隔離開關(guān)，電流、電壓互感器，避雷器，并進 行校驗,同時還做了變壓器的繼電保護;并簡單的做了防雷保護。 關(guān)鍵詞：主接線；短路電流；電氣設(shè)備選擇；繼電保護；防雷 abstract ii abstract power substation is pooled, and longing voltage electricity distribution sites, power paints and users linked to the intermediate links, substation in accordance with its movements into different voltage substation and boost substation two categories. boost substation is to reduce the reduce the power in the transport process of loss, power plants will boost the electricity transmitted to the remote post, this substation is usually linked with the power; substation with a load center near ,through high-voltage transformer will be amenable to changes in a low-voltage electricity. this design is the construction of a 110 kv substations terminal buck, first of all based on the reliability of the main cable and run the flexibility to choose various voltage levels of the connection mode. and from the economic and technical aspects to compare, select the optimal connection mode. second according to various levels of load voltage transformer to calculate the capacity to select the main transformer of taiwan and its capacity, and other models various parameters. once again, according to choose the main form of short-circuit wiring, paint and network equivalent to short-circuit, according to calculate the three-phase short circuit, short circuit current, short-circuit capacity, short-circuit the impact of current value. according to select the final calculation of the various short-circuit the bus voltage, circuit breakers, switches isolation, current, voltage transformers, arresters, and check to see whether the appropriate selection of devices, and also done a transformer relay . key words: main electrical connection; short circuit current; choice of main electrical equipment; relay protection; anti-lightning 目 錄 1 目 錄 摘 要.i abstractii 1 引言1 1.1 畢業(yè)設(shè)計的目的、意義.1 1.2 電氣設(shè)計的地位和作用.1 1.3 設(shè)計的基本程序.1 2 原始資料2 2.1 畢業(yè)設(shè)計的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù).2 2.2 畢業(yè)設(shè)計的任務(wù).2 2.3 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo).2 3 電氣主接線3 3.1 變電所主接線設(shè)計的基本要求.3 3.2 主接線的設(shè)計依據(jù).4 3.3 變電所主接線設(shè)計原則.5 3.4 配電裝置的基本接線及適用范圍.5 3.4.1 單母線接線5 3.4.2 單母線分段接線5 3.4.3 雙母線接線6 3.4.4 雙母線分段接線6 3.5 方案的確定.6 3.6 主接線的設(shè)備配置.7 3.6.1 隔離開關(guān)的配置7 3.6.2 電壓互感器的配置7 3.6.3 電流互感器的配置7 目 錄 2 3.6.4 避雷器的配置8 4 主變壓器臺數(shù)和容量的選擇9 4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇.9 4.2.主變壓器容量的選擇.9 4.3.各電壓等級容量計算.10 4.4 主變壓器型號的選擇.11 4.5 無功補償并聯(lián)電容器容量的選擇.12 4.6 主變壓器的中性點接地.12 4.7 所用變壓器的選擇.13 4.7.1.所用變數(shù)量確定13 4.7.2 所用容量的確定13 5 短路電流計算14 5.1 繪計算電路圖.14 5.1.1 繪制計算電路圖14 5.1.2 短路類型14 5.1.3 短路計算點14 5.2 繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖.14 5.3 短路計算.15 5.4 三相短路計算的數(shù)據(jù).18 6 高壓電氣設(shè)備的選擇19 6.1 選擇電氣設(shè)備的一般條件.19 6.1.1 按正常工作條件選擇19 6.1.2 按短路條件校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定20 6.2110kv 側(cè)電氣設(shè)備的選擇.21 6.310kv 側(cè)電氣設(shè)備的選擇.22 6.4380v 側(cè)電氣設(shè)備的選擇24 7 導(dǎo)線的選擇25 目 錄 3 7.1 母線的選擇與檢驗.25 7.2 母線截面的選擇與校驗.25 7.2.1380v 母線截面的選擇 .25 7.2.210kv 側(cè)母線選擇及校驗 27 7.2.3110kv 側(cè)進線選擇及校驗 28 7.3 架空線的選擇.30 7.4 電纜截面的選取.30 8 電流互感器、電壓互感器選擇與校驗32 8.110kv 側(cè)互感器選擇與校驗.32 8.2380v 側(cè)互感器選擇與校驗32 8.3110kv 側(cè)互感器選擇與校驗.33 9 主變壓器繼電保護的整定及儀表配置35 9.1 主變壓器繼電保護.36 9.1.1 縱聯(lián)差動保護36 9.1.2 瓦斯保護37 9.1.3 外部相間短路時應(yīng)采用的保護37 9.1.4 變壓器的電流速斷保護38 9.1.5 外部接地保護是應(yīng)采用的保護39 9.1.6 過負荷保護39 9.1.7 過勵磁保護39 9.1.8 微機保護裝置39 9.2 主變壓器繼電保護整定計算.41 9.2.1 縱差保護的整定計算41 9.2.2 縱差保護動作靈敏系數(shù)的校驗42 9.2.3 變壓器過電流保護的整定計算43 9.3 儀表的主要配置.44 10 防雷保護45 10.1 防雷保護.45 10.2 防雷裝置.45 目 錄 4 10.3 變電所的防雷保護.46 10.4 設(shè)備的接地.49 總結(jié).50 致謝.51 參考文獻.52 附 錄.53 1 1 引言 畢業(yè)設(shè)計是完成教學(xué)計劃、實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì) 和工程實踐能力的教育過程，對學(xué)生的思想品德、工作態(tài)度、工作作風(fēng)和獨立工作能 力具有深遠的影響。 1.1 畢業(yè)設(shè)計的目的、意義 通過畢業(yè)設(shè)計的進一步系統(tǒng)學(xué)習(xí)，可以進一步鞏固和擴大對電氣工程及其自動化 專業(yè)四年函授學(xué)習(xí)所掌握的相關(guān)理論知識。課本基礎(chǔ)理論、方法是樹立正確設(shè)計思想 和設(shè)計方法的基本依據(jù)，電氣設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)程、典型的電氣工程設(shè)計實例資料等 是設(shè)計過程中必不可少的輔助資料。 經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計，所學(xué)專業(yè)理論知識將得到相當(dāng)?shù)倪\用和實踐，這將使自己所學(xué)的 理論知識提升到一定的運用層次，為完成實際工程設(shè)計奠定扎實的基本功和基本技能。 最終達到學(xué)以致用的目的。 1.2 電氣設(shè)計的地位和作用 電氣設(shè)計在發(fā)變電工程設(shè)計的各個階段中都起著主導(dǎo)作用，是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán) 節(jié)。做好設(shè)計工作對工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠 性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。設(shè)計是工程建設(shè)的靈魂。電氣一次設(shè) 計的最后方案是安排工程建設(shè)項目和組織施工安裝的重要依據(jù)。 1.3 設(shè)計的基本程序 設(shè)計要執(zhí)行國家規(guī)定的基本建設(shè)程序。工程進入施工階段后，設(shè)計工作還要配合 施工、參加工程管理、試運行和驗收，最后進行總結(jié)，從而完成設(shè)計工作的全過程。 2 2 原始資料 2.1 畢業(yè)設(shè)計的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù) 畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在校期間最后一個重要的綜合性實踐數(shù)學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生全面運用 所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行設(shè)計的綜合性訓(xùn)練。本設(shè)計題 目涉及學(xué)生所學(xué)過的電力工程 、 電力系統(tǒng)自動化 、 電機學(xué) 、 電路等課程。 其設(shè)計依據(jù)是電力工程電氣設(shè)計手冊通過畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生在發(fā)供電方面受到一 次綜合訓(xùn)練。 2.2 畢業(yè)設(shè)計的任務(wù) 1、熟悉題目要求，查閱相關(guān)科技文獻 2、完成電氣一次主接線形式比較、選擇 3、完成主變壓器和所用變的容量計算、臺數(shù)和型號的選擇 4、進行短路計算以完成電氣設(shè)備的選擇 5、完成主變壓器保護設(shè)計 6、采取必要的防雷保護措施 7、撰寫設(shè)計說明書，繪制圖紙 2.3 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo) 1、畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容 設(shè)計一個地方降壓變電所的電氣一次部分，其電壓等級為 110kv/10kv/0.38kv；系 統(tǒng)情況為：（1）系統(tǒng)經(jīng)雙回線給變電所供電；（2）系統(tǒng) 110kv 母線短路容量為 600mva；（3）系統(tǒng) 110kv 母線電壓滿足常調(diào)壓要求。 2、設(shè)計實現(xiàn)的主要功能 將 110kv 電壓降低后，給 10kv、0.38kv 的一、二類負荷供電。 3、主要技術(shù)指標(biāo) 出線回路：110kv 側(cè) 2 回（架空線） 10kv 側(cè) 4 回電纜線 0.38kv 側(cè) 20 回電纜線 負荷情況：主要為一級負荷 0.38kv 側(cè):功率因數(shù) cos=0.85，變電所 110kv 側(cè)的功率因數(shù)為 0.9。 3 3 電氣主接線 變電所主接線設(shè)計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，并根據(jù)本變電所在系統(tǒng)中的地 位、進出線回路數(shù)、負荷情況、工程特點、周圍環(huán)境條件等，確定合理的設(shè)計方案。 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 定出若干可行方案，內(nèi)容包括主變壓器型式、臺數(shù)和容量，以及各電壓級配電裝置的 接線方式等。 經(jīng)濟比較：依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點，淘汰一 些較差的方案，保留 23 個技術(shù)上相當(dāng)?shù)妮^好方案，進行計算，選擇出經(jīng)濟上的最佳 方案后，確定最優(yōu)主接線方案。 短路計算：依據(jù)所確定的主接線，進行短路計算。 設(shè)備選擇：依據(jù)短路計算結(jié)果，選擇設(shè)備。 繪制電氣主接線單線圖。電氣主接線一般按正常運行方式繪制，采用全國通用的 圖形符號和文字代號，并將所用設(shè)備的型號、發(fā)電機主要參數(shù)、母線及電纜截面等標(biāo) 注在單線圖上。單線圖上還應(yīng)示出電壓互感器、電流互感器、避雷器等設(shè)備的配置及 其一次接線方式，以及主變壓器接線組別和中性點的接地方式等。 3.1 變電所主接線設(shè)計的基本要求 1.可靠性要求： 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個要求。對可靠 性應(yīng)注意的問題：應(yīng)重視國內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析。主接線 可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐。主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部 分在運行中可靠性的綜合。主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度，采 用可靠性高的電氣設(shè)備可以簡化接線。要考慮所設(shè)計變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作 用。主接線可靠性的具體要求如下： 斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電。 斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并保證 對一級負荷及全部或大部分二級負荷的供電。 盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。 大機組超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求 2.靈活性要求： 4 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。 調(diào)度時，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在 事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不致 影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。 擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間 最短的情況下，投入新裝機組、變壓氣或線路而不互相干擾，并且對一次和二次的改 建工作量最少。 3.經(jīng)濟型要求： 1、主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。 主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省短路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一 次設(shè)備。 要能使繼電保護和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。 要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。 如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求，110kv 及以下終端或分支變電所可采用簡 易電器。 占地面積?。褐鹘泳€設(shè)計要為配置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 電能損失少 經(jīng)濟合理地選擇變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自藕變壓器） 、容量、數(shù)量，要 避免因兩次變壓而增加電能損失。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐， 為簡化主接線，發(fā)電廠、變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。 3.2 主接線的設(shè)計依據(jù) 在選擇電氣主接線時應(yīng)以下列各點作為設(shè)計依據(jù): 1.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的主要因素。 2.考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模 變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù) 510 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行，一般設(shè)兩臺主變壓器。 3.考慮負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響 (1)對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一 級負荷不間斷供電。 (2)對于二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，能保證大部分 二級負荷供電。 5 4.考慮主變臺數(shù)對主接線的影響 對大型變電所，由于其傳輸容量大，對主接線的可靠性，靈活性的要求高。而容 量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性，靈活性要求低。 5.考慮備用容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。 3.3 變電所主接線設(shè)計原則 1、變電所的高壓側(cè)接線，應(yīng)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 用分支界線。 2、當(dāng)采用 sf6 等性能可靠、檢修周期長的斷路器以及更換迅速的手車式斷路器時， 均可不設(shè)旁路設(shè)施?？傊?，以設(shè)計原始材料及設(shè)計要求為依據(jù)，以有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī) 程為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合具體工作的特點，準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，全面分析，做到既有先進技術(shù)， 又要經(jīng)濟實用。 3.4 配電裝置的基本接線及適用范圍 3.4.1 單母線接線 優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。 缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）故障或檢修，均需使整 個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短 時停電，在用隔離開關(guān)將故障母線段分開才能恢復(fù)非故障段的供電。 3.4.2 單母線分段接線 1.優(yōu)點： 用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供 電。 當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供 電和不致使重要用戶停電。 2.缺點： 當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障該母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。 6 當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 3.4.3 雙母線接線 雙母線的兩組母線同時工作，并通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均 分配在兩組母線上。由于母線繼電保護的要求，一般某一回路定與某一組母線連接， 以固定連接的方式運行。 1.優(yōu)點： 供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，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；檢修任一回路的隔離開關(guān)，只停該回 路。 調(diào)度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上能靈活的適系統(tǒng) 中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 擴建方便。向雙母線的左右任一方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷均勻 分配。不會引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回架空線路時，可以順序布置，以致連接不 同的母線段時不會向單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。 便于試驗。當(dāng)個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母 線上。 2.缺點： 增加一組母線就需要增加一組母線隔離開關(guān)。 當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離 開關(guān)誤操作，需要在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 3.4.4 雙母線分段接線 不分段的雙母線接線在母線聯(lián)絡(luò)斷路器故障或一組母線檢修時，另一組運行母線 故障時，有可能造成嚴重的或全廠停電事故，難以滿足大型電廠對主接線可靠性的要 求。 3.5 方案的確定 從可靠性方面： 1.簡單清晰、設(shè)備少，設(shè)備本身故障率小。 2.重要用戶可從不同母線上分別引出兩回饋線向其供電，保證不中斷供電。 3.每一種電壓級中，均有兩臺變壓器聯(lián)系，保證了在變壓器檢修或故障時不致使 各級電壓解列，提高了供電的可靠性靈活性，經(jīng)濟性方面綜合考慮，辯證統(tǒng)一，確定 7 采用單母線分段。 從靈活方面： 1.運行方式相對簡單，調(diào)度靈活，檢修相對靈活。 2.擴建時，可以適應(yīng)從初期接線過渡到最終接線。 從經(jīng)濟方面： 1.設(shè)備相對較少，投資小。 2.占地相對少。 單母線分段接線簡單，控制簡單，有利于變電站的運行。從可靠性，靈活性，經(jīng) 濟性方面綜合考慮，辯證統(tǒng)一，確定選擇單母線分段接線方案。 3.6 主接線的設(shè)備配置 3.6.1 隔離開關(guān)的配置 (1)在出線上裝設(shè)電抗器的 10kv 配電裝置中，當(dāng)向不同用戶供電的兩回線共用同 一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上裝設(shè)出線隔離開關(guān)。 (2)接在母線上的避雷器和電壓互感器可以合用一組隔離開關(guān)。 (3)橋形接線中跨條宜用兩組隔離開關(guān)串聯(lián)，以便于進行不停電檢修。 (4)斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修是隔離電源。 (5)中性點接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地。 3.6.2 電壓互感器的配置 (1)電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并滿足測量，保護，同期和自動 裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓。 (2)6220kv 電壓等級的每組主母線上的三相上裝設(shè)電壓互感器。 (3)當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)安裝電壓互感器。 (4)當(dāng)需要在 330kv 及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式 套管上的電壓抽取裝置。 3.6.3 電流互感器的配置 (1)凡裝有斷路器的回路均應(yīng)安裝電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表，保護和自 動裝置。 (2)在未裝設(shè)斷路器的變壓器的中性點、變壓器出口橋形接線的跨條上也裝設(shè)電流 互感器。 8 (3)對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或 三相配置。 3.6.4 避雷器的配置 (1)配電裝置的每相母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進出線都裝設(shè)避雷器是除外。 (2)220kv 及一線變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應(yīng)在變壓器附近增設(shè) 避雷器。 (3 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且安裝有隔離開關(guān)時，變壓器中性 點應(yīng)裝設(shè)避雷器。 4 主變壓器臺數(shù)和容量的選擇 4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇 9 由于待建變電所擁有一、二級負荷，根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊的要求，并 結(jié)合本電所的具體情況，宜選用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時， 另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電以滿足用電負荷對供電可靠性的要求。 4.2.主變壓器容量的選擇 考慮到對擁有兩臺主變的變電所，其中一臺主變的容量應(yīng)大于等于 70%的全部負荷 或全部重要負荷，且任意一臺變壓器單獨運行是應(yīng)滿足全部一、二級負荷的需要。考 慮到變壓器每天的負荷不是均衡的，計及欠負荷期間節(jié)省的使用壽命，可用在過負荷 期間的消耗，故可先選擇較小容量的主變作為過負荷能力計算，以節(jié)省主變投資。 4.3.各電壓等級容量計算 工廠各車間 380v 低壓負荷情況 車間變電所 序號 車間名稱 設(shè)備容量 （kw） 常用系數(shù)計算負荷 10 (1)10kv 電壓等級 最大負荷下:20mw/cos=15/0.78=25.64mva 最小負荷下:15.75mw/cos=30/0.87=18.10mva (2)變壓器的最大負荷為： 最大負荷下：25.46mva 最小負荷下:18.10mva s=2.564mvas=s70%=17.95mva 考慮到五年發(fā)展規(guī)劃: s 總=kis(1+5%)5=0.91.7941.3=20.00mva 因此主變壓器容量選取為 20000kva。 （3）380v 電壓等級 主變壓器容量選取為 100kva。 4.4 主變壓器型號的選擇 1.相數(shù)的選擇 kd cos tanpcqcsc 1 高爐煉鋼車 間 45300.3 0.651359883.351620.86 2 高爐煉鐵車 間 45800.7 0.6532062083.93823.751 3 初軋車間 45500.6 0.7273019113332.39 4 大型車間 45800.5 0.5229011452560.29 5 中型車間 33200.4 0.513286641484.74 6 中板車間 34000.5 0.615309181784.27 7 管材車間 32500.8 0.752437.51828.13046.87 8 機修車間 33600.3 0.510085041126.97 9 鍋爐房 1510.8 0.8113.2590.6145.030 10 化驗室，辦 公室 500.6 0.6301834.9857 合計 0.8 16031.7 18960.1 11 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器制造條件，可靠性要求及運輸條件 等因素，特別是在 330kv 及以下的變電所均應(yīng)采用三相變壓器。 2.繞組數(shù)量和聯(lián)結(jié)方式的選擇 (1)主變壓器繞組數(shù)量 選擇四臺雙繞組的變壓器 (2)主變壓器聯(lián)結(jié)方式的選擇 我國 110kv 及以上電壓，變壓器繞組都采用星型接地連接；35kv 以下變壓器繞組 都采用三角形連接。綜合考慮各種因素，宜選兩臺 110kv 的雙繞組主變壓器，型號為 sf10-20000/110， 4.5 無功補償 根據(jù)設(shè)計技術(shù)指標(biāo)二：變電所功率因數(shù)為 0.9。對原始資料分析， 380v 側(cè)的功率因數(shù)為 0.85，需要加補償置補償無功功率。 1.無功功率的人工補償裝置 工廠中普遍采用并聯(lián)電容器來補償供電系統(tǒng)中的無功功率。并聯(lián)電容器的補償方 式有以下三種： 1.低壓分散補償 電容器裝設(shè)在低壓配電箱旁或與用電設(shè)備并聯(lián)，電容器組多采用三角形接線。如 圖 4-1 示。 圖 4-1 低壓電容器分散補償?shù)慕泳€ 2.高壓集中補償 電容器裝設(shè)在變電所的高壓電容器室，與高壓母線相連，如圖 4-2 示。高壓電容 器宜采用單星形接線或雙星形接線。在中性點非直接接地電網(wǎng)中，星形接線電容器組 中的中性點不應(yīng)接地 12 圖 4-2 高壓電容器集中補償?shù)慕泳€圖 4-3 低電容器集中補償?shù)慕泳€ 3.低壓集中補償 電容器裝設(shè)在變電所的低壓配電室或單獨的低壓電容器室內(nèi)與低壓母線相聯(lián)。低 壓電容器足可采用三角形接線或中性點不接地的星形接線方式。如圖 4-3 所示。 4.5 無功補償并聯(lián)電容器容量的選擇 用戶無功補償并聯(lián)電容器的容量根據(jù)用戶自身的功率因數(shù)計算。 )tan(tan 21 sqc 式中:s工廠的有功計算負荷(單位 kw); 對應(yīng)于原來的功率因數(shù)(=0.85); 1 tan 1 cos 對應(yīng)于需補償?shù)焦β室驍?shù)(=0.9); 2 tan 2 cos (1)380v 電壓等級:其中5,s=16031.75kw 1 cos0.8 2 cos0.9 qc=16031.75*（0.619-0.484）=2164.286 若選型號 tbb102000/100 的并聯(lián)電容器，則根據(jù)公式 n=2164/2000=1.082; c c q q 則無功補償中并聯(lián)電容器的個數(shù)為 3。 4.6 主變壓器的中性點接地 電力網(wǎng)中性點接地方式，決定了主變壓器中性點接地方式。 (1)主變壓器的 110500kv 側(cè)采用中性點直接接地方式。 (2)終端變電所的變壓器中性點一般不接地。 (3)所有普通變壓器的中性點都應(yīng)經(jīng)隔離開關(guān)接地，以便于運行調(diào)度靈活選擇接地 點。 (4)選擇接地點時應(yīng)保證任何故障形式都不使電網(wǎng)解列成為中性點接地。 (5)主變壓器 663kv 側(cè)采用中性點不接地方式，但當(dāng)單相接地故障電流大于 13 30a(610kv)或 10a（2063kv）時，中性點應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地。 4.7 所用變壓器的選擇 4.7.1.所用變數(shù)量確定 樞紐變電所、總?cè)萘繛?60mva 及以上的變電所、裝有水冷卻或強迫油循環(huán)冷卻的 主變壓器以及裝有同步調(diào)相機的變電所，均裝設(shè)兩臺所用變壓器。我們要保證所用變 壓器的可靠性,因此我們選在 10kv 側(cè)接兩臺所用變壓器以提高所用變壓器的可靠運行。 4.7.2 所用容量的確定 根據(jù)設(shè)計要求，所用電負荷可按 0.1%變電所容量考慮，根據(jù)前面計算，最后選兩 臺型號為 s11-100/10 的變壓器。 5 短路電流計算 14 在變電所的設(shè)計中，不僅要考慮正常狀態(tài)，還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正 常運行情況。對供電系統(tǒng)危害最大的是短路故障。短路電流將引起電動力效應(yīng)和發(fā)熱 效應(yīng)以及電壓的降低。因此短路電流計算是電氣主接線的方案比較，電氣設(shè)備及載流 導(dǎo)體的選擇，接地計算及繼電保護選擇和整定的基礎(chǔ)。 5.1 繪計算電路圖 5.1.1 繪制計算電路圖 計算電路圖上應(yīng)將短路計算中需要即如的所有電路元件的額定參數(shù)都表出來，并 將各個元件依次編號。 5.1.2 短路類型 短路計算應(yīng)選擇需要進行短路校驗的電氣元件由最大可能的短路電流通過。 一般按三相短路計算，但當(dāng)其他類型的短路電流較三相短路嚴重時，則應(yīng)按最嚴 重的那種短路來驗算。 5.1.3 短路計算點 應(yīng)選擇通過導(dǎo)體和電器的短路電流為最大的那些點作為短路計算點。 根據(jù)本次任務(wù)書要求選擇 110kv 進線處(k1、)、10kv 母線（k2、k5） 、380v 所 4 k 用變(0.4kv)(k3、k6)四個點作為短路計算 電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù) 母線電 壓短路容量（mv.a）電源編 號電源來源 u(kv) max 3 ks min 3 ks 距離 l(km) 繼電保護整定時 間 top(s) a 區(qū)域變電 所 11060028081.8 5.2 繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖 15 5.3 短路計算 k1 點短路計算:等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖 5-3 所示 圖 5-3k1 點等值網(wǎng)絡(luò)圖 電力系統(tǒng)的電抗：600 100 s oc b s s x 16 電力線路的電抗：02. 0 115 100 838 . 0 2 1 2 av b r u s lxx 2 . 002 . 0 600 100 1 rsk xxx k1 點短路電流為: 7826. 4 2 . 0 1 115 110 1 *1 * k f x e i 化為有名值: * 100 4.78262.40 33 115 b ff b s iika u 二相短路電流: (2) 33 2.402.0794 22 ff iika 短路容量:33 115 2.4478.26 favf su imva 短路沖擊電流:22 1.8 2.46.1094 shmf ik ika k2 點短路計算:圖 5-4k2 點等值網(wǎng)絡(luò)圖 變壓器的電抗：225. 0 20 100 100 5 . 4 100 1 1 n b u t s s x k 425 . 0 225 . 0 2 . 0 1 2 trsk xxxx k2 點短路電流為 ka x e i k f 24. 2 425 . 0 1 5 . 10 10 2 2 化為有名值:ka u s ii b b f f 32.1224 . 2 5 . 103 100 3 17 二相短路電流: kaii f f 67.1032.12 2 3 2 3 2 短路容量:mvaius favf 05.22432.12 5 . 1033 2 短路沖擊電流:kaiki fmsh 36.3132.128 . 122 k3 點短路計算:等值網(wǎng)路圖如圖 5-6 所示 圖 5-8 變壓器的電抗：45 1 . 0 100 100 5 . 4 100 2 2 n b u t s s x k 等效總電抗為： 625.4545425 . 0 2 . 0 2213 t kkk xxxx k3 點短路電流為: ka x e i k f 02 . 0 625.45 1 4 . 0 38 . 0 3 3 化為有名值:ka u s ii b b f f 89 . 2 02 . 0 4 . 03 100 3 二相短路電流: kaii f f 50 . 2 89 . 2 2 3 2 3 2 短路容量:mvaius favf 00. 289 . 2 4 . 033 2 短路沖擊電流:kaiki fmsh 31 . 5 89 . 2 3 . 122 5.4 三相短路計算的數(shù)據(jù) 18 表 5-1 三相短路計算的數(shù)據(jù) 短 路 點 110kv 進線處 （ 1 k,） 4 k 10kv 母線上 （, 3 k 0.4kv 所用變 （） 3 k 三相短路電 流(ka) 2.40 f i 12.325 f i 2.89 f i 二相短路電 流(ka) 2.079 (2) f i 10.67 (2) f i 2.509 (2) f i 短路容量 (mva) 478.26 f s 224.05 f s 2.00 f s 計 算 值 短路沖擊電 流(ka) sh i 6.11 sh i 31.36 sh i 5.31 6 高壓電氣設(shè)備的選擇 19 6.1 選擇電氣設(shè)備的一般條件 由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗項目和方法 也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運行和短路時都必須可靠地工作， 為此，它們的選擇都有一個共同的原則。 電氣設(shè)備選擇的一般原則為： 1.應(yīng)滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并慮遠景發(fā)展 2.應(yīng)滿足安裝地點和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 3.應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。 4.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 5.與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未 經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。 技術(shù)條件： 選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正 常運行。 6.1.1 按正常工作條件選擇 (1)額定電壓 電氣設(shè)備的額定電壓是標(biāo)示在其銘牌上的線電壓。另為，電氣設(shè)備有一個最高工 作電壓，即允許長期運行的最高電壓，一般不得超過其額定電壓的 10%15%。在選擇時， 電氣設(shè)備的額定電壓不應(yīng)低于安裝地點的電網(wǎng)額定電壓，即 nsne uu 式中，電氣設(shè)備銘牌上所標(biāo)示的額定電壓（kv） ； ne u 電網(wǎng)額定工作電壓（kv） 。 ns u (2)額定電流 在額定周圍環(huán)境條件下，導(dǎo)體和電氣設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于所在回路的最大工 作電流，即 maxwn ii 式中，電氣設(shè)備銘牌上所標(biāo)示的額定電流（a） n i 回路中的最大工作電流（a） maxw i (3)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 氣象資料。年最高氣溫 35，年平均氣溫 25，年最低氣溫-5，年最熱月平 均最高氣溫 30，年最熱月地下 0.7 至 1m 處平均溫度 20，常年主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)。 20 年雷暴日 18 天。 地質(zhì)水文資料。平均海拔 400m，地層以沙質(zhì)黏土為主，地下水位 35m,地耐壓 力為 20t/。 6.1.2 按短路條件校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定 1.短路熱穩(wěn)定校驗 熱穩(wěn)定是指電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)而不損壞的能力。熱穩(wěn)定校驗的實質(zhì)是 使電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)時的短時發(fā)熱最高允許溫度。對于導(dǎo)體通常按最小截 面發(fā)校驗熱穩(wěn)定。電器的熱穩(wěn)定是由熱穩(wěn)定電流及其通過時間來決定的，滿足熱穩(wěn)定 的條件為： kt qti 2 式中短路電流熱效應(yīng); k q 所選用電器 t（單位為 s）時間內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流。 t i 2.短路動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定是指電氣設(shè)備承受短路電流產(chǎn)生的電動力效應(yīng)而不損壞的能力。部分電氣 設(shè)備動穩(wěn)定按應(yīng)力和電動力校驗。電器滿足動穩(wěn)定的條件為 shes ii 式中電器允許通過的動穩(wěn)定電流幅值，生產(chǎn)廠家用此電流表示電器的動穩(wěn) es i 定特性，在此電流作用下電器能繼續(xù)正常工作而不發(fā)生機械損壞； 短路沖擊電流的幅值，=，其中，為 0s 鐘短路電流周期分 sh i sh i “ 2iksh “ i 量有效值；為沖擊系數(shù)，遠離發(fā)電機取 1.8。 sh k 3.短路計算時間 計算短路電流熱效應(yīng)時所用的短路切除時間等于繼電保護動作時間與相應(yīng)斷 k t pr t 路器的全開斷時間之和，即 ab t =+ k t pr t ab t 斷路器的全開斷時間等于斷路器的固有分閘時間與燃弧時間之和，即 ab t in t a t =+ ab t in t a t 驗算導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定時間時，宜采用主保護時間，如主保護有死區(qū)時，則采 pr t 用能對該死區(qū)起保護作用的后備保護動作時間；驗算電器的短路熱穩(wěn)定時，宜采用 pr t 后備保護時間。少油斷路器的燃弧時間為 0.040.06s，斷路器的燃弧時間為 a t 6 sf a t 0.020.04s。 6.2110kv 側(cè)電氣設(shè)備的選擇 21 10kv 可選擇的斷路器有少油斷路器、六氟化硫斷路器和空氣斷路器，少油斷路器 由于制造簡單，價格便宜，維護工作量少，所以 6220kv 電網(wǎng)一般選用少油斷路器。 110kv 及以上的電網(wǎng)要求快速切除故障，分閘時間不宜大于 0.04s。 1、110kv 側(cè)進線處的選擇： 110kv 側(cè)的短路電流： 100 4.7832.40 33 115 b fbf av s iika u 短路沖擊電流：21.822.46.279 shmfb ikika 交流分量熱效應(yīng)： 22222 /2 (10)/122.59(0.20.05)1.68() pftftf qiiitka s 直流分量熱效應(yīng)： 222 2.590.050.335() np qi tka s 熱效應(yīng)： 2 1.680.3352.015() fpnp qqqka s 母線最大工作電流： max 1.051.05 75 0.413 33 115 av s ika u 斷路器及隔離開關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計算值相比較，如下表 6-1 和 6-2 所示 表 6-1lw14-110/1250 型斷路器 計算數(shù)據(jù)lw14-110/1250 型斷路器 額定電壓 110kv uns 110kv un 額定電流 0.413ka imax 1.25ka in 額定開斷電流 2.40ka i 31.5ka inbr 額定關(guān)合電流 6.279ka ish 80ka incl 熱穩(wěn)定校驗 k q 2.015ska tit 2 ska 2 2 45 .31 動穩(wěn)定校驗 6.279ka ish 80ka ies 表 6-2gw5-110/600 型隔離開關(guān) 計算數(shù)據(jù)gw5-110/600 型隔離開關(guān) 22 額定電壓 110kv uns 110kv un 額定電流 0.413ka imax 0.6ka in 額定開斷電流 2.40ka i 額定關(guān)合電流 6.279ka ish 熱穩(wěn)定校驗 k q 2.015ska tit 2 ska 2 2 45 .31 動穩(wěn)定校驗 6.279ka ish 50ka ies 通過以上比較可知：lw14-110/1250 型斷路器，gw5-110/600 型隔離開關(guān)都滿足要 求。 6.310kv 側(cè)電氣設(shè)備的選擇 (1)10kv 側(cè)斷路器與隔離開關(guān)的選擇校驗： 母線上最大持續(xù)工作電流：ai 3 . 2445 85 . 0 103 36000 max 母線上最大短路電流： 27.465ika 母線上最大沖擊電流：1.8227.46569.91 shmp ik qka 交流分量熱效應(yīng)： 22222 /2 (10)/1227.4650.4301.7() pftftf qiiitka s 直流分量熱效應(yīng)： 222 27.4650.0537.72() np qi tka s 熱效應(yīng)： 2 301.737.72339.42() fpnp qqqka s 斷路器及隔離開關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計算值相比較，如下表 6-5 和 6-6 所示： 表 65sn-10/3000 型斷路器 23 計算數(shù)據(jù)sn-10/3000 型斷路器 額定電壓 10kv uns 10kv un 額定電流 2.446ka imax 3ka in 額定開斷電流 27.465ka i 43.3ka inbr 額定關(guān)合電流 69.91ka ish 130ka incl 熱穩(wěn)定校驗 k q 339.42ska tit 2 ska 2 2 4 3 . 43 動穩(wěn)定校驗 69.91ka ish 130ka ies 表 66gn-10t/3000 型隔離開關(guān) 計算數(shù)據(jù)gn-10t/3000 型隔離開關(guān) 額定電壓 10kv uns 10kv un 額定電流 2445.3a imax 3000a in 額定開斷電流 27.465ka i 額定關(guān)合電流 69.91ka ish 熱穩(wěn)定校驗 k q 339.42ska tit 2 ska 2 2 4 3 . 43 動穩(wěn)定校驗 69.91ka ish 160ka ies 通過以上比較可知：sn-10/3000 型斷路器，gn-10t/3000 型隔離開關(guān)都滿足要求. 6.4380v 側(cè)電氣設(shè)備的選擇 24 (1)380v 側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的相關(guān)數(shù)據(jù)并與計算值相比較，如下表 6-3 和 6-4 所 示 表 6-3dz15-0.38/63 型斷路器 計算數(shù)據(jù)dz15-0.38/63 型斷路器 額定電壓 0.38kv uns 0.38kv un 額定電流 60a imax 63a in 額定開斷電流 70a i 76a inbr 短路關(guān)合電流 30a ish 40a incl 熱穩(wěn)定校驗 k q 44.55ska tit 2 ska 2 2 4 5 . 31 動穩(wěn)定校驗 10a ish 40a ies 表 6-4nh3-63 型隔離開關(guān) 計算數(shù)據(jù)gw4-35/1250 型隔離開關(guān) 額定電壓038kv uns 0.38kv un 額定電流60a imax 63a in 額定開斷電流50a i 額定關(guān)合電流15a ish 熱穩(wěn)定校驗 k q 44.55ska tit 2 ska 2 2 4 5 . 31 動穩(wěn)定校驗10a ish 40a ies 通過以上比較可知：dz15/63 型斷路器，nh3-63 隔離開關(guān)都滿足要求。 25 7 導(dǎo)線的選擇 7.1 母線的選擇與檢驗 (1)選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應(yīng)考慮如下內(nèi)容： 選擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式； 選擇母線截面的大??； 檢驗?zāi)妇€短路時的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定； 對 35kv 以上母線，應(yīng)檢驗它在當(dāng)?shù)鼐μ鞖庀髼l件下是否發(fā)生電暈； 對于重要母線和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動，為避免共振，應(yīng)校驗?zāi)妇€ 自振頻率。 (2)母線的材料類型和布置方式 母線的材料主要使用鋁，屋外配電裝置可以采用軟母線或硬母線。35kv 及以上的 屋外配電裝置中采用鋁絞線的軟母線。屋內(nèi)配電裝置由于線間距離較小，布置緊湊， 采用硬母線。常用的硬母線截面是矩形截面。其散熱較好，有一定的機械強度，便于 固定和連接，但集膚效應(yīng)較大，為了避免集膚效應(yīng)過大，單條矩形的截面不應(yīng)小于 10001200。 2 mm 母線的散熱條件和機械強度與母線的布置裝置有關(guān)。矩形母線當(dāng)三相水平布 置時，母線條立放方式比平放方式散熱條件好，截流量大，但機械強度較低，而后者 正好相反。 從以上各方面考慮，并結(jié)合實際情