110kv變電站設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計

1、 本本科畢業(yè)設(shè)計題目110kv變電站設(shè)計學(xué)生姓名專業(yè)名稱電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師 110kv變電站設(shè)計摘要變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(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，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的場所。110kv變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。首先，根據(jù)主接線的經(jīng)濟可靠、運行靈活的要求選擇各個電壓等級的接線方式來選擇。根據(jù)主變?nèi)萘窟x擇適合的變壓器，主變壓器的臺

2、數(shù)、容量及形式的選擇是很重要，它對發(fā)電廠和變電站的技術(shù)經(jīng)濟影響大。本變電所的初步設(shè)計包括了：1.變電站原始資料分析。2.負(fù)荷分析。3.變壓的選擇。4.電氣主接線的選擇。5.短路電流的計算。6.電氣設(shè)備的選擇與校驗。7.繼電保護配置的選擇。8.防雷保護等內(nèi)容。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，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：110kv變電站；電氣設(shè)備；主接線；短路電流design title: 110kv substation designabstractsubstatio

3、n is an important part of the power system , the electrical equipment and distribution network at a certain wiring posed , he obtained power from the power system , through its transformation , distribution, transportation and protection functions , which directly affects the entire power system sec

4、urity and economic operation of the electrical energy is then safe, reliable, economical transportation to the place of each electrical equipment.110kv high-voltage substation belonging to the network , the main electrical wiring is a major part of the power plant substation , the main electrical wi

5、ring direct relationship with the choice of the whole plant electrical equipment , electrical substation is the decisive factor in the size of the part of the investment .first , according to the main wiring economic , reliable, flexible operation requirements select each voltage level wiring to cho

6、ose. according to choose the right main transformer capacity transformers, main transformer station number , size and form of choice is very important, big economic impact on power plants and substations technology.preliminary design of the substation including : 1.substation raw data analysis.2.loa

7、d analysis to select.3.transformer selection.4. main electrical wiring choices .5. calculation of short-circuit current.6. electrical equipment and parity .7.relay configuration choices .8. lightning protection and so on.with high technology power technology , the rapid development of complex power

8、system in all areas from power generation to power by using new technologies are constantly changing. substation as a power system is also a key aspect in the field of new technologies has been fully developed.key words：110kv substation; electrical equipment; main wiring; short-circuit current目 錄1.原

9、始資料分析61.1原始資料61.2電壓等級61.3 待建變電站負(fù)荷數(shù)據(jù)(表1.1)：61.4 地形 地質(zhì)71.5水文 氣象71.6環(huán)境71.7原始資料分析72.負(fù)荷分析82.1 負(fù)荷分析的目的82.2 待建變電站負(fù)荷計算82.2.1 10kv 側(cè)83.變壓器的選擇93.1臺數(shù)和容量的選擇93.2主變壓器的容量的選擇93.3 主變壓器型式的選擇103.3.1相數(shù)的選擇：103.3.2繞組的確定：103.3.3繞組接線方式的選擇：103.3.4普通型和自耦型的選擇103.3.5 中性點的接地方式114.電氣主接線選擇114.1電氣主接線114.2電氣主接線的設(shè)計原則124.3 主接線設(shè)計的基本要求

10、124.4主接線方案的比較和確定144.4.1 110kv側(cè)主接線設(shè)計144.4.2 10kv側(cè)主接線設(shè)計165.短路電流的計算175.1原始資料175.2 短路計算185.2.1 短路計算過程185.2.2 各短路點電流短路電流計算195.2.3 短路電流計算結(jié)果表226.電氣設(shè)備的選擇236.1電氣設(shè)備選擇的一般原則為：236.2電氣設(shè)備選擇的一般條件236.2.1 技術(shù)條件246.2.2 環(huán)境條件256.3設(shè)備的選擇256.3.1 斷路器的選擇256.3.2隔離開關(guān)的選擇296.3.3導(dǎo)線的選擇326.3.4 互感器的選擇346.3.5避雷器的選擇356.3.6 高壓配電裝置的選擇367

11、繼電保護的配置377.1繼電保護基本知識377.2 110kv側(cè)進出線及母線的繼電保護377.3 10kv側(cè)出線的繼電保護397.4 變壓器的繼電保護408 防雷與接地方案的設(shè)計408.1 防雷保護408.1.1 直擊雷保護408.1.2 侵入波保護408.2接地裝置的設(shè)計41總結(jié)41參考文獻 42謝辭431.原始資料分析1.1原始資料待建變電站是某地區(qū)農(nóng)網(wǎng)改造的重要部分，預(yù)計使用2臺變壓器，預(yù)留一臺變壓器的發(fā)展空間。1.2電壓等級變電站的電壓等級分別為110kv、10kv。110kv ：2回（備用兩回）10kv ：13回(備用兩回)1.3 待建變電站負(fù)荷數(shù)據(jù)(表1-1)：表1.1 待建成變電

12、站各電壓等級負(fù)荷數(shù)據(jù)：電壓等級 用電單位 最大負(fù)荷(mw) 用電類別 回路數(shù)供 電方式 輸送距離(km)10kv 造紙廠 0.7 3 1 電纜 4儀表廠 0.5 3 1 電纜 5化工廠 0.6 2 2 電纜 4電機廠 0.4 2 1 電纜 3制藥廠 0.8 3 1 架空 14配電變壓器a 0.7 1 1 架空 15配電變壓器b 0.9 3 1 架空 16 其它 0.5 3 2 電纜 4備用 2注：(1). 10kv負(fù)荷功率因數(shù)取cos=0.85(2).負(fù)荷同時率：10kv kt=0.85(3).年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為tmax=3500小時/年(4).網(wǎng)損率為 a%=8%(5).站用負(fù)荷為 50

13、kw cos=0.87(6). 10kv側(cè)預(yù)計新增遠期負(fù)荷6mv1.4 地形 地質(zhì)站址選擇在地勢平坦地區(qū)，四周皆為農(nóng)田，地質(zhì)構(gòu)造皆為穩(wěn)定區(qū)，站址標(biāo)高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度為6度以下。1.5水文 氣象年最低氣溫為-15度，最高氣溫為37度，月最高平均氣溫為25度，年平均氣溫為15度，降水量為2000毫米，炎熱潮濕。1.6環(huán)境 站區(qū)附近無污染源1.7原始資料分析要設(shè)計的變電站由原始資料可知有110千伏， 10千伏兩個電壓等級。由于該變電站是在農(nóng)網(wǎng)改造的大環(huán)境下設(shè)計的，所以一定要考慮到農(nóng)村的實際情況。農(nóng)忙期和農(nóng)閑期需電量差距較大，而且考慮到城鎮(zhèn)地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展速度很快，所以變壓器的選擇考慮

14、大容量的，盡量滿足未來幾年的發(fā)展需要。為了徹底解決農(nóng)網(wǎng)落后的情況，待建變電站的設(shè)計盡可能的超前。待建變電站選擇在地勢平坦區(qū)為以后的擴建提供了方便。初期投入一臺變壓器，當(dāng)一臺故障或檢修時，另一臺主變壓器的容量應(yīng)能滿足該站總負(fù)荷的70%，并且在規(guī)定時間內(nèi)應(yīng)滿足一、二級負(fù)荷的需要。站址選擇在地勢平坦地區(qū)，四周皆為農(nóng)田，地質(zhì)構(gòu)造皆為穩(wěn)定區(qū)，站址標(biāo)高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度為6度以下。2.負(fù)荷分析2.1 負(fù)荷分析的目的負(fù)荷計算是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)和方法，計算負(fù)荷確定得是否正確無誤，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。對供電的可靠性非常重要。如計算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大

15、，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負(fù)荷確定過小又將使電器和導(dǎo)線電纜處過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確負(fù)荷計算的重要性。負(fù)荷計算不僅要考慮近期投入的負(fù)荷，更要考慮未來幾年發(fā)展的遠期負(fù)荷，如果只考慮近期負(fù)荷來選擇各種電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，那隨著經(jīng)濟的發(fā)展，負(fù)荷不斷增加，不久我們選擇的設(shè)備和線路就不能滿足要求了。所以負(fù)荷計算是一個全面地分析計算過程，只有負(fù)荷分析正確無誤，我們的變電站設(shè)計才有成功的希望。2.2 待建變電站負(fù)荷計算2.2.1 10kv 側(cè)（1）近期負(fù)荷：p近10=0.7+0.5+0.6+0.4+0.8+0.7+0.9+0.5 =5.1mw (2.8)（2）遠期負(fù)荷：p遠1

16、0=6mw (2.9) =5.1+6=11.1mw (2.10)p10 k(1+k)=11.1*0.85*(1+0.08)=10.19mw (2.11) q10ptgptg(cos10.85)=6.315 mvar (2.12)（3）視在功率： sg10p/ cos =10.19/ 0.85 =11.99 mva (2.13) in10 =s/(un3)=11.99/(103)= 0.692ka (2.14) （4）站用電容量 ：sg所0.057mva (2.15) （5）待建變電站供電總?cè)萘浚?s=sg10+sg所=11.99+0.05712.047(mva) (2.16) p=p10+p所

17、=10.19+0.0510.24(mw) (2.17)3.變壓器的選擇3.1臺數(shù)和容量的選擇（1）主變壓器的臺數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等綜合考慮確定。（2）主變壓器容量一般按變電所、建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠期的負(fù)荷發(fā)展。對于城網(wǎng)變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。（3）在有一、二級負(fù)荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得一定容量的備用電源時，可裝設(shè)一臺主變壓器。（4）裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于70%的全部負(fù)荷，所以每臺變

18、壓器的額定容量按取值。并應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷。3.2主變壓器的容量的選擇主變壓器的總?cè)萘繎?yīng)滿足：snksm /s=0.8512.047/0.92=11.13mva (sm為待建變電站總?cè)萘?，即s，如（2.16）。k為同時率，根據(jù)資料取0.85,網(wǎng)損8%)滿載運行且留裕10%后的容量：s = sn/2 （1+10%）=11.13/21.1=6.13mva變電所有兩臺主變壓器，考慮到任意一臺主變停運或檢修時，另一主變都要滿足的容量: sn11.1370% =7.79 mva所以選每臺主變?nèi)萘浚簊n=7.79mva為了滿足系統(tǒng)要求，以及通過查表，確定每臺主變的裝機容量為：10mva總裝機容量為2

19、10mva=20mva若考慮周圍環(huán)境溫度的影響，檢驗結(jié)果：p=(max+min)/2=（37-15）/2=11 k=（15-11）/100+1=1.04根據(jù)sn0.6ksm / k=0.60.8512.047/1.04=5.90mva 即sn=10mva5.90 mva 滿足要求。3.3 主變壓器型式的選擇3.3.1相數(shù)的選擇：變壓器的相數(shù)形式有單相和三相，主變壓器是采用三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。一臺三相變壓器比三臺單相變壓器組成的變壓器組，其經(jīng)濟性要好得多。規(guī)程上規(guī)定，當(dāng)不受運輸條件限制時，在330kv及以下的發(fā)電廠用變電站，均選用三相變壓器。同時，

20、因為單相變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，而不作考慮。因此待建變電站采用三相變壓器。3.3.2繞組的確定：該變電所只有兩個電壓等級（110kv和10kv），且自耦變壓器一般用在220kv以上的變電所中，所以這里選擇雙繞組變壓器。3.3.3繞組接線方式的選擇：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓的連接方式相位一致，否則不能并聯(lián)運行。我國110kv及以上變壓器繞組都選用y連接，35kv及以下電壓，繞組都選擇連接方式，所以該變電站的兩臺主變，高壓側(cè)（110kv）采用y連接，低壓側(cè)(10kv)采用連接方式。3.3.4普通型和自耦型的選擇自耦變壓器是一種多繞組變壓器，其特點就是其中兩個繞組除

21、有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。因此，當(dāng)自耦變壓器用來聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)時，一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系，另一部分可利用電的聯(lián)系，電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面積和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的經(jīng)濟效益非常顯著。由于自耦變壓器的結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟，在110kv級以上中性點直接接地系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣泛，自耦變壓器代替普通變壓器已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。因此，綜合考慮選用自耦變壓器。3.3.5 中性點的接地方式電網(wǎng)的中性點的接地方式，決定了主變壓器中性點的接地方式。本變電站所選用的主變?yōu)樽择钚腿@組變壓器。規(guī)程上規(guī)定：凡是110kv-500kv側(cè)其中性點必須

22、要直接接地或經(jīng)小阻抗接地(大電流接地系統(tǒng))；主變壓器6-63kv采用中性點不接地(小電流接地系統(tǒng))。中性點直接接地系統(tǒng)主要優(yōu)點是發(fā)生三相短路時，未故障相對地電壓不升高，因此，電網(wǎng)中設(shè)備各相對地絕緣水平取決于相電壓，使電網(wǎng)的造價在絕緣方面的投資越低，當(dāng)電壓越高，其經(jīng)濟效益越明顯，因此我國規(guī)定電壓大于或等于110kv的系統(tǒng)采用中性點直接接地。所以主變壓器的110kv側(cè)中性點采用直接接地方式，10kv側(cè)中性點采用不接地方式。根據(jù)110kv變電所設(shè)計指導(dǎo)，以上選擇符合系統(tǒng)對變電所的技術(shù)要求，兩臺相同的變壓器同時投入時，可選擇型號為sf9-25000/110的主變，技術(shù)參數(shù)如下： 表2.1 主變壓器的技

23、術(shù)參數(shù)型號高壓 /kv 低壓/kv空載電流/%空載損耗/kw負(fù)載電流/a阻抗電壓/%連接組別sf9-25000/11011022.5%1050.225.2110.7105yn,d114.電氣主接線選擇4.1電氣主接線 電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號，并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下、兼顧運行、維護方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元

24、件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。4.2電氣主接線的設(shè)計原則（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。不論是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于在電力系統(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。（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。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式來確定主接線的形式以及所連接的電源數(shù)和出線回數(shù)。（3）考慮負(fù)荷的重要性和分級和出線回數(shù)多少對主接

25、線的影響對一級負(fù)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(fù)荷不間斷供電；對二級負(fù)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(fù)荷供電。三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。（4）考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此對主接線的可靠性、靈活性的要求也比較高。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的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求。電

26、器主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同。例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當(dāng)線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。4.3 主接線設(shè)計的基本要求1.可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的運行工作，以保證對用戶不間斷供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐，經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線，優(yōu)先采用。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次設(shè)備部分在運行中可靠性的綜合。同時，可靠性不是絕對的而是相對的。可能一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能就不是可靠的。評價主接線方式可靠的標(biāo)志是：（1）線路、母線（包括母線側(cè)隔離刀閘）等

27、故障或檢修時，停電范圍的大小和停電時間的長短，能否保證對一類、二類負(fù)荷的供電。（2）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。（3）變電所全部停電的可能性。（4）大型機組突然停電，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與后果。2.靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換，靈活性主要包括以下幾個方面：（1）操作的方便性：電氣主接線應(yīng)該在滿足可靠性的條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出差錯。（2）調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運行時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事

28、故時，要能盡快地切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（3）擴建的方便性：對將來要擴建的發(fā)電廠，其接線必須具有擴建的方便性。尤其是火電廠，在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地。設(shè)計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮到從初期接線到最終接線的可能和分段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，將來能順利完成過渡方案的實施，使改造工作量最少。3.經(jīng)濟性主接線的經(jīng)濟性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾，所以應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要從以下幾個方面考慮：（1）節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當(dāng)采取限制短路

29、電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。（2）占地面積少。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時應(yīng)注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電站，在可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。（3）電能損耗少。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟合理地選擇變壓器的形式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。4.4主接線方案的比較和確定根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊(電氣一次部分)的相關(guān)要求，110kv配電裝置出線回路數(shù)4回時，可采用單母線分段的接線、雙母線接線、單母線分段帶旁路接

30、線，10kv配電裝置出線回路數(shù)10回及以上時，可采用單母線分段的接線和雙母線接線，在采用單母線分段或雙母線的35110kv主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)有旁路母線時，首先宜采用分段斷路兼作旁路斷路器的接線。當(dāng)110kv線路6回及以上，356kv線路8回及以上時，可以裝設(shè)專用的旁路斷路器。4.4.1 110kv側(cè)主接線設(shè)計（1）初選方案因本所初期設(shè)計2回進線2回出線，最終2回進線4回出線，故110kv變電站電氣主接線可采用單母線分段接線或單母線分段帶旁路接線。下面以這兩個方案進行分析比較，確定其主接線的具體形式。單母線分段接線如圖4.1所示：圖4.1 單母線分段接線單母線

31、分段帶旁路接線圖如圖4.2所示：圖4.2 單母線分段帶旁路接線（2）方案比較單母線分段接線： 當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常母線不間斷供電，不致使重要用戶停電。兩段母線同時發(fā)生故障的機率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，可使用隔離分段開關(guān)。任一段母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判斷故障后，斷開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。單母線分段帶旁路接線： 通過倒閘操作，可檢修與旁路母線相連的任一回路的出線斷路器而不停電，因固定式斷路器檢修時間較長，不重要負(fù)荷停電時間長。任一出線斷路器故障時，通過倒閘操作，可在較短時間內(nèi)恢復(fù)對該線路的供電。進線斷路器故障時，不重要

32、負(fù)荷停電時間較長。檢修母線時，非檢修段可以照常供電，并可對雙回路線路通過其一回給、類負(fù)荷供電，還可通過倒閘操作經(jīng)旁路母線對檢修段出線負(fù)荷最重要的一個用戶繼續(xù)供電。幾乎無線路全部停運的可能，若出線全部停運的情況，因固定式斷路器的檢修時間長，則全部停運時間長。正常運行時，qfd作為分段斷路器工作，一段母線故障，qfd跳開，不會影響正常段母線供電。檢修出線斷路器，可以通過倒閘操作而不是切除線路。運行方式改變時，倒閘操作繁瑣，不夠靈活。設(shè)備少，投資少，土建工作和費用較少，可以兩個方向均衡擴建。（3） 方案確定從技術(shù)性角度而言，兩種方案均能滿足110kv級供電可靠性和靈活性的要求，且具有擴建方便的優(yōu)點，

33、但由于斷路器經(jīng)過長期運行和切斷次數(shù)都需要檢修，為了使檢修時不至于中斷回路供電，故采用分段斷路器兼作旁路斷路器的接線方式。綜合比較，本次設(shè)計在110kv母線上采用單母線分段帶旁路母線接線的形式。4.4.2 10kv側(cè)主接線設(shè)計（1）初選方案 10kv側(cè)出線回路數(shù)初期為13回，最終15回，根據(jù)規(guī)程要求和本所實際情況，10kv電氣主接線可以采用單母線分段接線或雙母線接線。（2）方案比較雙母線接線特點： 檢修任一組母線，不會中斷對用戶的連續(xù)供電（利用母聯(lián)倒換操作）。 一組母線故障后，該母線上的所有進出線都要停電，但能迅速恢復(fù)供電。 檢修任一回路中的母線側(cè)qs，僅該回路停電，其余線路照常工作。 任一回路

34、中的qf，如拒動或因故不能操作時，可用母聯(lián)代替操作。 在特殊需要時，可以用母聯(lián)與系統(tǒng)進行同期或解列操作 qs不僅用來隔離電壓，而且還用來倒換操作 擴建方便。 （3）方案確定：10kv側(cè)采用單母線分段接線，供電距離短，且對重要負(fù)荷采用雙回路供電。接線簡單清晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小，為以后的發(fā)展和擴建奠定了基礎(chǔ)。故采用單母線分段接線的接線方式基于上述理由，再考慮到該變電站在電力系統(tǒng)中的地位、建設(shè)規(guī)模、負(fù)荷性質(zhì)等情況，在保證供電可靠性的前提下,運行靈活性、操作檢修方便，節(jié)約投資，確定：110kv接線采用單母線分段帶旁路母線的接線，10kv接線采用單母線分段接線。5.短路電

35、流的計算5.1原始資料系統(tǒng)供電到110kv母線上，10kv側(cè)無電源，系統(tǒng)阻抗歸算到110kv側(cè)母線上ub=uav（平均額定電壓）, sb（基準(zhǔn)容量）=100mva.取基準(zhǔn)容量為：sb=100mva，基準(zhǔn)電壓為ub=uav，又依公式： ；，計算基準(zhǔn)值如下表所示5.1：表5.1 變電站網(wǎng)絡(luò)等值電路參數(shù)基準(zhǔn)值取值電氣量關(guān)系式基 準(zhǔn) 值s(mva)100u(kv)u=u11510.5i(ka)0.5025.50x()132.251.105.2 短路計算5.2.1 短路計算過程說明：在變電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中一個重要環(huán)節(jié)，在選擇和校驗電器設(shè)備時，需要用到短路電流。其中一定要注意以下幾點：（

36、1）接線方式：計算短路電流時，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。（2）短路種類：一般按三相短路計算，在三繞組變壓器回路中單相或兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況進行校驗。（3）短路計算點的選擇：短路計算點是指在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點。在該系統(tǒng)中分別選擇了110kv高壓側(cè)母線d1、d2、d4、, 10kv低壓側(cè)母線d3，系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖5.1。 圖5.1系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖將三角形化為y形可得其系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖如下：圖5.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線等效圖5.2.2 各短路點電流短路電流計算d1點短路時，up=115kv,等值網(wǎng)絡(luò)如圖5.3。 圖5.

37、3 d1點短路等值網(wǎng)絡(luò)圖等值網(wǎng)絡(luò)電抗的標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值：=20.83次暫態(tài)0s和4s時的短路電流相等，三相短路電流有名值為：=沖擊電流為：kim沖擊系數(shù)，取1.9。 短路全電流最大有效值為：=1.51 短路容量為：s= （2）d2點短路時，up=10.5kv，等值網(wǎng)絡(luò)如圖5.4。 圖5.4 d2點短路等值網(wǎng)絡(luò)圖等值網(wǎng)絡(luò)電抗的標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值的計算：=1.67次暫態(tài)0s和4s時的短路電流相等，三相短路電流有名值為：= =9.18ka沖擊電流為：短路全電流最大有效值為：=短路容量為：=（3）d3點短路時，up=110kv，等值網(wǎng)絡(luò)如圖5.5。 圖5.5 d3點短路等值網(wǎng)絡(luò)圖

38、等值網(wǎng)絡(luò)電抗的標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值：= 次暫態(tài)0s和4s時的短路電流相等，三相短路電流有名值為：= 沖擊電流為： 短路全電流最大有效值為： =短路容量為： = （4）d4點短路時，up=115kv，等值網(wǎng)絡(luò)如圖5.6。 圖5.6 點短路等值網(wǎng)絡(luò)圖等值網(wǎng)絡(luò)電抗的標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值：= 次暫態(tài)0s和4s時的短路電流相等，三相短路電流有名值為：= 沖擊電流為：短路全電流最大有效值為：=短路容量為：=5.2.3 短路電流計算結(jié)果表表5.2 短路電流計算結(jié)果短路點編號基值電壓ub (kv)基值電流ib (ka)短路電流標(biāo)幺值 (ka)短路電流有名值 (ka)短路電流沖擊值i(ka)電流

39、最大有效值i(ka)1155.49855.9610.4628.1015.7910.50.5021.679.1823.3613.861155.49812.056.0515.409.131155.4984.1122.6057.5334.31從計算結(jié)果可知，三相短路較其它短路情況嚴(yán)重，它所對應(yīng)的短路電流周期分量和短路沖擊電流都較大，因此，在選擇電氣設(shè)備時，主要考慮三相短路的情況。6.電氣設(shè)備的選擇6.1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考慮遠景發(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

40、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)。6.2電氣設(shè)備選擇的一般條件導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇是電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電器設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來效驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。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)濟運行的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備

41、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考慮遠景發(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)。6.2.1 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。1長期工作條件(1).電壓選用電器允許最高工作電壓umax不得低于該回路的最高運行電壓ug，即:umaxug(2).電流選用的電器額定電流ie不得低于所在回路在各種可能運行方式

42、下的持續(xù)工作電流ig，即:ieig由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。所選用電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。2 短路穩(wěn)定條件校驗的一般原則:(1).電器在選定后按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。(2).用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。(3).短路的熱穩(wěn)定條件it*tqdt2式中 qdt在計算時間tjs秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)(ka s)it t秒內(nèi)設(shè)

43、備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值(ka)t 設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間(s)校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間tjs按下式計算：tjs=tb+td式中 tb繼電保護裝置后備保護動作時間(s)td斷路器全分閘時間(s)(4).短路動穩(wěn)定條件ichidfichidf式中 ich短路沖擊電流峰值(ka) idf短路全電流有效值(ka) ich電器允許的極限通過電流峰值(ka) idf電器允許的極限通過電流有效值(ka)3絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水平來確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時，

44、應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護設(shè)備。6.2.2 環(huán)境條件環(huán)境條件主要有溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、濕度、污穢、海拔、地震。按照規(guī)程上的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+40c時，允許按照額定電流長期工作。當(dāng)電器安裝點的環(huán)境溫度高于+40c時，每增加1c建議額定電流減少1.8% ；當(dāng)?shù)陀?40c時，每降低1c，建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。6.3設(shè)備的選擇6.3.1 斷路器的選擇1 高壓斷路器基礎(chǔ)知識 高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關(guān)電器。高壓斷路器主要功能是：正常運行倒換運行方式，把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運行，起控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)

45、生故障時，能快速切斷故障回路，保證無故障部分正常運行，起保護作用。其最大特點就是斷開電器中負(fù)荷電流和短路電流。高壓斷路器全型號的表示和含義如下：圖6.12.高壓斷路器按下列條件進行選擇和校驗(1).選擇高壓斷路器的類型，按目前我國能源部要求斷路器的生產(chǎn)要逐步走向無油化，因此6220kv要選用sf6斷路器。(2).根據(jù)安裝地點選擇戶外式或戶內(nèi)式。(3).斷路器的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)電流。(4).斷路器的額定電壓不小于變電所所在電網(wǎng)的額定電壓。(5).校該斷路器的斷流能力，一般可按斷路器的額定開斷電流大于或等于斷路器觸頭剛分開時實際開斷的短路電流周期分量有效值來進行選擇，當(dāng)斷路器的額

46、定開斷電流比系統(tǒng)的短路電流大得多的時，為了簡化計算也可用次暫態(tài)短路電流進行選擇。(6).熱穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足的條件是：短路的熱效應(yīng)小于斷路器在tk時間內(nèi)的允許熱效應(yīng)。(7).動穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足的條件是：短路沖擊電流應(yīng)小于斷路器的動穩(wěn)定電流，一般在產(chǎn)品目錄是給出的極限過電流峰值。(8).按短路關(guān)合電流選擇，應(yīng)滿足條件是：斷路器額定關(guān)合電流不少于短路沖擊電流ish一般斷路器的額定關(guān)合電流等于動穩(wěn)定電流。3.110kv側(cè)斷路器的選擇:(1).該回路為110kv電壓等級，故可選用六氟化硫斷路器。(2).斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。(3).回路額定電壓ue110kv的斷路器，且斷路器的額定電流不得小于

47、通過斷路器的最大持續(xù)電流imax=1.05=0.547(ka) (4).為了維護和檢修的方便，選擇統(tǒng)一型號的sf6斷路器。如下表：型號額定電壓kv額定電流a最高工作電kv額定開斷電流ka動穩(wěn)定電流ka熱穩(wěn)定電流ka額定峰值耐受電流ka固有分閘時間s合閘時間sofpt-110110160012631.58031.5800.030.12表6.1 sf6技術(shù)參數(shù) (5).進行校驗計算開斷電流能力校驗因為三相短路電流大于兩相短路電流，所以選三相短路電流進行校驗，斷路器的額定開斷電流比系統(tǒng)短路電流大得多，可用次暫態(tài)短。，故選i=4.166ka進行校驗所選斷路器的額定開斷電流i。=31.5kai=4.16

48、6ka，則斷流能力滿足要求。短路關(guān)合電流的校驗在斷路器合閘之前，若線路已存在斷路故障，則在斷路器合閘過程中，動、靜觸頭間在未接觸時及產(chǎn)生巨大的短路電流，更容易發(fā)生觸頭破壞和遭受電動力的損壞。而且不可避免接通后又自動跳閘。此時還要求能夠切斷電流。因此要進行短路關(guān)合電流的校驗。所選斷路器的額定關(guān)合電流，即動穩(wěn)定電流為80ka，流過斷路器的沖擊電流為10.624ka，則短路關(guān)合電流滿足要求，因為其動穩(wěn)定的校驗參數(shù)與關(guān)合電流參數(shù)一樣，因而動穩(wěn)定也滿足要求。熱穩(wěn)定校驗設(shè)后備保護動作時間1.9s，所選斷路器的固有分閘時間0.07，選擇熄弧時間t=0.03s。則短路持續(xù)時間t=1.9+0.07+0.03=2

49、s。因為電源為無限大容量，非周期分量因短路持續(xù)時間大于1s而忽略不計則 短路熱效應(yīng) qk=i2t=4.16622=534.711ka2.s允許熱效應(yīng) ir2t=31.523=2976.75ka2.sir2tqk 熱穩(wěn)定滿足要求。以上各參數(shù)經(jīng)校驗均滿足要求，故選用ofpt(b)-110斷路器。4.10kv側(cè)斷路器的選擇(1).該回路為10kv電壓等級，故可選用真空斷路器。(2).該斷路器安裝在戶內(nèi)，故選用戶內(nèi)式斷路器。(3).回路額定電壓為10kv，因此必須選擇額定電壓ue10kv的斷路器，且其額定電流不小于流過斷路器的最大持續(xù)電流imax=1.050.7039(ka)(4).初選sn9-10真

50、空斷路器，主要數(shù)據(jù)如下：表6.2 sn9-10技術(shù)參數(shù)型號額定電壓kv額定電流ka額定開斷流電ka動穩(wěn)定電流ka4s熱穩(wěn)定電流ka固有分閘時間ssn9-10101.252563250.05(5).對所選的斷路器進行校驗斷流能力的校驗流過斷路器的短路電流ik =20.868 ka。所選斷路器的額定開斷電流i=25kvik，即斷路器的斷流能力滿足要求。動穩(wěn)定校驗所選斷路器的動穩(wěn)定電流為63ka， 流過斷路器的沖擊電流ish = 53.213ka63ka則動穩(wěn)定滿足要求。熱穩(wěn)定校驗設(shè)后備保護動作時間1.9s，所選斷路器的固有分閘時間0.05s，選擇熄弧時間t=0.03s。則短路持續(xù)時間t=1.9+0

51、.05+0.03=1.98s。則qd=qz=20.86821.98=862.237ka2.s允許熱效應(yīng)ir2t=2524=2500ka2.s由于短路時間大于1s,非周期分量可忽略不計則qd=qz=862.237ka2.s ，由于ir2tqk，所以熱穩(wěn)定滿足要求從以上校驗可知該斷路器滿足要求，所以確定選用sn9-10真空斷路器。6.3.2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)也是發(fā)電廠變電站中常用的開關(guān)電器。它需要與斷路器配合使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的工作特點是在有電壓、無負(fù)荷電流的情況下，分、合電路。其主要功能為：隔離電壓、倒閘操作、分、合小電流。高壓隔離開關(guān)全型號的表示和含義如下：圖6.21.隔離開關(guān)的配置(1).接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)。(2).斷路器的兩