北京市琉璃河鎮(zhèn)110kV變電站一次部分設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 題目 北京市琉璃河鎮(zhèn)110kv變電站一次部分設(shè)計 摘要 變電站作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行。本論文中待設(shè)計的變電站是一座降壓變電站，在系統(tǒng)中起著匯聚和分配電能的作用，擔(dān)負(fù)著向該地區(qū)工廠、農(nóng)村供電的重要任務(wù)。該變電站的建成，不僅增強了當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且為當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了足夠的電能，從而達(dá)到使本地區(qū)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟地運行的目的。本論文北京市琉璃河鎮(zhèn)110kv變電站一次部分電氣設(shè)計，首先進行原始資料分析，負(fù)荷計算，確定主變和電氣主接線，然后進行短路電流計算，從三相短路計算中得到當(dāng)短路發(fā)生在各電壓等級的母線時，其短

2、路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的值。再根據(jù)計算結(jié)果及各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行主要電氣設(shè)備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器等）。最后，并繪制了電氣主接線圖、電氣總平面布置圖、防雷保護配置圖等相關(guān)設(shè)計圖紙。關(guān)鍵詞： 電氣主接線設(shè)計，短路電流計算，電氣設(shè)備選擇，設(shè)計圖紙abstractpower system substation as an important part of the entire power system directly affects the safety and economic operation. to be designed in th

3、is paper is a step-down substation substation in the system plays the role of aggregation and distribution of electric energy, charged with the factory to the region, the important task of rural electrification. the completion of the substation will not only strengthen the local power grid network s

4、tructure, but also for the local industrial and agricultural production provides enough power, so that the regional power grid so as to achieve safe, reliable and economic operation purposes.the paper "beijing coloured liulihe town110kv substation once part of the electrical design," the f

5、irst original data through the analysis and selection based on total load of the substation main transformer, the main wiring under both economical and reliable, flexible operation requirements, select the main connection of two programs to be selected a technical comparison, out of poor program to

6、determine the main electrical substation connection program.second, the short-circuit current calculation, obtained from the three-phase short circuit calculation occurs when short-circuit the voltage level of the bus, its steady-state current and the impact of short-circuit current value. according

7、 to the results and the voltage level of voltage and maximum continuous operating current of the main electrical equipment selection and validation (including circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, etc.).finally, the main draw of the electrical wiring diagra

8、m, electrical general layout map, lightning protection and other related design layout plan drawings. keywords electrical main wiring design; short-circuit current calculation; electrical equipment selection; design drawings 54 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 目 錄 1概述11.1 設(shè)計原則11.2 變電站設(shè)計現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范11.3 原始資料分析11.4 設(shè)計內(nèi)容

9、32 負(fù)荷統(tǒng)計42.1 負(fù)荷計算意義42.2 負(fù)荷統(tǒng)計的方法42.3 主變壓器的選擇7 2.3.1 概述72.3.2 主變臺數(shù)和容量的確定82.3.3 主變相數(shù)選擇82.3.4 主變繞組數(shù)量和連接方式92.3.5 主變的調(diào)壓和冷卻102.3.6 站用變壓器選擇112.4 無功補償裝置的選擇112.4.1 補償裝置的意義112.4.2 無功補償裝置類型的選擇112.4.3 無功補償裝置容量的確定132.4.4 并聯(lián)電容器裝置的分組和接線133電氣主接線的設(shè)計及方案選擇153.1 電氣主接線的概況153.2 110kv側(cè)主接線的設(shè)計193.3 35kv側(cè)主接線的設(shè)計193.4 10kv側(cè)主接線的設(shè)

10、計193.5 主接線方案的比較選擇193.6 主接線中的設(shè)備配置204 短路電流計算244.1短路電流計算的目的244.2 短路電流計算的規(guī)定和步驟244.2.1短路電流計算的一般規(guī)定244.2.2短路計算基本假設(shè)254.2.3計算短路電流的步驟254.3 三相短路計算264.4 計算結(jié)果345 電氣設(shè)備選擇355.1 電氣設(shè)備選擇的概述355.1.1選擇的原則355.1.2設(shè)備的選擇和校驗。355.2 110kv側(cè)斷路器的選擇365.3 110kv隔離開關(guān)的選擇385.4 敞露母線選擇385.5 110kv電流互感器選擇405.6 電壓互感器和高壓開關(guān)柜的選擇415.6.1電壓互感器的選擇4

11、15.6.2 高壓開關(guān)柜的選擇415.7 各級配電裝置的配置465.7.1 配電裝置的要求475.7.2 配電裝置的分類及使用范圍476防雷保護及其接地裝置496.1 防雷過電壓保護496.1.1 對直擊雷的防護496.1.2 對侵入波保護506.2 接地裝置的選擇506.2.1接地的目的及作用506.2.2 變電站的接地網(wǎng)50參 考 文 獻(xiàn)52致 謝53附錄1 避雷針保護范圍圖54附錄2 變電站總體平面布置圖55附錄3 110kv/35kv/10kv降壓變電站電氣一次主接線561概述1.1 設(shè)計原則 1、須遵守國家有關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源等技術(shù)經(jīng)濟政策。 2、保證人

12、身與設(shè)備的安全、供電可靠性、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，積極慎重的采用新技術(shù)、選用新設(shè)備。3、根據(jù)符合增長情況，做到遠(yuǎn)近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期擴建的可能性。1.2 變電站設(shè)計現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 1、國標(biāo)gb5060-92 3110kv高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范2、sdj2-79變電站設(shè)計技術(shù)規(guī)程1.3 原始資料分析 1、變電站的類型 110kv地方變電站。 2、電力系統(tǒng)與本所的連接情況 待設(shè)計的變電站是一座降壓變電站，擔(dān)負(fù)著向該地區(qū)工廠、農(nóng)村供電的重要務(wù)。 3、負(fù)荷情況： 北京市琉璃河鎮(zhèn)變電站位于房山區(qū)東南部，是琉璃河鎮(zhèn)企業(yè)和民用電重要來源。出線共15條，其中工業(yè)負(fù)荷有汽車廠、磚廠、紡織

13、廠、加工廠、材料廠；農(nóng)業(yè)負(fù)荷有鄉(xiāng)鎮(zhèn)變1、鄉(xiāng)鎮(zhèn)變2;民用負(fù)荷有鄉(xiāng)區(qū)變。電壓負(fù)荷名稱每回最大負(fù)荷（kw）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長度（km）35kv鄉(xiāng)鎮(zhèn)變160000.91架空15鄉(xiāng)鎮(zhèn)變270000.921架空8汽車廠145000.852架空10汽車廠243000.882架空7磚廠50000.851架空1110kv鄉(xiāng)區(qū)變10000.93架空5紡織廠17000.891電纜3紡織廠28000.882架空7紡織廠36000.881架空4紡織廠48000.892電纜2加工廠7000.91架空5 材料廠8000.92架空7表1-1 負(fù)荷情況這些負(fù)荷即有二類負(fù)荷，又有三類負(fù)荷，它們類別如下： 二類負(fù)荷: 汽

14、車廠、磚廠、紡織廠、材料廠 三類負(fù)荷：鄉(xiāng)鎮(zhèn)變、鄉(xiāng)區(qū)變4、所址概況（1）當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟?9.1，年最低溫度5.9，最熱月平均最高溫度29；最熱月平均地下0.8m土壤溫度21.5。（2）當(dāng)?shù)睾０胃叨?518.3m。（3）當(dāng)?shù)乩纂娙誸=25.1日/年。1.4設(shè)計內(nèi)容 本次設(shè)計的是一個降壓變電站，有三個電壓等級(110kv35kv10kv)，110kv主接線采用單母線分段的接線方式，35kv和10kv主接線也均采用單母線分段接線方式。本設(shè)計采用的主變壓器有兩個出線端子，一端接35kv的引出線，另一端接10kv的引出線。設(shè)計中主要涉及的是變電站一次部分電氣設(shè)計。2 負(fù)荷統(tǒng)計及主變的選擇負(fù)荷計算是供電設(shè)計

15、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，直接影響到電氣主接線和導(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。2.1 負(fù)荷計算意義從工礦企業(yè)用電角度考慮，負(fù)荷計算直接影響著供電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇，繼電保護的整定以及選擇儀表的量程；從系統(tǒng)供電角度來考慮，沒有負(fù)荷計算是無法安排供電方案及系統(tǒng)運行方式的。為此，本章進行了負(fù)荷統(tǒng)計并根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果進行負(fù)荷計算。2.2負(fù)荷統(tǒng)計的方法目前，我國設(shè)計部門在進行企業(yè)及變電站供電設(shè)計時，經(jīng)常采用的電力負(fù)荷計算方法有：需要系數(shù)法，二項系數(shù)法，利用系數(shù)法，單位電耗法，單位面積法。在新南變電站的負(fù)荷計算中，因為該變電站是樞紐變電站，所以采用需要系數(shù)法計算負(fù)

16、荷，這種計算方法是利用設(shè)備功率需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負(fù)荷。需用公式如下： (2-1) (2-2) (2-3) (2-4)下面根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計表進行負(fù)荷計算： 鄉(xiāng)鎮(zhèn)變1： p=6000kw q=kvar s=6655kva 鄉(xiāng)鎮(zhèn)變2： p=7000kw q= 2982kvar s=7609kva 汽車廠1 p=45002=9000 q=5578kvar s=10588kva 汽車廠2 p=43002=8600kw q=4642kvar s=9773kva 磚廠 p=5000kw q=3099kvar s=5882kva 鄉(xiāng)區(qū)變 p=10003=3000kw q=1440kvar s=332

17、8kva 紡織廠1 p=700kw q=359kvar s=786kva 紡織廠2 p=8002=1600kw q=864kvar s=1818kva 紡織廠3 p=600kw q=324kvar s=681kva 紡織廠4 p=8002=1600kw q=820kvar s=1798kva 加工廠 p=700kw q=336kvar s=776kva 材料廠 p=8002=1600kw q=768kvar s=1775kva35kv側(cè)：p16000+7000+4500*2+4300*2+500035600kwq1=6000*0.48+7000*0.426+4500*0.62*2+4300*0

18、.54*2+ 5000*0.62=19186kvar10kv側(cè)：p21000*3+800*2+700+800*2+600+700+800*29800kwq2=1000*3*0.48+700*0.512+800*0.512*2+800*0.54*2+ 600*0.54+700*0.48+800*0.48*2=4909.6kvarpp1+p2=35600kw+9800kw=45400kwq=q1+q2=19186+4909.6=24095.6kvar所以：s（454002+24095.62）1/251398kva考慮線損、同時系數(shù)時的容量：其中線損為1.05，同時系數(shù)為0.8s2=51398*0.

19、8*1.05=43174.3kva2.3 主變壓器的選擇 2.3.1概述 在各級電壓等級的變電站中，變壓器是變電站中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)。我們在選擇變壓器時必須同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術(shù)上的不合理。因此，確定合理的變壓器的容量是變電站安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。 2.3.2 主變臺數(shù)和容量的確定對于大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。此設(shè)計中的變電站符合此情況，故主變設(shè)為兩臺。主變壓器容量一般按變電站建成后5

20、-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年負(fù)荷發(fā)展。對城郊變電站，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。根據(jù)變電站站帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70-80。此變電站是一般性變電站。 有以上規(guī)程可知，此變電站單臺主變的容量為：s=s2*0.8=43174.3*0.8=34539.48kva，所以應(yīng)選容量為40000kva的主變壓器。 2.3.3主變相數(shù)選擇 主變壓器采用三相或是單相

21、，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。當(dāng)不受運輸條件限制時，在330kv及以下的發(fā)電廠和變電站，均應(yīng)采用三相變壓器。故由以上規(guī)程可知，此變電站的主變應(yīng)采用三相變壓器。 2.3.4 主變繞組數(shù)量和連接方式 在具有三種電壓的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)的功率均達(dá)到該變壓器容量的15以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補償裝備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。計算主變各側(cè)的功率與該主變?nèi)萘康谋戎担焊邏簜?cè)：k1=(35600+9800)*0.8/40000=0.9>0.15中壓側(cè)：k2=35600*0.8/4000=0.7>0.15低壓側(cè)：k3=9800*0.8/

22、40000=0.2>0.15此變電站中的主變應(yīng)采用三繞組。 我國110kv及以上電壓，變壓器繞組都采用y0連接；35kv亦采用y連接，其中性點多通過消弧線接地。35v及以下電壓，變壓器繞組都采用連接。此變電站110kv側(cè)采用y0接線35kv側(cè)采用y連接，10kv側(cè)采用接線主變中性點的接地方式： 選擇電力網(wǎng)中性點接地方式是一個綜合問題。它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、變壓器和發(fā)電機的運行安全以及對通信線路的干擾。主要接地方式有：中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和直接接地。電力網(wǎng)中性點的接地方式，決定了變壓器中性

23、點的接地方式。電力網(wǎng)中性點接地與否，決定于主變壓器中性點運行方式。35kv系統(tǒng)，ic<=10a；10kv系統(tǒng)；ic<=30a（采用中性點不接地的運行方式）35kv：ic=ul/350=35*(15+8+10*2+7*2+11)/350=6.8a<10a10kv：ic=10*(5*3+7*2+4+5+7*2)/350+10*(2*2+3)/10=8.2a<30a所以在本設(shè)計中110kv采用中性點直接接地方式;35、10kv采用中性點不接地方式。 2.3.5 主變的調(diào)壓和冷卻 調(diào)壓方式：變壓器的電壓調(diào)整是用分解開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種

24、：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)到+30。 對于110kv及以下的變壓器，以考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。 此變電站的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。主變一般的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻；強迫有循環(huán)風(fēng)冷卻；強迫油循環(huán)水冷卻；強迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。 小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。故此變電站中的主變采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。本設(shè)計中主變的型號是：sfpsl40000/110 2.3.6 站用變壓器選擇 變電站的站用負(fù)荷很少，主要負(fù)荷是變壓器的冷卻設(shè)備以及其它一些用電負(fù)荷。如：強迫油循環(huán)冷卻

25、裝置的油泵，水泵風(fēng)扇等，采暖通風(fēng)照明及檢修用電等。故一般變電站用變壓器的容量為50135kv，中小型變電站站用20kva即能滿足要求。變電站站用接線很簡單，一般用一臺站用變壓器，自變電站中最低級電壓母線引接電源，副邊采用380/220中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)，用單母線接線。大容量變電站，站用電較多，一般裝設(shè)兩臺站用變壓器，兩臺站用變壓器分別接在變電站最低一級電壓母線的不同分段上。在本設(shè)計中，在10kv側(cè)，分別裝設(shè)兩臺50kva的站用變壓器2.4 無功補償裝置的選擇 2.4.1 補償裝置的意義無功補償可以保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時對增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。

26、 2.4.2 無功補償裝置類型的選擇 無功補償裝置可分為兩大類：串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置。目前常用的補償裝置有：靜止補償器、同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器。常用的三種補償裝置的比較及選擇 這三種無功補償裝置都是直接或者通過變壓器并接于需要補償無功的變配電所的母線上。 同步調(diào)相機相當(dāng)于空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統(tǒng)提供無功功率而起到無功電源的作用，可提高系統(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)值平滑地改變輸出或汲取的無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)。特別是有強行勵磁裝置時，在系統(tǒng)故障情況下，還能調(diào)整系統(tǒng)的電壓，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是同步調(diào)相機是旋轉(zhuǎn)機械，運行維護比

27、較復(fù)雜。它的有功功率損耗較大。小容量的調(diào)相機每千伏安容量的投入費用也較大。故同步調(diào)相機宜于大容量集中使用，容量小于5mva的一般不裝設(shè)。在我國，同步調(diào)相機常安裝在樞紐變電站，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 靜止補償器由電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)調(diào)壓需要，通過可調(diào)電抗器吸收電容器組中的無功功率，來調(diào)節(jié)靜止補償其輸出的無功功率的大小和方向。靜止補償器是一種技術(shù)先進、調(diào)節(jié)性能、使用方便、經(jīng)紀(jì)性能良好的動態(tài)無功功率補償裝置。靜止補償器能快速平滑地調(diào)節(jié)無功功率，以滿足無功補償裝置的要求。這樣就克服了電容器作為無功補償裝置只能做電源不能做負(fù)荷，且調(diào)節(jié)

28、不能連續(xù)的缺點。與同步調(diào)相機比較，靜止補償器運行維護簡單，功率損耗小，能做到分相補償以適應(yīng)不平衡負(fù)荷的變化，對沖擊負(fù)荷也有較強的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。（但此設(shè)備造價太高，不在本設(shè)計中不宜采用）。 電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電站母線上。它所提供的無功功率值與所節(jié)點的電壓成正比。電力電容器的裝設(shè)容量可大可小。而且既可集中安裝，又可分散裝設(shè)來接地供應(yīng)無功率，運行時功率損耗亦較小。此外，由于它沒有旋轉(zhuǎn)部件，維護也較方便。為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，也可將電容器連接成若干組，根據(jù)負(fù)荷的變化，分組投入和切除。 綜合比較以上三種無功補償裝置后，選擇并聯(lián)電容器作為無功補償裝

29、置。 2.4.3 無功補償裝置容量的確定 一般按主變?nèi)萘康?0-30來確定無功補償裝置的容量。此設(shè)計中主變?nèi)萘繛?0000kva故并聯(lián)電容器的容量為：4000kvar12000kvar為宜，在此設(shè)計中取12000kvar。 3電氣主接線的設(shè)計及方案選擇3.1 電氣主接線的要求 變電站中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電站電氣部分的主體，對變電站以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起著重要作用，并對電氣設(shè)備選擇、配電

30、裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。主接線設(shè)計的基本要求1、 可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。停電不僅給發(fā)電廠造成損失，而且給國民經(jīng)濟各部門帶來損失更加嚴(yán)重。因此，電氣主接線必須保證供電可靠。電氣主接線的可靠性不是絕對的。同樣形式的主接線對某些發(fā)電廠和變電站來說是可靠的，而對另外一些發(fā)電廠和變電站則不一定能滿足可靠性要求。所以，在分析電氣主接線的可靠性時，要考慮發(fā)電廠或變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、電氣設(shè)備制造水平及運行經(jīng)驗等諸多因素。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。靈活性包括以下

31、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)生事故時，要能盡快切除故障，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。對將來要擴建的變電站，其主接線必須具有擴建的方便性，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過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，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，將來可

32、順利完成過渡方案的實施，使改造工作量最少。 3、經(jīng)濟性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。通常設(shè)計應(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)采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用廉價的電器或輕型電器，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，在可能的允許條件下，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)

33、經(jīng)濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。 3.2 常用接線方式的特點 6-220kv高壓配電裝置的基本接線有匯流母線的連線：單母線、單母線分段、雙母線、雙母分段、增設(shè)旁母線或旁路隔離開關(guān)等。無匯流母線的接線：變壓器-線路單元接線、橋形接線、角形接線等。6-220kv高壓配電裝置的接線方式，決定于電壓等級及出線回路數(shù)。1、單母線接線單母線接線雖然具有接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，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

34、，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電。并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。單母接線適用于：110200kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，3563kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，610kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。2、單母線分段接線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，兩段母線可看成是兩個獨立電源，提高了供電的可靠性，可對重要用戶供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線繼續(xù)工作。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉

35、跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建。單母分段適用于：110kv220kv配電裝置的出線回路數(shù)為34回，3563kv配電裝置的出線回路數(shù)為48回，610kv配電裝置出線為6回及以上。3、單母分段帶旁路母線這種接線方式適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35110kv的變電站，具有足夠的可靠性和靈活性。4、橋形接線當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線。橋式接線所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。 4.1內(nèi)橋接線內(nèi)橋接線具有高壓斷路器少的優(yōu)點，但是其接線中變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運；橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；出線斷路器檢修時

36、，線路需較長時期停運。內(nèi)橋接線適合用于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除的變電站中。 4.2外橋接線外橋接線適用于較小容量并且變壓器的切換較頻繁或線路較短的變電站。5、雙母接線雙母接線具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。雙母接線的適用范圍：610kv配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器；35kv配電裝電裝置，當(dāng)出線回路超過8回時，或連接的電源較多、負(fù)荷較大時；110220kv配電裝置，出線回路數(shù)為5回及以上時，或110220kv配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位

37、，出線回路數(shù)為4回及以上時。6、雙母分段接線雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的。由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。雙母線分段較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)特點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段。3.2 110kv側(cè)主接線的設(shè)計110kv側(cè)配電裝置宜采用單母線分段的接線方式。110kv側(cè)采用單母線分段的接線方式，有下列優(yōu)點：（1）供電可靠性：當(dāng)一組母線停電或故障時，不影響

38、另一組母線供電；（2）調(diào)度靈活，任一電源消失時，可用另一電源帶兩段母線：（3）擴建方便；（4）在保證可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上，較經(jīng)濟。故110kv側(cè)采用單母分段的連接方式。3.3 35kv側(cè)主接線的設(shè)計當(dāng)3563kv配電裝置出線回路數(shù)為48回，采用單母分段連接，當(dāng)連接的電源較多，負(fù)荷較大時也可采用雙母線接線。故35kv可采用單母分段連接也可采用雙母線連接。3.4 10kv側(cè)主接線的設(shè)計10kv側(cè)出線回路數(shù)為12回當(dāng)610kv配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時采用單母分段連接故10kv采用單母分段連接3.5 主接線方案的比較選擇由以上可知，此變電站的主接線有兩種方案方案一：110kv側(cè)采用單母分段的

39、連接方式，35kv側(cè)采用單母分段連接，10kv側(cè)采用單母分段連接。方案二：110kv側(cè)采用單母分段的連接方式，35kv側(cè)采用雙母線連接，10kv側(cè)采用單母分段連接。 此兩種方案的比較方案一 110kv側(cè)采用單母分段的連接方式，供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便，35kv、10kv采用單母分段連線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟性的要求。 方案二雖供電更可靠，調(diào)度更靈活，但與方案一相比較，設(shè)備增多，配電裝置布置復(fù)雜，投資和占地面增大，而且，當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為操作電器使用，容易

40、誤操作。由以上可知，在本設(shè)計中采用第一種接線，即110kv側(cè)采用單母分段的連接方式，35kv側(cè)采用單母分段連線，10kv側(cè)采用單母分段連接。3.6 主接線中的設(shè)備配置隔離開關(guān)的配置 1、中小型發(fā)電機出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)：容量為220mw及以上大機組與雙繞組變壓器為單元連接時，其出口不裝設(shè)隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點。 2、在出線上裝設(shè)電抗器的610kv配電裝置中，當(dāng)向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應(yīng)各裝設(shè)一組出線隔離開關(guān)。 3、接在發(fā)電機、變壓器因出線或中性點上的避雷器不可裝設(shè)隔離開關(guān)。 4、中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；自藕變壓器的中性點則不必

41、裝設(shè)隔離開關(guān)。接地刀閘或接地器的配置 1、為保證電器和母線的檢修安全，35kv及以上每段母線根據(jù)長度宜裝設(shè)12組接地刀閘或接地器，每兩接地刀閘間的距離應(yīng)盡量保持適中。母線的接地刀閘宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)和母聯(lián)隔離開關(guān)上，也可裝于其他回路母線隔離開關(guān)的基座上。必要時可設(shè)置獨立式母線接地器。 2、63kv及以上配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路宜配置接地刀閘。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)，并應(yīng)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，同期點的兩側(cè)都能提取到電壓。 2、6220kv電壓等級

42、的每組母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。 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)裝設(shè)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。 5、發(fā)電機出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調(diào)整裝置需要。當(dāng)發(fā)電機配有雙套自動電壓調(diào)整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設(shè)一組電壓互感器。電流互感器的配置 1、凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。 2、在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：

43、發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。 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。 4、一臺半斷路器接線中，線路線路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器。線路變壓器串，當(dāng)變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設(shè)三組電流互感器。避雷器的裝置 1、配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進出線裝設(shè)避雷器時除外。 2、旁路母線上是否需要裝設(shè)避雷器，應(yīng)視在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設(shè)備的電氣距離是否滿足要求而定。 3、220kv及以下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)

44、一組避雷器。 4、三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺避雷器。 5、下列情況的變壓器中性點應(yīng)裝設(shè)避雷器 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關(guān)時。 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為全絕緣，但變電站為單進線且為單臺變壓器運行時。 接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點上。 6、變電站35kv及以上電纜進線段，在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器。 7、sf6全封閉電器的架空線路側(cè)必須裝設(shè)避雷器。 8、110220kv線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。4 短路電流計算4.1短路電流計算的目的短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴(yán)重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會

45、影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，都必須對短路電流進行計算。短路電流計算的目的：電氣主接線比選、選擇導(dǎo)體和電器、確定中性點接地方式、計算軟導(dǎo)線的短路搖擺、確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距、驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓、選繼電保護裝置，進行整定。4.2 短路電流計算的規(guī)定和步驟 4.2.1短路電流計算的一般規(guī)定 1、驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方

46、式，而不應(yīng)僅按在切換過程中可能并列運行的接線方式。2、選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的導(dǎo)步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。3、選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。4、導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。 4.2.2短路計算基本假設(shè)1、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；2、所有電源的電動勢相位角相同；3、電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；4、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；5、元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不

47、計負(fù)荷的影響； 4.2.3計算短路電流的步驟 目前在電力變電站建設(shè)工程設(shè)計中，計算短路電流的方法通常是采用實用曲線法，其步驟如下：1、選擇要計算短路電流的短路點位置；2、按選好的設(shè)計接線方式畫出等值電路圖網(wǎng)絡(luò)圖；1）在網(wǎng)絡(luò)圖中，首選去掉系統(tǒng)中所有負(fù)荷之路，線路電容，各元件電阻；2）選取基準(zhǔn)容量 和基準(zhǔn)電壓ub（一般取各級的平均電壓）；3）將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)么電抗；4）由上面的推斷繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖；3、對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標(biāo)幺值，即轉(zhuǎn)移電抗；4、求其計算電抗；5、由運算曲線查出短路電流的標(biāo)么值；6、計算有名值和短

48、路容量；7、計算短路電流的沖擊值；1）對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值：有名值：2）計算短路容量，短路電流沖擊值短路容量：短路電流沖擊值：8、 繪制短路電流計算結(jié)果表4.3三相短路計算解：1、計算各阻抗標(biāo)值200mw的發(fā)電機的電抗標(biāo)值：x1*=xd*（sj/se）=0.167*（100*0.86）/800=0.0184*240mva的變壓器：x2*=（ud%/100）*（sj/sd）=（14/100）*100/（260*4）=0.013575km線路：x3*=x0l*（sj/u2p）=0.4

49、*75*（100/2302）=0.05780km線路：x4*=x0l*（sj/u2p）=0.4*80*（100/2302）=0.06容量為1000mva的發(fā)電機x5*=xd*（sj/se）=0.04*（100/1000）=0.0042*120mva的變壓器：ud1%=1/2(ud12%+ud31%-ud23%)=1/2(24.7+14.7-8.8)=15.3ud2%=1/2(ud12%+ud23%-ud31%)=1/2(24.7+8.8-14.7)=9.4ud3%=1/2（ud23%+ud31%-ud12%）=1/2(8.8+14.7-24.7)=-0.60x6*=x7*=（ud1%/100）

50、*（sj/sb）=（15.3/100）*（100/120）=0.1275x8*=x9*=（ud2%/100）*（sj/sb）=（9.4/100）*（100/120）=0.07830km線路：x10*=x11*=x0l*（sj/u2p）=0.4*30*（100/1152）=0.091sfpsl-40000/110的技術(shù)參數(shù)：ud12%=10.5，ud23%17.5，ud31%6.5ud1%=1/2(ud12%+ud31%-ud23%)=1/2(10.5+17.5-6.5)=10.75ud2%=1/2(ud12%+ud23%-ud31%)=1/2(10.5+6.5-17.5)=-0.250ud3%

51、=1/2(ud23%+ud31%-ud12%)=1/2(17.5+6.5-10.5)=6.75x12*=(ud1%/100)*(sj/sb)=(10.75/100)*(100/40)=0.269 x14*=(ud3%/100)* (sj/sb)= (6.75/100)* (100/40)=0.169 x13*=0等值電路圖：13/0oo4/0.063/0.0572/0.01351/0.0187/0.12759/0.07811/0.0916/0.12758/0.07810/0.09112/0.26935kv10kv14/0.1695/0.004 圖4-1 等值電路圖220kv110kv18/0.

52、26935kv10kv19/0.43817/0.1482515/0.064s1s216/0.0885圖4-2 簡化圖簡化得4-2圖（如上）其中：x15*=x4*+x5*=0.06+0.004=0.064x16*=x1*+x2*+x3*=0.057+0.0135+0.018=0.0885x17*=(x6*+x8*+x10*)/2=(0.1275+0.078+0.091)/2=0.014825x18*=x12*+x13*=0.269x19*=x12*+x14*=0.269+0.169=0.43815/0.06416/0.0885s1s2220kv2、110kv側(cè)發(fā)生三相短路：等值電路如下：圖4-3 等值電路 解：y轉(zhuǎn)化，得：x20*=x15*+x17* (x17*+x15*)/x16* =0.064+0.148(0.064+0.148)/0.0885=0.319x21*=x16*+x17*×(x16*+x17*)/x15* =0.0885+0.148(0.0855+0.0148)/0.064=0.4420/0.31921/0.44s1s2220kvy轉(zhuǎn)化后的電路如下：圖4-4 y轉(zhuǎn)化后的電路圖電抗的計