畢業(yè)設計（論文）110kV變電站一次部分設計

1、畢 業(yè) 設 計 論 文題目：110kv變電站一次部分設計 系 別： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 電氣工程及其自動化姓 名： 學 號： 指導教師： 河南城建學院2009年 6 月 日河南城建學院 畢業(yè)設計（論文）任 務 書題 目110kv變電站一次部分設計系 別電氣與電子工程系專業(yè)電氣工程及其自動化班級學號學生姓名指導教師發(fā)放日期河南城建學院教務處制河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文）任務書一、主要任務與目標：主要任務：完成110kv變電站一次部分的設計和相關計算，并編寫畢業(yè)設計說明書。目標：1、培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識的能力。2、培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力。3、培養(yǎng)學生調查研究、查閱技術文

2、獻、資料、手冊以及編寫技術文獻的能力。二、主要內容與基本要求：主要內容：某郊區(qū)變電站，電壓等級為110/10kv，站區(qū)平均海拔200米，年最高氣溫+40，最低氣溫-15，年平均氣溫14，系統(tǒng)通過一條110kv架空線路向變電站供電，距離15公里，系統(tǒng)最大運行方式下折算至變電站高壓側母線的阻抗標幺值為1.5，s=100mva.10kv電壓等級處連接的負荷有鎮(zhèn)區(qū)、機械廠、兩家紡織廠、農藥廠、面粉廠、耐火材料廠、鋁廠，它們的最大負荷分別為1000 kw、5000 kw、5000（x2）kw、1000 kw、1000 kw、1000 kw、800kw，功率因數均為0.9，均通過架空線得以供電?；疽螅?/p>

3、對該變電站一次部分進行設計，包括：變電所總體分析，負荷分析計算與主變壓器選擇，無功補償設計，電氣主接線設計，短路電流的計算，主要電氣設備選擇，防雷保護設計等。三、計劃進度：畢業(yè)設計從第5周到第16周共12周時間。第5周，熟悉題目，查閱資料，調研。第613周，進行系統(tǒng)設計和計算。第14周，征求現場指導老師的意見，對設計進行改進。第15周，編寫整理設計說明書。第16周，答辯。四、主要參考文獻：1、牟道槐，發(fā)電廠變電站電氣部分，重慶大學出版社2、劉介才，工廠供電，機械工業(yè)出版社3、應震華，發(fā)電廠變電所電氣接線和布置，水利水電出版社4、劉寶貴，發(fā)電廠變電所電氣部分，中國電力出版社指導教師（簽名）： 年

4、 月 日教研室審核意見： （建議就任務書的規(guī)范性；任務書的主要內容和基本要求的明確具體性；任務書計劃進度的合理性；提供的參考文獻數量；是否同意下達任務書等方面進行審核。） 教研室主任簽名： 年 月 日注：任務書必須由指導教師和學生互相交流后，由指導老師下達并交教研室主任審核后發(fā)給學生，最后同學生畢業(yè)論文等其它材料一起存檔。成績評定·成績評定說明一、答辯前每個學生都要將自己的畢業(yè)設計（論文）在指定的時間內交給指導，教師，由指導教師審閱，寫出評語并預評分。二、答辯工作結束后，答辯小組應舉行專門會議按學校統(tǒng)一的評分標準和評分辦法，在參考指導教師預評結果的基礎上，評定每個學生的成績。系對專業(yè)

5、答辯小組提出的優(yōu)秀和不及格的畢業(yè)設計（論文），要組織系級答辯,最終確定成績，并向學生公布。三、各專業(yè)學生的最后成績應符合正態(tài)分布規(guī)律。四、具體評分標準和辦法見平頂山工學院畢業(yè)設計（論文）工作條例中附錄2。五、答辯小組評分包括兩部分：（1）學生答辯情況的得分和評閱教師評分；（2）指導教師對學生畢業(yè)設計（論文）的評分畢業(yè)設計（論文）成績評定班級 姓名 學號綜合成績： 分（折合等級 ）答辯小組組長簽字 年 月 日·答辯小組評定意見·一、評語（根據學生答辯情況及其論文質量綜合評定）。二、評分（按下表要求評定）評分項目答 辯 小 組 評 分評 閱 教 師 評 分合計（40分）完成任務

6、情 況（5分）畢業(yè)設計（論文）質量（5分）表達情況（5分）回答問題情 況（5分）質 量（正確性、條理性、創(chuàng)造性、實用性）（10分）成果的技術水平（科學性、系統(tǒng)性）（10分）答辯小組成員簽字 年 月 日 畢業(yè)答辯說明1、答辯前，答辯小組成員應詳細審閱每個答辯學生的畢業(yè)設計（論文），為答辯做好準備，并根據畢業(yè)設計（論文）質量標準給出實際得分。2、嚴肅認真組織答辯，公平、公正地給出答辯成績。3、指導教師應參加所指導學生的答辯，但在評定其成績時宜回避。4、答辯中要有專人作好答辯記錄。·指導教師評定意見·一、對畢業(yè)設計（論文）的學術評語（應具體、準確、實事求是）： 簽字： 年 月 日

7、二、對畢業(yè)設計（論文）評分按下表要求綜合評定。（1）理工科評分表評分項目（分值）工作態(tài)度與 紀 律（10分）畢業(yè)設計（論文）完成任務情況與水平（工作量與質量）（20分）獨 立工作能力（10分）基礎理論和基本技能（10分）創(chuàng) 新能 力（10分）合 計（60分）得分（2）文科評分表評分項目（分值）文獻閱讀與文獻綜述（10分）外文翻譯（10分）論文撰寫質量（10分）學習態(tài)度（10分）學術水平（20）論證能力與創(chuàng)新（40分） 合 計（100分）得分 指導教師簽字： 年 月 日目 錄摘要 3第一章 變電所總體分析 5第二章 電氣主接線 62.1 110kv電氣主接線 72.2 10kv電氣主接線 72.

8、3 站用變接線 92.4 遠期擴建 10第三章 負荷計算及主變的選擇 11 31 負荷計算 11 3.2 主變臺數、容量和型式的確定 12第四章 無功補償及電壓調整 1441 無功補償 1442 電壓調整 14第五章 短路電流的計算 16第六章 主要電氣設備選擇 18 6.1母線的選擇 206.2 高壓斷路器的選擇 21 6.3 隔離開關的選擇 23 6.4 電流互感器的選擇與配置 25 6.5電壓互感器的選擇與配置 27 6.6 絕緣子和穿墻套管的選擇 31第七章 防雷保護的設計327.1 雷電直擊的防護 327.2 雷電過電壓的防護 337.3雷電侵入波過電壓的防護 337.4避雷器的選型

9、 34致謝 35參考文獻 36附圖1 電氣主接線圖 37附圖2 交流系統(tǒng)接線圖38摘 要為滿足經濟發(fā)展的需要，根據有關部門的決定修建1所110kv郊區(qū)變電站。本工程初步設計內容為變電站電氣一次部分設計，新建的變電站從一條110kv架空線路受電，其負荷僅有10kv一個電壓等級。本設計首先根據任務書上所給系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數，分析負荷發(fā)展趨勢，并通過對負荷資料的分析，安全、經濟及可靠性方面考慮，確定了110kv、10kv以及站用電的主接線；然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號；再確定無功補償；最后，根據最大持續(xù)工作電流及短路電流計算的

10、計算結果，對母線、高壓斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器進行了選型，確定防雷保護，從而完成了110kv電氣一次部分的設計。關鍵詞：變電站 主接線 主變壓器 短路電流計算 設備選型abstractfor satisfying the demand that economy development, the authorities concerned decide to construct a suburban transformer substation of 110kv.this engineering first step design content is the transform

11、er substation of electric design. this new transformer substation obtain power from a circuit(110kv) . there is only one low voltage degree in the substation 10kv. firstly，according to the parameter of system，circuit and all loads provided in the task-book，this design analyze the tendency of loads d

12、evelopping ，consider loadscase and the safety，economic and reliability of the programme，confirm the construction of circuit.secondly，confirm the main transformers quantity，capacity and types by the area covered and calculating loads ，so do the transformer inside.then confirm the reactive power compe

13、nsation.finally，select the appropriate model of bus，high-voltage circuit breakers, isolating switches, voltage transformer, current transformer according the maximum sustained current and the short-circuit current calculation，confirm the lightning protection，and finish a part of 110kv electric at la

14、st.key words：substation ，main connection， main transformer，short-circuit current calculation， equipment selection第一章 變電站總體分析1建設性質及規(guī)模： 待設計變電所為一郊區(qū)變電所。電壓等級：110/10kv進出線回路數：110kv為一回，10kv八回。2所址地理位置及地理、氣象條件： 本變電所所址位于某中型城市邊緣，所址地勢平坦，進出線方便；空氣污染輕微；土質為黃沙土壤，土壤電阻率500*m ；所區(qū)平均海拔200米，年最高溫度+40。c，最低溫度-15。c，年平均氣溫14。c，最

15、熱月平均溫度+30。c，土壤溫度15。c。3、系統(tǒng)情況：系統(tǒng)通過一條110kv架空線路向變電站供電，距離15公里，系統(tǒng)最大運行方式下折算至變電站高壓側母線的阻抗標幺值為1.5，sb=100mva。 4. 負荷情況：負荷如下表：電壓負荷名稱最大負荷kwcos供電方式10kv鎮(zhèn)區(qū)100009架空機械廠500009架空紡織廠1500009架空紡織廠2500009架空農藥廠100009架空面粉廠100009架空耐火材料廠100009架空鋁廠80009架空 第二章 電氣主接線設計現代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務。其主接線的好壞不僅影響到

16、發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農業(yè)生產和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。1.運行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。2.具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。 3.操作應盡可能簡單、方便主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤

17、操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。4.經濟上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經濟效益。5.應具有擴建的可能性由于我國工農業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質、出線數目的多少、電網的結構等。 2.1 110kv側電氣主接線 根據設計資料，系統(tǒng)通過一條110kv架空線路向變電站供電，該變電站向郊區(qū)供電，且用電負荷都不大，考慮到主接線的經濟性，1

18、10kv側可采用線變組接線，如下圖所示：線路變壓器單元接線2.2 10kv側電氣主接線方案1單母線接線 單母線接線單母線接線具有簡單清晰、設備少、投資少、運行操作方便，且有利于擴建等優(yōu)點。但可靠性和靈活性較差，當母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開它所接的電源；與之相接的所有電力裝置，在整個檢修期間的均需停止工作。一般只使用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器的以下三種情況： 610kv配電裝置的出線回路數不超過5回； 3563kv配電裝置的出線回路數不超過3回； 110220kv配電裝置的出線回路數不超過2回。方案2單母線分段接線單母線分段接線其適用范圍為： 610kv配電裝置的出線回路數為6回及

19、以上時； 3563kv配電裝置的出線回路數為48回時； 110220kv配電裝置的出線回路數為34回時。方案3雙母線接線 雙母線接線當出線回路數或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復供電、母線或母線設備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運行調度對接線的靈活性有一定要求時采用，各級電壓采用的具體條件如下： 610kv配電裝置，當短路電流較大、出線需要帶電抗器時； 3563kv配電裝置，當出線回路數超過8回時，或連接的電源較多、負荷較大時； 110220kv配電裝置出線回路數為5回及以上時，或當110220kv配電裝置在系統(tǒng)中居于重要地位，出線回路數為4回及以上時。三種方案相

20、比較，考慮到本期只上一臺主變，適合采用運行操作方便的方案1。故根據規(guī)程，10kv側可采用方案1單母線接線。 2.3 站用電接線變電站的設計需要考慮站用變的接線。站用變主要承擔以下四部分負荷：照明，檢修，設備（例如：端子箱的加熱，排出sf6廢氣等等），生活用電。（詳見附圖2）對于大中型變電站，通常裝設兩臺站用變壓器。因站用負荷較重要，考慮到該變電站遠期具有兩臺主變壓器和兩段10kv母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設兩臺站用變壓器，并采用暗備用的方式。站用變壓器的容量應滿足經常的負荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用?？紤]到兩臺站用變壓器采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓

21、器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當任意一臺變壓器因故障被斷開后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。由s站1=（2+4+3+4+5+20+10）/（1-10%）53.3（kva） s站1=（2+4+3+4+5+3+6+10）/（1-10%）41.1（kva）或，根據所用負荷為變電站總負荷的0.1%0.5%，這里取總負荷的0.3%計算：s站=（1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800）*0.3% =59.4（kva）再根據現有變壓器型號，選“sc9-80”較為合適。一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式，選用一臺額定容量為80kva的站用變壓器。接于

22、10kv母線上。2.4 遠期擴建該變電站為郊區(qū)變電站，目前，系統(tǒng)通過一條110kv架空線路向變電站供電，且用電負荷較小，根據當前國家形勢與政策，考慮其遠期擴建的可能性如下：若進線增加為兩回，則110kv側可采用橋形接線；若遠期計劃進線超過兩回，可在本期主接線的110kv進線與主變壓器之間預留110kv母線及一組開關的位置，遠期110kv側采用單母分段接線。10kv側均可采用單母分段接線。遠期擴建后的最終主接線如附圖1所示（為保證供電的可靠性，對于較為重要的用電負荷，例如鋁廠等，可在廠內自備柴油發(fā)電機，但，不在變電站的設計范圍內）。第三章 負荷計算及主變的選擇為了最終確定網絡結構和主接線的形式，

23、并進一步確定主接線的用電設備，首先應進行負荷計算。這主要是依據：相同性質的電能用戶具有相似的用電規(guī)律，由于經濟發(fā)展，人們生活水平提高所帶來的用電需求量的增加。計算負荷是一個假想的持續(xù)負荷，其熱效應與同時間內實際變動負荷所產生的熱效應相等。在供配電系統(tǒng)中，以30min的最大計算負荷作為選擇電氣設備的依據，并認為只要電氣設備能承受該負荷的長期作用，即可在正常情況下長期運行。一般將這個最大計算負荷簡稱為計算負荷pc。3.1 負荷計算要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側的最大持續(xù)工作電流，首先必須要計算各側的負荷：10kv側負荷和110kv側負荷。由公式 （2-1）式中 某電壓等級的計

24、算負荷同時系數（10kv取0.85、35kv各負荷與10kv各負荷之間取0.9、站用負荷取0.85）%該電壓等級電網的線損率，一般取5%p、cos各用戶的負荷和功率因數根據10kv側負荷的計算視在功率，可對主變壓器進行選擇。而實際工程中這一過程并不需要繁瑣的計算，只需按如下式子（1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800）*1.5=29700（kva）（已將線損等考慮在內）或 （1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800）/0.6=33000（kva）然后，根據實際中的變壓器，選擇合適的變壓器型號。 3.2 主變臺數、容量和型式的確定1.

25、主變臺數的確定： 對于樞紐變電站在中、低壓側已構成環(huán)網的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。 對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器，以提高供電可靠性?？紤]到本次設計的變電站為用電負荷不大的郊區(qū)變電站，且目前進線為一回，故，本期可只上一臺主變。2.主變壓器容量的確定： 主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期1020年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。 根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時

26、間內，應保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電站，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的7080%。根據10kv側負荷的計算視在功率及實際中變壓器的各種型號，本期選擇一臺容量為31.5mva的主變壓器就可滿足負荷需求。3.主變壓器型式的確定：1 容量為300mw及以下機組單元連接的主變壓器和330kv及以下電力系統(tǒng)中，一般都應選用三相變壓器（因單相變壓器組相對投資大、占地多、運行損耗也較大，同時配電裝置結構復雜，也增加了維修工作量；特殊情況例外）。 變壓器三相繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。 我國110kv及以上電壓，變壓器繞組都采用y連接；35kv采用

27、y連接，其中性點多通過消弧線圈接地；35kv以下電壓，變壓器繞組都采用連接。在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制3次諧波對電源的影響等因素，根據以上變壓器繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般都選用yn，d11常規(guī)接線（因全星形接線變壓器用于中性點不接地系統(tǒng)時，3次諧波無通路，將引起正弦波電壓畸變，并對通信設備發(fā)生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響）。3 為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質量，電壓必須維持在允許范圍內。而有載調壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動。通常，發(fā)電廠主變壓器中很少采用有載調壓，因為可以通過調節(jié)發(fā)電機勵磁來實現調節(jié)電壓；而變電所一般采用有載

28、調壓。根據以上原則，選擇的主變壓器型號及參數如下表所示：型號額定容量（kva）額定電壓（kv）空載電流（%）空載損耗（kw）負載損耗（kw）阻抗電壓（%）高壓低壓sfz7-31500/11031500110+/-8*1.25%6.3，6.610.5，1142.214810.5第四章 無功補償及電壓調整4.1 無功補償因本站有不少無功負荷，為了防止無功倒送，也為了保證用戶的電壓，以及提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經濟性，應進行合理的無功補償。本設計中，各用電負荷的功率因數均已達到0.9，故，只需對主變壓器進行補償即可?！霸谌狈Y料時，對于35110kv變電所，可按主變壓器額定容量的10%30%作

29、為所需補償的最大容性無功量。地區(qū)無功缺額較少或距離電源點較近的變電所，取較低值；地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所，取較高值”。根據設計規(guī)范第3.7.1條自然功率未達到規(guī)定標準的變電所，應安裝并聯電容補償裝置，電容器裝置應設置在主變壓器的低壓側或主要負荷側，電容器裝置宜用中性點不接地的星型接線。qcc=31500*15%=4725（kvar）并聯電容補償成套裝置（簡稱并聯補償成套裝置）適用于工頻電力系統(tǒng)，以提高功率因數、降低線損、調整電壓、穩(wěn)定系統(tǒng)，從而提高供電質量，充分發(fā)揮供發(fā)電設備潛力。該裝置主要連接在610kv母線上，與負荷并聯使用。本設計中，既然只需對主變壓器進行補償，那么，可選

30、擇兩套并聯補償成套裝置tbb310-2400/400裝設在10kv母線上進行補償中壓集中補償。4.2 電壓調整當系統(tǒng)的無功功率供應比較充裕時，各變電所的調壓問題可以通過選擇變壓器的分接頭來解決。當最大負荷和最小負荷兩種情況下的電壓變化幅度不很大又不要求逆調壓時，適當調整普通變壓器的分接頭一般就可滿足要求；當電壓變化幅度比較大或要求逆調壓時，宜采用帶負荷調壓的變壓器。在系統(tǒng)無功不足的條件下，不宜采用調整變壓器分接頭的方法來提高電壓。因為當某一地區(qū)的電壓由于變壓器分接頭的改變而升高后，該地區(qū)所需的無功功率也增大了，這就可能擴大系統(tǒng)的無功缺額，從而導致整個系統(tǒng)的電壓水平更加下降。從全局來看，這樣做的

31、效果是不好的。在需要附加設備的調壓措施中，對無功功率不足的系統(tǒng)，首要問題是增加無功功率電源，因此以采用并聯電容器、調相機或靜止補償器為宜。第五章 短路電流的計算1.短路電流的發(fā)生短路電流發(fā)生的原因主要有：雷擊或高電位侵入；絕緣老化或外界機械損傷；誤操作（最常見的誤操作是帶負載拉隔離開關和未拆檢修接地線就合閘引起的短路）；動、植物造成的短路。從短路發(fā)生的類型來看，單相短路或接地的發(fā)生率最高；從短路發(fā)生的部位來看，線路（尤其是架空線路）上發(fā)生的短路或接地比例最大。我國的中壓系統(tǒng)采用中性點不接地系統(tǒng)，主要就是為了避免單相接地造成的停電。2.計算短路電流的必要性短路電流產生力效應和熱效應足以使設備受到

32、破壞；短路點附近母線電壓嚴重下降，使接在母線上的其他回路電壓嚴重低于正常工作電壓，會影響電氣設備的正常工作，甚至可能造成電機燒毀等事故；短路點處可能產生電?。徊粚ΨQ短路可能在系統(tǒng)中產生復雜的電磁過程，從而產生過電壓等新的危害；不對稱短路使磁場不平衡，會造成空間電磁污染。所以，計算短路電流就是為了：校驗系統(tǒng)設備能否承受可能發(fā)生的最嚴重短路；作為設置短路保護的依據；可通過短路電流大小判斷系統(tǒng)電氣聯系的緊密程度，作為評價各種接線方案的依據之一。3.計算短路電流計算短路電流可采用有名值法和標幺值法。工程上計算短路電流常用標幺值法，這是由于工程上常會遇到各種電氣參量，這些參量在量值上可能差異很大，因此對

33、其進行對比分析就比較困難，計算上也甚為不便。標幺制就是工程方法中對“量”進行處理的一個典型體系，總體上講，它有以下一些優(yōu)點：易于從量值上比較各種元件的特性參數；便于從量值的角度判斷電氣設備和系統(tǒng)參數的好壞；在有多個電壓等級的電網中，能極大地方便短路電流計算。在線路阻抗中，架空線路的電抗成分遠大于電阻成分，可近似認為其阻抗為純電抗；電纜線路中，電阻和電抗成分大致相當。另外，在中、高壓系統(tǒng)中，因短路阻抗以電抗為主，故可認為變壓器短路阻抗就是短路電抗；但，對于低壓系統(tǒng)，或電纜線路的中壓系統(tǒng)，當電阻不能忽略時，就要分別計算短路阻抗中的短路電阻rk.t*和短路電抗x k.t*。三相短路電流的大小取決于電

34、壓大小和短路回路阻抗大小，而短路回路的阻抗是由各種系統(tǒng)元件阻抗構成的，這些元件包括變壓器、線路、串聯電抗器等。由設計出來的主接線抽象得到的簡單電路如下：xdwedsadadadak（3）110/10kv15km電源本設計中的短路電流計算并未遵循常規(guī)。已知“系統(tǒng)最大運行方式下折算至變電站高壓側母線的阻抗標幺值為1.5，sb=100mva”，主變阻抗的標幺值 x*t=uk（%）/100*sb/sn=（10.5/100）*（100/31.5）0.33則，短路回路的等值阻抗 x*=1.5+0.33=1.83取e*=1，則k點處的短路電流標幺值 i*k=1/ x*=1/1.830.546則，k點處的短路

35、電流為ik.（3）= i*k*( sb/ ub)=0.546*(100/10)=5.46(ka)流過電壓等級的短路電流為 ik.（3）= ik.（3）/ k=0.496 (ka)，其中k=110/10 第六章 主要電氣設備選擇 由于電氣設備和載流導體的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，電氣設備和載流導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。電氣設備選擇的一般原則為： 應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。 應滿足安裝地點和當地環(huán)境條件校核。 應力求技術先進和經濟合理。 同類設備應盡量減少品種。 與整個工程

36、的建設標準協調一致。 選用的新產品均應具有可靠的試驗數據并經正式簽訂合格的特殊情況下選用未經正式鑒定的新產品應經上級批準。校驗的一般原則： 電器在選定后應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最嚴重情況的短路電流。 用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定。 短路的熱穩(wěn)定條件 qdt在計算時間ts內，短路電流的熱效應（ka2s）itt秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ka2s）t設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間ts按下式計算t=td+tkd式中td 繼電保護裝置動作時間內（s）tkd斷路的全分閘時間（s） 動穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短

37、時電流機械效應的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：上式中 短路沖擊電流幅值及其有效值 允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值 絕緣水平： 在工作電壓的作用下，電器的內外絕緣應保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應按電網中出現的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。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根據實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。電氣設備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設計的主要內容之一。正確的選擇電氣設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在進行電氣設備選擇

38、時必須符合國家有關經濟技術政策。技術要先進，經濟要合理，安全要可靠，運行要靈活，而且要符合現場的自然條件要求。所選設備正常時應能可靠工作，短路時應能承受多種短路效應。電氣設備的選擇應遵循以下兩個原則：.按正常工作狀態(tài)選擇；.按短路狀態(tài)校驗。按正常工作狀態(tài)選擇的具體條件：（1）.額定電壓：電氣設備的最高允許工作電壓不得低于裝設回路的最高運行電壓。一般220kv及以下的電氣設備的最高允許工作電壓為1.15ue。所以一般可以按照電氣設備的額定電壓ue不低于裝設地點的電網的額定電壓uew: ueuew（2）.額定電流：所選電氣設備的額定電流ie不得低于裝設回路最大持續(xù)工作電流imax: ieimax。

39、計算回路的imax應該考慮回路中各種運行方式下的在持續(xù)工作電流：變壓器回路考慮在電壓降低5時出力保持不變，所以imax1.05 iet;母聯斷路器回路一般可取變壓器回路總的imax；出線回路應該考慮出線最大負荷情況下的imax。按短路狀態(tài)校驗的具體條件：（1）.熱穩(wěn)定校驗：當短路電流通過所選的電氣設備時，其熱效應不應該超過允許值：qyqd（2）.動穩(wěn)定校驗：所選電氣設備通過最大短路電流值時，不應因短路電流的電動力效應而造成變形或損壞：ichidw61 各級電壓母線的選擇選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應考慮如下內容： 、選擇母線的材料，結構和排列方式；、選擇母線截面的大?。?、檢驗母線短路時的熱

40、穩(wěn)定和動穩(wěn)定；、對35kv以上母線，應檢驗它在當地睛天氣象條件下是否發(fā)生電暈；、對于重要母線和大電流母線，由于電力網母線振動，為避免共振，應校驗母線自振頻率。110kv母線一般采用軟導體型式。軟導體有鋁絞線、鋼芯鋁絞線、耐熱鋁合金絞線、擴徑導線、鋁鎂硅合金導線、銅絞線等種類，主要用于架空電力線路輸送電能及架空避雷線。其中擴徑導線一般用于330kv及以上超高壓架空輸電線路上；鋁鎂硅合金導線適用于山區(qū)和丘陵地帶，用于重冰區(qū)或大跨越輸電線路等。鋁絞線及鋼芯鋁絞線均適用于架空電力線路作為輸送電能之用。但鋁絞線由于機械強度低，耐腐蝕性能差，故使用范圍受到一定限制；鋼芯鋁絞線強度和載流能力在一定范圍內均能

41、滿足要求，且施工安裝方便，目前在各級電壓配電裝置及輸電線路上得到廣泛應用。而110kv母線的工作電流：i=1.05*31500/1103=173.6038（a），故，選用lgj-50型鋼芯鋁絞線。10kv母線一般采用硬導體型式。導體通常由銅、鋁、鋁合金及鋼材料制成。銅導體一般在下列情況下才使用：位于化工廠（其排出大量腐蝕性氣體對鋁質材料有影響者）附近的屋外配電裝置；發(fā)電機出線端子處位置特別狹窄以及鋁排截面太大穿過套管有困難時； 持續(xù)工作電流在4000a以上的矩形導體，由于安裝有要求且采用其他型式的導體有困難時。載流導體一般使用鋁或鋁合金材料。我國目前常采用的硬導體型式有矩形、槽形和管形等。單片

42、矩形導體具有集膚效應系數小、散熱條件好、安裝簡單、連接方便等優(yōu)點，一般適用于工作電流i2000a的回路中。而多片矩形導體集膚效應系數比單片導體的大，所以附加損耗增大，且在工程實用中，多片矩形導體適用于工作電流i4000a的回路。當工作電流為4000a以上時，導體則應選用有利于交流電流分布的槽形或圓管形的成型導體。因10kv母線的工作電流：i=1.05*31500/103=1909.642（a），所以，選擇尺寸為120*10（寬*厚/*）的單片矩形鋁母線（lmy）。6.2 高壓斷路器的選擇高壓斷路器是主系統(tǒng)的重要設備之一。它的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設備和線路接入電網或退出

43、運行，起著控制作用；當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。高壓斷路器是開關電器中最為完善的一種設備，其最大特點是能斷開電器中負荷電流和短路電流。型式選擇：本次在選擇斷路器，考慮了產品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器以便減少備用件的種類，方便設備的運行和檢修。選擇斷路器時應滿足以下基本要求： 在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也應該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。 在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣性。 應有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。 應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結構簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。

44、1、110kv斷路器的選擇考慮到可靠性和經濟性，方便運行維護和實現變電站設備的無油化目標，且由于sf6斷路器已成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在110kv側采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強、絕緣性能強、額定電流和開斷電流可做得很大、開斷性能好，適于各種工況開斷，斷口電壓可做得較高，體積小，使用壽命和檢修周期長而且使用安全、可靠，運行穩(wěn)定。(1)額定電壓：ue=110kv (2)額定電流：ie>變電所最大長期工作電流igmax （考慮變壓器事故過負荷的能力40%）(3)根據有關資料選擇lw25-110/1250型斷路器，參數如下：型號技術參數額定電流i（a）額定開斷電流（ka）

45、極限通過電流 igf (ka)4秒熱穩(wěn)定電流(ka)lw25-110/125012502525252、主變10kv側斷路器及分段斷路器的選擇真空斷路器由于其噪音小，無火災及爆炸危險，體積小、重量輕，觸頭不易氧化，無污染，可連續(xù)多次操作、開斷性能好、滅弧迅速，運行維護簡單、開距短，滅弧室小巧精確、不需檢修，所須的操作功小，動作快，且于開斷電源大小無關，熄弧后觸頭間隙介質恢復速度快，開斷近區(qū)故障性能好，且適于開斷容性負荷電流等特點。因而被大量使用于35kv及以下的電壓等級中。所以，10kv側采用真空斷路器。（1） 額定電壓：ue=10kv（2） 額定電流：按10kv最大負荷考慮（3） 據有關資料選

46、擇斷路器如下型號技術參數額定電流i（a）額定開斷電流（ka）極限通過電流 igf (ka)4秒熱穩(wěn)定電流(ka)zn-10/1600-31.5160031.58031.5(2s)3、10kv出線斷路器的選擇（1） 額定電壓：ue=10kv（2） 額定電流：按負荷最大的10kv出線考慮（3） 根據有關資料選擇斷路器如下型號技術參數額定電流i（a）額定開斷電流（ka）極限通過電流 igf (ka)4秒熱穩(wěn)定電流(ka)zn-10/6006008.7228.76.3 隔離開關的選擇隔離開關是高壓開關設備的一種，它無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流及短路電流，需與斷路器配套使用，主要是用來隔離電壓

47、，進行倒閘操作的，還可以分、合小電流電路。隔離開關和斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗的項目相同。但由于隔離開關不用來接通和切除短路電流，故，無須進行開斷電流和短路關合電流的校驗。選擇隔離開關時應滿足以下基本要求：. 隔離開關分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別設備是否與電網隔開。. 隔離開關斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。. 隔離開關應具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。. 隔離開關在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。. 隔離開關的結構簡單，動作要可靠。

48、. 帶有接地刀閘的隔離開關，必須裝設連鎖機構，以保證隔離開關的正確操作。1、110kv隔離開關的選擇 (1)額定電壓：ue=110kv (2)額定電流：ie>變電所最大長期工作電流igmax （考慮變壓器事故過負荷的能力40%）(3)根據有關資料選擇gw4-110dw型隔離開關,參數如下：型號技術參數額定電流i（a）極限通過電流 igf (ka)4秒熱穩(wěn)定電流(ka)gw4-110dw63050202、主變10kv側斷路器及10kv分段斷路器兩側隔離開關的選擇（1）額定電壓：ue=10kv（2）額定電流：按10kv最大負荷考慮(3)根據有關資料選擇隔離開關如下型號技術參數額定電流i（a）極限通過電流 igf (ka)10秒熱穩(wěn)定電流(ka)gn1-10/2000200085363、10kv出線斷路器兩側隔離開關及10kv母線pt隔離開關的選擇（1）額定電壓：ue=10kv（2）額定電流：按負荷最大的10kv出線考慮(3)根據有關資料選擇隔離開關如下型號技術參數額定電流i（a）極限通過電流 igf (ka)5秒熱穩(wěn)定電流(ka)gn1-10/60060060206.4 電流互感器的選擇和配置總的說明：、根據電流互感器裝置處電壓等級確定額定電壓、根據ie=igmax110%確定ct一次額定電壓、根據互感器ct用途，確定其級次組別及接線方