110kv變電站的設(shè)計說明

1、 . . . 摘 要變電站是匯集電源、升降電壓和分配電能的場所，是發(fā)電廠和用戶聯(lián)系的中間環(huán)節(jié)。變電站按照其升降電壓的不同分為升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站是為了減少電能在運輸過程中的損耗，將發(fā)電廠發(fā)出的電升壓后輸送到遠方，這種變電站通常與發(fā)電廠聯(lián)系在一起；降壓變電站與負荷中心比較靠近，將高壓電通過變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合的低壓電。在這里我們設(shè)計的是110KV的變電站。通常變電站是由高壓配電室、變壓器室和低壓配電室等組成的。本次設(shè)計以110KV站為主要設(shè)計對象，分為任務(wù)書、計算說明書二部分，同時附有1電氣主接線圖加以說明。該變電站設(shè)有2臺主變壓器，站主接線分為110KV、35 KV和10 KV

2、三個電壓等級。三個電壓等級均單母分段的接線方式。在本變電站的設(shè)計中，包括對變電站總體分析和負荷分析、變電站主變壓器的選擇、主接線、短路電流計算等部分的分析計算以與防雷設(shè)計。在保證供電可靠性的前提下，減少事故的發(fā)生，降低運行費用。變電站的設(shè)計是按照本企業(yè)幾年后的用電量的滿負荷的容量設(shè)計的，不必為將來因為容量小而再重建或擴容，一次設(shè)計到位，減少了投資，并為變電站的安全穩(wěn)定供電提供了保障。關(guān)鍵詞：110KV變電站，短路電流，高壓電氣設(shè)備，防雷保護。67 / 73ABSTRACTPower substation is pooled, and landing voltage electricity di

3、stribution sites, power plants 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 power in the transport process of loss, power plants will boost the electric

4、ity 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. Here we design a 110 kVsubstation. Substation is usually from high-voltage power distri

5、bution room, transformers and low-voltage power distribution room composed of the room.This design is then 110kV transformer substations is for primarily design the objecting, and is divided into the mission book, calculation book, two parts, at the same time fish-eye 1 electricity the lord connect

6、the line diagram to take into the elucidation.That transformer substation establishes to have 2 main transformer of sets, stand the inside lord to connect the line to is divided into 110 kV，35 kV, with 10 kV three electric voltage grades of kV.Every electric voltage grade distinguishes the connectin

7、g of segment the line method with single mother.In the design of the substation, including the right substation overall analysis and load analysis, the main transformer substation choice, Main Connection, short circuit current calculation as part of the analysis and mine design. Guarantee the reliab

8、ility of electricity, under the premise of reducing the occurrence of accidents and reduce operating costs. Substation design is in accordance with the enterprise a few years after the consumption of full-load capacity design. There is no need for the future because the capacity is small and further

9、 expansion or reconstruction, a design in place, reducing the investment, Substation to the security and stability of the power supply to provide protection.Keywords:110kVsubstation, Short circuit current, High voltage electrical equipment, Lightning protection. 目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒論11-1-1 ZY市郊變在電

10、力系統(tǒng)中的地位分析11-1-2 ZY市郊變的作用分析11-1-3 規(guī)模分析11-2 變電所總體分析11-2-1 設(shè)計依據(jù)11-2-2 建站的必要性21-2-3 規(guī)模設(shè)計21-2-4 所址概況21-3 負荷分析21-3-1負荷資料21-3-2 原始資料分析31-3-3 負荷計算3第二章 主變壓器選擇52-1主變型式的選擇52-1-1 變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則52-1-2 變電站主變壓器臺數(shù)的確定52-1-3 變電所主變壓器容量的確定原則52-1-4 待設(shè)計變電所主變壓器容量的選擇與校驗62-1-5 主變壓器繞組數(shù)的確定62-1-6主變壓器相數(shù)的確定72-1-7主變壓器調(diào)壓方式的確定72-1-8

11、主變壓器繞組連接組別的確定72-1-9 主變壓器冷卻方式的選擇72-1-10 容量比82-1-11 各側(cè)額定電壓選擇82-1-12 中性點絕緣問題9第三章 電氣主接線設(shè)計103-1主接線的設(shè)計原則和要求103-2主接線的擬定113-3主接線的比較與選定153-3-1技術(shù)比較153-3-2 經(jīng)濟比較173-4 所用電的設(shè)計193-4-1所用電設(shè)計的要求19第四章 短路電流的計算224-1短路的基本知識224-2計算短路電流的目的224-3短路電流實用計算的基本假設(shè)234-4短路電流的計算244-4-1 電力系統(tǒng)接線簡圖254-4-2 參數(shù)計算254-4-3 短路電流的計算25第五章 主要電氣設(shè)備

12、選擇305-1母線的選擇325-1-1 110kV側(cè)母線選擇325-1-2 10kV母線選擇與校驗345-1-3 10KV側(cè)出線選擇與校驗355-1-4 35kV側(cè)母線選擇355-1-5 35KV側(cè)出線選擇與校驗365-2 斷路器的選擇與校驗375-2-1 110kV斷路器的選擇與校驗375-2-2 10kV側(cè)斷路器的選擇與校驗385-2-3 35kV斷路器的選擇與校驗395-3 隔離開關(guān)的選擇與校驗405-3-1 110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇與校驗405-3-2 10kV側(cè)進線隔離開關(guān)的選擇與校驗405-3-3 10kV側(cè)出線隔離開關(guān)的選擇與校驗415-3-4 35kV側(cè)進線隔離開關(guān)的選擇與校

13、驗415-3-5 35kV側(cè)出線隔離開關(guān)的選擇與校驗425-4 電力電容的選擇435-5 絕緣子與穿墻套管的選擇435-5-1 絕緣子的選擇435-5-2 穿墻套管的選擇455-6 熔斷器的選擇465-7 互感器的選擇與配置485-7-1電流互感器的選擇485-7-2電壓互感器的選擇505-7-3互感器的配置51第六章 配電裝置與電氣總平面布置設(shè)計526-1 配電裝置與電氣總平面設(shè)計的意義526-2 配電裝置的設(shè)計526-2-1 配電裝置設(shè)計應(yīng)滿足的基本原則526-2-2 各電壓級配電裝置型式的選擇526-2-3 10KV配電裝置選擇546-3 總平面布置設(shè)計556-3-1 總平面布置的容和基

14、本要求556-3-2 總平面布置設(shè)計的基本原則56第七章 變電站接地與防雷的設(shè)計577-1 防雷保護的必要577-2變電所中可能出現(xiàn)大氣過電壓的種類577-3變電所的直擊雷保護587-4 避雷針高度的確定587-5 變電所入侵波的保護607-6 接地體和接地網(wǎng)的設(shè)計62結(jié) 論64參考文獻65致 66第一章 緒論1-1 電力系統(tǒng)分析1-1-1 ZY市郊變在電力系統(tǒng)中的地位分析該所為地區(qū)性變電所，處于ZY市近郊，向市區(qū)工業(yè)、生活與郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)與農(nóng)業(yè)用戶供電，為新建變電所。有原始資料（詳見說明書）知，有兩個系統(tǒng)電源向該所供電，分別為：系統(tǒng)一（S1）和系統(tǒng)二（S2），兩系統(tǒng)通過乙變聯(lián)接成環(huán)網(wǎng)。1-1-

15、2 ZY市郊變的作用分析由于ZY市屬于新興工業(yè)城市，根據(jù)發(fā)展需要，原來的供電量已無法滿足發(fā)展的需要，因而考慮建設(shè)ZY市郊變，并向外對S1、S2供電。1-1-3 規(guī)模分析系統(tǒng)容量:Max運行方式下：S1=1500MVA, X1=0.6； S2=200MVA, X2=0.7；Min運行方式下：S1=1300MVA, X1=0.65； S2=170MVA, X2=0.75；電壓允許波動：110KV保證 ±5%之。1-2 變電所總體分析1-2-1 設(shè)計依據(jù)根據(jù)省電力公司XX號文件，關(guān)于ZY變電所設(shè)計任務(wù)書的規(guī)定。1-2-2 建站的必要性 ZY市是一個新型的城市，其工業(yè)發(fā)展相當迅速，原系統(tǒng)的電

16、力供給已不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需求。為此，繼續(xù)建立新的變電站以適應(yīng)新的經(jīng)濟形勢。建成的變電站將滿足市區(qū)工業(yè)、生活與郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)與農(nóng)業(yè)用戶的用電需要。1-2-3 規(guī)模設(shè)計設(shè)計的變電所為110KV變電所，由3個電壓等級110/35/10KV，分兩期完成工程；進出線回路數(shù)：110KV，近期2回，遠景2回； 35V，近期5回，遠景2回； 10KV，近期12，遠景2回。1-2-4 所址概況在有關(guān)部門的大力配合下，根據(jù)要求對所址進行考察，基本情況如下：地理位置：該所位于ZY市近郊，海拔200米，地勢平坦，非強地震區(qū)；地質(zhì)：年最高氣溫+40度，年最低氣溫-20度，年平均氣溫+15度，最熱月平均氣溫+32度；水文

17、氣象:最大覆冰厚度b=10mm,最大風速25m/s,屬于我國第六標準氣象區(qū)；全線為黃土地帶，土壤熱阻率p=80.cm/w,電阻率為100.cm,地耐力為2.4/cm；天然容重r=2g/cm,摩擦角=23°，地下水位較低，水質(zhì)良好，無腐蝕性。綜上所述，選該所可滿足建所的要求。出線走廊情況：線路從S110KV母線出發(fā)至ZY變電所南墻止，全長10。在距離系統(tǒng)2北墻0.25、5、8、9.8處轉(zhuǎn)角90°、25°、45°、78°四次進入ZY變電所。1-3 負荷分析1-3 負荷分析1-3-1負荷資料1-3-2 原始資料分析由負荷資料知，35KV、10KV兩個

18、電壓等級上有負荷，110KV近期無負荷。其中，35KV的負荷中有耐火廠和水泥廠等重要的工業(yè)負荷。其負荷組成、類達15%左右，若斷電將造成較大的經(jīng)濟損失和資源浪費。而10KV的負荷中有棉紡廠、印染廠、橡膠廠、柴油機廠等、類負荷組成較高的負荷，因而需要保證供電的可靠性；同時，由于10KV承擔著市區(qū)的供電，市區(qū)的一些用戶如醫(yī)院、交通調(diào)度等單位對電力供應(yīng)的可靠性要求也是極高的，故而在設(shè)計過程中應(yīng)盡力保證供電的可靠性。 1-3-3 負荷計算為了最終確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和主接線的形式，并進一步確定主接線的用電設(shè)備，首先應(yīng)進行負荷計算，這主要是依據(jù)：1、一樣性質(zhì)的電能用戶具有相似的用電規(guī)律；2、由于經(jīng)濟發(fā)展，人們生

19、活水平提高所帶來的用電需求量的增加。計算負荷是一個假象的持續(xù)負荷，其熱效應(yīng)與同時間實際變動負荷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。在供配電系統(tǒng)中，以30min的最大計算作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，并認為只要電氣設(shè)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。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(cè)的最大持續(xù)工作電流，首先必須要計算各側(cè)的負荷：35KV側(cè)負荷和10KV側(cè)負荷。綜合最大計算負荷：S=K（）（1+）K同時系數(shù)，對于出線回路數(shù)較少的情況，可取0.90.95，出線回路數(shù)較多時，可取0.850.9；線損，可取5%；對35KV近期：S=K（）（1+）=0.

20、95×（）×（1+5%）=9.42MVA遠期：S=K（）（1+）=0.95×（）×（1+5%）=18.84MVA10KV近期：S=K（）（1+）=0.85×（+）×1.05=21.03 MVA遠期：S=K（）（1+）=0.85×（+）×1.05=30.58 MVA綜上：近期負荷：S=KS=0.9×（9.42+21.03）=27.41 MVA遠期負荷：S=KS=0.9×（18.84+30.58）=44.48 MVA第二章 主變壓器選擇2-1主變型式的選擇2-1-1 變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則（1）

21、對于只供給二類、三類負荷的變電站，原則上只裝設(shè)一臺變壓器。（2）對于供電負荷較大的城市變電站或有一類負荷的重要變電站，應(yīng)選用兩臺一樣容量的主變壓器，每臺變壓器的容量應(yīng)滿足一臺變壓器停運后，另一臺變壓器能供給全部一類負荷；在無法確定一類負荷所占比重時，每臺變壓器的容量可按計算負荷的70%80%選擇。（3）對大城市郊區(qū)的一次變電站，如果中、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?yōu)橐?；對地區(qū)性孤立的一次變電站，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變的可能性；對于規(guī)劃只裝兩臺主變的變電站，其變壓器的基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的12級設(shè)計。2-1-2 變電站主變壓器臺數(shù)的確定待設(shè)計變電站由6KM處的系統(tǒng)變電所用

22、35KV雙回架空線路供電，以10KV電纜供各車間供電。該變電所的一車間和二車間為類負荷，其余的為類負荷。類負荷要求有很高的供電可靠性，對于類用戶通常應(yīng)設(shè)置兩路以上相互獨立的電源供電，同時類負荷也要求有較高的供電可靠性，由選擇原則的第2點結(jié)合待設(shè)計變電站的實際情況，為提高對用戶的供電可靠性，確定該變電站選用兩臺一樣容量的主變壓器。2-1-3 變電所主變壓器容量的確定原則（1）按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮1020年的負荷發(fā)展。（2）對重要變電所，應(yīng)考慮一臺主要變壓器停運后，其余變壓器在計算過負荷能力與允許時間，滿足、類負荷的供電；對一般性變電所，一臺主變壓器停運后，其余變壓器應(yīng)

23、能滿足全部供電負荷的70%80%。2-1-4 待設(shè)計變電所主變壓器容量的選擇與校驗按以上條件應(yīng)選兩臺主變壓器，容量的選擇條件是（MVA） 其中，由前面計算結(jié)果按遠景發(fā)展計算：44.48=22.24MVA基于本變電站的情況，由國家標準容量系列標準，宜選容量為31.5MVA的變壓器。以一臺變壓器停運檢修時，保證、級富豪不斷電，按近期校驗:()0.75,()+；代入數(shù)據(jù)：131.50.75=0.7527.41，滿足；131.5（+）+（+）=18.15MVA,滿足。2-1-5 主變壓器繞組數(shù)的確定國電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數(shù)分有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以與低壓繞組分裂式等變壓器，待設(shè)計變

24、電所有35KV、10KV兩個電壓等級且是一座降壓變電所，宜選用雙繞組普通式變壓器。2-1-6主變壓器相數(shù)的確定在330KV與以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來說投資大、占地多、運行規(guī)模也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復雜，也增加了維修工作量，待設(shè)計變電所為35KV降壓變電所，在滿足供電可靠性的前提下，為減少投資，故選用三相變壓器。2-1-7主變壓器調(diào)壓方式的確定為了確保變電所供電量，電壓必須維持在允許圍，通過變壓器的分接頭開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)整圍通常在22.5%以；另一種是帶負荷切換

25、，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整圍可達30%，但其結(jié)構(gòu)較復雜，價格較貴，由于待設(shè)計變電所的負荷均為、類重要負荷，為確保供電質(zhì)量，有較大的調(diào)整圍，我們選用有載調(diào)壓方式。2-1-8主變壓器繞組連接組別的確定變壓器的連接組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運行，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形和三角形兩種，因此對于三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)，110KV與以上電壓等級，三相繞組都采用“YN”連接，35KV與以下采用“Y”連接；對于三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采用“d”連接，若低電壓側(cè)電壓等級為380/220V，則三相繞組采用“yn”連接，在變電所中，為了限制三次諧波，我們選用“Ynd11”常規(guī)連接的變

26、壓器連接組別。2-1-9 主變壓器冷卻方式的選擇電力變壓器的冷卻方式，隨其型號和容量不同而異，一般有以下幾種類型：（1） 自然風冷卻：一般適用于7500KVR一下小容量變壓器，為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管型輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。（2） 強迫油循環(huán)水冷卻：對于大容量變壓器，單方面加強表面冷卻還打不到預期的冷卻效果。故采用潛油泵強迫油循環(huán)，讓水對油管道進行冷卻，把變壓器中熱量帶走。在水源充足的條件下，采用這種冷卻方式極為有利散熱效率高、節(jié)省材料、減少變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件且對冷卻器的密封性能要求較高。即使只有極微量的水滲入油中，也會嚴重地影響油的絕緣性能。故

27、油壓應(yīng)高于水壓0.10.15Mpa，以免水滲入油中。（3） 強迫空氣冷卻：又簡稱風冷式。容量大于等于8000KVA的變壓器，在絕緣允許的油箱尺寸下，即使有輻射器的散熱裝置仍達不到要求時，常采用人工風冷。在輻射器管間加裝數(shù)臺電動風扇，用風吹冷卻器，使油迅速冷卻，加速熱量散出，風扇的啟停可以自動控制，亦可人工操作。（4） 強迫油循環(huán)導向風冷卻：近年來大型變壓器都采用這種冷卻方式。它是利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯的油管中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，二變壓器上層熱油用潛油泵抽出，經(jīng)過水冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。（5） 強迫油循

28、環(huán)風冷卻：其原理與強迫油循環(huán)水冷一樣。（6） 水冷變壓器：變壓器繞組用空心導體制成，在運行中將純水注入空心繞組中，借助水的不斷循環(huán)將變壓器中熱量帶走，但水系統(tǒng)比較復雜且變壓器價格比較高。2-1-10 容量比 對于降壓變壓器，有國標，容量組合有兩種可供選擇100/100/100，100/100/50，由于變電站10KV側(cè)為主要負荷，且兩種的造價相近。 顯然，選擇100/100/100為宜。2-1-11 各側(cè)額定電壓選擇 110KV側(cè)：110KV為受端，選110KV；35KV、10KV，選+10%即121KV、38.5KV、11KV。2-1-12 中性點絕緣問題在110KV與以上的中性點直接接地系

29、統(tǒng)中，為了減少單相接地時的短路電流，有一部分變壓器的中性點采用不接地的方式，因而需要考慮中性點絕緣的保護問題。110KV側(cè)采用分級絕緣的經(jīng)濟效益比較顯著，并且選用與中性點絕緣等級相當?shù)谋芾灼骷右员Ｗo。35KV與10KV側(cè)為中性點不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點都采用全絕緣。綜上所述，選用2臺容量為31.5MVA，型號為SFSZ9-31500/110的變壓器。調(diào)壓圍 11081.25%KV 38.522.5%KV 6.3,6.6,10.5,11KV=10.5 =17.5 =6.5第三章 電氣主接線設(shè)計3-1主接線的設(shè)計原則和要求發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵，是電

30、氣設(shè)備布置、選擇、自動化水平和二次回路設(shè)計的原則和基礎(chǔ)。 電氣主接線的設(shè)計原則： 應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠和變電所所在電力系統(tǒng)的地位和作用。首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求，根據(jù)規(guī)則容量，本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性，保證供需平衡，電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境與自動化規(guī)則與要求等條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟型的要求。電氣主接線的主要要求：1、 可靠性：可靠性的客觀衡量標準時運行實踐主接線的可靠性是其組合元件（包括一次不分和二次部分）在運行中可靠性的綜合，因此要考慮一次設(shè)備和二次部分的故障與其對供電的影響，衡量電氣主接線運行可靠性的一般準則是：（

31、1） 斷路器檢修時，是否影響供電、停電的圍和時間（2） 線路、斷路器或母線故障以與母線檢修時，停電出線回路數(shù)的多少和停電時間長短，能否保證對重要用戶的不間斷供電。（3） 發(fā)電廠、變電所全部停電的可能性。、2、 靈活性：投切發(fā)電機、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便，調(diào)度靈活，電氣主接線的靈活性要求有以下幾方面：（1） 調(diào)度靈活、操作方便，應(yīng)能靈活地投切某些元件，調(diào)配電源和負荷能滿足系統(tǒng)在事故、檢修與特殊運行方式下的調(diào)整要求。（2） 檢修安全，應(yīng)能容易地從初期過渡到最終接線，并在擴建過渡時使一次和二次設(shè)備等所需的改造最少。3、 控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資，要適當

32、限制經(jīng)濟性，通過優(yōu)化比選，應(yīng)盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗少，在滿足技術(shù)要求的前提下，要做到經(jīng)濟合理。電氣主接線的經(jīng)濟性要求有以下幾個方面：（1） 投資省，電氣主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資，一邊要使短路電流小，一邊選擇價格合理的電氣設(shè)備。（2） 占地面積小，電氣主接線的設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導線、絕緣與安裝費用，在運輸條件許可的地方都應(yīng)采用三相變壓器。（3） 電能損耗少，經(jīng)濟合理的選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，避免因兩次變壓而增加投資。3-2主接線的擬定 待設(shè)計變壓所為一座35KV降壓變電所，以10KV電纜線各車間供電，距改變電

33、所6KM處有一系統(tǒng)變電所，用35KV雙回架空線向待設(shè)計的變電所供電，在最大運行方式下，待設(shè)計變電所高壓母線上的短路功率為1000MVA，待設(shè)計變電所的高壓部分為二進二出回路，為減少斷路器數(shù)量與縮小占地面積，可采用橋接線和外橋接線，變電所的低壓部分為二進八處回路，同時考慮以后裝設(shè)兩組電容量要預留兩個出線間隔，故10KV回路應(yīng)至少設(shè)有10回出線，其中，一車間和二車間為類負荷，其余為類負荷，其主接線可采用單母不分段接線，單母分段接線和單母分段帶旁路接線，綜上所述，該變電所的主接線形式初步擬定為6種，如下圖3-1所示圖3-1（a）方案一圖3-1（b）方案二圖3-1（c）方案三圖3-1（d）方案四圖3-

34、1（e）方案五圖3-1（f）方案六3-3主接線的比較與選定3-3-1技術(shù)比較1、橋線路的特點：（1）線路操作方便。（2）正常運行時變壓器操作復雜。（3）橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元間失去聯(lián)系。橋接線試用于兩回進線兩回出線且線路較長，故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換運行方式的發(fā)電廠和變電站中。2、外橋接線的特點：(1)變壓器操作方便。（2）線路投入與切除時，操作復雜。（3）橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系。外橋接線適用于兩回進線兩回出線且線路較短故障可能性小和變壓器需要經(jīng)常切換，且線路有穿越功率通過的發(fā)電廠和變電站中。待設(shè)變電所35KV回路進線為6

35、KM，進線較長，且沒有穿越功率通過，正常運行時兩臺變壓器不需要經(jīng)常切換，經(jīng)比較，橋接線的線路投入與切除操作方便，故以上6種設(shè)計方案中，方案一、方案二和方案三為優(yōu)。3、單母線不分段接線的特點：接線簡單、清晰、設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴建，但其不夠靈活可靠，接到母線上任一元件故障時，均使整個配電裝置停電。4、單母線分段接線的特點： 單母線分段接線也比較簡單、清晰，當母線發(fā)生故障時，僅故障母線段停止工作，另一段母線仍繼續(xù)工作，兩段母線可看成是兩個獨立的電源，提高了供電可靠性，可對重要用戶供電，當一段母線故障或檢修時，必須斷開接在該段母線上的所有支路，使之停止工作，任一支路斷路器檢修時，該支路必

36、須停止工作。5、單母線分段帶旁路接線的特點：在母線引出各元件的斷路器，保護裝置需停電檢修時，通過旁路母線由旁路斷路器與其保護代替，而引出元件可不停電，加旁路母線雖然解決了斷路器和保護裝置檢修不停電的問題，提高了供電的可靠性，但也帶來了一些負面影響，如：a) 旁路母線、旁路斷路器與在各回路的旁路隔離開關(guān)，增加了配電裝置的設(shè)備，增加了占地，也增加了工程投資。b) 旁路斷路器代替各回路斷路器的倒閘操作復雜，容易產(chǎn)生誤操作，釀成事故。c) 保護與二次回路接線復雜。d) 用旁路代替?zhèn)€回路斷路器的倒閘操作，需要人來完成，因此帶旁路母線的界限不利于實現(xiàn)變電所的無人值班。方案一中采用單母線不分段接線，雖然簡單

37、靈活，但其可靠性不高，當接到母線上任一元件發(fā)生故障時，均使整個配電裝置停電，且待設(shè)變電所的負荷多為類、類負荷，因此方案一種的單母線不分段接線不能滿足類、類負荷供電可靠性的要求。 方案二與方案三中采用單母線分段接線的兩段母線可看成是兩個獨立的電源，提高了供電的可靠性，為了確保當任何一路電源發(fā)生故障或檢修時，都不會中斷對重要用戶類負荷的供電，可分別在每段母線上都設(shè)有一車間與二車間的出線間隔。方案二與方案三的可靠性都較高，加設(shè)旁路母線的方案三可使出線線路上斷路器故障或檢修時，通過旁路母線使供電不用中斷，相比之下，方案三的供電可靠性要比方案二高，但由于加設(shè)旁路母線也帶來了倒閘操作復雜等負面影響，即方案

38、三靈活性要低于方案二，為最終確定帶設(shè)變電所的主接線方式，下面對方案二與方案三進行經(jīng)濟比較。3-3-2 經(jīng)濟比較1、 綜合投資比較（3-1）該變電所為35KV等級，故不明顯的附加費用比例系數(shù)a取100（3-2）式中包括變壓器、開關(guān)設(shè)備與配電裝置等設(shè)備的費用，由式子可知，綜合投資與成正比。方案三與方案二相比，方案三多設(shè)了一條10KV母線，1臺旁路母聯(lián)斷路器與隔離開關(guān)。即方案三中的大于方案二中的，故方案二的綜合投資Z小于方案三的綜合投資Z。2、 年運行費用U的比較(3-3)式中為折舊費，為損耗費(3-4)式中C為折舊維護檢修費，對主變與配電裝置可取8%10%.對水泥桿線路可取5%，對鐵塔線路可取4%

39、，故與Z成正比。(3-5)式中為電能電價（常數(shù)）。雙繞組主變的年電能損耗(3-6)該變電所采用2臺主變，故n=2式中為主變壓器的空載損耗和短路損耗t為變壓器年運行小時數(shù)為變壓器的額定容量，為變壓器持續(xù)最大負荷為最大負荷年損耗小時數(shù)，決定于最大負荷年利用小時數(shù)T與平均功率因數(shù)。由于方案二與方案三都選用同樣兩臺型號一樣的主變，故主變的年電能損耗一樣。架空輸電線路的年電能損耗。(3-7)式中為通過線路的最大持續(xù)功率，L為線路長度，K為線路有功損耗系數(shù)。方案二與方案三中都從距變電所6KM處的系統(tǒng)變電所用35KV雙回架空線路向帶設(shè)變電所供電。故其、L、K一樣，即架空輸電線路的年電能損耗一樣。由于U=+當

40、損耗費用一樣時，大的年運行費高，故方案二與方案三相比，方案二的經(jīng)濟性較優(yōu)。而且近年來，系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)接線的可靠性有了較大提高，220KV以下電網(wǎng)建設(shè)的目標是逐步實現(xiàn)N-1或N-2的配置，這樣有計劃地進行設(shè)備檢修，不會對用戶的供電產(chǎn)生影響，不需要通過旁路斷路器來代替檢修斷路器；由于設(shè)備制造水平的提高，高質(zhì)量的斷路器不斷出現(xiàn)，例如現(xiàn)在廣泛采用的斷路器，真空斷路器，運行可靠性大幅度提高，使旁路母線的使用幾率也在逐年下降；由于現(xiàn)今的變電站都有向無人值班方式設(shè)計趨勢，旁路母線給無人值班帶來不便，故新建工程中基本上不再采用帶旁路母線的接線方式，所以經(jīng)綜合分析比較后，最終確定方案二為該變電所的電氣主接

41、線方式，即35KV部分采用橋接線，10KV低壓部分采用單母分段接線方式。如下圖3-2所示：圖3-23-4 所用電的設(shè)計3-4-1所用電設(shè)計的要求 變電所用電系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選擇，直接關(guān)系到變電所的安全運行和設(shè)備的可靠。最近幾年設(shè)計的變電所大都不采用蓄電池作為直流電源，而是廣泛采用晶閘管整流或復式整流裝置取得直流電源，這就要求交流所用電源可靠連續(xù)、電壓穩(wěn)定，因此要求有兩個電源。其電源的引入方式有接和外接兩種。其接入方式有三種，如下圖2-3所示：圖3-3（a）圖3-3（b）圖3-3（c）其中圖3-3（a）兩臺所用變均從外部電源引進，其供電可靠性最高，但由于接入電源電壓較高（35KV）,投資成本也較大

42、；圖3-3（c）的所用變投資成本最低但其可靠性較低；圖3-3（b）的所用電源接入形式，當該變電站的兩臺主變壓器都發(fā)生故障時，一號所用變有外電源接入，可以保證變電所的所用電正常。其成本投資低于圖3-3（a），是在保證了可靠性的前提下最優(yōu)經(jīng)濟方案。因此本變電所的所用變接線形式如圖3-3（b）所示。第四章 短路電流的計算4-1短路的基本知識電力系統(tǒng)正常運行方式的破壞多數(shù)是由于短路故障引起的，系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運行時的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達幾萬甚至幾十萬安。因此，在變電所設(shè)計中必須全面地考慮短路故障的各種影響。變電所中各種電器設(shè)備必須能承受短路電流的作用，不致因過熱或電動力的影響而損壞

43、。例如，斷路器必須能斷開可能通過的最大短路電流；電流互感器應(yīng)有足夠的過電流倍數(shù)；母線校驗短路時要能承受最大應(yīng)力；接地裝置的選擇也與短路電流的大小有關(guān)等。短路電流的大小也是比較主接線方案、分析運行方式時必須考慮的因素。系統(tǒng)短路時還會出現(xiàn)電壓降低，靠近短路點處尤為嚴重，這將直接危害用戶供電的安全性與可靠性。為限制故障圍，保護設(shè)備安全，繼電保護裝置必須整定在主回路通過短路電流時準確動作。由于上述原因，短路電流計算稱為變電所電氣部分設(shè)計的基礎(chǔ)。選擇電氣設(shè)備時通常用三相短路電流，校驗繼電保護動作靈敏度時用兩相短路、單相短路電流或單相接地電流。工程設(shè)計主要計算三相短路電流。4-2計算短路電流的目的短路故障

44、對電力系統(tǒng)的正常運行影響很大，所造成的后果也十分嚴重，因此在系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)備的選擇以與系統(tǒng)運行中，都應(yīng)該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以與在短路故障發(fā)生后要盡量限制所影響的圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無論從設(shè)計、制造、安裝、運行和維護檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計算短路電流的方法。短路電流計算具體目的是：（1） 選擇電氣設(shè)備。電氣設(shè)備，如開關(guān)電氣、母線、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的校驗是以短路電流計算結(jié)果為依據(jù)的。（2） 繼電保護的配置和整定。系統(tǒng)中繼電保護配置以與繼電保護裝置的參數(shù)整定

45、，都必須對電力系統(tǒng)各種短路故障進行計算和分析，而且不僅要計算短路點的短路電流，還要計算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布，并要作多種運行方式的短路計算。（3） 電氣主接線方案的比較和選擇。在發(fā)電廠和變電所的主接線設(shè)計中，往往遇到這樣的情況：有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設(shè)備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到即可靠又經(jīng)濟的方案，因此，在比較和評價方案時，短路電流計算是必不可少的容。（4） 通信干擾。在設(shè)計110KV與以上電壓等級的架空輸電線時，要計算短路電流，以確定電力線對臨近架設(shè)的通信線是否存在危險與干擾影響。（5） 確定分裂導線間隔

46、棒的間距。在500KV配電裝置中，普遍采用分裂導線做軟導線。當發(fā)生短路故障時，分裂導線在巨大的短路電流作用下，同相次導線間的電磁力很大，使導線產(chǎn)生很大的力和偏移，在嚴重情況下，該力值可達故障前初始力的幾倍甚至幾十倍，對導線、絕緣子、架構(gòu)等的受力影響很大。因此，為了合理的限制架構(gòu)受力，工程上要按最大可能出現(xiàn)的短路電流確定分裂導線間隔的安裝距離。（6） 此外，短路電流計算還有很多其他目的，如確定中性點的接地方式，驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，計算軟導線的短路搖擺，輸電線路分裂導線間隔棒所承受的向心壓力等。4-3短路電流實用計算的基本假設(shè)考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實際情況，要進行準確的短路計算是相當復

47、雜的，同時對解決大部分實際問題，并不要求十分精確的計算結(jié)果。例如，選擇效驗電氣設(shè)備時，一般只需近似計算通過該設(shè)備的最大可能的三相短路電流值。為簡化計算，實用中多采用近似計算方法。這種近似計算法在電力工程中被稱為短路電流實用計算。它是建立在一系列的假設(shè)基礎(chǔ)上的，其計算結(jié)果稍偏大。短路電流實用計算的基本假設(shè)如下：（1） 短路發(fā)生前，電力系統(tǒng)是對稱的三相系統(tǒng)。（2） 電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機電勢的相角在短路過程中都一樣，頻率與正常工作時一樣。（3） 變壓器的勵磁電流和電阻、架空線的電阻和相對地電容均略去，都用純電抗表示。次假設(shè)將復數(shù)運算簡化為代數(shù)運算。（4） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。即各元件的參數(shù)

48、不隨電流而變化，計算可應(yīng)用疊加原理。（5） 對負荷只作近似估計，由于負荷電流一般比短路電流小得多，近似計算中，對離短路點較遠的負荷忽略不計，只考慮在短路點附近的大容量電動機對短路電流的影響。（6） 短路故障時金屬性短路，即短路點的阻抗為零。短路故障稱為電力系統(tǒng)的橫向故障，由斷線造成的故障，稱為電力系統(tǒng)的縱向故障。電力系統(tǒng)中僅有一處出現(xiàn)故障稱簡單故障，若同時有兩處或兩處以上發(fā)生故障，稱復雜故障。4-4短路電流的計算對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的短路電流，從50年代以來，我國電力部門曾長期采用從前聯(lián)引進的一種運算曲線來計算任意時刻的短路電流。所謂運算曲線，是按我國電力系統(tǒng)的統(tǒng)計得到汽輪發(fā)電機的參數(shù)，逐個計算在不

49、同阻抗條件下，某時刻t的短路電流，然后取所有這些短路電流的平均值，作為運行曲線在某時刻t和計算電抗Xjs情況下的短路電流值。運算曲線包括兩種方法，即同一變化法和個別變化法。本題目中采用同一變化法對短路電流進行計算。4-4-1 電力系統(tǒng)接線簡圖4-4-2 參數(shù)計算選擇基準值：=1000MVA；=；=。選擇短路計算點：在等值網(wǎng)絡(luò)中選3個短路點，110KV母線（d1處），35KV母線（d2處），10KV母線（d3處）在圖141中已分別標出。4-4-3 短路電流的計算電力系統(tǒng)示意圖如下：參數(shù)計算：選取基值：=1000MVA；=；=。110KV：=5.02KA35KV：=15.60KA10KV：=55.

50、00KA線路阻抗：=0.4乙段 =0.4×10×=0.3乙段 =0.4×70×=2.1甲段 =0.4×50×=1.5市甲段 =0.4×10×=0.3市系段 =0.4×10×=0.3對于：=0.6×=0.4=0.65×=0.5對于：=0.7×=3.5=0.75×=4.4主變：=3.4=0=2.14作系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖并化簡，如下圖所示：EEk kE0.41.83.42.142.4kkk3.50.33.42.14E短路點的選擇如上圖所示點短路電流的計算E0.41.

51、82.4k3.50.30.960.40.123.50.16有源網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)1.01.11注：公式：等電勢有源網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)：查汽輪機運算曲線=0.54點短路電流計算由上面簡化的基礎(chǔ)可得下圖：1.111.71.01.02.81=>3.45 點短路電流計算由以上化簡基礎(chǔ)可得下圖：1.03.88=3.88短路電流計算列表短路點(KA)(KA)(KA) (KA)(KA)(KA)i(KA)k0.544.610.524.440.504.2711.76k0.2095.54.02095.540.2095.5414.13k0.15214.210.15214.210.15214.2136.31其中上表中110KV K

52、點短路電流I與I中的t由后面110KV斷路器選擇時確定 t=0.02+0.03+0.03=0.08s第五章 主要電氣設(shè)備選擇由于電氣設(shè)備和載流導體的用途與工作條件各異,因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不一樣。但是，電氣設(shè)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(shè)備選擇的一般原則為： 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。 應(yīng)滿足安裝地點和當?shù)丨h(huán)境條件校核。 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致。 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

53、產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準。校驗的一般原則： 電器在選定后應(yīng)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，短路電流的熱效應(yīng)（KA2S）Itt秒設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）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Ts按下式計算t=td+tkd式中td繼電保護裝置動作時間（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路時電流機械效應(yīng)的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：上式中 短路沖擊電流幅值與其有效值允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和

54、有效值 絕緣水平： 在工作電壓的作用下，電器的外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(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。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，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計的主要容之一。正確的選擇電氣設(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。在進行電氣設(shè)備選擇時必須符合國家有關(guān)經(jīng)濟技術(shù)政策。技術(shù)要先進，經(jīng)濟要合理，安全要可靠，運行要靈活，而且要符合現(xiàn)場的自然條件要求。所選設(shè)備

55、正常時應(yīng)能可靠工作，短路時應(yīng)能承受多種短路效應(yīng)。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)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(shè)備的最高允許工作電壓不得低于裝設(shè)回路的最高運行電壓。一般220KV與以下的電氣設(shè)備的最高允許工作電壓為1.15Ue。所以一般可以按照電氣設(shè)備的額定電壓Ue不低于裝設(shè)地點的電網(wǎng)的額定電壓Uew: UeUew（2） 額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流Ie不得低于裝設(shè)回路最大持續(xù)工作電流Imax: IeImax。計算回路的Imax應(yīng)該考慮回路中各種運行方式下的持續(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(lián)斷路器回路一般可取變壓器回路