畢業(yè)論文kV變電所電氣部分設(shè)計

1、35kV變電所電氣部分設(shè)計目 錄摘要：1Abstract：21 引言32 原始資料42.1電力系統(tǒng)接線圖42.2系統(tǒng)情況42.3 10kV負(fù)荷情況42.4 本地區(qū)氣象條件53 負(fù)荷統(tǒng)計和無功補償?shù)挠嬎?3.1 負(fù)荷分析53.2 負(fù)荷計算63.3 無功補償63.3.1 無功補償概述63.3.2 無功補償?shù)挠嬎?3.3.3 無功補償裝置73.3.4 并聯(lián)電容器裝置的分組83.3.5 并聯(lián)電容器裝置的接線94 主變壓器的選擇94.1 規(guī)程中的有關(guān)變電所主變壓器選擇的規(guī)定94.2 主變臺數(shù)的確定104.3 主變?nèi)萘康拇_定104.4 主變形式的選擇115 電氣主接線設(shè)計125.1 電氣主接線概述125.

2、2 主接線的設(shè)計原則125.3 主接線設(shè)計的基本要求125.4 主接線設(shè)計125.4.1 35kV側(cè)主接線設(shè)計135.4.2 10kV側(cè)主接線設(shè)計13主接線方案的比較選擇136 短路電流計算156.1 概述156.1.1 產(chǎn)生短路的原因和短路的定義156.1.2 短路的種類156.1.3 短路電流計算的目的156.2 短路電流計算的方法和條件166.2.1 短路電流計算方法166.2.2 短路電流計算條件166.3 短路電流的計算186.3.1 10kV側(cè)短路電流的計算186.3.2 35kV側(cè)短路電流的計算196.3.3 三相短路電流計算結(jié)果表207 電氣設(shè)備的選擇207.1 電氣設(shè)備選擇的

3、一般條件207.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則207.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件217.1.3 環(huán)境條件237.2 斷路器隔離開關(guān)的選擇237.2.1 35kV側(cè)進(jìn)線斷路器、隔離開關(guān)的選擇237.2.2 35kV主變壓器側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇257.2.3 10kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇257.2.4 選擇的斷路器、隔離開關(guān)型號表267.3 母線的選擇及校驗277.3.1 母線導(dǎo)體選擇的一般要求277.3.2 35kV母線的選擇287.3.3 10kV母線的選擇297.3.4 母線選擇結(jié)果297.4 互感器的選擇307.4.1 電流互感器的選擇307.4.2 電壓互感器的選擇317.5

4、 熔斷器的選擇327.5.1 熔斷器概述327.5.2 35kV側(cè)熔斷器的選擇337.5.3 10kV側(cè)熔斷器的選擇337.6 配電裝置的選擇337.6.1 配電裝置概述337.6.2 35kV屋外配電裝置347.6.3 10kV高壓開關(guān)柜348 繼電保護(hù)的設(shè)置358.1 電力變壓器保護(hù)358.1.1 電力變壓器保護(hù)概述358.1.2 電力變壓器縱差保護(hù)接線358.1.3 縱差動保護(hù)的整定計算368.1.4 變壓器瓦斯保護(hù)378.1.5 過電流保護(hù)378.2 母線保護(hù)389 變電所的防雷保護(hù)389.1 變電所防雷概述389.2 避雷針的選擇399.3 避雷器的選擇40結(jié)論42致謝43參考文獻(xiàn)4

5、4摘要：隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對電力供應(yīng)的要求越來越高，特別是供穩(wěn)固 性、可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電所的合理設(shè)計和配置。一個典型的變電站要求變電設(shè)備運行可靠、操作靈活、經(jīng)濟(jì)合理、擴建方便。出于這幾方面的考慮，本論文設(shè)計了一個35kV降壓變電站,此變電站有兩個電壓等級，一個是35kV，一個是10kV。同時對于變電站內(nèi)的主設(shè)備進(jìn)行合理的選型。本設(shè)計選擇選擇兩臺主變壓器，其他設(shè)備如斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，無功補償裝置和繼電保護(hù)裝置等等也按照具體要求進(jìn)行選型、設(shè)計和配置，力求做到運行可靠，操作簡單、方便，經(jīng)濟(jì)合理，具有擴建的可能性和改變運行方

6、式時的靈活性。使其更加貼合實際，更具現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞 35kV 變電所 設(shè)計Abstract：Along with the continuous development of electric industry, people require increasingly demand of power supply, especially the stability, reliability and continuity of it. While the stability, reliability and continuity of power grid is determined by th

7、e rational design and configuration of substation. A typical substation needs the reliable and flexible operation, the economic rationality and free expansion of the equipments. For the consideration of these aspects, the paper designs a transformer substation of 35kV which has tow level of voltage,

8、 one is 35kV, and the other is 10kV. At the same time, choose the rational selection as to the main equipments in substation. This design chooses two main transformers. As to other equipments such as Circuit Breaker, Isolating switch, Current Transformer, Voltage Transformer, Reactive power compensa

9、tion device, Protective Relay and so on are to be selected, designed, and configured in accordance with specific requirements. In order to make it reliable to operate, easy and simple to manipulate, economical, with the possibility of expansion and flexibility of changing its operation. As to make i

10、t more actual and practical significant.Key words 35kV substation design1 引 言電能是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量儲存的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時保持功率平衡。要滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律，因此，做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。變電所作為變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。對其進(jìn)行設(shè)計勢在必行，合理的變電所不僅能充分地滿足

11、當(dāng)?shù)氐墓╇娦枨?，還能有效地減少投資和資源浪費。本次設(shè)計根據(jù)一般變電所設(shè)計的步驟進(jìn)行設(shè)計，包括負(fù)荷統(tǒng)計，主變選擇，主接線選擇，短路電流計算，設(shè)備選擇和校驗，繼電保護(hù)，防雷措施等幾大塊。并依據(jù)相關(guān)規(guī)定和章程設(shè)計其中個個步驟，所以能滿足一般變電所的需求。根據(jù)我國變電所目前現(xiàn)有電氣設(shè)備狀況以及今后發(fā)展趨勢，應(yīng)選用新型號、低損耗、低噪聲的電力變壓器及性能好、時間長、免維護(hù)的SF6斷路器及高壓開關(guān)柜。為此新的設(shè)備選擇也在設(shè)計中得以體現(xiàn)。由于時間倉促和自身知識的局限，導(dǎo)致在設(shè)計中難免有遺漏和錯誤之處，望讀者予以批評指正。2 原始資料2.1電力系統(tǒng)接線圖待設(shè)計變電所進(jìn)線如圖1所示：圖2.1 變電所進(jìn)線示意圖2

12、.2系統(tǒng)情況待設(shè)計變電所通過一條架空線路由正西方向5km處的一座110kV變電所A送電，回路最大傳輸功率不大于11.7MW，A變電所系統(tǒng)容量為3000MW。西北方向20km處一座35kV變電所B通過一條架空出線與待設(shè)計變電所聯(lián)系，平時本所與B變電所有少量功率交換。本所投運后功率因數(shù)要求到達(dá)0.9。2.3 10kV負(fù)荷情況10kV負(fù)荷情況如表1所示表2.1 10kV負(fù)荷分布情況負(fù)荷名稱最大負(fù)荷（kW）回路數(shù)供電方式功率因數(shù)視在功率（kVA）1#出線15001架空0.852#出線8001架空0.853#出線8001架空0.84#出線10001架空0.855#出線15001架空0.96#出線1200

13、1架空0.85電容器回路210kV側(cè)負(fù)荷同時率：0.85；10kV側(cè)最小負(fù)荷是最大負(fù)荷的45；10kV側(cè)最大負(fù)荷利用小時數(shù)=4800H；待設(shè)計變電所年負(fù)荷增長率為5%。2.4 本地區(qū)氣象條件最高氣溫；最低氣溫；年平均氣溫；最熱月平均最高溫度。3 負(fù)荷統(tǒng)計和無功補償?shù)挠嬎?.1 負(fù)荷分析根據(jù)用電的重要性和突然中斷供電造成的損失程度可以將負(fù)荷分為以下三類：1一類負(fù)荷一類負(fù)荷，又稱為一級負(fù)荷，是指突然中斷供電將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境的嚴(yán)重污染，造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。如重要大型設(shè)備損失、重要產(chǎn)品或重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂且需要長時間才能恢復(fù)、造成社會秩序嚴(yán)重混亂或產(chǎn)生政治上

14、的重大影響、重要的交通和通訊樞紐中斷、國際社交場所沒有照明等。 2 二類負(fù)荷二類負(fù)荷，又稱為二級負(fù)荷，是指突然中斷供電會造成經(jīng)濟(jì)上的較大損失。如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)、連續(xù)生產(chǎn)過程需要較長時間才能恢復(fù)、造成社會秩序混亂、在政治上產(chǎn)生較大影響、交通和通訊樞紐以及城市供水中斷、廣播電視、商貿(mào)中心被迫停止運營等。 3 三類負(fù)荷 三類負(fù)荷，又稱為三級負(fù)荷，是指不屬于以上一類和二類負(fù)荷的其他用電負(fù)荷。對于這類負(fù)荷，供電所所造成的損失不大或不會直接造成損失。 用電負(fù)荷的分類，其主要目的是確定供電工程設(shè)計和建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，保證建成投入運行工程供電的可靠性，能滿足生產(chǎn)或社會安定的需要。對于一級負(fù)荷

15、的用電設(shè)備，應(yīng)有兩個及以上的獨立電源供電，并輔之一其他必要的非電保安設(shè)施。二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電，但當(dāng)兩回線路有困難時（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。三級負(fù)荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。這次設(shè)計的變電所所帶的負(fù)荷均為三級負(fù)荷，因此可以用單回線路供電。3.2 負(fù)荷計算 10kV側(cè)的負(fù)荷計算1.5+0.8+0.8+1+1.5+1.2=6.8MW1.5*0.62+0.8*0.62+0.8*0.75+1*0.62+1.5*0.48+1.2*0.62=4.11MVar （3-1）=7.95MVA功率因數(shù)cos=0.863.3 無功補償 無功補償概述電力系統(tǒng)中有許多根

16、據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備，如變壓器、電動機、感應(yīng)爐等。都是依靠磁場來傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負(fù)載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)電動機約占全部負(fù)荷的50%以上。電力系統(tǒng)中的無功功率很大，必須有足夠的無功電源，才能維持一定的電壓水平，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求。 電力系統(tǒng)中的無功電源由三部分組成：1 發(fā)電機可能發(fā)出的無功功率（一般為有功功率的40%50%）。2 無功功率補償裝置（并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機）輸出無功功率。3 110kV及以上電壓線路的充電功率。 電力系統(tǒng)中如無功功率小，將引起供電電網(wǎng)的電壓降低。電壓低于額定電壓值時，將使發(fā)電、送電、變電設(shè)備均不能達(dá)到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導(dǎo)致電網(wǎng)

17、震蕩而解列，造成大面積停電，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。電壓下降到額定電壓值的60%70%時，用戶的電動機將不能啟動甚至造成燒毀。所以進(jìn)行無功補償是非常有必要的。3.3.2 無功補償?shù)挠嬎?補償前cos=0.86，求補償后達(dá)到0.9。因此可以如下計算： 設(shè)需要補償XMva 的無功則 cos= （3-2）=0.9解得 X=0.82MVar 無功補償裝置無功補償裝置分為串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置兩大類。并聯(lián)補償裝置又可分為同期調(diào)相機、并聯(lián)電容補償裝置、靜補裝置等幾大類。 同期調(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)提供可無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強勵補償容

18、性無功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國經(jīng)常在樞紐變電所安裝同步調(diào)相機，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。靜止補償器有電力電容器與可調(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)電壓需要，向電網(wǎng)提供快速無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性的無功，降低電壓波動和波形畸變率，全面提高電壓質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工頻過電壓的功能。其運行維護(hù)簡單，功耗小，能做到分相補償，對沖擊負(fù)荷也有較強的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。但設(shè)備造價太高，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所母線上。既可集中安裝，又可分散裝設(shè)來接地供應(yīng)無功功率，運行時功率損耗亦較

19、小。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置，并且采用集中補償?shù)姆绞健?并聯(lián)電容器裝置的分組 1分組原則（1）對于單獨補償?shù)哪撑_設(shè)備，例如電動機、小容量變壓器等用的并聯(lián)電容器裝置，不必分組，可直接與該設(shè)備相連接，并與該設(shè)備同時投切。（2）配電所裝設(shè)的并聯(lián)電容器裝置的主要目的是為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。此時，為保證一定的功率因數(shù)，各組應(yīng)能隨負(fù)荷的變化實行自動投切。負(fù)荷變化不大時，可按主變壓器臺數(shù)分組，手動投切。（3）終端變電所的并聯(lián)電容器裝置，主要是為了提高電壓和補償主變壓器的無功損耗。此時，各組應(yīng)能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波動不應(yīng)超過2.5%。

20、2分組方式并聯(lián)電容器的分組方式主要有等容量分組、等差級數(shù)容量分組、帶總斷路器的等容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組。這幾種方式中等容量分組方式，分組斷路器不僅要滿足頻繁切合并聯(lián)電容器的要求，而且還要滿足開斷短路的要求，這種分組方式應(yīng)用較多，因此采用等容量分組方式。 并聯(lián)電容器裝置的接線并聯(lián)電容器裝置的接線基本形式有星形和三角形兩種。經(jīng)常采用的還有由星形派生出的雙星形，在某種場合下，也有采用由三角形派生出的雙三角形。從電力工程電氣設(shè)計手冊（一次部分）502頁表917可比較得出，應(yīng)采用Y形接線，因為這種接線適用于6kV及以上的并聯(lián)電容器組，并且容易布置，布置清晰。并聯(lián)電容器組裝設(shè)在變電所低壓側(cè)

21、，主要是補償主變和負(fù)荷的無功功率，為了在發(fā)生單相接地故障時不產(chǎn)生零序電流，所以采用中性點不接地方式。選用BFM115003型號的高壓并聯(lián)電容器2臺。額定電壓11kV。額定容量500kVar。4 主變壓器的選擇4.1 規(guī)程中的有關(guān)變電所主變壓器選擇的規(guī)定1主變?nèi)萘亢团_數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ16185有關(guān)規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設(shè)計決定進(jìn)行。凡有兩臺及以上主變的變電所，其中一臺事故停運后，其余主變的容量應(yīng)保證供應(yīng)該所全部負(fù)荷的70%，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。若變電所所有其他能源可保證在主變停運后用戶的一級負(fù)荷，則可裝設(shè)一臺主變壓器。2與電力系統(tǒng)連

22、接的220330kV變壓器，若不受運輸條件限制，應(yīng)選用三相變壓器。3根據(jù)電力負(fù)荷的發(fā)展及潮流的變化，結(jié)合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)繼電保護(hù)、對通信線路的影響、調(diào)壓和設(shè)備制造等條件允許時，應(yīng)采用自耦變壓器。4在220330kV具有三種電壓的變電所中，若通過主變各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器額定容量的15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補償設(shè)備時，均宜采用三繞組變壓器。5主變調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)符合電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ161的有關(guān)規(guī)定。4.2 主變臺數(shù)的確定 為保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺主變，但一般不超過兩臺主變。當(dāng)只有一個電源或變電所的一級負(fù)荷另有備用電源保證供電時，可裝設(shè)一臺主

23、變。對大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)安裝24臺主變。本次設(shè)計的變電所沒有一級負(fù)荷，所以采用兩臺主變。4.3 主變?nèi)萘康拇_定主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺停運時，其余容量至少能保證所供一級負(fù)荷或為變電所全部負(fù)荷的6075%。 由3.2的負(fù)荷計算得知10kV側(cè)的負(fù)荷總量為7.95MVA。 考慮5%的年負(fù)荷增長率，5年規(guī)劃年限內(nèi)計算負(fù)荷可表示為： （4-1）式中第一年的負(fù)荷； 年負(fù)荷增長率； n規(guī)劃年數(shù)； i年利率。 帶入i=0.1，n=5，=5%，=7.95MVA得=11.98MVA。再考慮同時系數(shù)時，可按下式

24、算： （4-2）式中負(fù)荷同時系數(shù)帶入=0.85得=10.18MVA。 對于兩臺變壓器的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定：=0.7=0.7*10.18=7.13MVA總安裝容量為2*（0.7）=1.4如此當(dāng)一臺變壓器停運，考慮變壓器的過負(fù)荷能力為40%，則可保證98的負(fù)荷供電。所以應(yīng)選容量為7500kVA的變壓器。4.4 主變形式的選擇 主變一般采用三相變壓器，若因制造和運輸條件限制，在220kV的變電所中，可采用單相變壓器組。當(dāng)今社會科技日新月異，制造運輸以不成問題，因此采用三相變壓器。 在關(guān)于繞組上，只有220330kV具有三種電壓的變電所中，若通過主變各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器額定

25、容量的15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補償設(shè)備時，均宜采用三繞組變壓器。此次設(shè)計的變電所只有35kV和10kV兩個電壓等級，所以采用雙繞組變壓器。 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圈接地。35kV及以下電壓，變壓器繞組都采用連接。因此35kV側(cè)采用Y連接，10kV側(cè)采用接線。 根據(jù)上述的討論選用35kV鋁線雙繞組電力變壓器，該變壓器的型號為SJL7500/35.具體技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：表4.1 變壓器技術(shù)參數(shù)型號SJL7500/35額定容量(kVA)7500額定電壓(kV)高壓35低壓10.5損耗(KW)空載9.6短路57短路電壓(

26、%)7.5空載電流(%)0.95 電氣主接線設(shè)計5.1 電氣主接線概述發(fā)電廠和變電所中的一次設(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。所以電氣主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)得安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會長生直接的影響。.5.2 主接線的設(shè)計原則 1發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用； 2發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模； 3負(fù)荷大小和重要性；

27、 4系統(tǒng)備用容量大?。?5系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料。5.3 主接線設(shè)計的基本要求根據(jù)我國能源部關(guān)于220500kV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ 2-88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求?！币虼藢χ鹘泳€的設(shè)計要求可以歸納為以下三點。1可靠性；2靈活性；3經(jīng)濟(jì)性。5.4 主接線設(shè)計電氣主接線的基本形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。大致分為有匯流母線和無匯流母線兩大類。其中有匯流母線的接線形式

28、可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。 35kV側(cè)主接線設(shè)計35kV側(cè)進(jìn)線一回，由于使用兩臺變壓器并且還和另一座變電所聯(lián)絡(luò)，所以出線三回。由電力工程電氣設(shè)計手冊第二章關(guān)于單母線接線的規(guī)定：“3563kV配電裝置的出線回數(shù)不超過3回”。故35kV側(cè)應(yīng)采用單母線接線。 10kV側(cè)主接線設(shè)計10kV側(cè)出線6回，終期出線8回。由電力工程電氣設(shè)計手冊第二章規(guī)定：610kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時采用單母線分段接線，當(dāng)短路電流過大、出線需要帶電抗器時，也可采用雙母線接線。主接線方案的比較選擇由上可知，此變電所主接線的接線有兩種方案。方案一

29、圖：圖5.1 電氣主接線方案一圖方案一35kV側(cè)采用的單母線接線，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。10kV采用單母線分段連線，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(jì)性的要求。方案二圖：圖5.2 電器主接線方案二圖方案二10kV側(cè)通過雙母線雖然可以使供電更可靠，調(diào)度更加靈活，但每增加一組母線就使每回路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。并且，帶設(shè)計邊變電所的負(fù)荷均每什么一類、二類負(fù)荷，沒必要增加投資選擇雙母線接線。綜

30、合考慮：方案一：35kV側(cè)采用單母線接線，10kV側(cè)采用單母線分段。方案二：35kV側(cè)采用單母線接線，10kV側(cè)采用雙母線接線。通過比較可以得知還是選方案一比較合適，即35kV側(cè)采用單母線接線，10kV側(cè)采用單母線分段。6 短路電流計算6.1 概述 產(chǎn)生短路的原因和短路的定義產(chǎn)生短路的主要原因是電器設(shè)備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設(shè)備過電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路倒桿也能造成短路事故。所謂短路時指相與相之間通過電弧或其它較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。 短路的種類 三相系

31、統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相接地短路、和兩相接地短路。三相短路時對稱短路，此時三相電流和電壓同正常情況一樣，即仍然是對稱的。只是線路中電流增大、電壓降低而已。除了三相短路之外，其它類型的短路皆系不對稱短路，此時三相所處的情況不同，各相電流、電壓數(shù)值不等，其間相角也不同。 運行經(jīng)驗表明：在中性點直接接地的系統(tǒng)中，最常見的短路是單相短路，約占短路故障的6570%，兩相短路約占1015%，兩相接地短路約占1020%，三相短路約占5% 短路電流計算的目的1電氣主接線比選；2選擇導(dǎo)體和電器；3確定中性點接地方式；4計算軟導(dǎo)體的短路搖擺；5確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距；6驗算接地裝置的接觸電

32、壓和跨步電壓；7選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計算。6.2 短路電流計算的方法和條件 短路電流計算方法電力系統(tǒng)供電的工業(yè)企業(yè)內(nèi)部發(fā)生短路時，由于工業(yè)企業(yè)內(nèi)所裝置的元件，其容量比較小，而其阻抗較系統(tǒng)阻抗大得多，當(dāng)這些元件遇到短路情況時，系統(tǒng)母線上的電壓變動很小，可以認(rèn)為電壓維持不變，即系統(tǒng)容量為無窮大。所謂無限容量系統(tǒng)是指容量為無限大的電力系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生短路時，母線電業(yè)維持不變，短路電流的周期分量不衰減。當(dāng)然，容量所以們在這里進(jìn)行短路電流計算方法，以無窮大容量電力系統(tǒng)供電作為前提計算的，其步驟如下： 1對各等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，求出計算電抗； 2求出短路電流的標(biāo)么值； 3歸算到各電壓等級求出有

33、名值。 短路電流計算條件1短路電流實用計算中，采用以下假設(shè)條件和原則：（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）系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱，定子三相繞組空間位置相差120度電氣角度；（4）電力系統(tǒng)中的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；（5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)；（6）同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）；（7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；（8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓

34、器的勵磁電流；（9）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的都略去不計；（10）元件的計算參數(shù)均取為額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；（11）輸電線路的電容略去不計；（12）用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。2接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不能用僅在切換過程中可能并聯(lián)運行的接線方式。3計算容量 應(yīng)按本工程設(shè)計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。4短路點的種類一般按三相短路計算，若發(fā)電機的兩相短路時，中性點有接地系統(tǒng)的以及自耦變壓器的回路中發(fā)生單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況的時候進(jìn)行計算。

35、5短路點位置的選擇短路電流的計算，為選擇電氣設(shè)備提供依據(jù)，使所選的電氣設(shè)備能在各種情況下正常運行，因此短路點的選擇應(yīng)考慮到電器可能通過的最大短路電流。為了保證選擇的合理性和經(jīng)濟(jì)性，不考慮極其稀有的運行方式。取最嚴(yán)重的短路情況分別在10kV側(cè)的母線和35kV側(cè)的母線上發(fā)生短路情況（點a和點b發(fā)生短路）。則選擇這兩處做短路計算。圖6.1 短路點選擇圖6.3 短路電流的計算 10kV側(cè)短路電流的計算圖中a點短路，由于A,B系統(tǒng)短路容量都很大，可以近似都看作為無窮大系統(tǒng)電源系統(tǒng)。取Sj=100MW，Uj1=37kV，Uj2=10.5kV。由公式I= （6-1）求的Ij1=1.56kA，Ij2=5.50

36、kA。 線路等效圖如下圖所示：圖6.2 10kV側(cè)短路等效圖線路1 X= （6-2）=0.4*5*100/37=0.1461線路2 X=0.4*20*100/37=0.5844變壓器 X= （6-3）=0.075*100/7.5=1取E1=E2=1 簡化后等效電路圖如下圖所示：圖6.3 10kV側(cè)短路等效簡化圖X=X/X=0.1461/0.5844=0.1169=X+0.5*X=0.1169+0.5*1=0.6169三相短路電流周期分量有效值 I=5.50/0.6169=8.9155kA （6-4）三相短路沖擊電流最大值 ish=2.55* I =2.55*8.9155=22.7346kA （

37、6-5）短路沖擊電流有效值 Ish=1.51* I=1.51*8.9155=13.4625kA （6-6）三相短路容量 S=U I =1.732*10.5*8.9155=162.1429MVA （6-7） 35kV側(cè)短路電流的計算等效電路圖如下圖所示：圖6.4 35kV側(cè)短路等效簡化圖=X=0.1169三相短路電流周期分量有效值I=1.56/0.1169=13.3447kA三相短路沖擊電流最大值ish=2.55* I=2.55*13.3447=34.0291kA短路沖擊電流有效值Ish=1.51* I=1.51*13.3447=20.1506kA三相短路容量S=*U I=1.732*37*13

38、.3447=855.1843MVA 三相短路電流計算結(jié)果表表6.1 三相短路電流計算結(jié)果表短路點編號短路點額定電壓平均工作電壓短路電流周期分量有效值短路點沖擊電流短路容量有效值最大值U/kVU/kVI/kAI/kA/kA/kAS/MVAa1010.58.91558.915513.462522.7346162.1429b353713.344713.344720.150634.0291855.18437 電氣設(shè)備的選擇7.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件 電氣設(shè)備選擇的一般原則 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(yuǎn)景發(fā)展； 2 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 3 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理

39、； 4 與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致； 5 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； 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)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。7.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(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 選用的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

40、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)滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。（3）機械荷載所選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（1）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(jìn)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，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴(yán)重時，應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗。 用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。 （2）短路的熱穩(wěn)定條件 (7-1) 式中 在計算時間t秒內(nèi)，短路電流的

41、熱效應(yīng)（kA*S）； It秒內(nèi)設(shè)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）。 （3）短路的動穩(wěn)定條件 （7-2） I （7-3） 式中短路沖擊電流峰值（kA）； I短路全電流有效值（kA）； 電器允許的極限通過電流峰值（kA）； 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)、外絕緣應(yīng)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(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)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，應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護(hù)設(shè)備。表7.1 選擇高壓電器應(yīng)校驗的項目表項目電壓電流斷流容量短

42、路電流校驗動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器PPPPP負(fù)荷開關(guān)PPPPP隔離開關(guān)PPPP熔斷器PPP電抗器PPP電流互感器PPPP電壓互感器PP支柱絕緣子P母線PPP消弧線圈PP避雷器P表中P為應(yīng)進(jìn)行校驗的項目7.1.3 環(huán)境條件按交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱（GB763-74）的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+40時，允許按額定電流長期工作。當(dāng)電器安裝點的環(huán)境溫度高于+40（但不高于+60）時，每增高1，建議額定電流減少1.8%；當(dāng)?shù)陀?40時，每降低1，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%。普通高壓電器一般可在環(huán)境最低溫度為-30時正常運行。在高寒地區(qū)，應(yīng)選擇能適應(yīng)環(huán)境溫度

43、為-40的高寒電器。在年最高溫度超過40，而長期處于低濕度的干熱地區(qū)，應(yīng)選用型號帶“TA”字樣的干熱帶型產(chǎn)品。本次設(shè)計的變電所所在地區(qū)最高氣溫；最低氣溫；年平均氣溫；最熱月平均最高溫度。對于屋外安裝場所的電器最高溫度選擇年最高溫度，最低溫度選擇年最低溫度，可見最高氣溫為+41，由規(guī)定知在選擇電器設(shè)備時額定電流應(yīng)減少1.8%，最低溫度為-12，電器設(shè)備可正常運行。7.2 斷路器隔離開關(guān)的選擇 35kV側(cè)進(jìn)線斷路器、隔離開關(guān)的選擇流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流 = （7-4） 額定電壓選擇 35kV 額定電流選擇 開斷電流選擇 本設(shè)計中35kV側(cè)采用SF6斷路器，因為與傳統(tǒng)的斷路器相比，S

44、F6斷路器采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，這種斷路器具有斷口耐壓高，允許的開斷次數(shù)多，檢修時間長，開斷電流大，滅弧時間短，操作時噪聲小，壽命長等優(yōu)點。因此可選用LW835A型戶外高壓SF6斷路器。選用的斷路器額定電壓為35kV，最高工作電壓為40.5kV，系統(tǒng)電壓35kV滿足要求。選用的斷路器額定電流1600A，去除1.8%的溫度影響為1571A，大于最大持續(xù)工作電流，滿足要求。選用的斷路器額定短路開斷電流31.5kA，大于短路電流周期分量有效值13.3447kA，滿足要求。動穩(wěn)定校驗。ish =34.0291kA<=80kA，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗。由電力工程電氣設(shè)計手冊電氣一次部分表

45、65知，選用高速斷路器，取繼電保護(hù)裝置保護(hù)動作時間0.6S，斷路器分匝時間0.03S，則校驗熱效應(yīng)計算時間為0.63S（后面熱穩(wěn)定校驗時間一樣）。因此Qk=13.344720.63=112.19（kA）2S。電氣設(shè)備=31.524=3969（kA）2S。滿足要求。表7.2 LW835A具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)LW835A35kV35kV247.44A1600A13.3447kA31.5kA34.0291kA80kA112.19（kA）2S3969（kA）2S隔離開關(guān)選擇GW1435/630型號隔離開關(guān)選用的隔離開關(guān)額定電壓為35kV，系統(tǒng)電壓35kV滿足要求。選用的斷路器額定電流630A，去除1

46、.8%的溫度影響為618.7A，大于最大持續(xù)工作電流，滿足要求。動穩(wěn)定校驗=34.0291kA<=40kA，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗Qk=112.19（kA）2S，設(shè)備=162=1024（kA）2S，滿足要求。表7.3 GW1435/630具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)GW1435/63035kV35kV247.44A630A34.0291kA40kA112.19（kA）2S1024（kA）2S 35kV主變壓器側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇 流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流 =129.90A （7-5）額定電壓選擇 35kV 額定電流選擇 開斷電流選擇 由上面表格知LW835A型斷路器和GW143

47、5/630型隔離開關(guān)同樣滿足主變側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的要求，動、熱穩(wěn)定校驗也一樣，所以選擇同樣的型號。這也滿足了選擇設(shè)備同類設(shè)備應(yīng)盡量較少品種的原則。 10kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇 流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流=866.03A額定電壓選擇 10kV 額定電流選擇 開斷電流選擇 10kV側(cè)選用真空XGN210開關(guān)柜中的ZN2810型真空斷路器選用的斷路器額定電壓為10kV，最高電壓11.5kV，系統(tǒng)電壓10kV滿足要求。選用的斷路器額定電流1600A，去除1.8%的溫度影響為1571A，大于最大持續(xù)工作電流，滿足要求。選用的斷路器額定短路開斷電流20kA，大于短路電流周期分量有效值8

48、.9155kA，滿足要求。動穩(wěn)定校驗。ish =22.7346kA<=50kA，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗。Qk=8.915520.63=50.08（kA）2S。電氣設(shè)備=2024=1600（kA）2S。滿足要求。表7.4 ZN2810具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)ZN281010kV10kV866.03A1600A8.9155kA20kA22.7346kA50kA50.08（kA）2S1600（kA）2S 隔離開關(guān)選擇GN2510型隔離開關(guān) 選用的隔離開關(guān)額定電壓10kV，最高工作電壓11.5kV系統(tǒng)電壓10kV，滿足要求。 選用的隔離開關(guān)額定電流2000A，去除1.8%的溫度影響為1964A，大于

49、最大持續(xù)工作電流，滿足要求。動穩(wěn)定校驗。ish =22.7346kA<=100kA，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗。Qk=8.915520.63=50.08（kA）2S。電氣設(shè)備=4024=6400（kA）2S。滿足要求。表7.5 GN2510具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)GN251010kV10kV866.03A2000A22.7346kA100kA50.08（kA）2S6400（kA）2S 選擇的斷路器、隔離開關(guān)型號表表7.6 斷路器-隔離開關(guān)選擇一覽表斷路器隔離開關(guān)35kV進(jìn)線側(cè)LW835AGW1435/63035kV主變側(cè)LW835AGW1435/63010kV側(cè)ZN2810GN25107.3 母

50、線的選擇及校驗 母線導(dǎo)體選擇的一般要求1一般要求裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇或校驗： （1）工作電流； （2）經(jīng)濟(jì)電流密度； （3）電暈； （4）動穩(wěn)定或機械強度； （5）熱穩(wěn)定。裸導(dǎo)體尚應(yīng)按下列使用環(huán)境條件校驗：（1）環(huán)境溫度；（2）日照；（3）風(fēng)速；（4）海拔高度。2按回路持續(xù)工作電流導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流，單位為A；相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運行溫度、環(huán)境條件及安裝方式下長期允許的載流量，單位為A。3按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇一般母線較長，負(fù)荷較大，在綜合考慮減少母線的電能損耗。減少投資和節(jié)約有色金屬的情況下，應(yīng)以經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面?？砂聪率接嬎悖?（7-6）其中經(jīng)濟(jì)截面，單位為

51、mm2； 回路持續(xù)工作電流，單位為A；經(jīng)濟(jì)電流密度，單位為A/ mm2。 35kV母線的選擇 35kV的長期工作持續(xù)電流=35kV主母線一般選用矩形的硬母線，選擇LMY1006立放矩形鋁母線+40時長期允許電流為1155A，母線平放時乘以0.95，則允許電流為1097A，滿足35kV主母線持續(xù)電流247.44A的要求。主母線動穩(wěn)定校驗35kV母線固定間距取l=2 000mm，相間距取a=300mm，母線短路沖擊電流=34.0291kA，計算母線受到的電動力，即 （7-7）=135.87kgf1332.88N（1kgf=9.81N）計算母線受的彎曲力矩， （7-8）母線水平放置，截面為1006mm2，則b=6mm，h=100mm，計算截面系數(shù)，即 （7-9）計算母線最大應(yīng)力，即 （7-10）小于規(guī)定的鋁母線極限應(yīng)力6860，滿足動穩(wěn)定要求。 熱穩(wěn)定要求最小截面 （7-11）選擇LMY1006矩形母線截面大于熱穩(wěn)定要求最小截面68.60mm2，故滿足要求。在選擇35kV主變進(jìn)線時往往選用鋼芯鋁絞線，選擇LGJ150/20型鋼芯鋁絞線，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。環(huán)境溫度為+40時，長期允許載流量計算，即（0.81為溫度修正系數(shù)）由最大負(fù)荷利用小時數(shù)為T=4800H，查曲線得j=1.11A/mm2。經(jīng)濟(jì)截面，經(jīng)濟(jì)輸送電流,經(jīng)濟(jì)輸送容量，都大于35