理學110kV變電站一次部分設計

1、論文題目：110kV變電站一次部分設計專 業(yè)：電氣工程及其自動化本 科 生： （簽名）指導教師：（簽名）摘要變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它擔負著從電力系統(tǒng)中受電、經過變壓，然后分配電能的任務。因此變電站的設計工作是整個工程環(huán)節(jié)的關鍵部分。電氣主接線是發(fā)電廠變電站的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝的布置置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。本次設計某110kV降壓變電站的一次部分，首先，根據主接線的經濟可靠、運行靈活的要求選擇各個電壓等級的接線方式，在技術方面和經濟方面進行比較，選取靈活的最優(yōu)接線方式。其次進行短路電流計算，根據各短

2、路點計算出各點短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流，從三相短路計算中得到當短路發(fā)生在各電壓等級的工作母線時，其短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的值。最后，根據各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行設備選擇，然后進行校驗?！娟P鍵詞】變電所；主接線；短路電流；斷路器；變壓器；防雷接地Subject: 110kV transformer substation electrical part designSpecialty: Electrical Engineering And AutomationName: Li Jingwen (Signature）Instructor: Liu Qing (Signature)

3、 AbstractThe substation is the importance of the electric power system to constitute part, it carries to be subjected to electricity and pass by to change to press, and then assign the mission of electric power from the electric power system. So the design work of substation is the whole key part of

4、 engineering link. Electricity lord's connecting line is the vital link of power plant substation, the electricity lord connects a linear draw-up to relate to the choice of the whole factories electricity equipments directly, The decoration going together with electricity device, after electrici

5、ty protection and automatic device really settle, is a transformer substation electricity part investment size of decisive factor.This design constructs a 110 kV to decline to press a transformer substation, connecting linear economy credibility and circulating a vivid request to choose each electri

6、c voltage grade to connect a line method according to the lord first, carrying on a comparison in the technique aspect and the economic aspect, selecting by examinations vivid superior connect a line method.Carry on a short-circuit electric current calculation secondly, according to each a little bi

7、t short-circuit compute an at all point and short-circuit steady state electric current and short circuit to pound at electric current, is been short circuit occurrence to work in each electric voltage grade from three mutually short-circuit calculations female line, it the value of short-circuit st

8、eady state electric current and pound at electric current.End, according to the sum of each electric voltage grade settle electric voltage and biggest keep on work electric current to carry on an equipments choice, then carry on a school to check.【Keywords】Substation；The lord connects line；Short-cir

9、cuit electric current；Object；Transformer；Defending the thunder connects ground目 錄1緒論12 設計原始資料及負荷計算22.1 原始資料22.2 負荷計算的概念32.3利用需用系數(shù)法進行負荷統(tǒng)計33 主變壓器的確定53.1主變壓器的容量和臺數(shù)的選擇53.2 容量的計算和條件53.3 近期與遠景容量問題53.4變壓器型式的選擇6相數(shù)繞組數(shù)量和連接方式的選擇6主變阻抗和調壓方式選擇6容量比、冷卻方式、電壓級選擇74 電氣主接線設計84.1 電氣主接線的設計原則8考慮變電站在系統(tǒng)中的地位和作用8分期和最終建設的規(guī)模8所址條

10、件84.2 電氣主接線設計的基本要求9可靠性94.2.2 靈活性9經濟性104.3 各電壓級主接線型式選擇104.3.1 110kV主接線方案比較104.3.2 35kV主接線方案比較114.3.3 10kV主接線方案比較114.4 最優(yōu)方案確定12技術比較12經濟性比較125 短路電流計算145.1 短路電流計算的目的145.2 短路電流計算的一般規(guī)定14計算的基本情況14接線方式15計算容量15短路種類15短路計算點155.3 短路電流的計算方法155.4 短路電流的計算結果16變壓器參數(shù)的計算165.4.2 對110kV側母線即短路點d-1的短路計算175.4.3 對35kV側母線即短路

11、點d-2的短路計算185.4.4 對10kV側母線即短路點d-3的短路計算196 電氣設備的選擇與校驗216.1電氣設備選擇的一般條件216.2選擇導體和電氣設備的一般原則216.3導體的選擇21母線型號選擇21材料的選擇21母線截面積的選擇226.4電氣設備的選擇24斷路器選擇24隔離開關的選擇25電壓互感器選擇26電流互感器選擇276.5電氣設備的校驗296.5.1 校驗的一般原則296.5.2 斷路器的校驗296.5.3 隔離開關的校驗326.5.4 電壓互感器的技術數(shù)據336.5.5 電流互感器的技術數(shù)據347 變電站的防雷保護367.1避雷器原理367.2避雷器應滿足的基本要求367

12、.3直擊雷的保護377.4雷電侵入波的保護377.5避雷器的選擇37參考文獻39附錄40致謝411 緒論我國變電站按電壓等級可分為超高壓、高壓、中壓變電站和低壓變電站。電壓在330kV以上的稱為超高壓；電壓高于10kV低于330kV的稱為高壓；電壓為110kV的稱為中壓；電壓在1kV以下的稱為低壓。按供電對象的差異可分為城鎮(zhèn)變電站、工業(yè)變電站和農業(yè)變電站。根據其在電力系統(tǒng)中的地位和作用，可分為樞紐變電站、中間變電站、區(qū)域變電站、企業(yè)變電站和末端變電站。目前，我國變電站按電壓等級分為35kV變電站、110kV變電站、220kV變電站和500kV變電站。電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設計的首要部分

13、，是構成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。主接線代表了發(fā)電廠或變電站高電壓、大電流的電氣部分主體結構，是電力系統(tǒng)網絡結構的重要組成部分。它直接影響電力生產運行的可靠性、靈活性，同時對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式等諸多方面都有決定性的關系。電氣主接線設計的基本要求包括可靠性、靈活性和經濟性三方面。主接線的基本接線形式：有匯流母線接線形式分為單母線接線、雙母線接線和3/2接線；無匯流母線的接線形式有橋形接線、角形接線和單元接線。選擇主變壓器形式和結構的選擇原則，應考慮以下問題。1、相數(shù)。2、繞組數(shù)和結構。3、繞組聯(lián)結組號。4、阻抗和調壓方式。5、冷卻方法。電氣設備要能可靠地工作，必須

14、按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。按正常工作條件選擇電氣設備，1、額定電壓：電氣設備的額定電壓不低于裝置地點電網額定電壓。2、額定電流：不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流。3、環(huán)境條件：安裝地點環(huán)境如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等超過一般電氣設備使用條件時，應采取措施；按短路狀態(tài)校驗，1、短路熱穩(wěn)定校驗：短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度應不超過允許值。2、點動力穩(wěn)定校驗：電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流的幅值及其有效值大于等于短路沖擊電流幅值及其有效值。本次畢業(yè)設計的目的是，掌握變電站及電氣主系統(tǒng)設計的方法、步驟，負荷計算，短

15、路電流的計算方法，電氣設備的選擇校驗方法，防雷設計等設計方法，使獲得設計變電站一次部分的工程訓練。變電站一次部分設計是強電類專業(yè)學生應具備的一項基本能力，進行本設計可以使學生對所學的專業(yè)知識融會貫通，提高學生應用專業(yè)知識解決工程實際的能力。2 設計原始資料及負荷計算2.1原始資料該所位于ZY市郊的工礦企業(yè)集中區(qū)的中心，為滿足該地區(qū)經濟發(fā)展人民生活需要，決定在此建設此區(qū)域性變電所。根據電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的規(guī)模如下：電壓等級：110/35/10kV線路回數(shù)：110kV近期2回，遠景發(fā)展2回。35kV近期5回，遠景發(fā)展2回。10kV近期12回，遠景發(fā)展2回。該變電所位于ZY縣東南郊，交通便利，變

16、電所的西邊為10kV負荷密集區(qū)，主要有棉紡廠，食品廠，印染廠，針織廠，柴油機廠，橡膠廠及部分市區(qū)用電。變電所以東主要有35kV的水泥廠，耐火廠及市郊其它用電。該變電所所址區(qū)海拔200m地勢平坦，為非強地震區(qū)，輸電線路走廊闊，架設方便，全線為黃土層地帶，地耐力為2.4kg/cm？，天然容重=2g/cm,內摩擦角=23°,土壤電阻率為100·cm變電所保護地下水位較低，水質良好，無腐蝕性。氣象條件：年最高氣溫40,年最低氣溫20，年平均溫度15,最熱月平均最高溫度32,最大復水厚度10cm，最大風速25m/s。表2-1 35kV負荷表格電壓等級負荷名稱最大負荷MW負荷組成 ()

17、自然力率max(h)線長(km)備注近期遠景一二35kV郊一235300.912郊二2.53.55300.916水泥廠11.5215300.920水泥廠21.5215300.920耐火廠11.515300.918備用12.50.915備用22.50.915在35kV負荷中水泥廠和耐火廠的一類負荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產機械的壽命縮短、水泥質量下降和一定的經濟損失，因此要盡可能保證其供電可靠性。表2-2 10kV負荷表格電壓等級負荷名稱最大負荷MW負荷組成 ()自然力率max(h)線長(km)備注近期遠景一二10kV棉紡廠122.520400.7555003.5棉紡廠222.520400.

18、7555003.5印染廠11.5230400.7850004.5印染廠21.5230400.7850004.5毛紡廠2220400.7550002.5針織廠11.520400.7545001.5柴油機廠11.5225400.840003柴油機廠21.5225400.840003橡膠廠11.530400.7245003市區(qū)11.5220400.825002市區(qū)21.5220400.825002食品廠1.21.515300.840001.5備用11.50.78備用21.50.78在10kV負荷中，印染廠、柴油機廠、毛紡廠、橡膠廠、市區(qū)一類負荷比較大；若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機器損壞，甚至出現(xiàn)

19、事故，對市區(qū)醫(yī)院則造成不良政治和社會影響，嚴重時造成重大經濟損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。2.2負荷計算的概念計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電氣設備或導體的依據。平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。2.3利用需用系數(shù)法進行負荷統(tǒng)計1)需用系數(shù)是用電設備實際所需要的功率與額定負載時所需

20、的功率的比值，用公式表示為          （2-1）用電設備實際所需功率用電設備額定功率     需要系數(shù)的大小要綜合考慮用電設備的負荷狀態(tài)、工作制(連續(xù)、短時、重復短時工作)和該類設備的同時工作幾率等方面的因素。一般是根據實經驗統(tǒng)計后取平均值。需要系數(shù)的計算分步進行:    (1)計算各電動機和其它電氣設備的額定所需功率。     (2)選擇計算工況，并確定各工況下所需使用的電氣設

21、備。     (3)估計各輔機和各電氣設備實際使用功率，了解使用情況并確定需要系數(shù)。     (4)計算各電氣設備的所需功率，并計算總功率。     (5)考慮5%的電網損失，計算所需總功率。     (6)選擇發(fā)電機組，計算各工況下發(fā)電機的負荷百分率。一般發(fā)電機組應有10%-20%的功率余量，因此發(fā)電機負荷度不超過80%-90%。2)綜合最大計算負荷Sjs的計算方法。各側Sjs的計算(35kv和10kv)Sjs=Kt()(1+%) （

22、2-2）單位為KVA或MVA.Pimax是各出線的最大負荷，COSt是各出線的功率因數(shù)。Kt為同時系數(shù)35kV側取0.9-0.95 ，6-10kV側取。%=5%為線損率。3) 三繞組負荷Sjs的計算：Sjs=35kV側的負荷 Sjs=0.9(+)(1+5%)=17.85MVA10kV側的負荷Sjs=0.85(+)(1+5%)=30.582MVA.Sjs總= Kt(17.85+30.582)=0.85(17.85+30.582)=41.167MVA3 主變壓器的確定3.1主變壓器的容量和臺數(shù)的選擇(1)主變容量選擇一般按變電所建成以后5-10年的規(guī)劃符合選擇，并適當考慮到遠期10-20年的發(fā)展。

23、對城郊變電站，主變容量應與城市規(guī)劃相結合。(2)根據變電站帶負荷的性質和負荷電網結構來確定主變容量。對有重負和的變電站應考慮一臺主變停運時，其余主變容量在計及過負荷能力后的允許時間內，應該保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電所點一臺主變停運時，其余主變應能保證全部負荷的60%。(3)對大城市郊區(qū)的一次變，在中、低壓側構成環(huán)網情況下，裝設兩臺變壓器為宜。 (4)對地區(qū)性孤立的一次變或大型工業(yè)專用變電所，設計時應考慮有裝設三臺的可能性。(5)對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎宜按大于變壓器容量的1-2級設計，以便負荷發(fā)展時更換主變。臺數(shù)選擇由以上分析應選擇兩臺。3.2容量的計算和條件容量Se的

24、選擇計算:(1)選擇條件：nSeSjs Sjs-綜合最大計算負荷,n為主變壓器的臺數(shù)(2)校核條件：(n-1)Se0.6Sjs(3-1)(n-1)SeS1+S2 (S1,S2為一二類負荷).(3-2)由選擇條件nSeSjs總(n=2)可得2Se41.167MVA.故該變壓器容量可暫定為31.5MVA.校驗a. (2-1)Se=31.5>0.6 Sjs總=0.6*41.167MVA(3-3)b.(2-1)Se=31.5>S1+S2=23.047MVA. 滿足要求。(3-4)3.3 近期與遠景容量問題按照上述計算結果是5-10年規(guī)劃的最終變電所的臺數(shù)與容量，近期容量問題實際值為S近期=

25、0.85(S1+S2) S1為35kV側近期負荷，S2為10kV 側近期負荷S1=0.9(+)(1+5%)=8.925S2=0.9(+) (1+5%)=25.465故S近期總=0.85（8.925+25.465）=29.2315<31.5MVA一臺主變可滿足近期負荷的需要，施工時可先裝設一臺，但是在平面布置時，土建部分在工期工程中要全部竣工，二期只需要電氣設備安裝。3.4變壓器型式的選擇3.4.1相數(shù)繞組數(shù)量和連接方式的選擇當不受運輸條件限制時，在330kV及以下的變電所均應選用三相變壓器。依據以上原則：此110kV變電站應選用三相變壓器。（1）繞組數(shù)量選擇原則：在具有三種電壓等級的變電

26、所中，如通過各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，主變壓器宜采用三繞組變壓器。（2）繞組連接方式：變壓器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。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有“Y”和“”。高中低三側繞組如何組合，要根據具體工程來定。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用“Y”型連接，35kV亦采用“Y”型。35kV以下電壓變壓器繞組都采用“”型連接。ZY110kV變電站電壓等級為110/35/10kV，接線方式采用Y/Y/接線方式。3.4.2主變阻抗和調壓方式選擇（1）阻抗選擇原則：變壓器的阻抗實質時繞組漏抗。漏抗的大小，取決于變壓器的結構和采用的材料，當變壓器的電

27、壓比和結構型式，材料確定后，其阻抗大小和變壓器容量關系不大，以電力系統(tǒng)穩(wěn)定和供電電壓質量考慮，希望主變的阻抗越小越好，但阻抗偏小會使系統(tǒng)短路電流增加，高，低壓設備選擇困難。另外，阻抗大小還要考慮變壓器并聯(lián)運行的要求，主變阻抗的選擇要考慮的原則如下：a.抗值的選擇必須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定，潮流方向，無功分配，繼電保護，短路電流，系統(tǒng)內的調壓手段和并聯(lián)運行等方面綜合考慮，并應以對工程起決定作用的因素來確定。b.對繞組的普通型，其最大阻抗是放在高中壓側還是放在高低壓側，必須按I條原則確定。綜上，選擇“降壓型”結構的變壓器，繞組的排列順序為自鐵芯向外依次為低，中，高。高低壓側的阻抗最大。（2）調壓方式的選擇

28、變壓器的電壓調整是用分接頭開關切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實現(xiàn)的。設置有載調壓對于110kV及以下的變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器。采用有載調壓方式，用高壓側調節(jié)范圍較大，所以分接頭設在高壓側。不選用自耦變壓器。3.4.3容量比、冷卻方式、電壓級選擇該變電所為區(qū)域性變電所，主要潮流為10kV側，宜采用容量組合為100/100/100。110kV變電所自然風冷。變壓器一次側接電源，相當于用電設備與線路額定電壓相等；二次側向負荷供電，相當于發(fā)電機二次側。電壓較額定電壓高5%所以電壓等級為110/38.5/11kV。查資料表綜合后選擇變壓器型號為三相油浸風冷有載鋁制變壓器SFZL7

29、-315000/110。表3-1 SFZL7-315000/110型變壓器電壓組合（kV）連接組別損耗（kW）短路阻抗（%）高中低空載有載高-低高-中中-低110±3×2.5%/38.5/6.6YN,yn,d1141.34141.617.510.56.5空載電流（%）外部尺寸（mm）軌距（mm）1.06340×5265×539020004 電氣主接線設計變電站電氣主接線是將變電站的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務。變電站的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中一個重要組成部分。它直接影響電力生產運行的可靠性，靈活性，同時對電氣設備的選擇，配電

30、裝置的布置，繼電保護，自動裝置和控制方式等諸多方面有決定性的關系。4.1電氣主接線的設計原則4.1.1考慮變電站在系統(tǒng)中的地位和作用此ZY變電站位于該地區(qū)負荷中心，為保證電能質量,必須保證供電可靠性。由于類和類負荷所占比重較大，故對電能質量提出很高要求，特別是醫(yī)院,一旦停電，除造成經濟損失外，還易造成人身傷亡,故該變電站屬地區(qū)重要變電站。4.1.2分期和最終建設的規(guī)模根據電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，ZY變遠景規(guī)劃有擴建的可能，所以在設計主接線時應留出發(fā)展擴建的余地，本設計采用一次設計，分期投資，擴建，盡快發(fā)揮經濟效益。線路回路數(shù): 110kV近期2回，遠期發(fā)展2回。35kV近期5回，遠期發(fā)展2回。10

31、kV近期12回，遠期發(fā)展2回，主變臺數(shù)選兩臺，經容量校驗后可知：近期可以只投運一臺主變壓器，且有足夠的備用容量，以滿足近期負荷供電的要求。4.1.3所址條件變電站所址的選擇，應根據下列要求綜合考慮確定a. 靠近負荷中心。b. 節(jié)約用地，不占或少占耕地及經濟效益高的土地。c. 與城鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調，便于架空線和電纜線路的引入和引出。d. 交通運輸方便。e. 具有適應地形，地貌，地址條件。ZY市110kV變電站所址在市郊,地價相對較低，是供地方用電的地區(qū)變電站。在建站時必須遵循節(jié)約用地，少占良田的原則，可建成中型規(guī)模變電站。4.2電氣主接線設計的基本要求電氣主接線設計的基本要求，概括地說應包

32、括可靠性、靈活性、經濟性三方面。根據有關規(guī)定：變電站電氣主接線應根據變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電站的規(guī)劃容量，負荷性質線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。并應綜合考慮供電可靠性、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴建等要求。4.2.1可靠性安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是由其組成元件（包括一次和二次設備）在運行中可靠性的綜合。因此，主接線的設計，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。同時，可

33、靠性并不是絕對的而是相對的，一種主接線對某些變電站是可靠的，而對另一些變電站則可能不是可靠的。評價主接線可靠性的標志如下：(1)斷路器檢修時是否影響供電；(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)變電站全部停電的可能性。在可靠性分析中，最主要的基礎統(tǒng)計數(shù)據是斷路器的可靠性，其主要指標是故障率、可用系數(shù)和平均修理小時數(shù)。評估供電可靠性的主要指標有停電頻率、每次停電的持續(xù)時間及用戶在停電時的生產損失或電網公司在電力市場環(huán)境下通過輔助服務市場獲得備用容量所付出的代價。4.2.2靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：(1)調度靈活，操作

34、方便?？伸`活的投入和切除變壓器、線路，調配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。(2)檢修安全?？煞奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電器保護設備，進行安全檢修，且不影響對用戶的供電。(3)擴建方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已經投運的變電站進行擴建，從變壓器直至饋線數(shù)均有擴建的可能。所以，在設計主接線時，應留有余地，應能容易地從初期過度到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最小。4.2.3經濟性可靠性和靈活性是主接線設計中在技術方面的要求，它與經濟性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導致投資增加。所以，兩者必須綜合考慮，在滿足技術要求前提下

35、，做到經濟合理。(1)投資省。主接線應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設備；在終端或分支變電站中，應推廣采用直降式（110/610kV）變電站和以質量可靠的簡易設備代替高壓側斷路器。(2)年運行費小。年運行費包括電能損耗費、折舊費以及大修費、日常小修維護費。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺數(shù)以及避免兩次變壓而增加電能損失。(3)占地面積小。電氣主接線設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、導線、絕緣子及安裝費用。在運

36、輸條件許可的地方，都應采用三相變壓器。(4)在可能的情況下，應采取一次設計，分期投資、投產，盡快發(fā)揮經濟效益。4.3各電壓級主接線型式選擇4.3.1110kV主接線方案比較方案一：單母分段接線。方案二：單母線分段帶旁路。（1）單母分段接線：優(yōu)點：母線分段后，對重要用戶，可以重不同段供電。另外，當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器能夠自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電。缺點：當母線故障時，該母線上的回路都要停電，而且擴建時需要向兩個方向均衡擴建（2）單母分段帶旁路接線：優(yōu)點：母線經斷路器分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電;一段母線故障時（或檢修），僅停故障（或檢修）段工

37、作，非故障段仍可繼續(xù)工作。在不給用戶停電的情況下可以對出線的斷路器進行檢修，不影響用戶供電。缺點：經濟性差，多了一個斷路器和數(shù)個隔離開關；占地面積大。單母線分段接線，雖然縮小了母線或母線隔離開關檢修或故障時的停電范圍，在一定程度上提高了供電可靠性，但在母線或母線隔離開關檢修期間，連接在該段母線上的所有回路都將長時間停電，這一缺點，對于重要的變電站和用戶是不允許的。（3）通過以上兩種接線優(yōu)缺點的分析，可見，對于110kV側若采用雙母線接線方式，其優(yōu)點是可靠性高，當一組母線出現(xiàn)故障可將負荷轉至另一母線，不使線路停電。擴展和調度都靈活。缺點是增加了隔離開關數(shù)目，檢修時容易誤操作。但是110kV考慮的

38、主要是可靠性，所以選方案一雙母線接線。4.3.235kV主接線方案比較方案一：單母線分段接線。方案二：雙母線接線。(1)單母分段接線：優(yōu)點：母線分段后，對重要用戶，可以重不同段供電。另外，當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器能夠自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電。缺點：當母線故障時，該母線上的回路都要停電，而且擴建時需要向兩個方向均衡擴建。（2）雙母線接線：優(yōu)點：供電可靠，調度靈活，擴建方便，便于設計。缺點：增加了一組母線，每一回路增加一組母線隔離開關，增加了投資，操作復雜，占地面積增加。（3）通過以上兩種接線優(yōu)缺點的分析，電壓等級為35kV60kV，出線為48 回，可采用單母線分段接線，也

39、可采用雙母線接線。35kV出線有8回及以上時，為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電,采用單母線分段接線和雙母線接線時，可增設旁路母線。雙母線及雙母線帶旁路接線，供電可靠性高，任一回路開關故障或檢修，或任一回路故障或檢修時，都不影響用戶停電，但是倒閘操作復雜，造價高，單母線分斷接線，接線簡單，操作方便，便于擴建，在一定程度上能提高供電的可靠性，但是當一段母線上刀閘檢修時，該段母線上全部出線都要長時停電，為保證對這些重要用戶得供電，采用單母分段接線方式。4.3.3 10kV主接線方案比較方案一：單母分段接線。方案二：單母線接線。（1）單母分段接線：優(yōu)點：母線分段后，對重要用戶，可以重不同段供電。另外

40、，當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器能夠自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電。缺點：當母線故障時，該母線上的回路都要停電，而且擴建時需要向兩個方向均衡擴建。（2）單母線接線：優(yōu)點:結構簡單，操作簡便，投資少，經濟性好，運行費用低，較適用于小容量和用戶對可靠性不高的場所，母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：可靠性差。母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止運行，造成全廠(站)長期停電。調度不方便，電源只能并列運行，不能分裂運行，并且線路側發(fā)生短路時，有較大的短路電流。這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷和發(fā)電廠和變電站中。（3）610kV 配電裝置出線回路數(shù)目為6 回及以

41、上時，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。本變電所10kV用戶負荷較輕，負荷性質為一級，二級負荷，宜采用單母線分段接線。4.4最優(yōu)方案確定4.4.1技術比較在初步設計的兩種方案中，方案一：110kV側采用單母分段接線；方案二：110kV側采用單母分段帶旁路接線。采用雙母線接線的優(yōu)點：優(yōu)點：母線分段后，對重要用戶，可以重不同段供電。另外，當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器能夠自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電。所以應選單母線分段接線。在初步設計的兩種方案中，方案一:35kV側采用單母分段接線；10kV側采用單母分段接線

42、；方案二：35kV側采用雙母線接線；10kV側采用單母線接線。有原材料和經分析可知，35kV側采用單母分段接線方式。10kV側側單母線分段接線方式。4.4.2經濟性比較在配電裝置的綜合投資，包括控制設備，電纜，母線及土建費用上，在運行靈活性上35kV、10kV側單母線形接線比雙母線接線有很大的靈活性。由以上分析，最優(yōu)方案可選擇為方案一，即110kV側采用單母分段接線，35kV側采用單母分段接線，10kV側采用單母分段接線。如圖4-1。圖4-1電氣主接線圖5 短路電流計算5.1短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。短路電流計算的目的主要有以下幾方面：(

43、1) 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。(2) 在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設備動穩(wěn)定。(3) 在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。(4) 在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據。(5

44、) 接地裝置的設計，也需用短路電流。5.2短路電流計算的一般規(guī)定驗算導體和電器時所用的短路電流，一般有以下規(guī)定：5.2.1計算的基本情況(1) 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行；(2) 同步電機都具有自動調整勵磁裝置(包括強行勵磁)；(3) 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；(4) 所有電源的電動勢相位角相同；(5) 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；(6) 應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。5.2.2接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式

45、），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。5.2.3計算容量應按本工程設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮本工程建成后510 年）。5.2.4短路種類一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況進行校驗。5.2.5短路計算點在正常接線方式時，通過電器設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。對于帶電抗器的610kV 出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線隔離開關之間的引線、套管時，短路計算點應該取在電抗器前。選擇其余的導體和電器時，短路計算點一般取在電抗器后。5.3

46、短路電流的計算方法：(1)選擇計算短路點。(2)畫等值網絡圖。首先去掉系統(tǒng)中的所有分支、線路電容、各元件的電阻。選取基準容量SB和基準電壓UB（一般取各級的平均電壓）。將各元件的電抗換算為同一基準值的標幺值的標幺電抗。繪制等值網絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。(3)化簡等值網絡：為計算不同短路點的短路值，需將等值網絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗Xnd。(4)求計算電抗Xjs。(5)由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標幺值（運算曲線只作到Xjs=3.5）。計算無限大容量（或Xjs3）的電源供給的短路電流周期分量。計算短路電流周期分量的

47、有名值和短路容量。5.4短路電流的計算結果（1）系統(tǒng)S等效電抗標幺值：（5-1）式中 系統(tǒng)的容量，MVA； 系統(tǒng)以其本身容量為基準的等效電抗標幺值。（2）線路電抗標幺值：（5-2）式中 線路單位長度的電抗值，其中，單根導線為0.4/km，二分裂導線為0.31/km； 線路的長度，km。5.4.1變壓器參數(shù)的計算基準值的選取：，取各側平均額定電壓表5-1 平均額定電壓電網額定電壓1035110平均額定電壓10.537115主變壓器參數(shù)計算：由主變型號表查明可知：U12%=10.5 U13%=17.5 U23%=6.5U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5(10.5+17.5-6.

48、5) =10.75（5-3）U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5(10.5+6.5-17.5)=-0.25<0所以U2%=0（5-4）U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5(17.5+6.5-10.5)=6.75（5-5）其中：U12%變壓器高壓與中壓繞組間短路電壓U13%變壓器高壓與低壓繞組間短路電壓U23%變壓器中壓與低壓繞組間短路電壓電抗標幺值為：X1=U1%/100SB/SN=10.75/100100/31.5=0.341（5-6） X2=U2%/100SB/SN=-0/100100/31.5=0（5-7） X3=U3%/100SB/SN=6.7

49、5/100100/31.5=0.214 （5-8）系統(tǒng)等值電抗： X3=X1lSB/UB2 =0.4050100/1152 =0.15（5-9）依據本變電站選定的主接線方式、設備參數(shù)和短路點選擇，網絡等值圖如圖5-1：圖5-1 短路等值圖5.4.2對110kV側母線即短路點d-1的短路計算圖5-2 d-1點短路等值圖系統(tǒng)等值電抗X3=X1lSB/UB2 =0.40×50×100/1152 =0.15XF1=X3=0.15XBf1=Xf1SN/SB=0.15×3000/100=4.5I*= 1/XBf1=1/4.5=0.22IB=SB/(×UB)=100/

50、(×115)=0.502(KA)IN=IB×SN/SB =0.502×3000/100=15.06(KA)I=I*IN=0.22×15.06=3.313(KA)Itk=1.51×I=1.51×3.313=5.002(KA)Ish=1.8××3.313=8.432 (KA)其中 I：次暫態(tài)電流有效值 Itk：電流最大有效值 Ish：短路沖擊電流5.4.3對35kV側母線即短路點d-2的短路計算圖5-3 d-2點短路等值圖Xf1=Xs+(X1+X2)/(X1+X2)=0.15+(0.341+0)/(0.341+0)=0

51、.3205XBs2=Xf2×SN/SB=0.3205×3000/100=9.615I*= 1/XBs2=0.104IB=SB/(×UB)=100/(×37)=1.56(KA)IN=IB×SN/SB=1.56×3000/100=46.814(KA)I=I*IN= 0.104×46.814=4.869(KA)Itk=1.51×I=1.51×4.869=7.352(KA)Ish=1.8××4.869=12.393 (KA)其中 I：次暫態(tài)電流有效值 Itk：電流最大有效值 Ish：短路沖擊電

52、流5.4.4對10kV側母線即短路點d-3的短路計算圖5-4 d-3點短路等值圖Xf3=Xs+(X1+X3)/(X1+X3)=0.15+(0.341+0.214)/(0.341+0.214)=0.4275XBs3=Xf3×SN/SB=0.4275×3000/100=12.825I*= 1/XBs3=0.078IB=SB/(×UB)=100/(×10.5)=5.5(KA)IN=IB×SN/SB =5.5×3000/100=165(KA)I=I*IN= 0.078×165=12.87(KA)Itk=1.51×I=1.5

53、1×12.87=19.43(KA)Ish=1.8××12.87=32.76 (KA)其中 I：次暫態(tài)電流有效值 Itk：電流最大有效值 Ish：短路沖擊電流短路電流計算結果如表5-2：表5-2 短路電流計算結果短路點I"（kA）I tk （kA）Ish（kA）110kV母線3.3135.0028.43235kV母線4.8697.35212.39310kV母線12.8719.4332.766 電氣設備的選擇與校驗6.1電氣設備選擇的一般條件盡管電氣系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對他們的基本要求是一致的。電氣設備要能可

54、靠地工作，必須按正常工作條件下進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。6.2選擇導體和電氣設備的一般原則(1)應力求技術先進，安全適用，經濟合理。(2)應滿足正常運行，檢修，短路，過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。(3)應按當?shù)丨h(huán)境條件校準。(4)選擇的導體品種不宜過多。(5)應與整個工程建設標準協(xié)調一致。(6)選用新產品應積極慎重，新產品應有可靠的試驗數(shù)據，并經主管單位鑒定合格。6.3導體的選擇除配電裝置的匯流母線外，較長導體的截面應按經濟電流密度選擇。載流導體應選擇鋁質材料。6.3.1母線型號選擇變電所屋內屋外配電裝置的主母線、變壓器電氣設備與配電裝置母線之間的連接導線統(tǒng)稱為母線。選

55、擇配電裝置中的母線主要考慮：母線的材料、母線截面形狀、母線截面積的大小、校驗母線的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。6.3.2材料的選擇配電裝置母線的材料有銅、鋁、鋁合金。銅的電阻率低，機械強度大，抗腐蝕性強，用途廣，是很好的母線材料。但是銅的儲量不多，價值較貴，因此銅母線只用于空氣中含腐蝕性氣體的屋外配電裝置。鋁的電阻率為銅的1.7-2倍，密度為銅的30%，而且儲量多價值也低，因此在屋內屋外配電裝置中廣泛采用鋁母線或鋁合金母線。在機械強度要求較高的情況下使用銅母線。6.3.3母線截面積的選擇表6-1 各回路持續(xù)工作電流結果表回路名稱計算公式及結果110kV母線Imax=166.06A35kV母線Imax=496.01A35kV出線郊一Imax=49.99A郊二Imax=58.32A水泥廠1Imax=33.33A水泥廠2Imax=33.33A耐火廠Imax=24.99A備用1Imax=41.6