KV自動化變電站設(shè)計

1、 摘 要 電力行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，它的發(fā)展直接關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的興衰成敗，它為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國防提供必不可少的動力。本設(shè)計是以電氣工程基礎(chǔ)、繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)自動化等專業(yè)知識為理論依據(jù)，主要對無人值守變電站部分進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計訓(xùn)練。設(shè)計步驟主要包括：方案比較、供電方式確定、短路電流計算、電氣設(shè)備選擇與繼電保護(hù)整定以及防雷接地等內(nèi)容。 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會生產(chǎn)和生活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。因此，設(shè)計和建造一個安全、經(jīng)濟(jì)的變電所，是極為重要的。 關(guān)鍵詞：無人值守變電站；短路電流計算；無

2、窮大系統(tǒng)目 錄1緒論 1.1、原始資料.1 1.2、我國的電力及變電站發(fā)展概述.1 1.3、變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念.1 1.4、變電站綜合自動化系統(tǒng)的組成和主要功能.2 1.5、課題設(shè)計的意義及目的，國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀.52變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計 2.1、原始材料分析及主變壓器的選擇. .7 2.2、主接線方案的確定. .7 2.2.1常用的主接線形式介紹. 7 2.2.2導(dǎo)線和電纜的選型. 10 2.3、短路電流的計算.133變電站主要電氣設(shè)備選擇 3.1、高壓電氣設(shè)備選擇的目的及原則.19 3.1.1電氣設(shè)備選擇的目的. 19 3.1.2電氣設(shè)備選擇的一般原則. 19 3.1.3按短路情況

3、校驗. 21 3.2、10KV側(cè)電氣設(shè)備的選擇.22 3.2.1高壓開關(guān)柜的選擇. 233.2.2斷路器的校驗. 243.2.3電壓互感器的校驗. 253.2.4電流互感器的校驗. 26 3.2.5一次接線方案. 28 3.2.6 10KV避雷器的選擇. 28 3.2.710KV側(cè)高壓柜主母線的選擇. 28 3.3、0.4KV側(cè)電氣設(shè)備的選擇.29 3.3.1低壓開關(guān)柜的選擇. 294變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計 4.1、二次回路的定義和分類.31 4.2、簡要介紹繼電保護(hù)的任務(wù)及基本要求.31 4.2.1繼電保護(hù)的任務(wù). 31 4.2.2繼電保護(hù)的要求. 31 4.3、選用微機(jī)保護(hù)裝置的技術(shù)特點(diǎn)及功

4、能.32 4.3.1選用裝置概述及應(yīng)用范圍. 32 4.3.2主要特點(diǎn)及功能. 32 4.3.3常用保護(hù)功能組合及原理說明. 33 4.4、保護(hù)的整定與校驗.35 4.4.1線路（出線）電流速斷保護(hù)的整定和校驗. 35 4.4.2線路（出線）過電流保護(hù)的整定與校驗. 35 4.4.3線路（進(jìn)線）電流速斷保護(hù)的整定與校驗. 364.4.4線路（出線）過電流保護(hù)的整定與校驗. 374.4.5變壓器速斷保護(hù)的整定說明. 38 4.4.6過電流過流保護(hù)的整定. 38 4.5、本設(shè)計選用裝置型號.39 4.6、硬件原理框圖.405微機(jī)備用電源互投裝置設(shè)計 5.1概述.41 5.2設(shè)計說明.42BZT適用

5、范圍.42BZT的主要功能.425.2.3操作說明.425.2.4邏輯說明.435.2.5裝置警告.44總結(jié).45致謝.46參考文獻(xiàn).47附錄.48外文原文.57外文翻譯.621緒論1.1、原始資料本變電站為10kv，安裝主變兩臺（2x4000KVA），變電所10kv母線上共有10回出線，其中630 KVA四回，400 KVA和500 KVA各2回，1250 KVA和1600KVA各一回。10kv系統(tǒng)采用雙電源進(jìn)線，單母線分段接線方式，一個主供，一個備供。主供運(yùn)行時帶全部負(fù)荷，備供不投，當(dāng)主供跳閘時，備自投自動啟動并確定主供和分段斷路器均斷開后自動合上備供電源，向II段母線繼續(xù)供電。當(dāng)主供電源

6、故障排除后備自投自動切除備供并且合上主供及分段開關(guān)，恢復(fù)正常運(yùn)行方式。系統(tǒng)按照無窮大考慮。1.2、我國的電力及變電站發(fā)展概述 電力是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動力，國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速、穩(wěn)定發(fā)展需要有足夠的電力能源作保障。進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新的高速增長時期，電力工業(yè)的發(fā)展面臨著空前的機(jī)遇。隨著電力體制改革的不斷深化和多元投資主體的形成，從2011年到今年，投產(chǎn)裝機(jī)容量都將達(dá)到5000萬千瓦左右，繼去年全國發(fā)電裝機(jī)容量突破4億千瓦和水電裝機(jī)容量1億千瓦之后，電力工業(yè)將很快實(shí)現(xiàn)新的跨越，預(yù)計到2015年全國發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到6.5億千瓦，到2020年達(dá)到9.5億到10億千瓦。因而，越來越多變電站的新建及

7、運(yùn)行就迫在眉睫。 變電站是聯(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。這就要求變電站的一次部分經(jīng)濟(jì)合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運(yùn)行工作，為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，近些年來中國地區(qū)的經(jīng)濟(jì)情況也得到了極大地提高，這當(dāng)然得益于很多企業(yè)的蓬勃發(fā)展。能源是國家前進(jìn)的靈魂與動力，其中電能又是企業(yè)與人們生活中不可或缺的一種能源，經(jīng)濟(jì)與人們物質(zhì)生活水平的提高使得對電能的需要達(dá)到了前所未有的高度，這樣一來為了保證各大企業(yè)及家庭生活的可靠，安全用電，地區(qū)近年來新建成了很多變電站，而地區(qū)建一所新型35kV變電站的需要也是刻不容緩。1.3、變電站綜合自動化系統(tǒng)的概念變電站綜

8、合自動化系統(tǒng)具有功能綜合化、設(shè)備、監(jiān)控、操作集成化，結(jié)構(gòu)形式多樣化，通信網(wǎng)絡(luò)光纖化及運(yùn)行智能化的特點(diǎn)。它為監(jiān)控范圍和安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行提供現(xiàn)代化手段和基礎(chǔ)保證，為變電站無人值班提供強(qiáng)有力的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控支持，在其基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)高水平的無人值班管理。采用綜合自動化系統(tǒng)的變電站是一個全微機(jī)的變電站，通過二次優(yōu)化設(shè)計，實(shí)現(xiàn)軟、硬件資源的合理共享。它取代了常規(guī)測量系統(tǒng)如變送器、錄波器、指針式儀表等；常規(guī)警告裝置如中央信號系統(tǒng)、光字牌等；電磁式、械式防誤閉鎖設(shè)備。改變了常規(guī)的操動機(jī)構(gòu)：操作盤、模擬盤、手動同期及手動無功補(bǔ)償?shù)?，徹底改變了傳統(tǒng)二次設(shè)備的模式和傳統(tǒng)觀念，把變電站自動化水平提高到了一個

9、新的高度是變電站二次設(shè)備及二次系統(tǒng)的一次革命。對于變電站綜合自動化系統(tǒng)這一概念，目前國內(nèi)暫無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，故對其定義不盡相同，我們這里引用一個比較通用的解釋：利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對變電站二次設(shè)備（繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等）的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計、對變電站的全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、自動控制和保護(hù)及與調(diào)度間通信等綜合性的自動化功能的自動化系統(tǒng)。變電站綜合自動化的實(shí)質(zhì)是以計算機(jī)技術(shù)為核心，通過對變電站原有的保護(hù)、儀表、中央信號、遠(yuǎn)動裝置等二次系統(tǒng)及功能重新組合、互聯(lián)和計算機(jī)化，集變電站保護(hù)、測量、監(jiān)視和遠(yuǎn)

10、方控制于一體，完全替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)視和控制任務(wù)。變電站綜合自動化就是通過微機(jī)保護(hù)、測控單元采集變電站的各種信息，同時對采集到的信息加以分析和處理，借助于計算機(jī)通信手段，將變電站的信息傳送給調(diào)度中心以及需要相應(yīng)信息的運(yùn)行方式科和檢修中心。實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行監(jiān)視、控制、協(xié)調(diào)和管理。同傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)不同的是：各個保護(hù)、測控單元既保持相對獨(dú)立，又通過計算機(jī)通信的形式，相互將換信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)配合工作，并增加了新功能，如微機(jī)監(jiān)測、監(jiān)控、保護(hù)、小電流接地選線，故障錄波、低頻減災(zāi)、四遙遠(yuǎn)傳等，改

11、變了傳統(tǒng)變電站主控室、保護(hù)室的主體結(jié)構(gòu)和值守方式，減少了電纜和設(shè)備配置，降低了投資，減輕了勞動強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了變電站的自動監(jiān)視、保護(hù)，提高了變電站整體運(yùn)行控制的安全性和可靠性。1.4變電站綜合自動化系統(tǒng)的組成和主要功能變電站綜合自動化涉及多個專業(yè)性的綜合技術(shù)，它以計算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對變電站的繼電保護(hù)、控制方式、測量手段、通信和管理模式的全面技術(shù)改造?；竟δ茉O(shè)置必須滿足：很高的可靠性、安全性和可信賴性。基本功能的實(shí)現(xiàn)相對獨(dú)立，不依賴通信網(wǎng)和主計算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)功能可以進(jìn)行系統(tǒng)控制和集中控制；能夠進(jìn)行電網(wǎng)安全及事故分析；在系統(tǒng)故障時對繼電保護(hù)和自動裝置的行為進(jìn)行監(jiān)視、研究和分析提供數(shù)據(jù)。變電站綜合自動

12、化系統(tǒng)的子系統(tǒng)組成：（1）監(jiān)控子系統(tǒng)：完全取代常規(guī)的測量系統(tǒng)、改變常規(guī)的操動機(jī)構(gòu)和模擬盤，以計算機(jī)顯示和處理取代常規(guī)的告警、報警、中央信號和光字牌等，取代常規(guī)的遠(yuǎn)動裝置等。（2）微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)：是變電站綜合自動化系統(tǒng)的最基本最重要的功能，它包括變電站的主設(shè)備和輸電線路的全套保護(hù)：變壓器的主保護(hù)、后備保護(hù)、非電量保護(hù)；高壓輸電線路保護(hù)和后備保護(hù)；母線保護(hù)；低壓配電線路保護(hù)；無功補(bǔ)償裝置保護(hù)；所用變保護(hù)等。（3）后備控制與緊急控制子系統(tǒng)：包括實(shí)時對電壓和無功進(jìn)行合理調(diào)節(jié)、確保電能質(zhì)量、提高電壓合格率降低網(wǎng)損的電壓無功綜合控制子系統(tǒng)；實(shí)時對有功負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)的電力系統(tǒng)的低頻減載、負(fù)荷控制子系統(tǒng)、保證電

13、力系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的備用電源自動投入控制子系統(tǒng)等。變電站綜合自動化系統(tǒng)的硬件組成有：就地智能一體化裝置、站內(nèi)通信網(wǎng)、站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)。變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能要求主要包括下面幾個方面：（1）保護(hù)功能: 保護(hù)包括:線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、饋出線保護(hù)、母線保護(hù)、電容器保護(hù)、備用電源自投裝置以及接地選線裝置等，變壓器及高壓線路則包括主保護(hù)和后備保護(hù)。作為綜合自動化重要環(huán)節(jié)的微機(jī)保護(hù)應(yīng)具有以下功能： 故障記錄報告(分辯率 2 ms)且掉電保持;時鐘校時(中斷或廣播方式或其他方式)；實(shí)時顯示保護(hù)主要狀態(tài)(功能投入情況及輸入量值等)；與監(jiān)控系統(tǒng)通信,主動上傳故障信息、動作信息、動作值及自診

14、斷信息，接收監(jiān)控系統(tǒng)命令上傳整定值及歷史事件，接收監(jiān)控系統(tǒng)命令投退保護(hù)及修改整定值，與監(jiān)控系統(tǒng)通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。 （2)監(jiān)測功能：變電站監(jiān)測包括狀態(tài)量、模擬量、脈沖量等的監(jiān)測。狀態(tài)量、狀態(tài)量有：斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變電站一次設(shè)備狀態(tài)及報警信號，變壓器分接頭位 置信號等。模擬量、變電站監(jiān)測的典型模擬量有：各段母線電壓，線路電壓、電流和功率值，饋線電流、電壓及 功率值，頻率等。此外還有變壓器油溫，變電站室溫，直流電源電壓，所用電電壓和功率等。脈沖量、脈沖量指電能表輸出的電度量。（3）事件記錄及故障錄波測距功能：事件記錄包括保護(hù)動作序列記錄、開關(guān)跳合記錄。分辯率可根據(jù)不同電壓等級的要求確定，

15、一般在 15 ms 之間，微機(jī)保護(hù)或監(jiān)控采集環(huán)節(jié)必須有足夠的內(nèi)存，能存放多個事件順序 記錄，確保當(dāng)后臺監(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方監(jiān)控主站通信中斷時不丟失事件信息。對高壓變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一是配置專用微機(jī)故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信；另一種則由微機(jī)保護(hù)裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波形及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控系統(tǒng)存儲及打印波形。對低壓變電站可給出故障報告，包括故障類型，動作類型及開關(guān)遮斷電流大小。（4）控制與操作閉鎖功能：操作人員可通過CRT屏幕對斷路器、隔離開關(guān)的開合進(jìn)行操作，可以對變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，可對電容器組進(jìn)行投切。為防止計算機(jī)系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，

16、在設(shè)計上應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應(yīng)包括以下內(nèi)容： 操作出口具有跳、合閉鎖功能； 操作出口具有并發(fā)性操作閉鎖功能； 根據(jù)實(shí)時信息，實(shí)現(xiàn)斷路器、刀閘操作閉鎖功能； CRT 屏幕操作閉鎖功能。只有輸入正確的操作口令和監(jiān)護(hù)口令才有權(quán)進(jìn)行操作控制。（5）同期檢測和同期合閘功能；同步檢測斷路器兩側(cè)電壓的幅值、相位和滑差，并發(fā) 出同期合閘啟動和停止信號。此分為：手動和自動兩種方式實(shí)現(xiàn)，一般應(yīng)具有兩種方式供選擇。同期裝置可以是獨(dú)立的設(shè)備。（6）電壓和無功潮流就地控制功能： 為了將電壓和無功潮流調(diào)整到預(yù)定值，通常通過調(diào)整變壓器組的分接頭以及投切電容器組、電抗器組及調(diào)整同步調(diào)相器實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行方式可手動可自

17、動；人工操作可就地可遠(yuǎn)方。（7）遠(yuǎn)方整定保護(hù)定值功能：除當(dāng)?shù)赝膺€可遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)查詢和整定保護(hù)定值。此功能應(yīng)具有遠(yuǎn)方當(dāng)?shù)亻]鎖，操作權(quán)限閉鎖措施。（8）數(shù)據(jù)處理與記錄功能：歷史數(shù)據(jù)的形成與存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上級調(diào)度中心、變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要有： 斷路器動作次數(shù)； 斷路器切除故障時故障電流和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)； 輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功，母線電壓定時記錄的最大值、最小值及其時間；獨(dú)立負(fù)荷有功、無功每天的峰值和最小值，并標(biāo)以時間；指定測點(diǎn)上的趨勢，平均值、積分值和其它計算值；控制操作及修改整定值的記錄。（9）與遠(yuǎn)方調(diào)度中心通信功能：本功能即常規(guī)的遠(yuǎn)動功

18、能或擴(kuò)充的遠(yuǎn)動功能，在實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)的基礎(chǔ)上還增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等。 通信規(guī)約應(yīng)適應(yīng)調(diào)度中心的要求，符合國家標(biāo)準(zhǔn)和 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。 變電站綜合自動化應(yīng)具有統(tǒng)一時鐘的功能。（10）人機(jī)聯(lián)系功能:當(dāng)變電站有人值班時，人機(jī)聯(lián)系功能在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機(jī)(或稱主機(jī))上進(jìn)行，當(dāng)變電站無人值班時，人機(jī)聯(lián)系功能在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或操作控制中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行，不管哪種方式，操作維護(hù)人員面對的都是 CRT 屏幕，操作的工具一般是鍵盤或鼠標(biāo)器。 人機(jī)聯(lián)系的主要內(nèi)容是：顯示畫面與數(shù)據(jù)、時間、日期；單線圖的狀態(tài)、潮流信息、報警畫面與提示信息、事件、順序記錄、事故記錄、

19、趨勢記錄、裝置工況狀態(tài)顯示、保護(hù)整定值、控制系統(tǒng)的配置顯示、包括退出運(yùn)行的裝置的顯示以及信號流程圖表、值班記錄、控制系統(tǒng)的設(shè)定值顯示等。輸入數(shù)據(jù)和運(yùn)行人員代碼及密碼、運(yùn)行人員密碼更改、保護(hù)定值的改設(shè)、控制范圍及設(shè)定的變化、報警界限、告警設(shè)置與退出、手動自動設(shè)置、趨勢控制等?？刂撇僮鲾嗦菲骷案綦x開關(guān)的操作排序、分接頭位置控制、控制閉鎖與允許、保護(hù)裝置的投入或退出、設(shè)備運(yùn)行檢修的設(shè)置、當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)方控制的選擇、信號復(fù)歸等。無人值班站的人機(jī)聯(lián)系功能，無人值班站應(yīng)保留一定的人機(jī)聯(lián)系功能，以保證變電站現(xiàn)場檢修或巡視的需求，能顯示站內(nèi)各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，操作出口回路具有人工當(dāng)?shù)鼐o急控制設(shè)施；變壓器分接頭應(yīng)備有當(dāng)?shù)?/p>

20、人工調(diào)節(jié)手段。(11)自診斷功能:系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)具有自診斷功能，自診斷信息也像采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心。1.5課題設(shè)計的意義及目的，國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀變電站是電力系統(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(yùn)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。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。我國電力系統(tǒng)的變電站大致分為四大類：升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。我國電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，對變電所的設(shè)計提出了更高的要求，更需要我們提高知

21、識理解應(yīng)用水平，認(rèn)真對待。 現(xiàn)階段：全面做好“十二五”發(fā)展規(guī)劃，加快電網(wǎng)重點(diǎn)工程建設(shè)，進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)經(jīng)營管理，推進(jìn)“三集五大”體系建設(shè)，加大科技創(chuàng)新和管理創(chuàng)新力度，繼續(xù)加強(qiáng)“三個建設(shè)”。 電力力布局由注重就地平衡向全國乃至更大范圍優(yōu)化統(tǒng)籌轉(zhuǎn)變，電力結(jié)構(gòu)由過度依賴煤電向提高非化石能源發(fā)電比重轉(zhuǎn)變，推進(jìn)集約化發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，充分發(fā)揮國家電網(wǎng)在電力市場化、能源清潔化、經(jīng)濟(jì)低碳化、生活方式現(xiàn)代化中的基礎(chǔ)性作用；實(shí)現(xiàn)供配電輸送無縫隙，無錯誤 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，用戶對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造、拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分

22、配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來，在電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。近年來110kV變電站的建設(shè)迅猛發(fā)展。科學(xué)的變電站設(shè)計方案能夠提升配電網(wǎng)的供電能力和適應(yīng)性，降低配電網(wǎng)損耗和供電成本，減少電力設(shè)施占地資源，體現(xiàn)“增容、升壓、換代、優(yōu)化通道”的技術(shù)改造思路2。同時可以增加系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約占地面積，使變電站的配置達(dá)到最佳，不斷提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 同西方發(fā)達(dá)國家相比，由于我國變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)用起步較晚，變電站運(yùn)行管理的理念也有很大差異，使我們的變電站無人值守運(yùn)行水平與之相比還有很大的差距。在我國，許多220KV及以下電壓等級變電站已經(jīng)開始由

23、監(jiān)控中心進(jìn)行監(jiān)控，基本上實(shí)現(xiàn)了變電站無人值守。但作為國內(nèi)電網(wǎng)中最高電壓等級的500 kV和330 kV變電站，即使采用了變電站自動化系統(tǒng)的，也都是實(shí)行有人值守的管理方式。而在歐美發(fā)達(dá)國家，各個電壓等級變電站都能實(shí)現(xiàn)變電站無人值守。由此發(fā)現(xiàn)，在國內(nèi)外無人值守變電站之間、國內(nèi)外變電站自動化系統(tǒng)之間都還有很大的差異。全面實(shí)現(xiàn)變電站無人值守對我國電網(wǎng)建設(shè)有非常明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益: 1、提高了運(yùn)行可靠性；2、加快了事故處理的速度；3、提高了勞動生產(chǎn)率；4、降低了建設(shè)成本。本次設(shè)計是在掌握變電站生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)上完成的。通過它可以復(fù)習(xí)鞏固了專業(yè)課程的有關(guān)內(nèi)容，拓寬了知識面，增強(qiáng)了工程觀念，培養(yǎng)了變電站設(shè)計的

24、能力。同時對供配電系統(tǒng)的電氣部分有詳細(xì)的了解，加深了熟練的運(yùn)用短路計算的基本理論和方法、主接線的設(shè)計、導(dǎo)體電氣設(shè)備的選擇等這些知識的能力。2 變電站一次系統(tǒng)的設(shè)計2.1、原始材料分析及主變壓器的選擇本變電站為10kv，安裝主變兩臺（2x4000KVA），變電所10kv母線上共有10回出線，其中630 KVA四回，400 KVA和500 KVA各2回，1250 KVA和1600KVA各一回。10kv系統(tǒng)采用雙電源進(jìn)線，單母線分段接線方式，一個主供，一個備供。主供運(yùn)行時帶全部負(fù)荷，備供不投，當(dāng)主供跳閘時，備自投自動啟動并確定主供和分段斷路器均斷開后自動合上備供電源，向II段母線繼續(xù)供電。當(dāng)主供電源

25、故障排除后備自投自動切除備供并且合上主供及分段開關(guān)，恢復(fù)正常運(yùn)行方式。系統(tǒng)按照無窮大考慮。根據(jù)已知原始資料，該變電站有兩個電壓等級：10KV和380V，10KV側(cè)有十回出線，380V側(cè)兩回出線，由原始資料可知，兩臺主變的容量均為2000KVA，根據(jù)電力系統(tǒng)設(shè)備手冊可知，應(yīng)選兩臺同樣型號的SC型環(huán)氧樹脂澆筑干式變壓器SC2000/10。變壓器主要參數(shù)如表21所示：額定容量/KVA額定電壓/KV額定電流/A損耗/KW一次二次一次二次空載負(fù)荷2000100.4115.602890.173.5016.30阻抗電壓(%）繞組電阻（/相)繞組電抗(/相）標(biāo)幺值UdUrUx正序零序正序零序Z*X*R*60.

26、815.940.650.324.7524.002.972.940.41表212.2、主接線方案的確定 2.2.1常用的電氣主接線形式介紹 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，概括為有母線的接線形式和無母線的接線形式兩大類。概況地說，對主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)四個方面。安全包括設(shè)備安全及人身安全。要滿足這一點(diǎn)，必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，正確選擇電氣設(shè)備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和故障情況下的保護(hù)系統(tǒng)，考慮各種人身安全的技術(shù)措施?？煽烤褪侵鹘泳€應(yīng)滿足對不同負(fù)荷的不中斷供電，且保護(hù)裝置在正常運(yùn)行時不誤動、發(fā)生事故時不拒動，能盡可能的縮小停電范圍。為了滿足可靠性要求

27、，主接線應(yīng)力求簡單清晰。靈活是用最少的切換，能適應(yīng)不同的運(yùn)行方式，適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使發(fā)生故障時停電時間最短，影響范圍最小。經(jīng)濟(jì)是指在滿足了以上要求的條件下，保證需要的設(shè)計投資最少。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)滿足可靠性和靈活性的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。主要應(yīng)從投資聲、占地面積少、電能損耗小等幾個方面綜合考慮。10KV主接線有以下幾種接線方式：（1）單母分段接線方式單母線接線是一種原始、最簡單的接線，所有電源及出線均接在同一母線上，其優(yōu)點(diǎn)是簡單明顯，采用設(shè)備少，操作簡便，便于擴(kuò)建，造價低。缺點(diǎn)是供電可靠性低。母線及母線隔離開關(guān)等任一元件發(fā)生故障或檢修時，均需使整個配電裝

28、置停電。因此，單母線接線方式一般只在發(fā)電廠或變電所建設(shè)初期無重要用戶或出線回路數(shù)不多的單電源小容量的廠中采用。接線方式如圖21所示：圖21 單母線接線a）一路電源進(jìn)線 b）兩路電源接線 在主接線中，斷路器是電力系統(tǒng)的主開關(guān)；隔離開關(guān)的功能主要是隔離高壓電源以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修。例如，固定式開關(guān)柜中的斷路器工作一段時間需要檢修時，在斷路器斷開電路的情況下，拉開隔離開關(guān)；恢復(fù)供電時，應(yīng)先合隔離開關(guān)，然后和斷路器。這就是隔離開關(guān)與斷路器配合操作的原則。由于隔離開關(guān)無滅弧裝置，斷流能力差，所以不能帶負(fù)荷操作。（2）單母分段接線方式單母線分段接線是采用斷路器（或隔離開關(guān)）將母線分段，通常是分成

29、兩段。母線分段后可進(jìn)行分段檢修，對于重要用戶，可以從不同段引出兩個回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障時，由于分段斷路器在繼電保護(hù)作用下自動將故障段迅速切除，從而保證了正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。兩段母線自動同時故障的機(jī)遇很小，可以不予考慮。在供電可靠性要求不高時，亦可用隔離開關(guān)分段，任一段母線發(fā)生故障時，將造成兩斷母線同時停電，在判斷故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。單母線分段接線既具有單母線接線簡單明顯、方便經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上提高了供電可靠性。但它的缺點(diǎn)是當(dāng)一段母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，該段母線上的所有回路到要長時間停電。單母線分段接線連接的回路數(shù)一般可比單母線增加

30、一倍。接線方式如圖22所示：圖22（3）雙母分段接線方式雙母線分段接線有如下優(yōu)點(diǎn)：可輪換檢修母線或母線隔離開關(guān)而不致供電中斷；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只停該回路；母線發(fā)生故障后，能迅速恢復(fù)供電；各電源和回路的負(fù)荷可任意分配到某一組母線上，可靈活調(diào)度以適應(yīng)系統(tǒng)各種運(yùn)行方式和潮流變化；便于向母線左右任意一個方向順延擴(kuò)建。但雙母線也有如下的缺點(diǎn)：造價高；當(dāng)母線發(fā)生故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤動作。但可加裝斷路器的連鎖裝置或防誤操作裝置加以克服。接線方式如圖23所示： 圖23 當(dāng)進(jìn)線回路數(shù)或母線上電源較多時，輸送和穿越功率較大，母線發(fā)生事故后要求盡快恢復(fù)供電，母線和母線設(shè)備檢修

31、時不允許影響對用戶的供電，系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對接線的靈活性有一定要求時采用雙母線接線。綜上可知，單母線分段接線一方面線路簡單，造價低，另一方面其供電穩(wěn)定性也能在一定程度上能夠得以保證。所以，本設(shè)計10KV側(cè)采用單母分段式接線方案，而0.4KV側(cè)也采用單母線分段接線方式。2.2.2導(dǎo)線和電纜的選型 選擇導(dǎo)線和電纜的截面應(yīng)考慮以下因素： （1）發(fā)熱問題：電流通過導(dǎo)線或電纜時將引起發(fā)熱，從而使其溫度升高。當(dāng)通過的電流超過其允許電流時，將使絕緣線和電纜線的絕緣加速老化，嚴(yán)重時將燒導(dǎo)線或電纜，或引起其它事故，不能保證安全供電。另一方面為了避免浪費(fèi)有色金屬，應(yīng)該充分利用導(dǎo)線或電纜的負(fù)荷能力。因此，必須按導(dǎo)線或電

32、纜的允許截流量來選擇其截面。 (2)電壓損失問題：電流通過導(dǎo)線時，除產(chǎn)生電能損耗外，由于線路上有電阻和電抗，將產(chǎn)生電壓損失。當(dāng)電壓損失超過一定的范圍后，將使用電設(shè)備端子上的電壓不足，嚴(yán)重地影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。所以欲使電氣設(shè)備正常運(yùn)行，必須根據(jù)線路的允許電壓損失選擇導(dǎo)線和電纜的截面或根據(jù)已知的截面校驗線路的電壓損失是否超過允許范圍。 (3)架空線路的機(jī)械強(qiáng)度：架空線路經(jīng)受風(fēng)、雪、覆冰和溫度變化的影響，因此必須有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以保證其安全運(yùn)行。經(jīng)濟(jì)條件。導(dǎo)線和電纜截面的大小，直接影響網(wǎng)絡(luò)的初投資及其電能損耗的大小，截面選得小些，可節(jié)約有色金屬和減小電網(wǎng)投資，但網(wǎng)絡(luò)中的電能損耗增大。反之，截面選

33、得大些，網(wǎng)絡(luò)中的電能損耗雖然減少，但有色金屬耗用量和電網(wǎng)投資都隨之增大。因此，這里有一個經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的問題，即所謂經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面。導(dǎo)線截面的計算公式如下： （式2.1）式中： S導(dǎo)線截面（mm2） P送電容量（KW） Ue線路額定電壓（KV） J經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2）導(dǎo)線材料最大負(fù)荷利用小時數(shù)3000以下300050005000以上鋁線1.651.150.9銅線3.02.251.75 表22當(dāng)輸電線路輸送電力一定時，導(dǎo)線截面越小則線路的電阻和電抗越大，從而使線路的電壓損耗也越大。對于10KV及以下的電網(wǎng)而言，其負(fù)荷小而分散，在每個負(fù)荷點(diǎn)裝設(shè)調(diào)壓設(shè)備顯然不合理。因此，往往用電壓

34、損耗作為控制條件選擇配電網(wǎng)的導(dǎo)線截面。設(shè)計規(guī)程規(guī)定，對于135KV配電線路，自供電的變電站母線至線路末端最大電壓損耗不得超過5%。10KV及以下輸電線路長度不超過2公里，本次設(shè)計中，輸電線路長度均取1.2KM。10KV側(cè)輸電線進(jìn)線的選型：10KV進(jìn)線是雙回路進(jìn)線。在計算時，我們是按照雙回路分裂運(yùn)行，每回承擔(dān)一半負(fù)荷來考慮經(jīng)濟(jì)電流密度的。當(dāng)初選后，再按一路停運(yùn)一路運(yùn)行來校驗其允許電流、電壓損失和機(jī)械強(qiáng)度。所以其最大利用小時數(shù)應(yīng)看作是3000小時以下來查經(jīng)濟(jì)電流密度。10KV輸電線路上允許的電壓損耗為：V若取每KM電抗值為0.4/KM，則電壓上的電抗損耗為:因此，在電阻上允許的電壓損耗為:按恒定電

35、流密度選擇截面：鋁導(dǎo)線的電導(dǎo)率為：=31.7m/(mm2),因此電流密度為：此電流密度大于經(jīng)濟(jì)電流密度1.65A/mm2，因此應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，根據(jù)公式，得： 10KV側(cè)線路進(jìn)線的截面積為：，應(yīng)選型號為：LGJ240的導(dǎo)線。10KV線路出線側(cè)最大負(fù)荷利用小時數(shù)取3000h以上，則此電流密度大于經(jīng)濟(jì)電流密度1.15A/mm2，因此應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，根據(jù)公式得：1250KVA導(dǎo)線截面為：，故1250KVA導(dǎo)線應(yīng)選型號為：LGJ70的導(dǎo)線。1600KVA導(dǎo)線截面為：，故1600KVA導(dǎo)線應(yīng)選型號為：LGJ95的導(dǎo)線。630KVA導(dǎo)線截面為：，故630KVA導(dǎo)線應(yīng)選型號為：LG

36、J50的導(dǎo)線。400KVA導(dǎo)線截面為：，故400KVA導(dǎo)線應(yīng)選型號為：LGJ35的導(dǎo)線。500KVA導(dǎo)線截面為：，故500KVA導(dǎo)線應(yīng)選型號為：LGJ35的導(dǎo)線。2000KVA導(dǎo)線截面為：，故2000KVA導(dǎo)線應(yīng)選型號為：LGJ120的導(dǎo)線。2.2.3導(dǎo)線的校驗（1）按照導(dǎo)線長期容許電流校驗導(dǎo)線截面，選定的架空輸電線路的導(dǎo)線截面，必須根據(jù)各種不同運(yùn)行方式以及事故情況下的傳輸容量進(jìn)行發(fā)熱校驗，即在設(shè)計中不應(yīng)使用預(yù)期的輸送容量超過導(dǎo)線發(fā)熱所能容許的數(shù)值。 按照容許發(fā)熱條件的持續(xù)極限輸送容量的計算公式： （式22）式中：極限輸送容量（KVA） 線路額定電壓（KV）（如果已知線路的實(shí)際電壓U不等于額定

37、電壓Ue時，式中應(yīng)采用U 最大可持續(xù)工作電流（KA） 由電力系統(tǒng)設(shè)計手冊查得：LGJ240的長期允許載流量為610A，大于最大可持續(xù)工作電流577.35A，故滿足要求。（2）按機(jī)械強(qiáng)度校驗。對于635kV架空線路在居民區(qū)截面不小于即合格，所以機(jī)械強(qiáng)度校驗合格。2.3、短路電流的計算2.3.1短路的原因、類型及后果短路的原因、類型： 1、短路：是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 2、短路的原因：（1）元件損壞：如絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝及維護(hù)不良等所造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。（2）氣象條件惡化：如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動作；大風(fēng)造成架空線斷線或?qū)?/p>

38、線覆冰引起電桿倒塌等。（3）違規(guī)操作：如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘；線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加電壓。（4）其他原因：如挖溝損傷電纜,鳥獸跨接在裸露的載流部分等。 3、三相系統(tǒng)中短路的類型：（1）基本形式:三相短路；兩相短路；單相接地短路；兩相接地短路；(2)對稱短路：短路后，各相電流、電壓仍對稱,如三相短路;不對稱短路：短路后，各相電流、電壓不對稱; 如兩相短路、單相短路和兩相接地短路。注:單相短路占絕大多數(shù)；三相短路的機(jī)會較少,但后果較嚴(yán)重。二、短路的后果：1、短路的危害后果：隨著短路類型、發(fā)生地點(diǎn)和持續(xù)時間的不同，短路的后果可能只破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個系統(tǒng)的安全運(yùn)行。短路的

39、危險后果一般有以下幾個方面：（1） 電動力效應(yīng) 短路點(diǎn)附近支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，在導(dǎo)體間產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破壞。（2）發(fā)熱：短路電流使設(shè)備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時間較長時，設(shè)備 可能過熱以致?lián)p壞。（3）故障點(diǎn)往往有電弧產(chǎn)生，可能燒壞故障元件，也可能殃 及周圍設(shè)備. （4）電壓大幅下降，對用戶影響很大。（5）如果短路發(fā)生地點(diǎn)離電源不遠(yuǎn)而又持續(xù)時間較長，則可能使并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成大片停電。這是短路故障的最嚴(yán)重后果。（6） 不對稱短路會對附近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生影響。2.3.2短路電流電流計算的目的及一般規(guī)定一、短路電流計算目的： 1、選擇電

40、氣主接線時，為了比較各種接線方案，確定某接線是否需要采取限制短路電流的措施等均需進(jìn)行必要的短路電流計算。 2、在選擇電氣設(shè)備時，為了保證各種電器設(shè)備和導(dǎo)體在正常運(yùn)行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作同時又力求節(jié)約資金這就需要用短路電流進(jìn)行校驗。 3、在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地安全距離。 4、在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路時短路電流為依據(jù)。 二、短路電流計算的一般規(guī)定：1、驗算導(dǎo)體和電器的動、熱穩(wěn)定及電器開斷電流所用的短路電流、應(yīng)按工程的設(shè)計手冊規(guī)劃的容量計算、并考慮電力系統(tǒng)510年的發(fā)展。 2、接線方式應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流和正常接線方

41、式而不能按切換中可能出現(xiàn)的運(yùn)行方式。 3、選擇導(dǎo)體和電器中的短路電流在電氣連接的電網(wǎng)中應(yīng)考慮電容補(bǔ)償裝置的充放電電流的影響。 4、選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在正常接線方式時Id最大的點(diǎn)對帶電抗器的610kV出線應(yīng)計算兩點(diǎn)：電抗器前和電抗器后的Id。 短路時，導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開斷電流一般按三相電流驗算若有更嚴(yán)重的按更嚴(yán)重的條件計算。2.3.3短路電流計算的內(nèi)容及方法短路電流計算的內(nèi)容： （1） 短路點(diǎn)的選取：各級電壓母線、各級線路末端。 （2） 短路時間的確定：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)整定的需要，確定計算短路電流的時間。 （3） 短路電流的計算：最大運(yùn)

42、行方式下最大短路電流；最小運(yùn)行方式下最小短路電流；各級電壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相短路電流。計算的具體項目及其計算條件，取決于計算短路電流的目的 。短路電流計算方法：供配電系統(tǒng)某處發(fā)生短路時，要算出短路電流必須首先計算出短路點(diǎn)到電源的回路總阻抗值。電路元件電氣參數(shù)的計算有兩種方法：有名值法和標(biāo)幺值法。（1） 有名值法有名值法就是以實(shí)際有名單位給出電路元件參數(shù)。這種方法通常用于1kV以下低壓供電系統(tǒng)短路電流的計算。在企業(yè)供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，如短路回路的阻抗為Rk、Xk，則三相短路電流周期分量的有效值為 （式23）式中，Uav 短路點(diǎn)所在線路的平均額定電壓(kV)。 Rk、Xk 短路點(diǎn)以前的總

43、電阻和總電抗，均已歸算到短路點(diǎn)所在處電壓等級。 對于高壓供電系統(tǒng)，因回路中各元件的電抗占主要成分，短路回路的電阻可忽略不計，則上式變?yōu)椋?（2）標(biāo)幺值法 標(biāo)幺制是一種相對單位制，標(biāo)幺值是一個無單位的量，為任一參數(shù)對其基準(zhǔn)值的比值。標(biāo)幺值法，就是將電路元件各參數(shù)均用標(biāo)幺值表示。由于電力系統(tǒng)有多個電壓等級的網(wǎng)絡(luò)組成，采用標(biāo)幺值法，可以省去不同電壓等級間電氣參量的折算。在電壓系統(tǒng)中宜采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路電流計算。 計算具有許多個電壓等級供電系統(tǒng)的短路電流是，若采用有名制法計算，必須將所有元件的阻抗都?xì)w算到同一電壓下才能求出短路回路的總阻抗，從而計算出短路電流，計算過程繁瑣并容易出錯，這種情況采用標(biāo)么

44、制法較為簡便。用相對值表示元件的物理量，稱為標(biāo)么制。標(biāo)么值是指任意一個物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值，即 標(biāo)么值=物理量的有名值物理量的基準(zhǔn)值標(biāo)么值是一個相對值，沒有單位。在標(biāo)么制中，容量、電壓、電流阻抗（電抗）的標(biāo)么值分別為 基準(zhǔn)容量（Sd）、基準(zhǔn)電壓（Ud）、基準(zhǔn)電流（Id）和基準(zhǔn)阻抗（Xd）亦符合功率方程和電壓方程。因此，4個基準(zhǔn)值中只有兩個是獨(dú)立的，通常選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓為給定值，再按計算式求出基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗，即 基準(zhǔn)值的選取時任意的，但是為了計算方便，通常取100MVA為基準(zhǔn)容量，取線路平均額定電壓為基準(zhǔn)電壓為給定值，即Sd=100MVA，Ud=Uav=1.05UN。線路的額定

45、電壓和基準(zhǔn)電壓對照值如書上表中所示。在標(biāo)么制計算中，取各級基準(zhǔn)電壓都等于對應(yīng)電壓等級下的平均額定電壓，所以各級電壓的標(biāo)么值等于1。即U=Uav和Ud=Uav，U*=1。因此，多電壓等級供電系統(tǒng)中不同電壓級的標(biāo)么電壓都等于1，多有變壓器的變比的標(biāo)么值為1，所以短路回路總標(biāo)么電抗可直接由各元件標(biāo)么電抗相加求出，避免了多級電壓系統(tǒng)中電抗的換算。這就是標(biāo)么制法計算簡單、結(jié)果清晰的特點(diǎn)。本變電所的短路電流計算采取簡單的方法，全部只按照其正常運(yùn)行情況（也就是全分裂運(yùn)行，10kV和0.4kV母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開。）計算短路電流，不考慮故障時的并列運(yùn)行情況下的短路。 系統(tǒng)短路電流計算先要畫出系統(tǒng)的等效簡圖，以確

46、定電抗的大小，和確定短路點(diǎn)，其簡圖如圖21所示。圖212.3.4各主要元件的標(biāo)幺值計算取基準(zhǔn)容量為：線路基準(zhǔn)電壓為：最大運(yùn)行方式系統(tǒng)阻抗： =0.12最小運(yùn)行方式系統(tǒng)阻抗： =0.22變壓器阻抗：線路單位長度電抗取值：架空線:各輸電線路支路標(biāo)幺值（線長均取1.2）：查表得：線路：，線路：,線路：，線路：,線路，：,線路：,本設(shè)計短路電流計算為三相短路，三相短路是對稱短路。是在最大運(yùn)行方式下的短路。為求各段電路電流標(biāo)幺值，先要求出電流的基準(zhǔn)值：已知基準(zhǔn)容量為：，基準(zhǔn)電壓為：，則基準(zhǔn)電流為：（1）點(diǎn)短路： 計算點(diǎn)三相短路電流周期分量有效值為：計算短路容量為：取短路沖擊系數(shù)為：，則計算短路全電流沖擊

47、值為： 短路全電流最大有效值為：（2）點(diǎn)短路：查表21得：該變壓器的阻抗標(biāo)幺值為：當(dāng)兩臺變壓器并列運(yùn)行時，計算在該系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下點(diǎn)的短路電流為：當(dāng)兩臺變壓器分列運(yùn)行時，計算在該系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下點(diǎn)的短路電流為（3）點(diǎn)短路： 計算點(diǎn)三相短路電流周期分量有效值為： 計算短路容量為：取短路沖擊系數(shù)為：，則計算短路全電流沖擊值為：短 路 點(diǎn)三 相 短 路 電 流（KA）三 相 短 路 沖 擊 電 流(KA)三 相 短 路 容 量(MVA)6.0515.4110.036.2415.88113.46.0415.38109.855.9515.15108.21以下計算過程同上，計算結(jié)果如表23所示：表23

48、 3 變電站主要電氣設(shè)備選擇3.1、高壓電氣設(shè)備選擇的目的及原則：3.1.1電氣設(shè)備選擇的目的電氣設(shè)備選擇是供電系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容之一，選擇是否合理將直接影響整個供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。3.1.2電氣設(shè)備選擇的一般原則： 對各種電氣設(shè)備的基本要求是正常運(yùn)行時安全可靠，短時通過短路電流時不致?lián)p壞，因此，電氣設(shè)備必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，按短路條件進(jìn)行校驗。（1）環(huán)境條件電氣設(shè)備在制造上分戶內(nèi)和戶外兩大類。戶外設(shè)備的工作條件較為惡劣，各方面要求較高，成本也高。戶內(nèi)設(shè)備不能用于戶外，戶外設(shè)備雖可用于戶內(nèi)，但不經(jīng)濟(jì)。此外，選擇電氣設(shè)備時，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件考慮防水、防火、防腐、防塵、防爆以及高海拔地區(qū)

49、或濕熱帶地區(qū)等方面的要求。按電網(wǎng)額定電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓 電氣設(shè)備的額定電壓是指標(biāo)示在其銘牌上的線電壓。電氣設(shè)備的最大工作電壓比額定電壓高。對額定電壓在220KV以下的電氣設(shè)備而言，其最大工作工作電壓為額定電壓的1.15倍，即：電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時電壓不斷波動，實(shí)際電壓可能高于電網(wǎng)的額定電壓。在選擇電氣設(shè)備時，電器設(shè)備的最大工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高工作電壓即:由于實(shí)際電網(wǎng)最高工作電壓一般不超過1.1，故在選擇電氣設(shè)備時可以按額定電壓來選擇，即： 我國普通電器額定電壓標(biāo)準(zhǔn)是按海拔1000m設(shè)計的。如果使用在高海拔地 區(qū)，應(yīng)選用高海拔設(shè)備或采取某些必要的措施增強(qiáng)電器的外絕緣，方可應(yīng)用。

50、按最大的持續(xù)工作電流選擇電氣設(shè)備的額定電流選擇電器時應(yīng)滿足,電氣設(shè)備的額定電流不小于該回路在各種運(yùn)行方式下最大的持續(xù)工作電流，即： 根據(jù)我國交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱中規(guī)定，電氣設(shè)備的額定電流是指規(guī)定環(huán)境溫度為+40時，長期允許通過的最大電流。如果電器周圍環(huán)境溫度與額定環(huán)境溫度不符時，應(yīng)對額定電流值進(jìn)行修正。當(dāng)高于+40是，每增高1，額定電流減小1.8%。當(dāng)?shù)陀?40時，每降低1，額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時出力保持不變，故其相應(yīng)回路的為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器額定電流的1.05倍。若已知電氣設(shè)備的最高允許工作溫度，當(dāng)

51、環(huán)境最高溫度高于40，但不超過60時，額定電流按下式修正：式中： 設(shè)備允許最高工作溫度，； 實(shí)際環(huán)境年最高空氣溫度，； 額定環(huán)境空氣溫度，電氣設(shè)備為40，導(dǎo)體為25； 環(huán)境溫度修正系數(shù)，; 實(shí)際環(huán)境溫度下電氣設(shè)備允許通過的額定電流。 選電氣設(shè)備時，應(yīng)使修正后的額定電流不小于該回路在各種運(yùn)行方式下最大的持續(xù)工作電流，即： （4）機(jī)械負(fù)載所選擇的電氣設(shè)備端子的允許機(jī)械負(fù)荷應(yīng)大于電器引線在正常運(yùn)行和短路時的最大作用力。環(huán)保條件 選用電氣設(shè)備時，應(yīng)考慮對周圍環(huán)境的影響，主要是電磁的干擾影響。電磁干擾主要來自設(shè)備的電暈。一般要求電器及金具在最高工作電壓下，晴天的夜晚不出現(xiàn)可見電暈。對110及以上電氣設(shè)備

52、要求晴天戶外的無線電干擾電壓不大于2500。為了減少噪音對工作場所和周圍居民的影響，要求在距電氣設(shè)備2處的連續(xù)性噪音水平不大于85；非連續(xù)性噪音水平不大于90(戶內(nèi)）和110（戶外）。 按短路情況校驗 電力系統(tǒng)不可避免地會發(fā)生各種故障，其中尤以各種短路故障對電氣設(shè)備危害最大。因此，在按照上述正常運(yùn)行條件選擇完電氣設(shè)備后，還必須按其最大可能通過的短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定的校驗。校驗一般按最嚴(yán)重的短路情況三相短路進(jìn)行校驗。（1）熱穩(wěn)定校驗 短路電流通過電氣設(shè)備時，電器的各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過短時允許發(fā)熱溫度。即： 或 式中： 電器設(shè)備允許通過的短時熱效應(yīng)，； 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，；

53、電器設(shè)備的額定熱穩(wěn)定電流，KA； 電器設(shè)備額定短路電流耐受時間，S；為了計算熱效應(yīng)，通常把它近似的分解為與短路電流交流分量有關(guān)的熱效應(yīng)和與直流分量有關(guān)的熱效應(yīng)兩部分，即：交流分量的熱效應(yīng)可按下式計算： 式中：短路瞬間的短路電流交流分量； 短路切除時（時刻）短路電流的交流分量； 時刻的短路電流交流分量；直流分量的熱效應(yīng)按下式計算： 式中：T為直流分量等效時間，其值可由表31查出。直流分量等效時間短路點(diǎn)T/s發(fā)電機(jī)出口及母線0.150.2發(fā)電機(jī)升高母線及出線；0.080.1變壓器各級電壓母線及出線0.05表31（2）動穩(wěn)定性校驗 短路電流通過電器設(shè)備時，電器設(shè)備各部件應(yīng)能承受短路電流產(chǎn)生的機(jī)械力效

54、應(yīng)，不發(fā)生變性損壞，即： 或 式中 、電器設(shè)備額定動穩(wěn)定電流峰值及其有效值，KA；、短路沖擊電流峰值及其有效值，KA。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定： 1)熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不校驗熱穩(wěn)定。采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗動穩(wěn)定。裝設(shè)在電壓互感器回路的裸導(dǎo)體和電器，可不校驗動、熱穩(wěn)定性。（3）短路電流計算的條件 為使電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定： 1)容量和接線：按本工程設(shè)計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建成后510 年）；其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短

55、路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。 2)短路種類：一般按三相短路驗算，若其它種類短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗算。3)計算短路點(diǎn)：選擇通過電器的短路電流為最大的那些點(diǎn)為短路計算點(diǎn)。4)正確估計短路切除時間：通常，短路計算時間由繼電保護(hù)動作時間和斷路器的切斷時間之和來決定，即 式中：主保護(hù)動作時間，一般可取為0.05S。 當(dāng)缺乏具體的斷路器動作時間時，可取下列平均值：對于快速及中速動作的斷路器，對于低速動作的斷路器3.2、10KV側(cè)電氣設(shè)備的選擇3.2.1高壓開關(guān)柜的選擇：額定電壓：額定電流： 根據(jù)有關(guān)資料，10kV高壓開關(guān)柜選用KYN28-12型戶內(nèi)

56、交流金屬鎧裝中置式開關(guān)柜，柜內(nèi)配裝ABBG公司的VD4的真空短路器，其主要技術(shù)參數(shù)如表31所示：序號名 稱單位參 數(shù)1額定電壓KV122額定電流A400,630,1000,1600,2000,315031min工頻耐受電壓相間及相對地KV42斷口間484雷電沖擊耐受電壓（峰值）相間及相對地KV75斷口間845額定短路開斷電流KA16,20,31.56額定短時耐受電流KA16,20,31.57額定短路電流耐受時間S38額定峰值耐受電壓KA40,50,809機(jī)械壽命斷路器次30000隔離開關(guān)及接地開關(guān)200010額定短路電流開斷次數(shù)（電壽命）次5011額定操作電壓VAC/DC22012防護(hù)等級外殼

57、IP4X,手推車門打開時IP2X 表32 下面對KYN2812型戶內(nèi)交流金屬鎧裝中置式開關(guān)柜進(jìn)行校驗： 如表所示：其額定電壓為12kV,滿足要求。 下面校驗其主要電器部件：VD4真空斷路器、JDZ10型電壓互感器、LZZBJ912型電流互感器。3.2.2斷路器的校驗：本次設(shè)計斷路器選用VD4真空斷路器，其主要參數(shù)如表33所示：序號名 稱單位參 數(shù)1額定電壓KV122額定電流A31503額定功率Hz504額 定 絕 緣水 平1min工頻耐受電壓KV42雷電沖擊耐受電壓KV755額定短路開斷電流KA506額定短時耐受電流（峰值）KA507額定峰值耐受電流（峰值）KA1258額定短路關(guān)合電流（峰值）

58、KA1259額定短路電流耐受時間S310機(jī)械壽命次30000 表33 如表所示：VD4真空斷路器的額定電壓為；VD4真空斷路器的額定電流為；VD4真空斷路器的額定開斷電流為：50KA，大于點(diǎn)三相短路電流周期分量有效值：10.78KA；VD4真空斷路器的額定短路關(guān)合電流為125KA，大于點(diǎn)的三相短路全電流沖擊值，滿足要求。動穩(wěn)定校驗：如表所示：VD4真空斷路器的額定峰值耐受電流為：大于點(diǎn)的三相短路全電流沖擊值，滿足在短路情況動穩(wěn)定的要求。熱穩(wěn)定校驗：交流分量的熱效應(yīng)為：在本設(shè)計中，取短路開斷時間為：故 直流分量的熱效應(yīng)為： 由表31得，故 因此，熱效應(yīng)為：由表33可得VD4型真空斷路器的額定短時

59、耐受電流為50KA，額定短路電流耐受時間為3S，故 即，故熱穩(wěn)定滿足要求。3.2.3電壓互感器的校驗：（1）電壓互感器選型的要求： 電壓互感器的種類和形式應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇，例如：在635kV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油漬式或澆注式；110220kV配電裝置通常采用串級式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級滿足要求時，也可采用電容式電壓互感器。 電壓互感器選擇的主要項目是： 1）額定電壓應(yīng)于安裝處電網(wǎng)的額定電壓相一致； 2）類型：戶內(nèi)型 、戶外型；3）容量和準(zhǔn)確度等級的選擇：首先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上，然后計算各相負(fù)荷大小，按照

60、所接儀表的準(zhǔn)確級和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級和額定容量。 本設(shè)計選用JDZ10型電壓互感器。其技術(shù)參數(shù)如表34所示：序號名 稱單位參 數(shù)1額定電壓V10000/1002準(zhǔn)確等級0.2,0.5,13額定輸出VA15,30,604極限輸出VA300表34 如表所示，JDZ10型電壓互感器額定一次電壓為10KV，符合要求。3.2.4電流互感器的校驗：電流互感器型號： 第一字母：L電流互感器； 第二字母：A穿墻式；Z支柱式；M母線式；D單匝貫穿式；V結(jié)構(gòu)倒置式；J接地檢測用；W抗污穢；R繞組裸露式； 第三字母：Z環(huán)氧樹脂澆注式；C瓷絕緣；Q氣體絕緣介質(zhì)；W與微機(jī)保護(hù)專用； 第四字母：B帶保護(hù)級；C差動保護(hù)