110KV降壓變電所設計(畢業(yè)論文)

畢業(yè)設計（論文）題目：110KV降壓變電所設計學生姓名：系別：電氣工程系專業(yè)年級：指導教師：摘要110KV降壓變電所電氣部分設計隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，電能已成為影響我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，各地都在興建一系列的供配電設施。變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和電能用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的重要作用。本次所設計的課題是某110kV變電所電氣初步設計，該變電所是一個地區(qū)性重要的降壓變電所，它主要擔任110kV及10kV兩電壓等級功率交換，把接受功率全部送往10kV側線路。本所位于市中部，所址工程情況良好，處于地區(qū)網(wǎng)絡樞紐點上，具有110kV、及10kV兩個電壓等級，110kV側以接受功率為主，10kV主要用于所用電以及變電站近區(qū)負荷。本次所設計的變電所是重要變電所，全所停電后，將影響整個地區(qū)以及下一級變電所的供電，變電所最后規(guī)模：容量為2100MVA，可選擇型號為SFZ9—16000/110KV.SPZ9系列雙繞組有載調壓的變壓器。110kV側本期出線有2回。主接線形式為單母線分段帶旁路接線。本次設計論文是以我國現(xiàn)行的各有關規(guī)范規(guī)程等技術標準為依據(jù)，所設計是一次初步設計，根據(jù)任務書提供原始資料，參照有關資料及書籍，對各種方案進行比較而得出。關鍵詞：關鍵詞1變電站；關鍵詞2主變壓器；關鍵詞3出線；關鍵詞4配電裝置Abstract110kVtransformersubstationthepreliminarypartdesignelectricityWiththefastgrowthofourcountrynationaleconomy,theelectricityalsobecomesimportantofthedevelopmentandsupervisioninourcountry.Everydistrictbuildsaseriesofsupplyanddistributeestablishment.Thesubstationisthemiddlelinkbetweenpowerplantandcustomers,whosefunctionistransforminganddistributingelectricpower.Thistimedesignsthetopicissome110kVtransformersubstationelectricitypreliminarydesign,thistransformersubstationisatopicalityimportantvoltagedroppingresistortransformersubstation,itmainlyholdsthepostof110kVandthe10kVtwovoltagerankpowerexchange,acceptsthepoweralltoescorttothe10kVsidecircuit.Thisinstituteislocatedmiddlethecity,thesiteprojectsituationisgood,isinthelocalareanetworkkeypositiontolight,has110kV,andthe10kVthreevoltageranks,the110kVsideacceptsthepowerprimarily,10kVmainlyusesinusingelectricityaswellastheidleworkcompensation.Thistimedesignsthetransformersubstationisthekeypositiontransformersubstation,afterallpowercut,willaffecttheentireareabythelevelundertheleveltransformersubstationpowersupplynamelythisdesigntransformersubstationfinalscale:Usesthreethreewindingstohavecarriestheregulatingtransformer,mutuallyforspare.The110kVsideVgoingbeyondalinehasfive.Therefore110kVandthe10kVhostwiringfinalplanusesthedoublemothertopartition.10KVusesthesinglemothertopartition.Thistransformersubstationpowerdistributionequipmentusesimproveshalfhighpowerdistributionequipment,110kVand10kVusesthecircuitbreakersinglerowarrangement,undertheisolatorlayingasidegeneratrix,willcauseitsandanotherlevelisolatorelectricitydistanceincreases,reducesthepowerdistributionequipmentthefore-and-aftdistance.Thisdesignpaperistaketechnicalstandardsandsoonourcountrypresenteachrelatedstandardregulationsasthebasis,designsisapreliminarydesign,providesthefirsthandinformationaccordingtotheprojectdescription,thereferencepertinentdataandthebooks,carriesonthecomparisontoeachkindofplantoobtain.Keywords：word1Transformersubstation；word2Maintransformer；word3Goingbeyondaline；word4Powerdistributionequipment目錄工程概況 11變電所概況 11.1變電所位置分析 11.2負荷計算的意義及計算目的 11.3變壓器的選擇 22電氣主接線設計 32.1電氣主接線的設計原則 PAGEREF_Toc231737643\h43短路電流計算 63.1短路電流計算的目的 63.2在驗算導線和電氣設備時所用的短路電流一般有以下規(guī)定 \h63.3短路電流計算的步驟 63.4短路電流計算過程 74電氣設備及母線的選擇 104.1選擇電氣設備和母線的主要技術條件 114.2母線及各回出線的選擇原則 114.3斷路器,隔離開關的選擇原則 124.4110KV母線,斷路器,隔離開關的選擇 124.510KV母線，斷路器，隔離開關的選擇 144.6變壓器10KV側及母聯(lián)斷路器和隔離開關的選擇 15HYPERLINK\l"_Toc231737657"4.7各回出線的選擇 164.8支柱絕緣子和穿墻套管的選擇原則 184.9互感器的選擇 194..10并聯(lián)電容器組的選擇 245.防雷保護和接地裝置 255.1變電所的防雷設計原則 255.2變電所的主要防雷設備 PAGEREF_Toc231737663\h255.3變電所的防雷設計 25致謝 27參考文獻 28工程概況變電所是電力系統(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。電氣主接線是發(fā)電廠和變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電所電氣部分投資大小的決定性因素。根據(jù)任務書上所給系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數(shù)，分析負荷發(fā)展趨勢。從負荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電所的概括以及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，安全，經(jīng)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(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結果，對高壓熔斷器，隔離開關，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，然后根據(jù)短路電流及沖擊電流進行相關的校驗，從而完成了110kV電氣一次部分的設計，并力求在可靠性的前提下，做到運行操作簡便，運行靈活，經(jīng)濟合理。(1)系統(tǒng)至城中變110KV母線的短路容量為3984MVA(2)待建城中變電所有關資料；110KV進線2回。負荷情況10KV出線10回：加工廠1回，1.5MW/回，4KM；機械廠2回，1.2MW/回，3KM；藥棉廠1回，2MW/回，3KM；棉紡廠2回，1.8MW/回，4KM；水廠2回，1.6MW/回,2.5KM化工廠2回，2MW/回，3KM；功率因數(shù)為0.85。最大負荷利用小時數(shù)：T=5000h/年。(3)發(fā)電廠變電所地理位置圖如圖所示。圖1-1變電所地理位置圖G1：汽輪發(fā)電機，2*12.5MW，Xd”=0.125,cosφ=0.8；G2：汽輪發(fā)電機，30MW，Xd”=0.13,cosφ=0.8；(4)環(huán)境最高氣溫400C，最熱月最高平均氣溫320C(5)變電所10KV側過電流保護動作時間為1S。1變電所概況1.1變電所位置分析待建的城中110KV降壓變電所在城市近郊并向加工廠、機械廠、棉紡廠、藥棉廠、水廠、化工廠供電。110KV進線2回，在10KV側有10回出線，則可以看出這所變電所是一所普通的終端變電所，在電力系統(tǒng)中的作用不是很重要，只是對周邊負荷供電。變電所的選址一般要求地勢平坦且交通方便，以便施工和設備的運輸。本變電所占地面積3720平方米。1.2負荷計算的意義及計算目的變電所進行電力設計的基本原始資料是根據(jù)各用電負荷所提供，但往往這些統(tǒng)計是不齊全的，所以在設計時必須考慮5到10年的負荷增長情況并如何根據(jù)這些資料正確估計變電所所需要的電力、電量是一個非常重要的問題。負荷計算直接影響著變壓器的選擇，計算負荷是根據(jù)變電所所帶負荷的容量確定的，預期不便的最大假想負荷。這個負荷是設計時作為選擇變電所電力系統(tǒng)供電線路的導線截面，母線的選擇，變壓器容量，斷路器，隔離開關，互感器額定參數(shù)的依據(jù)。計算方法：根據(jù)原始材料給定的有功功率P、功率因素COS，求出無功功率Q=P*tan=+++……+=+++……+計算負荷:，為需要系數(shù)一般取0.85。根據(jù)原始資料：，則加工廠1回：機械廠2回：藥棉廠1回：棉紡廠2回：水廠2回：化工廠2回：=16.7MVA1.3變壓器的選擇變電所主變壓器容量一般應按5-10年規(guī)劃負荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃，負荷性質，電網(wǎng)結構等綜合考慮確定其容量。對于重要變電所應考慮以1臺主變壓器停運時其余變壓器容量在計及負荷能力允許時間內，應滿足Ⅰ類及Ⅱ類負荷的供電。對于一般變電所，當一臺主變停運時，其余變壓器的容量應能滿足全部負荷的70%-80%，在目前實際的運行情況變電所中一般均是采用兩臺變壓器互為暗備用并聯(lián)運行。變壓器容量首先應滿足在下，變壓器能夠可靠運行。對于單臺：≥對于兩臺并聯(lián)運行：+＞≥+≥+變壓器除滿足以上要求外還需要考慮變電所發(fā)展和調整的需要，并考慮5-10年的規(guī)劃，并留有一定的裕量并滿足變壓器經(jīng)濟運行的條件。根據(jù)現(xiàn)實運行的經(jīng)驗，一般是采用兩臺變壓器互為備用。對于兩臺互為備用并聯(lián)運行的變壓器，變電所通常采用兩臺等容量的變壓器，單臺變壓器容量視它們的備用方式而定：eq\o\ac(○,1)暗備用：兩臺變壓器同時投入運行，正常情況下每臺變壓器各承擔負荷的50%，此時，變壓器的容量應按變壓器最大負荷的70%選擇，其有顯著的優(yōu)勢：1.正常情況下，變壓器的最大負荷率為70%，符合變壓器經(jīng)濟運行并留有一定的裕量。2.若一臺變壓器故障，另一臺變壓器可以在承擔全部最大負荷下（過負荷40%）繼續(xù)運行一段時間。這段時間完全有可能調整生產(chǎn)，切除不重要負荷，保證重要負荷的正常供電。這種暗備用的運行方式具有投資省，能耗小的特點，在實際中得到廣泛應用。eq\o\ac(○,2)明備用：一臺變壓器工作，另一臺變壓器停止運行作為備用。此時，兩臺變壓器按最大負荷時變壓器負荷率為100%考慮，較暗備用能耗大，投資大，故在實際中不常采用。變壓器選擇方法：根據(jù)負荷計算出的，由于采用兩臺變壓器互為暗備用并聯(lián)運行，單臺變壓器容量按70%*選擇，并考慮5-10年規(guī)劃，留有15%的發(fā)展余地。=0.7**（1+15%）所選擇的變壓器容量＞0.7**（1+15%）即可?？紤]兩臺主變壓器互為暗備用，單臺容量按計算容量的70%選擇?？紤]5-10年的計算規(guī)劃并留有一定的裕量，則所選的變壓器容量大于13443.5KVA即可。本設計所以選擇兩臺：2*SFZ9—16000/110型變壓器。其技術參數(shù)如表1-1：表1-12*SFZ9—16000/110型變壓器技術參數(shù)型號額定容量KVA高壓KV高壓分接范圍低壓KVSFZ9-16000/11016000110110±8*1.25%6.36.610.5空載損耗KW負載損耗KW空載電流I%阻抗電壓聯(lián)結組標號20.2477.41.210.5表1-2所用變壓器的選擇：序號名稱額定容量（KW）負荷類型1通信4經(jīng)常、連續(xù)2充電屏7.5經(jīng)常、連續(xù)3監(jiān)控電源1經(jīng)常、連續(xù)4保護電源1經(jīng)常、連續(xù)5動力電源11.5不經(jīng)常、斷續(xù)6取暖、通風電源32經(jīng)常、連續(xù)小計動力負荷577110KV加熱0.7經(jīng)常、連續(xù)810KV加熱1.6經(jīng)常、連續(xù)小計加熱負荷2.3910KV配電裝置照明4短時、連續(xù)10二次設備照明3短常、連續(xù)11屋外配電裝置照明10短時、連續(xù)小計照明負荷17則所用變壓器的容量可選80KVA，則所用變壓器選擇SC—80/10型，的干式變壓器，380/220所用配電屏GGD1—54型，共3面2電氣主接線設計電力系統(tǒng)是有發(fā)電廠，變電所，線路及用戶組成。變電所是聯(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，而主接線代表了變電所的電氣部分的主體結構，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電所設計的首要部分。關系著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，靈活經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電，變電，輸電，用電是在同一時刻完成的，所以主接線設計的好壞也影響工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設計是一個綜合性問題，必須在滿足國家有關技術經(jīng)濟政策的前提下正確處理好各方面的關系，全面分析有關因素，力求使其技術先進，經(jīng)濟合理，安全可靠。同時，主接線是保證電網(wǎng)安全可靠，經(jīng)濟運行的關鍵，是電氣設備布置，選擇自動化水平和二次回路設計的原則和基礎。2.1電氣主接線的設計原則應根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設規(guī)模，輸送電壓等級，進出線回路數(shù)，供電負荷的重要性，保證供電平衡，電力系統(tǒng)線路容量，電氣設備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與等級條件確定，應滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求。2.2現(xiàn)就本設計的兩套方案進行比較圖2-1方案一接線圖圖2-2方案二接線圖方案一：110KV采用帶母線型內橋接線，10KV采用帶有母聯(lián)斷路器的雙母線接線型式，母聯(lián)斷路器和橋聯(lián)斷路器均帶有備用電源自動投入裝置。方案二：110KV采用單母線分段，10KV側采用單母線分段和帶專用旁路斷路器的旁路母線接線型式。詳細比較如下:2.2.1110KV單母分段接線單母線分段用斷路器進行分段，這種接線方式可以提高可靠性和靈活性，對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電。根據(jù)實際的運行經(jīng)驗，兩母線同時故障的幾率很小，可以不予考慮。對110KV等級進出線回數(shù)為3-4回時可以采用此接線方式，本設計變電所110KV進線為兩回。2.2.2110KV帶母線型內橋接線110KV帶母線型內橋接線方式用于兩臺變壓器進出線回路為兩回的情況。由于本變電所的容量不是很大，根據(jù)運行經(jīng)驗可以知道，變壓器的故障率很小，且不經(jīng)常切換，并通過橋聯(lián)斷路器將兩母線和變壓器聯(lián)系起來。內橋接線在線路的切除或投入時，不影響其余回路的工作，且操作簡單。雖然其在切入或投入變壓器時，要使相應的線路停電，并考慮復雜。但由于現(xiàn)實中變壓器的故障率很小且不經(jīng)常切換，所以不予考慮。雖然單母線分段較內橋接線操作較為方便，靈活，但其增加了兩臺高壓斷路器的投資。內橋接線的可靠性也比較高，對于本設計的變電所已經(jīng)足夠。，從本次設計的變電所的地位可知，該變電所是一般的變電所，且是一個向負荷供電的終端變電所。因此可靠性要求不是極高，所以內橋接線可以滿足要求。故110KV本設計采用內橋接線。2.2.310KV采用單母分段帶旁路接線斷路器經(jīng)長期運行和切斷數(shù)次斷路電流，都需要進行檢修，為了能使采用單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時，不致中斷該回路供電，可增設旁路。方案二中采用了單母線分段帶專用旁路母線的接線，從給定的原始資料可以知道，本變電所的出線回路為10回，由于回路數(shù)較多則可以考慮架設專用的旁路母線。該接線方式的優(yōu)點有：其提高了供電的可靠性性和靈活性，并可以通過旁路母線在保證向負荷不間斷供電的情況下檢修出線上的斷路器。但這種接線一旦母線故障，有50%的停電率，這種接線增加了一格旁路斷路器的投資，并且在檢修斷路器時其倒閘操作繁瑣，根據(jù)長期的運行經(jīng)驗可以知道，變電所，發(fā)電廠出現(xiàn)的事故，多數(shù)是由人為誤操作所致。單母線分段帶旁路的接線出現(xiàn)誤操作的幾率很大，所以本設計不予采納。2.2.410KV采用帶有母聯(lián)斷路器的雙母線接線的分析由原始資料出線10回，=5000h則可以知道：負荷對供電的可靠性要求比較高。雙母線接線有兩組母線，并可以互為備用。每一電源和出線都裝有一臺斷路器，并有兩組母線隔離開關，分別與兩組母線相連，兩組母線則通過母聯(lián)斷路器進行聯(lián)系起來。雙母線接線較單母線接線具有更高的可靠性和靈活性。其有顯著的特點：eq\o\ac(○,1)供電可靠通過兩組母線的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復供電，檢修任一回路的母線隔離開關時，只需斷開隔離開關所屬的一條線路與此隔離開關相連的該組母線其他電路則可以通過另一母線繼續(xù)運行。如：欲檢修工作母線，則把全部電源倒在另一母線上。其操作步驟是：先合上母聯(lián)斷路器兩側的隔離開關，再合上母聯(lián)斷路器，向備用母線充電至兩組母線等電位，為保證供電不中斷，先合上備用母線上的隔離開關，再斷開工作母線上的隔離開關，完成母線切換后再斷開母聯(lián)斷路器及其兩側的隔離開關，即可對原工作母線進行檢修。eq\o\ac(○,2)調度靈活：各個電源和負荷可以任意分配到任一母線上，能靈活地適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要，通過倒閘操作可以組成各種運行方式：1.當母聯(lián)斷路器斷開，一組母線工作，另一母線作為備用，相當于單母線運行。2.兩組母線同時工作，并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，這是目前采用最廣泛的運行方式，它的繼電保護相對較簡單。有時為了系統(tǒng)需要，亦可以將母聯(lián)斷路器斷開（處于熱備用狀態(tài)）兩組母線同時運行，此時這個變電所相當于分裂為兩個電廠向各負荷送電，這種運行方式常用于最大運行方式時，以限制斷路電流。根據(jù)調度的需要，雙母線還可以完成一些特殊的功能。如：母聯(lián)與系統(tǒng)進行同期或解列操作，個別回路要進行單獨試驗時，可以將該回路單獨接到備用母線上運行，當線路利用短路方式熔冰時，亦可以將備用母線作為熔冰母線不影響其他回路工作。雙母線接線的運行方式則可以根據(jù)實際的需要進行選擇，其運行的靈活性遠比單母線分段帶旁路母線的高，這亦是本設計采用雙母線接線的一個原因。eq\o\ac(○,3)擴建容易：在擴建時可以向雙母線左右兩方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中不會造成其他回路的停電。由于雙母線具有較高的可靠性且應用廣泛，其繼電保護也相對簡單，繼電保護對線路部分主要是保護母線，并根據(jù)實際長期的運行經(jīng)驗，雙母線同時故障的幾率很小，所以不予考慮雙母線同行停運的可能性。2.2.5兩方案的經(jīng)濟性比較方案一：使用110KV高壓斷路器3臺，110KV高壓隔離開關8臺，SFZ9—16000/110型變壓器，10KV等級斷路器13臺，隔離開關36臺，雙母線。方案二：：使用110KV高壓斷路器5臺，110KV高壓隔離開關10臺，SFZ9—16000/110型變壓器，10KV等級斷路器14臺，隔離開關39臺，單母線分段，一組旁路母線。由此可以知道，方案的得投資較省，經(jīng)濟性較好。綜合可靠性，靈活性和經(jīng)濟性三方面，從以上的分析可以知道，方案一具有很顯著的優(yōu)勢，所以本次設計的電氣主接線選擇方案一。3短路電流計算3.1短路電流計算的目的在發(fā)電廠、變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)，也是電氣設計的主要計算項目，其目的有以下幾個方面：1.在選擇電氣主接線時，為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措施等均要進行必要的短路電流計算。2.在選擇電氣設備時，如高壓斷路器，隔離開關等，為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；計算短路電流的沖擊值，用以校驗設備的動穩(wěn)定。3.在計算屋外高壓配電裝置時，需要短路條件校驗的相間和相對地的距離。在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需要以各種短路時的短路電流為依據(jù)。4.接地裝置的設計，也需要短路電流計算。3.2在驗算導線和電氣設備時所用的短路電流一般有以下規(guī)定（1）計算的基本情況eq\o\ac(○,1)電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行。eq\o\ac(○,2)短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。eq\o\ac(○,3)所有電源的電動勢相同。eq\o\ac(○,4)正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行。eq\o\ac(○,5)應考慮對短路電流有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。（2）接線方式：計算短路電流時，所有的接線方式應是可能發(fā)生的最大短路電流的最大運行方式，而不能用在切換過程中可能出現(xiàn)并列運行的接線方式。1.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，以及負荷增加情況。2.短路種類一般按三相短路計算，若發(fā)電機出口的兩相或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變器等回路中的單相或兩相接地短路較三相短路嚴重時，應按嚴重的情況校驗。3.短路點的選擇在正常接線方式時，通過電氣設備的短路電流為最大的地點為短路計算點。本設計短路計算點選擇在變壓器110kV側的母線上和10kV母線上，母線上的短路電流在三相短路時最大。3.3短路電流計算的步驟在本設計中短路電流計算采取實用計算曲線法，其具體步驟如下：1.計算系統(tǒng)，線路，發(fā)電機在基準容量下的標幺值并繪制等值網(wǎng)絡：eq\o\ac(○,1)本設計選擇基準容量=100MVA，=eq\o\ac(○,2)發(fā)電機電抗，略去網(wǎng)絡各元件的電阻輸電線路電容和變壓器的勵磁支路，只用其標幺值。eq\o\ac(○,3)無限大功率電源內阻抗等于零，系統(tǒng)=/eq\o\ac(○,4)略去負荷2.按網(wǎng)絡變換的原則，將網(wǎng)絡中的電源合成為幾組，每一組用一個等值發(fā)電機代表。無限大系統(tǒng)另成一組。求出各等值發(fā)電機對短路點的轉移電抗，以及系統(tǒng)對短路點的轉移電抗。3.將求出的轉移電抗按相應的等值發(fā)電機容量進行歸算，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗。4.進行化簡，最終化成系統(tǒng)，發(fā)電機對短路點的等值電路。對發(fā)電機求出的計算電抗。并查氣輪機的曲線查出等效電流標幺值最終的短路電流為：=+=（+）/（*）=/（**）系統(tǒng)的等值電抗圖圖3-1系統(tǒng)的等值電抗圖3.4短路電流計算過程設基準容量：，基準電壓則基準電流：點短路電流計算當點發(fā)生短路時，系統(tǒng)對短路點的基準電流為：短路電抗標幺值計算：，線路LGJ—240/12KM經(jīng)查表得其電抗為0.401/KM，則其電抗的標幺值為：線路LGJ—240/10KM，電抗值=0.401/KM由原始資料給定的三繞組容量為：31.5MVA由查表得SFSZ9—31500/110,I%=0.6升壓變壓器，，（+—）=*（17+10.5-6.5）=10.5=（+-）=*(17+6.5-10.5)=6.5=(+-)=*(10.5+6.5-17)=0則：，30kMW汽輪機的電抗標幺值：由雙繞組變壓器容量為16MVA可以查變壓器的相關手冊：SF9—16000/35，，，雙繞組變壓器的電抗標幺值為：兩臺并聯(lián)的發(fā)電機的電抗標幺值為：，下面進行化簡：當點發(fā)生短路時：，對下面等值網(wǎng)絡的進行合并圖3-2等值網(wǎng)絡的合圖3-3系統(tǒng)及發(fā)電機對短路點的等值網(wǎng)絡查汽輪機的曲線在=0.43時在0S時等效電流標幺值為：則發(fā)電機組對短路點的短路電流為：點的短路電流為系統(tǒng)對短路點的短路電流加上發(fā)電機對短路點的短路電流之和：點的沖擊電流：點短路電流計算當將所選擇的兩臺主變SFZ9—16000/110放入到系統(tǒng)中時，在上面計算的基礎上，并將兩臺變壓器合并后的電抗標幺值：圖3-4兩臺主變運行等值網(wǎng)絡的合并圖當短路點在變壓器的10KV側的點時：將、、進行Y—△變換：圖3-5系統(tǒng)及發(fā)電機對短路點的等值網(wǎng)絡查汽輪機的曲線，當=2.95時的電流的標幺值：則10KV側的短路電流：則點的電路電流為：當1臺變壓器故障，10KV側的短路電流為：圖3-6兩臺主變運行等值網(wǎng)絡的合并圖將、、進行Y—△變換：圖3-7系統(tǒng)及發(fā)電機對短路點的等值網(wǎng)絡則取3.45時的等效電流標幺值：當單臺變壓器運行時的10KV側的短路電流為：所以雙臺變壓器并列時的短路電流較大。4電氣設備及母線的選擇電氣設備及母線選擇是變電所設計的主要內容之一。正確選擇電氣設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。在進行電氣設備選擇時，應根據(jù)工作實際情況，在保證可靠性的前提下，積極、穩(wěn)妥地采用新技術并注意節(jié)省選擇合適的電氣設備。其基本要求是：電氣設備要能可靠地工作，必須按正常的工作條件選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動熱穩(wěn)定。4.1選擇電氣設備和母線的主要技術條件（1）電壓，其允許的最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓即電網(wǎng)電壓，≥（2）電流，其長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流?！荩?）機械荷載，電氣設備的機械荷載安全系數(shù)有廠家提供，機械荷載須滿足安裝要求。（4）短路穩(wěn)定條件，導線或電氣設備的動、熱穩(wěn)定及設備的開斷電流，可按三相短路驗算。當單相、兩相接地較三相短路嚴重時，應按嚴重情況驗算。絕緣水平，在工作電壓及過電壓的情況下，其內、外絕緣應保證必要的可靠性，電氣設備的絕緣水平應符合國家標準的規(guī)定。按當?shù)丨h(huán)境條件校驗電氣設備，在選擇電氣設備或導體時要考慮設備安裝地點的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風速、冰雪、相對濕度、污穢、海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗。校驗電氣設備的熱穩(wěn)定和開斷能力時，要必須確定短路計算時間，驗算熱穩(wěn)定的計算時間為繼電保護時間和相應斷路器全開斷時間之和。=+=+其中：—繼電保護時間—斷路器全開斷時間—斷路器的固有分閘時間—滅弧時間斷路器能在最嚴重的情況下開斷電流。在校驗熱穩(wěn)定時，如在選擇母線是，其短路電流時間為繼電保護的主保護時間與斷路器的全開斷時間之和，選擇負荷出線時的短路時間為后備保護時間與斷路器的全開斷時間之和。4.2母線及各回出線的選擇原則本設計的母線按最大工作電流選擇：≤即最大持續(xù)工作電流要小于等于在該環(huán)境溫度下的導體的長期允許載流量與實際環(huán)境溫度的修正系數(shù)之積，10KV按經(jīng)濟電流密度選擇=/即最大持續(xù)工作電流與所選擇導線類型在相應的最大負荷利用小時數(shù)下的經(jīng)濟電流密度之比。導線的動、熱穩(wěn)定校驗：按熱穩(wěn)定校驗確定母線的最小截面：—為短路電流的非周期分量，—短路電流周期分量，—為所選擇導線的熱穩(wěn)定系數(shù)。如果計算出的小于所選擇的導線截面積即滿足熱穩(wěn)定的要求。動穩(wěn)定校驗：其中：W—截面系數(shù)—母線單位條間應力—母線短路沖擊電流—相間距離取0.75m，—絕緣子跨距取1.2m—截面形狀系數(shù)，在相應的形狀曲線上可以查到，只要條間應力加相間應力小于允許應力即滿足動穩(wěn)定要求。本設計110KV母線按，即2倍的變壓器額定電流，選擇LGJ—150型鋼芯鋁絞線，10KV也按2倍的變壓器額定容量選擇，選擇雙條LMY—100*10鋁導條水平放置。4.3斷路器,隔離開關的選擇原則斷路器是變電所中重要的開關器件，具有滅弧裝置，能夠開斷短路電流和負荷電流，其是母線、變壓器及線路的保護元件。斷路器種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質可以分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開關技術的發(fā)展，現(xiàn)在變電所設計一般是采用六氟化硫斷路器和真空斷路器，而油斷路器基本上被淘汰。本設計選擇LW6—126I/3150六氟化硫斷路器和ZN5—10/1000室內真空斷路器。額定電壓和電流的選擇式中—電網(wǎng)額定電壓—設備的額定電壓—電氣設備的額定電流—電網(wǎng)的最大負荷電流。開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流不應小于實際開斷瞬間短路電流周期分量即當斷路器的較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時候，簡化可用，為短路電流的有效值。短路關合電流的選擇為了保證斷路器在關合短路電流時的安全，斷路器的額定關合電流不應小于短路電流的最大沖擊值。即短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗為動穩(wěn)定電流，為斷路器熱穩(wěn)定電流，為熱穩(wěn)定時間。隔離開關是發(fā)電廠，變電所常用的開關器件，它與斷路器配套使用，但隔離開關不能用來接通或開斷短路電流和負荷電流，其主要功能是：隔離電壓，檢修時使檢修設備與電源隔離，以確保檢修安全。倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以改變運行方式，常用隔離開關和斷路器協(xié)同操作來完成。分合小電流，因隔離開關具有一定的分合小電流和電容電流的能力，可以用來分、合避雷器，電壓互感器，空載母線等隔離開關與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗項目相同，但由于隔離開關不能夠開斷、接通短路電流，故不需要進行開斷電流和關合電流的校驗。本設計選用的隔離開關有：戶外型，戶內型，出線上選擇型。4.4110KV母線,斷路器,隔離開關的選擇本設計110KV母線按2倍的SFZ9—16000/110型變壓器110KV側的額定電壓選擇，變壓器的額定電流為：選擇母線時考慮兩臺變壓器同時滿負荷運行，其所有額定電流加載到母線上，此時母線上的最大工作電流：根據(jù)實際的運行情況，110KV母線在室外一般是采用鋼芯鋁絞線，由相關的電氣手冊，LGJ鋼芯鋁絞線的長期載流量均是在環(huán)境溫度為20℃時的載流量，當環(huán)境溫度為32℃時：溫度修正系數(shù)：，由則選擇的母線的載流量必須大于202A,考慮變電所的擴建和長遠發(fā)展和負荷增加等因素，選擇較大的型號導線，本設計選擇LGJ—150鋼芯鋁絞線。查鋼芯鋁絞線的相關手冊LGJ—150的載流量為463A導線的實際運行溫度為：查相關的電氣手冊LGJ鋼芯鋁絞線的熱穩(wěn)定系數(shù)C在37.5℃值為：C=100母線的熱穩(wěn)定校驗：短路時間：則變電所及各級母線出線的非周期分量的等效時間：T=0.05S短路電流周期分量：短路電流的非周期分量：則短路電流熱效應：滿足短路熱效應的導線的最小截面積為：對于110KV電壓等級，LGJ鋼芯鋁絞線，LGJ—70以上則不用進行電暈校驗，因而LGJ—150不需要進行電暈校驗。由以上的計算可以看出選擇的LGJ—150滿足要求。變壓器110KV側斷路器及隔離開關的選擇變壓器110KV側的最大工作電流為其額定電流：，根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外等因素，且現(xiàn)在一般是采用滅弧性能良好的真空斷路器或斷路器，則可以選擇型六氟化硫斷路器和型隔離開關。短路時間：則變電所及各級母線出線的非周期分量的等效時間：T=0.05S短路電流周期分量：短路電流的非周期分量：則短路電流熱效應：斷路器與隔離開關的相關參數(shù)與計算值比較如下所示：表4-1斷路器與隔離開關的相關參數(shù)與計算值比較計算數(shù)據(jù)110KV126KV110KV88A3150A1250A9.082KA31.5KA——23.16KA125KA——53.1623.16KA125KA50KA由以上數(shù)據(jù)比較可知，型六氟化硫斷路器和型隔離開關均能滿足要求。母線上的斷路器，110KV進線及兩母線之間連接的斷路器和隔離開關均用此類型。4.510KV母線，斷路器，隔離開關的選擇10KV側母線同樣按兩臺變壓器的額定電流下滿負荷并聯(lián)運行時的最大工作電流選擇：考慮溫度修正，由于10KV母線是在室內，所以環(huán)境溫度是40℃則，溫度修正系數(shù)：導體的允許電流為：則選擇的母線的載流量必須要大于2395A，查相關的電氣手冊，本設計10KV母線選擇LMY—100*10雙條矩形鋁導體，水平放置，其載流量為2613A,經(jīng)溫度修正后：〉1940A從數(shù)字上看可以滿足要求。（1）熱穩(wěn)定校驗：導條實際的運行溫度：℃查不同溫度下的裸導體的熱穩(wěn)定系數(shù)C值，在65℃時的C=89短路電流時間，主保護時間一般取0.5S＞0.1S，則需要考慮短路電流的非周期分量，查表得非周期分量的等效時間T=0.05S，短路電流的周期分量：短路電流的熱效應為周期分量與非周期分量之和：LMY—100*10雙條矩形鋁導體的集膚效應系數(shù)=1.42滿足熱穩(wěn)定要求的最小截面積為：則最小截面積滿足負荷所需要的要求。（2）動穩(wěn)定校驗：導線的自振蕩頻率由以下求得：鋁導的彈性模量，，導體不發(fā)生共振的最大絕緣子跨距：下面計算取L=1.2小于1.8m則滿足要求。相間距離a=0.75m。母線相間應力計算如下： 截面系數(shù)：則：導線同相條間作用應力計算如下：當同相由雙條導體組成時，認為電流在導條中平均分配，條間作用力為：查矩形截面形狀系數(shù)曲線=0.42，則條間應力為：導體的應力為條間應力與相間應力之和：由此可知滿足動穩(wěn)定的要求。臨界跨距及條間襯墊最大跨距為：m取，則滿足要求。4.6變壓器10KV側及母聯(lián)斷路器和隔離開關的選擇變壓器10KV側的額定電流為：，由于10KV配電裝置一般均在屋內所以應選擇戶內型的斷路器和隔離開關。短路電流時間，主保護時間一般取0.5S＞0.1S，則需要考慮短路電流的非周期分量，查表得非周期分量的等效時間T=0.05S，短路電流的周期分量：短路電流的熱效應為周期分量與非周期分量之和：表4-2斷路器及隔離開關額定數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)比較計算數(shù)據(jù)10KV10KV10KV970A1000A1000A14.36KA25KA36.62KA63KA26.8236.62KA63KA75KA由以上表格的數(shù)據(jù)比較可以看出，所選的斷路器及隔離開關均滿足要求，變壓器10側及雙母線的聯(lián)絡斷路器及隔離開關均用此類型。4.7各回出線的選擇加工廠的最大工作電流為：機械廠的最大工作電流為：藥棉廠的最大工作電流為：棉紡廠的最大工作電流為：化工廠的最大工作電流為：水廠的最大工作電流為：10KV出線一般都是按經(jīng)濟電流密度選擇：，查鋼芯鋁絞線的曲線，可以知道在時，查鋼芯鋁絞線得經(jīng)濟電流密度的值為1.08。則各廠的經(jīng)濟截面為：加工廠：機械廠：藥棉廠：棉紡廠：化工廠：水廠：實際中所選擇的截面積要小于經(jīng)濟截面，考慮到工廠負荷有增加的可能，所以本次選線選擇較大型號的導線。機械廠選擇LGJ—95/20型，加工廠、水廠和棉紡廠選擇LGJ—120/25型，藥棉廠和化工廠選擇LGJ—150/25型鋼芯鋁絞線。查相關的電氣手冊，LGJ系列導線在環(huán)境溫度為20℃時的長期允許載流量LGJ—95為357A，LGJ—120的載流量為408A，LGJ—150的載流量為163A，當環(huán)境溫度為40℃時的溫度修正系數(shù)：進行修正后為電流為：，，均大于所有回路的最大工作電流，所以均滿足要求。電壓損失校驗：由鋼芯鋁絞線的對應型號可以查出其單位電抗和電阻值。LGJ—95，LGJ—120，LGJ—150，加工廠LGJ—120：機械廠LGJ—95：藥棉廠LGJ—150：棉紡廠LGJ—150：水廠LGJ—120：由上面的計算可以知道，各回出線的電壓損失均小于5%，所以滿足電壓損失要求，綜合上面的校驗則可以得出，所選擇的各回出線能滿足負荷的需求，所以選擇導線滿足要求，合格。各回出線上斷路器及隔離開關的選擇10KV出線按最大回路的工作電流=136A進行選擇，短路時間為：所以不考慮短路電流熱效應的非周期分量。表4-3回線數(shù)據(jù)表計算數(shù)據(jù)10KV10KV10KV136A630A600A14.36KA20KA——36.62KA50KA——126.8236.62KA50KA52KA由以上數(shù)據(jù)比較可知和均滿足要求。4.8支柱絕緣子和穿墻套管的選擇原則根據(jù)安裝地點的環(huán)境，選擇屋內、屋外或防污式及滿足要求的產(chǎn)品型式，一般戶內采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需倒裝時用懸掛式。額定電壓的選擇無論是支柱絕緣子和穿墻套管均應符合產(chǎn)品的額定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓的要求，3-20KV屋外支柱絕緣子和套管，當有冰雪和污穢時，宜用高一電壓等級的產(chǎn)品。穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸配合具有導體的穿墻套管的額定電流應大于或等于最大持續(xù)工作電流。當環(huán)境溫度是40-60度時，導體的取85度時需修正：動、熱穩(wěn)定校驗穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗：（母線型穿墻套管不需要熱穩(wěn)定校驗）動穩(wěn)定校驗：計算跨距對于套管：(套管長度)即滿足動穩(wěn)定要求，為絕緣子底部到導線水平中心線高度，b為導線支持器下片厚度，平放時b=12mm，H絕緣子高度。本設計選用的支柱絕緣子是：ZS—110和ZPD—20型，穿墻套管選擇的是：CWLC—20型，各出現(xiàn)的穿墻套管選擇的是：CWLB—10型。4.8.1支柱絕緣子的選擇本變電所110KV在室外，則可以根據(jù)電壓等級選擇ZS—110型支柱絕緣子，10KV考慮到西北地區(qū)冰雪和污穢比較嚴重，所以選擇較高電壓等級的ZPD—20型，即技術參數(shù)如下：表4-4支柱絕緣子技術參數(shù)型號額定電壓（KV）絕緣子高度（mm）機械破壞負荷（kg）ZS—1101101060300-850ZPD—20202032000動穩(wěn)定校驗：絕緣子的動穩(wěn)定需滿足：10KV支柱絕緣子：=203+12+50=265mm，110支柱絕緣子：=1060+12+3.5=1075.5mm所以動穩(wěn)定均滿足要求。4.8.2穿墻套管的選擇母線通過的最大電流可能為2倍的變壓器10KV側額定電流，即1940A，則選擇的套管額定電流要大于1940A，同樣考慮冰雪和污穢因素，抬高一電壓等級選擇。母線側可以選擇CWLC—20型，出線選擇CWLB—10型兩種套管，其技術參數(shù)如下：表4-5穿墻套管技術參數(shù)型號額定電壓（KV）絕緣子高度（mm）機械破壞負荷（kg）CWLC—20208801250CWLB—1010230750熱穩(wěn)定校驗：3000A時的熱穩(wěn)定電流為：60KA（5S）則：所以滿足要求。動穩(wěn)定校驗：=（1.2+0.88）/2=1.04所以動熱穩(wěn)定均滿足要求，同理可得CWLB—10也滿足要求。4.9互感器的選擇4.9.1電流互感器的選擇原則種類和型式的選擇：如根據(jù)安裝地在屋內還是屋外和其安裝型式（穿墻式，支持式，裝入式等）當電流小于400A時選用一次繞組多匝式，以提高準確度。一次回路額定電壓、電流選擇：，為提高準確精度，所選電流互感器盡量與相近。準確等級和額定容量的選擇:為保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確等級不得低于所供測量儀表的準確等級，其選擇應遵守相關的規(guī)程?；ジ衅靼催x定準確等級所規(guī)定的額定容量應大于或等于二次側所接負荷即：、分別為二次側回路中所接儀表和繼電器的電流線圈電阻。為接地電阻取0.1為連接導線電阻。代入求連接導線的最小截面。式中、—分別為連接導線截面和計算導線。—導線電阻率，銅與實際的距離L有關系，本設計采用不完全星形接線，（4）熱穩(wěn)定校驗：為熱穩(wěn)定倍數(shù)，由所選的電流互感器參數(shù)可查出動穩(wěn)定校驗：為動穩(wěn)定倍數(shù)，由所選的電流互感器參數(shù)可查出本設計變壓器110KV側選擇LCWD—110型，變壓器的10KV側采用的LBJ—10型，出線上選擇LFZJ1—10電流互感器。4.9.2110KV電流互感器選擇110KV最大的工作電流為變壓器的額定電流88A，互感器二次側所帶部分負荷：表4-6互感器二次側所帶部分負荷儀表名稱A相C相電流表（46L1—A）0.35——電功表（46D1—W）0.60.6電能表（DS1）0.50.5合計1.451.1根據(jù)電網(wǎng)電壓為110KV，最大電流為88A。則可以選擇LCWD—110型電流互感器，變比為：（2*50）-（2*600）/5，準確級為0.5級。其認定阻抗，熱穩(wěn)定倍數(shù)，動穩(wěn)定倍數(shù)，選擇連接導線截面，其最大相負荷電流阻抗：由于電流互感器采用不完全星形接線：取電流互感器與測量儀表相距40m。導線截面積：選擇截面為1.5的銅導線作為連接導線，1.5的銅導線的接地電阻：二次側的負荷電阻為：所以滿足0.5級的最大負荷要求。熱穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定校驗：所以動、熱穩(wěn)定均滿足要求。4.9.3變壓器10KV側電流互感器的選擇電流互感器二次側所接的負荷如下表：表4-710KV側電流互感器二次側所接的負荷儀表名稱二次負荷U相（V.A）二次負荷W相(V.A)電流表（46L1—A）0.35有功功率表（46D1—W）0.60.6無功功率表（46D1—VAR）0.60.6有功電能表（DS1）0.50.5無功電能表（DX1）0.50.5合計2.552.2根據(jù)安裝處電網(wǎng)的額定電壓，最大工作電流則可以選擇支持式加大容量的LBJ—10額定電流比為：1000-1500/5,準確等級為0.5級的額定阻抗熱穩(wěn)定倍數(shù)為，動穩(wěn)定倍數(shù)，其連接導線的截面和其最大負荷相阻抗：由于電流互感器采用不完全星形接線取電流互感器與測量儀表相距40m。導線截面積：則選擇截面為1.5的銅導線作為連接導線，1.5的銅導線的接地電阻：=0.1+0.102.+0.808=1.01<滿足0.5級的最大負荷要求。熱穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定校驗：所以選擇的LBJ—10型電流互感器滿足要求。4.9.4各回出線電流互感器的選擇由于各回出線的最大負荷電流：，安裝地點的則可以選擇LFZJ1—10型電流互感器，其額定電流比為：20-200/5,準確等級為0.5級時的額定電流阻抗，熱穩(wěn)定系數(shù)：，動穩(wěn)定系數(shù)：其連接導線的截面和其最大負荷相阻抗：由于電流互感器采用不完全星形接線取電流互感器與測量儀表相距40m。所以選擇截面為2.5的銅導線，2.5的銅導線的接地電阻為：=0.102+0.485+0.1=0.687<，滿足0.5級的最大負荷要求，熱穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定校驗：動熱穩(wěn)定均滿足要求，所以選擇的LFZJ1—10合格。4.9.5電壓互感器的選擇原則：（1）6-20KV一般是采用樹脂絕緣結構或油浸絕緣結構，當需要零序電壓時，一般采用三相五柱式電壓互感器，35-110KV采用由浸絕緣或氣體絕緣結構，220KV以上，當容量或準確等級滿足要求時，可采用電容式電壓互感器。（2）用于中性點直接接地系統(tǒng)，其輔助繞組電壓為100KV，用于中性點非直接接地系統(tǒng)時，其輔助繞組電壓為（3）用于電能計量時，按計量對象準確程度采用相應準確度的電壓互感器。一般是按0.2級或0.5級，用于電壓測量不低于0.5級，用繼電保護為3P級，各準確等級應符合比值差及相位差的規(guī)定要求。（4）對于超高電力網(wǎng)快速保護中的電容式互感器，應具有良好的瞬時響應特性。本設計10KV母線上選擇電壓互感及，110KV母線上采用的是型電壓互感器。4.9.6110KV電壓互感器的選擇電壓互感器二次側所帶負荷如下表：4-8電壓互感器二次側所帶負荷儀表名稱及型號每線圈消耗功率儀表電壓線圈儀表數(shù)目AB相BC相有功功率表（46D1-W）0.6111.81.8無功功率表（46D1-