變電站電氣部分設計

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畢業(yè)設計說明書

110kV變電站一次部分電氣設計

畢業(yè)設計（論文）任務書

姓名專業(yè)班級畢業(yè)設計（論文）題目畢業(yè)設計（論文）工作起止時間110kV變電站一次部分電氣設計2023年06月--11月地點廣東畢業(yè)設計（論文）的內容：1．分析原始資料，選擇電氣主接線選擇主變壓器的臺數(shù)及容量，對初選2-4種電氣主接線進行技術比較，淘汰較差的方案，保存較好的方案；2．計算短路電流；3．主要電氣設備選擇及校驗；畢業(yè)設計（論文）的要求：1、完成設計內容，要求方案設計論證充分，設備選擇合理，計算確鑿。2、撰寫畢業(yè)論文1份，正文字數(shù)在12000左右，要求有規(guī)范的目錄和

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圖3-4單母線分段接線

分析：

A方案的主要優(yōu)缺點：

1)接線簡單、明了、設備少、投資小、運行操作便利且利于擴建，但可靠性和靈活性較差;

2)當母線或母線隔離開關發(fā)生故障或檢修時，各回路必需在檢修或故障消除前的全部時間內中止工作；

3)出線開關檢修時，該回路中止工作。B方案的主要優(yōu)缺點：

1)當母線發(fā)生故障時，僅故障母線中止工作，另一母線仍繼續(xù)工作；

2)對雙回路供電的重要用戶，可將雙回路分別接于不同母線分段上，以保證對重要用戶的供電;

3)當一段母線發(fā)生故障或檢修時，必需斷開在該段母線上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回線路供電的用戶停電；

4)任一出線的開關檢修時，該回線路必需中止工作；5)當出線為雙回線時，會使架空線出現(xiàn)交織跨越。

結論:B方案一般速用于35KV出線為4-8回的裝置中。綜合比較A、B兩方案，并考慮本變電站35KV出線為2回，所以選擇B方案單母線分段接線為35KV側主接線方案。

3、10KV側主接線方案

A方案：單母線接線(見圖3-3)B方案：單母線分段接線(見圖3-4)分析：

A方案的主要優(yōu)缺點：

1)接線簡單、明了、設備少、投資小、運行操作便利且利于擴建，但可靠性和靈

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活性較差;

2)當母線或母線隔離開關發(fā)生故障或檢修時；各回路必需在檢修或故障消除前的全部時間內中止工作；．

3)出線開關檢修時，該回路中止工作。B方案的主要優(yōu)缺點：

1)母線發(fā)生故障時，僅故障母線中止工作，另一母線仍繼續(xù)工作；

2)對雙回路供電的重要用戶，可將雙回路分別接于不同母線分段上，以保證對重要用戶的供電

3)當一段母線發(fā)生故障或檢修時，必需斷開在該段母線上的全部電源和引出線，樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回線路供電的用戶停電；

4)任一出線的開關檢修時，該回線路必需中止工作；5)當出線為雙回線時，會使架空線出現(xiàn)交織跨越。

結論：B方案一般適用于10KV出線為6回及以上的裝置中。綜合比較A、B兩方案,并考慮本變電站10KV出線為12回，所以選擇B方案單母線分段接線為10KV側主接線方案.3.3小結

本章通過對原始資料的分析及根據(jù)主接線的經濟可靠、運行靈活的要求，選擇了兩種待選主接線方案進行了技術比較，淘汰較差的方案，確定了變電站電氣主接線方案。

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第4章短路電流計算

4.1短路計算的目的及假設一、短路電流計算的目的

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狀況下都能安全、可靠地工作，同時又力求儉約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。

3、在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢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(jù)。5、按接地裝置的設計，也需用短路電流。二、短路電流計算的一般規(guī)定1、驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應僅按在切換過程中可能并列運行的接線方式。

2、選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的導步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。

3、選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。

4、導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。三、短路計算基本假設

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一致；

3、電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；

4、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；

5、元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；6、系統(tǒng)短路時是金屬性短路。

4.2短路電流計算的步驟

目前在電力變電站建設工程設計中，計算短路電流的方法尋常是采用實用曲線法，其步驟如下：

1、選擇要計算短路電流的短路點位置；

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2、按選好的設計接線方式畫出等值電路圖網(wǎng)絡圖；

1）在網(wǎng)絡圖中，首選去掉系統(tǒng)中所有負荷之路，線路電容，各元件電阻；2）選取基準容量和基準電壓Ub（一般取各級的平均電壓）；3）將各元件電抗換算為同一基準值的標么電抗；4）由上面的推斷繪出等值網(wǎng)絡圖；

3、對網(wǎng)絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，即轉移電抗；

4、求其計算電抗；

5、由運算曲線查出短路電流的標么值；6、計算有名值和短路容量；7、計算短路電流的沖擊值；

1）對網(wǎng)絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。

Id?標幺值：有名值：

IdiIj

Idi?Ij*IdS?VjI''2）計算短路容量，短路電流沖擊值短路容量：短路電流沖擊值：

Icj?2.55I''

8、繪制短路電流計算結果表4.3短路電流計算及計算結果

等值網(wǎng)絡制定及短路點選擇：根據(jù)前述的步驟，針對本變電所的接線方式，把主接線圖畫成等值網(wǎng)絡圖如圖4-1所示：

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F1-F3為選擇的短路點，選取基準容量=100MVA，由于在電力工程中，工程上習慣

U?Uav?1.05Ue性標準一般選取基準電壓b.基準電壓（KV）：10.537115

基準電流(KA)：5.501.560.501、主變電抗計算

SFSZ7—31500/110的技術參數(shù)

∴X12*=(Ud1%/100)*(Sj/SB)=(10.75/100)*(100/40)=0.269X13*=(Ud2%/100)*(Sj/SB)=(0/100)*(100/40)=0

X14*=(Ud3%/100)*(Sj/SB)=(6.75/100)*(100/40)=0.169

2、三相短路計算簡圖，圖4-2

圖4-2三相短路計算簡圖

3、三相短路計算

（1）、110kV側三相短路簡圖如下圖4-3

'I當F1短路時，F(xiàn)1?SB100??0.643kA3VB11.732*110短路電流I''F1?

1?9.80.102圖4-3110KV三相短路

''''''I?I*IF1F1F1?0.643*9.8?6.3KA穩(wěn)態(tài)短路電流的有名值

''''I?2.55*Ich1F1?16.065KA沖擊電流

短路全電流最大有效值I0''ch1?1.51*I''F1'?9.51KA

''S?IF1*SB?9.8*100?980MVA短路容量1

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其參數(shù)如下:額定電壓:Ue=12KV額定電流:Ie=1250A

四秒熱穩(wěn)定電流:Irw4″=31.5kA額定短路開斷電流：Ikd=31.5kA額定峰值耐受電流：Imax=Idw=80kA額定短路關合電流：80kA動穩(wěn)定校驗：Igmax=242.8(A)＜Ie

ich=25.97(kA)＜Idw=100kA動穩(wěn)定校驗合格。熱穩(wěn)定校驗：

Qk=1.852*1.852*0.5(kA22S)Q承受=31.5*31.5*4(kA22S)Q承受＞Qk熱穩(wěn)定校驗合格。所選斷路器滿足要求。4、主變中性點隔離開關的選擇

主變中性點隔離開關選取中性點專用型號:GW8-110型主要參數(shù):額定電壓:Ue=110KV額定電流:Ie=400A動穩(wěn)定電流:Idw=15.5kA10S熱穩(wěn)定電流：4.2kA

表5-1斷路器、隔離開關參數(shù)表

參數(shù)器件/型號額定電壓額定電流安裝地點動穩(wěn)定電熱穩(wěn)定電Ue(KV)LW14—110Ie(KA)2000160012506001250400流Idw(kA)流(kA)806380554031.5，3秒25，4秒31.5，4秒14，5秒16，2秒110KV35KV11040.51011035110斷路器ZW35-126ZN63A-12/T1250A-31.510KVGW7-110隔離開關GW14-35（D）GW8-110

110KV側35KV側主變中性點15.54.2，10秒5.3互感器的選擇

電流互感器的選擇：

1、110kV側電流互感器

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Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*110=286.3(A)Ue=110KV

選?。篖VQB—110，300/5，0.5/D/10P

電流互感器參數(shù)：1秒熱穩(wěn)定電流：40KA，動穩(wěn)定電流：100KA動穩(wěn)定校驗：

ich=16.065(kA)＜100kA動穩(wěn)定校驗合格。熱穩(wěn)定校驗：

Qd=9.8*9.8*0.5(kA22S)Q承受=1*40*40(kA22S)Q承受＞Qd熱穩(wěn)定校驗合格。2、35kV側電流互感器：

Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*35=104(A)Ue=35KV

選?。篖VQB—35，600/5，0.5/D/10P

電流互感器參數(shù)：短時熱穩(wěn)定電流：31.5KA，動穩(wěn)定電流：80KA動穩(wěn)定校驗：ich=11.68(kA)＜80kA動穩(wěn)定校驗合格。熱穩(wěn)定校驗：

Qd=2.933*2.933*0.5(kA22S)Q承受=1*31.5*31.5(kA22S)Q承受＞Qd熱穩(wěn)定校驗合格。

3、10kV側電流互感器：

Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*10=242.8(A)Ue=10KV

由于10KV選用為戶內成套設備，所以選取和開關柜配套使用的型號：LMZ—12/1500/5

電流互感器參數(shù)：

雷電沖擊耐受電壓（kV），75短時工頻耐受電壓（kV），42

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表5-2電流互感器選型表安裝地點110kV35kV10kV型號LVQB—110LVQB—35LMZ—12/1500/5

電壓互感器的選擇：

電壓互感器的選擇應滿足繼電保護、自動裝置和測量儀表的要求，對于：1、3-20kV配電裝置，宜采用油絕緣結構，也可采用樹脂澆注絕緣結構的電磁式電壓互感器。

2、35kV配電裝置，宜采用油浸絕緣結構的電磁式電壓互感器。

3、110kV及以上配電裝置，當容量和確鑿度等級滿足要求時，宜采用電容式電壓互感器。

根據(jù)上述條件，選擇如下：

110kV：母線選單相、串級式、戶外式電壓互感器。35kV：母線選單相、戶外式電壓互感器。10kV：母線成套設備配套電壓互感器。

表5—8電壓互感器選擇表

安裝型號額定電壓/KV各級次額定容量/VA地點原線圈副線圈輔助線圈0.5級1級3級110kV母線JCC2-110110/30.1/30.1500100035kV母線JDJJ-3535/30.1/30.1/315025060010kV母線JDZJ-1010/30.1/30.1/35080200

5.4母線的選擇1、110kV側母線

對于110kV側母線依照發(fā)熱選取,本次設計的110kV側的電源進線為兩回,一回最大可輸送35000KVA負荷,最大持續(xù)工作電流按最大負荷算:

Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*110=286.3(A)。

查設備手冊表選擇LGJ—185/10鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70度的長期載流

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量為539A，滿足最大工作電流的要求。其參數(shù)如下：計算半徑19．6毫米，計算截面227．83平方毫米，戶外載流量553A。校驗110KV母線選單根的軟導線，其綜合矯正系數(shù)按海拔800米，環(huán)境溫度35℃。則K=0．95。電流的校驗：

Kie=0．95*553=525.35>Igmax=286.3A則電流校驗滿足要求。熱穩(wěn)定校驗：Smin=(Idt/C)

tdz=(9.8*103/87)0.56≈84.3mm2＜S=227.83mm2

所以熱穩(wěn)定滿足要求。2、35kV側母線

對于35kV側主母線依照發(fā)熱選取,本次設計的35kV側一回最大可輸送35000KVA負荷,主變壓器的容量為31500KVA，所以最大持續(xù)工作電流按最大負荷主變壓器的持續(xù)工作電流計算:Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*35=104(A)。

查設備手冊表選擇LGJ-185／45鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70度的長期載流量為552A，滿足最大工作電流的要求。其參數(shù)如下：

計算半徑19．6毫米，計算截面227．83平方毫米，戶外載流量553A校驗35KV母線選單根的軟導線，其綜合矯正系數(shù)按海拔800米,環(huán)境溫度35℃則K=0．95。電流的校驗：

Kie=0．95*553=525.35>Igmax=104A則電流校驗合格熱穩(wěn)定校驗：Smin=(Idt/C)

3、10kV側母線

Igmax=1.05Ie=1.05S/1.732*10=242.8(A)

查設備手冊表選擇63*8單片矩形鋁母平放，平放時長期允許載流量為995A?？蛇x擇TMY-100x10型的矩形銅排。

校驗10KV母線，其綜合矯正系數(shù)K=0．95。A電流的校驗

Kie=0．95*2030=1928.5>Igmax=242.8A,；則電流校驗合格

23tdz=(2.933*103/87)

1.06≈34.71mm2＜S=227.83mm2

所以熱穩(wěn)定滿足要求

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B熱穩(wěn)定校驗Smin=(Idt/C)

tdz=(1.852*103/117)1.05≈162.2mm2＜S=1000mm2

所以熱穩(wěn)定滿足要求。5.5高壓熔斷器的選擇

變電站35kV電壓互感器和10kV電壓互感器以及站用變壓器都用高壓熔斷器保護電氣設備免受過載和短路電流的損害及用來保護電壓互感器。按額定電壓和開斷電流進行選?。?/p>

Igmax

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5.7小結

電氣設備的選擇條件包括兩大部分：一是電氣設備所必需滿足的基本條件，即依照正常工作條件（最高工作電壓和最大持續(xù)工作電流)選擇，并按短路狀態(tài)校驗動、熱穩(wěn)定；二是根據(jù)不同電氣設備的特點而提出的選擇和校驗項目。本章根據(jù)短路電流計算結果選擇了本變電站所用的電氣設備。

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第6章變電站防雷保護及其配置

避雷針、避雷器是變電站屋外配電裝置和站內電工建筑物防護直擊雷過電壓的主要措施。變電站借助屋外配電裝置架構上的避雷針和獨立避雷針共同組成的保護網(wǎng)來實現(xiàn)，主控制室和屋內配電要采用屋頂上的避雷帶。6.1直擊雷的過電壓保護

裝設獨立避雷針，為防止雷直擊變電設備及其架構、電工建筑物，其沖擊接地電阻不宜超過10歐，為防止避雷針落雷引起的反攻事故，獨立避雷針與配電裝置架構之間的空氣中的距離Sk不宜小于5m，獨立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)之間的地中距離Sd應不大于3m。

根據(jù)上述條件，變電站避雷針配置如下：

1、35kV、110kV配電裝置：在架構上裝設獨立避雷針，將架構支柱主鋼筋作引下線接地。

2、主變壓器裝設獨立避雷針。

3、各電壓等級母線橋：裝設獨立避雷針。4、主控制樓：屋內配電裝置鋼筋焊接組成接地網(wǎng)，并可靠接地。

6.2雷電侵入波的過電壓保護

對入侵波防護的主要措施：

（1）、在變電站內裝設閥型避雷器以限制入侵雷電波的幅值，同時在變電站的進線上，設進線段保護，以限制流經閥型避雷器的雷電流和降低入侵雷電波的陡度。

（2）、變電站內必需裝設避雷器以限制雷電波入侵時的過電壓，在110kV、35kV靠近變電站1—2KM的進線上架設避雷線，其耐雷水平分別不應低于30kA和75kA保護角在25°和30°范圍內，沖擊接地電阻在10Ω左右，以保證大多數(shù)雷電波只在此線段外出現(xiàn)，即設置進線段保護。對于三繞組變壓器，應在低壓側任一相繞組對地加裝一個避雷器，對于變壓器中性點保護，因中性點為直接接地，變壓器為分級絕緣。其絕緣水平為35kV等級，需在中性點上裝避雷器。

6.3避雷器和避雷線的配置

避雷器的配置：

1、進出線設備外側；2、所有母線上；

3、變壓器高壓側，盡量靠近變壓器；

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4、變壓器低壓側為△時，只裝在B相；5、主變壓器中性點，按其絕緣水平等級選設；

避雷線的配置：

1、110kV及以上線路全長架設避雷線；2、35kV雷電日較高應全長架設避雷線；

3、10kV—35kV，一般設1—2KM的進線段保護，以降低雷電波的陡度。

表6-1避雷器選型表

安裝地點110kV35kV10kV6.4小結

型號YH5W—108/281YH5W—51/134YH5WZ—17/45運行中的電氣設備，可能受到來自外部的雷電過電壓的作用，從而造成電氣設備損壞。為了避免電氣設備受到雷電的過電壓，必需采取有效的過電壓防護器具，實現(xiàn)防雷保護。而裝設避雷針、避雷線等避雷器具是防雷保護的最有效措施。

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第7章高壓配電裝置及平面布置

配電裝置是變電站的重要組成部分。它是按主接線的要求，由開關設備、保護和測量電器、母線裝置和必要的輔助設備構成，用來接受和分派電能。形式有屋內和屋外配電裝置，裝配式配電裝置和成套式配電裝置。7.1設計原則與要求

一、設計原則

高壓電站和配電裝置型式選擇應考慮所在地區(qū)的地理狀況及環(huán)境條件，因地制宜、儉約用地，并結合運行、檢修和安裝要求，通過技術經濟比較予以確定。

1、儉約用地

2、運行安全和操作巡查便利

配電裝置布置要整齊明了，并能在運行中滿足對人身和設備的安全要求，使配電裝置一旦發(fā)生事故，將事故限制到最小范圍和最低程度，并使運行人員在正常操作和處理事故的過程中不致發(fā)生意外狀況，保證運行檢修人員人身安全，以及在檢修維護過程中不致?lián)p害設備。

3、便于檢修和安裝

對于各種型式的配電裝置，都要合理考慮檢修和安裝條件。此外，配電裝置的設計還必需考慮分期建設和擴建過渡的便利。

4、儉約三材，降低造價。二、設計要求

1、滿足安全凈距的要求

屋外配電裝置的安全凈距可參考《電力工程電氣設計手冊》表10-1。

配電裝置中相鄰帶電部分的額定電壓不同時，應按較高的額定電壓確定安全凈距。屋外帶電裝置帶電部分的上面下面，不應有照明、通信和信號線架空跨越或穿過；屋內配電裝置帶電部分的上面不應有明敷的照明或動力線路跨越。

2、滿足運行和檢修的要求1）運行要求。

在設計中應考慮的問題有：①、進出線方向。

②、避免或減少各級電壓架空的交織。③、配電裝置的布置應當做到整齊明了。

④、各級電壓配電裝置各回路的相序排列應盡量一致。⑤、配電裝置內設有供操作、巡查用的通道。2）檢修要求：

在設計中應考慮的問題有：

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