變電站的設(shè)計(jì)和靈敏度校驗(yàn)畢業(yè)論文.doc

洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文變電站的設(shè)計(jì)和靈敏度校驗(yàn)畢業(yè)論文目 錄緒 論5第1章 變電站總體分析和負(fù)荷分析計(jì)算61.1 變電站分析61.1.1 110kV變電所建設(shè)規(guī)模61.1.2變電站設(shè)計(jì)規(guī)范61.2負(fù)荷計(jì)算71.2.4 選擇容量9第2章 主變壓器的選擇102.1 主變選擇102.1.1 主變臺(tái)數(shù)選擇的考慮原則102.1.2 變壓器聯(lián)結(jié)組別和容量的選擇102.1.3 變壓器各側(cè)電壓的選擇112.1.4 無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇_定13第3章 電氣主接線143.1 電氣主接線的基本要求143.2設(shè)計(jì)原則143.3 110kV電壓側(cè)接線 143.4 35kV電壓側(cè)接線以及10kv電壓側(cè)接線15第4章 短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇154.1 短路電流分析164.2 限制短路電流的方法164.3 下表為短路計(jì)算的結(jié)果：164.4電氣設(shè)備選擇164.4.1選擇的原則174.4.2電氣設(shè)備性能檢驗(yàn)174.5電氣設(shè)備表184.5.1導(dǎo)體的選型184.5.2斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選型184.5.3電壓互感器與電流互感器184.5.4 10kV出線流互如下19第 5章 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)及計(jì)算205.1防雷保護(hù)分析205.2 防雷措施 20 5.2.1單避雷針?lè)桨?05.2.2雙避雷針?lè)桨?05.3避雷針保護(hù)范圍計(jì)算21致 謝22參考文獻(xiàn)23附錄124附錄230附錄348緒 論 電的發(fā)展也就是最近百十年的事兒，人類(lèi)在進(jìn)步，社會(huì)在發(fā)展，而社會(huì)不斷的發(fā)展使電力的重要性都得到了提高，電力系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)于我們?nèi)梭w的血脈系統(tǒng)，我們的生活已經(jīng)離不開(kāi)它了，因?yàn)楝F(xiàn)在的人一出生就伴隨著電力的存在；電力系統(tǒng)通俗來(lái)講就是有著發(fā)電、變電、輸電、配電、用電這幾個(gè)環(huán)節(jié)。而變電站就是其中很重要的部分,它在發(fā)電和輸電用電之間起著承上啟下的作用，就相當(dāng)于在工廠的流水線里，發(fā)電屬于上一個(gè)工序，而輸電就屬于下一道工序了，變電站設(shè)計(jì)的第一要?jiǎng)?wù)就是主接線的選擇，主接線就相當(dāng)于我們?nèi)梭w的主血管，有了主接線的確定，我們才好對(duì)后期設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備選擇、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置做合理的選型；按照要求以及所給的相關(guān)資料，我們最終確立了110kv/35kv/10kv三個(gè)電壓等級(jí)的接線方式。三個(gè)電壓等級(jí)構(gòu)成了降壓變電站，由大電壓變?yōu)榈碗妷汗┯脩?hù)方便使用。主要的電線直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性,是非常重要的。我們從系統(tǒng)的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)和其他因素考慮,我們110kv采用單母分段帶旁路母線的接線方式，35kv和10kv的可根據(jù)實(shí)際情況選擇單母分段的形式；變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展也為我們的辦事效率以及電力行業(yè)的人身安全保障得到了提高，遠(yuǎn)程的監(jiān)控和操作將為讓我們后續(xù)的工作變得更加得心應(yīng)手。防雷保護(hù)系統(tǒng)也是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行不可或缺的。因?yàn)槟呐乱淮喂收隙紩?huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)癱瘓,給我們的人民和國(guó)家?guī)?lái)巨大的損失。同時(shí)為了減少線損,我們用來(lái)調(diào)整系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率；最后從主連接、短路電流計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇等綜合考慮。我在論文結(jié)尾配置了主接線圖,平面配置圖和防雷保護(hù)圖。第1章 變電站總體分析和負(fù)荷分析計(jì)算1.1 變電站分析1.1.1 110kV變電所建設(shè)規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)資料分析，本變電所的建設(shè)規(guī)模如下： 建設(shè)為110kV/35kV/10kV三個(gè)電壓等級(jí)的降壓變電站； 110kV近期出線2回，遠(yuǎn)期發(fā)展2回；35kV近期出線4回，遠(yuǎn)期發(fā)展2回；10kV近期出線10回，遠(yuǎn)期發(fā)展2回； 最小運(yùn)行方式下： S1=200MVA， Xs2=0.85; S2=800MVA， X s1=0.65;1.1.2變電站設(shè)計(jì)規(guī)范（1）本規(guī)范適用于35kv110kV單個(gè)變壓器容量為25000kVA及以上變電所的設(shè)計(jì)。（2）變電所的設(shè)計(jì)應(yīng)做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，遠(yuǎn)期為輔。為擴(kuò)建留下發(fā)展空間。（3）設(shè)計(jì)變電所，我們應(yīng)該全面考慮其負(fù)載負(fù)荷用量特點(diǎn)以及當(dāng)?shù)鼐唧w條件，綜合考慮以求設(shè)計(jì)出最好的方案。1.2負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算就是需要我們計(jì)算出變電站的綜合最大負(fù)荷，只有計(jì)算出了最大負(fù)荷，我們才有依據(jù)選擇變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。其計(jì)算方法就是站內(nèi)所有負(fù)荷的累加和乘與同時(shí)系數(shù)的乘積。同時(shí)考慮到線路中的損耗，便可以得出最大負(fù)荷了，在學(xué)習(xí)工廠供電的時(shí)候，老師講過(guò)最大負(fù)荷并非所有負(fù)荷累加，因?yàn)檫@些負(fù)荷不可能同時(shí)都在工作，所以，計(jì)算負(fù)荷的值是比累加和要小的；在上面我們提到的計(jì)算負(fù)荷的方法就是常用的需要系數(shù)法；1.2.1 110kV負(fù)荷情況表1-1 110kV負(fù)荷電壓等級(jí)負(fù)荷名稱(chēng)最大負(fù)荷（MW）負(fù)荷組成 ()自然力率(H)線長(zhǎng)(KM) 備注近期遠(yuǎn)景一二 110KV市系線8160.910市甲線8160.910備用180.9備用2100.9 1.2.2 35kV負(fù)荷情況表1-2 35kV負(fù)荷電壓等級(jí)負(fù)荷名稱(chēng)最大負(fù)荷（MW）負(fù)荷組成 ()自然力率(H)線長(zhǎng)(KM) 備注近期遠(yuǎn)景一二 35KV郊區(qū)2.535300.9600012鋼鐵廠23150.9600016水泥廠1.52150.9600020化肥廠1.52.5150.9600020備用1215備用22.515此電壓等級(jí)的同時(shí)系數(shù)為0.85； 從以上35kv的表中，我們可以看出化肥廠、鋼鐵廠和水泥廠所占的負(fù)荷比重比較大，其重要性相對(duì)要高，因?yàn)橐坏┕收暇蜁?huì)給產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量帶來(lái)?yè)p失，比如說(shuō)，在化肥廠一次電機(jī)的停止到正常運(yùn)行都會(huì)消耗一百多萬(wàn)的經(jīng)濟(jì)成本，其代價(jià)之高讓我們不得不全力保障其供電的可靠性； 1.2.3 10kV負(fù)荷情況表1-3 10kV負(fù)荷電壓等級(jí)負(fù)荷種類(lèi)最大負(fù)荷（MW）負(fù)荷的組成 （百分比）自然力率(H)線長(zhǎng)(KM) 備注近期遠(yuǎn)景一二 10KV食品廠1.2215300.7540001.5棉紡廠2320400.855003.5開(kāi)關(guān)廠1220400.855003.5印染廠1.52.530400.7550004.5塑料廠2.5330400.8550004.5毛紡廠22.520400.850002.5針織廠11.520400.845001.5柴油廠2325400.840003機(jī)械廠1.52.525400.840003備用1 1.50.78備用21.50.78此電壓等級(jí)的同時(shí)系數(shù)選擇0.80；同35kv電壓等級(jí)一樣，上表中的數(shù)據(jù)顯示其工廠所占的負(fù)荷比重比較大，電力的不穩(wěn)定運(yùn)行將會(huì)使機(jī)器做不正常的運(yùn)轉(zhuǎn)從而造成產(chǎn)品的不合格，給工廠帶來(lái)不必要的損失，因此，我們要加強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，最大限度的減少不必要的損失。1.2.4 選擇容量 按照任務(wù)書(shū)的要求可知，該市需要一個(gè)市級(jí)變電所。我們將110kV變電站的建設(shè)與市內(nèi)連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，更好的解決該市的供電問(wèn)題，同時(shí)也增強(qiáng)了供電的可靠性。從本市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展來(lái)看，我們?cè)O(shè)計(jì)的變電站的最大容量為33.08MW。第2章 主變壓器的選擇2.1 主變選擇2.1.1 主變臺(tái)數(shù)選擇的考慮原則變壓器的選型是由上節(jié)提到的計(jì)算負(fù)荷和當(dāng)?shù)厍闆r以及技術(shù)指標(biāo)所確定的，它的作用就是向整個(gè)電力系統(tǒng)源源不斷供電的，相當(dāng)于人體心臟。其基本確定原則如下：（1）在有一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷的變電站中，應(yīng)該裝設(shè)兩臺(tái)主變電壓器；如果條件允許，也可以多設(shè)兩臺(tái)，如果變電站可取得足夠的備用電源的話，也可以裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。（2）主變壓器的容量以及數(shù)量都要根據(jù)資料計(jì)算后來(lái)選擇，還要考慮到遠(yuǎn)景的發(fā)展以及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平。（3）變電站的臺(tái)數(shù)如果選擇在兩臺(tái)或者說(shuō)是兩臺(tái)以上的話，在選擇它的容量的時(shí)候一定切記不可低于主變壓器容量的五分之三。這是從靈活穩(wěn)定性方面來(lái)考慮的。鑒于我們對(duì)所給資料的分析，我們確定選擇兩臺(tái)主變壓器。我們知道，選擇兩臺(tái)主變，當(dāng)只有其中一臺(tái)主變工作的時(shí)候，另一臺(tái)主變不能低于負(fù)荷的百分之六十，也就是說(shuō)，它也能獨(dú)立承擔(dān)供電，保證一二類(lèi)負(fù)荷的不間斷運(yùn)行，即（n-1）0.6sjs遠(yuǎn) 注：n表示為變壓器的臺(tái)數(shù)，遠(yuǎn)表示為遠(yuǎn)期最大計(jì)算負(fù)荷； 其中=Kt *()* (1+%)公式中為同時(shí)系數(shù)0.85，%為線損率，P為所有出線的最大負(fù)荷；計(jì)算結(jié)果為：=35MVA根據(jù)負(fù)荷計(jì)算得出遠(yuǎn)期最大的綜合負(fù)荷為35MVA2.1.2 變壓器聯(lián)結(jié)組別和容量的選擇 三相變壓器連接組別、電壓、相位和系統(tǒng)都應(yīng)該是一致的，否則不能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的并列運(yùn)行，即不能并網(wǎng)；其連接組別有三角接和星形接兩種方式，110kv以上的電壓我們采用YN,NBB型，35kv選擇Y型經(jīng)消弧線圈接地，而10kv及以下我們采用D的連接方式；因此,最后采用“YN Yn0 D11”連接。容量比為100/100/1002.1.3 變壓器各側(cè)電壓的選擇電壓互感器在電壓損失在10%的情況下,并確保最終的額定電壓,電源的主變壓器電壓應(yīng)該選擇根據(jù)額定電壓的10%,最后的降壓變壓器可以選擇根據(jù)額定電壓。因此,對(duì)于110千伏變電站綜合考慮,110千伏應(yīng)選用115千伏,35 kV選擇37 kV、10 kV選擇10.5 kV。主變額定容量（Se）的選擇計(jì)算：（1）35kV中壓側(cè) 根據(jù)4回的出現(xiàn)回路，我們?cè)谶x擇Kt的時(shí)候選擇0.85就行了，簡(jiǎn)單的計(jì)算如下：（2）10kV低壓側(cè)：由于其出線回路數(shù)為10回，Kt=0.8,結(jié)合“三”中負(fù)荷情況分析部分知： 則三繞組變壓器的計(jì)算容量：1）由選擇條件： 故可選用主變的型號(hào)為: SFS10-20000/110 (kVA/kV)2) 校核條件： 則： 成立，滿足條件要求。又因?yàn)?顯然滿足條件： 選用主變型號(hào)為：SFS10-20000/110 (kVA/kV)合格。3）近期與遠(yuǎn)景規(guī)劃容量的問(wèn)題這些計(jì)算結(jié)果其實(shí)是對(duì)未來(lái)的分析與規(guī)劃，為將來(lái)可能的擴(kuò)建留下空間，根據(jù)結(jié)算結(jié)果來(lái)確定主變的數(shù)量以及容量，回過(guò)頭來(lái)看近期的分析，就是考慮我們所設(shè)計(jì)的主變究竟該上幾臺(tái)的問(wèn)題了，不妨看看計(jì)算分析： 35kV側(cè)10kV側(cè) 從計(jì)算結(jié)果以及從近遠(yuǎn)景方面分析，最后選擇變壓器型號(hào)為SFS10-25000/110 (kVA/kV)，上一臺(tái)主變就行了。表2-1 SFS10-25000/110系列變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額 定容 量kVA額定電壓（kV）連接組別阻抗電壓（百分比）空載電流（%）損耗（MW）重量（t）外型尺寸（長(zhǎng)、寬、高）（）高壓中壓低壓高低高中中低空載負(fù)載SFS10-25000/1102500011022.5%38.522. 5%10.5YN yn0 d1110.517.56.51.04617553.55830X4860X57802.1.4 無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇_定降低線路中的感抗可以提高功率因數(shù)，功率因數(shù)就是我們老師平常所說(shuō)的有功功率和視在功率的比值。提高自然功率因數(shù)的方法有很多：（1） 選擇變壓器的時(shí)候多用心，找到合適的容量，做到安全可靠且經(jīng)濟(jì)。（2） 對(duì)電動(dòng)機(jī)做檢修，一定要全面檢查，確保它的穩(wěn)點(diǎn)運(yùn)行，必須做到把電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量提上去。（3） 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量選擇要合理安排，不要太多無(wú)用功或空載運(yùn)行。有時(shí)單靠提高自然功率因數(shù)并不能達(dá)到要求，此時(shí)就需要無(wú)功補(bǔ)償了；對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄆ鋵?shí)有很多種，比如說(shuō)同步調(diào)相機(jī)或者電容器這些都能對(duì)無(wú)功補(bǔ)償起到促進(jìn)的作用。對(duì)于電力系統(tǒng)而言，功率因數(shù)的提高對(duì)其意義重大：（1） 可以充分利用資源降低損耗，節(jié)約成本；（2） 提高有功，效率得到提高；（3） 降低了電壓的損耗同時(shí)電壓的質(zhì)量得到提高；根據(jù)規(guī)定，無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘恳话愣橹髯內(nèi)萘康陌俜种饺?，我們?cè)O(shè)計(jì)的變電站的一臺(tái)變壓器的主變?nèi)萘恳还矠?5000kva，因此根據(jù)百分比可以選取并聯(lián)電容器的容量為6000 KVA。附錄2有特定的計(jì)算;第3章 電氣主接線3.1 電氣主接線的基本要求電氣主接線實(shí)質(zhì)上就是發(fā)電廠到配電廠之間所有電氣設(shè)備之間的連接線，是承擔(dān)強(qiáng)電壓大電流的一個(gè)載體；它貫穿于整個(gè)電力系統(tǒng)，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，因此，主接線的合理選擇變得至關(guān)重要。簡(jiǎn)而言之，主接線最基本的要求就是要滿足安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及靈活性。3.2設(shè)計(jì)原則 （1）在110kv以上220kv以下的配電裝置中，當(dāng)線路高于4回時(shí)，宜于選擇雙母線接線形式。 （2）在35kv以上60kv以下的配電裝置中，宜于選擇單母線或者單母分段的接線形式。 （3）在10kv以下的配電裝置中，線路在5回之內(nèi)的，通常選擇單母線，超過(guò)5回的，通常采用單母分段的接線形式。3.3 110kV電壓側(cè)接線 我們所設(shè)計(jì)的變電站110kV有4回線路，其中兩回備用線。從接線形式的綜合考慮，我們選擇了以下兩種方案來(lái)做一下對(duì)比，接線形式見(jiàn)下圖：圖3-1單母分段帶旁路接線 圖3-2 單母分段接線兩種方案優(yōu)劣對(duì)比方式性能1.單母線分段接線2.單母線分段帶旁母接線 可靠性(1)重要的用戶(hù)不會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)電路都斷電（2)當(dāng)一個(gè)總線失敗,分段開(kāi)關(guān)自動(dòng)故障段切除,保證母線不間斷電源的正常供應(yīng)。這種接線方式，當(dāng)其中一路發(fā)生故障時(shí)，其他線路不受影響，能保障供電的可靠性。靈活性運(yùn)行方便可靠。但倒閘操作相對(duì)復(fù)雜。前一回的線路斷電以后，斷路器會(huì)自動(dòng)分離與其他母線配合，保證供電的可靠性。經(jīng)濟(jì)性所占用的空間比較小，成本低其優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是高壓設(shè)備多，價(jià)格偏高。遠(yuǎn)期所需空間范圍大，有利于今后的擴(kuò)建3.4 35kV電壓側(cè)接線以及10kv電壓側(cè)接線對(duì)110kv的系統(tǒng)全面分析，同時(shí)也為以下兩個(gè)等級(jí)電壓的接線形式選擇打下了基礎(chǔ)，其實(shí)接線形式可以參照110kv，通過(guò)對(duì)比及多種考慮，最終確定35kv和10kv接線都選擇單母分段的連接形式。第4章 短路電流的分析計(jì)算和電氣設(shè)備的選型4.1 短路電流分析短路所產(chǎn)生的效應(yīng)可以分為熱效應(yīng)和動(dòng)效應(yīng)兩種形式；短路危害極大，比如說(shuō)，發(fā)生短路時(shí)，其電流會(huì)超出正常運(yùn)行時(shí)電流易產(chǎn)生非正常的動(dòng)力，從而使電氣設(shè)備遭到動(dòng)力損壞，短路發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生額外的熱能量，當(dāng)持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)很容易燒壞電氣設(shè)備；此外，由短路導(dǎo)致的電壓不穩(wěn)點(diǎn)會(huì)對(duì)用戶(hù)的照明或家用電氣的使用造成影響，其頻率的失衡會(huì)對(duì)工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量遭到很大程度的影響，諸如此類(lèi)，種種的短路造成的不正常的運(yùn)行都會(huì)給國(guó)民生活造成損失，因此，我們必須采取措施來(lái)消除短路或者說(shuō)當(dāng)短路發(fā)生后，我們一定要以最快的速度完成對(duì)整個(gè)故障的排除，同時(shí)以最快的速度恢復(fù)對(duì)工廠對(duì)用戶(hù)的正常供電。4.2 限制短路電流的方法4.3 下表為短路計(jì)算的結(jié)果：表4-1 短路電流計(jì)算結(jié)果 單位（KA）短路點(diǎn)IItk/2 Itk ish110KV母線8.257.498.278.6521.0435KV母線5.415.415.415.4113.810KV母線12.5712.5712.5712.5732.05其在附錄1中有詳細(xì)計(jì)算過(guò)程4.4電氣設(shè)備選擇我們知道，選擇電氣設(shè)備的同時(shí)不可忽略的是電氣設(shè)備之間所產(chǎn)生的電弧，對(duì)于電氣設(shè)備來(lái)講，電弧的存在，危害極大，可是，我們也不可能做到完全不產(chǎn)生電弧，所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)與選擇電氣設(shè)備的時(shí)候，要盡量少的避免電弧的存在或者很快將之滅掉。高壓斷路器有通斷電流的作用而且其本身具有滅弧功能，常用的油式斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器，而目前常用的就是后兩種。根據(jù)電壓等級(jí)的不同，我們?cè)谧龃?10kv變電站設(shè)計(jì)的時(shí)候110kv選擇使用六氟化硫斷路器，35kv及以下選擇使用真空斷路器；隔離開(kāi)關(guān)是用來(lái)切斷高壓電，做倒閘操作的。其結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單清晰很像老式木門(mén)的門(mén)栓，斷開(kāi)后很清晰可以看到斷開(kāi)的點(diǎn)，與斷路器不同的是，它沒(méi)有滅弧裝置，是不可以切斷短路電流的；互感器的作用通常來(lái)說(shuō)就是一次與二次的隔離，同時(shí)將大電流降為小電流將大電壓降為小電壓。電流互感器串聯(lián)在電路中，電壓互感器并聯(lián)接在電路中。 母線是貫穿于整個(gè)電力系統(tǒng)中的不可或缺電力設(shè)備，其承擔(dān)起所有電路中的高電壓大電流，按其材質(zhì)的物理性質(zhì)來(lái)分的話，母線有軟質(zhì)母線即有一定的松弛度，通常作為戶(hù)外的電力架設(shè)，此外還有硬母線，比如說(shuō)，配電柜中有紅黃綠顏色標(biāo)記的銅板，都是母線，鑒于母線在電力系統(tǒng)中的重要地位，我們?cè)谶x擇它的時(shí)候一定的細(xì)心，得多看看每款型號(hào)的具體要求和它的應(yīng)用范圍以及安全范圍。4.4.1選擇的原則1) 電氣設(shè)備選擇很重要，它的要求也很多，為了能達(dá)到要求，滿足安全可靠，必須綜合考慮，充分了解各個(gè)電氣設(shè)備的基本性能以及技術(shù)參數(shù)。 2）各項(xiàng)指標(biāo)不應(yīng)該和當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況相沖突。 3）選擇一個(gè)導(dǎo)體應(yīng)該盡量減少各種類(lèi)型。 4）不應(yīng)超過(guò)建筑標(biāo)準(zhǔn)。 5)應(yīng)該選擇合格的檢驗(yàn)報(bào)告的新產(chǎn)品和新技術(shù)4.4.2電氣設(shè)備性能檢驗(yàn)1. 電氣設(shè)備的檢驗(yàn) 在電氣設(shè)備運(yùn)行的時(shí)候，由于輸電線路需要承擔(dān)高電壓大電流，線路損耗是不可避免的，也正因此會(huì)造成各點(diǎn)的電壓高低都不盡相同，所以，額定電壓的合理選擇尤其重要： （1）用電設(shè)備可以正常運(yùn)行的的額定電壓為正負(fù)百分之五的電壓偏差，也就是說(shuō)，我們可以選擇的用電設(shè)備的額定電壓與同級(jí)別的電路的額定電壓一致。 （2）因?yàn)槲覀兌贾腊l(fā)電機(jī)是發(fā)電，它處于線路中前面的部分，線路中的損耗多多少少是避免不了的，因此我們?cè)谶x擇它的額定電壓的時(shí)候要高出架設(shè)線路額定電壓5個(gè)百分點(diǎn)。4.5電氣設(shè)備表4.5.1導(dǎo)體的選型表4-3導(dǎo)體型號(hào)母線類(lèi)型 電壓等級(jí)主母線主變向下引出線負(fù)荷出線110kVLGJQ-185LMY矩形母線(單條254) /35kVLMY矩形母線(單條405)LMY矩形母線(單條6310) / 10kVLMY矩形母線(單條12510)LMY矩形母線(雙條1258)ZLQ三芯電纜（單根）4.5.2斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選型表4-4斷路器和隔離開(kāi)關(guān)類(lèi)型設(shè)備項(xiàng)目斷路器隔離開(kāi)關(guān)110kV出線LW11-110/1600GW4-110D/600-50110kV分段LW11-110/1600GW4-110D/600-50110kV主變引下線LW11-110/1600GW4-110D/600-5035kV出線ZN8-35/1600/35kV分段ZN8-35/1600/35kV主變引下線ZN8-35/1600/10kV出線 ZN1-10/1600-31.5/10kV分段 ZN1-10/1600-31.5/10kV主變引下線 ZN1-10/1600-31.5/4.5.3電壓互感器與電流互感器表4-5電流和電壓的互感器的選型電壓等級(jí)設(shè)備類(lèi)型110kV35kV10kV電壓互感器JDR-110JDX6-35JSJW-10分段電流互感器LCWD-110/2600/5LCWB-35/1200/5LMZ1-10/4000/5出線電流互感器LCWD-110GYW275/5 100/5LCWB-3575/5LMZ1-10主變引下線電流互感器LCWD-110GYW2200/5LCWB-35400/5LMZ1-102000/54.5.4 10kV出線流互如下表4-6 流互類(lèi)型負(fù)荷類(lèi)型型 號(hào)負(fù)荷類(lèi)型型 號(hào)備用1、2LZZJB6-10 (200/5)棉紡廠LZZJB6-10（300/5）印染廠LZZJB6-10 (300/5)開(kāi)關(guān)廠LZZJB6-10 (300/5)針織廠LZZQB6-10 (200/5)印染廠LZZJB6-10 (300/5)食品廠LZZJB6-10 (200/5)并聯(lián)電容器LZZJB6-10 (300/5)毛紡廠LZZJB6-10 (150/5)塑料廠LZZJB6-10 (300/5)柴油廠LZZJB6-10 (300/5)機(jī)械廠LZZJB6-10 (300/5)附錄2中詳細(xì)列出了計(jì)算過(guò)程。第 5章 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)及計(jì)算 5.1防雷保護(hù)分析雷電作為大自然的自然現(xiàn)象，是我們?nèi)祟?lèi)無(wú)法改變的事實(shí)，生活中很多美好的景觀都是雷電引起的，很多先進(jìn)的科技也有雷電帶來(lái)的功勞；然而雷電是把雙刃劍，它有利有弊，現(xiàn)實(shí)生活中有很多雷擊給我們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大損失的事例讓我們不得不對(duì)防雷作好必要的措施。避雷裝置多種多樣，它的形式有針式網(wǎng)式和線式結(jié)構(gòu)等等； 5.2 防雷措施 (1)110kv及以上的配電設(shè)備的避雷裝置都是安裝在預(yù)先安置好的框架上的，而當(dāng)電阻率很大也就是一千以上的時(shí)候，是需要單獨(dú)安裝獨(dú)立避雷針的，以便取得更好的保護(hù)。(2) 從對(duì)設(shè)備的安全可靠性考慮，35kv以下的電壓我們選擇的是獨(dú)立的避雷針做避雷保護(hù)。 說(shuō)到避雷針，名為避雷實(shí)為引雷，避雷針真正的作用就是利用它本身的導(dǎo)體的高度將被保護(hù)物附近的雷電通過(guò)導(dǎo)體引入地下，起到保護(hù)周邊物體的作用。 5.2.1單避雷針?lè)桨冈诘孛嫔系谋Ｗo(hù)半徑： 被保護(hù)物高度處的保護(hù)半徑：（1） 當(dāng) p （2） 當(dāng) p 5.2.2雙避雷針?lè)桨笇?duì)于兩針兩邊保護(hù)范圍的安裝和計(jì)算，其實(shí)也很簡(jiǎn)單，我們不妨參照單個(gè)避雷針的計(jì)算方法來(lái)做；兩針之間的保護(hù)寬度：5.3避雷針保護(hù)范圍計(jì)算該變電站設(shè)計(jì)為長(zhǎng)120m，寬82m的形式，根據(jù)其寬度可選擇四支等高度的避雷針，其代號(hào)分別為：001 002 003 004 ,由圖可選取D為62.5m避雷針高度h=32m 那么 P = =0.963當(dāng)被保護(hù)物的高度=11.5m時(shí)，因 =(1.5h-2)P =(1.532-211.5) 0.963 = 24.27m我們所設(shè)計(jì)的避雷針的高度是設(shè)在離地大約11.5米的平臺(tái)上的，它的最大的保護(hù)物體的最大寬度是兩倍的bx，分析比較之后可以很明了的看出符合避雷保護(hù)的要求。當(dāng)7m時(shí)：=(1.5h-2)*P =(1.532-27) *0.963= 32.74m由此可知同樣能達(dá)到保護(hù)的范圍鑒于此，所內(nèi)可保證雷雨天氣供電的可靠性。參考文獻(xiàn)1 范錫普發(fā)電廠電氣部分M.水利電力出版社.2 應(yīng)智大.高電壓技術(shù)M.浙江大學(xué)出版社3 水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電力設(shè)計(jì)手冊(cè)M.水利電力出版社.4 楊宛輝等.發(fā)電廠、變電所電氣一次部分設(shè)計(jì)參考圖冊(cè).5 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置整定計(jì)算.水利電力出版社.6高電壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ5-85M. 中國(guó)電力出版社.7電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則（試行）SD131-84M.中國(guó)電力出版社.8電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（試行）SD131-84M.中國(guó)電力出版社.9變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定（試行）SDGJ63-84M. 中國(guó)電力出版社.10電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程SDJ7-79M.水利電力出版社.11并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ25-85M. 水利電力出版社.12電測(cè)量?jī)x表裝置技術(shù)規(guī)程SDJ9-87M. 水利電力出版社.13電力設(shè)備接地設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ8-97M. 水利電力出版社.14繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程SDJ6-83M.水利電力出版社.15電力勘測(cè)設(shè)計(jì)制圖統(tǒng)一規(guī)定SDGJ34-83M. 水利電力出版社.16電力設(shè)計(jì)工程電氣設(shè)備手冊(cè)（電氣一次部分上、下）M. 水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.17 電力設(shè)計(jì)工程電氣設(shè)備手冊(cè)（電氣二次部分）M. 水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.18變電所設(shè)計(jì)10-220kVM.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.19電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用M.水利電力出版社.附錄1短路電流的計(jì)算 根據(jù)規(guī)定：通常選取基準(zhǔn)容量SB=100MVA ；而基準(zhǔn)電壓選取各級(jí)電壓的平均值即可，即110kV選取115kv,35kv的選取37kv,10kv的選取10.5kv;基準(zhǔn)電抗為XB 則XB1=132.25XB2= =13.69XB3= =1.10 各條線路的電抗：（各種線形的單位電抗統(tǒng)一選取0.4）XL1=L1*X1=600.4=24XL2=L2*X2=XL3=L3*X3=XL4=L4*X4=500.4=20對(duì)應(yīng)的標(biāo)么值為：= =0.18= =0.21= =0.06= =0.24變壓器的電抗: US12%=10.5% US13%=17.5% U23%=6.5%=( US12%+ US13% U23%) =(10.5%+17.5%6.5%) =0.43=( US12%+ US23% -U13%)=(10.5%+6.5%-17.5%)=0.01=( US23%+ US13% -U12%)=(6.5%+17.5%10.5%)=0.27計(jì)算系統(tǒng)電抗： =XS1=0.7=0.07=XS2=0.6=0.3 附圖I-1 系統(tǒng)圖(1) 則D1點(diǎn)短路等效系統(tǒng)如圖：附圖I-2 D1點(diǎn)短路網(wǎng)絡(luò)等值變換得上圖轉(zhuǎn)移電抗得計(jì)算:是S1對(duì)d1的轉(zhuǎn)移電抗，是S2對(duì)d2的轉(zhuǎn)移電抗。=+0.0660.0120.082=+0.0120.1660.208電抗計(jì)算結(jié)果：=0.082=0.148= =0.208=2.5查運(yùn)算負(fù)荷曲線得：1當(dāng)tk0時(shí)， =0.8 =1.25=1.258.25KA2當(dāng)tk1s時(shí)，=0.864 =1.243Itk =0.8641.2438.27KA3 當(dāng)tk/20.5s時(shí)，=0.78 =1.160.781.167.49KA4當(dāng)tk/2時(shí)，=0.88 =1.47I=0.881.479.65KA則沖擊電流2.558.2521.04kA（2）則D2點(diǎn)短路等效系統(tǒng)圖： 附圖1-3 D2點(diǎn)短路 =0.38 =0.964=0.38=0.6843.5=0.96411.563.5根據(jù)運(yùn)算負(fù)荷曲線可以得到：1當(dāng)tk0時(shí)，= =0.173 = 0.263=0.1730.263=5.41KA 因計(jì)算電抗大于3.5，所以0s 3s 1.5s 及無(wú)窮大時(shí)曲線重合則沖擊電流2.555.41=13.8KA（3）D3點(diǎn)的短路等效系統(tǒng)圖： 附圖1-4 D3點(diǎn)短路=1.44=0.57=1.4417.28 3.5=0.5726.9 3.5根據(jù)運(yùn)算負(fù)荷曲線可以得到：1當(dāng)tk0時(shí)，= 0.07 =0.18 =0.070.1812.57KA 因兩個(gè)計(jì)算電抗都大于3.5，所以0s 3s 1.5s 及無(wú)窮大時(shí)曲線重合。則沖擊電流計(jì)算得：2.55I=2.5512.57=32.05KA附錄2電氣設(shè)備的選擇2母線的選擇(1) 110kV主母線A110kv主變引下線35kV主母線 =819.24A35kv主變引下線10kv主母線 =2886.84KA10kv主變引下線10kv單回（2）110kv母線的選擇：按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面查電力系統(tǒng)分析表22得：選擇鋼芯鋁絞線Tmax 選擇輕型鋼芯鋁絞線LGJQ-300,由于是按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)線，可不必校驗(yàn)其允許載流量?？刹殡娏ο到y(tǒng)分析附表1-1得到允許載流量710A一回線路就可以滿足允許載流量的要求。最小機(jī)械強(qiáng)度，電暈條件也能滿足要求。（3）110kV主變引下線的選擇母線截面的選擇：由于主變引下線容量傳輸大，長(zhǎng)度超過(guò)20m，故按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選擇。由表可以查得：當(dāng)，根據(jù),發(fā)電廠電氣部分附表1可得：選用較小的254矩形導(dǎo)體平放允許電流為292A考慮環(huán)境溫度得影響修正系數(shù)K=0.81。熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路持續(xù)時(shí)間為： 周期分量熱效應(yīng)： = =75.17由于故非周期分量熱效應(yīng)可以忽略：正常運(yùn)行時(shí)的環(huán)境溫度查表46 C滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面面積為：滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)體自振頻率有以下得:查表 =91Hz35Hz故高壓母線出口短路沖擊系數(shù)K=1.8 ish=1.8=22.16(KA)母線相間應(yīng)力為： 導(dǎo)體截面系數(shù)由表查得 K12=0.37 K13=0.57條間襯墊最大跨距：為了便于安裝每跨絕緣子中設(shè)3個(gè)襯墊（4）110kV側(cè)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的選擇:由所選設(shè)備表可以得到：LW11-110/1600型斷路器 開(kāi)斷時(shí)間計(jì)算：tkdtbhtgf0.05+0.060.11（s） 熱穩(wěn)定時(shí)間校驗(yàn)：trtbhtkd5+0.115.11（s） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)=359 tr 所以QK=QP=359沖擊電流 斷路器選擇結(jié)果表表2-1 斷路器計(jì)算數(shù)據(jù)LW11-110/1600UNs110kVUN110kVImax131.79AIN1600A8.69KANbr18.4KAish22.16KAINC155KAQk359Qkish22.16KAIes32KA由結(jié)果表可以看出各項(xiàng)條件均能滿足，故選擇LW11-110/1600合格。隔離開(kāi)關(guān)選擇結(jié)果表：表2-2 隔離開(kāi)關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)GW4-110D/600-50UNs 110kVUN 110kVImax 131.79AIN 600Aish22.167KAIes32KAQkQk由結(jié)果表可以看出各項(xiàng)條件均能滿足，故選擇GW4-110D/600-50合格。(5)35kV母線的選擇按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面查附表1選用單條63mm10mm平放允許電流1129A肌膚效應(yīng)系數(shù)Ks1.04 t40 溫度修正系數(shù) K0.81 Imax819.24AIal（40）0.811129914.5819.24A熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路持續(xù)時(shí)間為: 周期分量熱效應(yīng)：由于故不計(jì)非周期分量熱效應(yīng)：正常運(yùn)行時(shí)的溫度: 查表46 C87滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面面積為：滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)體自振頻率由以下求得: = =查表得： =58.75Hz35 Hz故高壓母線出口短路沖擊系數(shù)K=1.8 ish=1.8=2.555.724=14.60(KA)母線相間應(yīng)力：= = 導(dǎo)體截面系數(shù)： = = 由表查得 K12=0.5 K13=0.6條間襯墊最大跨距： 為了便于安裝每跨絕緣子中設(shè)3個(gè)襯墊（6）35kV主變引下線的選擇母線截面的選擇：由于主變引下線容量傳輸大，長(zhǎng)度超過(guò)20m，故按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選擇。由表可以查得：當(dāng)， 根據(jù),發(fā)電廠電氣部分附表1可得：選用較小的6310矩形導(dǎo)體平放允許電流為1129A考慮環(huán)境溫度得影響修正系數(shù)K=0.81熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路持續(xù)時(shí)間為： 周期分量熱效應(yīng)：由于故不計(jì)非周期分量熱效應(yīng)正常運(yùn)行時(shí)的環(huán)境溫 查表46 C97滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面面積為： 滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)體自振頻率由以下求得: = =查表： = =234.1Hz155Hz故高壓母線出口短路沖擊系數(shù)K=1.8 ish=1.8=14.06(KA) 導(dǎo)體截面系數(shù): 由表查得: K12=0.8 K13=0.9 =條間襯墊最大跨距： 取絕緣子跨距1.5m為了便于安裝每跨絕緣子中設(shè)3個(gè)襯墊。（7）35kV側(cè)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的選擇:由所選設(shè)備表可以得到：ZN8-35/600型斷路器 短路計(jì)算電抗： 熱穩(wěn)定時(shí)間校驗(yàn)：trtprtinta3.12（s） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)由于tr 所以QK=QP=沖擊電流： 圖II-3 斷路器選擇結(jié)果表計(jì)算數(shù)據(jù)ZN8-35/600UNs35kVUN35kVImax40962AIN600A 5.724KANbr16KAish14.60KAINC140KAQkQkish14.60KAIes16.5KA由結(jié)果表可以看出各項(xiàng)條件均能滿足，故選擇ZN8-35/600合格。35kV側(cè)的斷路器采用手車(chē)式，所以不用隔離開(kāi)關(guān)。（8）10kV母線的選擇按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面查附表1選用三條125mm10mm平放允許電流3152A肌膚效應(yīng)系數(shù)Ks1.12 t40 溫度修正系數(shù)K0.81 Imax2.887kAIal（40）0.8139033161.43A2887A熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路持續(xù)時(shí)間為：周期分量熱效應(yīng)：=162.5由于故不計(jì)非周期分量熱效應(yīng)：正常運(yùn)行時(shí)的環(huán)境溫度:查表46 C88滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面面積為： =滿足熱穩(wěn)定要求。 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)體自振頻率由以下得:查表知 故高壓母線出口短路沖擊系數(shù)K=1.8 ish=1.8=31.14(KA)母線相間應(yīng)力:導(dǎo)體截面系數(shù)由表查得 ：K12=0.95 K13=0.97 =條間襯墊最大跨距：10kV主變引下線的選擇母線截面的選擇：由于主變引下線容量傳輸大，長(zhǎng)度超過(guò)20m，故按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選擇。由表可以查得：當(dāng)，根據(jù),發(fā)電廠電氣部分附表1可得：選用較小的1258矩形導(dǎo)體2條，平放允許電流為2670A考慮環(huán)境溫度得影響修正系數(shù)K=0.81熱穩(wěn)定校驗(yàn)周期分量熱效應(yīng)： 由于故不計(jì)非周期分量熱效應(yīng)正常運(yùn)行時(shí)溫度:查表46 C93滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面面積為：=200滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)體自振頻率由以下求得: 查表的：=653.6Hz155Hz故高壓母線出口短路沖擊系數(shù)K=1.8 ish=1.8=35.32(KA)母線相間應(yīng)力:=導(dǎo)體截面系數(shù)同條相間作用力計(jì)算 由于導(dǎo)體的跨距已給出取1.0m故不在計(jì)算。10kV用戶(hù)出線電纜的選擇：按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選擇，10kV電纜出線。查圖4-26鋁芯電纜Tmax5000h j0.75A/mm2所以選用兩根10Kv ZLQ2185三芯油浸紙絕緣鋁芯鋼帶鎧裝電纜，正常允許最高溫度為60，X=0.076k/km 按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流進(jìn)行校驗(yàn)，當(dāng)實(shí)際土壤溫度為修正系數(shù)； ； 。短路前電纜最高運(yùn)行溫度：由式（494）求得：C=69.5結(jié)果表明選擇兩根ZLQ2185電纜能滿足要求。10kV側(cè)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的選擇:由所選設(shè)備表可以得到： ZN1-10/1600-31.5型斷路器 短路計(jì)算電抗： 熱穩(wěn)定時(shí)間校驗(yàn)：trtprtinta4.02（s） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)由于tr 所以QK=QP= 沖擊電流 圖2-4 斷路器選擇結(jié)果表計(jì)算數(shù)據(jù) ZN1-10/1600-31.5UNs10kVUN10kVImax1443A IN1600A 12.21KA.Nbr43.3KAish31.14KAINC1130KAQkQkish35.32KAIes130KA由結(jié)果表可以看出各項(xiàng)條件均能滿足，故選擇 ZN1-10/1600-31.5合格。10kV側(cè)的斷路器采用手車(chē)式，所以不用隔離開(kāi)關(guān)。3絕緣子和穿墻套管的選擇（1）35kV絕緣子的選擇 經(jīng)查有關(guān)資料可選擇ZL-35/8型（屋內(nèi)）Fde8000N H=400mmH1=H+b+h/2=400+5+50/2=430(mm)屋外的絕緣子選擇ZS-35/8型。（2）穿墻套管的選擇經(jīng)查有關(guān)資料可以選擇CWL35/630型 套管容管尺寸為815372mm2能滿足要求。計(jì)算其跨度以上計(jì)算可以看出選擇ZL-35/8型滿足要求。110kV和10kV絕緣子和穿墻套管的選擇計(jì)算和35kV的選擇計(jì)算類(lèi)似，不再一一計(jì)算。所以，110kV絕緣子和穿墻套管的型號(hào)： 絕緣子：ZS-110/4型普通棒式支柱型 穿墻套管：CRCQ-220/600型 10kV絕緣子和穿墻套管的型號(hào)：絕緣子：ZN-6/4型（屋內(nèi)） 屋外選擇ZS-35/4型 穿墻套管：CWWL-10/2000-2型4電流互感器的選擇電流互感器的選擇在具體的有關(guān)資料上直接可以查出。具體選擇結(jié)果詳見(jiàn)說(shuō)明書(shū)選擇列表。110kV側(cè)選擇電流互感器為L(zhǎng)CWD-110/2600/5 ，35kV側(cè)選擇電流互感器為L(zhǎng)CWB-35/1200/510kV側(cè)選擇電流互感器為L(zhǎng)MZ1-10/4000/5，5電容器高壓電容器一般采用電壓互感器做放電電阻，不需另設(shè)放電電阻，選擇BGF10.5-200-1W型，標(biāo)稱(chēng)電容5.78.熔斷器的選擇 19A熔體額定電流可選28.638,取30A,則選擇RN1-10/30。附錄3避雷針保護(hù)范圍計(jì)算該變電站設(shè)計(jì)為長(zhǎng)120m，寬82m的形式，根據(jù)其寬度可選擇四支等高度的避雷針，其代號(hào)分別為：001 002 003 004 ,由圖可選取D為62.5m避雷針高度h=32m 那么 P = =0.963當(dāng)被保護(hù)物的高度=11.5m時(shí)，因 =(1.5h-2)P =(1.532-211.5) 0.963 = 24.27m在高度為11.5m的水平面上，保護(hù)范圍的最寬度為，由此可知能達(dá)到保護(hù)的范圍。當(dāng)7m時(shí)：=(1.5h-2)*P =(1.532-27) *0.963= 32.74m由此可知同樣能達(dá)到保護(hù)的范圍鑒于此，所內(nèi)可保證雷雨天氣供電的可靠性。110 kV substations digital transformation case analysisAbstract This paper briefly introduces the basic concept of digital substation, Analysised substation digitization reconstruction examples based on 110 kV substations. A detailed analysised of the substation secondary equipment such as changes in operating mode. Digital Substation discussed possible options for reform, and according to the results