60KV降壓變電所電氣部分初步設(shè)計

精品文檔摘 要隨著社會現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展,近年來城市電網(wǎng)建設(shè)力度亦隨之加大,各地區(qū)不同電壓等級變電所的建設(shè)已成為電力行業(yè)中非常重要的一項建設(shè)發(fā)揮著重要的作用。本畢業(yè)設(shè)計論文是60KV降壓變電所電氣部分初步設(shè)計。為了保證供電的可靠性和一次性滿足遠(yuǎn)期負(fù)荷的要求，按照遠(yuǎn)期負(fù)荷規(guī)劃進行設(shè)計建設(shè)，從而保證變電所能夠長期可靠供電。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，綜合所學(xué)專業(yè)知識及變電所設(shè)計等書籍的有關(guān)內(nèi)容，設(shè)計過程中完成了10KV出線的選擇、無功補償、主變選擇、電氣主接線的擬定、短路計算、主變壓器繼電保護、電氣設(shè)備選擇、配電裝置的規(guī)劃和防雷保護的規(guī)劃等主要工作。在此期間，遇到的種種問題均通過反復(fù)比較、驗算，并請教老師得以解決。畢業(yè)設(shè)計論文由設(shè)計說明書、設(shè)計計算書、一套圖紙（電氣主接線圖、防雷保護圖）組成。內(nèi)容較為詳細(xì)，對今后擴建有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：主變壓器繼電保護、短路計算、設(shè)備選擇AbstractWith the developing of the society,the power network construction is expanding in the city in recent years. The construction of every substation has been essentional engineering during the electric power Construction in the urban ,It programs an important effect in the developing changing society. This graduate design thesis is a 60 KV declining to press to change to give or get an electric shock an electricity parts of first steps design.For the sake of dependable that guarantee the power supply with a request that contented long-term burthen, carries according to the forward the programming proceeding design developments, from but guarantee to change to give or get an electric shock can long-term dependable power supply.Design the request of the mission book according to the graduate, synthesize a programming for learning profession knowledge and s changing giving or get an electric shock the designed waiting dogs- ear relevantly contents, designing in the process completing lord changing choice, electricity lord connecting linear draw- up, short circuit computing, electricity equipments choosing, going together with electricity equiping, after give or get an electric shock the protection with the programming of the automatic device with defend protective programming in thunder etc. main work.Here period, all kinds problems that meet all passes to compare, check to calculate again and again, and ask the can solution in teacher.Graduate to design the thesis from design the manual, design calculation book, a set of diagrams paper( the electricity lord connects the line diagram, total flat surface arranges the diagram and go together with electricity equip cross section diagram, defend thunder protection diagram) constitute.The contents is more detailed, to from now on extend to consults certainly valueKey words：Main transformer relay protection ；Short circuit calculation；The choice of the equipments目 錄第1章 緒 論1第2章 負(fù)荷分析及計算22.1 負(fù)荷分類及定義22.2 標(biāo)準(zhǔn)件廠10kV出線分析及計算22.2.1 電阻計算32.2.2 無功功率計算32.2.3 電抗計算32.2.4 有功損耗及無功損耗32.3 機械加工廠10kV出線42.3.1 電阻計算42.3.2 無功功率計算42.3.3 電抗計算42.3.4 有功損耗及無功損耗52.4 農(nóng)藥廠10kV出線52.4.1 電阻計算62.4.2 無功功率計算62.4.3 電抗計算62.4.4 有功損耗及無功損耗62.5 汽車廠10kV出線62.5.1 電阻計算72.5.2 無功功率計算72.5.3 電抗計算72.5.4 有功損耗及無功損耗82.6 糧食加工廠10kV出線82.6.1 電阻計算82.6.2 無功功率計算92.6.3 電抗計算92.6.4 有功損耗及無功損耗92.7 玩具廠10kV出線92.7.1 電阻計算102.7.2 無功功率計算102.7.3 電抗計算102.7.4 有功損耗及無功損102.8 電氣開關(guān)廠10KV出線112.8.1 電阻計算112.8.2 無功功率計算112.8.3 電壓計算122.8.4 有功損耗及無功損耗122.9 鋁制品廠10KV出線122.9.1 電阻計算132.9.2 無功功率計算132.9.3 電抗計算132.9.4 有功損耗及無功損耗132.10 汽水廠10kV出線132.10.1 電阻修正142.10.2 無功功率計算142.10.3 電壓損耗142.10.4 有功損耗及無功損耗152.11 水泥廠10kV出線152.11.1 電阻修正152.11.2 無功功率計算162.11.3 電壓損耗162.11.4 有功損耗及無功損耗162.12 負(fù)荷側(cè)有功功率、無功功率及視在功率的計算16第3章 變壓器臺數(shù)容量及補償確定183.1 主變壓器的選擇183.2 計算功率因數(shù)193.3 靜電補償電容器選擇20第4章 電氣主接線214.1 對電氣主接線的說明214.2 主接線設(shè)計原則214.3 主接線設(shè)計的基本要求214.3.1 可靠性224.3.2 靈活性224.3.3 經(jīng)濟性224.4 電氣主接線的選擇224.4.1 單母線接線234.4.2 單母線分段234.4.3 內(nèi)橋接線：244.4.4 外僑接線：254.4.5 母線接線方式的選擇25第5章 短路電流計算265.1 短路電流計算的目的265.2 短路電流計算時的一般規(guī)定265.3 短路過程分析265.4 計算步驟275.5 短路電流的計算方法275.6 短路電流計算29第6章 電氣設(shè)備選擇及校驗326.1 高壓電氣選擇的一般要求326.1.1 一般原則326.1.2 技術(shù)條件326.1.3 環(huán)境條件336.1.4 環(huán)境保護346.2 斷路器的選擇356.2.1 高壓側(cè)斷路器的選擇356.2.2 變壓器10入口處斷路器與母聯(lián)斷路器的選擇366.2.3 10出線斷路器的選擇376.3 隔離開關(guān)的選擇376.3.1 高壓側(cè)隔離開關(guān)的選擇376.3.2 變壓器10出口隔離開關(guān)和母聯(lián)隔離開關(guān)的選擇386.4 互感器的選擇406.4.1 母線上電壓互感器的選擇406.4.2 60高壓側(cè)電壓互感器的選擇406.5 電流互感器的選擇406.5.1 60側(cè)電流互感器的選擇與校驗406.5.2 變壓器10出口、母線及母聯(lián)斷路器回路電流互感器的選擇416.5.3 10KV出線架空線上電流互感器的選擇426.6 避雷器的選擇436.6.1 避雷器的保護原理436.6.2 避雷器的要求436.6.3 避雷器的分類436.7 開關(guān)柜的選擇436.8 匯流母線的選擇與校驗456.8.1 母線材料、類型、分布方式及截面的選擇45用最大長期工作電流法選擇母線截面45第7章 主變壓器繼電保護設(shè)計477.1 變壓器的過電流保護477.2 變壓器的電流速斷保護487.3 變壓器的差動保護497.3.1 差動保護的基本原理497.3.2 變壓器差動保護中的不平衡電流及其減少措施497.3.3 由變壓器接線而引起的不平衡電流及其消除措施497.3.4 由變壓器勵磁涌流引起的不平衡電流及其減小措施507.3.5 變壓器差動保護動作電流的整定507.3.6 差動保護整定計算51第8章 防雷保護設(shè)計538.1 雷電的危害538.2 防雷保護裝置538.3 避雷針的確定53第9章 結(jié)論55參考文獻56致 謝57附 錄58VII歡迎下載。第1章 緒 論電能是社會主義建設(shè)和人民生活不可缺少的重要的能源，電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位，電能是由發(fā)電廠供給，因為考慮經(jīng)濟原因，發(fā)電廠大多建在動力資源比較豐富的地方，而這些地方又常遠(yuǎn)離大中性城市和工廠企業(yè)，這樣需要遠(yuǎn)距離輸送，經(jīng)過升、降壓變電所進行轉(zhuǎn)接，在進一步的將電能分配到用戶和生產(chǎn)企業(yè)。本畢業(yè)設(shè)計論文為東陵區(qū)二次變電所電氣部分設(shè)計，要求所設(shè)計的變電所能長期可靠為其負(fù)荷供電。設(shè)計過程中遵循國家的法律、法規(guī)，貫徹執(zhí)行國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策和基本建設(shè)程序，運用系統(tǒng)工程的方法從全局出發(fā)，正確處理生產(chǎn)與生活、安全與經(jīng)濟等方面的關(guān)系，實行資源的綜合利用，節(jié)約能源和用地，對生產(chǎn)工藝、主要設(shè)備和主體工程要做到可靠、適用、先進。在上述原則基礎(chǔ)上，明確設(shè)計的目的，逐步完成10kV出線的選擇、無功補償、主變的選擇、電氣主接線的擬定、短路電流的計算、電氣設(shè)備選擇、主變壓器繼電保護、防雷保護規(guī)劃、繪制圖紙等主要工作，形成較為完整的論文。設(shè)計工作是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。做好設(shè)計工作，對工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。在設(shè)計過程中，通過參考一系列相關(guān)書籍，并在指導(dǎo)教師的耐心幫助下圓滿完成設(shè)計任務(wù)，在此表示衷心的感謝。第2章 負(fù)荷分析及計算2.1 負(fù)荷分類及定義一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟損失者屬于一級負(fù)荷。一級負(fù)荷要求有兩個獨立電源供電。二級負(fù)荷：中斷供電將造成設(shè)計局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級負(fù)荷。二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電。但當(dāng)兩回線路有困難時（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。三級負(fù)荷：不屬于一級和二級的一般電力負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。2.2 標(biāo)準(zhǔn)件廠10kV出線分析及計算已知線路的長度為2km，單回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷2500kW，功率因數(shù)COS=0.9，最大負(fù)荷利用小時=4000。 式（2.1）按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=4000，得。則 式（2.2）所以查供用電工程選擇LGJ-150型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.1所示表2.1 LGJ-150型架空線參考數(shù)據(jù)截面積電阻（20）電抗載流量（80）1500.2110.3583872.2.1 電阻計算=0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.2.2 無功功率計算2.2.3 電抗計算由表2-1得知 則線路電抗 2.2.4 有功損耗及無功損耗 2.3 機械加工廠10kV出線已知線路的長度為3km，單回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷2600kW，功率因數(shù)COS=0.85，最大負(fù)荷利用小時=4500。 式（2.3）按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=4500，得。則 式（2.4）所以查供用電工程選擇LGJ-185型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.2所示。截面積電阻（20）電抗載流量（80）A1850.1630.377453表2.2 LGJ-185型架空線參考數(shù)據(jù)2.3.1 電阻計算已知 =0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.3.2 無功功率計算 2.3.3 電抗計算由表2-2得知 則線路電抗 2.3.4 有功損耗及無功損耗 2.4 農(nóng)藥廠10kV出線已知線路的長度為5km，單回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷1800kW，功率因數(shù)COS=0.86，最大負(fù)荷利用小時=4000。導(dǎo)線為LGJ-120型架空線 式（2.5）按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=4000，得。則 式（2.6）所以查供用電工程選擇LGJ-120型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.3所示。表2.3 LGJ-120型架空線參考數(shù)據(jù)截面積電阻（20）電抗載流量（80）A1200.2550.3653442.4.1 電阻計算已知 =0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.4.2 無功功率計算 2.4.3 電抗計算由表2-3得知 則線路電抗 2.4.4 有功損耗及無功損耗2.5 汽車廠10kV出線已知線路的長度為7km，單回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷1600kW，功率因數(shù)COS=0.85，最大負(fù)荷利用小時=3500。 式（2.7）按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=3500，得。則 式（2.8）所以查供用電工程選擇L GJ-95型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.4 所示。截面積電阻（20）電抗載流量（80）A950.3150.371302表2.4LGJ-95型架空線參考數(shù)據(jù)2.5.1 電阻計算已知 =0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.5.2 無功功率計算2.5.3 電抗計算由表2-4得知 則線路電抗 2.5.4 有功損耗及無功損耗 2.6 糧食加工廠10kV出線已知線路的長度為5km，雙回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷2200kW，功率因數(shù)COS=0.85，最大負(fù)荷利用小時表 式（2.9）按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=3000，得。則 式（2.10）所以查供用電工程選擇LGJ-70型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.5所示。2.5 LGJ-70型架空線參考數(shù)據(jù)截面積電阻（20）電抗載流量（80）A950.3150.3713022.6.1 電阻計算已知 =0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.6.2 無功功率計算 2.6.3 電抗計算由表2-5得知 則線路電抗 2.6.4 有功損耗及無功損耗 2.7 玩具廠10kV出線已知線路的長度為8Km，單回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷1000kW，功率因數(shù)COS=0.85，最大負(fù)荷利用小時=3500。導(dǎo)線為LGJ-70型架空線 式（2.11）按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=3500，得。則 式（2.12）所以查供用電工程選擇LGJ-70型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.6所示。表2.6 LGJ-70型架空線參考數(shù)據(jù)截面積電阻（20）電抗載流量（80）A700.4320.3822282.7.1 電阻計算已知 =0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.7.2 無功功率計算 2.7.3 電抗計算由表2-6得知 則線路電抗 2.7.4 有功損耗及無功損 2.8 電氣開關(guān)廠10KV出線已知線路的長度為8km，單回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷1600kW，功率因數(shù)COS=0.85，最大負(fù)荷利用小時=4000。導(dǎo)線為LGJ-95型架空線按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=4000，得。 式（2.13）則 式（2.14）所以查供用電工程選擇LGJ-95型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.7所示。表2.7 LGJ-95型架空線參考數(shù)據(jù)截面積電阻（20）電抗載流量（80）A950.3150.3713022.8.1 電阻計算已知 =0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.8.2 無功功率計算 2.8.3 電壓計算由表2-7得知 則線路電抗 2.8.4 有功損耗及無功損耗 2.9 鋁制品廠10KV出線已知線路的長度為6km，雙回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷2400kW，功率因數(shù)COS=0.92，最大負(fù)荷利用小時 式（2.15）按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=4500，得。導(dǎo)線為LGJ-185型架空線。則 式（2.16）所以查供用電工程選擇LGJ-185型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表1.8所示。表1.8 LGJ-185型架空線參考數(shù)據(jù)截面積電阻（20）電抗載流量（80）A950.5130.3713022.9.1 電阻計算已知 =0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.9.2 無功功率計算 2.9.3 電抗計算由表2-8得知 則線路電抗 2.9.4 有功損耗及無功損耗 2.10 汽水廠10kV出線已知線路的長度為8km，單回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷1000kW，功率因數(shù)COS=0.85，最大負(fù)荷利用小時=3500。導(dǎo)線為LGJ-95型架空線。 式（2.17）按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=3500，得。則 式（2.18）所以查供用電工程選擇LGJ-70型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.9所示。表2.9 LGJ-95型架空線參考數(shù)據(jù)截面積電阻（20）電抗載流量（80）A700.4320.3822282.10.1 電阻修正已知 =0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.10.2 無功功率計算 2.10.3 電壓損耗由表2-9得知 則線路電抗 2.10.4 有功損耗及無功損耗 2.11 水泥廠10kV出線已知線路的長度為3km，單回供電，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷2800kW，功率因數(shù)COS=0.83，最大負(fù)荷利用小時=4600 式（2.19）按照經(jīng)濟電流密度法選擇截面，經(jīng)查軟導(dǎo)線經(jīng)濟電流密度曲線圖，由=4600，得。則 式（2.20）所以查供用電工程選擇LGJ-185型架空線,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.10所示。表2.10 LGJ-185型架空線參考數(shù)據(jù)截面積電阻（20）電抗載流量（80）A1850.1630.3774532.11.1 電阻修正已知 =0.0036 ， ，則修正電阻為 線路阻值 2.11.2 無功功率計算 2.11.3 電壓損耗由表2-10得知 則線路電抗 2.11.4 有功損耗及無功損耗 2.12 負(fù)荷側(cè)有功功率、無功功率及視在功率的計算變電所負(fù)荷側(cè)總的有功功率為： 變電所負(fù)荷側(cè)總的無功功率為： 變電所二次側(cè)線 路總有功損耗為：變電所二次側(cè)線路總無功損耗為： 變電所10KV出線有功功率為： 變電所10KV出線有功功率計算負(fù)荷為： 變電所10KV出線無功功率功率為： 變電所10KV出線無功功率功率計算負(fù)荷為： 變電所計算負(fù)荷為：第3章 變壓器臺數(shù)容量及補償確定3.1 主變壓器的選擇在各級電壓等級的變電所中，變壓器是主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。根據(jù)設(shè)計規(guī)程規(guī)定：為了保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺主變，但一般不超過兩臺主變，當(dāng)只有一個電源或變電所的一級負(fù)荷另有備用電源保證供電時，可裝設(shè)一臺主變。因此，本次設(shè)計的變電所采用兩臺主變壓器主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃進行。裝設(shè)兩臺及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)一臺斷開，其余一臺主變壓器的容量一般應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%獲得供電主變壓器的容量根據(jù)負(fù)荷情況，為確保系統(tǒng)供電的安全可靠性，保證設(shè)備和人身安全，并考慮經(jīng)濟運行的角度，選定東陵區(qū)變電所主變壓器為型；兩臺變壓器并列運行，變壓器主要參數(shù)見表3.1所示。表3.1 主變壓器的參數(shù)額定容量kVA高壓kV高壓分接范圍低壓kV聯(lián)合組標(biāo)號(W)空載損耗W負(fù)載損耗W空載電流%160006310.5YNd1120240735301.0阻抗電壓%重量kg外形尺寸(mm)軌距(mm)器身油重總重長寬高91853010820367505490391648501475兩臺變壓器導(dǎo)納功率損耗兩臺變壓器中的功率損耗為負(fù)荷總有功和無功3.2 計算功率因數(shù)在沒有考慮低壓母線（10kV）上裝無功補償裝置情況下，只要滿足以上的參數(shù)即可選擇主變壓器，但是根據(jù)設(shè)計要求，變電所的平均功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上，則需計算出補償前的變電所平均功率因數(shù)，若低于0.9，則還需在低壓母線上裝設(shè)無功功率補償裝置，以提高變電所的平均功率因數(shù)。由于用戶負(fù)荷多為感性負(fù)載，因而造成無功功率在線路上的損耗，給系統(tǒng)帶來不利的經(jīng)濟損失。需要盡可能在負(fù)荷末端進行無功功率補償，補償裝置選用電力電容器組，安裝在10kV配電室內(nèi)，連接在10kV母線上補償前功率因數(shù)，則需要進行無功補償其中：有功負(fù)荷系數(shù)；無功負(fù)荷系數(shù)；總降壓變電所10kV出線上的計算負(fù)荷分別相加后，乘以各自最大負(fù)荷的同時系數(shù)Kp或Kq；P,Q企業(yè)的有功負(fù)荷及無功負(fù)荷；R,X10KV架空線路的電阻值和電抗值；供電線路的額定電壓需要補償?shù)臒o功功率 3.3 靜電補償電容器選擇電力電容器的個數(shù)應(yīng)為6的倍數(shù)，因為電容器集中補償在降壓變電所二次側(cè)且主變壓器一般為兩合，為了使兩合變壓器補償均勻分布，此外電容器臺數(shù)不易過多。結(jié)合上述數(shù)據(jù)確定電容器臺數(shù)為12臺，并選擇BFF10.5-200-1W型號的電容器,其相關(guān)數(shù)據(jù)見表3.2所示。電容器型號為BFM10.5-200-1W型。表3.2 電容器參數(shù)額定電壓10.5kV標(biāo)稱容量200kVA標(biāo)稱電容9.64F相數(shù)1外行尺寸重量 由此可見，每臺電容器的容量為200 kvar，則需要電容器12臺，每相6臺,并列使用，角型接線。若考慮在變壓器的二次側(cè)加電容器進行補償，則在選定變壓器前應(yīng)減掉補償?shù)臒o功功率，加電容器后應(yīng)再次經(jīng)過計算保證變電所的功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。變壓器選定后，還應(yīng)驗證變壓器高壓側(cè)母線的功率因數(shù)也不應(yīng)低于0.9，經(jīng)過計算，得出高壓側(cè)母線的功率因數(shù)為0.90=0.9，則確認(rèn)所選變壓器和電容器能夠滿足該系統(tǒng)的正常運行。第4章 電氣主接線4.1 對電氣主接線的說明變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的重要部分。電氣主接線是主要電氣設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器、開關(guān)、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求，連接而成的，分配和傳送電能的總電路，將電路中各種電氣設(shè)備用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣聯(lián)接圖，稱為電氣主接線圖。其中分配電能部分即為配電系統(tǒng)圖。擬定一個合理的電氣主接線方案，不僅對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、對電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置、靈活性、操作與檢修的安全、繼電保護配置以及今后的擴建，對電力工程建設(shè)和運行的經(jīng)濟性等，都有很大的影響。是電氣工程設(shè)計最基礎(chǔ)的部分。由于主接線的確定，變電所的形式也就隨之而確定下來。4.2 主接線設(shè)計原則1. 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，本變電所屬于電力系統(tǒng)中的一般變電所。2. 變電所的分期后最終建設(shè)規(guī)模，變電所依據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行設(shè)計。3. 負(fù)荷大小的重要性：本變電所為二次變，一般由兩個電源獨立供電，當(dāng)任何一個電源消失后，能保證重要負(fù)荷繼續(xù)供電。4. 系統(tǒng)備用容量的大小。5. 系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的資料。4.3 主接線設(shè)計的基本要求主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三相基本要求。供電可靠性是電力生產(chǎn)和電能分配的首要任務(wù)。由于電力系統(tǒng)的發(fā)電、送電和用電是同時完成的，并且在任何時候都保持平衡關(guān)系，無論哪部分故障，都將影響整個電力系統(tǒng)的正常運行。電氣主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一次部分和二次部分綜合。因此除了盡可能選用工作可靠的一次設(shè)備和二次設(shè)備外，還應(yīng)設(shè)計這些設(shè)備的合理連接方式。4.3.1 可靠性（1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)和設(shè)備供電。（2）斷路器或母線故障，以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并保證對一般負(fù)荷及全部或部分二級負(fù)荷的供電。（3）盡量避免變電所全部停運的可能性。4.3.2 靈活性電力系統(tǒng)是一個緊密聯(lián)系的整體。變電所電氣主接線的運行方式隨整個電力系統(tǒng)的運行要求而改變。因此，所設(shè)計的電氣主接線應(yīng)能靈活地投入和切除某些變壓器、線路等，從而達(dá)到調(diào)配電源和負(fù)荷的目的；并能滿足電力系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式和特殊運行方式下的調(diào)度要求。當(dāng)需要檢修某些設(shè)備時，應(yīng)能夠很方便地使斷路器、母線及繼電保護設(shè)備退出運行進行檢修，而不影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電。此外，電氣主接線方案還必須能夠容易的從初期接線過度到最終接線，以滿足擴建的要求。4.3.3 經(jīng)濟性主接線在滿足可靠性、靈活性的前提下要做到經(jīng)濟合理。（1）主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。（2）要使繼電保護和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次控制設(shè)備、電纜。（3）要限制短路電流，以便于選擇廉價的電氣設(shè)備和輕性設(shè)備。（4）節(jié)省占地面積、合理使用資源。（5）電能損失減少到最低程度。并且，為簡化主接線，變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。4.4 電氣主接線的選擇本設(shè)計為60/10KV電壓等級的二次變電所，可選擇的接線方式有：1有匯流母線的接線。單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、增設(shè)旁路母線或旁路開關(guān)等。2無匯流母線的接線。變壓器-線路單元接線、橋形接線、角形接線等。6-220KV高壓配電裝置的接線方式，主要決定于電壓等級及出線回路數(shù)。4.4.1 單母線接線 1.主要優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。2.主要缺點：不夠靈活可靠，任一元件故障和檢修，均需使整個配電裝置停電。雖然可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電。3.適用范圍：一般適用一臺發(fā)電機或一臺主變的以下三種情況： （1）6-10KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。（2）35-60KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。圖5.1單母線接線方式4.4.2 單母線分段如圖5.2單母線分段接線方式所示。1.優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同 段引出兩個回路，有兩個電源供電；當(dāng)一段母線 發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要負(fù)荷停電。2.缺點：（1）當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電。（2）當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線出現(xiàn)交叉跨越。（3）擴建時需向兩個方向均衡擴建。3.使用范圍：（1） 6-10KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上。（2） 35-60KV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回。圖5.1單母線分段接線方式4.4.3 內(nèi)橋接線：如圖所示5.2內(nèi)橋接線方式內(nèi)橋接線的特點：線路的投資和切除比較方便，變壓器的投入和切除比較復(fù)雜，所以內(nèi)橋接線使用與較長線路和變壓器不需要經(jīng)常切換的場合。4.4.4 外僑接線：外僑接線特點：它適用于線路較短和變壓器需經(jīng)常切換的場合，此外，當(dāng)兩條線路間有穿越功率時，也應(yīng)采用外僑接線，因為這時的穿越功率僅通過橋斷路器，而且還要通過二組成線路斷路器，其中任一臺斷路器檢修或故障時，都將影響穿越功率的傳送。如圖所示5.2外橋接線方式4.4.5 母線接線方式的選擇據(jù)上述各種母線的接線方式的論述，結(jié)合本次變電所的實際情況和負(fù)荷分配情況，本次設(shè)計的變電所60KV選擇內(nèi)橋接線方式， 10KV母線選擇單母線分段的接線方式。第5章 短路電流計算5.1 短路電流計算的目的(1) 電氣主接線的比較(2) 選擇導(dǎo)體和電器(3) 確定中性點接地方式(4) 計算軟導(dǎo)線的短路搖擺(5) 確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距(6) 驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓(7) 選擇繼電保護裝置和進行整定計算5.2 短路電流計算時的一般規(guī)定(1) 驗算導(dǎo)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(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。(2) 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。(3) 選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。對帶電抗器的610KV出線與廠用分支線回路，除母線與母線隔離開關(guān)之間閣板前的引線和套管的計算短路點應(yīng)選擇在電抗器前外，其余導(dǎo)體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后。(4)導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一按三相短路驗算。若發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計算。5.3 短路過程分析所謂“無限大容量系統(tǒng)”僅為一個相對概念。當(dāng)電源的容量足夠大時，其等值內(nèi)阻抗就很小，此時若在電源外部發(fā)生短路，則整個短路中各個元件的等值阻抗將比電源的內(nèi)阻大的多，因而電源母線上的電壓變化很小，實際計算時甚至可以認(rèn)為沒有變化，既認(rèn)為是一個恒壓源，這種電源就稱為無限大容量電源。(1) 三相短路電源的變化規(guī)律三相短路后，在短路暫態(tài)過程中，短路電流等于它的周期分量和非周期分量的瞬間值之和，短路電流的非周期分量是隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減的。當(dāng)非周期分量為零時，短路既進入穩(wěn)態(tài)過程，此時穩(wěn)態(tài)短路電流的大小不再變化，這是這種系統(tǒng)短路的顯著特點。(2) 三相短路沖擊電流三相短路電流的最大瞬時值出現(xiàn)在短路發(fā)生后約半個周波左右，它不僅與周期分量的幅值有關(guān)，也與非周期分量的起始值有關(guān)，最嚴(yán)重的短路情況下，三相短路電流的最大瞬時值稱為沖擊電流ish。 式（5.1）式中： Kch =1+edt 短路電流沖擊系數(shù)。 I短路電流周期分量的有效值。一般:高壓電網(wǎng)：Kch=1.8 ish=2.55I 低壓電網(wǎng)：Kch=1.3 ish=1.84I 5.4 計算步驟(1) 畫等值電抗圖。(2) 首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷開關(guān)，線路電容，各元件電阻。(3) 選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。(4) 計算各元件的電抗標(biāo)么值。(5) 選擇計算短路點。(6) 繪畫等值電抗圖。(7) 求各短路點在系統(tǒng)最大運行方式下的各點短路電流。(8) 各點三相短路時的最大沖擊電流和短路容量。(9) 列出短路電流計算數(shù)據(jù)表。5.5 短路電流的計算方法電力系統(tǒng)短路電流的計算方法通常有三種，即標(biāo)么值法、短路容量法（又稱MVA法）和有名單位制法（又稱歐姆法），高壓系統(tǒng)中，一般采用標(biāo)幺值法。標(biāo)么值法的基本原理：標(biāo)么值又稱為相對單位制，它是各個物理量的實際值與基準(zhǔn)值的比值（系數(shù)或百分比）采用標(biāo)幺制，首要的問題是確定基準(zhǔn)值：(1) 基準(zhǔn)值：在短路電流的實際計算中，為了方便常選取100MVA或10000MVA作為視在功率基準(zhǔn)值，選用某電壓等級的平均額定電壓作為電壓的基準(zhǔn)值。所謂線路平均額定電壓，指線路始端最大額定電壓與線路末端最小額定電壓的平均值。表5.1線路額定電壓與平均額定電壓額定電壓 103560110154220平均額定電壓 10.53763115162230(2) 標(biāo)么值標(biāo)么值的定義：容量標(biāo)么值： 式（5.2）電壓標(biāo)么值： 式（5.3）電流標(biāo)么值： 式（5.4）額定標(biāo)么值：在電氣設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器、電抗器及電動機等）的技術(shù)數(shù)據(jù)中，往往給出以其自身額定參數(shù)為基準(zhǔn)的標(biāo)么值。容量的額定標(biāo)么值： 式（5.5）電壓的額定標(biāo)么值： 式（5.6） 電抗的額定標(biāo)么值： 式（5.7）電流的額定標(biāo)么值： 式（5.8） (3) 取基準(zhǔn)容量SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓UB=Uav計算用公式：變壓器的電抗： 式（5.9） 線路的電抗： 式（5.10） 標(biāo)么值轉(zhuǎn)化為有名值： 5.6 短路電流計算取 電源為 63KV架空線路的標(biāo)幺值 變壓器T的標(biāo)幺值10.5KV架空線路的標(biāo)幺值（1）點 待設(shè)變電所變壓器高壓側(cè)的短路電流計算(2) 點 變壓器低壓側(cè)的短路電流計算（3）點 負(fù)荷側(cè)短路電流計算第6章 電氣設(shè)備選擇及校驗6.1 高壓電氣選擇的一般要求電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣部分設(shè)計的重要內(nèi)容之一。如何正確地選擇電氣設(shè)備，將直接影響到電氣主接線和配電裝置的安全及經(jīng)濟運行。因此在進行設(shè)備的選擇時，必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，在保證安全、可靠的前提下，力爭做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行方便和留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的需要。6.1.1 一般原則1.應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2.應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗。3.應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。4.與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。5.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗依據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合理，在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。6.1.2 技術(shù)條件選擇的高壓電器應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過流的情況下，保持正常運行。1.長期工作條件：電壓：該回路的最高運行電壓應(yīng)小于選用的電器在允許最高工作電壓即：電流：所在回路各種可能運行方式的持續(xù)工作電流應(yīng)小于選用的電器額定電流 即：由于變壓器短路時過載能力很大，雙回路出現(xiàn)的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能運行方式回路持續(xù)工作電流的要求。2.短路穩(wěn)定條件：校驗的一般原則：（1）電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗