110kV變電站電氣一次部分初步設(shè)計畢業(yè)論文

1、重慶電力高等專科學校重慶教培中心教學點畢業(yè)論文專 業(yè)： 電力系統(tǒng)自動化 班 級： 變檢0602 二oo九年四月內(nèi)容提要根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，本次設(shè)計為110kv變電站電氣一次部分初步設(shè)計，并繪制電氣主接線圖及其他圖紙。該變電站設(shè)有兩臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為110kv、35kv和10kv三個電壓等級。各個電壓等級分別采用單母線分段接線、單母線分段帶旁母線和單母線分段接線。本次設(shè)計中進行了電氣主接線的設(shè)計。電路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇及效驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、母線等）、各電壓等級配電裝置設(shè)計及防雷保護的配置。本設(shè)計以電力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南、電力工程電氣設(shè)備手冊、高電壓技術(shù)、電

2、氣簡圖用圖形符號（gb/t4728.13）、電力工程設(shè)計手冊、城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)改造設(shè)備使用手冊等規(guī)范規(guī)程為依據(jù)，設(shè)計的內(nèi)容符合國家有關(guān)經(jīng)濟技術(shù)政策，所選設(shè)備全部為國家推薦的新型產(chǎn)品，技術(shù)先進、運行可靠、經(jīng)濟合理。目錄前言第一部分 110kv變電站電氣一次部分設(shè)計說明書第1章 原始資料第2章 電氣主接線設(shè)計第2.1節(jié) 主接線的設(shè)計原則和要求第2.2節(jié) 主接線的設(shè)計步聚第2.3節(jié) 本變電站電氣接線設(shè)計第3章 變壓器選擇第3.1節(jié) 主變壓器選擇第3.2節(jié) 站用變壓器選擇第4章 短路電流計算第4.1節(jié) 短路電流計算的目的 第4.2節(jié) 短路電流計算的一般規(guī)定 第4.3節(jié) 短路電流計算的步聚 第4.4節(jié) 短路

3、電流計算結(jié)果第5章 高壓電器設(shè)備選擇 第5.1節(jié) 電器選擇的一般條件 第5.2節(jié) 高壓斷路器的選擇 第5.3節(jié) 隔離開關(guān)的選擇 第5.4節(jié) 電流互感器的選擇 第5.5節(jié) 電壓互感器的選擇 第5.6節(jié) 高壓熔斷器的選擇第6章 配電裝置設(shè)計第7章 防雷保護設(shè)計第二部分 110kv變電站電氣一次部分設(shè)計計算書第1章 負荷計算 第1.1節(jié) 主變壓器負荷計算 第1.2節(jié) 站用變壓器負荷計算第2章 短路電流計算 第2.1節(jié) 三相短路電流計算 第2.2節(jié) 站用變壓器低壓側(cè)短路電流計算 第3章 線路及變壓器最大長期工作電流計算 第3.1節(jié) 線路最大長期工作電流計算 第3.2節(jié) 主變進線最大長期工作電流計算第4

4、章 電氣設(shè)備選擇及效驗 第4.1節(jié) 高壓斷路器選擇及效驗 第4.2節(jié) 隔離開關(guān)選擇及效驗 第4.3節(jié) 電流互感器選擇及效驗 第4.4節(jié) 電壓互感器選擇及效驗 第4.5節(jié) 熔斷器選擇及效驗 第4.6節(jié) 母線選擇及效驗第5章 防雷保護計算第三部分 110kv變電站電氣一次部分設(shè)計圖紙電氣主接線圖總結(jié)參考文獻致謝前言變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，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，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行。電氣主接線是變電站設(shè)計的首要任務(wù)，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。電氣主接線的擬訂直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣

5、部分投資大小的決定性因素。本次設(shè)計為110kv變電站電氣一次部分初步設(shè)計，分為設(shè)計說明書、設(shè)計計算書、設(shè)計圖紙等三部分。所設(shè)計的內(nèi)容力求概念清楚，層次分明。本文是在老師們治學嚴謹、知識廣博、善于捕捉新事物、新的研究方向。在畢業(yè)設(shè)計期間老師在設(shè)計的選題和設(shè)計思路上給了我很多的指導和幫助。在此，我對恩師表示最崇高的敬意和最誠摯的感謝！本文從主接線、短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇等幾方面對變電站設(shè)計進行了闡述，并繪制了電氣主接線圖。由于本人水平有限，錯誤和不妥之處在所難免，敬請各位老師批評指正。第一部分110kv變電站電氣一次部分設(shè)計說明書設(shè) 計 指導教師 第1章 原始資料1.1地區(qū)電網(wǎng)的特點1)

6、本地區(qū)即使在最枯的月份，水電站發(fā)電保證出力時亦能滿足地區(qū)負荷的需要，加上小火電，基本不需要外系統(tǒng)支援。2) 本系統(tǒng)的水電大多數(shù)時徑流式電站，出發(fā)保證出力外的月份，均有電力剩余，特別是4至7月份。1.2 建站規(guī)模1) 變電站類型：110kv變電工程2) 主變臺數(shù)：23) 電壓等級：110kv、35kv、10kv4) 出線回數(shù)及傳輸容量110kv出線6回（2回路備用） 本變長泥坡 15000kw 6km lgj-120 本變雙旗變 15000kw 42.3km lgj-120 本變系統(tǒng) 30000kw 66km lgj-150 本變雙橋 8000kw 30km lgj-12035kv出線8回（2回

7、路備用） 本變長泥坡 8000kw 6km lgj-95 本變火電廠 10000kw 8km lgj-95 本變中方變 5000kw 15km lgj-95本變水電站 8000kw 12km lgj-120（2回路）本變鴨嘴變 5000kw 10km lgj-9510kv出線10回（3回路備用）本變氮肥廠 2500kw 2km本變化工廠 1500kw 3km本變醫(yī)院 1500kw 5km本變印刷廠 2000kw 4km（2回路）本變造紙廠 2500kw 6km本變機械廠 2500kw 4km5) 無功補償：采用電力電容器兩組，容量為2*4500kva1.3 環(huán)境條件1) 當?shù)啬隃刈罡邽?0，年

8、最低溫度為-5；2) 當?shù)睾０胃叨葹?00米。3) 當?shù)乩妆┤諗?shù)為55日/年；4) 本變電站處于“薄土層石灰?guī)r”地區(qū)，土壤電阻率高達1000.m1.4 電器主接線圖 建議110kv雙母線分4段、35kv雙母線帶旁、10kv單母線分段帶旁路接線，并考慮設(shè)置融冰措施。1.5 短路阻抗1) 系統(tǒng)作無窮大電源考慮： x1max0.05，x0max0.04，x1min0.1，x0min0.05。2) 火電廠的裝機容量為3*7500kw，xd0.125最大運行方式下，該火電廠3臺機組全部投入并滿發(fā)，最小運行方式下，該火電廠只投入2臺機組。3) 水電廠的裝機容量為3*5000kw，xd0.27，最大運行方式

9、下，該水電廠3臺機組全部投入并滿發(fā)，最小運行方式下，該水電廠只投入1臺機組。第2章 電氣主接線設(shè)計電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。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。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設(shè)備，并b主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設(shè)計的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變

10、電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設(shè)計的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)因素，力爭使其技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。2.1.1 電氣主接線的設(shè)計原則電氣主接線的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、美觀的原則。1) 接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿

11、足運行要求時，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110kv220kv配電裝置中，當出線為2回時，一般采用橋形接線；當出線不超過4回時，一般采用分段單母線接線。在樞紐變電站中，當110kv220kv出線在4回及以上時，一般采用雙母線接線。在大容量變電站中，為了限制610kv出線上的短路電流，一般可采用下列措施：a) 變壓器分列運行；b) 在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器；c) 采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器；d) 出線上裝設(shè)電抗器。2) 主變壓器選擇a) 主變壓器臺數(shù)：為保證供電可靠性，變電站一般裝設(shè)兩

12、臺主變壓器。當只有一個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設(shè)一臺。對于大型樞紐變電站，根據(jù)工程具體情況，當技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。b) 主變壓器容量：主變壓器容量根據(jù)510年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，并應(yīng)考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。對裝設(shè)兩臺變壓器的變電站，每臺變壓器額定容量一般按下式選擇sn0.6 pmpm為變電站最大負荷。這樣，當一臺變壓器停用時，可保證對60負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力40，則可保證對84負荷的供電。由于一般電網(wǎng)變電站大約有25的非重要負荷，因此，采用sn0.6 pm，對變電站保證重要負荷來說多數(shù)是可行的。對于一

13、、二級負荷比重大的變電站，應(yīng)能在一臺停用時，仍能保證對一、二級負荷的供電。c) 主變壓器的型式：一般情況下采用三相式變壓器。具有三種電壓的變電站，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到15sn以上時，由于中性點具有不同的接地形式，應(yīng)采用普通的三繞組變壓器；當主網(wǎng)電壓為220kv及以上，中壓為110kv及以上時，多采用自耦變壓器，以得到較大的經(jīng)濟效益。3) 斷路器的設(shè)置：根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務(wù)。4) 為正確選擇接線和設(shè)備，必須進行逐年各級電壓最大最小有功和無功電力負荷的平衡。當缺乏足夠的資料時，可采用下列數(shù)據(jù)：a) 最小負荷為最大負荷的6070，如

14、主要是農(nóng)業(yè)負荷時則宜取2030；b) 負荷同時率取0.850.9，當回路在三回一下時且其中有特大負荷時，可取0.951；c) 功率因數(shù)一般取0.8；d) 線損平均取5。2.1.2 設(shè)計主接線的基本要求在設(shè)計電氣主接線時，應(yīng)使其滿足供電可靠，運行靈活和經(jīng)濟等項基本要求。1) 可靠性：供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時，應(yīng)全面地看待以下幾個問題：a) 可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，估價一個主接線的可靠性時，應(yīng)充分考慮長期積累的運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設(shè)計技術(shù)規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經(jīng)驗的總結(jié)。設(shè)計時應(yīng)予遵循。b) 主接線的可靠性，是由其各組成元件（

15、包括一次設(shè)備和二次設(shè)備）的可靠性的綜合。因此主接線設(shè)計，要同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響。c) 可靠性并不是絕對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所可能還不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾方面考慮：a) 斷路器檢修時，能否不影響供電。b) 線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。c) 變電站全部停運的可能性。2) 靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面：a) 調(diào)度靈活，操作簡便：應(yīng)能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調(diào)

16、配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。b) 檢修安全：應(yīng)能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不影響電力的正常運行及對用戶的供電。c) 擴建方便：應(yīng)能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴建過渡時，在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設(shè)備等所需的改造最少。3) 經(jīng)濟性：在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。a) 投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護方式不過于復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當限制短路電流，以選擇價格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電站中

17、，應(yīng)推廣采用直降式（110/610kv）變壓器，以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。b) 占地面積?。弘姎庵鹘泳€設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器。c) 電能損耗少：在變電站中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器。應(yīng)經(jīng)濟合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。第2.2節(jié) 主接線的設(shè)計步聚電氣主接線圖的具體設(shè)計步聚如下：a) 分析原始資料a) 本工程情況 變電站類型，設(shè)計規(guī)劃容量（近期，遠景），主變臺數(shù)及容量等。b) 電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（510），變電站在電力

18、系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。c) 負荷情況 負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路及輸送容量等。d) 環(huán)境條件 當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆水、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。e) 設(shè)備制造情況 為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。b) 擬定主接線方案根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定出若干個主接線方案。因為對出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮不同，會

19、出現(xiàn)多種接線方案。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，結(jié)合最新技術(shù)，確定最優(yōu)的技術(shù)合理、經(jīng)濟可行的主接線方案。c) 短路電流計算對擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。d) 主要電器選擇包括高壓斷路器、隔離開關(guān)、母線等電器的選擇。e) 繪制電氣主接線圖將最終確定的主接線，按工程要求，繪畫工程圖。第2.3節(jié) 本變電站電氣主接線設(shè)計2.3.1 110kv電壓側(cè)接線35110kv變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，35kv110kv線路為兩回以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。3563kv線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kv線路為

20、6回及其以上時，宜采用雙母線接線。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110kv主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。本變電站110kv線路有6回，可選擇用雙母線或單母線分段接線兩種方案，如圖2.1所示。方案一供電可靠、運行方式靈活、倒閘操作復(fù)雜, 容易誤操作；占地大、設(shè)備多、投資大。圖2.1。方案二簡單清晰、操作方便、不易誤操作，設(shè)備少,投資小,占地面積小,但是運行可靠性和靈活性比方案一稍差。本變電站為地區(qū)性變電站，電網(wǎng)特點是水電站發(fā)電保證出力時能滿足地區(qū)負荷的需要，加上小火電，基本不需要外系統(tǒng)支援,電源主要集中在35kv側(cè),110kv側(cè)是為提高經(jīng)濟效益及系統(tǒng)穩(wěn)定性,采用方案

21、二能夠滿足本變電站110kv側(cè)對供電可靠性的要求,故選用投資小、節(jié)省占地面積的方案二。2.3.2 35kv電壓側(cè)接線本變電站35kv線路有8回，可選擇雙母線或單母線分段帶旁路母線接線兩種方案，根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)特點，本變電站電源主要集中在35kv側(cè)，不允許停電檢修斷路器，需設(shè)置旁路設(shè)施，如圖2.2所示。圖2.2方案一供電可靠、調(diào)度靈活，但是倒閘操 作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜，投資大。方案二簡單清 晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小，旁路斷路器可以代替出 線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要回路特別是電源回路不停電。方案 二具有良好的經(jīng)濟性，供電可

22、靠性也能滿足要求，故 35kv 側(cè)接線采用方案二。2.3.3 10kv電壓側(cè)接線35110kv變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當變電所裝有兩臺主變壓器時，610kv側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。本變電站10kv側(cè)線路為10回，可采用雙母線接線或單母線分段接線兩種方案，如圖2.3所示。方案一一般用于出線較多，輸送和穿越功率較大,供電可靠性和靈活性要求較高得場合，設(shè)備多，投資和占地面積大，配電裝置復(fù)雜，易誤操作。方案二簡單清晰，調(diào)度靈活，不會造成全場停電,能保證重要用戶的供電,設(shè)備少,投資和占地小。故選用投資小、節(jié)省占地面積的方案二。綜上所

23、述，本變電站主接線如圖2.4所示。 圖 2.42.3.4站用變壓器低壓側(cè)接線站用電系統(tǒng)采用 380/220v 中性點直接接地的三相四線制，動力與照明合用一個 電源，站用變壓器低壓側(cè)接線采用單母線分段接線方式，平時分裂運行，以限制故障 范圍，提高供電可靠性。380v 站用電母線可采用低壓斷路器（即自動空氣開關(guān)）或 閘刀進行分段，并以低壓成套配電裝置供電。站用變壓器低壓側(cè)接線如圖 2.5 所示。圖 2.5 站用變壓器低壓側(cè)接線第3章 變壓器選擇第3.1節(jié) 主變壓器選擇在變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。35110kv變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，主變壓器的臺數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供

24、電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二級負荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器，當技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。裝有兩臺以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變器的容量不應(yīng)小于60的全部負荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負荷。具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側(cè)線圈的功率均達到該變壓器容量的15以上，主變壓器宜采用三線圈變壓器。主變壓器臺數(shù)和容量直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。由負荷計算（設(shè)計計算書第1章）可知，本變電站遠景負荷為pm30.15 (mva)，裝設(shè)兩臺主變壓器，每臺變壓器額定容量按下式選擇sn0.6pm18.09(mva)故可選擇兩臺型

25、號為sfsz7-20000/110的變壓器表 3.1 主變壓器技術(shù)參數(shù)型號額 定 容 量 (kva)額定電壓(kv)空載 電流(%)空載 損耗(kw)負載損耗(kw)阻抗電壓(%)連接組標號高壓中壓低壓高-中高-低中-低高 - 中高 - 低中-低sfsz7-20000/1102000011038.510.51.535.8131.712599.710.517.56.5yn,yn0,d11第 3.2 節(jié) 站用變壓器選擇35110kv 變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，在有兩臺及以上主變壓器的變電站中，宜 裝設(shè)兩臺容量相同可互為備用的站用變壓器，分別接到母線的不同分段上。變電站的站用負荷，一般都比較小，其可靠性要

26、求也不如發(fā)電廠那樣高。變電站 的主要負荷是變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設(shè)備、油處理設(shè)備、 檢修工具以及采暖、通風、照明、供水等。這些負荷容量都不太大，因此變電站的站 用電壓只需 0.4kv 一級，采用動力與照明混合供電方式。380v 站用電母線可采用低 壓斷路器（即自動空氣開關(guān)）或閘刀進行分段，并以低壓成套配電裝置供電。本變電站計算站用容量為 100kva（設(shè)計計算書第 1 章），選用兩臺型號為 s9100/10 的變壓器，互為暗備用。10kv 級 s9 系列三相油浸自冷式銅線變壓器，是全國 統(tǒng)一設(shè)計的新產(chǎn)品，是我國國內(nèi)技術(shù)經(jīng)濟指標比較先進的銅線系列配電變壓器。站用變壓器參數(shù)如

27、表 3.2 所示。表 3.2 站用變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量(kva)額定電壓(kv)空載電流(%)損耗(w)阻抗電壓(%)連接組標號高壓低壓空載短路s9-100/10100100.41.629015004y,yn0第4章 短路電流計算第4.1節(jié) 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。短路電流計算的目的主要有以下幾方面：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斷流電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。2) 在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)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

28、行全面的短路電流計算。3) 在設(shè)計屋外高壓配置時，需按短路條件效驗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) 接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。第4.2節(jié) 短路電流計算的一般規(guī)定驗算導體和電器時所用的短路電流，一般有以下規(guī)定：1) 計算的基本情況a) 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行；b) 同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）；c) 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；d) 所有電源的電動勢相位角相同；e) 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；f) 應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的

29、作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。2) 接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3) 計算容量應(yīng)按本工程設(shè)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（一般考慮本工程建成后510年）。4) 短路種類一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應(yīng)按嚴重情況進行效驗。5) 短路計算點在正常接線方式時，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。第4.3節(jié) 短路電流計算的步聚在

30、工程設(shè)計中，短路電流的計算通常采用實用計算曲線法。其具體步聚如下：1) 選擇計算短路點2) 繪制等值網(wǎng)絡(luò)，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。a) 選取基準功率sb和基準電壓vbvav；b) 發(fā)電機電抗用xd，略去網(wǎng)絡(luò)各個元件的電阻、輸電線路的電容和變壓器的勵磁支路；c) 無限大功率電源的內(nèi)電抗等于零；d) 略去負荷。3) 化簡等值網(wǎng)絡(luò)：將等值網(wǎng)絡(luò)化簡為短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗x。4) 求計算電抗xjs。5) 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標么值。6) 計算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標么值。7) 計算短路電流周期分量有名值和短路容

31、量。8) 計算短路電流沖擊值。9) 計算異步電機供給的短路電流10) 繪制短路電流計算結(jié)果表。第4.4節(jié) 短路電流計算結(jié)果本變電站短路電流計算結(jié)果如下（計算過程見設(shè)計計算書第3章）：三相短路電流計算電路圖及其網(wǎng)絡(luò)如圖4.1所示。 圖 4.1 計算電路圖及其等值網(wǎng)絡(luò)當短路發(fā)生在f3點時，分變壓器低壓側(cè)并列運行和變壓器低壓側(cè)分列運行兩種情況進行計算，變壓器低壓側(cè)分列運行三相短路電流計算電路圖及其等值網(wǎng)絡(luò)如圖4.2所示圖 4.2 變壓器低壓側(cè)分列運行計算電路圖及其等值網(wǎng)絡(luò)三相短路電流計算結(jié)果見表4.1。表 4.1 短路電流計算結(jié)果短路 點編 號短路類型0s 短路電 流周期 分 量有名 值 i (ka

32、)2s 短路電 流有名 值 i (ka)4s 短路電 流有名 值 i (ka)短路電 流 沖 擊 值 i (ka)短路全 電 流最大 有 效值 i sh (ka)短路容 量s (mva)f1三相短路2.722.542.546.934.13518.21f 2三相短路5.634.504.4614.368.55341.29f 3三相短路12.010.59.7924.9614.88207.84f 3三相短路7.777.037.1919.8111.81134.58表4.1第5章 高壓電器設(shè)備選擇第5.1節(jié) 電器選擇的一般條件電器選擇是發(fā)電廠和變電站電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電器是使電氣主接線和配

33、電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。1) 按正常工作條件選擇電器a) 額定電壓和最高工作電壓在選擇電器時，一般可按照電器的額定電壓 u n 不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓uns的條件選擇，即ununsb) 額定電流電器的額定電流in是指在額定周圍環(huán)境溫度0 下，電器的長期允許電流。in應(yīng)不小于該回

34、路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流 imax，即inimaxc) 按當?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時，還應(yīng)考慮電器安裝地點的環(huán)境（尤其是小環(huán)境）條件當氣溫、風 速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件是， 應(yīng)采取措施。2) 按短路情況校驗a) 短路熱穩(wěn)定校驗 短路電流通過電器時，電器各部件溫度應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為it2tqk式中qk短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；i t 、t 電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。b) 電動力穩(wěn)定校驗 電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為iesish或 iesish式中 ish 、 ish短

35、路沖擊電流幅值及其有效值；ies 、 ies電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：i) 熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。ii) 采用有限流電阻的熔斷器保護的設(shè)備，可不校驗動穩(wěn)定。iii) 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定。b) 短路電流計算的條件 為使電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，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：i) 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)生最大短路電流的正常接

36、線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。ii) 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重時，則應(yīng)按 最嚴重的情況驗算。iii) 計算短路點 選擇通過電器的短路電流為最大的那些點為短路計算點。c) 短路計算時間 校驗電器的熱穩(wěn)定和開斷能力時，還必須合理的確定短路計算時間。驗算熱穩(wěn)定的計算時間tk 為繼電保護動作時間tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時間tab之和，即：tktpr+tab而 tabtin+ta式中 tab 斷路器全開斷時間；t pr 后備保護動作時間；tin 斷路器固有分閘時間；ta 斷路器開斷時電弧持續(xù)時間。開斷電器應(yīng)能在最嚴重的情況下開斷短路電流，故電器的

37、開斷計算時間 tbr應(yīng)為主保護時間 tpr1和斷路器固有分閘時間之和，即tbrtpr1+tin 第5.2節(jié) 高壓斷路器的選擇高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備或線路接 入電路或退出運行，起著控制作用；當設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、 保證無故障部分正常運行，能起保護作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種 設(shè)備。其最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。本變電站高壓斷路器選擇如下（選擇和校驗計算見計算書第 4 章）： (1)110kv 線路側(cè)及變壓器側(cè)：選擇 lw11-110 型 sf6 戶外斷路器。計算數(shù)據(jù)lw11-110uns110(kv)un1

38、10(kv)imax206.7(a)in1600(a)i2.72(ka)inbr31.5(ka)ish6.93(ka)incl80(ka)qk26.53(ka s)2i tt3969(ka2s)ish6.93(ka)ies80(ka) (2)35kv 線路側(cè)及變壓器側(cè)：選擇 zw7-40.5 型真空戶外斷路器。計算數(shù)據(jù)zw7-40.5uns35(kv)un40.5(kv)imax346.42(a)in1600(a)i5.63(ka)inbr31.5(ka)ish14.36(ka)incl80(ka)qk221.17(ka s)2i tt3969(ka2s)ish14.36(ka)ies80(k

39、a)計算數(shù)據(jù)kyn28a-12(z)/1250-31.5uns10(kv)un12(kv)imax189.4(a)in1250(a)i12.0(ka)inbr31.5(ka)ish24.96(ka)incl80(ka)qk2111.86(ka s)2i tt3969(ka2s)ish24.96(ka)ies80(ka)(3)10kv 線路側(cè)：選擇 kyn28a-12(z)/1250-31.5 型高壓開關(guān)柜。計算數(shù)據(jù)zw7-40.5uns35(kv)un40.5(kv)imax346.42(a)in1600(a)i5.63(ka)inbr31.5(ka)ish14.36(ka)incl80(ka

40、)qk221.17(ka s)2i tt3969(ka2s)ish14.36(ka)ies80(ka)計算數(shù)據(jù)kyn28a-12(z)/1250-31.5uns10(kv)un12(kv)imax189.4(a)in1250(a)i12.0(ka)inbr31.5(ka)ish24.96(ka)incl80(ka)qk2111.86(ka s)2i tt3969(ka2s)ish24.96(ka)ies80(ka) (4)10kv 變壓器側(cè)：選擇 kyn28a-12(z)/2000-31.5 型高壓開關(guān)柜。計算數(shù)據(jù)kyn28a-12(z)/2000-31.5uns10(kv)un12(kv)i

41、max1212.47(a)in2000(a)i12.0(ka)inbr31.5(ka)ish24.96(ka)incl80(ka)qk2111.86(ka s)2i tt3969(ka2s)ish24.96(ka)ies80(ka)第5.3節(jié) 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)也是變電站中常用的電器，它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧 裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。5.3.1 隔離開關(guān)的主要用途：1)隔離電壓在檢修電氣設(shè)備時，用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。2)倒閘操作投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來完成。3)分、合小

42、電流 因隔離開關(guān)具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可用來進行以下操作：a) 分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；b) 分、合勵磁電流不超過 2a 的空載變壓器；c) 關(guān)合電容電流不超過 5a 的空載線路。5.3.2 本變電站隔離開關(guān)的選擇(1)110kv：選擇 gw5-110/1000-80計算數(shù)據(jù)gw5-110/1000-80uns110(kv)un110(kv)imax206.7(a)in1000(a)qk26.53(ka s)2i tt2311(ka2s)ish6.93(ka)ies80(ka) (2)35kv：選擇 gw4-35d/1000-83計算數(shù)據(jù)gw4-35d/

43、1000-83uns35(kv)un12(kv)imax346.42(a)in1000(a)qk221.17(ka s)2i tt2500(ka2s)ish14.36(ka)ies83(ka)第5.4節(jié) 電流互感器的選擇互感器（包括電流互感器 ta 和電壓互感器 tv）是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò) 元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，正確反映電氣設(shè)備 的正常運行和故障情況?；ジ衅鞯淖饔檬牵簩⒁淮位芈返母唠妷汉痛箅娏髯?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷?(100v)和小電流(5a 或 1a)，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)小 巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。使二次設(shè)備與高壓

44、部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地， 從而保證了設(shè)備和人身的安全。本變電站電流互感器選擇：110k線路側(cè)及變壓器側(cè)選用lcwb6-110型瓷絕緣戶外電流互感器，校驗合格。35kv線路側(cè)選用lzzb8-35型支柱式、lrd-35、lr-35 型裝入式電流互感器，校驗合格，配置位置參見主接線圖；35kv變壓器側(cè)選用 lrd-35、lr-35 型裝入式電流互感器，校驗合格，配置位置參見主接線圖。10kv線路側(cè)及變壓器側(cè)選用la-10型穿墻式電流互感器，校驗合格。第5.5節(jié) 電壓互感器的選擇110kv出線選用tyd110/ 3型成套電容式電壓互感器，校驗合格。110kv母線選用jdcf-110型單相瓷絕緣

45、電壓互感器，校驗合格。35kv母線選用jdzxw-35型單相環(huán)氧澆注絕緣電壓互感器，校驗合格。10kv母線選用jszx1-10f型三相環(huán)氧澆注絕緣電壓互感器，校驗合格。 第 5.6 節(jié) 高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。35kv母線電壓互感器選用rxw-35/0.5型戶外跌落式高壓熔斷器保護，校驗合格。10kv母線電壓互感器選用rn2-10/0.5型戶內(nèi)限流式高壓熔斷器保護，校驗合格。 第6章 配電裝置設(shè)計配電裝置是變電站的重要組成部分。它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)設(shè)備、保護和測量電路、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝

46、置。配電裝置應(yīng)滿足以下基本要求： 1)配電裝置的設(shè)計必須貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟政策。2)保證運行可靠。按照系統(tǒng)和自然條件，合理選用設(shè)備，在布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離。3)便于檢修、巡視和操作。4)在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價。5)安裝和擴建方便。配電裝置設(shè)計的基本步驟：1)根據(jù)配電裝置的電壓等級、電器的型式、出線多少和方式、有無電抗器、地形、環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的型式；2)擬定配電裝置的配置圖；3)按照所選設(shè)備的外形尺寸、運輸方法、檢修及巡視的安全和方便等要求，遵照配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，并參考各種配電裝置的典型設(shè)計和手冊，

47、設(shè)計繪制配電裝置的平、斷面圖。普通中型配電裝置，我國有豐富的經(jīng)驗，施工、檢修和運行都比較方便，抗震能 力好，造價比較低，缺點是占地面積較大；半高型配電裝置占地面積為普通中型的47%，而總投資為普通中型的98.2%，同時，該型布置在運行檢修方面除設(shè)備上方有 帶電母線外，其余布置情形與中型布置相似，能適應(yīng)運行檢修人員的習慣與需要。高 型一般適用于220kv及以上電壓等級。本變電站有三個電壓等級，110kv 主接線不帶旁路母線，配電裝置采用屋外中型單列布置；35kv 主接線帶旁路母線，配電裝置采用屋外半高型布置；10kv 配電裝置 采用屋內(nèi)成套高壓開關(guān)柜布置。第7章 防雷保護設(shè)計7.1.1 變電站的

48、防雷保護具有以下特點：1)變電站屬于“集中型”設(shè)計，直接雷擊防護以避雷針為主。2)變電站設(shè)備與架空輸電線相聯(lián)接，輸電線上的過電壓波會運動至變電站，對電氣設(shè)備過程威脅。因此變電站要對侵入波過電壓進行防護，主要手段是避雷器。3)變電站內(nèi)都安裝有貴重的電氣設(shè)備，如變壓器等，這些電氣設(shè)備一旦受損，一方面會對人民的生活和生產(chǎn)帶來巨大損失，造成嚴重后果；另一方面，這些設(shè)備的 修復(fù)困難，需要花費很長時間和大量金錢，給電力系統(tǒng)本身帶來重大經(jīng)濟損失。所以 變電站要采取周密的過電壓防護措施。4)為了充分發(fā)揮防雷設(shè)備的保護作用，變電站應(yīng)有良好的接地系統(tǒng)。7.1.2 變電站直擊雷防護戶外配電裝置一般都采用避雷針做為直

49、擊雷保護，本變電站直擊雷防護采用避雷針，變電站圍墻四角各布置 1 支避雷針，共布置 4 支避雷針，每支避雷針高 30m。本站東西向長 99m，南北向?qū)?8m，占地面積6732m2，110kv配電裝置構(gòu)架高12.5m，35kv終端桿高 13.5m。屋內(nèi)配電裝置鋼筋焊接組成接地網(wǎng)，并可靠接地。7.1.3 侵入波過電壓防護已在輸電線上形成的雷閃過電壓，會沿輸電線路運動至變電站的母線上，并對與母線有聯(lián)接的電氣設(shè)備構(gòu)成威脅。在母線上裝設(shè)避雷器是限制雷電侵入波過電壓的主要措施。7.1.4 進線段保護所謂進線段保護是指臨近變電站 12km 一段線路上的加強型防雷保護措施。當 線路無避雷線時，這段線路必須架設(shè)避雷線；當沿線路全長架設(shè)避雷線時，則這段線 路應(yīng)有更高的耐雷水平，以減少進線段內(nèi)繞擊和反擊的概率。7.1.5 三繞組變壓器和變壓器中性點的防雷保護三繞組變壓器只要在低壓任一相繞組直接出口處裝一個避雷器即可。110kv 中性點有效接地系統(tǒng)，若變壓器不是采用全絕緣，則應(yīng)在中性點加裝一臺避雷器。 第二部分110kv變電站