110kV降壓變電所電氣部分畢業(yè)設(shè)計

1、摘 要在電力系統(tǒng)中，變電所起著十分重要的作用。為達到地區(qū)供電負(fù)荷要求，實現(xiàn)安全可靠供電，需要根據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)劃合理設(shè)計變電所。本次設(shè)計任務(wù)為莊河110KV降壓變電所電氣部分設(shè)計。文中闡述了變電所電氣部分設(shè)計的基本原則、方法及結(jié)論。設(shè)計主要內(nèi)容包括：根據(jù)10KV側(cè)負(fù)荷進行負(fù)荷計算及無功補償，選擇54臺BGF10.5-100-1W型電容器；根據(jù)系統(tǒng)容量選擇2臺變壓器并聯(lián)運行，型號為SFSZ7-15000/110三相雙繞組變壓器；經(jīng)過方案比較，確定電氣主接線方式高壓側(cè)為雙母線接線方式，低壓側(cè)為單母線分段的接線方式；確定三個短路點并進行短路電流計算；進行斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流

2、互感器等設(shè)備的選擇，并利用短路計算的結(jié)果對所選設(shè)備進行校驗；配電裝置的選擇滿足長期運行的要求；選擇避雷裝置，保證所設(shè)計變電所在安全范圍內(nèi)。為了詳細(xì)說明，本設(shè)計繪制了電氣主接線圖。關(guān)鍵詞：主變壓器；電氣主接線；短路計算Abstract In peoples social life,electricity plays a very important role.To achieve area power supply load demand,safe and reliable power supply,Its especially important to design the substatio

3、n according to the 5-10 years electrical system development planning.This design is 110KV zhuanghe substations step-down design.In this essay,we will talk about the basic principle and method of design , the basic ang calculating methods and steps.Design including:According to the consumers 10KV lat

4、eral load calculation and choose BGF10.5-100-1W type 54 sets of reactive power compensation capacitor;According to the same capacity 2 choices for parallel operation model SFSZ7-15000/110 three-phase main transformer winding transformer double;By contrast method to determine the main electrical wiri

5、ng,single generatrix of the bridge section of the connection mode;Determinging three short-circuit point and short-circuit current calculation;Choicing the right circuit breaker,isolating switch ,voltage transformer,current transformer andother equipment;Using the short circuit calculation results o

6、f selected equipment calibration;Distribution device seletion meet long-term operation inspection;Selecting the avoid thunder device to guarantee the substation in safe design range.In order to elaborate the design,this essay includes the main electrical acircuit diagram. Key words：the main transfor

7、mer;electrical connection;short-circuit calculation 目 錄第1章 緒 論11.1 變電所設(shè)計的目的和意義11.2 設(shè)計背景及主要內(nèi)容1第2章 負(fù)荷計算和無功補償22.1 負(fù)荷計算22.2 無功補償2第3章 主變壓器的選擇43.1 概述43.2 變壓器臺數(shù)的選擇43.3 主變壓器的選擇5第4章 電氣主接線方案的確定74.1 概述74.2 主接線的接線方案84.3 主接線方案的確定10第5章 短路電流計算15.1 概述15.2 短路計算1第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗76.1 高壓進線線路的選擇76.2 高壓斷路器的選擇76.3 高壓隔離開關(guān)的選擇

8、96.4 高壓熔斷器的選擇106.5 低壓斷路器隔離開關(guān)及熔斷器的選擇116.6 電流互感器的選擇116.7 電壓互感器的選擇136.8 開關(guān)柜的選擇146.9 母線的選擇15第7章 主變壓器繼電保護的設(shè)計177.1繼電保護的概述177.2瓦斯保護187.3縱聯(lián)差動保護197.4過電流與速斷保護整定值的計算207.4.1過電流整定值計算207.4.2速斷保護整定值計算22第8章 防雷保護的設(shè)計238.1 概述238.2 主變中性點放電間隙保護258.3 避雷器參數(shù)計算與選擇258.4 避雷針設(shè)計26第9章 結(jié) 論28參考文獻29致謝30附錄31第1章 緒 論1.1 變電所設(shè)計的目的和意義隨著經(jīng)

9、濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃，110kV變電所的建設(shè)迅猛發(fā)展。農(nóng)村自身的特點也給農(nóng)網(wǎng)和變電所建設(shè)帶來一定困難。如何設(shè)計農(nóng)網(wǎng)110kV變電所，是農(nóng)網(wǎng)建設(shè)、改造中需要研究和解決的一個重要課題。變電所電氣部分是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電所設(shè)計質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行，為滿足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長需要，迫切要求增長供電容量，擬新建110kV變電所。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電

10、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)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、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。1.2 設(shè)計背景及主要內(nèi)容隨著工業(yè)的發(fā)展與工業(yè)區(qū)的開發(fā)，對電力電量的需求也相應(yīng)的增加，為了滿足市區(qū)生產(chǎn)和生活的供電要求，決定要莊河新建一所110KV降壓變電所。本變電所位于市城郊,場地開闊, 為非強地震區(qū)，輸電線路走廊寬闊，有利于線路架設(shè)和電氣設(shè)備的安裝。氣象條件：年最高氣溫39度，最低氣溫-18度。變電所建成后可承擔(dān)莊河大部分用電負(fù)荷，提高莊河的供電網(wǎng)絡(luò)可靠性、形成合理

11、的環(huán)網(wǎng)和分段、改善電能質(zhì)量和降低網(wǎng)損。設(shè)計的主要內(nèi)容分以下幾個步驟：1）負(fù)荷的分析及主變的選擇；2）無功補償?shù)拇_定；3）電氣主接線方案的確定；4）選取短路電流點，進行短路電流計算；5）主要電氣設(shè)備的選擇；6）防雷保護的設(shè)計和繼電保護設(shè)計；7）繪制工程圖紙。第2章 負(fù)荷計算和無功補償2.1 負(fù)荷計算表2.1 10kV側(cè)負(fù)荷序號負(fù)荷名稱最大負(fù)荷（MW）功率因素出線出線回數(shù)負(fù)荷組成 (%)線路長度(km)近期遠期一級二級三級1機械廠1.820.8架空1156025152食品廠1.1 20.8架空1103060203汽配廠 1.220.8架空1204040184城區(qū)1.920.8架空120404019

12、5工業(yè)園1.820.8架空1304030156自來水廠0.50.80.8架空1305020167生活區(qū)0.510.8架空13070188轉(zhuǎn)供電0.81.80.8架空12080209發(fā)展線11.50.8架空12060201910發(fā)展線21.50.8架空120602018由表2.1可進行負(fù)荷計算總的有功功率 =2+2+2+2+2+0.8+1+1.8+1.5+1.5=16.6MW P=0.85*16.6MW=14.11MW總的無功功率 =0.7516.6=12.45Mvar =0.8512.45=10.58Mvar總的視在功率 =17.636 Mva 試中：為同時系數(shù)，取0.85。2.2 無功補償無

13、功補償?shù)哪康模簾o功補償?shù)脑蚴窍到y(tǒng)功率因數(shù)低，降低了發(fā)電機和變壓器的出力，增加了輸電線路的損耗和電壓損失。本次設(shè)計要求用戶的功率因數(shù)不低于0.9，因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設(shè)電容器補償無功。計算補償前的自然功率因數(shù),考慮變壓器損失。 （2-1） （2-2）試中各參數(shù)如下所示：為變壓器有功功率損失；變壓器在額定負(fù)載下無功功率損失的增量為變壓器空載有功功率損失；變壓器在一定負(fù)載下的銅耗；計算負(fù)荷的視在容量； 變壓器的額定容量；變壓器的無功功率損失； 變壓器的空載無功功率損失；經(jīng)計算 加上變壓器損失后的總的無功功率，有功功率和視在功率： （2-3） （2-4

14、）補償后的功率因數(shù)取=0.9，所需補償?shù)臒o功功率如下： （2-5） 計算補償電容器的個數(shù)（，型號為BGF10.5-100-1W） （2-6）按照三的整數(shù)倍取 ，實際的補償容量如下。Mvar （2-7）補償后實際的功率因數(shù)為 （2-8）經(jīng)比較大于0.9所以合理。補償后的視在功率=15.53 MVA.第3章 主變壓器的選擇3.1 概述在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)，同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)

15、過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的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。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。3.2 變壓器臺數(shù)的選擇1）應(yīng)滿足負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所，應(yīng)選用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺故障或檢修時，另一臺能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。對只有少量二級而無一級負(fù)荷的變電所，如低壓側(cè)有與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源時，亦可只采用一臺變

16、壓器。2）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，無論負(fù)荷性質(zhì)如何，均可選用兩臺變壓器。3）除上述情況外，一般供三級負(fù)荷的變電所可只采用一臺變壓器。但集中負(fù)荷較大者，雖為三級負(fù)荷，亦可選用兩臺變壓器。4）在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。從可靠性的計算結(jié)果表明，降壓變電所中設(shè)置兩臺變壓器，不間斷的供電是有保證的。綜合上述條件，確定變壓器臺數(shù)為2臺。3.3 主變壓器的選擇根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB1094電力變壓器確定采用R10容量系列。變電所補償后的視在功率=15.53 MVA.一臺變壓器的初選容量S=80%S=0.8015.53=12.52MV

17、A綜合上述各種因素，確定該站主變壓器采用2臺15MVA的變壓器。當(dāng)前我國電力系統(tǒng)基本都是三相制接線，故為了能接入系統(tǒng)運行，并能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。所以該站選擇三相供電。結(jié)合該地區(qū)的實際情況，故采用雙卷變壓器，電壓等級為110KV與10KV。為了保證10KV供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量，本站采用有載調(diào)壓方式，這樣可以達到隨時調(diào)整電壓的目的。冷卻方式采用自冷型冷卻方式。變壓器110KV側(cè)中性點經(jīng)隔離開關(guān)接地，同時裝設(shè)避雷器保護。在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組變壓器

18、的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。1）自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)

19、系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計的變電所所需裝設(shè)兩臺變壓器并列運行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會影響調(diào)度的靈活性和零序保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為8%，故不選擇自耦變壓器。2）分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平

20、衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。3）普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強

21、迫油循環(huán)水冷卻；自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器;強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。所以，選擇強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。綜合上述幾種情況，結(jié)合廠家的一些產(chǎn)品情況，故本站的主變壓器選用的型號：SFSZ7-15000/110。選兩臺15MVA的變壓器主變壓器：215MVA銅線三繞阻有載調(diào)壓三相電力變壓器電壓等級：110kV/10KV表3.1 變壓器參數(shù)額定容量kVA連接組標(biāo)號空載損耗kW負(fù)載損耗kW空載電流%阻抗電壓%15000YN,d1171.22501.31718第4章 電氣主接線方案的確

22、定4.1 概述主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。我國變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ2-79規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。1.可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和

23、分配的首要要求。主接線可靠性的具體要求：（1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；（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，并要求保證對一級負(fù)荷全部和大部分二級負(fù)荷的供電；（3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。2、靈活性主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。（1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求；（2）為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護設(shè)備，進行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電。（3）為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到

24、其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。3、經(jīng)濟性主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。（1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護不過復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器。（2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。（3）電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)

25、量，避免兩次變壓而增加電能損失。 4.2 主接線的接線方案電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。而本所各電壓等級進出線均超過四回，采用有母線連接。1、單母線接線單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的

26、供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。單母接線適用于：110200KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，3563KV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回，才采用單母線接線方式，故不選擇單母接線。2、單母線分段接線用斷路器，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切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，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內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分

27、段適用于：110KV220KV配電裝置的出線回路數(shù)為34回，3563KV配電裝置的出線回路數(shù)為48回，610KV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。 圖4.1單母線分段這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35110KV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。3、雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110K220KV輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，

28、110KV220KV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達7回，（110KV）或5回（220KV）時，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。4、雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段。圖4.2雙母線接線4.3 主接線方案的確定主接線設(shè)計高壓側(cè)接線的選擇，由設(shè)計任務(wù)書給定的

29、負(fù)荷情況，該變電所主接線采用110KV均采用雙母帶接線，使檢修或故障時，不致破壞雙母線接線的固有運行方式，及不致影響供電可靠性，最終確定了110KV側(cè)接線選擇雙母線接線；低壓側(cè)接線方式的選擇。單母線分段是借助于斷路器，進行分段，當(dāng)母線故障時，經(jīng)倒閘操作可切除故障段，保證其它段繼續(xù)運行，當(dāng)母線檢修時可分段進行，這能始終保證一臺主變的供電，當(dāng)進線電源一回發(fā)生故障，通過倒閘操作可保證兩臺主變的供電，單母線分段的接線可以作分段運行，也可做并列運行，采用分段運行時，各段相當(dāng)于單母線運行狀態(tài)，各段母線所帶的主變壓器是分列進行，互不影響任一母線故障或檢修時，僅停止該段母線所帶變壓器的供電，兩段母線同時故障的

30、機率很小，可以不予考慮，采用并列運行時，電源檢修無需母線停電，只需斷開電源的斷路器及其隔離開關(guān)就能保證兩臺主變壓器的供電，對本站10KV 8回供電（大于4回路）較為適合。通過對單母線分段接線與雙母線接線的比較，經(jīng)權(quán)衡考慮，單母線分段接線具有占地面積小、投資少、供電可靠性高的優(yōu)點，最終確定了10KV側(cè)接線選擇單母線分段形式。10KV采用單母線分段，可以使重要負(fù)荷的供電從不同的母線分段取得，可靠性較高。第5章 短路電流計算5.1 概述在電力系的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣

31、設(shè)備的正常運行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：Sj = 100MVA；基準(zhǔn)電壓：Vg（KV） 10.5 115 230。短路電流

32、計算的步驟1）計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖，圖6.1；3）選擇短路點；4）對網(wǎng)絡(luò)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(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值：Id* = Id*Ij;有名值：Idi = IdIj；5）計算短路容量，短路電流沖擊值,短路容量：S =VjI;短路電流沖擊值：Icj = 2.55I6）列出短路電流計算結(jié)果。5.2 短路計算在短路計算的基本假設(shè)前提下，選取Sj = 100MVA，VB 為各級電壓平均值（230，115，10.5kv）。1.系統(tǒng)電抗在Sj=100MVA下,Xs1

33、0.36;Xs20.015。 2.計算變壓器各繞組電抗 表5.1阻抗電壓高中高低中低12228各繞組等值電抗Vs(1-2)12，Vs（1-3）22，s（2-3）8Vs1% = Xs1（Vs(1-2)% + Vs(1-3)%Vs(2-3)%）= Xs1（12+ 228）=13Vs2% = Xs2（Vs(1-2)% + Vs(2-3)%Vs(1-3)%） = Xs2（12+822）=1Vs3% = Xs3（Vs(1-3)% + Vs(2-3)%Vs(1-2)%） = Xs3（22+812）=9各繞組等值電抗標(biāo)么值為：X1 =0.072，X2 0.0055，X3 0.1220KV110KVXs2Xs

34、1S1X1X2X310KVS2d1d2d3 圖5.1 等值電路圖3.各短路點短路計算a）d1點短路10KV母線側(cè)沒有電源，無法向220KV側(cè)提供短路電流，即可略去不計，等值電路可化間為圖5.2。110KV10KVXs2Xs1S1X1X2d1S2圖5.2 d1點短路等值電路圖 則短路電流Id1 + 69.209換算到220KV短路電流有名值I = Id1 =69.209 = 17.374KA取電流沖擊系數(shù)Kch = 1.8。 當(dāng)不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值Ich =1.8I = 1.51I ，Icj= 1.5117.374= 26.235KA。沖擊電流 ich =26.2351

35、.87I = 2.55 I = 2.5517.374= 44.304KA，短路容量 S =1.7323017.374 = 6921MVA。b）d2點短路如d1處短路類似，10KV母線側(cè)因沒有電源，無法向110KV側(cè)提供短路電流，即可略去不，等值電路可化間為圖5.3110KV10KVXs2Xs1S1X1X2S2d2 圖5.3 d2點短路等值電路圖 則短路電流流Id2 =+=23.503KA換算到110KV短路電流有名值I= 23.503= 11.80KA，取電流沖擊系數(shù)Kch = 1.8 當(dāng)不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值：Ich = Kch2 I = 1.82 I = 1.51I

36、 ，Ich = 1.5111.80= 17.818KA。沖擊電流 icj =Ich1.87I = 2.55 I = 2.5511.80= 30.09KA短路容量 S = icjVBI = 30.0911511.80= 2350MVAc）d3點短路Xs2Xs1SX1X2d3S2d1D等值電路圖可化簡為圖5.4 圖5.4 等值電路圖簡化圖X1=（XS1 +X2）=0.360.0055=0.357X2=（XS2+X1）=0.0150.072=0.051X3=X3 =0.1=0.05（如圖5.5），星形變換成三角形(如圖5.6)S1S2d3X1X2X3S1S2d3X13X23 圖5.5 星形圖 圖5.

37、6 三角形圖X13= X1 + X3 + = 0.357+0.05+ = 0.757X23= X2+ X3+ = 0.051+0.05+ = 0.108Id3 = = =10.58KA換算到10KV側(cè)有名值I = Id3 5.49= 10.585.49=58.178KA短路電流全電流最大有效值及沖擊值Ich = 1.51I = 1.5158.178 =87.848KA表5.2 參數(shù)表短路點的編號基準(zhǔn)電壓VaV（KV）基準(zhǔn)電流Ij（KA）額定電流IjIn（KA）短路電流標(biāo)么值I*短路電流有名值IKA穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)么值穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)有名值短路電流沖擊值ich(KA)短路全電流最大有效值ich(KA

38、)短路容量S( MVA)d12300.250.2569.20917.37469.20917.37444.30426.2356921d21150.50.523.50311.8023.50311.8030.0917.8182350d310.55.55.510.5858.17810.5858.178148.35487.8481058Icj = 2.55I = 2.5558.178 = 148.354KA短路容量：S = VB I = 1.7310.558.178=1058MVA。第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗6.1 高壓進線線路的選擇高低壓配電電路最普遍的兩種戶外結(jié)構(gòu)是架空線和電纜。電力電纜及控制電纜

39、全部選用銅芯電纜?？刂齐娎|全部選用阻燃型電纜。微機監(jiān)控和微機保護的電流、電壓、信號接點引入線均采用屏蔽電纜。戶內(nèi)采用電纜溝及穿管明敷方式，戶外采用電纜溝敷設(shè)方式。架空線的主要優(yōu)點：設(shè)備簡單，造價低：有故障易于檢修和維護：利用空氣絕緣，建造比較容易。為了加強鋁線的機械強度，采用多股絞線，用抗張強度為120kg/ 的鋼作為線芯，把鋁線絞在芯子外面,作為導(dǎo)線的導(dǎo)電部分，稱為鋼芯鋁線。LG型鋁絞線在35KV以上架空線路用得較多，在需要高機械強度的地方，如跨越時則用加強型LGJ。所以110KV進線選用LGJ-240/30型號的架空線。LG型鋁絞線在35等級較合適，所以110KV進線選用LGJ-240/3

40、0型號的架空線。6.2 高壓斷路器的選擇高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時，自動而快速的將故障切除，以保證設(shè)備的安全運行。常用的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器，一般635kv選用真空斷路器，35500kv選用SF6斷路器.高壓斷路器的主要參數(shù)有如下幾點。額定電壓：額定電壓是指斷路器正常工作時的線電壓；額定電流：是指環(huán)境溫度在40度時，斷路器允許長期通過的最大工作電流；額定斷開電流：它是斷路器開斷能力的標(biāo)志，其大小與滅弧室的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)有關(guān)；額定開斷容量：開斷能力常用斷流容量表示；熱穩(wěn)定電流：熱穩(wěn)定電流是表示斷路器能承受短路電流熱效應(yīng)的能力；動穩(wěn)定電流或極限通

41、過電流：表示能承受短路電流所產(chǎn)生的電動力的能力；斷路器的分、合閘時間：表示斷路器的動作速度。按工作環(huán)境選擇：選擇戶外或戶內(nèi)，若工作條件特殊，還需要選擇特殊型式；按額定電壓選擇：應(yīng)該大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓，即： ；按額定電流選擇：應(yīng)該等于或大于負(fù)載的長時最大工作電流，即： ;校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定性：；校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定性：；校驗高壓斷路器的斷流容量（或開斷電流）：斷流容量按校驗；校驗短路關(guān)合電流：。選擇時，除按一般原則選擇外，由于斷路器還有切斷短路電流，因而必須校驗短路容量，熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性等各項指標(biāo)。最大長期工作電流為短路電流熱效應(yīng)為 1662.02由于1S，故不計非周期熱效應(yīng)。

42、短路電流引起的熱效應(yīng)Qd = Qk =1662.02沖擊電流 = 36.5854Ka（1）按電壓選擇：斷路器的工作電壓，滿足工作要求（2）最大長期工作電流選擇： 滿足要求。（3）動穩(wěn)定校驗： 滿足動穩(wěn)態(tài)要求。（4）按額定開斷電流校驗： 16.2602kA 滿足要求。（5）額定關(guān)合電流校驗： , 滿足要求。（6）熱穩(wěn)定校驗：=4s1s，故不計非周期熱效應(yīng)1662.02滿足熱穩(wěn)定要求根據(jù)上述分析并查資料可得高壓斷路器參數(shù)如表6.1所示。表6.1 110KV高壓斷路器選擇型高壓六氟化硫斷路器計算數(shù)據(jù)110 kV110 kV299.82A3150A162602kA40kA36.5854kA100kA1

43、662.02（）404=6400（）36.5854kA100kA6.3 高壓隔離開關(guān)的選擇高壓隔離開關(guān)的作用：高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設(shè)備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設(shè)備與帶電的高壓線路進行電氣隔離的設(shè)備。形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開關(guān)一般有底座、支柱絕緣子、導(dǎo)電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機構(gòu)等組成。一般配有獨立的電動或手動操動機構(gòu)，單相或三相操動。高壓隔離開關(guān)主刀閘與接地刀閘間一般都設(shè)有機械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開關(guān)、接地開關(guān)根據(jù)不同的安裝場所有各種不同的安裝方式。選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型

44、；地震烈度不超過8度；環(huán)境溫度不高于+400C，戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對濕度在+250C時其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于85%）；戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕性或可燃?xì)怏w、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經(jīng)常性的劇烈震動。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型，用于級污穢區(qū)，防污型用于級（中污型）、級（重污型）污穢區(qū)。根據(jù)設(shè)計條件，選擇戶外型高壓隔離開關(guān)，它可用于戶外有電壓無負(fù)載時切斷或閉合6-500KV電壓等級的電氣線路。戶外型高壓隔離開關(guān)一般由底座、支柱絕緣子、主刀閘

45、、接地刀閘、動觸頭和操動機構(gòu)等組成，單相或三相連聯(lián)動進行操作。戶外隔離開關(guān)可安裝在戶外支架或支柱上，也可安裝在戶內(nèi)。（1）按電壓選擇：隔離開關(guān)的工作電壓，滿足要求。（2）最大長期工作電流選擇： 滿足要求。（3）動穩(wěn)定校驗： 36.5854kA 滿足動穩(wěn)態(tài)要求。（4）熱穩(wěn)定校驗： =4s1s，故不計非周期熱效應(yīng) 1331.6488 滿足熱穩(wěn)定要求。根據(jù)上述條件和要求并查可得高壓隔離開關(guān)參數(shù)如表6.2所示。表6.2 110KV側(cè)的高壓隔離開關(guān)選擇GW4-110型計算數(shù)據(jù)110kV110kV299.82A1250A1331.6488（）31.54=3969（）36.5854kA80kA6.4 高壓熔

46、斷器的選擇高壓熔斷器是一種過流保護元件,由熔件與熔管組成。當(dāng)過載或短路時，熔件熔斷，達到切斷故障保護設(shè)備的目的。電流越大，熔斷時間越短。在選擇熔件時，除保證在正常工作條件下（包括設(shè)備的起動）熔件不熔斷外，還應(yīng)該符合保護選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇：按環(huán)境選取戶內(nèi)戶外型；熔斷器額定電壓要等于或高于電網(wǎng)電壓；電流選擇包括熔斷器熔管的額定電流和熔體的額定電流，熔管的額定電流要大于或等于熔體的額定電流 ，熔體的額定電流（K為可靠系數(shù)，取1.52.0）；熔斷器開斷電流校驗 或；熔斷器選擇性校驗根據(jù)制造廠提供的安秒特性曲線上查出。RW6-110型高壓熔斷器主要是由上下棒形絕緣子、接觸導(dǎo)電系統(tǒng)、并聯(lián)的主副

47、熔絲管以及推桿等部分組成，用于110KV線路和變壓器的短路及過負(fù)荷保護。RW3-10型高壓熔斷器是由絕緣子、接觸導(dǎo)電系統(tǒng)及熔絲管等部件組成，用于10KV輸電線路和變壓器的短路與過負(fù)荷保護。通過計算查表，110KV側(cè)的高壓熔斷器選擇RW6-110型熔斷器。10KV側(cè)的高壓熔斷器選擇RW3-10型熔斷器。6.5 低壓斷路器隔離開關(guān)及熔斷器的選擇斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器的選擇方法與高壓側(cè)的相同，型號如下：低壓斷路器型號為 HB10-25，隔離開關(guān)型號為 GW9-10G,熔斷器的型號為RW3-10。6.6 電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和繼電器的電壓線圈

48、與電流線圈供電。電流互感器一次側(cè)匝數(shù)少，串接在主電路中，二次線圈與負(fù)載的電流線圈串聯(lián)，接近短路狀態(tài)。1型式的選擇根據(jù)安裝的場所和使用條件，選擇電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)（澆注式、瓷絕緣式、油侵式等）、安裝方式（戶內(nèi)、互外、裝入式、穿墻式等）、結(jié)構(gòu)型式（多匝式、單匝式、母線式等）、測量特性（測量用、保護用、具有測量暫態(tài)的特性等）。620kv戶內(nèi)配電裝置和高壓開關(guān)柜中，常采用LD單匝貫穿式或復(fù)雜貫穿式2額定電壓和額定電流的選擇，電流互感器的額定電壓不小于裝設(shè)電流互感器回路所在電網(wǎng)的額定電壓，。電流互感器的一次額定電流不小于裝設(shè)回路的最大持續(xù)電流，。3準(zhǔn)確級和額定容量的選擇，用于電能計量的電流互感器，準(zhǔn)確

49、度級不應(yīng)低于0.5級。用于繼電保護的電流互感器，誤差應(yīng)在一定的限值內(nèi)，以保證過電流時的測量準(zhǔn)確度的要求。為保證電流互感器工作時的準(zhǔn)確度符合要求，即二次側(cè)總?cè)萘繎?yīng)不小于該精度等級所規(guī)定的額定容量4熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗電流互感器的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)表示，熱穩(wěn)定倍數(shù)等于互感器1s熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比，故熱穩(wěn)定條件為：式中 -短路熱效應(yīng)。電流互感器的內(nèi)部動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù)表示，動穩(wěn)定倍數(shù)等于互感器內(nèi)部允許通過的極限電流（峰值）與一次額定電流之比。故互感器內(nèi)部動穩(wěn)定條件為：式中 -通過電流互感器一次側(cè)繞組的最大沖擊電流。（1）按電壓選擇： 電流互感器的工作電壓=110kV，滿足要求。（2

50、）最大長期工作電流選擇： 滿足要求。（3）動穩(wěn)定校驗： , 滿足動穩(wěn)態(tài)要求。（4）熱穩(wěn)定校驗：=4s1s，故不計非周期熱效應(yīng) 1662.02 滿足熱穩(wěn)定要求。表6.3 110kV側(cè)電流互感器參數(shù)計算數(shù)據(jù)LCWD-110110kV110kV299.82A1200A1662.02（）（751.2）=8100KA36.5854220.584kA低壓側(cè)計算與高壓側(cè)相同：表6.4 10kV側(cè)電流互感器參數(shù)計算數(shù)據(jù)LMC-1010kV10Kv3398A4000A425.35（）（754）=90000()7.8265kA735.28kA6.7 電壓互感器的選擇電壓互感器一次側(cè)是并接在高壓側(cè)，二次線圈與儀表和

51、繼電器電壓線圈串聯(lián)，一次側(cè)匝數(shù)很多，阻抗很大，因而，它的接入對被測電路沒有影響，二次線圈匝數(shù)少，阻抗小，而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大，在正常運行時，電壓互感器接近于空載運行。1型式的選擇，根據(jù)電壓互感器安裝的場所和使用條件，選擇電壓互感器的絕緣結(jié)構(gòu)和安裝方式。一般620kv戶內(nèi)配電裝置中多采用油侵或樹脂澆注絕緣的電磁式電壓互感器；35kv配電裝置中宜選用電磁式電壓互感器；110kv及其以上的配電裝置中盡可能選用電容式電壓互感器。在型式選擇時，還應(yīng)根據(jù)接線和用途的不同，確定單相式、三相式、三相五柱式、一個或多個副繞組的不同型式的電壓互感器。接在110kv及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有

52、載波通信時，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。2額定電壓的選擇，為保證測量準(zhǔn)確性，電壓互感器一次額定電壓應(yīng)在所安裝電網(wǎng)額定電壓的90%110%之間。電壓互感器二次額定電壓應(yīng)滿足測量、繼電保護和自動裝置的要求。通常，一次繞組接于電網(wǎng)線電壓時，二次繞組額定電壓選為100V；一次繞組接于電網(wǎng)相電壓時，二次繞組額定電壓選為V。當(dāng)電網(wǎng)為中性點直接接地系統(tǒng)時，互感器輔助副繞組額定電壓選為100/V；當(dāng)電網(wǎng)為中性點非直接接地系統(tǒng)時，互感器輔助繞組額定電壓選為100/3V。3容量和準(zhǔn)確度級的選擇，電壓互感器按容量和準(zhǔn)確度級的原則與電流互感器的選擇相似，要求互感器的額定二次容量，不超過電壓互感器的二次負(fù)荷（），而且二者要盡量接近，因過也會使誤差增大。統(tǒng)計電壓互感器二次負(fù)荷時，首先應(yīng)根據(jù)儀表和繼電器電壓線圈的要求，確定電壓互感器的接線，并盡可能將負(fù)荷分配均勻。為滿足準(zhǔn)確級的要求在計算各相負(fù)荷，取其最大一相負(fù)荷與互感器的額定容量比較。在計算各項負(fù)荷時，要注意互感器與負(fù)荷的接線方式。4電壓互感器不校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。表6.5 110kV側(cè)電壓互感器參數(shù)型號額定變比額定容量準(zhǔn)確等級最大容量JCC2-1101級500VA3級1000VA2000VA表6.5 10kV側(cè)電壓互感器參數(shù)型號額定