110KV變電站電氣一次初步設(shè)計書設(shè)計總說明書

1、設(shè)計總說明書根據(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它圖紙。該變電站設(shè)有兩臺主變壓器，站內(nèi)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分段接線，單母分段接線和單母分段接線。本次設(shè)計中進行了電氣主接線的設(shè)計，短路電流計算，主要電氣設(shè)備選擇及校驗（包括斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器和母線等），各電壓等級配電裝置設(shè)計及防雷保護的配置。本設(shè)計內(nèi)容是將電力系統(tǒng)自動化技術(shù)專業(yè)的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)繼電保護、電力系統(tǒng)自動裝置、電氣識圖、電氣設(shè)計cad等課程所學(xué)的主要知識點聯(lián)系起來，將理論知識與工

2、程實際聯(lián)系起來，綜合運用，全面貫通。目錄前言4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5第2章 電氣主接線設(shè)計6第2.1節(jié) 主接線設(shè)計原則和要求6第2.2節(jié) 主接線的設(shè)計步驟10第2.3節(jié) 本變電站電氣主接線設(shè)計11第3章 變壓器選擇第3.1節(jié) 主變壓器選擇15第4章 短路電流計算第4.1節(jié) 短路電流計算目的17第4.2節(jié) 短路電流計算的一般規(guī)定17第4.3節(jié) 短路電流計算的目的18第4.4節(jié) 短路電流計算結(jié)果20第5章 高壓電氣設(shè)備選擇第5.1節(jié) 電器選擇的一般條件22第5.2節(jié) 高壓斷路器的選擇24第5.3節(jié) 隔離開關(guān)的選擇24第5.4節(jié) 互感器的選擇25第5.5節(jié)

3、 高壓熔斷器的選擇25第6章 配電裝置設(shè)計27第7章 防雷保計28第二部分 110kv變電站電氣一次部分設(shè)計計算書第1章 短路電流計算第1.1節(jié) 三相短路電流計算29第1.2節(jié) 線路最大長期工作電流計算29第2章 電氣設(shè)備選擇第2.1節(jié) 高壓斷路器選擇32第2.2節(jié) 隔離開關(guān)選擇33第2.3節(jié) 互感器選擇34第2.5節(jié) 熔斷器選擇36總結(jié)37致謝38參考文獻39附錄一39附錄二39附錄三39附錄四39設(shè)計總說明書變電站是電力系統(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)，也是夠成電力系統(tǒng)的重要環(huán)

4、節(jié)。電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的配置，繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣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，電氣總平面布置圖，各級電壓配電裝置斷面圖等相關(guān)設(shè)計圖紙。由于本人專業(yè)知識有限，錯誤在所難免，敬請各位老師批評指正。第一部分 設(shè)計說明書 第1章 原始資料該課題來源于工程實際，建設(shè)此變電站是為了滿足該地區(qū)輸變電的需要。本次設(shè)計的變電站高壓側(cè)從相

5、距6.5km的px110kv變電站受電，經(jīng)過降壓后分別以35kv、10kv兩個電壓等級輸出。它在系統(tǒng)中起著重要的作用，它是變換電壓、匯集和分配電能的電網(wǎng)環(huán)節(jié)，可以降低輸電時電線上的損耗，主要的作用是將高壓電降為低壓電，經(jīng)過降壓后的電才可接入用戶。 1.1建站規(guī)模（1）、變電站類型：待建電站屬于110kv變電工程。（2）、主變臺數(shù)及容量：待建dk110kv變電站主變臺數(shù)及容量為：本期231.5mva，遠景規(guī)劃：231.5mva。（3）、主變臺數(shù)及容量：待建dk110kv變電站主變臺數(shù)及容量為：本期231.5mva，遠景規(guī)劃：231.5mva。（4）、進出線：待建dk110kv變電站從相距6.5k

6、m的px110kv變電站受電，線徑lgj-240；變電站進出線(全部為架空線)，110kv共2回；35kv共4回；10kv共16回。（5）負荷情況：待建dk110kv變電站年負荷增長率為5%，變電站總負荷考慮五年發(fā)展規(guī)劃。（6）無功補償：待建dk110kv變電站無功補償裝置采用電力電容兩組，容量為23000kvar。（7）建站規(guī)模：待建dk110kv變電站所占地面積可采用半高型布置。1.2、 短路阻抗系統(tǒng)作無窮大電源考慮，歸算到本站110kv側(cè)母線上的阻抗標幺值=，（取mva，）。1.3、 地區(qū)環(huán)境條件待建dk110kv變電站所在地區(qū)年最高氣溫35，年最低氣溫15，年平均氣溫15。第2章 電氣

7、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，并依照相應(yīng)的技術(shù)要求聯(lián)接起來。把變壓器、斷路器等按預(yù)期生產(chǎn)流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)路，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細的表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。第2.1節(jié) 主接線設(shè)計原則和要求 主接線代表了變電站電氣部分主題結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)的主要組成

8、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)影響因素，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)計原則電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計

9、任務(wù)書為依據(jù)，以國家相關(guān)的方針、政策、法規(guī)、規(guī)程為準則，結(jié)合工程實際情況的具體特點，全面、綜合的加以分析，力求保證供電可靠、調(diào)度靈活、操作方便、節(jié)省投資的原則。2.1.1.1合理的選擇發(fā)電機以及其容量和臺數(shù)（1）應(yīng)該根據(jù)發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位和作用，以優(yōu)先選取大容量、高效率的標準系列發(fā)電機組為原則，結(jié)合任務(wù)書提出的具體情況及現(xiàn)場條件來確定。 （2）為了便于管理，火力發(fā)電廠內(nèi)一個廠房的機組不宜超過六臺。 （3）確定水輪機發(fā)電機組裝機容量，應(yīng)按保證出力和經(jīng)濟用水，并注意豐水期和枯水期的運行方式。 （4）發(fā)電廠最大單機容量一般不宜大于系統(tǒng)總?cè)萘康?0 。21.1.2電壓等級及接入系統(tǒng)方式的確定（1）發(fā)

10、電廠或變電所的電壓等級不宜過多，以不超過三個電壓等級為原則。（2）大型發(fā)電廠一般距負荷中心較遠，電能需要較高電壓輸送，其容量較大，故宜采用簡單可靠的單元接線方式（如發(fā)電機變壓器單元接線或發(fā)電機變壓器線路單元接線），直接接入高壓或超高壓系統(tǒng)。（3）中、小型發(fā)電廠一般靠近負荷中心，常帶有610kv電壓級的近區(qū)負荷，與系統(tǒng)的連接只是輸出本廠剩余功率，容量不大。其主接線的設(shè)計對610kv發(fā)電機電壓級接線宜采用供電可靠性較高的母線接線形式，而與系統(tǒng)的連接則可采用單回線弱聯(lián)系的接入方式。（4）35kv及其以上高壓線路多采用架空線路；10kv可采用架空線路，也可用電纜線路。2.1.1.3.發(fā)電機電壓母線有發(fā)

11、電機電壓母線的電廠，地方負荷較多，出現(xiàn)數(shù)目較多，所以一般選擇雙目分段，每一分段接一臺發(fā)電機，接入母線的發(fā)電機總?cè)萘恐恍枭源笥诘胤截摵杉纯?。不能將過多的發(fā)電機接入母線，否則母線的短路容量太大，會出現(xiàn)選不到輕型開關(guān)的情況。若地方負荷較大，已出現(xiàn)輕型開關(guān)不能勝任時，就要考慮采取限制短路電流的措施，比如采取母線分段分列運行、主變壓器分列運行、采取分列變壓器、變壓器低壓側(cè)分裂電抗器、裝母線分段電抗器、裝出線電抗器等。2.1.4.正確地選用接線形式（1）單母線接線：適用小容量發(fā)電廠、變電所。（2）單母線分段接線：應(yīng)用于610kv時，每段容量小于25mw；3560kv時，出線回路數(shù)小于8回；110220kv

12、時，出線回路數(shù)小于四回。（3）單母線帶旁路母線接線：多用于35kv以上系統(tǒng)的屋外配電裝置。35kv時，出線回路數(shù)大于八回；110kv時，出線回路數(shù)大于六回；220kv時，出線回路大于五回。（4）單母線分段帶旁路母線接線：應(yīng)用于出線不多，容量不大的中、小型發(fā)電廠；35110kv變電所。（5）雙母線接線：應(yīng)用于發(fā)電廠和變電所出線帶電抗器的610kv配電裝置，以及3560kv出線數(shù)目超過八回或連接電源較多負荷較大、110220kv出線數(shù)為五回及其以上的情況。（6）雙母線帶旁路母線接線：應(yīng)用同（3）。（7）雙母線分段接線：應(yīng)用于大型發(fā)電廠610kv側(cè)接線。（8）一個半斷路器接線：應(yīng)用于220kv以上特

13、別是500750kv超高壓、大容量的系統(tǒng)。（9）橋型接線：應(yīng)用在35220kv的配電裝置中。 內(nèi)橋接線：當(dāng)變壓器不需要經(jīng)常切除，而輸電線路較長系統(tǒng)沒有穿越功率流經(jīng)本所時； 外橋接線：當(dāng)變壓器經(jīng)常切除，而輸電線路短系統(tǒng)有穿越功率流經(jīng)本所時。（10）角型接線：應(yīng)用于全部回路數(shù)小于56回，工作電流不大，最終規(guī)模明確的110kv及其以上的配電裝置中（水電站用較多），一般接線不超過六角形，以四角形應(yīng)用最廣。（11）單元接線：應(yīng)用于將全部電能送出，沒有機壓負荷的發(fā)電廠。（12）變壓器母線組接線：應(yīng)用于220kv及其以上超高壓的變電所中。2.1.1.3.旁路母線的設(shè)置原則采用分段單母線或雙母線的110220

14、kv配電裝置，當(dāng)斷路器不允許停電檢修時，一般需設(shè)置旁路母線。主變壓器的110220kv側(cè)斷路器，宜接入旁路母線。當(dāng)有旁路母線時，應(yīng)首先采用以分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線。當(dāng)220kv出線為五回線及其以上、110kv出錢為七回線及其以上時，一般專設(shè)專用的旁路斷路器；當(dāng)采用可靠性較高的的的斷路器可不用旁路母線；對于610kv屋內(nèi)配電裝置一般不設(shè)旁路母線。21.2電氣主接線設(shè)計的基本要求對主接線的基本要求可概成六字，即“可靠、靈活、經(jīng)濟”。2.1.21可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。一般定性分析和衡量主接線運行可靠性的標志是：（1）斷路

15、器檢修時，能否不影響供電。（2）線路、斷路器或母線故障時以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對一、二類重要用戶的供電。（3）發(fā)電廠或變電所全部停電的可能性。（4）對大機組超高壓情況下的電氣主接線，應(yīng)滿足以下可靠性準則的要求。 1）任何斷路器檢修，不得影響對用戶的供電。 2）任一進、出線斷路器故障或拒動，不應(yīng)切除一臺以上機組和相應(yīng)的線路。 3）任一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動相重合時，以及分段或母聯(lián)斷路器故障或拒動時，都不應(yīng)切除兩臺以上機組和相應(yīng)的線路。4）一段母線故障（或連接在母線上的進出線斷路器故障或拒動），宜將故障范圍限制到不超高整個母線

16、的四分之一；當(dāng)分段或母聯(lián)斷路器故障時，其故障范圍宜限制到不超過整個母線的二分之一。2.1.2.2.靈活性電氣主接線應(yīng)能適用各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換，其靈活性要求有以下幾個方面：1）調(diào)度靈活，操作簡便：應(yīng)能靈活地投入（或切除）某些機組、變壓器或線路，調(diào)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。2）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網(wǎng)的正常運行及對用戶的供電。3）擴建方便：應(yīng)能容易地從初期過度到最終接線，在擴建過度時應(yīng)盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，完成過度方案的實施，使改造工作量最少。2.1.2.

17、3經(jīng)濟性在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。1）投資?。褐鹘泳€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(dāng)限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備。2）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(dǎo)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。3）電能損耗?。涸诎l(fā)電廠或變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，所以應(yīng)經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，避免兩次變壓器而增加電能損失。 第2.2節(jié) 電氣主接線的設(shè)計步驟2.2.1電氣主接線的具體設(shè)計步驟如下：1

18、.分析原始資料1）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。2）電力系統(tǒng)情況：電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（510年），變電站在電力系統(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。3）負荷情況：負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。4）環(huán)境條件：當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素，對主接線中電氣的選擇和配電裝置的實施均有影響。5）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。2.2.

19、2 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，會出線多種接線方案。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)濟可行得主接線方案。2.2.3. 短路電流計算對擬定的主接線，為了選擇合理的電氣，需進行短路電流計算。2.2.4. 主要電氣選擇包括高壓斷路器、隔離開關(guān)、母線等電氣的選擇。2.2.5. 繪制電氣主接線圖將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。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，35110k

20、v線路為兩回及以下時，宜采用橋型、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋型、單母線或分段單母線的接線。3563kv線路為八回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kv線路為6回其以上時，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的主接線中，當(dāng)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線路有兩回，可選擇雙母線接線或單母線分段接線兩種方案，如下圖所示。方案一 方案二 方案一采用的是雙母線接線，供電可靠，運行方式靈活，但是倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，投資大。方案二采用單母分段接線，簡單清晰，操作方便，不宜誤操作，設(shè)備少，投資小，占

21、地面積小，但是運行可靠性和靈活性比方案二稍差?？紤]到本變電所的實際情況，我選擇方案二的接線方式。它既可滿足可靠性，又可滿足經(jīng)濟性。2.3.2.35kv電壓側(cè)接線本變電站35kv線路有4回，可選擇單母線接線或單母分段接線，如下圖所示。方案一 方案二方案一采用單母接線，簡單清晰，操作方便，設(shè)備少，經(jīng)濟性好，但可靠性不高，易倒閘操作。方案二采用單母分段接線，供電可靠，調(diào)度靈活，經(jīng)濟性雖較方案一差，但還是滿足經(jīng)濟性，所以我選擇方案二，供電的可靠性和良好的經(jīng)濟性都能滿足。2.3.3.10kv電壓側(cè)接線35110kv變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當(dāng)變電所裝有兩臺主變壓器時，610kv側(cè)宜采用分段單母線接線。當(dāng)不允許

22、停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。本變電站中10kv線路為16回，可采用單母分段帶旁路接線或單母分段接線兩種方案，如下圖所示。方案一 方案二 方案一采用單母分段帶旁路接線，供電可靠，但設(shè)備多，投資和占地面積大，配電裝置復(fù)雜，易誤操作。方案二采用單母接線，簡單清晰，調(diào)度靈活，不會造成全站停電，能保證對重要用戶的供電，設(shè)備少，投資和占地小。手車式斷路器的出現(xiàn)和運行成功，斷路器檢修問題可不用復(fù)雜的旁路設(shè)施來解決。采用手車式高壓開關(guān)柜，可不設(shè)置旁路設(shè)施。所以我選擇方案二。綜上所述，本變電站主接線圖如下圖所示。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

23、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(dāng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應(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)。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

24、種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)，在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。主變壓器臺數(shù)的選擇（1）對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。（2）對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。（3）對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的12級設(shè)計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。根據(jù)本變電站110kv變電站一次初步設(shè)計指導(dǎo)書可知：主變臺數(shù)

25、及容量：待建dk110kv變電站主變臺數(shù)及容量為：本期231.5mva，遠景規(guī)劃：231.5mva。電壓等級：待建dk110kv變電站有三個電壓等級，分別為：110kv、35kv和10kv。故可選擇兩臺型號為sfs7-31500/110的變壓器。主變壓器參數(shù)如下圖所示:型號額定容量 額定電壓（kv)空載電流空載損耗 阻抗電壓（%） 高壓中壓低壓 高中高低 中低 （kva) （%） (kw) sfs731500/1103150011538.510.51.024610.5186.5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)。4.

26、1.1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短路電流的措施等，均需要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、可靠的工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻短路電流的有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。（3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對低的安全距離。（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時

27、，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4.21驗算導(dǎo)體和電器時所用的短路電流，一般有以下規(guī)定：4.2.1.1.計算的基本情況電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行；（2）同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）；（3）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；（4）所有電源的電動勢相位角相同； （5）正常工作時，三相系統(tǒng)正常運行； （6）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。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流的沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。4.2.2. 接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可

28、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。4.2.3. 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）。4.2.4. 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)按嚴重情況校驗。4.2.5. 短路計算點在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大地點，稱為短路計算點。對于帶電抗器的610kv出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線隔離開關(guān)之間的引線、套管時，短路計算點應(yīng)該取在電抗器前。選擇其余

29、的導(dǎo)體和電氣時，短路計算點一般取在電抗器后。第4.3節(jié) 短路電流計算的步驟在工程設(shè)計中，短路電流的計算通常采用實用計算曲線法。其具體計算步驟如下：4.3.1. 繪制等值網(wǎng)絡(luò)（1）選取基準功率和基準電壓； （2）發(fā)電機電抗用，略去各網(wǎng)絡(luò)元件的電阻、輸電線路的電容和變壓器的勵磁支路；（3）無限大功率電源的內(nèi)電抗等于零。 （4）略去負荷。4.3.2. 進行網(wǎng)絡(luò)變換按網(wǎng)絡(luò)變換的原則，將網(wǎng)絡(luò)中的電源合并成若干組，例如，共有g(shù)組，每組用一個等值發(fā)電機代表。無線大功率電源（如果有的話）另成一組。求出各等值發(fā)電機對短路點的轉(zhuǎn)移電抗（i=1,2,g）以及無限大功率電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。4.3.3. 將前面求出

30、得轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)的等值發(fā)電機的容量進行規(guī)算，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗。式中，為第i臺等值發(fā)電機的額定容量，即由它所代表的那部分發(fā)電機的額定容量之和。4.4.4. 由分別根據(jù)適當(dāng)?shù)挠嬎闱€找出指定時刻t各等值發(fā)電機提供的短路周期電流標幺值。4.4.5. 網(wǎng)絡(luò)中無限大功率電源供給的短路電流周期是不衰減的，并由下式確定4.4.6計算短路電流周期分量的有名值。第i臺等值發(fā)電機提供的短路電流為無限大功率電源提供的短路電流為短路點周期電流的有名值為式中，應(yīng)取短路處電壓級的平均額定電壓；為規(guī)算到短路處電壓級的第i臺等值發(fā)電機的額定電流；為對應(yīng)于所選基準功率在短路處電壓級的基準電流。4.4.7.

31、計算短路容量和短路電流沖擊值。4.4.8.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4.4.1本變電站短路電流計算結(jié)果如下三相短路電流計算電路圖： 等值電路圖：4.4.2 三相短路電流計算結(jié)果：短路點編號短路類型 穩(wěn)態(tài)短路電流 沖擊短路電流 k1三相 短路 12.55ka32.13ka k2三相 短路6.97ka 17.77ka k3三相 短路16.94ka43.197ka第5章 高壓電器設(shè)備選擇第51節(jié) 電氣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電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電氣選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安

32、全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。5.1.1. 按正常工作條件選擇電氣（1）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不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即（2）額定電流電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，電器的長期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即（3）按當(dāng)?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(dāng)氣溫、風(fēng)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。5.1.2. 按短路情況校驗（1）短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時，電器

33、各部件溫度應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為式中-短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；-電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。（2）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)定的條件為式中-短路沖擊電流幅值及其有效值；-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：1）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。2）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。3）裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定。（3）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)使用電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，做驗

34、算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：1）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)展計劃（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線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。2）短路種類：一般按三相短路驗算，若其它短路種類較三相短路嚴重時，則按最嚴重的情況驗算。3）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。（4）短路計算時間檢驗電器的熱穩(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)定的計算時間為繼電保護動作時間和相應(yīng)斷路器的全開斷時間之和。開斷電器應(yīng)能在最嚴重的情況下開斷電流，故電器的開斷計算時間應(yīng)為主保護時間和短

35、路器固有分閘時間之和。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(dāng)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，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1. 110kv線路側(cè)及變壓器側(cè)：選擇lw6-110型六氟化硫戶外斷路器。2. 35kv線路側(cè)及變壓器側(cè)：選擇lw8-35型六氟化硫戶外斷路器。3. 10kv線路側(cè)及變壓器：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

36、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：在檢修電器設(shè)備時，用隔離開關(guān)將檢修的設(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，故一般可用來進行一下操作： 1）分、合避雷器、電壓互感器和空載母線； 2）分、合勵磁電流不超過2a的空載變壓器； 3）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gw4110dw型戶外隔離開關(guān)。（2）

37、35kv：選擇gw435型戶外隔離開關(guān)。第5.4節(jié) 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)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兓囟位芈窐藴实牡碗妷海?00v）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。5.4.1. 本變電站電流互感器選擇（1）110kv線路側(cè)和變壓器側(cè)：選擇lb110型有保護級戶外電流互感器，校驗合

38、格。 （2）35kv線路側(cè)和變壓器側(cè)：選擇lcwb35型瓷絕緣有保護級戶外電流互感器，校驗合格。 （3）10kv線路側(cè)和變壓器側(cè)：選擇ldj10型有差動保護級剛箱油浸式戶內(nèi)斷路器。5.4.2. 本變電站電壓互感器選擇（1）110kv線路側(cè)：選擇jcc110型竄級絕緣瓷箱式電流互感器，校驗合格。（2）35kv線路側(cè)：選擇jdx635型單相油浸式有剩余電壓繞組的電壓互感器，校驗合格。（3）10kv線路側(cè)：選擇jdx10型單相油浸式有剩余電壓繞組的電壓互感器，校驗合格。 第5.5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。5.5.1. 35kv母線電壓互

39、感器選用rxw35/0.5型戶外跌落式高壓熔斷器保護，校驗合格。5.5.2. 10kv母線電壓互感器選用rn210/0.5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。1. 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

40、方便。2. 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，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，其余布置情形于中型布置相似，能適應(yīng)運行檢修人員的習(xí)慣與需

41、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，配電裝置采用屋外半高型布置；35kv主接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1. 變電站的防雷保護特點：（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)備與架空輸電線路相連接，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）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)。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擊雷保護，本變

42、電站直擊雷防護采用避雷針，四周各布置一支避雷針，共布置4支避雷針。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。4進線斷保護所謂進線斷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(dāng)線路無避雷針時，這段路線必須架設(shè)避雷線；當(dāng)沿路線全長架設(shè)避雷針時，這段線路應(yīng)有更高的耐累水平，以減少進線段內(nèi)繞擊和反擊的概率。5.三繞組漸變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組相繞組直接出口處安裝一個避雷針即可。110kv中性點有效接地系統(tǒng)，若變壓器不是采用全絕緣

43、，則應(yīng)在中性點加裝一臺避雷針。第二部分 設(shè)計計算書第1章 短路電流計算第1.1節(jié) 三相短路電流計算1.1.1（1） 畫出計算電路圖如下（2）畫出等值電路圖1.1.2. 進行參數(shù)計算無限大容量選取基準值設(shè) 各元件等值電抗標幺值1.1.3. 各短路點計算1）當(dāng)k1點三相短路時短路回路總阻抗穩(wěn)態(tài)短路電流標幺值 穩(wěn)態(tài)短路電流 沖擊短路電流2) 當(dāng)k2點三相短路時短路回路總阻抗 穩(wěn)態(tài)短路電流標幺值 穩(wěn)態(tài)短路電流沖擊短路電流3）當(dāng)k3三相短路時短路回路總阻抗穩(wěn)態(tài)短路電流標幺值穩(wěn)態(tài)短路電流沖擊短路電流 第1.2節(jié) 線路最大長期工作電流計算1.2.1. 110kv側(cè) ：35kv側(cè)： 10kv側(cè)：第2章 電氣設(shè)

44、備選擇各電壓等級電器正常工作條件及短路情況如下：110kv線路側(cè)及變壓器： 35kv線路側(cè)及變壓器： 10kv線路側(cè)及變壓器： 2.1. 高壓斷路器的選擇1）110kv線路側(cè)及變壓器側(cè)選用lw6-110型六氟化硫戶外斷路器。參數(shù)如下：型號 lw6-110額定電壓(kv)110額定電流(a)3150額定開斷電流(ka)31.5額定熱穩(wěn)定電流(ka)50額定動穩(wěn)定電流(ka)120額定電壓：，合格；額定電流：，合格；額定開斷電流：，合格；熱穩(wěn)定校驗：，合格；動穩(wěn)定校驗：，合格2）35 kv線路側(cè)及變壓器側(cè)選用lw8-35型六氟化硫戶外斷路器。 參數(shù)如下：型號 lw8-35額定電壓(kv)35額定電

45、流(a)1600額定開斷電流(ka)63額定熱穩(wěn)定電流(ka)25額定動穩(wěn)定電流(ka)63額定電壓：，合格；額定電流：，合格；額定開斷電流：，合格；熱穩(wěn)定校驗：，合格；動穩(wěn)定校驗：，合格；2.2. 高壓隔離開關(guān)的選擇1）110kv線路側(cè)及變壓器側(cè)選用gw4110dw型隔離開關(guān)。 參數(shù)如下：型號gw4-110dw額定電壓(kv)110額定電流(a)1600額定熱穩(wěn)定電流(ka)25額定動穩(wěn)定電流(ka)100額定電壓：，合格；額定電流：，合格；熱穩(wěn)定校驗：，合格；動穩(wěn)定校驗：，合格2）35kv線路側(cè)及變壓器側(cè)選用gw435型隔離開關(guān)。參數(shù)如下：型號 gw4-35額定電壓(kv)35額定電流(a)600額定熱穩(wěn)定電流(ka)16額定動穩(wěn)定電流(ka)50額定電壓：，合格；額定電流：，合格；熱穩(wěn)定校驗：，合格；動穩(wěn)定校驗：，合格；2.3. 電流互感器的選擇1）110kv線路側(cè)選用lb110型電流互感器。 參數(shù)如下：型號 lb-110額定電壓(kv)110額定電流比(a)600/5動穩(wěn)定倍數(shù)75額定電壓：，合格；額定電流：，合格；內(nèi)部動穩(wěn)定校驗：，合格。2）35kv線路側(cè)選用lcwb35型電流互感器。參數(shù)如下：型號 lcw