110KV降壓變電站電氣部分設(shè)計論文

1、摘 要 變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電氣設(shè)備及輸電網(wǎng)絡(luò)按一定的方式所 組成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能 安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。 本次設(shè)計任務(wù)旨在體現(xiàn)對本專業(yè)各科知識的掌握程度。首先根據(jù)任務(wù)書上所給系 統(tǒng)與線路及所有負荷的參數(shù)，分析負荷發(fā)展趨勢。從負荷增長方面闡明了建站的必要 性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析， 經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了 110kv，35kv，10kv 以及站用電的主接線形式，然后 又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變

2、壓器的容量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，做出線路 保護，變壓器保護，母線保護，防雷保護。 關(guān)鍵詞：110kv 變電站；輸電系統(tǒng)；短路電流；繼電保護 abstract the substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments ，transmission ，protection and the distribution. it obtains the electric power from

3、the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. design of this time is aim at intensity of mastering of every subject knowledge of this speciality reflecting. first, ana

4、lyze the trend of load department according to all parameter of load about system and circuit on task book. it expounds the necessity to this situation from the aspect of increasing load. then through to the generalization of planning to build the transformer substation and the analysis of the load

5、materials, economy and dependability are considered, has confirmed the mainly wiring form of 110kv, 35kv, 10kv. calculated and supplied power in the range and confirmed substations number of the main voltage transformer through load finally, capacity and type, capacity and type of using the voltage

6、transformer stand surely at the same time, finally, the result of calculation of calculating that and short out according to the electric current of largest lasting job, make the circuit protection, the voltage transformer protection, the bus bar protection and prevent the thunder from protecting. k

7、ey words：110kv substation；transmission system；short out in the electric current；relay protection 目錄 摘 要.i abstractabstract.ii 第 1 章 引 言.1 1.1 概述 .1 1.2 我國變電站設(shè)計現(xiàn)狀 .1 1.3 設(shè)計方法、目的和意義 .2 1.3.1 設(shè)計方法.2 1.3.2 設(shè)計目的和意義.2 第 2 章 電氣主接線設(shè)計.3 2.1 110kv 電氣主接線側(cè).3 2.2 35kv 電氣主接線側(cè).4 2.3 10kv 電氣主接線側(cè).4 2.4 站用電接線側(cè) .5 2.5

8、 主變壓器的選型 .6 2.5.1 主變壓器容量的確定.6 2.6 主變壓器中性點的運行方式 .9 第 3 章 無功功率補償.12 3.1 無功補償?shù)母拍罴爸匾?.12 3.2 無功補償裝置類型的選擇 .12 3.2.1 無功補償裝置的類型.12 3.2.2 常用的三種補償裝置的比較及選擇.12 3.3 電力電容器的容量計算 .13 第 4 章 配電裝置及避雷器的規(guī)劃.15 4.1 10kv配電裝置的規(guī)劃 .15 4.2 35kv配電裝置的規(guī)劃 .15 4.3 110kv配電裝置的規(guī)劃 .15 4.4 避雷器的規(guī)劃 .15 第 5 章 短路電流計算.17 5.1 參數(shù)分析 .17 5.2 最

9、大運行方式短路電流計算 .20 5.3 最小運行方式短路電流計算 .23 第 6 章 主要電氣設(shè)備的選擇.27 6.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗 .27 6.2 電流互感器的選擇及校驗 .34 6.3 電壓互感器的選擇 .40 6.4 母線的選擇 .42 6.5 支持絕緣子和穿墻套管的選擇 .46 6.5.1 型式選擇.46 6.5.2 額定電壓選擇.46 6.5.3 穿墻套管的額定電壓選擇.47 6.5.4 動熱穩(wěn)定效驗.47 第 7 章 配置繼電保護及自動裝置.49 7.1 線路保護 .49 7.2 主、所用變壓器保護 .49 7.3 電容器保護 .50 7.4 自動裝置的要求 .50

10、 7.5 對 35kv 側(cè)架空線進行繼電保護計算 .50 7.5.1 過電流保護.50 7.5.2 整定計算方案.51 第 8 章 結(jié)束語.53 致謝.54 參考文獻：.55 附圖：電氣主接線圖.57 第 1 章 引 言 1.1 概述 通過網(wǎng)絡(luò)及雜志我們可以發(fā)現(xiàn)，近年來一些發(fā)達國家的能源不是很豐富，進而導(dǎo) 致電力資源不是充足。為了滿足國內(nèi)的需求，減少在網(wǎng)路中的損耗，這些發(fā)達國家已 經(jīng)形成了完善的變電設(shè)計理論。比較完善的變電站設(shè)計理論，是真正的做到了節(jié)約型， 集約型，高效型。發(fā)達國家通過改善優(yōu)化變電站結(jié)構(gòu)，降低變電站的功率損耗，盡可 能地提高變電站的可靠性，盡可能地使變電站的靈活性提高，盡可能地

11、提高經(jīng)濟性。 然而在國內(nèi)，變電站的設(shè)計中仍然存在很多問題，比如可靠性還欠提高。我國經(jīng) 濟的發(fā)展給電力行業(yè)帶來兩個問題：一是電力能源的需求持續(xù)增長，城市和農(nóng)村用電 量和密度越來越來高，需要更多的深入市區(qū)農(nóng)村的變電站，以減少線路的功率損耗， 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等，然而這些變電站占地面積大；二是城區(qū)地價昂貴，環(huán)境要 求嚴格，在稠密的市區(qū)選擇變電站址相當困難。 此外變電站綜合自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當前電力系統(tǒng)發(fā) 展的趨勢。我國變電站綜合自動化技術(shù)應(yīng)用的越來越成熟。變電站綜合自動化系統(tǒng)以 其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內(nèi)用戶所接受，并在一些大型變 電站監(jiān)控項目中獲得

12、成功的應(yīng)用15。 1.2 我國變電站設(shè)計現(xiàn)狀 我國電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實現(xiàn)了 集中控制和采用計算機監(jiān)控電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努 力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠行。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步 跨入世界先進水平的行列。變電所是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴密、土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度較 大的工業(yè)建筑。電力工業(yè)的發(fā)展,單機容量的增大、總?cè)萘吭诎偃f千瓦以上變電所的建 立促使變電所建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計不斷地改進和發(fā)展。變電所結(jié)構(gòu)的改進、新型建材的采 用、施工裝備的更新、施工方法的改進、代管理的運用、隊伍素質(zhì)的提高、使火電廠 土建施工技術(shù)及施工組織水平

13、也相應(yīng)地隨之不斷提高。我選擇設(shè)計本課題，是對自己 已學(xué)知識的整理和進一步的理解、認識，學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計的基本方法 培養(yǎng)獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設(shè)計的基本技能。電力工業(yè)的迅速發(fā) 展，對變電所的設(shè)計提出了更高的要求，更需要我們提高知識理解應(yīng)用水平，認真對 待。 1.3 設(shè)計方法、目的和意義 1.3.1 設(shè)計方法 110kv 降壓變電所電氣部分設(shè)計的研究主要內(nèi)容是結(jié)合相關(guān)的設(shè)計手冊，輔助資料 和國家有關(guān)規(guī)程，主要完成該變電站的一次、二次部分設(shè)計，參考國內(nèi)外最新的設(shè)計 方法、研究成果和新的電氣設(shè)備，對降壓變電所的電氣主接線方案，主變壓器的選擇， 電氣設(shè)備的選擇（包括斷路器，隔

14、離開關(guān)，熔斷器等），配電裝置的選擇以及防雷保 護的設(shè)計。主變壓器、各側(cè)電壓等級的電氣主接線和相關(guān)一次、二次設(shè)備、避雷裝置、 繼電保護裝置進行選擇。同時，完成變電站主接線圖和自動裝置的詳細設(shè)計圖16。 1.3.2 設(shè)計目的和意義 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書所提供的原始數(shù)據(jù)，結(jié)合具體學(xué)習(xí)的特點，準確的知識資料， 通過嚴密的全面的分析，對變電所的主要電氣設(shè)備、電氣主接線、保護裝置及接地網(wǎng) 進行初步設(shè)計。在最后對所有的電氣設(shè)備，電氣主接線，電氣的二次接線，電氣設(shè)備 保護裝置等進行優(yōu)化使整個設(shè)計方案能夠達到安全、可靠、經(jīng)濟、環(huán)保地對用戶供電 的目的。 110kv 變電所的設(shè)計需要既能保證安全可靠性和靈活性，又要

15、保證保護環(huán)境、節(jié) 約資源、易于實現(xiàn)自動化設(shè)計方案。在 110kv 變電所電氣主接線簡單清晰、接地和保 護安全高效、電磁輻射污染最小已是大勢所趨。因而，110kv 變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整 體出發(fā),力求電氣主接線簡化,配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護系統(tǒng)。 第 2 章 電氣主接線設(shè)計 主接線應(yīng)該考慮運行的可靠、靈活性、經(jīng)濟合理性、可擴建性等。 2.1 110kv 電氣主接線側(cè) 由于此變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負荷增長而擬建的。那么其負荷為 地區(qū)性負荷。變電站 110kv 側(cè)和 10kv 側(cè)，均為單母線分段接線。在采用單母線、分段 單母線或雙母線的 35kv110kv 系統(tǒng)中，當不允許停電檢修斷路器時

16、，應(yīng)設(shè)置旁路母 線46。 根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案，如圖 2.1 及圖 2.2 所示。 qfc qfpqfpqfpqfp qfc qfp wp w2 w1 圖 2.1 單母線分段接線 圖 2.2 雙母線帶旁路母線接線 對圖 2.1 及圖 2.2 所示方案、綜合比較，見表 2-1。 表 2-1 主接線方案比較表 項目 方案 方案方案 技 術(shù) 簡單清晰、操作方便、 易于發(fā)展 可靠性、靈活性較好 分段較復(fù)雜 運行可靠、運行方式 靈活、便于事故處理、 易擴建 母聯(lián)斷路器可代替需 檢修的出線斷路器工作 倒閘復(fù)雜，易誤操作 經(jīng) 濟 設(shè)備少、投資小 母線便于向兩端擴建 占地大、設(shè)備多、投

17、 資多 母聯(lián)斷路器兼作旁路 斷路器節(jié)省投資 在技術(shù)上（可靠性、靈活性）第種方案稍顯優(yōu)勢，但綜合考慮到經(jīng)濟上則方案 優(yōu)勢明顯。鑒于此站為地區(qū)變電站應(yīng)具有較高的可靠性和靈活性以及經(jīng)濟性。經(jīng)綜 合分析，決定選第種方案為設(shè)計的最終方案。 2.2 35kv 電氣主接線側(cè) 電壓等級為 35kv60kv，出線為 48 回，可采用單母線分段接線，也可采用雙 母線接線。為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接 線時，可增設(shè)旁路母線。但考慮到經(jīng)濟性及條件限制本設(shè)計不設(shè)置旁路母線46。 據(jù)上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。如圖 2.3 及圖 2.4 所示。 qfc qfp qfc w1 q

18、f1qf2 圖 2.3 單母線分段接線 圖 2.4 雙母線接線 對圖 2.3 及圖 2.4 所示方案、綜合比較。見表 2-2 表 2-2 主接線方案比較 項目 方案方案單方案雙 技 術(shù) 簡單清晰、操作方便、 易于發(fā)展 可靠性、靈活性好 能進行不停電檢修出線 斷路器，保證重要用戶供 電 供電可靠 調(diào)度靈活 擴建方便 便于試驗 易誤操作 經(jīng)濟 設(shè)備少、投資小 母線便于向兩端擴建 設(shè)備多、配電裝置復(fù) 雜 投資和占地面大 經(jīng)比較兩種方案都具有易擴建這一特性。雖然方案可靠性、靈活性不如方案 ，但其具有良好的經(jīng)濟性。鑒于此電壓等級不高，可選用投資小的方案。 2.3 10kv 電氣主接線側(cè) 610kv 配電

19、裝置出線回路數(shù)目為 6 回及以上時，可采用單母線分段接線。而雙 母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較 高的場合46。 上述兩種方案如圖 2.5 及圖 2.6 所示。 qfc w1 qf2 qf1 w2 qfc w1 qf1qf2 圖 2.5 單母線分段接線 圖 2.6 雙母線接線 對圖 2.5 及圖 2.6 所示方案、綜合比較，見表 2-3 表 2-3 主接線方案比較 項目 方案方案單分方案雙 技 術(shù) 不會造成全所停電 調(diào)度靈活 保證對重要用戶的供電 任一斷路器檢修，該回路 必須停止工作 供電可靠 調(diào)度靈活 擴建方便 便于試驗 易誤操作 經(jīng)濟 占地少 設(shè)備

20、少 設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜 投資和占地面大 經(jīng)過綜合比較方案在經(jīng)濟性上比方案好，且調(diào)度靈活也可保證供電的可靠性。 所以選用方案。 2.4 站用電接線側(cè) 一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式。故提出單母線分段接線和單 母線接線兩種方案。 上述兩種方案如圖 2.7 及圖 2.8 所示。 qfc w1 qf2 qf1 w2 w1 qf2 qf1 圖 2.7 單母線分段接線 圖 2.8 單母線接線 對圖 2.7 及圖 2.8 所示方案、綜合比較，見表 2-4。 表 2-4 主接線方案比較 經(jīng)比較兩種方案經(jīng)濟性相差不大，所以選用可靠性和靈活性較高的方案。 2.5 主變壓器的選型 2.5.1 主變壓

21、器容量的確定 1、負荷容量計算： (2-1)%)51.( cos . 1 s ks （式中：k 為同時率，為有效功率，為功率因數(shù)） 1 scos 項目 方案方案單分方案單 技 術(shù) 不會造成全所停電 調(diào)度靈活 保證對重要用戶的供電 任一斷路器檢修，該回 路必須停止工作 擴建時需向兩個方向均 衡發(fā)展 簡單清晰、操作方便、 易于發(fā)展 可靠性、靈活性差 經(jīng)濟 占地少 設(shè)備少 設(shè)備少、投資小 110kv 側(cè) akv s . 5 . 48435 %)51 (8 . 0)60007000(85 . 0 30009 . 0)80007000(85 . 0 110 35kv 側(cè) 35 0.8700080000.

22、930000.85700060000.81 5% 30614.7. s kv a 10kv 側(cè) 10 0.85350035000.9(400020002000)0.85 10000.8(1 5%) 16323.6. s kv a （注：式中的 5%為線路損耗） 2、主變壓器容量確定的要求： 1）主變壓器容量一般按照變電站建成后 510 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到 遠期 1020 年的負荷發(fā)展，并且因為負荷年增長率為 5%，則 6 年后 5 110 (1 5%) 61.817. ss mv a 2） 根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要 負荷的變電站，應(yīng)考慮當一

23、臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設(shè)計及過負荷能力 后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷：對一般性變電站停運時，其余變壓 器容量就能保證全部負荷的 6070%，故本變電站選擇兩臺主變壓器每臺變壓器各自 承擔。當一臺主變壓器停運時，另一臺則承擔 70%s 的負荷。 1 30.909. 2 smv a 即 61.817 70% 43.272. s mv a 主 所以本變電站可以選用兩臺 50mva 的變壓器就可以滿足要求了 3、相數(shù)的確定： 主變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的容量、制造水平，可靠性要求及運 輸條件等因素。當不受運輸條件限制時，在 330kv 及以下的變電所中，一般都應(yīng)選

24、用 三相變壓器，經(jīng)綜合考慮，在滿足技術(shù)及經(jīng)濟條件的情況下，本所主變壓器選用三相 式變壓器 4、冷卻方式的確定： 對 110kv 電壓級采用自然風(fēng)冷卻，為使熱量散發(fā)到空氣中，變壓器上裝有片狀或 管狀輻射式冷卻器，以增加油箱冷卻面積。 5、調(diào)壓方式和分接頭的確定： 主變調(diào)壓方式有無載及有載調(diào)壓兩種。因本所側(cè)母線電壓受系統(tǒng)運行方式影響不 大，電壓波動在允許偏移（5%）范圍內(nèi)，故采用無載調(diào)壓，而無載調(diào)壓的主變有 5 個分接頭（），一般設(shè)于高壓（110kv）側(cè)，因為同樣容量下高壓側(cè)電流最 2 2.5% 小，最容易操作分接頭。 6、繞組接線組別的確定： 為消除三次諧波的影響，可以選用 011nn y y

25、d 7、變電站主變壓器型號的選擇： 具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器 容量的 15%以上或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器 采用三繞組。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調(diào)壓方式，且 規(guī)程上規(guī)定對電力系統(tǒng)一般要求 10kv 及以下變電站采用一級有載調(diào)壓變壓器。故本站 主變壓器選用有載三圈變壓器12。 我國對于 110kv 及以上都采用 y 形連接。 故主變參數(shù)如下表： 表 2-5 主變壓器參數(shù) 電壓組合及分接范圍 短路阻抗（%） 空載 電流 （% ） 容量 分配 （% ） 空載損 耗 （kw ） 負載損 耗 （kw

26、） 連接 組 型號 高壓中壓低壓 高-中高-低中-低 sfsz9- 50000/ 110 1108 1.25% 3855 % 10 5 11 10.517 5 6.5 0.91100 100 100 49.7 189yn， yn0,d 11 8、站用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器 容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負荷需要和留有 10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用。考慮到兩臺站用變壓器為采用暗備用方式， 正常情況下為單臺變壓器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當任意一臺變 壓器因故障被斷開后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。 kva s 106 %101 075.96 站 9

27、、站用變型式的選擇 考慮到目前我國配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實現(xiàn)電力設(shè)備逐步向無油化過渡的 目標，可選用干式變壓器。 故站用變參數(shù)如下： 表 2-6 站用變壓器參數(shù) 電壓組合 型號 高壓高壓分接范圍低壓 連接組標 號 空載 損耗 負載 損耗 空載 電流 阻抗電 壓 s9-200/1010;6.3;65%0.4y,yn00.482.61.34 因本站有許多無功負荷，且離發(fā)電廠較近，為了防止無功倒送也為了保證用戶的 電壓，以及提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性，應(yīng)進行合理的無功補償。 根據(jù)設(shè)計規(guī)范第 3.7.1 條自然功率應(yīng)未達到規(guī)定標準的變電所，應(yīng)安裝并聯(lián)電容 補償裝置，電容器裝置應(yīng)設(shè)置在主變

28、壓器的低壓側(cè)或主要負荷側(cè)，電容器裝置宜用中 性點不接地的星型接線915。 電力工程電力設(shè)計手冊規(guī)定“對于 35-110kv 變電所，可按主變壓器額定容量 的 10-30%作為所有需要補償?shù)淖畲笕萘啃詿o功量，地區(qū)無功或距離電源點接近的變電 所，取較低者。地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所，取較低者，地區(qū)無功 缺額較多或距離電源點較遠的變電所取較高者。 2.6 主變壓器中性點的運行方式 1、主變壓器的 110kv 側(cè)采用中性點直接接地方式 a.主變壓器中性點接地點的數(shù)量應(yīng)該使電網(wǎng)所有短路點的綜合零序電抗與綜合正 序電抗之比小于 3。以使單相接地時健全相上工頻過電壓不超過閥型避雷器的 01 /

29、xx 滅弧電壓；并且11.5 以使單相接地短路電流不超過三相短路電流。 01 /xx b.所有普通變壓器的中性點都應(yīng)該經(jīng)隔離開關(guān)接地，以便于運行調(diào)度以及靈活選 擇接地點。當變壓器中性點可能斷開運行時，若該變壓器中性點絕緣不是按照線電壓 設(shè)計，應(yīng)該在中性點安裝避雷器保護。 c.選擇接地點時應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)該使電網(wǎng)解列成為中性點不接地點， 雙母線接線有兩臺及以上主變壓器時，可以考慮兩臺主變壓器中性點直接接地。 2、10kv 及 35kv 側(cè)采用中性點經(jīng)過消弧線圈接線方式 a. 當 663kv 電網(wǎng)采用中性點不接地方式，但當單相接地故障電流大于 30a（610kv 電網(wǎng)） ，或 10a（20

30、68kv 電網(wǎng)）時，中性點應(yīng)該經(jīng)消弧線圈接地。 b.消弧線圈臺數(shù)、容量及型號選擇3033。 1）.臺數(shù)：消弧線圈在本所中的要求 在任何運行方式下，電網(wǎng)不得失去消弧線圈的補償，故可分別選擇兩臺消弧線圈 分別裝置在兩臺主變壓器中性點上，并且當一臺消弧線圈故障時，兩臺變壓器合用一 臺消弧線圈時，應(yīng)該分別用隔離開關(guān)與變壓器中性點相連，平時運行只合其中一組隔 離開關(guān)，防止誤操作。 2）.由 1）中已經(jīng)確定的選擇的兩臺消弧線圈，由于安裝在接線三繞組 00 /yy 變壓器中性點上的消弧線圈的容量。不應(yīng)超過變壓器三相總?cè)萘康?50%，并且不得大 于三繞組變壓器任一繞組的容量。 即 （2- q 50%50000

31、 50%25000 varsk 主變壓器 2） 由于本所選用的主變壓器中，高、中、底壓的容量分配為 100%/100%/100%故可以 選用容量小于 25000kvar 的消弧線圈。 由于： (k=1.35) （2- 3 c c u qki 3） 且架空線 （2- 3 2.710 ce iul 4） 電纜線路 （2- 0.1 cc iul 5） 對于 10kv 側(cè) （2- ccc iii 6） 對于 10kv 系統(tǒng)，附加的變電站電容電流為 16% 故 （2- 1.16 cc ii 7） 計算得 20.62 c ia 1.35 20.62 10.53 168.754 var q k 對于 35k

32、v 系統(tǒng)，附加的變電站電容電流為 13% 故 （2- 1.13 cc ii 8） 計算得 29.366 c ia 1.35 29.366 38.53 881.208 var q k 消弧線圈的分接頭數(shù)量用于變壓器的一般不小于 5 個 3）選型 經(jīng)過 2）中計算及設(shè)計可靠性、今后的發(fā)展及經(jīng)濟性等方面的綜合考慮選擇兩臺 容量分別為 1000kva 的 dxy-1000/38.5 油侵式消弧線圈 表 2-7 dxy-1000/38.5 油侵式消弧線圈參數(shù) 型號額定電壓（kv）額定電流（a）額定容量（kva） dxy-1000/38.538.5501000 dsjy-220/10.510.541220

33、 第 3 章 無功功率補償 3.1 無功補償?shù)母拍罴爸匾?無功補償是指在交流電力系統(tǒng)中，就可看成為有功電源負荷和無功電源負荷兩個 并存且不可分割的電力系統(tǒng)，在運行、設(shè)計、監(jiān)測、管理中，借助功率因數(shù)把有功系 統(tǒng)和無功系統(tǒng)有機地聯(lián)系起來，形同一個整體。它的存在保持了交流電力系統(tǒng)的電壓 水平，保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和用戶的供電質(zhì)量，并可以使電網(wǎng)傳輸電能的損失 最小。 3.2 無功補償裝置類型的選擇 3.2.1 無功補償裝置的類型 無功補償裝置可分為兩大類：串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置。 目前常用的補償裝置有：靜止補償器、同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器。 3.2.2 常用的三種補償裝置的比較及選擇 靜止補償

34、器： 靜止補償器由電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器 可吸收無功功率，根據(jù)調(diào)壓需要，通過可調(diào)電抗器吸收電容器組中的無功功率，來調(diào) 節(jié)靜止補償其輸出的無功功率的大小和方向。但此設(shè)備造價太高且調(diào)節(jié)不能連續(xù)的缺 點，故不在本設(shè)計中采用。 同步調(diào)相機： 同步調(diào)相機相當于空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統(tǒng)提供無功功 率而起到無功電源的作用，可提高系統(tǒng)電壓。 電力電容器： 電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。它所提供的無功功率值 與所節(jié)點的電壓成正比。電力電容器的裝設(shè)容量可大可小。而且既可集中安裝，又可 分散裝設(shè)來接地供應(yīng)無功率，運行時功率損耗亦較小。此外，

35、由于它沒有旋轉(zhuǎn)部件， 維護也較方便。為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，也可將電容器連接成若干組，根據(jù) 負荷的變化，分組投入和切除。綜合比較以上三種無功補償裝置后，選擇電力電容器 作為無功補償裝置30。 無功補償裝置容量的確定：并聯(lián)電容器裝置的分組，現(xiàn)場經(jīng)驗一般按主變?nèi)萘康?10-30來確定無功補償裝置的容量。 電力電容器裝置的接線： 電力電容器裝置的基本接線分為星形（y）和三角形（）兩種。經(jīng)常使用的還有 由星形派生出來的雙星形，在某種場合下，也采用有由三角形派生出來的雙三角形。 從電氣工程電氣設(shè)計手冊 （一次部分）p502 頁表 9-17 中比較得，應(yīng)采用雙星形接 線。因為雙星形接線更簡單，而且可

36、靠性、靈敏性都高，對電網(wǎng)通訊不會造成干擾， 適用于 10kv 及以上的大容量并聯(lián)電容器組。 中性點接地方式： 對該變電所進行無功補償，主要是補償主變和負荷的無功功率，因此并聯(lián)電容器 裝置裝設(shè)在變電所低壓側(cè)，故采用中性點不接地方式。當功率因數(shù)不滿足要求時，首 先進行自然功率因數(shù)補償，在進行人工補償8。 3.3 電力電容器的容量計算 1) 負荷側(cè)所需要補償?shù)淖畲笕菪詿o功量計算式： （3- 12 22 12 22 12 (|) 1 cos1 cos () coscos cfmfm fm qptgtg p 1） 由于負荷側(cè)為高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調(diào)整裝置的電力用戶， 故 2 cos0.

37、9 2）具體計算部分 （1）35kv 側(cè)負荷 0.8 (70008000300070006000) 24800 p kw 222 111 0.8 (70008000)130001(70006000)1 0.90.850.8 415099.252 var q k 所以 854 . 0 252.1509924800 24800 cos 2222 1 qp p 且因為 24800 fm ppkw 22 11 24800(11) 0.8540.9 6957.265 var cfm q k （2）10kv 側(cè)負荷 kwp13600)100020002000350040003500(85 . 0 222

38、111 0.85 (35003500)1(400020002000)1 10001 0.90.850.8 7278.567 var q k 所以 882 . 0 567.727813600 13600 cos 2222 1 qp p 且因為 13600 fm ppkw var327.2796)1 9 . 0 1 1 882 . 0 1 (13600 22 kqcfm 選型部分如下表： 表 3-1 電力電容器參數(shù) 型號額定電壓（kv）額定電流（a）額定容量（kvar） wbfmhl3130003/11 11157.53000 wbamhl124003/ 5 . 38 35107.87200 第

39、4 章 配電裝置及避雷器的規(guī)劃 4.1 10kv 配電裝置的規(guī)劃 由于該電壓等級較低，可選擇屋內(nèi)布置。采用兩層裝配與成套混合式布置，因 610kv 三層及兩層裝配式配電裝置通過設(shè)計、施工及運行的長期實踐；所暴露出的 問題和缺陷較多，主要有：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工期長，檢修不方便，操作不方便。近年來有 些工程設(shè)計采用型雙母線成套開關(guān)柜，組成兩層裝配與成套混合式布置，從而 使配電裝置的結(jié)構(gòu)大為簡化，大大的減少了建筑安裝工作量，縮短了建設(shè)周期及土地 使用量，也方便了運行操作813。 4.2 35kv 配電裝置的規(guī)劃 在現(xiàn)有的 35kv 屋外布置及屋內(nèi)布置兩者中可選屋內(nèi)式布置，這樣可減少土地的占 用量，并且由于

40、本所 35kv 側(cè)選用的是單母分段接線，故可以采用多油斷路器的兩層 35kv 配電裝置，或采用少油斷路器的單層 35kv 配電裝置8。 4.3 110kv 配電裝置的規(guī)劃 在該電壓等級可選用的配電裝置包括：普通中型配電裝置、半高型配電裝置、高 型配電裝置及屋內(nèi)配電裝置。考慮到占地面積，工期長短，材料使用量等經(jīng)濟因素及 操作檢修方面的綜合因素，本所最終采用近年來較為普遍采用的半高型配電裝置15。 4.4 避雷器的規(guī)劃 首先須考慮避雷器安裝處電力系統(tǒng)電壓等級的額定電壓，避雷器只能安裝在與其 額定電壓相應(yīng)的電壓等級上。以及滅弧電壓：為保證工頻續(xù)流電弧在每一次過零時間 靠熄滅，所允許加在避雷器上的最高

41、工頻電壓，避雷器的滅弧電壓應(yīng)大于其安裝處相 導(dǎo)體上可能出現(xiàn)的最高工頻電壓，這個可能出現(xiàn)的最高工頻電壓與系統(tǒng)中性點，運行 線，不正常運行或故障類型等有關(guān)，當系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)下發(fā)生過電壓使避雷器 動作時，避雷器裝在相電壓下滅弧，若避雷器動作時系統(tǒng)內(nèi)同時有不對稱短路，則全 相的對地電壓有可能高于相電壓，這時避雷器就必須在高于相電壓的條件下滅弧。其 次須考慮工頻放電電壓沖擊放電電壓、殘壓、保護比及切斷比 以上各參數(shù)中，前五個為基礎(chǔ)指標參數(shù)，后兩個為導(dǎo)出指標。 依據(jù)以上條件選擇避雷器型號參數(shù)如下： 表 4-1 避雷器參數(shù) 型號 額定電壓 （kv） 滅弧電壓工頻電壓 沖擊放電電壓峰 值小于(kv) f

42、cz3-110j110100170ug195250 fcz-35354170ug85122 yc-101012726ug3145 第 5 章 短路電流計算 5.1 參數(shù)分析 設(shè)取，且設(shè)架空線路電抗為，電纜電抗 100. b smv a bav vv 0.4/xkm ，取無限大電網(wǎng)的次暫態(tài)電勢，負荷電勢為。則發(fā)電機 1 0.08/ l xkm 21e 1 0.8e g-1/g-2 1 100 0.165 1250.85 0.112 x 21 0.112xx 發(fā)電機側(cè)變壓器 12 /tt 34 100 0.13 150 0.087 xx 主變壓器電抗：由以知主變壓器型號參數(shù)： （5- (1 2)(

43、1 3)(2 3) %10.5,%17 18,%6.5 sss vvv 取17. 5 1） 1(1 2)(1 3)(2 3) 1 %(%)10.75 2 ssss vvvv 所以 2(1 2)(2 3)(1 3) 1 %(%)0.25 2 ssss vvvv 3(1 3)(2 3)(1 2) 1 %(%)6.75 2 ssss vvvv 各繞組等值電抗分別為 （5- 2 3 1 1 2 3 % 10 100 10.75110 10 100100000 13 sn n vv x s 2） （5- 2 3 2 2 % 10 100 0.3 sn n vv x s 3） （5- 2 3 3 3 %

44、10 100 8.17 sn n vv x s 4） 主變壓器等值電路圖如下： x1x1 x3 x3x2 x2 110kv 10kv 35kv 圖 5-1 主變壓器等值電路圖 經(jīng)過星-三變換得 （5- 1212123 1212 / 1 6.11 2 xxxxxx xx 5） （5- 1313132 1313 / 1 166.43 2 xxxxxx xx 6） （5- 2323231 2323 / 1 3.84 2 xxxxxx xx 7） 其等值電路圖如圖 5-2： 110kv 10kv35kv x13x12 x23 圖 5-2 主變壓器星-三變換圖 再進行一次三-星變換得 （5- 1213

45、1 121323 6.499 zz z zzz 8） （5- 1223 2 121323 0.15 zz z zzz 9） （5- 2313 3 121323 4.084 zz z zzz 10） 將所得的變壓器各側(cè)阻抗歸算為標幺值如下： 1 2 100 6.4990.049 115 x 2 2 100 0.150.011 37 x 3 2 100 4.08403.672 10.5 x 其等值電路圖如圖 5-3： 10kv35kv 110kv 0.049 -0.0113.672 圖 5-3 三-星變換圖 5.2 最大運行方式短路電流計算 系統(tǒng) c 為無限大功率電源時，它到 110kv 雙母線的

46、電抗標幺植 .max 1600. d smv a （5- max .max 100 0.0625 1600 b s d s x s 11） 短路阻抗圖如下： gs f1 f3 f2 35kv10kv 3.672 110kv 0.291 0.09 0.049 -0.011 圖 5-4 短路阻抗圖 由短路阻抗圖知，當點發(fā)生三相短路時，其等值電路圖如下： 1 f gs f1 110kv 0.291 0.09 圖 5-5 點短路圖 1 f 則無限大功率電源側(cè) max 0.090.0625 0.1525 s xxx 1 6.557 s i x 發(fā)電機轉(zhuǎn)移電抗計算 1 0.291 f x 查汽輪發(fā)電機運算

47、曲線數(shù)字表一 （ 1 .11 21250.85 0.2910.856 100 n jsf b s xx s ）知，當 t=0 時的短路電流周期分量的標幺值， 110kv 側(cè) .1 0.12 0.95 js x1.222i 短路電流基準值為 kaib502.0 3115 100 則 110kv 側(cè)短路電流有名值為 ka s iiii n sb 178.5 1103 85.01252 222.1557.6502.0 1103 * 1 沖擊電流為 * (1.821.852) (1.8 1.22221.8525.178)0.502 8.362 msb iiii ka 由短路阻抗圖知，當點發(fā)生三相短路時

48、，其等值電路圖如下： 2 f gs f2 35kv 2.329 0.128 圖 5-6 點短路圖 2 f 發(fā)電機轉(zhuǎn)移電抗則計算電抗 1 2.329 f x 1 .11 2 1250.85 2.3296.85 100 n jsf b s xx s 由于3.45，故把汽輪發(fā)電機側(cè)也看成無限大系統(tǒng) .1js x 其等值電路圖如下圖 s f2 0.121 圖 5-7 等值短路電路圖 則無限大功率電源側(cè) 則 100 2.329/ /0.128 1600 0.184 x 1 5.435 s i x 5.435 fs ii 35kv 側(cè)短路電流基準值為 100 1.5605 337 b ika 則 35kv

49、 側(cè)短路電流有名值為 1.5605 5.4358.481ika 沖擊電流為 （5- 1.852 1.8525.435 1.5605 22.180 msb iii ka 12） 由短路阻抗圖知，當點發(fā)生三相短路時，其等值電路圖如下： 3 f g f3 s 3.8953.821 圖 5-8 點短路電路圖 3 f 發(fā)電機轉(zhuǎn)移電抗計算電抗 1 3.895 f x 由于3.45，故把汽輪發(fā)電機側(cè)也看成 1 .11 2 1250.85 3.89511.456 100 n jsf b s xx s .1js x 無限大系統(tǒng) 其等值電路圖如圖 5-9。 f3 s 1.929 圖 5-9 點短路等效電路圖 3

50、f 則無限大功率電源側(cè) 則 100 3.895/ /3.821 1600 1.992 x 1 0.502 s i x 0.502 fs ii 10kv 側(cè)短路電流基準值為 100 5.5 3 10.5 b ika 則 10kv 側(cè)短路電流有名值為 0.502 5.52.761ika 沖擊電流為 （5- 1.852 1.8520.502 5.5 7.224 msb iii ka 13） 5.3 最小運行方式短路電流計算 系統(tǒng) c 為無限大功率電源時，它到 110kv 雙母線的電抗標幺植 .min 1200. d smv a min .min 100 0.083 1200 b s d s x s

51、短路阻抗圖如右圖： gs f1 f3 f2 35kv10kv 3.672 110kv 0.428 0.181 0.049 -0.011 圖 5-10 短路阻抗圖 由短路阻抗圖知，當點發(fā)生三相短路時，其等值電路圖如下： 1 f g f1 s 0.4280.181 圖 5-11 點等值電路圖 1 f 無限大功率電源側(cè) （5- min 0.1810.083 0.264 s xxx 14） 則 （5- 1 3.788 s i x 15） 發(fā)電機轉(zhuǎn)移電抗則計算電抗 1 0.428 f x 汽輪發(fā)電機側(cè)，查汽輪發(fā)電機運 1 .11 2 1250.85 0.4281.259 100 n jsf b s xx

52、 s 1.259 j x 算曲線數(shù)字表 （）知，當 t=0 時的短路電流周期分量的標幺值 1.00 3.45 j x 0.825i 110kv 側(cè)短路電流基準值為 kaib502.0 3115 100 則 110kv 側(cè)短路電流有名值為： ka s iiii n sb 175 . 3 1103 85 . 0 1252 825 . 0 788. 3502 . 0 1103 * 1 兩相短路電流 （5- (2) 3 2.750 2 iika 16） 沖擊電流為 （5- * (1.821.852) (1.8 0.82521.8523.788) 0.502 6.029 msb iiii ka 17）

53、由短路阻抗圖知，當點發(fā)生三相短路時，其等值電路圖如下： 2 f g f2 s 0.4660.219 圖 5-12 點等值電路圖 2 f 則無限大功率電源側(cè) （5- max 0.2190.083 0.302 s xxx 18） 則 （5-19） 1 0.95 s i x 發(fā)電機轉(zhuǎn)移電抗計算電抗 1 0.466 f x 查汽輪發(fā)電機運算曲線知，當 t=0 時的短路 1 .11 2 1250.85 0.4661.371 100 n jsf b s xx s 電流周期分量的標幺值 0.763i 35kv 側(cè)短路電流基準值為 100 1.5605 337 b ika 則 35kv 側(cè)短路電流有名值為 k

54、a s iiii n sb 984.4 373 85.01252 763.095.05605.1 373 * 1 兩相短路電流 （5- (2) 3 4.489 2 iika 20） 沖擊電流為 * (1.821.852) (1.8 0.76321.8520.95) 1.5605 6.910 msb iiii ka 由短路阻抗圖知，當點發(fā)生三相短路時，其等值電路圖如下： 3 f g f3 s 4.1493.902 圖 5-13 點短路電路圖 3 f 發(fā)電機轉(zhuǎn)移電抗計算電抗 1 4.149 f x 由于3.45，故把汽輪發(fā)電機側(cè)也看成 1 .11 2 1250.85 4.14912.203 100

55、 n jsf b s xx s .1js x 無限大系統(tǒng) 則無限大功率電源側(cè)如圖 5-14 所示。 f3 s 3.848 圖 5-14 點短路等效電路圖 3 f 則 （5- min 3.8480.083 3.931 s xxx 1 0.214 s i x 21） 故 0.214 fs ii 10kv 側(cè)短路電流基準值為 100 5.5 3 10.5 b ika 則 10kv 側(cè)短路電流有名值為 0.214 5.51.177ika 兩相短路電流 （5- (2) 3 1.019 2 iika 22） 沖擊電流為 （5- 1.852 1.8520.214 5.5 3.079 msb iii ka 2

56、3） 短路計算部分計算結(jié)果如下： 表 5-1 短路計算部分計算結(jié)果 電壓等級 短路類型 110kv（） 1 f 35kv（） 2 f 10kv（） 3 f 最大運行方式 i(ka)5.1788.4812.761 (ka) m i 8.36222.1807.224 i(ka)3.1754.9841.177 (ka) m i 6.0296.9103.079 最小運行方式 (ka) )2( i2.7504.4891.019 第 6 章 主要電氣設(shè)備的選擇 6.1 斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗 高壓斷路器的種類分： 油斷路器：采用油作滅弧介質(zhì)，按絕緣結(jié)構(gòu)分為多油式與少油式斷路器。少油式 斷路器的油只作

57、滅弧和觸頭間弧隙的絕緣介質(zhì)，斷路器中的帶電導(dǎo)體與接地部分之間 的絕緣主要采用瓷件，油量少，占地少，廉價，已有長期的運行經(jīng)驗，當前在 110220kv 電壓等級配電裝置中仍然在使用。 壓縮空氣斷路器：采用壓縮空氣做滅弧介質(zhì)，具有大容量下開斷能力強及開斷時 間短的特點，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尚需配置壓縮空氣裝置，價格比較貴，而且合閘時氣噪音 大，所以主要用于 220kv 及以上電壓的室外配電裝置。 sf6 斷路器：采用不可燃和有優(yōu)良絕緣與滅弧性能的 sf6 氣體作滅弧介質(zhì)，具有 優(yōu)良的開斷性能。考慮到其價格較高，且安置在屋內(nèi)需要有良好的通風(fēng)、排風(fēng)和可靠 的撿漏與檢測設(shè)備，以防人員中毒。故不考慮在本次設(shè)計中使

58、用。 真空斷路器：利用真空的高介質(zhì)強度滅弧，具有滅弧時間快、底噪聲、高壽命及 可頻繁操作的優(yōu)點，已在 35kv 及以下配電裝置中獲得最廣泛的采用。真空斷路器切斷 短路電流及分合電動機負荷時，會產(chǎn)生截流過電壓，需采用氧化鋅避雷器等過電壓保 護措施124。 通過以上四種斷路器的比較確定在本次設(shè)計中使用少油式斷路器、真空斷路器分 別作為 110kv、35kv 及以下等級的斷路器的參考選擇類型。 隔離開關(guān)的工作特點是在有電壓、無負荷電流情況下分、合線路。其選擇依據(jù)跟 斷路器基本相同只是隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來通斷負荷電流和短路電流，故隔 離開關(guān)在額定電壓、電流的選擇時無須考慮其開斷電流和短路關(guān)合電

59、流的影響。 表 6-1 高壓斷路器、隔離開關(guān)的選擇及其校驗項目 項目額定電壓額定電流開斷電流額定關(guān)合電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定 高壓斷路器 kpocn ii shk ii 隔離開關(guān) snn uu max iin kt qti 2 shstf ii 同樣，隔離開關(guān)的選擇校驗條件與斷路器相同，其型式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特 點和使用要求等因素，進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。 1. 110kv 主變、出線側(cè) 1) 主變斷路器的選擇與校驗 流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 )(107.551 1103 1000100 05. 1 max ai 具體選擇及校驗過程如下： （1）額定電壓選擇： kvuu snn 110 （

60、2）額定電流選擇： aiin107.551 max （3）額定開斷電流選擇： kaiinbr5.178 根據(jù)發(fā)電廠電氣部分p358 選擇 sw4-110g/1000，其技術(shù)參數(shù)如下表： 表 6-2 sw4-110g/1000 技術(shù)參數(shù)表 型號 額定工 作電壓 (kv) 最高工 作電壓 (kv) 開斷容量 （mv.a ） 額定 電流 （a ） 額定開 斷電流 （ka） 額定短路 關(guān)合電流 （峰值） （ka） 4s 熱 穩(wěn)定電 流 （ka） 固有分 閘時間 （s） 固有合 閘時間 (s) sw4- 110g/1000 1101103500100018.455210.060.25 （4）熱穩(wěn)定校驗：