畢業(yè)論文110KV變電所電氣一次部分設(shè)計(jì)

1、華北電力大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)論 文 題 目:110kv變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)專 業(yè): 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)姓 名: 張猛學(xué) 號(hào): 09201761函 授 站: 鄭州電力高等?？茖W(xué)校日 期: 2011年08月30日110kv變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中的間環(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)，電氣主接線擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)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(jì)建設(shè)一座110kv降壓變電站，首先，根據(jù)

2、主接線的經(jīng)濟(jì)可靠、運(yùn)行靈活的要求選擇各個(gè)電壓等級(jí)的接線方式，在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較，選取靈活的最優(yōu)接線方式。其次，進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)各短路點(diǎn)計(jì)算出各點(diǎn)短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流。最后，根據(jù)各電壓等級(jí)的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進(jìn)行設(shè)備選擇，然后進(jìn)行校驗(yàn)。關(guān)鍵詞: 變電所；變壓器；電力負(fù)荷；電氣主接線；短路電流；電氣設(shè)備the primary design of 110 kv transformer substationabstractthe know-why the learns , real circumstances of this engineering of combinat

3、ion are used , the analysis conscientiously careful by way of to the primary sources , as well as short circuit calculation to decides on the scheme . the selection of the electric owner grasping the transformer substation wiring scheme , the mould selecting of major electric installation , the sele

4、ction of main transformer platform number , capacity and model , as well as the various protections are surely calmly . define finally this110 kv transformer substation electric owners wiring diagram , and accomplishes the preliminary design to the 110kv transformer substation . designing by way of

5、this , i have had a more overall understanding to the design of transformer substation , and makes me learn , not only the reliability will fully be thought over in the engineering designation and the flexibility , and still more will give consideration to many things economy , long-range nature and

6、 technical . key words : transformer substation ；transformer ；power load ；the electricity mainwiring ；the short-circuit current ；electricity equipment目 錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書71.1設(shè)計(jì)資料71.1.1建所目的71.1.2環(huán)境條件：71.1.3負(fù)荷資料71.2 設(shè)計(jì)要求81.2.1編寫技術(shù)說明書81.2.2編寫計(jì)算書81.2.3繪制圖紙8第二章 設(shè)計(jì)說明書92.1、電氣主接線設(shè)計(jì)92.1.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的原則92.1.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)程序

7、92.1.3 主接線形式的選擇112.2 主變壓器的選擇122.3 短路電流的計(jì)算及負(fù)荷計(jì)算132.3.1 短路電流計(jì)算的目的和條件132.3.2 短路時(shí)間的計(jì)算142.3.3 等效電路阻抗及短路電流的計(jì)算142.4、設(shè)備的選擇與校驗(yàn)152.4.1 導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件152.4.2設(shè)備選擇162.5、防雷保護(hù)的確定及接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)212.5.1避雷針的作用212.5.2防雷接地212.5.3防雷保護(hù)方案222.5.4地網(wǎng)的設(shè)計(jì)24第三章 計(jì)算書273.1 電力負(fù)荷的計(jì)算273.2、等效電路電抗的計(jì)算283.3、等效電路短路電流的計(jì)算283.4、設(shè)備的選擇及校驗(yàn)323.4.1高壓斷路器3

8、23.4.2隔離開關(guān)343.4.3電流互感器363.4.4電壓互感器383.4.5 導(dǎo)線38結(jié) 束 語40致謝語41參考文獻(xiàn)42前言電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。本次設(shè)計(jì)為110kv 變電站電氣一次部分初步設(shè)計(jì)，分為設(shè)計(jì)任務(wù)書、說明書、計(jì)算書、設(shè)計(jì)圖紙等四部分。所設(shè)計(jì)的內(nèi)容力求概念清楚，層次分明。！從主接線、短路電流計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇等幾方面對(duì)變電站設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，并繪制了電

9、氣主接線圖。由于本人水平有限，錯(cuò)誤和不妥之處在所難免，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)資料1.1.1建所目的隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，為滿足該地區(qū)負(fù)荷日益增長的需要，提高對(duì)用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，擬建設(shè)一座110/10kv的區(qū)域性降壓變電所。向該地區(qū)供電。1.1.2環(huán)境條件該變電所所址位于平原地帶，交通方便，無特殊環(huán)境污染。該地區(qū)最熱月平均氣溫30，年最高氣溫為40，年平均氣溫15，土壤溫度20。雷暴日：30日/年。1.1.3負(fù)荷資料該地區(qū)負(fù)荷情況:夏季smax=55 mvacosj= 0.8smin=49 mvacosj=0.8冬季smax=39 mv

10、acosj= 0.85smin=33mvacosj=0.8510kv用戶負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料:名稱最大負(fù)荷（mw）功率因數(shù)回路數(shù)#14.50.852#23.50.852#330.852 #450.852#550.852#65.50.852#71.50.851#830.851#940.851#1030.851#1130.8511.2 設(shè)計(jì)要求1.2.1編寫技術(shù)說明書(1)電氣主接線的設(shè)計(jì)(2)負(fù)荷計(jì)算(3)主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量的確定(4)各支路最大負(fù)荷電流(5)短路電流計(jì)算結(jié)果表(6)各電壓級(jí)各主要的電氣設(shè)備結(jié)果表1.2.2編寫計(jì)算書(1)短路電流計(jì)算過程(2)各電壓級(jí)主要的電氣設(shè)備選擇計(jì)算1.2.3繪

11、制圖紙（1） 確定電氣主結(jié)線（2） 確定主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量（3） 確定所用電接線（4） 確定所變壓器的臺(tái)數(shù)和數(shù)量（5） 確定各電壓級(jí)配置（6） 確定各電壓級(jí)各主要的電氣設(shè)備（7） 確定防雷保護(hù)及地網(wǎng)的設(shè)計(jì)第二章 設(shè)計(jì)說明書2.1、電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線是發(fā)電廠、變電所的設(shè)計(jì)主體。采用何種形式的接線，與電力系統(tǒng)原始資料，發(fā)電廠、變電所本身的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定都有較大的影響。因此，主接線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析，正確地處理好各方面的關(guān)系，合理地選擇主接線方案。2.1.1 電氣主接線

12、設(shè)計(jì)的原則電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。在設(shè)計(jì)的過程中，將根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展及電力負(fù)荷增長率的規(guī)劃，給出所設(shè)計(jì)變電所的容量、機(jī)組臺(tái)數(shù)、電壓等級(jí)、出線回路數(shù)、主要負(fù)荷要求、電力系統(tǒng)參數(shù)和對(duì)電廠的具體要求，以及設(shè)計(jì)的內(nèi)容和范圍。設(shè)計(jì)的主接線應(yīng)滿足供電可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)、留有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。設(shè)計(jì)時(shí)，在進(jìn)行論證分析階段，更應(yīng)合理的統(tǒng)一供電可靠性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，以便使設(shè)計(jì)的主接線具有先進(jìn)性

13、和可行性。2.1.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容如下：1） 對(duì)原始資料分析：(1) 工程情況，包括設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期、遠(yuǎn)景），變壓器容量及臺(tái)數(shù)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)極可能的運(yùn)行方式等。(2) 電力系統(tǒng)情況，包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（5-10年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（容量位置和地理位置）和作用，以及與電力系統(tǒng)連接方式和各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。(3) 變壓器的中性點(diǎn)接地方式與電壓等級(jí)、單向接地短路電流、過電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響系統(tǒng)供電的可靠性。2） 對(duì)電氣主接線的基本要求：對(duì)電氣主接線的基本要求，概括的應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面。(1) 可靠性在分析電氣主接

14、線可靠性時(shí)，要考慮變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)及類別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。(a) 電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應(yīng)與系統(tǒng)相適應(yīng)。此次設(shè)計(jì)的110kv變電所在10kv電壓級(jí)有近區(qū)負(fù)荷，容量不大，此時(shí)10kv電壓即宜采用供電可靠性較高的母線接線方式，以便適應(yīng)近區(qū)各類負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。(b) 負(fù)荷性質(zhì)和類別。負(fù)荷按其重要性有類、類和類之分。(c) 設(shè)備的制造水平。電氣設(shè)備制造水平?jīng)Q定的設(shè)備質(zhì)量和可靠程度直接影響著電氣主接線的可靠性。(d) 長期實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。(2) 靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的

15、轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個(gè)方面：(a) 操作的方便性。電氣主接線應(yīng)該在滿足可靠性的條件下，結(jié)線簡(jiǎn)單，操作方便，盡可能使操作步驟少，以便于運(yùn)行人員掌握，不致在操作過程中出差錯(cuò)。(b) 調(diào)度的方便性。電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便的改變運(yùn)行方式，并且在發(fā)生事故時(shí)，要能盡快的切除故障，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小，不致過多的影響對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。(c) 擴(kuò)建的方便性。對(duì)將來要擴(kuò)建的變電站，其主接線必須具有擴(kuò)建的方便性，應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。(3) 經(jīng)濟(jì)性在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間。通常設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性主要從

16、以下幾方面考慮：(a) 節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，并要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用廉價(jià)的電器或輕型電器，以便降低投資。(b) 占地面積小。(c) 電能損耗少。在變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理的選擇變壓器的形式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。(d) 負(fù)荷情況，包括負(fù)荷的性質(zhì)、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。對(duì)電力的負(fù)荷不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系著變電站電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長遠(yuǎn)時(shí)間（5-10年）的檢驗(yàn)。2.1.3 主接線形式的選擇1）110kv電壓等級(jí)主接

17、線的確定方案1：雙母線接線方案2：?jiǎn)文妇€分段方案3：?jiǎn)文妇€分段帶旁路雙母線接線：供電可靠、調(diào)度靈活。當(dāng)母線檢修時(shí)可以不停電，母線故障時(shí)、回路短路時(shí)停電。母線側(cè)隔離開關(guān)檢修時(shí)只停本回路的電。單母線分段：母線故障或檢修時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致全部停電。斷路器檢修時(shí)會(huì)造成回路停電。但接線簡(jiǎn)單、操作維修方便、設(shè)備較少、經(jīng)濟(jì)性好。單母線帶旁路：?jiǎn)文妇€分段帶有專用旁路斷路器的旁路母線接線，可以減少設(shè)備、節(jié)省投資。隨著高壓配電裝置廣泛采用六氟化硫斷路器及國產(chǎn)斷路器、隔離開關(guān)的質(zhì)量逐步提高，同時(shí)系統(tǒng)備用容量的增加、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨于合理和聯(lián)系緊密、保護(hù)雙重化的完善以及設(shè)備檢測(cè)逐步由計(jì)劃檢修向狀態(tài)檢修過渡，為簡(jiǎn)化接線，總的趨勢(shì)將

18、逐步取消旁路設(shè)施。此次110kv側(cè)采用單母線分段的接線方式。這種接線，每一回路都通過一臺(tái)斷路器和一組隔離開關(guān)并連接到母線上。適用范圍：110220kv配電裝置當(dāng)出線回?cái)?shù)不超過5回時(shí)。與雙母線接線相比，單母線分段接線具有下述優(yōu)點(diǎn)：(1) 可以輪流檢修母線而不致中斷供電。只需將要檢修的那一段母線上的所有元件倒閘操作到另一組母線上。(2) 檢修任一回路隔離開關(guān)時(shí)，只停該回路，母線故障后，可迅速恢復(fù)供電。(3) 調(diào)度靈活，各電源和各負(fù)荷回路可以任意分配到某一組母線上。(4) 有利于擴(kuò)建和便于試驗(yàn)。2）10kv電壓等級(jí)主接線的確定采用單母線分段接線方式此方案可以提高供電可靠性和靈活性，對(duì)重要用戶可以從不

19、同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常母線不間斷供電，不致使重要用戶停電，兩段母線同時(shí)故障的幾率很小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時(shí)，亦可用隔離開關(guān)分段，任一段母線故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。2.2 主變壓器的選擇降壓變電所的變壓器（或自耦變壓器）額定容量和臺(tái)數(shù)應(yīng)以下述幾點(diǎn)要求為依據(jù)：(1) 在計(jì)及變壓器過負(fù)荷能力及負(fù)荷增長進(jìn)程的條件下，充分利用所安裝的變壓器容量；(2) 使變電所的每個(gè)發(fā)展階段，能達(dá)到投資最少計(jì)算費(fèi)用最省，并且投資不集中；(3) 供電可靠；(4) 運(yùn)行方便；(5)

20、 變電所擴(kuò)建時(shí)無大改造，且不中斷對(duì)用戶的供電；(6) 對(duì)變壓器額定容量的選擇，特別要重視確定計(jì)算負(fù)荷，盡量得到最準(zhǔn)確地選擇結(jié)果。變壓器的容量大小、型式、規(guī)格：根據(jù)變電所主變壓器選擇的原則，對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，并且任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)變壓器容量應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷的大約70% 75%的需要，因此變壓器容量 s=70%(s+s所用)=0.70(42.266+12.734)=550.70 =38.5mva(1) 相數(shù)根據(jù)所計(jì)算的容量，選用兩臺(tái)雙繞組無勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器。(2) 組數(shù)與結(jié)構(gòu)在110kv中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場(chǎng)所，均可優(yōu)先選用自耦變壓器，

21、其損耗小，價(jià)格低，但主要潮流方向應(yīng)為低高壓同時(shí)向低壓和中壓送電，且變化不宜過大，并注意自耦變壓器限制短路電流的效果較差，所以選用兩臺(tái)雙繞組變壓器。2.3 短路電流的計(jì)算及負(fù)荷計(jì)算2.3.1 短路電流計(jì)算的目的和條件1）短路電流計(jì)算的目的在發(fā)電廠和變電站的設(shè)計(jì)中，短路計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的主要有以下幾個(gè)方面：(1) 電氣主接線的比較。(2) 選擇導(dǎo)體和電器。(3) 在設(shè)計(jì)戶外高型配電裝置時(shí)，需要按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相同和相對(duì)地的安全距離。(4) 在選擇繼電保護(hù)裝置和運(yùn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。(5) 接地裝置的設(shè)計(jì)，也需要用短路電流。2）短路電流的計(jì)算條件為

22、使所選設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定的時(shí)期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，做驗(yàn)算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：(1) 容量與接線。按設(shè)計(jì)的最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為建成后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。(2) 短路種類。一般按三相短路計(jì)算，或其他種類較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則按最嚴(yán)重的情況計(jì)算。(3) 計(jì)算短路點(diǎn)。在計(jì)算電路圖中，同電位的各短路點(diǎn)的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的位置不同而不同。在校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體時(shí)，必須確定電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體處于最嚴(yán)重的短路點(diǎn)，使通過的短路電流校驗(yàn)值為最大。2.3.2 短路時(shí)間的計(jì)算

23、效驗(yàn)熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間tk為急電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和相應(yīng)短路器的全開斷時(shí)間tbr之和，即 一般取保護(hù)裝備的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，這是考慮到主保護(hù)有死區(qū)或拒動(dòng)；而指對(duì)短路器的分閘脈沖傳送到斷路器操作機(jī)構(gòu)的跳閘線圈時(shí)起，到各相觸頭分離后的電弧完全熄滅為止的時(shí)間段。顯然，包括兩個(gè)部分，即式中，為斷路器的分閘時(shí)間，它是由斷路器接到分閘命令起，到滅弧觸頭剛分離的一段時(shí)間，此值可在相應(yīng)手冊(cè)中查出；為斷路器開斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間，它是指由第一個(gè)滅弧觸頭分離瞬間起，到最后一級(jí)電弧熄滅為止的時(shí)間，對(duì)少油斷路器為0.040.06s，對(duì)sf6斷路器壓縮空氣斷路器約為0.020.04s，真空斷路器約為0.015s。斷路器不

24、僅在電路中作為操作開關(guān)，而且在短路時(shí)要迅速可靠的切斷短路電流，作為保護(hù)電器。為此，這種斷路器應(yīng)能在最嚴(yán)重的情況下開斷短路電流，故短路計(jì)算的時(shí)間應(yīng)為主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr1和斷路器固有分閘時(shí)間tin之和，即對(duì)于無延時(shí)保護(hù)，tpr1為主保護(hù)啟動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間之和，一般0.050.06s。為方便設(shè)計(jì)，此處規(guī)定各電源在不同短路點(diǎn)的短路計(jì)算時(shí)間為=4s。2.3.3 等效電路阻抗及短路電流的計(jì)算用于設(shè)備選擇的短路電流是按照變電所最終規(guī)模：兩臺(tái)40mva主變壓器及110kv遠(yuǎn)景系統(tǒng)阻抗，考慮兩臺(tái)主變并列運(yùn)行的方式進(jìn)行計(jì)算的。計(jì)算結(jié)果如下：表一 等效電路阻抗計(jì)算結(jié)果表阻抗名稱系統(tǒng)x發(fā)電機(jī)變壓器主變線路1線路

25、2短路阻抗標(biāo)幺值0.0450.060.0750.2620.180.12表二 短路電流計(jì)算結(jié)果表短路類型短路點(diǎn)編號(hào)短路點(diǎn)位置短路點(diǎn)平均電壓（kv）基準(zhǔn)電流（ka）短路電流周期分量起始有效值短路電流沖擊值（ka）短路電流最大有效值（ka）三相短路f1110kv母線1157.8914.1936.1815.15f210kv母線10.586.3632.8283.6832.822.4、設(shè)備的選擇與校驗(yàn)2.4.1 導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件正確的選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)定的采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資

26、，選擇合適的電氣設(shè)備。1）一般原則(1) 應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要；(2) 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；(3) 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；(4) 選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種；(5) 擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器型號(hào)一致；(6) 選用的新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。2）短路狀態(tài)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)1 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過電器時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）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) 、t電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間2電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的呢公里。亦稱動(dòng)穩(wěn)定，滿足動(dòng)穩(wěn)定的

27、條件：式中 、短路沖擊電流幅值及其有效值、電氣設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流及其有效值下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定：(1) 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷器時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定(2) 采用有限電流電阻熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定(3) 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定3）環(huán)境條件環(huán)境條件主要有溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、濕度、污穢、海拔和地震。由于設(shè)計(jì)條件有限，所以在設(shè)計(jì)中沒有考慮溫度因素。按照工程上的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境溫度為四十度時(shí)，允許按照額定電流長期工作。當(dāng)電器安裝點(diǎn)的環(huán)境高于四十度時(shí)，每增加一度建議額定電流減少1.8%；當(dāng)?shù)陀谒氖葧r(shí)，每降

28、低一度建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。2.4.2設(shè)備選擇結(jié)合以往110kv變電所設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況，本次選用110kv及10kv開關(guān)開斷電流采用31.5ka。并依次對(duì)設(shè)備進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)。主要設(shè)備參數(shù)如下：主變：（雙繞組無勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器）型號(hào)額定容量（kva）額定高壓（kv）額定低壓(kva)空載電流(kva)空載損耗(kw)負(fù)載損耗(kv）阻抗電壓（%）sfl-40000/1104000011022.5%12110.50.74517410.5110kv側(cè)高壓斷路器：高壓斷路器的功能是，不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且能接通和承受一定時(shí)間的短路電流，并能在保護(hù)裝置作

29、用下自動(dòng)跳閘，切斷短路故障。選用sw4-110型斷路器型號(hào)額定電壓(kv)最高工作電壓(kv)額定電流(a)額定開斷電流(ka)動(dòng)穩(wěn)定電流（ka)sw4-110110126125031.5804s穩(wěn)定電流(ka)自動(dòng)重合閘無電流間隔時(shí)間(s)固有分閘時(shí)間(s)合閘時(shí)間(s)斷路器本體質(zhì)量 (三相)(kg)油重(kg)31.50.30.050.43360120110kv側(cè)高壓隔離開關(guān)：高壓隔離開關(guān)的功能是，隔離高壓電源，以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修，其特點(diǎn)是不允許帶負(fù)荷操作。選用gw4-110dw型隔離開關(guān)型號(hào)額定電壓(kv)額定電流(a)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)單

30、相質(zhì)量(kg)2s4s5s主刀閘接地刀閘gw4-110dw1101600010031.5cs17g、cj2-gcs17g255110kv側(cè)電流互感器：電流互感器的功能是：(1) 將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈返男‰娏鳎?a或1a），使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化，小型化，價(jià)格便宜和便于屏內(nèi)安裝；(2) 使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證設(shè)備和人身的安全。選用lcwb4-110型號(hào)的電流互感器型號(hào)額定電流比(a)級(jí)次組合準(zhǔn)確級(jí)次二次負(fù)荷()10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)(倍數(shù))質(zhì)量(kg)0.5級(jí)1級(jí)3級(jí)二次負(fù)荷()倍數(shù)(倍)油質(zhì)量總質(zhì)量lcwb4-110(2500)0.527514

31、5580b12.430b22.420b3220110kv側(cè)電壓互感器：電壓互感器的功能：（1）將一次回路的高電壓變?yōu)槎位芈返牡碗妷?，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化，小型化，并使其結(jié)構(gòu)巧，價(jià)格便宜和便于屏內(nèi)安裝；（2）使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證設(shè)備和人身的安全。選用jcc2-110電壓互感器型號(hào)額定電壓一次繞組1額定容量(v.a)二次繞組2 額定容量(v.a)最大容量(v.a)一次繞組二次繞組輔助繞組0.20.5133p6pjcc2-110110/0.1/0.15001000200010kv側(cè)斷路器：應(yīng)采用少油高壓斷路器，放置在戶內(nèi)，型號(hào)為sn10-10/3000-4

32、3.3型號(hào)額定電壓(kv)額定電流(a)額定開斷電流(ka)額定斷流容量(mva)極限通過電流峰值(ka)熱穩(wěn)定電流有效值(ka)合閘時(shí)間(s)故有分閘時(shí)間(s)sn10-10sn10-10/3000-43.310300043.375013043.3(4s)0.20.06型號(hào)操作循環(huán)機(jī)械壽命(次)油重自重(無油)配用操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)sn10-10sn10-10/3000-43.3分-180s-合分-180s-合分105013190cd1010kv側(cè)隔離開關(guān)：采用gn2-10/3000型號(hào)的隔離開關(guān)型號(hào)額定電壓(kv)額定電流(a)動(dòng)穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流三相質(zhì)量(kg)有效值峰值2s4s5s1

33、0sgn2-10/3000103000301004020705015410kv側(cè)電流互感器：選擇lmc-10型3000/5的電流互感器型號(hào)額定電流比級(jí)次組合準(zhǔn)確等級(jí)二次負(fù)荷10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定長度h(mm)準(zhǔn)確等級(jí)二次負(fù)荷()倍數(shù)電流(ka)倍數(shù)電流(ka)倍數(shù)0.513lmc-102000,3000/5,4000,5000/50.5/0.50.5及30.531.2327561062010kv側(cè)電壓互感器：選用型號(hào)為jsw-10三臺(tái)單相三繞組電壓互感器型號(hào)額定電壓一次繞組1額定容量(v.a)二次繞組2 額定容量(v.a)最大容量(v.a)一次繞組二次繞組輔助繞組0.20.5133p6pj

34、sw-10100.10.1/3120200480960110kv側(cè)母線的選擇：選用lgj-210/25型鋼芯鋁絞線標(biāo)稱截面鋁/鋼(mm2)半徑 (mm)重量(kg/km)標(biāo)稱截面鋁/鋼(mm2)外徑(mm)質(zhì)量(kg/m)lgj-210/2519.98789.1 lgj-500/4530 168810kv側(cè)母線的選擇：選用槽形硬導(dǎo)體鋁錳合金lmy3570型導(dǎo)線截面尺寸雙槽導(dǎo)體截面s()集膚效應(yīng)系數(shù)導(dǎo)體載流量(a)截面系數(shù)()慣性矩()慣性半徑()質(zhì)量(kg/m)高度h(mm)寬度b(mm)厚度t(mm)彎曲半徑r(mm)1506571035701.075565014.7681.979.675高

35、壓熔斷器110kv 選用rw6-110型型號(hào)額定電壓 （kv）額定電流（a）最大開端容量（mva）工頻干耐受電壓（kv）工頻濕耐受電壓（kv）全波沖擊耐受電壓（kv）質(zhì)量（kg）rw6-110110100100028021546015010kv 選用rn2 10/0.5型型號(hào)額定電壓（kv）額定電流 （a）開斷容量不小于（mva）最大開斷電流（ka）熔管數(shù)質(zhì)量熔斷器熔管 rn210/0.5 60.51000 8516090.9避雷器：避雷器配置原則：配電裝置每組母線上，一般應(yīng)裝設(shè)避雷器；220kv及以下的變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一臺(tái)避雷器；以下情況中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避

36、雷器：a： 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)分級(jí)絕緣，且裝設(shè)有隔離開關(guān)時(shí)；b： 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為全絕緣，但變電所為單進(jìn)線且為單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)；c： 不接地或經(jīng)過消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線變壓器中性點(diǎn)。110kv，220kv線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。結(jié)果如下：型號(hào)組合方式額定電壓kv滅弧電壓kv工頻放電電壓kv預(yù)放電時(shí)間1.5-20s5ka沖擊電流下的殘壓幅值fcz110單獨(dú)元件110126255-290345332fz10單獨(dú)元件1012.726-314545所內(nèi)變壓器選用s9-500/10型變壓器型號(hào)額定容量（kva）額定高壓（kv）額定低壓(kva)空載電流(kva)空載損

37、耗(kw)負(fù)載損耗(kv）阻抗電壓（%）s9-500/105001022.5%0.40.41.41000500042.5、防雷保護(hù)的確定及接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)2.5.1避雷針的作用 防直擊雷最常用的措施是裝設(shè)避雷針，它是由金屬制成，比被保護(hù)設(shè)備高，具有良好接地的裝置，其作用是將雷吸引到自己身上并安全導(dǎo)入地中，從而保護(hù)了附近比它矮的設(shè)備，建筑免受雷擊。 所謂避雷針的保護(hù)范圍是指被保護(hù)物在此空間范圍內(nèi)不致遭受雷擊而言。它是在實(shí)驗(yàn)中用沖擊電壓下小模型的放電結(jié)果求出的，由于它與近似直流電壓的雷云對(duì)空間極長間隙下的放電有很大差異，所以這一保護(hù)范圍并沒有得到科學(xué)界的公認(rèn)，但我們可以把它看成一種用以決定避雷針高度與

38、數(shù)目的工程辦法。2.5.2 防雷接地接地是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點(diǎn)通過導(dǎo)體與大地保持等電位,電力系統(tǒng)的接地按其功用可分三類:(1) 工作接地:根據(jù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要而設(shè)置的接地，它所要求的接地電阻值約在0.5-10的范圍內(nèi)。(2) 保護(hù)接地:不設(shè)這種接地，電力系統(tǒng)也能正常運(yùn)行,但為了人身安全而將電氣設(shè)備的金屬外殼等加以接地,它是在故障的條件下才發(fā)揮作用的,它所要求的接地電阻值處于1-10的范圍內(nèi)。(3) 防雷接地:用來將雷電流順利泄入大地,以減小它所引起的過電壓,它的性質(zhì)似乎介于前兩種接地之間,它防雷保護(hù)裝置不可缺少的組成部分，它有些像工作接地;但它又是保障人身安全的有力

39、措施,而且只有在故障下才發(fā)揮作用，它又有些像保護(hù)接地,它的阻值一般在1-30的范圍內(nèi)。由此可見,接地電阻取10較合適。查接地裝置 (沖擊系數(shù))與 (接地裝置的沖擊利用系數(shù))表,選用一字形的接地體。查得:0.45 , (式中:沖擊電流下的電阻; 工頻電流下的電阻)0.45104.52.5.3 防雷保護(hù)方案對(duì)直擊雷的防護(hù)一般采用避雷針或避雷線。對(duì)雷電侵入波的防護(hù)的主要措施是閥式避雷器限制過電壓幅值,同時(shí)輔之以相應(yīng)措施,以限制流過閥式避雷器的雷電流和降低侵入波的陡度。為了防止變電所遭受直接雷擊,需要安裝避雷針、避雷線和輔設(shè)良好的接地網(wǎng)。裝設(shè)避雷針(線)應(yīng)該使變電所的所有設(shè)備和建筑物處于保護(hù)范圍內(nèi)。還

40、應(yīng)該使被保護(hù)物體與避雷針(線)之間留有一定距離，因?yàn)槔字睋舯芾揍?線)瞬間的地電位可能提高。如果這一距離不夠大，則有可能在它們之間發(fā)生放電，這種現(xiàn)象稱避雷針(線)對(duì)電氣設(shè)備的反擊或閃絡(luò)。逆閃絡(luò)一旦出現(xiàn),高電位將加到電氣設(shè)備上，有可能導(dǎo)致設(shè)備絕緣的損壞。為了避免這種情況發(fā)生,被保護(hù)物體與避雷針間在空氣中以及地下接地裝置間應(yīng)有足夠的距離。按實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)校驗(yàn)后，我國標(biāo)準(zhǔn) 目前推薦和應(yīng)滿足下式要求:0.20.1h, 0.30.24.50.10.34.5在對(duì)較大面積的變電所進(jìn)行保護(hù)時(shí),采用等高避雷針聯(lián)合保護(hù)要比單針保護(hù)范圍大。因此，為了對(duì)本站覆蓋,采用四支避雷針。被保護(hù)變電所總長108.5m,寬79.5

41、m,查手冊(cè)，門型架構(gòu)高15m。避雷針的擺放如圖所示。79.5m;108.5m135m所以,需要避雷針的高度為:1534.3m四只避雷針分成兩個(gè)三只避雷針選擇.驗(yàn)算:首先驗(yàn)算123號(hào)避雷針對(duì)保護(hù)的高度:12號(hào)針之間的高度：34.323m15m23號(hào)針之間的高度：34.318.815m13號(hào)針之間的高度: 34.334.31915.1m15m由上可見,對(duì)保護(hù)物的高度是能滿足要求的。對(duì)保護(hù)寬度:12號(hào)針的保護(hù)寬度:1.5 ()1.5(2315) 12023號(hào)針之間的寬度:1.5 ()1.5(18.815) 5.70由此可見,對(duì)保護(hù)物的寬度是能滿足要求的。所以,123針是滿足要求的。由于4針的擺放是長

42、方形,所以，134針也是滿足要求的。即,四只高度選為35m的避雷針能保護(hù)整個(gè)變電所。2.5.4 接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)（1） 設(shè)計(jì)說明變電站需要有良好的接地裝置，以滿足工作安全和防雷保護(hù)接地要求。一般做法是根據(jù)安全和工作接地的要求，敷設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后再在避雷針和避雷器下面增加接地體，以滿足防雷接地的要求。總的接地電阻為水平接地體接地電阻和垂直接地體接地電阻的并聯(lián)等效阻值。一般要求總的接地電阻r 0.50不符合要求，若間距取得比4m小，則不符合經(jīng)濟(jì)性的要求，所以取4m最好。第三章 計(jì)算書3.1 電力負(fù)荷的計(jì)算10kv側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表：負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(mw)功率因數(shù)costan回路數(shù)計(jì)算負(fù)荷無功(mvar)有功（mw）#14.50.850.6222.795.29#23.50.850.6222.173.5#330.850.6221.863#450.850.6223.15#550.890.5122.555#65.50.850.6223.415.5#71.50.850.6