變電站設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)新

1、 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）湖 南 科 技 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）題目110-35-6.3-kv變電所設(shè)計(jì)作者馬白學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)號(hào)0804010310指導(dǎo)教師張敏二一二年 六月 七 日70- -湖 南 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 信息與電氣工程 院 電氣 系（教研室）系（教研室）主任: （簽名） 年 月 日學(xué)生姓名: 馬白 學(xué)號(hào): 0804010328 專(zhuān)業(yè): 電氣工程及自動(dòng)化 1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專(zhuān)題： 110-35-6.3kv變電所設(shè)計(jì) 2 學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自 2011年 3 月 1 日開(kāi)始至 2011 年 6 月 7 日

2、止3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料： 電源和用戶(hù)資料，供電技術(shù)，計(jì)算機(jī)在廠礦供電中的應(yīng)用，電氣工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，工廠供電。4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容： （1）變電所概況說(shuō)明；（2）負(fù)荷計(jì)算與功率因數(shù)補(bǔ)償；（3）變壓器選擇；（4）供電系統(tǒng)主接線方案選擇（5）短路電流計(jì)算；（6）供電線路選擇；（7）主要電氣設(shè)備選擇；（8）繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)；（9）防雷設(shè)計(jì)；（9）接地及其他。5 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說(shuō)明與圖紙或論文等）及要求：1） 論文，嚴(yán)格按照湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)范的有關(guān)要求打印裝訂。2） 主接線原來(lái)圖。6 發(fā)題時(shí)間： 2011 年 3 月 1 日指導(dǎo)教師： （簽名）

3、學(xué) 生： （簽名）湖 南 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ)主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)指導(dǎo)人： （簽名）年 月 日 指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)： 湖 南 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究?jī)?nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)評(píng)閱人： （簽名）年 月 日 評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)： 湖 南 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄日期： 學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 題目： 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：

4、1 設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)共頁(yè)2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙共頁(yè)3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)共頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問(wèn)題情況等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)答辯委員會(huì)主任： （簽名）委員： （簽名）（簽名）（簽名）（簽名） 答辯成績(jī)： 總評(píng)成績(jī)： 摘 要變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，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(hù)的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。這次設(shè)計(jì)以110kv降壓變電所為主要設(shè)計(jì)對(duì)象，分析變電站的原始資料確定變電所的主接線；通過(guò)負(fù)荷計(jì)算確定主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)。根據(jù)短路計(jì)算的結(jié)

5、果，對(duì)變電所的一次設(shè)備進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)。同時(shí)完成配電裝置的布置、防雷保護(hù)及接地裝置方案的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞: 變電所電氣主接線；短路電流計(jì)算；一次設(shè)備；防雷保護(hù)abstracta substation is an important component of electricity system and has the direct impact on the security and rational operation of the whole power systems, it is the intermediate which links power plants and users, an

6、d plays an important role in changing and distributing electrical energy. my design considers the terminal 110kv substations as the main design target, and makes analysis on the original data of substation and defines its main wiring; through the calculations of load to determine the main transforme

7、rs number, capacity and types. my design also focuses on selecting and proofreading for the one-time equipment of substation according to result of calculation for short-circuit; at the same time i complete the design about the distribution devices layout, mine-protection and earthing devices. keywo

8、rds: substation electrical main wiring ；short-circuit current calculation ；one-time equipment ；mine-protection目錄第一章 引言11.1 概述11.11 變電所的位置，作用11.12 電源的基本情況11.13. 用戶(hù)的基本情況21.2本變電所的設(shè)計(jì)原則2第二章 負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償32.1.負(fù)荷計(jì)算32.1.1 6.3kv負(fù)荷計(jì)算32.1.2 35kv的負(fù)荷計(jì)算42.2 變壓器的選擇42.21變壓器臺(tái)數(shù)的選擇42.22 變壓器容量的選擇42.2.3 主變相數(shù)的選擇52.2.4繞組數(shù)的選

9、擇52.2.5 主變調(diào)壓方式的選擇52.2.6 連接組別的選擇52.2.7 容量比以及冷卻方式的選擇62.3 無(wú)功功率的補(bǔ)償62.31無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)哪康?2.32無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算6第三章電氣主接線設(shè)計(jì)83.1 主接線接線方式83.1.1 單母線接線83.1.2 單母線分段接線83.1.3 單母分段帶旁路母線83.1.4 橋型接線83.2.5 雙母線接線93.1.6 雙母線分段接線93.2 電氣主接線的選擇103.2.1 6.3kv電氣主接線103.2.2 35kv電氣主接線113.2.3 110kv電氣主接線12第四章 短路電流計(jì)算144.1 短路計(jì)算的目的144.2短路電流的計(jì)算14第五章

10、 高壓電器的選擇和校驗(yàn)165.1 選擇設(shè)備的一般原則和基本要求165.2 高壓斷路器的選擇175.2.1 斷路器選擇的具體技術(shù)條件175.2.2 斷路器選擇及校驗(yàn)185.3 隔離開(kāi)關(guān)的選擇225.3.1 隔離開(kāi)關(guān)選擇的具體技術(shù)條件225.3.2 隔離開(kāi)關(guān)選擇計(jì)算235.4 電流互感器選擇275.4.1 電流互感器的選擇技術(shù)條件275.4.2 電流互感器選擇及校驗(yàn)285.5 電壓互感器選擇計(jì)算315.5.1 電壓互感器選擇技術(shù)條件315.5.2 電壓互感器選擇325.6 各級(jí)電壓母線的選擇335.6.1裸導(dǎo)體選擇的具體技術(shù)條件335.6.2 母線的選擇計(jì)算345.6.3 引接線的選擇計(jì)算36第六

11、章 繼電保護(hù)配置406.1 變電所母線保護(hù)配置406.2 主變壓器的主保護(hù)406.3 主變壓器的后備保護(hù)40第七章 防雷接地447.1 避雷器的選擇427.1.1 避雷器的配置原則427.1.2 避雷器選擇技術(shù)條件427.1.3 避雷器的選擇和校驗(yàn)447.2變電所的進(jìn)線段保護(hù)467.3 避雷針的配置477.3.1 避雷針位置的確定477.4接地裝置的設(shè)計(jì)497.4.1設(shè)計(jì)原則497.4.2 接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析497.4.3 降低接地網(wǎng)電阻的措施507.4.4 接地刀閘的選擇與校驗(yàn)50結(jié)束語(yǔ)53參考文獻(xiàn)54致謝54附錄54第一章 引言1.1 概述本次設(shè)計(jì)題目為110kv變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

12、此設(shè)計(jì)任務(wù)旨在體現(xiàn)對(duì)本專(zhuān)業(yè)各科知識(shí)的掌握程度，培養(yǎng)對(duì)本專(zhuān)業(yè)各科知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用的能力，同時(shí)檢驗(yàn)本專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)四年以來(lái)的學(xué)習(xí)結(jié)果。此次設(shè)計(jì)首先根據(jù)任務(wù)書(shū)上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)擬建變電站的概括以及出線方向來(lái)考慮，并通過(guò)對(duì)負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定了110kv，35kv，6.3kv以及站用電的主接線，然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算及供電范圍確定了主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，同時(shí)也確定了站用變壓器的容量及型號(hào)，在根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算結(jié)果，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了選型校驗(yàn)，同時(shí)考慮到系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，必須有相應(yīng)的保護(hù)裝置，因此對(duì)繼電保護(hù)做了簡(jiǎn)要說(shuō)明。對(duì)于來(lái)自外部的雷電

13、過(guò)電壓，則進(jìn)行了防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)，最后對(duì)整體進(jìn)行規(guī)劃布置,從而完成110kv變電所一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.11 變電所的位置，作用變電所是電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場(chǎng)所，是電力系統(tǒng)的重要組成部分，他直接影響這個(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(hù)的中間環(huán)節(jié)，起著變化和分配電能的作用。變電所是電力轉(zhuǎn)換站，用以提高或降低電壓，并分配用電量。 從發(fā)電廠送電到用戶(hù)家中的過(guò)程中，變電所扮演的角色，可比喻為高速公路的交流道。從發(fā)電廠送電到用戶(hù)家中的過(guò)程中， 車(chē)輛在上高速公路前須在交流道先行加速；同理，電廠發(fā)出的電要先經(jīng)過(guò)變電所升高電壓才可大量快速的輸送。車(chē)輛要進(jìn)入市區(qū)，必

14、須下交流道減速慢行，再駛向大街小巷，同樣的，高壓電須經(jīng)過(guò)變電所降低電壓才可依序分送各地，并逐段降低到用戶(hù)可使用的電壓。1.12 電源的基本情況 1電源分析與本所相連接的電源有兩個(gè)110kv，具體情況如下：1） 電源1：來(lái)自地區(qū)變電所110kv母線，發(fā)電機(jī)容量可視為無(wú)線大，地區(qū)變電所110kv母線最大短路容量2700mva，最小短路容量2300mva，距離本所35km。2） 電源2：來(lái)自另一地區(qū)變電所110kv母線，發(fā)電機(jī)容量可視為無(wú)限大，地區(qū)變電所110kv母線最大短路容量2400mva，最小短路容量2100mva，最小短路容量2100mva，距離本所30km。1.13 用戶(hù)的基本情況1）6.

15、3kv負(fù)荷參數(shù)表負(fù)載名稱(chēng)統(tǒng)計(jì)容量負(fù)荷性質(zhì)需要系數(shù)自然功率因數(shù)供電距離1車(chē)間8501類(lèi)0.380.620.72車(chē)間14500.500.63車(chē)間14001類(lèi)0.470.60.34車(chē)間17000.61.15車(chē)間19002類(lèi)0.510.60.46車(chē)間12001類(lèi)0.400.620.7 2）35kv負(fù)荷參數(shù)負(fù)載名稱(chēng)統(tǒng)計(jì)容量需用系數(shù)自然功率因數(shù)供電距離用戶(hù)130000.60.60.9用戶(hù)240000.60.60.9用戶(hù)345000.60.60.9用戶(hù)425000.60.60.91.2本變電所的設(shè)計(jì)原則變電所的所用電是變電所的重要負(fù)荷，因此，在所用電設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照運(yùn)行可靠、檢修和維護(hù)方便的要求，考慮變電所發(fā)展

16、規(guī)劃，妥善解決因建設(shè)引起的問(wèn)題，積極慎重地采用經(jīng)過(guò)鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，保證變電所安全，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行 第二章 負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償要選擇主變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計(jì)算各側(cè)的負(fù)荷，包括站用電負(fù)荷6.3負(fù)荷、35kv負(fù)荷。2.1.負(fù)荷計(jì)算1)各組負(fù)荷計(jì)算公式：1、有功功率 pkxpei2、無(wú)功功率 q=ptg3、視在功率 s=式中：pei:每組設(shè)備容量之和，kw； kx:需用系數(shù)； cos :功率因數(shù)2) 總負(fù)荷的計(jì)算：1、 有功功率：p=ktp2、 2、無(wú)功功率：q=ktq3、視在功率：s=4、自然功率因數(shù)：cos1 = p/

17、s式中：kt:組間同時(shí)系數(shù)，取為0.850.92.11 6.3kv負(fù)荷計(jì)算表2.1 6.3kv負(fù)荷計(jì)算結(jié)果6.3kv負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算表負(fù)載名稱(chēng)裝機(jī)容量負(fù)荷性質(zhì)（類(lèi)別）需用系數(shù)功率因數(shù)實(shí)際容量供電距離（km）p(kw)q(kvar）s（kva）1 車(chē)間8501類(lèi)0.380.62323409 521 0.72 車(chē)間14501類(lèi)0.50.6725967 1208 0.83 車(chē)間14001類(lèi)0.470.6658877 1097 0.34 車(chē)間17002類(lèi)0.510.68671156 1445 1.15 車(chē)間19002類(lèi)0.510.69691292 1615 0.46 車(chē)間12001類(lèi)0.40.624806

18、07 774 0.7全廠總負(fù)荷8500-40225308 6660 考慮同時(shí)系數(shù)總負(fù)荷7650-36204777 5994 按年遞增2.5%，15年內(nèi)不擴(kuò)建11079 -5115 6820 8525 2.1.2 35kv的負(fù)荷計(jì)算表2.2 3.5kv負(fù)荷計(jì)算結(jié)果35kv負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算表負(fù)載名稱(chēng)裝機(jī)容量負(fù)荷性質(zhì)需要系數(shù)功率因數(shù)實(shí)際容量供電距離（類(lèi)別）p(kw)q(kvar）s（kva）（km）用戶(hù)13000一類(lèi)0.60.61800240030000.9用戶(hù)24000一類(lèi)0.60.62400320040000.9用戶(hù)34500一類(lèi)0.60.62700360045000.9用戶(hù)42500一類(lèi)0.60.

19、61500200033600.9全廠總負(fù)荷14000-84001120014860-按年遞增2.5%，15年內(nèi)不擴(kuò)建19781.6-11868.981582319779.79-2.2 變壓器的選擇2.21變壓器臺(tái)數(shù)的由原始資料可知，我們本次設(shè)計(jì)的變電站是一個(gè)位于城鎮(zhèn)邊的110kv降壓變電所，主要是接受110kv，通過(guò)主變向35kv和6.3kv線路輸送，是一個(gè)一般的地區(qū)變電站。由于出線中有多回類(lèi)負(fù)荷，停電會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成重大的影響。因此選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性為了提高供電的可靠性，防止因一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)影響整個(gè)變電站的供電，變電站中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，互為備用，可以避免因主變檢修或故

20、障而造成對(duì)用戶(hù)的停電。故可選擇兩臺(tái)主變壓器。2.22 變壓器容量的選擇根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在設(shè)計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷：對(duì)一般性變電站停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量就能保證全部負(fù)荷的6070%。所以，兩臺(tái)主變壓器應(yīng)各自承擔(dān)15mva。當(dāng)一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)則承擔(dān)70%為22.328mva。故選兩臺(tái)1.5mva的主變壓器就可滿(mǎn)足負(fù)荷需求2.23 主變相數(shù)的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件，可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素，特別是大型變壓器尤其需要考慮其運(yùn)輸可

21、能性保證運(yùn)輸尺寸不超過(guò)遂洞、涵洞、橋洞的允許通過(guò)限額，運(yùn)輸重量不超過(guò)橋梁、車(chē)輛、船舶等運(yùn)輸工具的允許承載能力，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kv及以下的變電所均應(yīng)選用三相變壓器。本次設(shè)計(jì)的變電站是一個(gè)110kv變電站，位于市郊，交通便利，不受運(yùn)輸條件限制，故可選擇三相變壓器.2.2.4 繞組數(shù)的選擇在具有三種電壓等級(jí)的變電站中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器采用三繞組變壓器，因?yàn)橐慌_(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制電器和輔助設(shè)備，比相對(duì)應(yīng)的兩臺(tái)雙繞組變壓器的都較少。本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電等級(jí)，中、低壓

22、側(cè)負(fù)荷容量均為主變壓器容量的15%以上，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量，及占地面積等因素，因此選擇三繞組變壓器。普通三繞組變壓器價(jià)格在自耦變壓器和分裂變壓器之間，安裝以及調(diào)試靈活，滿(mǎn)足各種繼電保護(hù)的要求，又能滿(mǎn)足調(diào)度的靈活性，它還分為無(wú)激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿(mǎn)足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)，它的供電可靠性也高。綜上分析，本次設(shè)計(jì)的變電所選擇普通三繞組變壓器。2.2.5 主變調(diào)壓方式的選擇變壓器的電壓調(diào)整是用分接開(kāi)關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換稱(chēng)為無(wú)激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在5%以?xún)?nèi)。另一種是帶負(fù)載切換，稱(chēng)為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。對(duì)于110kv

23、的變壓器，宜考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓方式，所以本次設(shè)計(jì)的變電站選擇有載調(diào)壓方式。2.2.6 連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有y和。我國(guó)110kv及以上電壓，變壓器繞組都采用yo連接，35kv亦采用y連接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地，35kv以下電壓，變壓器繞組都采用連接。全星形接線雖然有利于并網(wǎng)時(shí)相位一致的優(yōu)點(diǎn)，且零序阻抗較大，對(duì)限制單相短路電流有利，同時(shí)也便于接入消弧線圈，但是由于全星形變壓器三次諧波無(wú)通路，因此將引起正弦波電壓的畸變，并對(duì)通訊設(shè)備發(fā)生干擾，同時(shí)對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度有影響,采用接

24、線可以消除三次諧波的影響。本次設(shè)計(jì)的變電所的三個(gè)電壓等級(jí)分別為110kv、35kv和6.3kv，所以選用主變的接線組別為yn,yn0,d11接線方式。2.2.7 容量比以及冷卻方式的選擇根據(jù)原始資料計(jì)算可知，35kv和6.3kv側(cè)負(fù)荷容量都比較大。主變壓器一般采用的冷卻方式有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻,小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻,大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。在水源充足，為了壓縮占地面積的情況下，大容量變壓器也有采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻方式的。強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻方式散熱效率高，節(jié)約材料，減少變壓器本體尺寸，其缺點(diǎn)是這樣的冷卻方式要有一套水冷卻系統(tǒng)和

25、有關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量大。本次設(shè)計(jì)的變電所位于郊區(qū)，對(duì)占地要求不是十分嚴(yán)格，所以應(yīng)采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。綜上所述，故選擇主變型號(hào)為ssz1015000/110變壓器。如下表2.3表2.3 ssz10-15000/110變壓器參數(shù)型號(hào)電壓組合及分接范圍阻抗電壓損耗kw空載電流連接組高壓中壓低壓空載負(fù)載高中高低中低42.314814yn，yn0,d11ssz10-15000/110110356.310.517-186.52.3 無(wú)功功率的補(bǔ)償2.31無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)哪康墓β室驍?shù)低降低了發(fā)電機(jī)和變壓器的出力，增加了輸電的損耗和電壓損失。電力系統(tǒng)要求用戶(hù)的功率因數(shù)不低于0.9，

26、因此，必須采取措施提高功率因數(shù)。2.32無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算1）計(jì)算考慮主變損耗后的自然功率因數(shù)cos1：p1=p+ pb = kwq1=q+ qb = kvarcos1= p1/p12+q12=2)取定補(bǔ)償以后的功率因數(shù)cos2為0.953)計(jì)算補(bǔ)償電容器的容量：qc=k1p(tg1-tg2) = kvar 式中：k1=0.80.9將cos 由0.6提高到0.95所需要的補(bǔ)償容量為 qc=k1p(tg1-tg2)=3682kvar4）采用bgf2001w型苯甲基硅油紙、薄膜復(fù)合并聯(lián)電容器如下表2.4表2.4 電容器參數(shù)用戶(hù)名稱(chēng)電容器型號(hào)規(guī)格電壓kv取定的功率因數(shù)每臺(tái)電容器的容量電容器臺(tái) 數(shù)總補(bǔ)

27、償容量補(bǔ)償后功率因數(shù)全 所bgf2001w6.3kv0.6200kvar1836000.95第三章電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要核心部分，也是電力構(gòu)成的重要環(huán)節(jié)。電氣主接線設(shè)計(jì)是依據(jù)變電所的最高電壓等級(jí)和變電所的性質(zhì)，選擇出某種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。3.1 主接線接線方式3.1.1 單母線接線 優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線或母線隔離開(kāi)關(guān)等）故障時(shí)檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電，單母線可用隔離開(kāi)關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障的母線段分開(kāi)后才能恢復(fù)非故

28、障母線的供電。適用范圍：6-10kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)5回；35-63kv配電裝置出線回路數(shù)不超過(guò)3回；110-220kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)2回。3.1.2 單母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶(hù)停電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。適用范圍：6-10kv配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)；35kv配電裝置出線回路數(shù)為4-

29、8回時(shí)；110-220kv配電裝置出線回路數(shù)為3-4回時(shí)。3.1.3 單母分段帶旁路母線這種接線方式在進(jìn)出線不多，容量不大的中小型電壓等級(jí)為35-110kv的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。3.1.4 橋型接線1、內(nèi)橋形接線優(yōu)點(diǎn)：高壓斷器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。缺點(diǎn)：變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，影響一回線路的暫時(shí)停運(yùn)；橋連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行；出線斷路器檢修時(shí)，線路需較長(zhǎng)時(shí)期停運(yùn)。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，變電所并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長(zhǎng)，故障率較高的情況。2、外橋形接線優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。缺點(diǎn)：線路的切除和

30、投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)變壓器暫時(shí)停運(yùn)。高壓側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器較長(zhǎng)時(shí)期停運(yùn)。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，變電所并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較少的情況。3.1.5 雙母線接線優(yōu)點(diǎn)：1）供電可靠,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障時(shí)，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開(kāi)關(guān)，只停該回路。2）調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3）擴(kuò)建方便。向雙母線的左右任何的一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電。4）便于試驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試

31、驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開(kāi)，單獨(dú)接至一組母線上。缺點(diǎn)：1）增加一組母線和使每回線路需要增加一組母線隔離開(kāi)關(guān)。2）當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開(kāi)關(guān)誤操作，需在隔離開(kāi)關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。適用范圍：6-10kv配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)；35kv配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過(guò)8回時(shí)，或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)；110-220kv配電裝置，出線回路數(shù)為5回及以上時(shí)，或110-220kv配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時(shí)。3.1.6 雙母線分段接線雙母線分段可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線

32、上，對(duì)大容量且相互聯(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(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問(wèn)題，而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建優(yōu)點(diǎn)。但容易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)需要停運(yùn)線路。占地面積較大。一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時(shí)，母線不分段。3.2 電氣主接線的選擇3.2.1 6.3kv電氣主接線 根據(jù)資料顯示,由于6.3kv的出線為6回，其中所用電6回，且有一類(lèi)負(fù)荷，可以初步選擇以下兩種方案：1)單母分段帶旁母且分段斷路器兼作旁路斷路器, 610kv配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時(shí)，如果有一類(lèi)負(fù)荷可采用單母線分段帶旁路接線, 如圖3.1。圖3.1單母

33、線分段帶旁母接線2)雙母接線，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(chǎng)合,如圖3.2。圖3.2雙母線接線表3.1 6.3kv主接線方案比較 方案 項(xiàng)目 方案 單母分段帶旁母方案 雙母接線技術(shù) 不會(huì)造成全所停電 調(diào)度靈活 保證對(duì)重要用戶(hù)的供電 任一斷路器檢修，可以用利用旁路不會(huì)造成停電 擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建供電可靠調(diào)度靈活擴(kuò)建方便便于試驗(yàn)易誤操作經(jīng)濟(jì) 占地少設(shè)備少可選擇用分段斷路器兼作旁路斷路器設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜投資和占地面大經(jīng)過(guò)綜合比較方案在經(jīng)濟(jì)性上比方案好，且調(diào)度靈活也可保證供電的可靠性。在根據(jù)此變電站的用途,所以選用方案。3.2.2 35kv電氣主接

34、線根據(jù)資料顯示,由于35kv的出線為4回，一類(lèi)負(fù)荷較多，可以初步選擇以下兩種方案：1）單母分段帶旁母接線且分段斷路器兼作旁路斷路器，電壓等級(jí)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。 圖3.3單母線分段帶旁母接線2）雙母接線 圖3.4雙母線接線表3.2 35kv主接線方案比較 方案項(xiàng)目 方案單母分段帶旁母方案雙母接線技術(shù)簡(jiǎn)單清晰、操作方便、易于發(fā)展可靠性、靈活性差 旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶(hù)供電 擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建 供電可靠 調(diào)度靈活 擴(kuò)建方便 便于試驗(yàn) 易誤操作經(jīng)濟(jì) 設(shè)備少、投資小用母線分段斷路器兼作旁路斷

35、路器節(jié)省投資設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜投資和占地面大雖然方案可靠性、靈活性不如方案，但其具有良好的經(jīng)濟(jì)性。鑒于此電壓等級(jí)不高，可選用投資小的方案。3.2.3 110kv電氣主接線根據(jù)資料顯示，由于110kv沒(méi)有出線只有2回進(jìn)線，可以初步選擇以下兩種方案： 1）橋行接線,根據(jù)資料分析此處應(yīng)選擇內(nèi)橋接線。上述兩種方案如圖3.5及圖3.6所示。 圖3.5 內(nèi)橋接線2）單母接線。圖3.6單母線分段接線表2.3 110kv主接線方案比較方案內(nèi)橋接線方案單母分段技術(shù)接線清晰簡(jiǎn)單調(diào)度靈活，可靠性不高 簡(jiǎn)單清晰、操作方便、易于發(fā)展 可靠性、靈活性差經(jīng)濟(jì)占地少使用的斷路器少設(shè)備少、投資小經(jīng)比較兩種方案都具有接線簡(jiǎn)單這

36、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(jì)性?？蛇x用投資小的方案。第四章 短路電流計(jì)算在電力系統(tǒng)運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)遭到破壞對(duì)用戶(hù)的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。4.1 短路計(jì)算的目的1）在選擇電氣主接線時(shí)，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，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間

37、和相對(duì)地的安全距離。4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)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)。4.2短路電流的計(jì)算根據(jù)導(dǎo)體的電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定和導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，短路電流計(jì)算公式如下：基準(zhǔn)電流 基準(zhǔn)電抗短路電流有效值沖值電流短路全電流系統(tǒng)阻抗值線路阻抗值各繞組等值電抗取17，取6，取10.5 表4.1 短路計(jì)算結(jié)果參數(shù)短路點(diǎn)基準(zhǔn)電壓uav(kv)短路電流有名值(ka)短路電流沖擊值ish(ka)短路全電流值（ka）d11155.51414.0348.290d2376.93017.63810.06d36.314.33036.47321.24 第五章 高壓電器的選擇和校驗(yàn)導(dǎo)體和設(shè)備的選擇

38、是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)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)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。5.1 選擇設(shè)備的一般原則和基本要求1、基本要求1）應(yīng)滿(mǎn)足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)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)盡量使新老設(shè)備的型號(hào)一致；6）選用的新品，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、按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備1）電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓不

39、得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓即 .(5.1)一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在220kv及以下時(shí)為，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的一般不超過(guò)1.1。2）電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周?chē)h(huán)境溫度q 0下，導(dǎo)體和電器的長(zhǎng)期允許電流應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流。即 (5.2)由于變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的 = 1.05 （為電器額定電流）。(5.3)3）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度q和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度q 0不等時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流i可按下式修正 .(5.4)導(dǎo)體或電氣設(shè)備長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度我國(guó)目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度=40，裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為+25。

40、3、按短路情況校驗(yàn)設(shè)備在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)取三相短路時(shí)的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定.1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)式為 . (5.5)上式中：短路電流的熱效應(yīng)（ka2s）t秒內(nèi)設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值（ka2s）t設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s）2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式為 或. (5.6)上式中: ,短路沖擊電流幅值及其有效值 ,-廠家給出的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值5.2 高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)

41、備。5.2.1 斷路器選擇的具體技術(shù)條件1）電壓選擇同式(5.1)2）電流選擇同式(5.2)由于高壓開(kāi)斷器沒(méi)有連續(xù)過(guò)載的能力，在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，及取最大持續(xù)工作電流。3)開(kāi)斷電流選擇高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流，不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量即 (5.7)當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算可用進(jìn)行選擇，為短路電流值。4)短路關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊電流值即 (5.8)5)熱穩(wěn)定校驗(yàn)式同(5.5)6)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式同(5.6)5.2.2 斷路器選擇及校驗(yàn)1、110k

42、v進(jìn)線側(cè)斷路器選擇1）額定電壓選擇： =110 2）額定電流選擇： 考慮到電源進(jìn)線發(fā)生故障，所以相應(yīng)回路的 即： =0.262ka3）按開(kāi)斷電流選擇：5.514 ka 即5.514ka4）按短路關(guān)合電流選擇：14.034ka 即14.034ka根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇lw11110型sf6斷路器其參數(shù)如表5.1 表5.1 110kv斷路器參數(shù)表型號(hào)額定電壓ue(kv)最高工作電壓額定電流ie(a)額定開(kāi)斷電流 (ka)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(ka)額定短路關(guān)合電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)固有分閘時(shí)間(ms)全開(kāi)斷時(shí)間(ms)4slw11110110kv126160030.5808031.50.040

43、.075）校驗(yàn)熱穩(wěn)定，取后備保護(hù)為1.5s,全開(kāi)斷時(shí)間0.07s=1.5+0.07=1.57s=36.229 kas=31.53=2976.75 kas即滿(mǎn)足要求6）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： =80ka14.034ka滿(mǎn)足要求故選擇戶(hù)外lw11110型sf6斷路器能滿(mǎn)足要求，由上述計(jì)可列出下表： 表 5.2 110kv斷路器計(jì)算結(jié)果表 設(shè)備項(xiàng)目lw11110型產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)110kv110kv1600a262a80ka14.034ka30.5ka5.545ka80ka14.034ka2976.75 kas36.229 kas2、35kv斷路器選擇1）額定電壓選擇： =352）額定電流選擇： 即： =0.

44、433ka3）按開(kāi)斷電流選擇：6.930ka 即6.930ka4）按短路關(guān)合電流選擇：17.638ka 即17.638ka根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇lw835型sf6斷路器其參數(shù)如表5.3表 5.3 35kv斷路器參數(shù)表型號(hào)額定電壓ue(kv)最高工作電壓額定電流ie(a)額定開(kāi)斷電流(ka)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(ka)額定短路關(guān)合電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)固有分閘時(shí)間(ms)全開(kāi)斷時(shí)間(ms)4slw83535kv40.51600256363250.040.065）校驗(yàn)熱穩(wěn)定: ，取后備保護(hù)為1.5s,全開(kāi)斷時(shí)間為0.06s=1.5+0.06=1.56s=73.697 kas =254=2500

45、kas即 滿(mǎn)足要求。6）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： =17.638ka63ka 滿(mǎn)足要求。由以上計(jì)算表明選擇戶(hù)外lw835型斷路器能滿(mǎn)足要求，列出下表：表 5.4 35kv斷路器計(jì)算結(jié)果表 設(shè)備項(xiàng)目lw835型產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)35kv35kv1600a433a63ka17.638ka30.5ka6.930ka 63ka17.638ka2500kas73.697kas3、6.3kv斷路器選擇1）額定電壓選擇： =6.3kv 2）額定電流選擇： 即： =2.4056a3）按開(kāi)斷電流選擇：14.330ka 即14.330ka4）按短路關(guān)合電流選擇：36.473ka 即36.473ka根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇zn-

46、10/1600-31.5型真空斷路器其參數(shù)如表5.5表 5.5 6.3kv斷路器參數(shù)表型號(hào)額定電壓ue(kv)最高工作電壓額定電流ie(a)額定開(kāi)斷電流iekd(ka)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(ka)額定短路關(guān)合電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)固有分閘時(shí)間(ms)合閘時(shí)間(ms)2szn-6.3/1600-31.56.3kv11.5160031.5808031.50.050.15）校驗(yàn)熱穩(wěn)定: ，取后備保護(hù)為1.5s,固有分閘時(shí)間為0.05s,取滅弧時(shí)間為0.04s = 1.5+0.09=1.59s =356.058kas=31.52=1984.5kas即 滿(mǎn)足要求6）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： =36.473ka80ka 滿(mǎn)足要求故選擇戶(hù)內(nèi)zn-6.3/1600-31.5型真空斷路器能滿(mǎn)足要求，由上述計(jì)算可列下表如表5.6：表 5.6 6.3kv斷路器計(jì)算結(jié)果表 設(shè)備項(xiàng)目zn-6.3/1600-31.5型產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)6.3kv6.3kv1250a456a80ka36.473ka31.5ka14.330ka80ka36.473ka19