110kV百河變電所的設(shè)計

1、110kv“百河”變電所設(shè)計摘要本次主要目的是進行110KV降壓變電所設(shè)計。設(shè)計在符合國家標(biāo)準的基礎(chǔ)之上首先依據(jù)原始資料所給系統(tǒng)及所有負荷的參數(shù)和線路，通過對所建變電所及出線的考慮和對負荷資料分析，使其盡可能滿足國家有關(guān)電力工程的設(shè)計規(guī)范和當(dāng)?shù)貙嶋H情況，以確保安全性、經(jīng)濟性與可靠性的要求。本次設(shè)計了110KV、35KV、10KV側(cè)主接線的形式并繪制了電氣主接線圖。然后確定了主變壓器臺數(shù)、容量、及型號，以此得出了各元件的參數(shù)。并簡化等效網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)接線圖,選擇短路點計算,根據(jù)短路電流計算結(jié)果和最大持續(xù)工作電流、選擇并檢查電氣設(shè)備,確定配電裝置。根據(jù)負載和短路計算,變壓器,母線繼電保護整定計算和

2、配置。本次對防雷和接地及補償裝置進行了簡單的分析計算。保證了供電可靠性，降低了運行成本，減少了事故風(fēng)險。關(guān)鍵詞：變電所設(shè)計；電氣主接線；設(shè)備選擇；繼電保護；防雷接地AbstractThe main purpose is for 110 kv step-down substation design.Design to meet the national standards on the basis of the first on the basis of the original data to the system and all parameters and load, based on t

3、he built substations and qualification of consideration and analysis of load data, make it as much as possible to meet the relevant national electric power engineering design code and local actual situation, to ensure the safety, economy and reliability requirements.The design of 110 kv, 35 kv and 1

4、0 kv side in the form of the main wiring and draw the main electrical wiring diagram.And then determines the main transformer sets, capacity and model, to get the parameters of each element.And simplify the equivalent network of electric power system wiring diagram, select the short-circuit point ca

5、lculation, according to the result of short circuit current calculation and maximum continuous working current, select and check the electrical equipment, distribution equipment is determined.According to the load and short circuit calculation, transformer, bus relay protection setting calculation a

6、nd configuration.The lightning protection and grounding and the compensation device for the simple analysis and calculation.Ensure the power supply reliability, reduce the operation cost, reduce the risk of the accident.Key words: The design of the substation; the main electrical wiring; equipment s

7、election; relay protection; lightning protection grounding目 錄摘要IAbstractII1. 緒論11.1 變電所的作用11.1.1 變電所在電力系統(tǒng)中的地位11.1.2 電力系統(tǒng)供電要求11.1.3 電力系統(tǒng)的額定電壓21.2 我國變電所及其設(shè)計的發(fā)展趨勢21.2.1 我國變電所的發(fā)展趨勢21.2.2 我國變電所設(shè)計方面的發(fā)展趨勢41.3 變電所設(shè)計的要求51.4 變電所的分類62. 任務(wù)書72.1 原始資料72.1.1 負荷情況72.1.2 系統(tǒng)情況72.1.3 自然條件82.1.4 設(shè)計內(nèi)容及要求83. 變電所主變壓器的選擇93

8、.1主變壓器的選擇94. 電氣主接線設(shè)計104.1 電氣主接線設(shè)計概述104.1.1 主接線的設(shè)計原則104.1.2 主接線設(shè)計的基本要求114.2 電氣主接線基本形式124.3 電氣主接線選擇125. 電氣設(shè)備的布置166. 短路電流的計算176.1 短路電流引起的后果176.2 短路電流計算的目的176.3 短路電流計算的簡化和假設(shè)186.4 短路電流計算的方法186.5 短路電流計算187. 主要電氣設(shè)備的選擇與校驗257.1 高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗257.1.1 主變壓器110kV側(cè)257.1.2 主變壓器35kV側(cè)267.1.3 主變壓器10kV側(cè)277.2 導(dǎo)線選擇287.2.1

9、 110kV匯流母線選擇及校驗287.2.2 35kV匯流母線選擇及校驗287.2.3 35kV出線297.2.4 10kV匯流母線選擇及校驗308. 繼電保護配置與整定318.1 繼電保護的基礎(chǔ)知識318.2 變壓器的繼電保護配置及整定計算318.2.1 主變壓器的保護配置318.2.2 主變壓器的繼電保護整定318.2.3 35kV線路保護34結(jié)束語35致謝36參考文獻37附錄 (電氣主接線圖)381. 緒論1.1 變電所的作用1.1.1 變電所在電力系統(tǒng)中的地位電力系統(tǒng)主要由變壓器、電氣設(shè)備、輸電線路網(wǎng)絡(luò),它包括所有相關(guān)的電氣或機械設(shè)備。這些連接組件的電力系統(tǒng)可以分為兩種,一種是控制元件

10、,它的作用是改變系統(tǒng)運行狀態(tài),如同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器和繼電器,等;另一種是控制組件,主要改變系統(tǒng)運行狀態(tài),如同步發(fā)電機,勵磁調(diào)節(jié)器和繼電器的電子元件,其發(fā)電量(發(fā)電機),轉(zhuǎn)換(變壓器、整流器和逆變器),輸電和配電(電力輸電和配電網(wǎng)絡(luò)),消費(負載)。然而,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。1.1.2 電力系統(tǒng)供電要求1.確?？煽康牧α?因為權(quán)力的中斷將導(dǎo)致生產(chǎn)停頓和混亂的生活,甚至危及人身和設(shè)備的安全,后果非常嚴重。權(quán)力給國家造成的經(jīng)濟損失遠遠超過電力系統(tǒng)本身銷售減少功率損耗。作為一個結(jié)果,電力系統(tǒng)運行中首先要滿足的是用戶對用電可靠、持續(xù)的要求。2.保證

11、良好的電能質(zhì)量：電能質(zhì)量指的是電壓、頻率和波形的質(zhì)量三個方面，電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量均以偏移是否超過給定的數(shù)來衡量，標(biāo)準允許的電壓抵消正負5%的額定電壓,允許正負0.5% ，0.2赫茲的頻率偏差,波形質(zhì)量測量失真率超過一個給定的值。電能質(zhì)量的優(yōu)越對設(shè)備壽命和產(chǎn)品質(zhì)量等有較大的影響，為了保證電力系統(tǒng)安全運行，參與所有這些質(zhì)量指標(biāo),必須想盡一切辦法保證。3.保證對用戶提供充足的電能：電力系統(tǒng)要為國民經(jīng)濟的各個部門提供充足的電源，最大型的的滿足用戶的需求。要做到這一點,首先,根據(jù)權(quán)力的原則首先搞好電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計的發(fā)展,加快電力工業(yè)建設(shè),確保電力工業(yè)建設(shè)優(yōu)先于其他工業(yè)領(lǐng)域。其次,提高操作水平,加強現(xiàn)有

12、設(shè)備的維護和管理,充分發(fā)揮他們的潛力,防止事故發(fā)生。4.保證體系運行經(jīng)濟:電力是國民經(jīng)濟的主要力量,每一個生產(chǎn)部門,生產(chǎn)能源消耗的能源占能源消費總量的比例在我國較大,消耗的能源在能源消費總量占國民經(jīng)濟的比重大約是三分之一,在電力傳輸,轉(zhuǎn)換,失去的能量，絕對值也相當(dāng)可觀。因此，降低電能生產(chǎn)損耗的能源和降低輸送，變換，分配時的損耗意義極其的重要。1.1.3 電力系統(tǒng)的額定電壓1.額定電壓是指能使電氣設(shè)備長期運行的最經(jīng)濟的電壓。在系統(tǒng)中各部分的電壓等級有所不同。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S=3UI。當(dāng)輸出功率必須時,電壓越高,電流越小，線路、電氣的載流部分所需的截面積就越小，有色金屬的投資也會越小

13、，同時由于電流小，傳輸線路上的電壓損耗和功率損耗也較小。另一方面,電壓越高,越高的絕緣等級,變壓器、開關(guān)設(shè)備的投資?？紤]這些因素,對應(yīng)于一定的權(quán)力和運輸距離,有一種最經(jīng)濟合理的傳輸電壓,當(dāng)從設(shè)備制造角度考慮，為保證產(chǎn)品的標(biāo)準化和系列化，又不應(yīng)隨意確定輸電電壓。2.用電設(shè)備的額定電壓：經(jīng)線路向用電設(shè)備輸送電能時，由于用電設(shè)備大都是感性負荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓與用電設(shè)備的額定電壓取值一致，使線路的實際電壓與用電設(shè)備要求的額定電壓之間的偏差不致太大。3.變壓器額定電壓：:額定電壓互感器一次側(cè)連接電源,相當(dāng)于電氣設(shè)備,二次側(cè)給負荷供電,相當(dāng)于電源,因此,變壓器一次側(cè)額定電

14、壓等于有額定電壓的電氣設(shè)備,由于變壓器二次側(cè)額定電壓確定為空載電壓,變壓器在額定負載時內(nèi)部電壓下降約5%,當(dāng)供電線長,使變壓器二次側(cè)電壓的正常運行,當(dāng)系統(tǒng)是5%高于額定電壓,為了補償線路電壓損失。變壓器二次側(cè)額定電壓高于額定電壓電氣設(shè)備10%，只有當(dāng)變壓器二次側(cè)與用電設(shè)備間電氣距離很近時，其二次側(cè)額定電壓才取為用電設(shè)備額定電壓的1.05倍。1.2 我國變電所及其設(shè)計的發(fā)展趨勢1.2.1 我國變電所的發(fā)展趨勢 近年來，在我國在經(jīng)濟技術(shù)領(lǐng)域中取得了快速發(fā)展，特別是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，為我國變電所的發(fā)展起到了強有力的推動作用，越來越多的新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用到變電所方面，變電所綜合自動化向著使

15、電力系統(tǒng)的運行和控制更方便、快捷、靈活、安全的方向發(fā)展。具體來說，使我國變電所設(shè)計呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢： 1. 智能化智能化變電所的發(fā)展是隨著高壓高精度的智能儀器的出現(xiàn)而逐漸發(fā)展的，特別是計算機高速通信網(wǎng)絡(luò)在實時系統(tǒng)中的開發(fā)和應(yīng)用，使變電所的所有信息采集、傳輸實現(xiàn)的智能化處理提供的強大的物質(zhì)和理論基礎(chǔ)。據(jù)我國國情及我國多年來積累的變電站設(shè)計的經(jīng)驗與實踐，智能化的體現(xiàn)有以下幾個方面：(1)緊密聯(lián)結(jié)全網(wǎng)。 (2)支撐智能電網(wǎng)。(3)遠程可視化。(4)設(shè)備和設(shè)施設(shè)計的標(biāo)準化,模塊化的安裝(5)高電壓等級的智能化變電所滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。(6)中低壓智能化變電所允許分布式電源的接入。 此外,為了加強

16、變電站和無人值守變電站的安全生產(chǎn)、安全防盜、消防監(jiān)控等綜合管理水平,越來越多的遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的電力企業(yè)正在考慮建立一個集中,促使開發(fā)綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的力量。以IP數(shù)字視頻的方式,相關(guān)的數(shù)據(jù),每個變電站的環(huán)境參數(shù),圖像監(jiān)控和監(jiān)視、實時、直接理解和掌握每個變電站的情況,并及時應(yīng)對所發(fā)生的適應(yīng)變電站在許多領(lǐng)域的需要。在我們國家還沒有完全實現(xiàn)智能設(shè)備,真正意義上的智能設(shè)備仍然需要通過某些二次設(shè)備實施,主要采用智能終端模式。目前國內(nèi)數(shù)字變電站項目,雖然大多數(shù)以采用此種方式，但普遍沒能對開關(guān)內(nèi)部的二次回路進行集成化的改造，智能終端與開關(guān)整合度相對較低，因此還有很大的發(fā)展空間。2. 數(shù)字化通過對現(xiàn)代化的精密儀

17、器儀表以及實時性較高的通信網(wǎng)絡(luò)的采用，數(shù)字化變電站技術(shù),這項技術(shù)是一個里程碑轉(zhuǎn)換的變電站自動化技術(shù)的發(fā)展,變電站自動化系統(tǒng)的各個方面有一個更深遠的影響。數(shù)字化變電所在系統(tǒng)經(jīng)濟性、可靠性、維護簡便性方面均比常規(guī)變電所有大幅度的提升。 3. 裝配化 裝配式變電所采用全預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的建筑形式，大幅縮短了設(shè)計及建設(shè)所需周期，減少了變電所占地面積，省土地資源。SGC基地“兩型一化”推廣，裝配式變電站已經(jīng)在全國各地成功的試點,其將成為今后變電所建設(shè)的一種新型模式。1.2.2 我國變電所設(shè)計方面的發(fā)展趨勢隨時代的發(fā)展我國電力建設(shè)所需的系統(tǒng)容量越來越大，電氣設(shè)備短路電流增加,大量的信息在系統(tǒng)中實時的需求越來越

18、高。隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,特別是計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)變電站技術(shù)也在進一步飛躍。我國變電站設(shè)計一些新趨勢。1.大量采用新的電氣一次設(shè)備 近年來,電氣設(shè)備制造有更大的發(fā)展,大量的高性能、新設(shè)備,設(shè)備往往是沒有石油,SF6氣體絕緣設(shè)備價格下降,隨著國內(nèi)GIS高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展,不斷提高性能,應(yīng)用程序,和許多城市的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程,工程由用戶正在考慮采用GIS配電裝置。變電所的電氣設(shè)備設(shè)計水平不斷提高,配電設(shè)備從傳統(tǒng)形式?jīng)]有油,真空開關(guān),SF6開關(guān),小型設(shè)備的機電一體化發(fā)展。這些戶外高壓和超高壓常見的特點是SF6斷路器為核心,結(jié)合其他高壓電器設(shè)備相結(jié)合,形式多樣。設(shè)備運行的

19、高可靠性,節(jié)省面積和空間,施工安裝簡單、操作方便維修,價格之間傳統(tǒng)的電氣設(shè)備和GIS,是電氣設(shè)備的發(fā)展方向在未來技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向。2.變電所綜合自動化技術(shù)。變電站綜合自動化是提高變電站安全、可靠和穩(wěn)定運行,減少運行維護成本,提高經(jīng)濟效益,為顧客提供高品質(zhì)的電力服務(wù)措施。隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和其他高科技,一方面,綜合自動化系統(tǒng)替換或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng),已成為必然趨勢。保護本身,另一方面,還需要自檢查,故障過濾、事件日志、操作監(jiān)視和控制管理等功能。改善變電站綜合自動化系統(tǒng),是電力系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。變電所綜合自動化發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為這兩個方面：（1）引入先進

20、的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（2）全分散式變電所自動化系統(tǒng)。3.變電所接線方案趨于簡單化隨工廠的電氣設(shè)備的改進，產(chǎn)品質(zhì)量和電網(wǎng)可靠性提高,簡化變電站線路往往是可能的。斷路器是一個變電站主要電氣設(shè)備,例如,近年來有很大的發(fā)展,其生產(chǎn)技術(shù)大大提高了可靠性,維修時間更少。特別是一些著名的外國制造商超高壓斷路器可達20年不改革,替換零件需要時間很短。為了進一步控制項目成本,提高經(jīng)濟效益,通過專家反復(fù)論證,我國少數(shù)民族變電站設(shè)計已逐漸采取了一些新的簡單的布線方案。4.變電所占地及建筑面積減少隨著經(jīng)濟和城市建設(shè)的發(fā)展,城市電力負荷的快速增長和城市土地很珍貴。新城市變電站必須符合城市的形象和環(huán)境保護要求,綜合經(jīng)濟效益和社會效

21、益的追求,所以建筑形式與地面所有室內(nèi)類型或布置形式,如有效降低地下區(qū)域。此外,針對一些實現(xiàn)無人值守變電站110 kV及以下,取消了建筑和設(shè)施的設(shè)計與操作人員、建筑面積大大減少1。1.3 變電所設(shè)計的要求變電所設(shè)計原則是:安全、可靠、先進的技術(shù)、標(biāo)準、合理、統(tǒng)一、高效的運作和投資,實現(xiàn)統(tǒng)一和可靠性、先進、經(jīng)濟、適應(yīng)性、靈活性、及時性和和諧的和諧和統(tǒng)一。1. 統(tǒng)一性：建設(shè)標(biāo)準、基建和生產(chǎn)標(biāo)準的統(tǒng)一，外部形象表示公司企業(yè)的文化特征。2. 可靠性：主接線方案安全可靠。3. 經(jīng)濟性，按照利益最大化的原則,考慮初始投資和很長一段時間操作費用，在設(shè)備壽命期內(nèi)追求最好的經(jīng)濟效益。4. 先進性：設(shè)備選型先進合理

22、，占地面積小,注意環(huán)境保護、技術(shù)經(jīng)濟比較指標(biāo)先進。5. 適應(yīng)性：考慮到不同地區(qū)的實際情況,在系統(tǒng)中具要有廣泛的適應(yīng)性,并能在一定時間內(nèi)對不同規(guī)模，不同形式，不同外部條件均能適應(yīng)。6. 靈活性：規(guī)模劃分合理，靈活的接口,結(jié)合方案多樣,增加或減少大小方便,能夠運行于不同的情況環(huán)境下。7. 時效性：建立滾動修改機制，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和技術(shù)的進步，不斷更新、補充和完善設(shè)計。8. 和諧性：變電站的整體狀況與變電站周邊人文地理環(huán)境相協(xié)調(diào)1.4 變電所的分類變電所設(shè)計的分類一般按照變電所布置方式、配電裝置型式和變電所規(guī)模3個層次進行劃分，也可根據(jù)其在電力系統(tǒng)中的地位劃分。1.按照布置方式分類。110kv變電所

23、可以分為戶外變電所、戶內(nèi)變電所和半地下變電所、地下變電所4類。(1)戶外變電站是指最高電壓等級的配電設(shè)備,主變壓器布局露的天變電站;(2)室內(nèi)變電站是指配電裝置布置在室內(nèi),室外或室內(nèi)變電站主變壓器的安排;(3)半地下變電站布局是指主變壓器在地面上,另外的主要電氣設(shè)備布局在地下的變電站;(4)地下變電站是指主變壓器和其他主要變電站電氣設(shè)備布局在地下建筑內(nèi)。2.按配電裝置型式分類。110kv配電裝置可再分為全封閉式和常規(guī)敞開式開關(guān)設(shè)備組合電氣2類進行設(shè)計。3.按規(guī)模進行分類。如戶外AIS變電站,根據(jù)電壓等級最高的出線回路數(shù)和主變壓器臺數(shù),容量等不同規(guī)模可分為終端變電站, 中間變電站和樞紐變電站。4

24、.按在電力系統(tǒng)中的地位分類。(1)樞紐變電站:大面積供電變電站的核心,集中多個大功率和大容量聯(lián)絡(luò)線，其高壓側(cè)電壓為330750kv，全所一旦停電后，將引起供電區(qū)域內(nèi)大面積停電，系統(tǒng)解列甚至瓦解。(2)地區(qū)變電站：高壓側(cè)一般為110220kv，以向地區(qū)供電為主，一般作為地區(qū)或城市配電網(wǎng)的主要變電站。全所一旦停電后，將導(dǎo)致該地區(qū)中斷供電。(3)終端變電站：作為電網(wǎng)的末端變電所，一般位于傳輸線的終端,接近負荷點,其高壓側(cè)電壓為35110kv,經(jīng)降壓后直接向用戶變、配電所供電，終端變電站包括工業(yè)企業(yè)變電所、城市居民小區(qū)的變電所、農(nóng)村的鄉(xiāng)鎮(zhèn)變電所以及可被移動的箱式變電所等，全所一旦停電后，僅僅導(dǎo)致該用戶

25、中斷供電。2. 任務(wù)書2.1 原始資料2.1.1 負荷情況本變電所為某城市開發(fā)區(qū)新建110kV降壓變電所，有8回35kV出線，每回負荷按3750kW考慮，cos=0.8,Tmax=4500h,一、二類負荷占50%，總出線長度約為70km,（當(dāng)中最長的一回35kV出線長為9km）；此外還有6回10kV出線，總負荷為15MW,cos=0.8, Tmax=3500h, 一、二類負荷占30%。線路回數(shù)：110KV 近期2回，遠景發(fā)展2回；35KV 近期8回；10KV 近期6回，遠景發(fā)展2回；2.1.2 系統(tǒng)情況本變電所由兩回110kV電源供電，其中一回來自東南方向30km處的火力發(fā)電廠；另一回來自正南

26、方向20km處的地區(qū)變電所。本變電所為系統(tǒng)連接如圖2-1所示。待設(shè)計變電所10.5kVT1T2121kV系統(tǒng)12*50MW10.5kVcos=0.8Xd=0.1242*63MVA10.5121KvUk=10.5WL130km0.4km0.4km121kV63MVA10.5121KvUk=10.5T3系統(tǒng)2圖2-1最大運行方式下，系統(tǒng)1中兩臺發(fā)電機和兩臺變壓器都同時投入運行；最小運行方式下，系統(tǒng)1投入一臺發(fā)電機和一臺變壓器運行，系統(tǒng)2可視為無窮大電源系統(tǒng)。2.1.3 自然條件本所所在地區(qū)的平均海拔為1000m,年最高氣溫為41，年最低溫度為-11，年平均氣溫為22，年最熱月平均最高氣溫為31，年

27、雷暴數(shù)為29天，最大風(fēng)速29m/s，復(fù)水厚度為9mm，土壤性質(zhì)主要以砂質(zhì)黏土為主。2.1.4 設(shè)計內(nèi)容及要求1.主變壓器的選擇2.主接線設(shè)計：分析原始資料，根據(jù)任務(wù)數(shù)的要求擬出各級電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過技術(shù)經(jīng)濟比較選擇主接線最優(yōu)方案。3.短路電流計算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當(dāng)?shù)挠嬎愣搪伏c計算短路電流并列表示出短路電流計算結(jié)果。4.主要電氣設(shè)備及導(dǎo)線選擇與校驗。5.110kV高壓配電裝置設(shè)計。6.進行繼電保護的規(guī)劃設(shè)計。（簡略）7.主變壓器及35kV出線繼電保護配置與整定計算。8.防雷和接地設(shè)計3. 變電所主變壓器的選擇3.1主變壓器的選擇在變電所設(shè)計過程中，通

28、常要裝設(shè)兩臺主變壓器，為了防止其中的一臺出現(xiàn)故障或進行檢修時中斷對用戶的供電。而對大型的超高壓樞紐變電所而言，可據(jù)其具體情況裝設(shè)24臺主變壓器，以減小單臺容量。裝設(shè)兩臺主變壓器在本次設(shè)計中，具體如下：本變電所有兩路電源供電，三個電壓等級，且有大量一、二級負荷，所以應(yīng)設(shè)置兩臺三相三繞組變壓器。35kV側(cè)總負荷P30=3.75*8MW=30MW,10kV側(cè)總負荷P30=15MW,因此，總計算負荷S30為每臺主變壓器容量應(yīng)滿足全部負荷70%的需求，并能滿足全部一、二類負荷的需求，即：且 故主變壓器容量選為40 MVA，查表可知，選用SFSZ940000/110型三相三繞組有載調(diào)壓變壓器，其額定電壓為

29、,YNyn0d11聯(lián)接，阻抗電壓: ,。4. 電氣主接線設(shè)計變電所的電氣主接線指的是，由發(fā)動機、變壓器、斷路器、互感器和母線等電氣設(shè)備按一定順序連接而成的，該電路是用以表示匯集、生產(chǎn)和分配電能的，電氣主接線又叫做電氣主系統(tǒng)或者一次接線，是發(fā)電廠和變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)的標(biāo)識，它對配電裝置的布置、繼電保護裝置、自動裝置和控制方式的選擇有著直接的影響，同時對運行的可靠性、經(jīng)濟性和靈活性也起決定性的作用。4.1 電氣主接線設(shè)計概述4.1.1 主接線的設(shè)計原則1.考慮變電所在電力系統(tǒng)中的作用和地位。主接線被決定的主要因素是變電所的作用和地位。不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所或者是終端變電所，因其在電力系統(tǒng)

30、中的作用和地位有所不同，對主接線的可靠性、經(jīng)濟性、靈活性的要求也不盡相同。2.考慮負荷的分級和出線回數(shù)影響主接線。一級負荷：一定得用兩個獨立的電源供電，并且當(dāng)失去任何一個電源時，應(yīng)保證系統(tǒng)對全部一級負荷不間斷供電；二級負荷：通常是要兩個電源進行供電，并且當(dāng)失去一個電源時，能保證系統(tǒng)對全部或大部分的二級負荷進行供電；三級負荷：一般只需一個電源供電即可。3.考慮近期和遠期發(fā)展。在進行變電所的主接線設(shè)計時要考慮510年間的電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃。依據(jù)負載增長速率、負荷的分布和大小及當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)的具體情況，分析出各種可能會發(fā)生的運行方式，并確定出主接線形式與進線與出線的回數(shù)。4.考慮主接線會受主變臺數(shù)的影響。變

31、電所中主變壓器的容量和臺數(shù)對變電所主接線的選擇有直接的影響。一般情況對大型變電所，因其傳輸容量大，對供電過程中的可靠性的要求特高，所以主接線可靠性、靈活性的要求也就高；容量很小的變電所，因其傳輸容量小，所以對主接線的可靠性、靈活性要求也比較低。5.考慮備用容量的大小和有無對主接線的影響。產(chǎn)生、分配、變換的備用容量均是為了能保證可靠供電，而且能應(yīng)對負荷突增、設(shè)備檢修、故障停運等應(yīng)急狀況。電氣主接線設(shè)計要隨著備用容量的有無和大小情況而有所改變。比如，斷路器或母線進行檢修時，能否允許線路、變壓器停運；當(dāng)線路出現(xiàn)故障時能否允許切除線路或變壓器的數(shù)量等。類似之類的都直接影響了主接線的形式7。4.1.2

32、主接線設(shè)計的基本要求主接線的好與不好不只影響到發(fā)電站、變電所和電力系統(tǒng)，同時也會影響工、農(nóng)業(yè)和居民日常的生活。其合理性直接影響電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護、自動控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量是對主接線設(shè)計的最基本要求。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊(電氣一次部分）中有關(guān)規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所規(guī)劃的負荷性質(zhì)、線路、元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并考慮供電可靠性、操作靈活,方便操作和維護,節(jié)省投資,促進或擴張需求的轉(zhuǎn)型”。主接線設(shè)計一定要滿足的基本要素如下：1.具有可靠性。主接線應(yīng)能保

33、證在線路、母線故障與檢修時，確保供電能達到各級系統(tǒng)的需求。2.擁有一定的靈活性和便捷性。主接線要能夠去適應(yīng)各種運行狀態(tài)，要能根據(jù)調(diào)度要求，靈活地切換運行方式；要能適應(yīng)一段時期內(nèi)沒有預(yù)計到的負荷變化；要接線簡單，操作簡單以便于掌握；要便于變電所的擴建，以便于將來過渡方案的實施能順利完成，讓改造中的工作量最少，方便將來發(fā)電廠的擴建?？傊瑫r滿足操作的方便性、調(diào)度的方便性、擴建的方便性。3.具有經(jīng)濟性。在滿足了供電可靠、電能質(zhì)量的前提下，主接線應(yīng)簡單，采取措施來限制短路電流和適當(dāng)?shù)墓?jié)省電量切換,選擇廉價的電器或輕型電器,以此減少投資。主要配電設(shè)備布局布線設(shè)計,要盡可能占地面積少;同時應(yīng)注意節(jié)約搬遷

34、費用、安裝費用和外匯費用；應(yīng)合理地選擇變壓器的臺數(shù)、容量和形式，盡可能的規(guī)避兩次變壓帶來的電能損耗?？傊刖哂薪?jīng)濟性應(yīng)同時做到節(jié)省一次投資、占地面積少、電能損耗少。4.簡化主接線。變電所無人化是現(xiàn)代化電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，簡化主接線成為了這一計劃全面實施的有利條件。5.設(shè)計標(biāo)準化。同一類型變電所都采用同樣的主接線形式，使主接線趨于規(guī)范化和標(biāo)準化，利于系統(tǒng)的運行和設(shè)備檢修。6.具有擴建和后期發(fā)展的可能性。由于我國工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展迅速，電力負荷的增加迅速。因此，在選擇主接線必須考慮到后期擴建的可能性。4.2 電氣主接線基本形式主接線的基本形式通常是主要的幾個電氣設(shè)備的接線方式,其電源和出線為主體。各發(fā)電

35、廠或變電站的出線不同,且各回饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊煌蚨鵀榉奖汶娔艿膮R集和分配，當(dāng)進出線較多（一般超過4回）時總線作為中間鏈接可以使布線簡單明了,操作方便,安裝和擴張。且要與有母線的接線進行比較，無匯流母線的接線用到的電氣設(shè)備較少，配電裝置的占地面積較也小，常被用于進出線回路少、無需后期擴建和發(fā)展的變電站和發(fā)電廠。有匯流母線接線方式可以概括為單母線連接和雙母線的兩種類型；無匯流母線的連接方式有橋形連接、單元連接和角形連接。4.3 電氣主接線選擇依據(jù)原始資料，經(jīng)過分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng)濟性的要求，高壓側(cè)有2回出線，其中2回備用，可采用雙母線接線、單母線分段接線，中壓側(cè)有8回出線，可采用雙母

36、線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有6回出線，其中2回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經(jīng)過綜合分析、組合和較對，再此提出三種方案：方案一：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用雙母線接線方式，10kV側(cè)采用單母線分段接線方式。110kV側(cè)采用雙母線接線方式，它的好處是運行方式非常靈活，檢修母線時不中斷供電，任一組母線出現(xiàn)故障時只是短時停電，因此可靠性好。缺點是，操作復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤操作，在任一回路斷路器進行檢修或故障時，該回路得需停電或是短期間停電，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，投資多。10kV側(cè)采用單母線分段的接線方式，供給市區(qū)工業(yè)與生活用電，由于一級負荷占25%左

37、右，二級負荷占30%左右，一級和二級負荷占55%左右，采用單母線分段接線方式，優(yōu)點是接線簡單清晰，操作簡便，擴展性好，造價成本低，缺點是可靠性和靈活性較差。方案一主接線如圖4-1所示：圖41 方案一主接線圖方案二：110kv側(cè)采用雙母線接線方式，35kv側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，10kv側(cè)采用單母線分段接線方式。35kv側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，優(yōu)點是，檢修任一進出線斷路器時，不中斷對該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點是，增設(shè)旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關(guān)的數(shù)目，接線復(fù)雜，投資增大。方案二的主接線如圖4-2所示：圖

38、42 方案二主接線圖方案三：110kv側(cè)采用單母分段線接線方式，35kv側(cè)采用單母線分段接線方式，10kv側(cè)采用單母線分段接線方式，方案三的主接線如圖4-3所示。對于上述三種方案綜合考慮宜采用第三種方案。本變電所110kV有兩回進線，可采用單母線分段接線方式，當(dāng)其中一段母線出線故障時，分段斷路器會自圖43 方案三主接線圖行切除故障段，以便確保正常母線不間的斷供電。35kV和10kV有較多重要用戶，所以均采用單母線分段接線的方式。主變壓器110kv側(cè)中性點經(jīng)過隔離開關(guān)與地相接，并裝設(shè)避雷器進線防雷保護。本設(shè)兩臺所用變壓器，分別接在10kV分段母線上。電氣主接線圖如附錄一所示。5. 電氣設(shè)備的布置

39、110kv、35kv配電裝置為室外普通中型布置，110kv采用門形母線架，進出線構(gòu)架寬度為8m；35kv采用II型母線架，進出線構(gòu)架寬度為5m。10kv配電裝置為室內(nèi)成套開關(guān)柜，主變壓器10kv側(cè)經(jīng)矩形鋁母線引入開關(guān)柜，支持絕緣子間距為2m，相間中心距為0.4m。變電所平面布置如圖5-1所示。圖5-1 變電所平面布置1-110kv配電室 235kv配電室 3主變壓器 4主控室510kv配電裝置 6所用變壓器室 7電容器室 8檢修室 9休息室6. 短路電流的計算短路，是電路系統(tǒng)中最普遍且最嚴重的一種故障。就是指包括電力系統(tǒng)正常情況之外的所有相與相之間或是相與地之間發(fā)生通路的狀況。在三相系統(tǒng)中，短

40、路發(fā)生的類型為：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路5。6.1 短路電流引起的后果短路引起的后果是毀壞性的，表現(xiàn)在：1.故障點產(chǎn)生的的短路電流和燃起的電弧會導(dǎo)致元件故障、損壞；2.通過非故障元件的短路電流，造成機械變形、扭曲甚至毀壞，縮短它們的使用壽命；3.短路使系統(tǒng)分布產(chǎn)生變化，導(dǎo)致并列運行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至整個系統(tǒng)瓦解；4.不對稱接地短路產(chǎn)生的不平衡電流產(chǎn)生的零序不平衡磁通，會對鄰近的通信線路、鐵道信號系統(tǒng)等產(chǎn)生嚴重的電磁干擾。6.2 短路電流計算的目的在變電站設(shè)計中，短路計算是一個非常重要的環(huán)節(jié)，其計算的目的主要有以下幾個方面：1.電氣主接線

41、的比較對電氣主接線的設(shè)計和選擇提供了依據(jù)；2.選擇、檢驗導(dǎo)體和設(shè)備；3.在設(shè)計屋外髙型配電裝置時，需要按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對的安全距離；4.在選擇繼電保護方式而進行整定計算，需以各種短路時候的短路電流為根據(jù)；5.為自動裝置的合理配置提供依據(jù)。6.3 短路電流計算的簡化和假設(shè)由于電力系統(tǒng)的實際情況很復(fù)雜，在實際中為了簡化其計算，常采用近似計算的方式。1.系統(tǒng)正常運行時視為三相對稱，計算短路電流時可忽略掉負荷的電流；2.當(dāng)系統(tǒng)中各元件的電阻小于電抗值的1/3時,可忽略電阻，按純電抗電路進行計算；3.除遠距離高壓輸電線路外，一般不考慮電網(wǎng)的電容電流；4.變壓器的勵磁支路可略去不計；5.在短

42、路過程中，發(fā)電機的相位和頻率恒定不變。6.按假設(shè)簡化條件得到的短路電流值偏大，誤差為10%15%。6.4 短路電流計算的方法在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)中，可能性最大的是發(fā)生單相短路，可能性最小的是發(fā)生三相短路，但一般三相短路的短路電流值最大，危害也最嚴重。為了使電氣設(shè)備在最嚴重的短路下也能可靠工作，因此在選擇檢驗電氣設(shè)備的短路計算中主要是三相短路計算。三相短路用文字符號k表示。在計算電路圖上，將短路中所考慮的額定參數(shù)都標(biāo)出來，并將各元件依次編號，然后定短路計算點，短路計算點要選擇得使需要進行校驗的電氣元件能有最大可能的短路電流通過。在等效電路圖上

43、，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出，因為電力系統(tǒng)將被當(dāng)做有限大容量電源，短路電路也比較簡單，據(jù)此只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求等效總阻抗，在換算成計算電抗，根據(jù)計算曲線查找出短路電流標(biāo)幺值，在換算成有名值2。6.5 短路電流計算1.根據(jù)系統(tǒng)接線圖，繪制系統(tǒng)短路等效電路如圖6-1所示。圖6-1 系統(tǒng)短路等效電路取基準容量，基準電壓、，則各元件電抗標(biāo)幺值計算如下：（1） 系統(tǒng)1電抗標(biāo)幺值 （2）變壓器、電抗標(biāo)幺值 （3） 線路 電抗標(biāo)幺值 （4） 線路 電抗標(biāo)幺值 （5）變壓器電抗標(biāo)幺值 （6）三繞組變壓器的電抗標(biāo)幺值主變壓器各繞組短路電壓為故各繞組電抗標(biāo)幺值為 （7）

44、35kV出線線路電抗標(biāo)幺值35kV出線型號為LGJ-120(見導(dǎo)線選擇部分)，設(shè)線間幾何均距為1.5m,查電氣工程基礎(chǔ)附錄表A-13得,則 2.系統(tǒng)最大運行方式下本變電所兩臺主變并列運行時的短路電流計算在系統(tǒng)最大運行方式下，系統(tǒng)1兩臺發(fā)電機和兩臺變壓器均投入運行，短路等效電路如圖6-2所示。圖中 (1)點短路系統(tǒng)1的計算電抗為 圖6-2最大運行方式下短路等效電路查電力工程基礎(chǔ)附錄表B-1汽輪發(fā)電機運算曲線數(shù)字表得，系統(tǒng)1在0s、0.2s、時刻向K1點提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值分別為,S2向K1點提供的短路電流為則流入K1點的總短路電流為K1點的沖擊電流 （2） K2點短路時短路等效電

45、路如圖6-3所示。圖中系統(tǒng)1的計算電抗為查電力工程電氣設(shè)計手冊（一次側(cè)）中表4-7汽輪發(fā)電機運算曲線數(shù)字，在0s、0.和時刻，點處的短路電流周期分量的標(biāo)幺值分別為 ，系統(tǒng)2向K2點提供的短路電流為 圖6-3 K2點短路等效電路則流入K2點總的短路電流為 （3）K3點短路時短路等效電路如圖6-4所示。圖中系統(tǒng)1的計算電抗為查電力工程電氣設(shè)計手冊（一次側(cè)）中 表4-7汽輪發(fā)電機運算曲線數(shù)字表，S1在0s、0.2s和時刻，向短路點K1提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值分別為 ， 圖6-4 K3點短路等效電路系統(tǒng)2向K3點提供的短路電流為則流入K3點總的短路電流為 （4）K4點短路短路等效電路如圖6

46、-5所示。圖中系統(tǒng)1的計算電抗為查電力工程電氣設(shè)計手冊（一次側(cè)）中表4-7汽輪發(fā)電機運算曲線數(shù)字表，S1在0s、0.2s和時刻，向短路點K1提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值分別為 ，系統(tǒng)2向K3點提供的短路電流為 圖6-5 K4點短路等效電路表6-1 短路電流計算結(jié)果匯總主變壓器運行方式短路點系統(tǒng)最大運行方式系統(tǒng)最小運行方式三相短路電流/kA三相短路電流/kA并列運行4.193.783.6410.683.43.112.958.676.125.836.5715.615.545.295.5614.1316.2715.6617.0241.4915.0414.515.8738.353.233.14

47、3.318.243.062.974.097.80一運一備4.193.783.6410.683.43.112.958.674.022.344.1610.253.763.643.949.599.919.6310.0725.279.469.229.724.122.542.472.576.482.562.282.356.53則流入K4點總的短路電流為 系統(tǒng)最大運行方式下，本變電所兩臺變壓器一臺運行一臺備用時的短路電流計算及系統(tǒng)最小運行方式下短路電流計算過程類似，僅將短路電流計算結(jié)果列于表6-1。7. 主要電氣設(shè)備的選擇與校驗7.1 高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗7.1.1 主變壓器110kV側(cè)主變壓器110

48、kV側(cè)計算電流由于110kV配電裝置為室外布置，故斷路器選用型；隔離開關(guān)選用型；電流互感器選用,變比為，級次組合為0.5/D/D，1s熱穩(wěn)定倍數(shù)為35，動穩(wěn)定倍數(shù)為65；電壓互感器和避雷器分別選用JCC2-110型和FZ-110型。各設(shè)備有關(guān)參數(shù)見表7-1表7-1主變壓器110kV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)安裝地點電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目SW4-110/1000斷路器GW4-110D/600隔離開關(guān)LCWD2-110電流互感器JCC2-110電壓互感器FZ-110避雷器1101101101101102101000600400/53.7818.410.685550/110kV母線與110kV側(cè)進

49、線的電氣設(shè)備與主變壓器110kV側(cè)所選設(shè)備相同。7.1.2 主變壓器35kV側(cè)主變壓器35kV側(cè)計算電流故斷路器選用型，隔離開關(guān)選用型；電流互感器選用型，電壓互感器和避雷器分別選用JDJJ-35型和FZ-35型。各設(shè)備有關(guān)參數(shù)見表7-2表7-2主變壓器35kV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)安裝地點電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目SW2-35/1000斷路器GW5-35G/1000隔離開關(guān)LCWD1-35電流互感器JDJJ-10電壓互感器FZ-35避雷器3535353535600100010001200/55.8324.815.6163.483/110kV母線與35kV側(cè)出線的電氣設(shè)備的選擇方法與主變壓器3

50、5kV側(cè)所選設(shè)備相同。7.1.3 主變壓器10kV側(cè)主變壓器10kV側(cè)計算電流故斷路器選用型，隔離開關(guān)選用型；電流互感器選用型，電壓互感器和避雷器分別選用JDZJ-10型和FZ-10型。各電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)見表7-3。表7-3主變壓器10kV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)安裝地點電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項目數(shù)據(jù)項目SW4-110/1000斷路器GW4-110D/600隔離開關(guān)LCWD2-110電流互感器JCC2-110電壓互感器FZ-110避雷器101010110102199.430003000400/515.6643.341.49130160/10kV母線與10kV側(cè)出線電氣設(shè)備的選擇方法與主變壓器10kV側(cè)

51、所選設(shè)備相同。7.2 導(dǎo)線選擇7.2.1 110kV匯流母線選擇及校驗戶外配電裝置的匯流母線多采用軟導(dǎo)線，因此110kv匯流母線選用鋼芯鋁絞線。1.按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面。110kV 母線的最大持續(xù)工作電流為210A，設(shè)年最大負荷利用小時，查電力工程基礎(chǔ)表3-3得，經(jīng)濟電流密度，則導(dǎo)線的經(jīng)濟截面積為初選LGJ-185型鋼芯鋁絞線。2.校驗發(fā)熱條件。查電力工程基礎(chǔ)表A-8和表A-10得，30時LGJ-185型鋼芯鋁絞線的允許載流量為，因此滿足發(fā)熱條件。3.校驗機械強度。查表3-2知，35kV以上鋼芯鋁絞線最小允許截面積為35，所選LGJ-185型鋼芯鋁絞線滿足機械強度要求。4.校驗熱穩(wěn)定度。

52、滿足熱穩(wěn)定度的的最小允許截面積為實際選用的母線截面積，所以熱穩(wěn)定度滿足要求。主變壓器110kV側(cè)引出線的選擇方法同上，也選LGJ-185型鋼芯鋁絞線。7.2.2 35kV匯流母線選擇及校驗1.按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面積。35kV母線的最大持續(xù)工作電流為600A，查參考文獻3中附錄表A-8和表A-10得，30時LGJ-300型鋼芯鋁絞線的允許載流量為，故35kV匯流母線選用LGJ-300型鋼芯鋁絞線。2. 校驗機械強度。查參考文獻3中表3-2知，35kV以上鋼芯鋁絞線最小允許截面積為35，所選LGJ-300型鋼芯鋁絞線滿足機械強度要求。3. 校驗熱穩(wěn)定度。滿足熱穩(wěn)定度的的最小允許截面積為實際選用的

53、母線截面積，所以熱穩(wěn)定度滿足要求。主變壓器35kV側(cè)引出線的選擇方法同上，也選LGJ-300型鋼芯鋁絞線。7.2.3 35kV出線1. 按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面。110kV 線路的最大持續(xù)工作電流為根據(jù)年最大負荷利用小時，查參考文獻3中表3-3得，經(jīng)濟電流密度，則導(dǎo)線的經(jīng)濟截面積為初選LGJ-50型鋼芯鋁絞線。2. 校驗發(fā)熱條件。查參考文獻3中附錄表A-8和表A-10得，30時LGJ-300型鋼芯鋁絞線的允許載流量為，因此滿足發(fā)熱條件。3. 校驗機械強度。查參考文獻3中表3-2知，35kV以上鋼芯鋁絞線最小允許截面積為35，所選LGJ-50滿足機械強度要求。4. 校驗熱穩(wěn)定度。滿足熱穩(wěn)定度的的最小允許截面積為實際選用的導(dǎo)線截面積，熱穩(wěn)定度不滿足要求。故重選為LGJ-120型鋼