供電設(shè)備課程設(shè)計(jì)

1、沈 陽(yáng) 工 程 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)題目： 彩旗二次變電所一次系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 課程名稱(chēng)： 供電設(shè)備 系 別 電力學(xué)院 班級(jí) 學(xué)生姓名 張 學(xué)號(hào) 2011 指導(dǎo)教師 白 職稱(chēng) 副教授 教授 課程設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)行地點(diǎn)： 教學(xué)B座 任 務(wù) 下 達(dá) 時(shí) 間： 2014 年 12 月 5 日起止日期：14年12月29日起至15年1月 4日止教研室主任 2014年12月4日批準(zhǔn)一、 設(shè)計(jì)的原始資料及依據(jù)1. 待設(shè)計(jì)變電所為該地區(qū)公用變電所。電壓等級(jí)為66/10kv,66kv側(cè)有兩回進(jìn)線。2. 自然條件：該地區(qū)地勢(shì)平坦，海拔高度為118m，交通方便，周?chē)諝鉄o(wú)污染，最高氣溫+28，最低氣溫-24，年

2、平均氣溫15。3. 10kv側(cè)用戶(hù)負(fù)荷容量分布表： 單位用戶(hù)名稱(chēng)用戶(hù)變壓器容量（KVA）需用系數(shù)單位用戶(hù)名稱(chēng)用戶(hù)變壓器容量（KVA）需用系數(shù)1東吳家1000.72馬家旬1000.63公臺(tái)子1000.74前辛臺(tái)2000.85十家子2800.76閘上1000.77二龍臺(tái)5500.78高力屯1000.659杏山1000.810大轉(zhuǎn)彎橋1000.811小南洼3150.6512王義屯1000.813菜園子1500.6514觀音屯1500.815安達(dá)1000.716上木頭營(yíng)子1000.6517小河西1000.718小六家子1000.6519白家1800.820后三義臺(tái)1000.821萬(wàn)維珊1800.652

3、2茴菜溝1500.823四臺(tái)子1500.6524前孫家5500.725包到屯1000.726西差大馬1000.827東瓦窯5600.728三臺(tái)子3150.6529西瓦窯1500.830西三臺(tái)子1500.6531前兩家子1800.6532劉家1000.733雞冠山1000.6534東二臺(tái)子1000.735燒鍋地1000.736三家1000.737上三家子1000.838西二臺(tái)子1600.839下三家子1000.6540平羅2000.6541三道溝2500.6542上下河1000.643八顆樹(shù)2500.6544郭大橋3150.845馬三家1600.746東趙家1000.847吳興隆1000.748

4、東十里河1000.749林家窩堡1000.850王家1800.6551雙龍山1500.6552教養(yǎng)院1000.753溝子沿3150.6554三家1000.755達(dá)連屯1000.756新安排水站3200.757英安臺(tái)1000.758三分場(chǎng)排水站1000.759青堆子排水站2800.760四才排水站5500.761周家屯1000.762南臺(tái)站排水站1000.863趙家屯1500.864侯家屯1000.865青堆子1500.866西趙家1000.7單位用戶(hù)名稱(chēng)用戶(hù)變壓器容量（KVA）需用系數(shù)單位用戶(hù)名稱(chēng)用戶(hù)變壓器容量（KVA）需用系數(shù)67白辛臺(tái)3200.768后王家店1000.769悟兵1000.8

5、70前塔四隊(duì)1000.871黃土坡1800.6572大含屯1500.6573道義屯1500.6574羅家1000.675八家子1000.776無(wú)名村2000.877邱家5600.778新義排水站1000.879關(guān)家1500.880西十里河站1000.6581旺井屯1800.6582紅橋站1500.783造化1000.6584西十里河1800.7注：10kv線路均為架空線路4. 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖所示： 系統(tǒng)1 系統(tǒng)2 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：X1max*=0.3122X2max*=0.4256Sj=100MVA 22km 19km 220kv 2×63MVA Ud%=13.166kv 11km待設(shè)計(jì)變電所

6、5. 其他條件：（1）負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)取kp=0.85,kq=0.92（2）有功負(fù)荷率=0.72, =0.826. 技術(shù)要求：（1）變電所的功率因數(shù)在0.90以上。（2）所有用戶(hù)10kv線路入口處的電壓偏移為±5%，電壓損耗不超過(guò)8%。 （3）系統(tǒng)1和系統(tǒng)2同時(shí)向本所供電。二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 分析任務(wù)書(shū)中給定的基本條件；2. 確定線路走向、負(fù)荷大?。?. 選擇主變臺(tái)數(shù)、容量、形式、變比；4. 選擇變電所電氣主接線；5. 計(jì)算短路電流；6. 選擇電器設(shè)備（斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，母線，支持絕緣子）。三、 設(shè)計(jì)成品要求設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一份（選擇主變臺(tái)數(shù)、容量、形式；選擇變電所電氣主接線；計(jì)算短路電流；

7、選擇電器設(shè)備）。四、時(shí)間進(jìn)度安排；順序階段日期計(jì) 劃 完 成 內(nèi) 容備注12014年12月29日查找資料，確定線路負(fù)荷22014年12月30日確定主變臺(tái)數(shù)、容量及設(shè)計(jì)電氣主接線32014年12月31日計(jì)算短路電流42015年1月3日選擇電器設(shè)備 52014年1月4日撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)五、主要參考資料。（1）發(fā)電廠變電所電氣部分 范錫普 中國(guó)電力出版社（2）供用電系統(tǒng) 王曉文 中國(guó)電力出版社（3）電氣設(shè)備實(shí)用手冊(cè) 中國(guó)電力出版社（4）供用電工程 藍(lán)之達(dá) 中國(guó)電力出版社摘要本次設(shè)計(jì)是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，針對(duì)60kV降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì)做出的闡述和說(shuō)明。其中包括了對(duì)原始資料的分析, 電氣主接線的選

8、擇，變壓器的選擇，短路電流的計(jì)算，各種設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，高壓配電裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了大學(xué)三年所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)及電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)、電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)等書(shū)籍的有關(guān)內(nèi)容，在指導(dǎo)教師的幫助下，通過(guò)本人的精心設(shè)計(jì)論證完成的。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，全面細(xì)致的考慮工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性等諸多因素，最終完成本設(shè)計(jì)方案。供電設(shè)備課程設(shè)計(jì)目錄一、負(fù)荷及線路距離具體統(tǒng)計(jì)1二、變壓器的選擇12.1變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇方法12.2主變臺(tái)數(shù)的確定12.3主變?nèi)萘康拇_定1三、功率因數(shù)的補(bǔ)償?shù)拇_定23.1提高功率因數(shù)的意義和作用23.2補(bǔ)償方式23.2.1變電所集中補(bǔ)償23.2.2分組補(bǔ)償3

9、3.3.3就地補(bǔ)償3四、電氣主接線的選擇44.1主接線的設(shè)計(jì)原則及基本要求44.2 變電所主接線的選擇54.2.1 60KV側(cè)主接線方案的確定54.2.210KV側(cè)主接線的確定64.3最終設(shè)計(jì)圖8五、短路電流的計(jì)算85.1短路電流計(jì)算的目的85.2短路的基本類(lèi)型95.2.1 短路電流計(jì)算的基本假定95.2.2 一般規(guī)定95.2.3 計(jì)算步驟105.2.4計(jì)算方法10六、主要電氣設(shè)備的選擇106.1一般原則106.2母線的選擇116.2.1母線的選擇116.3高壓斷路器的選擇126.4隔離開(kāi)關(guān)的選擇126.5絕緣子的選擇13七、短路計(jì)算過(guò)程147.1變壓器容量的選擇及補(bǔ)償容量的確定147.2短路

10、計(jì)算16八、高壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇198.1斷路器的選擇198.2隔離開(kāi)關(guān)208.3絕緣子選擇20九、低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇219.1 GFC-15P(F)型開(kāi)關(guān)柜219.2 斷路器選擇219.3隔離開(kāi)關(guān)229.4母線選擇229.5絕緣子選擇23總 結(jié)24一、負(fù)荷及線路距離具體統(tǒng)計(jì)線路編號(hào)線路負(fù)荷線路長(zhǎng)度17971120022822.52380031265193004649185005534550061520217007955.751870081659.522100 二、變壓器的選擇 在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是主要電氣設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓、進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器容

11、量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。2.1變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇方法 確定主變?nèi)萘繒r(shí)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功率補(bǔ)償，補(bǔ)償后再確定變壓器的容量，然后再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)償然后校驗(yàn)功率因數(shù)是否符合要求。2.2主變臺(tái)數(shù)的確定為保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器 ，但一般不超過(guò)兩臺(tái)。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變。2.3主變?nèi)萘康拇_定1)主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并考慮到遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城郊變電所，主變壓器應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。2)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。凡裝有兩臺(tái)（組）及以上主變壓

12、器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%，在計(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。即滿足SN0.7PZMAX。(PZMAX為綜合最大負(fù)荷)3)主變壓器容量的計(jì)算公式變壓器的總?cè)萘繂闻_(tái)變壓器的容量三、功率因數(shù)的補(bǔ)償?shù)拇_定 3.1提高功率因數(shù)的意義和作用電力電網(wǎng)中，存在著大量的感性負(fù)荷，在系統(tǒng)運(yùn)行中會(huì)消耗大量的無(wú)功功率。無(wú)功電源容量不足，降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)，造成電壓質(zhì)量下降和電能損耗的增加，這將直接影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和用戶(hù)的用電質(zhì)量。尤其是隨著科技的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各新興的企業(yè) 礦廠不斷的興建，原有的企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，企業(yè)用電不斷增容

13、，用電量猛增，無(wú)功負(fù)荷的缺口也越來(lái)越嚴(yán)重。原先的補(bǔ)償方式及容量已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)對(duì)無(wú)功負(fù)荷的需要，這就需要我們重新制定補(bǔ)償方案，本著“全部規(guī)劃，合理布局，分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)前無(wú)功功率消耗的基本特點(diǎn)是，陪電線路所占的比重最大，低壓所占的比重較大。作用： 1）提高供用電系統(tǒng)及負(fù)載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減少功率損耗。 2）穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓，提高供電質(zhì)量，在長(zhǎng)距離輸電線路合適的地點(diǎn)設(shè)置動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。 3）在電氣化鐵道等三相負(fù)載不平衡的場(chǎng)合，通過(guò)適當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償可以平衡三相的有功及無(wú)功負(fù)荷。3.2補(bǔ)償方式3.2.1變電

14、所集中補(bǔ)償變電所集中補(bǔ)償是將容量較大的電容器組安裝在變電所的母線上，主要是補(bǔ)償主變壓器的無(wú)功損耗和66KV送電線路的無(wú)功損耗。集中補(bǔ)償?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)是：1 就地補(bǔ)償變壓器的無(wú)功損耗，減少變壓器的無(wú)功電流。2 相應(yīng)的增加變壓器所帶的有功負(fù)荷，增加變壓器的出力。3 可以利用電容器組的投切進(jìn)行調(diào)壓。4 投入時(shí)間長(zhǎng)，利用率高，且集中安裝便于維護(hù)檢修，總的補(bǔ)償效益較高。3.2.2分組補(bǔ)償將電容器組分別裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車(chē)間或村鎮(zhèn)終端變配電所高壓或低壓母線上，也稱(chēng)分散補(bǔ)償。這種方式具有與集中補(bǔ)償相同的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)功補(bǔ)償容量和范圍相對(duì)小些，效果比較明顯，因而采用的比較普遍。3.3.3就地補(bǔ)償將電容器或電容器組裝

15、設(shè)在異步電動(dòng)機(jī)或電感性用電設(shè)備附近，就地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，也稱(chēng)為單獨(dú)補(bǔ)償或個(gè)別補(bǔ)償方式。這種方式既能提高用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù)，又能改善用電設(shè)備的電壓質(zhì)量，對(duì)中 小型設(shè)備一部分適用。近年來(lái)，隨著我國(guó)逐步具備生產(chǎn)低壓自愈式并聯(lián)電容器的能力，且型號(hào)規(guī)格日漸齊全，為就地補(bǔ)償方式的推廣創(chuàng)造了有利條件，并已有許多成功應(yīng)用的實(shí)例。若能將三種補(bǔ)償方式統(tǒng)籌考慮，合理布局，將可取得很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在工業(yè)企業(yè)電力用戶(hù)中，絕大部分用電設(shè)備都是具有電感性，需要從電力系統(tǒng)中吸收無(wú)功率。除部分較純的電阻元件外，其它如三相交流異步電動(dòng)機(jī)、三相變壓器、電抗器等。架空線路設(shè)備等其功率因數(shù)都小于1。特別是在輕載情況下，功率因

16、數(shù)將變低。用電設(shè)備功率因數(shù)降低之后，在有功功率需要量變化的情況下，無(wú)功功率需要量便增加，這樣會(huì)帶來(lái)許多不良的后果。1)增大電力網(wǎng)中輸電線路上有功功率損耗和電能損耗。前者分析無(wú)功的需要量增加，那么這必將增大線路中的傳輸電流。使得線路上的有功功率和電能損耗增大。2)使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能充分利用。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)或變壓器都有一定的額定電壓和額定容量。在正常的情況下，這些參數(shù)都是不允許超過(guò)的。因?yàn)镻=UI ，若功率因數(shù)降低，則有功出力也將隨之降低。從而使得設(shè)備容量得不到充分利用。3)功率因數(shù)過(guò)低將使線路電壓損耗增大，結(jié)果使負(fù)荷端的電壓下降。甚至?xí)陀谌菰S的范圍內(nèi)。從而嚴(yán)重影響異步電動(dòng)機(jī)及其設(shè)備的正

17、常運(yùn)行。特別是在高峰季節(jié)，會(huì)出現(xiàn)大面積地區(qū)電壓偏低，從而影響到工農(nóng)的生產(chǎn)。綜合以上的分析，提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)是十分重要的。因此，必須設(shè)法提高電力網(wǎng)中有關(guān)部分的功率因數(shù)，以充分利用電力系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)電設(shè)備和變電設(shè)備的容量，增加其輸電能力，減少供電線路導(dǎo)線的截面積。減少有色金屬的利用，減少電力網(wǎng)中功率的損耗，并降低線路中的電壓波動(dòng)。以達(dá)到節(jié)約電能，提高供電質(zhì)量為目的。四、電氣主接線的選擇4.1主接線的設(shè)計(jì)原則及基本要求 電氣主接線是多種主要電氣設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連接而成的，是分配和傳送電能的總電路。將電路中各種電氣設(shè)備統(tǒng)一規(guī)定

18、的圖形符號(hào)和文字符號(hào)繪制成的電氣連結(jié)圖，稱(chēng)為電氣主接線圖。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。主接線的確定對(duì)變電所的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)擬定等都有著密切的關(guān)系。由于發(fā)電、變電、輸配電和用電是同時(shí)完成的，所以主接線設(shè)計(jì)的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性問(wèn)題。1、靈活性根據(jù)220-500KV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ288規(guī)定，變電所電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位、電壓等級(jí)、回路數(shù)、所選設(shè)備特點(diǎn)、負(fù)荷性質(zhì)等因素確定，滿足運(yùn)行可靠性，簡(jiǎn)單靈活，操作方便，節(jié)約投資等要求。2

19、、可靠性（1）研究主接線可靠性應(yīng)注意的問(wèn)題：a、 應(yīng)重視國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其可靠性的定性分析；b、 主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運(yùn)行中的可靠性的綜合；c、 主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠性程度，采用可靠性能高的電氣設(shè)備可以簡(jiǎn)化接線。（2）可靠性的具體要求：a、 斷路器檢修時(shí)，不影響對(duì)系統(tǒng)的供電；b、 斷路器或母線故障及母線檢修時(shí)，盡量減少可停運(yùn)回路數(shù)和停用時(shí)間，并且保證一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷供電；c、 盡量避免全部停運(yùn)的可能性。3、 經(jīng)濟(jì)性:投資?。ㄖ鹘泳€應(yīng)力求簡(jiǎn)單以節(jié)省一次設(shè)備，并使二次回路把過(guò)于復(fù)雜。）占地面積小主接線要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積

20、減少），電能損失?。ń?jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的種類(lèi)、容量、數(shù)量，要避免因變壓而增加電能損失）。 此外還要滿足運(yùn)行、檢修要求和擴(kuò)建要求：（1）調(diào)度時(shí)，應(yīng)可能靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。（2）檢修時(shí)可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶(hù)的供電。（3）擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過(guò)度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。4.2 變電所主接線的選擇 4.2.1 60KV側(cè)主接線方案的確

21、定1)方案60KV側(cè)，規(guī)程上講，對(duì)于變電所的電氣主接線，當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡量采用橋形線路變壓器組或線路分支接線。待設(shè)變電所一次進(jìn)線為兩回，故擬定以下兩種方案。方案一 、單母線分段進(jìn)線圖21 方案二、內(nèi)橋進(jìn)線圖222)兩種方案特點(diǎn)比較 就其特點(diǎn)而言，單母線分段進(jìn)線是用斷路器把母線分段后，對(duì)主要用戶(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，通過(guò)旁路給重要負(fù)荷繼續(xù)供電，保證正常段母線不間斷供電和不致主要用戶(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停電，且影響主變壓器的負(fù)荷分配；當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線

22、路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建使需要向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。內(nèi)橋接線的連接斷路器設(shè)置在內(nèi)側(cè)其余兩臺(tái)斷路器連接在線路上。因此，線路的切除和投入比較方便，并且當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，僅故障線路的斷路器斷開(kāi)，不影響其他回路運(yùn)行。但變壓器故障時(shí)，則與該變壓器連接的兩臺(tái)斷路器也影響了一回未故障線路的運(yùn)行。連接橋斷路器檢修時(shí)兩個(gè)回路須解列運(yùn)行。當(dāng)輸電線路較長(zhǎng)，故障幾率較多，而變壓器有不需要經(jīng)常切除時(shí)采用內(nèi)橋接線比較合適。橋式接線設(shè)備少，接線簡(jiǎn)單，操作不復(fù)雜，并且總投資少，占地面積和維修工作量也較少，也適用中小容量發(fā)電廠和變電所的35-220KV的配電裝置中。外橋是在線路斷路器的外側(cè)安裝一連橋。變壓器隨負(fù)荷變化投切方便，橋斷路

23、器可作后備保護(hù)，若進(jìn)線線路出現(xiàn)故障，由橋斷路器切除故障。從經(jīng)濟(jì)上來(lái)看，由于兩種方案變壓器型號(hào)和容量的選擇均相同，所以只比較綜合造價(jià)，第二種方案占地面積大，設(shè)備多綜合造價(jià)較高。，現(xiàn)故障上綜合4.2.210KV側(cè)主接線的確定1) 方案方案一、 單母線圖23 單母線接線方案二、單母分段帶進(jìn)線圖24 單母線分段帶旁路接線2)兩種方案特點(diǎn)比較不分段的單母線接線是有母線接線中最簡(jiǎn)單的接線形式，這種接線的特點(diǎn)是：整個(gè)配電裝置中只有一組母線，所有的電源和引出線都經(jīng)過(guò)相應(yīng)的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)上，設(shè)在母線一側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱(chēng)作母線隔離開(kāi)關(guān)，設(shè)在線路側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱(chēng)為線路隔離開(kāi)關(guān)，斷路器兩側(cè)裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)，為了檢修時(shí)斷開(kāi)線路

24、兩側(cè)的電壓。不分段單母線接線的主要優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，采用設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置，缺點(diǎn)是接線不夠靈活可靠。例如，當(dāng)母線與母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，將造成整個(gè)配電裝置停電；當(dāng)某回進(jìn)（出）線斷路器檢修時(shí)將在整個(gè)檢修期間中斷該出線的工作。單母分段接線正常檢修時(shí)，也可以通過(guò)分段斷路器QF1將要檢修的母線段與另一段母線斷開(kāi)，而不中斷另一段母線的運(yùn)行，因此，采用斷路器分段的單母線接線比不分段的單母線接線和采用隔離開(kāi)關(guān)的單母線接線具有更高的供電可靠性。單母分段接線主要應(yīng)用于小容量發(fā)電廠的電氣主接線、各類(lèi)發(fā)電廠的廠用電接線及進(jìn)出線數(shù)量較多的6-220kV變電所中。4.3最終設(shè)計(jì)圖圖25 變電

25、所一、二次側(cè)最終接線圖五、短路電流的計(jì)算5.1 短路電流計(jì)算的目的a、電氣主接線比較；b、計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺；c、確定中性點(diǎn)接地方式；d、選擇導(dǎo)線和電器；5.2 短路的基本類(lèi)型三相系統(tǒng)中短路的基本類(lèi)型有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路，其中三相短路是對(duì)稱(chēng)短路。為了檢驗(yàn)和選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，以及為了繼電保護(hù)的整定計(jì)算，常用下述短路電流值。Ich：短路電流的沖擊值，即短路電流最大瞬時(shí)值。I：超瞬變或次暫態(tài)短路電流的有效值，即第一周期短路電流周期分量有效值。I：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值。5.2.1 短路電流計(jì)算的基本假定（1）正常運(yùn)行時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行。（2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同

26、。（3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。（4）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。（5）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。（6）元件的計(jì)算參數(shù)取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。（7）輸電線路和電容略去不計(jì)。5.2.2 一般規(guī)定（1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，以及電器開(kāi)斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，確定適中電流時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的接線方式。而不按僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。（2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償

27、裝置放電電流的影響。（3）選擇導(dǎo)體的電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器的回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。（4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定，以及電器開(kāi)斷電流，一般按三相短路計(jì)算，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相，兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計(jì)算。5.2.3 計(jì)算步驟（1）畫(huà)等值電抗圖首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷開(kāi)關(guān)，線路電容，各元件電阻。選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。計(jì)算各元件的電抗標(biāo)么值。（2）選擇計(jì)算短路點(diǎn)。（3）求各短路點(diǎn)在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的各點(diǎn)短路電流。（4）各點(diǎn)三相短路時(shí)的最大沖擊電流和短路容量。（5）列出短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)表

28、。5.2.4計(jì)算方法標(biāo)么值法：取基準(zhǔn)容量SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓UB=Uav計(jì)算用公式：變壓器： Xb=Ud%×SB/100Se 式（3.1）發(fā)電機(jī)：X(G)*=Xd×SB/Se 式（3.2）線路： Xl*=Xl×L×SB/Uj2 式（3.3）短路電流周期分量有效值：IK*=1/X* 式（3.4）短路電流沖擊值：icj=2.55IK 式（3.5） 六、主要電氣設(shè)備的選擇電器設(shè)備選擇是發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)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(dá)到安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程情況在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采

29、用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。6.1 一般原則（1）應(yīng)滿足正常工作狀態(tài)下的電壓和電流的要求。（2）滿足安裝地點(diǎn)和使用環(huán)境條件要求。（3）應(yīng)滿足在短路條件下的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定要求。（4）應(yīng)考慮操作的頻繁程度和開(kāi)斷負(fù)荷的性質(zhì)。（5）對(duì)電流互感器的選擇應(yīng)計(jì)其負(fù)載和準(zhǔn)確度級(jí)別。6.2 母線的選擇6.2.1 母線的選擇（1）電流分布良好。（2）散熱良好。（3）有利于提高電暈超始電壓。（4）安裝檢修方便，連接簡(jiǎn)單。6.2.2 導(dǎo)體截面選擇和校驗(yàn)（1）根據(jù)公式：=0+(a1-0)(Imax/ Ia1)2 式（4.1）S2min= QKKS/C2 式（4.2）按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面小于所選導(dǎo)體截

30、面。（2）按短路動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)一般要求： ：母線最大相間計(jì)算應(yīng)力 ：母線材料的允許應(yīng)力（3）按短路熱穩(wěn)定檢驗(yàn) ph=m/w 式（4.3） M=fphL/8 式（4.4） fph=1.73×10-7×L/a×ish2 式（4.5）W導(dǎo)體對(duì)垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)；fph單位長(zhǎng)度導(dǎo)體上所受相間電動(dòng)力（N/m）；L導(dǎo)體支柱絕緣子間的跨距（m）；a相間距（m）； ish沖擊電流。所以本次設(shè)計(jì)的待設(shè)變電所選擇：10KV側(cè)選用選擇LGJ-40/4單條矩形鋁導(dǎo)線型。6.3高壓斷路器的選擇（1）選擇條件（2）設(shè)備種類(lèi)、型式和結(jié)構(gòu)（3）斷路器額定電壓Ue大于電網(wǎng)電壓Ug，UeUg（

31、4）高壓斷路器的額定電流Ie應(yīng)大于或等于它的最大持續(xù)工作電流Igmax，即IeIgmax（5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流idw應(yīng)不小于三相短路時(shí)通過(guò)斷路器的沖擊電流ich即idwich（6）熱穩(wěn)定校驗(yàn)高壓斷路器的短時(shí)允許發(fā)熱量應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流發(fā)出的熱量。需滿足Ir2trI2tdZ（7）開(kāi)斷電流能力 斷路器額定開(kāi)斷電流應(yīng)大于三相短路時(shí)的短路電流，即INbr>I11。（8）關(guān)合能力 斷路器額定關(guān)合電流應(yīng)大于三相短路時(shí)的沖擊電流，即Ip>Ich。所以本次設(shè)計(jì)的待設(shè)變電所60千伏側(cè)選擇斷路器型號(hào)為L(zhǎng)W963型斷路器。主變10千伏側(cè)選擇斷路器型號(hào)為ZN5-10型斷路器。其主要技術(shù)參

32、數(shù)見(jiàn)表41。表61 斷路器主要參數(shù)型號(hào)額定電壓額定電流額定開(kāi)斷流額定關(guān)合流額定穩(wěn)定電流4S熱穩(wěn)定電流后備保護(hù)時(shí)間固有分閘時(shí)間燃弧時(shí)間LW96363kV2500A31.5kA80kA80kA31.5kA4s003s0.04sZN5-1010kV630A20kA50kA50kA20kA4s005s0.04s6.4隔離開(kāi)關(guān)的選擇隔離開(kāi)關(guān)的選擇，除了不校驗(yàn)開(kāi)斷能力外，其余與斷路器的選擇相同，因?yàn)楦綦x開(kāi)關(guān)與斷路器串聯(lián)在回路中，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短路故障時(shí)，對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的影響完全取決于斷路器的開(kāi)斷時(shí)間，故計(jì)算數(shù)據(jù)與斷路器選擇時(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)完全相同。額定電壓：UeUg額定電流：IeIgmax動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：idwich（3）

33、熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Ir2trI2tdZ所以本次設(shè)計(jì)的待設(shè)變電所60千伏側(cè)選擇隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)為GW563型。主變10千伏側(cè)選擇隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)為GW1910型。表62 隔離開(kāi)關(guān)主要參數(shù)電壓等級(jí)型號(hào)額定電壓額定電流額定動(dòng)穩(wěn)定電流4S熱穩(wěn)定電流60KVGW56363kV1250A50kA20kA10KVGW191010kV400A31.5kA12.5kA6.5絕緣子的選擇 用于支持和固定裸載流導(dǎo)體，并使裸載流導(dǎo)體與低絕緣或使裝置中處于不同電位的載流道題之間的絕緣。表63 絕緣子主要參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）額定機(jī)械拉伸負(fù)荷kN）結(jié)構(gòu)高度（mm）最小公稱(chēng)爬電距離（mm）最小電弧距離（mm）工頻一分鐘潮濕耐受電壓kV

34、>雷電全波耐受電壓kV>重量kgFXBW3-66/100-666100870+152306701854103.1FXBW4-10/100-1101004309七、短路計(jì)算過(guò)程7.1變壓器容量的選擇及補(bǔ)償容量的確定1）首次進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)蛪簜?cè)的計(jì)算負(fù)荷補(bǔ)償前的功率因數(shù)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為補(bǔ)償容量為補(bǔ)償后的容量為2）單臺(tái)變壓器的容量選取S7-4000/63型變壓器兩臺(tái)。型 號(hào)額 定容 量（kVA）額定電壓（kV）連接組損耗（kW）空載電流（%）阻抗電壓（%）高壓低壓空載短路S7-4000/6340006310.5Yd117.632.01.58.03）校驗(yàn)4）增設(shè)補(bǔ)

35、償裝置校驗(yàn)總上變壓器選擇合格，補(bǔ)償符合要求。7.2短路計(jì)算1）等值電路圖2短路點(diǎn)選取1高壓側(cè)短路計(jì)算時(shí)有三種情況及k1、k2、k3三種短路情況。當(dāng)QF1斷開(kāi)時(shí)，QF2斷開(kāi)時(shí)：k1、k2、k3發(fā)生三相短路時(shí)短路阻抗當(dāng)QF1閉合時(shí)，QF2斷開(kāi)時(shí)：k1、k2、k3發(fā)生三相短路時(shí)短路阻抗當(dāng)QF1斷開(kāi)時(shí)，QF2閉合時(shí)：k1、k2、k3發(fā)生三相短路時(shí)短路阻抗，由電路定理可知當(dāng)QF1閉合時(shí)，QF2閉合時(shí)：，由電路定理可知考慮到運(yùn)行方式以及短路時(shí)阻抗的大小可知當(dāng)當(dāng)QF1閉合時(shí)，QF2斷開(kāi)時(shí)，k2點(diǎn)三相短路時(shí)短路時(shí)有最大短路電流。2低壓側(cè)短路計(jì)算時(shí)有三種情況及k4、k5、k6三種短路情況。當(dāng)QF1斷開(kāi)時(shí)，QF2

36、斷開(kāi)時(shí)：k4、k5、k6發(fā)生三相短路時(shí)短路阻抗當(dāng)QF1閉合時(shí)，QF2斷開(kāi)時(shí)：k4、k5、k6發(fā)生三相短路時(shí)短路阻抗當(dāng)QF1斷開(kāi)時(shí)，QF2閉合時(shí)：k4、k5、k6發(fā)生三相短路時(shí)短路阻抗，當(dāng)QF1閉合時(shí)，QF2閉合時(shí)：，考慮到運(yùn)行方式以及短路時(shí)阻抗的大小可知當(dāng)當(dāng)QF1閉合時(shí)，QF2閉合時(shí)，k6點(diǎn)三相短路時(shí)有最大短路電流。3）計(jì)算過(guò)程取1、高壓側(cè)短路電流計(jì)算2、 低壓側(cè)短路電流計(jì)算八、高壓側(cè)設(shè)備選擇8.1斷路器的選擇1）60KV側(cè)斷路器：母線最大持續(xù)工作電流為Igmax 選擇時(shí)看額定電流，算出的母線最大持續(xù)工作電流要比額定電流大一些，但算出的電流值很小，初選LW963型其余數(shù)據(jù)均在短路計(jì)算中涉及，此處不再列舉。2）熱穩(wěn)定檢驗(yàn)短路計(jì)算時(shí)間:表：列出斷路器的有關(guān)參數(shù)，并與計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較計(jì)算數(shù)據(jù)比較LW963型UNS 60kV <UNS 63 kV Igmax 1212.44A<IN 2000 AI 2.64 KA<INbr 31.5 KAiimp 6.72 KA<iNcl 80 KAIimp 6.72 KA<Ies 80 KAQk 28.37kA2s<Qz 31.