大學大學本科方案設計書方案設計書供配電技術課程方案設計書和考試

1、第一章變電所主變壓器的選擇及主接線的設計一、變電所主變壓器臺數(shù)、容量及型式的選擇1、變壓器臺數(shù)的選擇據(jù)國際 35-110 KV 變電所設計規(guī)范 GB50059-92 有關條文規(guī)定，為保證供電的可靠性，變電所一般裝設兩臺主變，當只有一個電源的變電所可由低壓側電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設一臺，現(xiàn)時待設變電所有水電廠和 220 KV 變電所兩個電源，故選擇 2 臺主變。2、主變壓器容量的選擇主變容量應根據(jù)5-10 年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，適當考慮到遠期10-20 年負荷的發(fā)展，對城郊變電所，主變壓器容量還應與城市規(guī)劃相結合。并應考慮主變正常運行和事故時的過負荷能力。對選兩臺主變的變電所，每

2、臺變壓器的容量一般按式Sn=0.7Pm(Pm 為變電所最大負荷 )選擇：按 5 年發(fā)展規(guī)劃： Sn=0.7Pm=16.44（ MV A ）按 10 年發(fā)展規(guī)劃： Sn=0.7Pm=20.98 （ MV A ）這樣當一臺主變停用時，可保證對70% 負荷供電，考慮變壓器的事故過負荷能力40%，而可保證對98%負荷供電，由于一般變電所大約有25%的非重要負荷，因此在一臺主變停用時，仍能對一、二級負荷供電。3、 主變壓器型式的選擇變壓器有油浸式和干式兩種，一般在戶外情況下采用三相油浸節(jié)能型變壓器。具有三種電壓的變電所，如通過各側繞組的功率均達到15%以上時，多采用自耦變壓器，以得到較大的經(jīng)濟效益。現(xiàn)待

3、設變電所為郊區(qū)中間變電所，且只有110 KV 和 10 KV 兩個電壓等級，所以待設變電所選擇三相雙繞組高阻抗有載調壓油浸式變壓器，查設備手冊選擇型號為 SFZ7 系列 110KV 級雙繞組有載調壓變壓器，其技術參數(shù)列于表1-1表 1-1SFZ 7 系列 110KV 級雙繞組有載調壓變壓器技術參數(shù)表額定電壓損耗 (KW)阻抗電空載連接發(fā)展型號額定容量（KV ）壓(%)電流組別方案（KVA ）高壓低壓空載負載(%)SFZ7-110±5 年16000/160008×10.525.38610.51.1Yn,d111101.5%10SFZ7-20000110±年20000

4、/8×10.53010410.51.2Yn,d111101.5%二、變電所主接線的設計原則待設的 110KV 變電站為市郊中間變電站，是降壓變電站具有110KV 、 10KV 兩個電壓等級。高壓側為電源側，有二回路，其中連接著110KV 水電廠一個和220KV 變電站一個的一回110KV 線路，距離待設變電站分別為12KM 和 10KM 。兩電源之間存在15MW 的功率交換，低壓側10KV 為負荷側，負荷性質分別為：I、 II 、 III 類。根據(jù)負荷性質，應設計 20 回 10KV 饋線其中包括四回備用饋線。變電所主接線的設計對電氣設備的選擇。配電裝置的布置、工作的靈活性、繼電保護

5、以及運行的可靠性與經(jīng)濟合理性有密切關系，而電氣主接線是變電所電氣部份的主體，對變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起重要作用。根據(jù)我國變電所設計技術規(guī)程規(guī)定：變電所的主接線應根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定。并且應滿足運行可靠、簡單靈活。操作方便和節(jié)省投資等要求?，F(xiàn)就主接線應滿足的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三項基本要求說明如下：1、保證供電可靠性（1）、斷路器檢修時，不影響對用戶供電；（2）、設備的母線故障或檢修時，應盡量減少停止運行的回數(shù)和停運時間并保證對I 類和II 類負荷的供電；（3）盡量避免全變電所停運的可能性2、具有一定的靈活性（ 1）、調度靈活，操

6、作方便，應能靈活地投入或切除某些元件，調配電源負荷，能滿足系統(tǒng)在事故檢修及運行方式下的調整要求。（ 2）、檢修安全應能方便地運斷路器，母線及繼電保護設備進行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運行及用戶的供電。（ 3）擴建方便，應能容易地從初期過渡到最終接線，并在擴建過渡時，一次和二次設備等所需的改造最少。3、具有合理的經(jīng)濟性（ 1）投資省，主接線應簡單清晰，以節(jié)省斷路器、隔離開關等一次設備投資，要使控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備的電纜投資。（ 2）占地面積小，電氣主接線的設計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省架構、導線、絕緣子及安裝費用。（ 3）電能損耗，經(jīng)濟合理地選擇

7、主變壓器的型式、容量和臺數(shù)。避免兩次變壓而增加電能的損耗。綜合以上所述，由于待設 110KV 變電所電源側 110KV 有二回線路，低壓側 10KV 負荷側負荷的性質分別為 I 、II 、 III 類。根據(jù)負荷性質，必須保證重要負荷供電的連續(xù)性、可靠性，為此，擬定本次設計的主接線初步方案。三、變電所主接線初步方案A 、技術比較（確定各級電壓等級配電裝置的接線方式）設計規(guī)程規(guī)定：110 -220 KV 配電裝置中出線一回時，采用不分段單母線或變壓器-線路單元接線，當出線為2 回時，一般采用橋形接線，當出線不超過4 回時，一般采用單母線分段。出線回數(shù)較多，連接的電源較多，負荷大或污穢環(huán)境中，則采用

8、雙母線接線。6-10 KV配電裝置中，一般采用單母線分段或單母線。如果單母線分段不能滿足供電可靠性，則可采用雙母線接線。現(xiàn)待設變電所中，其中110 KV 側連著水電廠和220 KV 變電所 2 回進線，由于待設變電所中選用2 臺主變壓器，故引出2 回出線，因此采用橋形接線，而在10 KV 側有多個供電線路，為滿足供電可靠性可采用單母線分段或雙母線。1、變電所110 KV 側可能接線方案技術比較如下表1-2 所示表 1-2變電所 110 KV 側接線方案技術比較表接線內橋接線外橋接線方案接線圖優(yōu)點內橋接線一次側可裝設線路保護，倒對變壓器的切換方便，比內橋少兩組隔離開換線路時操作方便，設備投資與占

9、地關，繼電保護簡單，易于過渡到單母線分段接面積少線，且投資少，占地面積少缺點操作變壓器和擴建成單母線分段不如倒換線路時操作不方便，變電所一次側無線路外橋方便，不利于變壓器經(jīng)常切換保護適用這種接線適用于進線短而倒閘次數(shù)少的變電所范這種接線適用于進線距離長的終端變或變壓器采取經(jīng)濟運行需要經(jīng)常切換的終端變圍電所電所以及可能發(fā)展為有穿越負荷的變電所技術比較結果經(jīng)上述比較，由于待設變電所兩回線路進線分別為 12KM 和 10KM 較短，且考慮到以后發(fā)展的需要，因此選用外橋接線2、變電所10 KV 側可能接線方案技術比較如下表1-3 所示：表 1-3變電所 10 KV 側可能接線方案技術表接線單母線分段接

10、線雙母線接線方案接線圖優(yōu)任一母線發(fā)生故障時，不影響另一母線運點行。單母線分段比雙母線所用設備少，系可靠性比單母線分段高，運行靈活統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、操作安全缺當其中任一段母線需要檢修或發(fā)生故障設備投資多，接線復雜，操作安全性較差點時，接于該母線的全部進出線均停止運行適用多用于具有一、二級負荷，且進出線較多主要用于負荷容量大，可靠性要求高、進出范的變電所回路多的變電所圍技術經(jīng)上述比較，由于待設變電所負荷容量不大，在兩種接線方式均滿足可靠性的情況下，比較考慮到經(jīng)濟問題，因此選用單母線分段接線結果B、經(jīng)濟比較經(jīng)過上述技術比較，可初步確定待設變電所的電氣主接線。由于主變容量根據(jù) 5-10 年的發(fā)展規(guī)劃進行選

11、擇，且選擇不同容量的變壓器其綜合投資和年運行費用就不同，因此進行經(jīng)濟比較是很有必要的，初步擬定按 5 年發(fā)展規(guī)劃和按 10 年發(fā)展規(guī)劃兩個方案對變壓器進行經(jīng)濟比較。查電氣設備選擇施工安裝設計應用手冊，計算過程詳看計算書，可得相關參數(shù)如下表 1-4 所示：表1-4經(jīng)濟比較表方案號(按 5 年發(fā)展規(guī)劃II ( 按 10 年發(fā)展規(guī)劃)綜合投資Z（萬元）98.3112年運行費用u（萬元）53.357.7比較結果經(jīng)上述比較，方案的綜合投資和年運行費用都比方案II 少，故選擇方案( 按 5 年發(fā)展規(guī)劃 )第二章變電所自用電接線設計自用電接線包括從電源引接至所用電的全部網(wǎng)絡，其中高壓部分也是電站主接線的組成

12、部分。所用電接線的基本要求與主接線大體相同，其中最主要的是供電的可靠性。對小電站還要力求接線簡單、清晰、運行方便，并合理節(jié)省費用?，F(xiàn)主要以電源的引接方式、接線的形式的供電網(wǎng)絡三個層次給予說明，所用變壓器選擇。一、所用變壓器的選擇按設計題目要求，變電所自用負荷接兩臺100KV A 考慮，因此所用變壓器應裝設兩臺容量為 100KVA的變壓器，為了節(jié)省一、二次設備的投資和占地面積，以及運行維護的方便。查表可選擇SC9 100/10 型樹脂干式變壓器，將其配置成可推拉式，裝嵌在10KV 高壓柜內其技術參數(shù)列于表2-1表 2-1所用變壓器技術參數(shù)型號額定容量額定電壓損耗（ KW ）阻抗電空載電連接組（K

13、VA ）（KV ）壓流別高壓低壓空載負載（ %）（ %）SC9-100/1010010.5±0.40.41.4842.0Y/Yn05%二、所用電的接線形式所用電的低壓電路還具有相應的接線形式以滿足可靠性等方面的要求。（ 1）由前面一章知，單母線分段有較高的可靠性，現(xiàn)決定采用單用單母線分段，二分段母線用自動開關和閘刀開關相聯(lián)，分段自動開關在正常情況下處于分閘位置，當因故失去一個電源時，投入分段自動開關，由另一電源帶全部負荷，這就是暗備用。為了滿足荷對恢復供電的緊迫要求宜設置BZT （備用電源自動投入）裝置，以加速成切換過程和避免匆忙中的人為操作。兩電源不允許在低壓側并列。I 類負三、負

14、荷供電回路所用負荷的供電回路常用以下四種形式，直接或間接地從低壓母線取電。（1）、一級輻射式供電每個回路有單獨的隔離引接、保護和操作電器以避免影響主母線的正常運行，供電可靠性較高。一般只限于某些容量較大或較重要的公共負荷。（2）、二級輻射式供電二級輻射式供電的前提是負荷的分組，采用分組二級供電方式的優(yōu)點是：A 、便于供電的分組管理，方便運行維護；B 、減小主盤的供電回數(shù)，提高一級輻射供電的可靠性；C、就地設置可大量節(jié)約電纜。向、 II 類負荷供電的分盤應采用有獨立的引接閘刀開關的配電盤，以保證供電的可靠性和靈活性。（3）、干線式供電對一些相鄰近的小容量 III 類負荷或同一用電設備的不同負荷可

15、共用一組供電回路和電源電纜，直接在各負荷的操作電器的電源側并接電源。（ 4）、環(huán)網(wǎng)式供電將干線式供電回路的末端接至另一電源，構成環(huán)式供電，環(huán)式供電用于重要負荷，但同樣也禁閉環(huán)運行。綜合考慮供電的可靠性、安全性、技術性和經(jīng)濟性決定采用：高壓部分采用單母線分段，負荷配電采用一級輻射式、環(huán)網(wǎng)式混合供電。具體圖樣見圖紙書上。第三章 短路電流計算及主要設備的選擇一、短路電流計算根據(jù)設計的變電所電氣主接線繪制出等值電路圖，采用標么值計算，取 Sj =100MV A 。 Uj=U p 網(wǎng)絡，對選擇 10KV110KV 配電裝置的電器和導體，需計算出在最大運行方式下流過電氣設備的短路電流，選取 d1、 d2

16、兩個短路點，計算過程詳見計算書，各短路點短路電流計算結果見表 3-1表 3-1短路點d1d2短路電流計算結果一覽表支路名次暫態(tài).S稱回路名短路電短路電(KV)稱流流I(3)I0.1(3)(KA)(KA)水電廠×1.3161.089MW 115 .省 網(wǎng) 2.181 2.181 X xt =短路點總電流3.4973.270 d水電廠×4.3754.235MW 10.5 .省 網(wǎng) 7.451 7.451 X xt =短路點總電流11.82611.686 d .S1S 短 S 短4S 穩(wěn)短路電短路電路電流路電流態(tài)短路流沖擊流I1(3)I2(3)電流值 i chI 0.2(3)(K

17、A)(KA)I (3)(KA)(KA)(KA)1.0611.0741.0901.1083.5582.1812.1812.1812.1815.5613.2423.2553.2713.2898.9174.3224.9945.0525.05211.167.4517.4517.4517.45119.0011.77312.44512.50312.50330.09二、主要電氣設備的選擇在選擇電氣設備時應遵循如下的原則：1、導體和電器力求技術先進，安全適用，經(jīng)濟合理，貫徹以鋁代銅，減小占地等政策。2、在選擇導體和電器時應按正常工作條件進行選擇，并按短路情況校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定以滿足正常運行、檢修和短路情況下

18、的要求。3、驗算導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，按本工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式進行計算。4、為了便于維修，減少備品備件的型號，設計時同一電壓等級的導體和電器盡量采用同一品種。5、所選的導體和電器，應按當?shù)氐臍鉁亍L速、覆冰、海拔等環(huán)境條件進行校驗根據(jù)原水電部86 年頒布的導體和電器選擇設計技術規(guī)程SDGJ14-86 ，對主電路所有電氣設備進行選擇和校驗，選擇結果列于下列各表中。表 3-110KV 高壓開關柜一覽表開關柜的型號一次線路方案編號一次線路方案圖用途型號及名稱SN10-10 /630 型少油斷路器S

19、N10-10III/2000 型少油斷路器LDJ 型電流互感器UKI-12型電壓互感器RN2-10型熔斷器FZ 型避雷器SCL-10型變壓器LQG-0.5型電流互感器RN3-10型熔斷器BW10.5-12-1 型電容器外形尺寸（寬×深×高）mm額定電流(A)KYN-10 型BA1-10 、 16、 25052327471819饋電左右聯(lián)絡所用 變壓器TV 及避電容器柜雷器（柜（柜寬寬1000）1000）111333333313333800× 1500800× 1800× 2200800× 1500800×1500 ×

20、;× 2200× 220022006302000表 3-2：導體選擇結果一覽表導線名稱型號載流量（ A ）最大允許應力110KV 母線LGJ-25/425210KV 母線LGY-100 × 8 單條平放矩形鋁母線145469000000Pa10KV 電纜3XZLQ-185普通粘性絕緣三芯771（鋁）表 3-3：斷路器選擇結果一覽表最高額定短安裝地點型號額定工作額定路開斷動穩(wěn)定電流4 秒后熱穩(wěn)定電流電壓電壓電流電流（KA ）（KA ）(KV)(KV)(A)（KA ）110KV 出SW1101261200215321線110KV 分SW 6-1101101261200

21、215321段主變SW 6-1101101261200215321110KV 側主變SN10-10III1011.52000401304010KV 側10KV 分SN10-10III1011.520004013040段10KV 饋SN10-10J1011.5630205020線表 3-4：電流互感器選擇結果一覽表安裝地型號額定電級次組額定二次負荷1 秒后熱動穩(wěn)定流比 2×（ ）穩(wěn)定倍點600/5合0.5 級1.0 級數(shù)倍數(shù)主變110KVLCWD-2× 600/50.5/D/D275135側10110KVLCWDL-2× 600/50.5/D/D275135分段10

22、主變LDJ-103000/50.5/D0.40.6509010KVLDJ-103000/50.5/D0.40.6509010KV 分段10KV 饋LDJ-10630/50.5/D0.40.65090線表 3-5：高壓熔斷器選擇結果一覽表額定斷流安裝地點型號額定電壓 額定電流最大開斷容量備注（KV ）（ A）電流 （MVA）（KA ）10KV 側RN2-10100.55010001000電壓互感器所用變壓RN3-10/50105050200器10KV 側RN3-10/50105050200電容器表 3-6：電壓互感器選擇結果表安裝地點型號數(shù)量額定變比額定容量（ VA ）0.2 級0.5 級1 級

23、110KVTYD-1106 個110000/3、50100線路側100/3、100/3、10010KV 母VKI122 組10000/3、3090280側1000/3、100/3表 3-7隔離開并選擇結果一覽表安裝地點型號額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流4 秒熱穩(wěn)定（KV ）（ A ）（KA ）電流（ KA ）110KV 側GW 4-11011012505020表 3-8電容器選擇結果表安裝地點型號額定電壓標稱容量標稱電容 （KV ）（KVA）10KV 側 0.5-12-110.5120.347表 3-9支柱絕緣子選擇結果一覽表安裝地點型號額定電壓絕緣子高度機械破壞負荷（）（ mm）（kg）側側 .

24、第四章無功功率補償一、補償無功功率的必要性。無功功率的主要消耗者是感應電動機、變壓器和電焊機等。它們都需要無功功率來建立交變磁場。無功功率除發(fā)電機是主要無功功率電源外，線路電容也產生一部分無功功率。但上述無功功率往往不能滿足負荷對無功功率和電網(wǎng)對無功功率的需要， 需要加裝無功補償設備。例如，同期調相機、移相電容器等，它們都是無功功率電源，這里僅談，用移相電容補償無功功率，即無功補償問題。無功電源不足，交流系統(tǒng)電壓降低，從而損壞用電設備，嚴重的會造成電壓崩潰，使系統(tǒng)瓦解而造成大面積停電，還會使電能損耗增加，效率降低，限制線路的輸電能力，因而補償無功功率是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要措施。二、 提高

25、功率因數(shù)的補償方法1、采用同期調相機，同期調相機主要是空載運行的同步電動機，在過勵磁情況下輸出感性無功功率。與采用移相電容器相比，有功功率的單相損耗較大，具有旋轉部分，需專人監(jiān)護，運行時有噪音，但在短路故障時較為穩(wěn)定，損壞后可修復繼續(xù)使用。由于其容量較大， 一般用于電力系統(tǒng)較大的變電所中，工業(yè)企業(yè)較少采用。2、采用移相電容器，與采用同期調相機相比，移相電容器有下列特點：A 、優(yōu)點（ 1）、無旋轉部件，不需專人維護管理；（ 2）、安裝簡單；（ 3）、可以做到自動投切，按需要增減補償量；（ 4）、有功功率損耗??；B、缺點：（ 1）、移相電容器的無功功率與其端電壓的平方成正比，因此電壓波動對其影響較

26、大；（ 2）、壽命短，損壞后不易修復；（ 3）、對電流的穩(wěn)定性差；（ 4）、切除后有殘留電荷，危及人身安全。待設變電所要求補償后功率因數(shù)達到 0.9，而中間變電所負荷量不大，從技術性和經(jīng)濟性等綜合考慮本所采用移相電容器補償，詳情請見計算書。三、電容器的補償方式電容器的補償方式的選擇，首先要從減少大量無功功率的傳輸入手，其基本原則就是盡量使用戶的無功負荷就地供應。工廠企業(yè)內部電容器的補償方式，可分為個別補償、分組補償和集中補償三種。1、個別補償適用于低壓網(wǎng)絡，與單臺用電設備裝于同一回路，這種無功功率就地供應的方式，補償效果最好，可以減少配電變壓器的容量及配電線路的截面及其相應傳輸無功功率的有功損

27、耗，但電容器的利用率低，常用于由較長線路供電、長期運行的容量電動機。1、 分組補償電容器裝設在車間變、配電室母線上，可提高電容器的利用率，但只能減少高壓線路和配電變壓器中的無功功率，而低壓配電線路中的無功功率不能減少。2、 集中補償電容器裝設在工廠總降壓變電所的母線上（一般裝設在低壓母線側），這種補償方式，電容器安裝方便、運行可靠、利用率高。但不能減少工廠內部配電網(wǎng)絡中的無功功率。綜上所述，本變電所采用集中補償?shù)姆绞?，分別裝設在10KV 母線兩段側。四、電容器的補償容量的確定分別在低壓母線的兩側并聯(lián)電容器補償，每側補償 0.745MV AR ，型號為 TBB 310 750/50 接線方式：單

28、。第五章 變電所的防雷保護及接地網(wǎng)設計一、避雷針的布置和保護范圍避雷針是變電所屋外配電裝置和所內電工建筑物防護直擊雷過電壓的主要設施，變電所避雷針布置應考慮以下幾個方面的因素：1、 避雷針和保護范圍應保護到站內各電氣設備。2、 避雷針和保護范圍和地下連接點至 10KV 設備與主接地網(wǎng)和地下連點，沿接地體的長度不得小于 15M 。3、 獨立避雷針不應設在人經(jīng)常通行的地方，避雷電針及其接地裝置與道路口等的距離不宜小于 3M 。4、 電壓在 110KV 以上和配電裝置，一般將避雷器裝在配電裝置和構架上， 35KV 及以下和高壓配電裝置和構架或房頂不宜裝設避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時容易引起反擊，

29、另外在變壓器的門型構架上不宜裝設避雷針。這是因為門型構架距離變壓器近，裝設避雷針后，構架的集中接地裝置距離變壓器和金屬外殼接地點在地中距離難以達到不小于 15M 要求。二、避雷器的選擇和校驗避雷器是發(fā)電廠、變電所防護雷電侵入波的主要設施，避雷器的選擇和校驗是以交流電氣裝置過電壓保護和絕緣配合為依據(jù)的。由于氧化鋅避雷器一般是無間隙，避免了間隙電壓分布不均的缺點；在過電壓下動作后無續(xù)流通過；不用串聯(lián)火花間隙 , 其體積小、重量輕、結構簡單在運行中維護方便、使用壽命長，造價也低等優(yōu)點比普通閥式，磁吹閥式避雷器具有優(yōu)越的保護性能，而且目前也具有逐步取代其他類型避雷器的趨勢，因此，待設變電所各級電壓的設備都選用氧化鋅型避雷器來防護雷電侵入波的危害，并對各級電壓的避雷器分別進行選擇的校驗，詳細的校驗過程參見計算書。表 5-1：避雷器選擇果表避雷器持續(xù)運安裝地型 號額定電行電壓點壓（KV ）（KV ）110KV母線側 R主變壓 .7258器中性WR-點72/1