110KV降壓變電站的設(shè)計(jì)講解

1、論文摘要摘要隨著社會的不斷發(fā)展，人們對電力供應(yīng)的要求越來越高，特別是供電 的穩(wěn)定性，可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)定性，可靠性，持續(xù)性往往取 決于變電站的合理設(shè)計(jì)和配置。 一個(gè)典型的變電站要求變電設(shè)備運(yùn)行可靠， 操作靈活，經(jīng)濟(jì)合理，擴(kuò)建方便。出于這幾個(gè)方面的考慮，本論文設(shè)計(jì)了 一個(gè)降壓變電站，此變電站有三個(gè)電壓等級：高壓側(cè)電壓為 110kV,有4 回進(jìn)線，中壓側(cè)電壓為35kV,有8回出線，2回備用，低壓側(cè)電壓為10kV， 有10回出線，2回備用。同時(shí)對于變電站內(nèi)的主設(shè)備進(jìn)行合理的選型。本 設(shè)計(jì)選擇兩臺SFSZ9-63000/110主變壓器，其他設(shè)備如站用變，斷路器， 隔離開關(guān)，電流互感器，高壓熔

2、斷器，無功補(bǔ)償裝置和繼電保護(hù)裝置等等 也按照具體要求進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)和配置，力求做到運(yùn)行可靠，操作簡單， 方便，經(jīng)濟(jì)合理，具有擴(kuò)建的可行性和改變運(yùn)行方式時(shí)的靈活性，使其更 加貼合實(shí)際，更具現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵字：降壓變電站設(shè)計(jì)電氣主接線短路電流計(jì)算論文摘要ABSTRACTwith the development of society, people's requirement for the electricity supply is more and more high, especially ,the stability of electricity, the credibility of

3、 electricity, the keep of electricity However, the stability of power grid, the credibility of power grid ,the keep of power grid be decided by the reas on able desig n and allocati on of tran sformer substati on. A typical tran sformer substation model be requested to have reliable electric equipme

4、nts, operate vividly, reas on able economy, exte nd convenien tly. Proceed from this several con siderati on s, I desig n a Step-dow n substati on, this Step-dow n substati on has three electric voltage grades: The high voltage side is a 110 kV , which have 4 en tered lin es, the in termediate side

5、voltage is 35 kV, there is 8 outl ines and 2 spare lines, the low-pressure side voltage is 10 kV, there is 10 outlines and 2 spare lin es. To the reas on able choose of the mai n equipme nts in the tran sformer substation at the same time. The design choosestwo SFSZ 9-63000/110 lord transformers, ot

6、her equipments, such station transformer, Circuit breaker, insulation switch, Current transformer, High V oltage fuse and Relay protection device etc. according to concretely requirement to choose type, design and in stall, hardly try to atta in circulate credibility, operate simply and convenien tl

7、y, reasonableeconomy, have possibility and vividly changesto circulate way of extension, make it more stick to match physically, have realistic meaning more.Keywords: Step-down substation design the main electrical wiringShort-circuit curre nt calculati on論文目錄目錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書 11.1變電所的規(guī)模 11.2變電所的基本數(shù)據(jù) 11.3自

8、然條件 31.4設(shè)計(jì)應(yīng)解決下列問題 32. 變電站的總體分析 42.1背景和意義 42.2工程概況 53. 負(fù)荷計(jì)算及主變壓器選擇 63.1負(fù)荷計(jì)算 63.2主變壓器的選擇 83.3所用變壓器選擇 114. 電氣主接線設(shè)計(jì) 154.1設(shè)計(jì)原則 154.2主接線的設(shè)計(jì)要求 154.3方案比較 165. 短路電流計(jì)算 265.1短路電流計(jì)算的目的 265.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 265.3短路電流計(jì)算 276. 高壓電氣設(shè)備的選擇 346.1選擇條件 346.2母線的選擇與校驗(yàn) 356.3互感器的選擇 396.4斷路器與隔離開關(guān)的選擇 436.5主要電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 457. 繼電保護(hù)的配置

9、 507.1變壓器的繼電保護(hù) 507.2母線保護(hù) 527.3線路保護(hù) 537.4自動(dòng)裝置 538. 防雷保護(hù)及接地裝置 558.1防雷保護(hù)措施 558.2進(jìn)線保護(hù) 588.3防雷設(shè)計(jì) 59總結(jié) 62參考文獻(xiàn) 63附錄I英文資料 64附錄H 英文資料翻譯 72論文設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1變電所的規(guī)模本次變電所設(shè)計(jì)為一次區(qū)域性變電所，供給附近地區(qū)的工業(yè)，農(nóng)業(yè)， 和居民用電。本期工程一次建成，設(shè)計(jì)中留有擴(kuò)建的余地?？紤]到實(shí)際情 況，先建35KV出線8回，2回備用，10KV側(cè)10回出線，2回備用。1.2變電所的基本數(shù)據(jù)（1）110KV側(cè)基本數(shù)據(jù)共4回進(jìn)線，分別通過雙回路與系統(tǒng)S1和S2相連，S

10、1對本所110kV 母線的短路容量為1500MVA，S2對本所110kV母線的短路容量為1200MVA ；（2）35kV側(cè)基本數(shù)據(jù)35kV的負(fù)荷數(shù)據(jù)如下 俵1.1），其中一級負(fù)荷30%，二級負(fù)荷50%， 三級負(fù)荷20%。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5000小時(shí)，同時(shí)率為0.8,線損率 5%。表1.1 35kV的負(fù)荷數(shù)據(jù)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷（kw）功率因數(shù)回路數(shù)岀線方式長度（km）機(jī)床廠80000.92電纜線10化工廠50000.852架空線15食品廠28000.851電纜線8造紙廠60000.92架空線20紡織廠45000.851架空線12（3）10kV側(cè)基本數(shù)據(jù)10kV側(cè)出線共計(jì)10回，均為電纜線，每回

11、負(fù)荷1800k VA，均為三級 負(fù)荷，負(fù)荷功率因數(shù)為0.8，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)5000h。（4）站用負(fù)荷站用負(fù)荷如下（表1.2）所示表1.2站用負(fù)荷數(shù)據(jù)序號名稱額定容量（kW功率因數(shù)安裝臺數(shù)工作臺數(shù)備注1污水泵350.8511周期性2空壓機(jī)5.50.911經(jīng)常性3空調(diào)2.50.822經(jīng)常性4蓄電池及裝置通風(fēng)30.8533周期性5交流焊機(jī)100.611周期性6檢修間120.811經(jīng)常性7辦公設(shè)備0.50.8544經(jīng)常性8照明20經(jīng)常性9生活水泵8經(jīng)常性10采暖及其他15周期性2論文設(shè)計(jì)任務(wù)書1.3自然條件所址位于平原，無污穢，土壤電阻率 400Q.m。年最高氣溫39攝氏度，年最底氣溫-7攝氏度，

12、年平均氣溫18攝氏度 主導(dǎo)風(fēng)向 夏南，冬西北，最大風(fēng)速 20m/s1.4 設(shè)計(jì)應(yīng)解決下列問題(1) 變電站的總體分析(2) 負(fù)荷計(jì)算(3) 選擇變壓器的臺數(shù)、型號、參數(shù)。(4) 電氣主接線設(shè)計(jì)。擬定23個(gè)主接線方案，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較, 選擇電氣主接線方案。(5) 計(jì)算短路電流。短路計(jì)算條件的確定原則和計(jì)算結(jié)果，寫入正文。 短路計(jì)算的過程，寫入計(jì)算書。(6) 高低壓電氣設(shè)備的選擇。各電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)步驟，最后確定的 設(shè)備型號，列表顯示主要參數(shù)的銘牌值，寫入正文。各電器設(shè)備選擇 和校驗(yàn)計(jì)算過程寫入計(jì)算書。繼電保護(hù)裝置。3論文變電站的總體分析2. 變電站的總體分析2.1背景和意義變電所是電

13、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)電廠和用戶的重要環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作 用。110kV區(qū)域降壓變電所是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)改造中非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)， 所以做好110kV變電所的設(shè)計(jì)是我國電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在目前的電網(wǎng) 建設(shè)中，尤其是在110kV變電所的建設(shè)中，土地、資金等資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán) 重，存在重復(fù)建設(shè)、改造困難、工頻電磁輻射，無線電干擾和噪聲等環(huán)保 問題，電能質(zhì)量等問題已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運(yùn)行質(zhì)量的 重要因素，這已經(jīng)違背了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以110kV變電所需要采用節(jié)約資源的設(shè)計(jì)方案，要克服通信干擾和噪聲，既要保證電能質(zhì)量和 用電

14、安全等問題，同時(shí)還要滿足以后電網(wǎng)改造簡單，資源再利用率高的要 求。110kV 變電所的設(shè)計(jì)或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能 保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案。在這種要求下，110kV 變電所電氣主接線簡單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、 電磁輻射污染最小已是大勢所趨。 因而，110kV變電所應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出 發(fā)，力求電氣主接線簡化，配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布 置，節(jié)約資源、安全環(huán)保的設(shè)計(jì)方案?；诖?，我以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、 設(shè)計(jì)高安全、高質(zhì)量的110kV變電所為目的，從負(fù)荷計(jì)算，主接線形式確 定，設(shè)備選擇和配電裝置等方面提出了設(shè)計(jì)思路。2.

15、2工程概況根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢 從負(fù)荷增長方面闡明了建設(shè)變電所的必要性，然后通過對擬建變電站的概 括及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)可靠性方面 考慮，確定了 110kV, 35kV, 10kV以及所用電的主接線，然后又通過負(fù)荷 計(jì)算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時(shí)確定了站用變壓 器的容量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的結(jié)果，對高 壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感 器進(jìn)行了選型，然后根據(jù)短路電流及沖擊電流進(jìn)行相關(guān)的校驗(yàn)，從而完成 了 110kV降壓變電所的設(shè)計(jì)，并力求在可靠性的

16、前提下，做到運(yùn)行操作簡 便，運(yùn)行靈活，經(jīng)濟(jì)合理。5論文負(fù)荷計(jì)算及主變壓器選擇3. 負(fù)荷計(jì)算及主變壓器選擇3.1負(fù)荷計(jì)算變電所進(jìn)行電力設(shè)計(jì)的基本原始資料是根據(jù)各用電負(fù)荷所提供，但往 往這些統(tǒng)計(jì)是不齊全的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮5到10年的負(fù)荷增長情況 并如何根據(jù)這些資料正確估計(jì)變電所所需要的電力，電量是一個(gè)非常重要 的問題。負(fù)荷計(jì)算直接影響著變壓器的選擇，計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)變電所所帶 負(fù)荷的容量確定的，預(yù)期不便的最大假想負(fù)荷。這個(gè)負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選 擇變電所電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面，母線的選擇，變壓器容量，斷路 器，隔離開關(guān)，互感器額定參數(shù)的依據(jù)。計(jì)算方法：根據(jù)原始資料給定的 有功功率P,功率因數(shù)C

17、OS'，根據(jù)以下公式計(jì)算出負(fù)荷。計(jì)算有功功率：巳二心二卩匕©（3.1）計(jì)算無功功率：QKt ' Qd Kd（ 3.2）計(jì)算視在功率：12 2 Sc - （ Pc Qc ）2（ 3.3）式中 Sc為某電壓等級的計(jì)算負(fù)荷Kt為同時(shí)系數(shù)（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各負(fù)荷與10kV各負(fù)荷之間取0.9、站用負(fù)荷取0.85）Kd為需要系數(shù):%為該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般為 5%P 、cos，為各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)。經(jīng)杳表可知：機(jī)床廠的需要系數(shù)為1.1 ；化工廠的需要系數(shù)為1.2 ；食品廠的需要系數(shù)為0.9 ；造紙廠的需要系數(shù)為0.85 ；紡織廠的需要系數(shù)為

18、1.5 ；(1)35kV側(cè)負(fù)荷：機(jī)床廠2回：p機(jī)床廠=Kt Kd Pn =0.8 1.1 8°°°=7°4°kWQ 機(jī)床廠=Kt Kd P機(jī)床廠 tan = °.8 1.1 7°4° 0.49 = 3°35.648kVar化工廠2回：P化工廠=Kt Kd Pn -0.8 1.2 5°°°=48°°kWQ機(jī)床廠二 Kt Kd P機(jī)床廠 tan，0.8 1.2 °.62 480° = 2856.96kVar食品廠1回：P食品廠二 Kt Kd

19、 Pn =0.8 °.9 28°°=2°16kWQ食品廠二 Kt Kd P食品廠 tan ： = 0.8 0.9 2016 0.62 =899.94kvar造紙廠2回：P造紙廠 =Kt 漢 Kd 漢 Pn =0.8 汽 0.85 漢 600° =4°8°kWQ造紙廠-Kt Kd P造紙廠 tan 0.8 0.38 408° 0.49 =1359.46kVar紡織廠1回:P紡織廠=Kt Kd Pn =0.8 1.5 4500 =5400kWQ紡織廠=Kt Kd P紡織廠 tan叩=0.8 1.5 54000.62 =

20、4017.6kVarP35kv二P機(jī)床廠'p化工廠'f品廠.造紙廠'F紡織廠二2333&WQ35kW = Q機(jī)床廠Q化工廠Q食品廠Q造紙廠Q紡織廠=12169.61kVar35kV視在功率:S35k - . P35kV ' Q35kV=63642930.372 =25221.97kVar(2) 10KV側(cè)負(fù)荷:由于10k V側(cè)無法得知其需要系數(shù)，所以使用以下公式計(jì)算:(3.4)式中 Sc為某電壓等級的計(jì)算負(fù)荷Kt 為同時(shí)系數(shù)(35KV取 0.9、10KV取 0.85、35kV各負(fù)荷與 10kV各負(fù)荷之間取0.9、站用負(fù)荷取0.85):%為該電壓等級電網(wǎng)的

21、線損率，一般為 5%P、COS為各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)。由以上公式計(jì)算，得：1800 "0丄30kV =0.85(15%) =20081.25kVA0.8該變電所的總負(fù)荷量為：S =S35kV 30kV -25221.9720081 .25 =45403.81kVA3.2主變壓器的選擇變電所主變壓器容量的選擇一般應(yīng)按 5-10年規(guī)劃負(fù)荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃，負(fù)荷性質(zhì)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量，對于重要變電所應(yīng) 考慮以1臺主變壓器停運(yùn)時(shí)其余變壓器容量在設(shè)計(jì)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)， 應(yīng)滿足I類及U類負(fù)荷的供電。對于一般變電所，當(dāng)一臺主變停運(yùn)時(shí)，其 余變壓器的容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷的 70%-

22、80%在目前實(shí)際的運(yùn)行情況的變電 所中，一般均是采取兩臺變壓器互為暗明備用的并聯(lián)運(yùn)行。變壓器容量首先應(yīng)滿足在Sc下，變壓器能夠可靠運(yùn)行對于單臺：對于兩臺并聯(lián)運(yùn)行Sc ScSNT1 ' SNT2 ' SCSnT1 - Sci ' Sc2SNT2 - Sc1 ' Sc2(3.5)(3.6)(3.7)(3.8)變壓器除滿足以上要求外還需要考慮變電所發(fā)展和調(diào)整的需要。并考 慮5-10年的規(guī)劃，并留有一定的裕量并滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件。根據(jù)現(xiàn)實(shí)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，一般是采用兩臺變壓器互為備用，對于兩臺互 為備用并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，變電所通常采用兩臺等容量的變壓器，單臺變 壓器容量

23、視它們的備用方式而定：暗備用：兩臺變壓器同時(shí)投入運(yùn)行，正常情況下每臺變壓器各承擔(dān)負(fù)荷的50%此時(shí)，變壓器的容量應(yīng)按變壓器最大負(fù)荷的70%選擇，其有顯著的優(yōu)勢：1. 正常情況下，變壓器的最大負(fù)荷率為70%符合變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并留有一定的裕量2. 若一臺變壓器故障，另一臺變壓器可以承擔(dān)全部最大負(fù)荷下(過負(fù)荷 40%繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。這段時(shí)間完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，切除不重要負(fù)荷， 保證重要負(fù)荷的正常供電。這種暗設(shè)備的運(yùn)行方式具有投資省，能耗小的 特點(diǎn)，在實(shí)際中的到廣泛應(yīng)用。明設(shè)備：一臺變壓器工作，另一臺變壓器停止運(yùn)行作為備用。此時(shí)兩 臺變壓器按最大負(fù)荷器負(fù)荷率為 100%考慮，較暗備用能耗較大，投資大，

24、 故在實(shí)際中不常采用。變壓器選擇方法：根據(jù)負(fù)荷計(jì)算出 Sc ,由于采用兩臺變壓器互為暗備用并 聯(lián)運(yùn)行，單臺變壓器容量按80% SC選擇，并考慮5-10年規(guī)劃，留有5%的發(fā)展余地。Snt =0.8 Sc (15%)10(3.9)可知所選擇的變壓器容量Snt 0.8 SC (1 - 5%)10即可?？紤]兩臺主變壓器互為暗備用，單臺容量按計(jì)算容量SC的80%選擇?？紤]5-10年的計(jì)算規(guī)劃并留有一定的裕量。S=Sc (1 5%)100.8 = 45433.81 1.63 0.8 = 59245.69kVA所以選擇的變壓器容量大于59245.69kVA即可所以本設(shè)計(jì)選用兩臺SFSZ9-63000/110

25、型變壓器。其技術(shù)參數(shù)如下(表3.1):表3.1 SFSZ9-63000/110 型變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量kVA高壓kV中壓kV低壓kVSFSZ9-63000/11063000110土 8X 1.25%35 38.56.3 6.6空載損耗kW負(fù)載損耗kW空載電流%短路阻抗%連接標(biāo)號538700.35高-中10.5 高-低17-18中-低6.5YN y n0d113.3所用變壓器選擇所用負(fù)荷如下（表3.2）所示：表3.2站用負(fù)荷數(shù)據(jù)序號名稱額定容量（kW功率因數(shù)安裝臺數(shù)工作臺數(shù)備注1污水泵350.8511周期性2空壓機(jī)5.50.911經(jīng)常性3空調(diào)2.50.822經(jīng)常性4蓄電池及裝置通風(fēng)30.8

26、533周期性5交流焊機(jī)100.611周期性6檢修間120.811經(jīng)常性7辦公設(shè)備0.50.8544經(jīng)常性8照明20經(jīng)常性9生活水泵8經(jīng)常性10采暖及其他15周期性13論文負(fù)荷計(jì)算及主變壓器選擇站用負(fù)荷的計(jì)算由以下公式得出:14論文負(fù)荷計(jì)算及主變壓器選擇#論文負(fù)荷計(jì)算及主變壓器選擇Sc(V : %)COS :(3.10)#論文負(fù)荷計(jì)算及主變壓器選擇#論文負(fù)荷計(jì)算及主變壓器選擇式中 Sc為某電壓等級的計(jì)算負(fù)荷Kt為同時(shí)系數(shù)（35KV取0.9、10KV取 0.85、35KV各負(fù)荷與10KV各負(fù)荷之間取0.9、站用負(fù)荷取0.85）:%為該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般為5%P、cos為各用戶的負(fù)荷和功率因

27、數(shù)。由公式（3.10）計(jì)算得：污水泵：35S 污水泵=0.85（1 5%） = 36.75kVA0.85空壓機(jī)：5 5S 空壓機(jī)=0.85（15%）= 5.45kVA0.9空調(diào)：2 52S空調(diào)=0.85（1 5%）5.58kVA0.8蓄電池及裝置通風(fēng)：3漢3S蓄電池及裝置通風(fēng)=0.85（1 5%）9.45kVA0.85交流焊機(jī)：S 交流焊機(jī)=0.85 10 （15%） =14.88kVA0.6檢修間：12丄S檢修間-0.85（1 - 5%） =13.39kVA0.8辦公設(shè)備:0.5 漢 4 S辦公設(shè)備-0.85(1 - 5%) 2.1kVA0.85照明：S照明=20kW生活水泵：S生活水泵-8

28、kW采暖及其他：S采暖及其他=15kWs站用負(fù)荷二s污水泵 s空壓機(jī) s空調(diào) S蓄電池及裝置通風(fēng) s交流焊機(jī) S檢修間 S、公設(shè)備 s照明 S生活水泵 S采暖及=13059kVA根據(jù)負(fù)荷計(jì)算所用負(fù)荷為130.59kVA,則所用變壓器可以選擇容量為150kW的變壓器，根據(jù)查詢選擇上海乘勝電氣有限公司生產(chǎn)的SKB-SG-10kVA,380V/220V型變壓器。主要技術(shù)參數(shù)1、輸入電壓：額定電壓土 10%2、輸出電壓：額定電壓+5%(空載)3、效率：95%4、波形失真：無附加波形失真5、功能：具有輸入電壓、輸出電壓、電流等指示6、保護(hù)：具有過流保護(hù)7、可長期連續(xù)長期無人值守工作&絕緣電阻：5

29、0MQ9、電氣強(qiáng)度：工頻正弦電壓2000V歷時(shí)一分鐘無擊穿及閃絡(luò)現(xiàn)象10、過載能力：二倍的額定電流，維持一分鐘。16論文電氣主接線設(shè)計(jì)4. 電氣主接線設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)是有發(fā)電廠，變電所，線路基用戶組成。變電所是聯(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，而主接線代表了變電 所的電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電所設(shè) 計(jì)的首要部分。關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，靈活經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由于電能 生產(chǎn)的特點(diǎn)是：發(fā)電，變電，輸電，用電是在同一時(shí)刻完成的，所以主接 線設(shè)計(jì)的好壞也影響工，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計(jì)是一 個(gè)綜合性問題，必須在滿足國家經(jīng)濟(jì)政策的前提下處理好各方

30、面的關(guān)系， 全面分析有關(guān)因素，力求使其技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。同時(shí)，主 接線是保證電網(wǎng)安全可靠，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置，選擇自動(dòng) 化水平和二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)。4.1設(shè)計(jì)原則應(yīng)該根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用。首先應(yīng)該滿足電力系統(tǒng)的 可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設(shè)規(guī)模，進(jìn)出線回路 數(shù)，供電負(fù)荷的重要性，保證供電平衡，電力系統(tǒng)線路容量，電氣設(shè)備性 能和周圍環(huán)境及自動(dòng)化規(guī)劃與等級條件確定，應(yīng)該滿足可靠性，靈活性， 經(jīng)濟(jì)性的要求。4.2主接線的設(shè)計(jì)要求1、可靠性:(1) 斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。(2) 線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回路數(shù)和時(shí)間

31、長 短，及能否保證對重要用戶的供電。(3) 電所全部停電的可能性。(4) 滿足對用戶的供電可靠性指標(biāo)的要求。2、靈活性 調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù) 荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度 要求。(2) 檢驗(yàn)要求。可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行 安全檢修，且不影響對及其用戶的供電。(3) 擴(kuò)建要求。應(yīng)該留有發(fā)展余地，便于擴(kuò)建。3、經(jīng)濟(jì)性(1)投資??；(2)占地面積??；(3)電能損失小。4、 操作應(yīng)盡可能簡單、方便電氣主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便， 盡可能使操作步驟簡單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作， 還往往會造成

32、運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不 能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會給運(yùn)行造成不便，造成不必要的停電。5、應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性，由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增 加很快，因此，在選擇主接線時(shí)，應(yīng)考慮有擴(kuò)建的可能性。4.3方案比較(1) 主接線方案的可靠性比較：110kV 側(cè)：方案一：采用單母線分段接線如下(圖4.1)所示：主要優(yōu)缺點(diǎn)：1) 當(dāng)母發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線停止工作，另一母線仍繼續(xù)工作。2) 對雙回路供電的重要用戶，可將雙回路分別接于不同母線分段上， 以保證對重要用戶的供電。3) 一段母線發(fā)生故障或檢修時(shí)，必須斷開在該段母線上的全部電源和 引出線，這樣減少了系統(tǒng)發(fā)電量

33、，并使該段回路供電的用戶停電。4）任一出線的開關(guān)檢修時(shí)，該回路必須停止工作5）當(dāng)出線的開關(guān)檢修時(shí)，該回線路必須停止工作方案二：采用雙母線接線如下（圖4.2）所示：主要優(yōu)缺點(diǎn)：1）檢修母線時(shí)，電源和出線可以繼續(xù)工作，不會中斷對用戶的供電；2）檢修任一母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開該回路；3）工作母線發(fā)生故障后，所有回路能迅速恢復(fù)供電；4）可利用母聯(lián)開關(guān)替出線開關(guān)；5）變于擴(kuò)建；6）雙母線接線設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，投資，占地面積較大，運(yùn)行 中需要隔離開關(guān)切斷電路，容易引起誤操作7）經(jīng)濟(jì)性差圖4.2雙母線接線35k V側(cè)：方案一：單母線分段接線如下（圖4.3）所示：主要優(yōu)缺點(diǎn)：1）當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，僅故

34、障母線停止工作，另一母線仍繼續(xù)工作；2）對雙回路供電的重要用戶，可將雙回路分別接于不同的分段上，以 保證對重要用戶的供電；3）當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，必須斷開在該段母線上的全部電源和引出 線，這樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回路供電的用戶停電；4）任一出線的開關(guān)檢修時(shí)，該回路線必須停止工作；5）當(dāng)出線為雙回線時(shí)，會使架空線出現(xiàn)交叉跨越。22論文電氣主接線設(shè)計(jì)23論文電氣主接線設(shè)計(jì)#論文電氣主接線設(shè)計(jì)#論文電氣主接線設(shè)計(jì)圖4.3單母線分段接線方案二：單母線分段帶旁路接線如下（圖4.4）所示：主要優(yōu)缺點(diǎn)1）檢修任一臺斷路器時(shí)，都可用旁路斷路器代替；2）當(dāng)任一母線故障檢修時(shí)，旁路母線只可代一回線路運(yùn)

35、行;3）本段母線上其它線路需停運(yùn)將隔離開關(guān)運(yùn)行倒閘操作；4）容易發(fā)生誤操作.圖4.4單母線分段帶旁路母線10kV 側(cè)：方案一：單母線分段接線如下（圖4.5）所示：主要優(yōu)缺點(diǎn)：1）母線發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線停止工作，另一母線仍繼續(xù)工作；2）對雙回路供電的重要用戶，可將雙回路分別接于不同母線分段上， 以保證對重要用戶的供電；3）當(dāng)一段母線發(fā)生故障或檢修時(shí)，必須斷開在該段母線上的全部電源 和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回路供電的用戶停電；4）任一出線的開關(guān)檢修時(shí)，該回線路必須停止工作；5）當(dāng)出線為雙回線時(shí)，會使架空線出現(xiàn)交叉跨越。圖4.5單母線分段接線方案二：單母線接線如下（圖4.6）

36、所示：主要優(yōu)缺點(diǎn)；1）具有接線簡單清晰，操作方便，所用設(shè)備比較少，投資小等優(yōu)點(diǎn)。2）但當(dāng)母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障時(shí)，連接在母線上的所有回路都將 停止工作；3）當(dāng)母線發(fā)生短路時(shí)買所有電源回路的斷路器在繼電保護(hù)中自動(dòng)跳閘，因而造成母線電壓失壓全部停電，檢修任一電源或母線路的斷路 器時(shí)，該回路必須停電。圖4.6單母線接線（2）兩種接線方案的經(jīng)濟(jì)性比較將兩種方案主要設(shè)備比較列如下（表4.1）所示:表4.1 兩種接線方案的經(jīng)濟(jì)性比較項(xiàng)10kV 斷10kV 隔A目主變壓器110kV斷路110kV隔離35kV斷路35kV隔離路器離開關(guān)案（臺）器（臺）開關(guān)（個(gè)）器（臺）開關(guān)（個(gè)）（臺）（個(gè)）-一-251211

37、241128-二二251812351026從表上可以看出，110kV方案一比方案二少6個(gè)隔離開關(guān)，35kV方案一比方案二少一臺斷路器，10kV方案一比方案二少一臺斷路器，12個(gè)隔離 開關(guān)。所以說方案一比方案二投資少。主線方案的確定:對方案一，方案二的綜合比較列如下（表4.2）所示，對應(yīng)它們的可靠性, 靈活性和經(jīng)濟(jì)性，從中選擇一個(gè)最終方案。表4.2兩種方案的綜合比較項(xiàng)方方案一方案二目案1、簡單清晰，設(shè)備少1、簡單清晰，設(shè)備多2、35kV母線故障或檢修時(shí)不2、35kV母線檢修時(shí)，旁路斷會導(dǎo)致該母線上所帶回路路器要代該母線上的一條岀現(xiàn)全停。線路，給重要用戶供電，3、任一主變或110kV線路停任一回路

38、斷路器檢修或故運(yùn)時(shí)，均不影響其他回路障，均不需要停電。可靠性的運(yùn)行。3、任一主變或110kV線路停4、 10kV可以對重要用戶實(shí)現(xiàn)運(yùn)時(shí)，均不影響其它回路。從不同的兩個(gè)電源供電，4、 10kV母線故障或檢修時(shí)，保證了在故障時(shí)不間斷供容易造成所有連接在母線電。上的回停運(yùn)。5、各電壓等級有可能岀現(xiàn)全5、全部停電的幾率很小。部停電的概率不大。6、操作相對復(fù)雜，無操作機(jī)6、操作簡單，誤操作的幾率率大。小1、運(yùn)行方式簡單，調(diào)度靈活1、運(yùn)行復(fù)雜，操作繁瑣，特靈活性性強(qiáng)別是35kV部分。2、 便于擴(kuò)建和發(fā)展2、便于擴(kuò)建和發(fā)展1、高壓斷路器少，投資相少。1、 設(shè)備投資比方案一相對多經(jīng)濟(jì)性2、占地面積相對小2、

39、占地面積相對大。4.4電氣主接線方式的選擇原則(1)在6-10kV配電裝置中。出線回路數(shù)不超過 5回時(shí)，一般采用單母 線接線方式，出線回路數(shù)在 6回及以上時(shí)，采用單母線分段接線。當(dāng)短路 電流較大，出線回路數(shù)較多，功率較大，出線需要帶電抗器時(shí)，可以采用 雙母線接線。 在35-66kV配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)不超過 3回時(shí)，一般采用單 母線，當(dāng)出現(xiàn)回路數(shù)為4-8回時(shí)，一般采用單母線分段接線，若接電源較 多，出線較多、負(fù)荷較大或處于污穢地區(qū)，可以采用雙母線接線。(3)110-220kV配電裝置中，出線回路數(shù)不超過 2回時(shí)，采用單母線接 線；出線回路數(shù)3-4回時(shí)，采用單母線分段接線。通過主接線涉及原則

40、及以上的比較，經(jīng)濟(jì)性上方案一優(yōu)于方案二，在 可靠性上方案二優(yōu)于方案一，靈活性上方案二不如方案一。該變電所為降壓變電所，110kV母線無穿越功率，單母線分段接線優(yōu)于 雙母線。又因?yàn)?5kV及10kV負(fù)荷為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電，在供電 可靠性方面要求不是太高，即便是有要求高的，現(xiàn)在35kV及10kV全為SN或真空斷路器，停電檢修的幾率極小，再加上電網(wǎng)越來越完善，雙電源供 電方案的實(shí)施，方案一在可靠性上完全可以滿足要求，經(jīng)綜合分析，決定選擇方案一為最終方案，即110kV系統(tǒng)采用單母線分段接線，35kV系統(tǒng)采用單母線分段接線、10kV系統(tǒng)為單母線分段接線。29論文短路電流的計(jì)算5. 短路電流計(jì)算5

41、.1短路電流計(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，需要進(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，需要全面的短路電流計(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)線的相間和相 對地的安全距離。4、設(shè)計(jì)接地裝置時(shí)，需用短路電流。5、在選擇繼電保護(hù)和整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)5.2短路電流計(jì)算的一般規(guī)定1、計(jì)算的基本情況 系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行。 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 所有電源的電動(dòng)勢相位角相同。 應(yīng)考慮

42、對短路電流值有影響的所有元件。2、接線方式計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式，應(yīng)該是最大運(yùn)行方式，不能用僅在 切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。3、計(jì)算容量：按該設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算。4、短路種類：均按三相短路計(jì)算。5、短路計(jì)算點(diǎn)：在正常運(yùn)行方式時(shí)，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。5.3短路電流計(jì)算K21、用近似法取基準(zhǔn)容量Sd =100MVA。取基準(zhǔn)電壓Udi =115kV ,Ud2 =37kV 。Ud3 -10.5kV。S所以 ldi d =100 “(1.732 115) =0.5kA <3U d1I d2 工一一 =100 “(1.732 37) = 1.56kA 3Ud2Sdld3：

43、 一d=100"(1.732 10.5)=5.5kAv3Ud3各電抗標(biāo)幺值的計(jì)算如下(1)系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值X, =0.17 50 I00 =0.06115(2)三繞組變壓器的電抗標(biāo)幺值短路電流的百分比為：Uki% =0.35(U ki/% U Ki -U K2) =0.35 (10.5 17.5 - 6.5) = 7.525Uk2% =0.35(Ui/% Uk2 Uk1) =0.35 (10.5 6.5 17.5) - -0.175 ： 0UK3% =0.35(UK1 U k2,% U K1/%) = 0.35 (17.5 6.5 10.5) = 4.725 故各繞組的電抗標(biāo)幺值為：

44、X2=x3=I也 1=(7.525 + 100)x(100+25) =0.301x4 =X5 =疋 I魚 1 = (0100)疋(100斗 25) =01 100S 一X6=X7= |U2K3< 11(4.725+100)x(100-25)=0.1891 10 0S 一由于X4 =X5 =0所以將圖1簡化如下(圖5.2)所示：K22、系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下本變電所并列運(yùn)行時(shí)短路電流計(jì)算(1)兩臺變壓器同時(shí)運(yùn)行。 當(dāng)系統(tǒng)K1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)系統(tǒng)向110kV側(cè)K1點(diǎn)提供的短路電流I d 1Iki 口 二05006 =8.33kAX1沖擊電流 ish1 =1.9 2IK1 =19,2 8.33 = 2

45、2.38kA 當(dāng)系統(tǒng)K2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)系統(tǒng)向K2點(diǎn)提供的短路電流，當(dāng)系統(tǒng)的 K2 點(diǎn)短路時(shí)系統(tǒng)的電源到 K2的電抗可以做以下的等效，如下(圖5.3) 所示：X8為圖2中X2并聯(lián)X3的等效電阻。X9為K2短路的等效電抗 所以XX2X3 =0.1505X2 X3X9 =x8 Xi =0.15050.06 =0.2105所以K2點(diǎn)的短路電流Ik2 =叢"56 亠0.2105 = 7.411KAX 9ish2 =1.9 2IK2 =1.9-2 7.411 =19.91KA 當(dāng)系統(tǒng)K3點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)系統(tǒng)向K3點(diǎn)提供短路電流，K3短路時(shí)系統(tǒng)電抗做如下等效圖，如下（圖5.4）所示：圖5.4Xio為圖2

46、中X2 X6并聯(lián)X3 X的等效電阻。Xii為K3短路的等效電抗。所以Xio=0.245(X2 X6XX3 X7)(X2 X6 X3 X7)=X10 X1 = 0.2450.06 =0.305所以K3短路時(shí)的短路電流lK3 二見=5.5,0.305 =18.03kAXiilsh3 -1.9 2IK3 =19.2 18.03 = 48.44kA變壓器一運(yùn)一備當(dāng)系統(tǒng)一運(yùn)一備此變電站系統(tǒng)可以做如下（圖5.5）等效 當(dāng)系統(tǒng)K1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)向110kV側(cè)K1點(diǎn)提供的短路電流IK1 二心=0.5,0.06 =8.33kAXi沖擊電流ish = 1.9 2I ° = 1.9 2 8.33 二

47、22.38kA 當(dāng)系統(tǒng)K2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)向K2點(diǎn)提供的短路電流，當(dāng)系統(tǒng)的K2點(diǎn)短路時(shí)系統(tǒng)的電源到 K2的電抗K2(X1 X2)=4.32kA沖擊電流ish =1.9 21 K1 =1.9 2 4.32 =11.61kA37論文短路電流的計(jì)算 當(dāng)系統(tǒng)K3點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)向K3點(diǎn)提供短路電流K3I d3(Xi X2 X6)=10kA38論文短路電流的計(jì)算#論文短路電流的計(jì)算ish =19 2IK3 =19. 2 10 = 26.87kA表5.1 短路電流運(yùn)算結(jié)果主變壓器運(yùn)行方式短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式短路電流kA沖擊電流kA兩臺并列運(yùn)行K18.3322.38K27.4119.91K318.0348

48、.44一運(yùn)一備K18.3322.38K24.3211.61K31026.87#論文高壓電氣設(shè)備的選擇6. 高壓電氣設(shè)備的選擇6.1選擇條件電氣設(shè)備及母線選擇是變電所設(shè)計(jì)及的主要內(nèi)容之一。正確選擇電氣設(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)行電 氣設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作實(shí)際情況，在保證可靠性的前提下，積極穩(wěn)妥 地采用新技術(shù)并注意節(jié)省選擇合適的電氣設(shè)備。其基本要求是：電氣設(shè)備 要能可靠地工作，必須按正常的工作條件選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)動(dòng)熱 穩(wěn)定。選擇電氣設(shè)備和母線的主要技術(shù)條件：1、電壓，其允許的最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電網(wǎng)電壓：Un -Uns2、 電流。其長期允

49、許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流：In _lmax3、機(jī)械載荷：電氣設(shè)備的機(jī)械載荷安全系數(shù)由廠家提供，機(jī)械載荷需滿足 安裝要求。4、短路穩(wěn)定條件：導(dǎo)線或電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性及設(shè)備的開斷電流，可 按三相短路驗(yàn)算。當(dāng)單相、兩相接地較三相短路嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)按嚴(yán)重情況 驗(yàn)算。5、絕緣水平：在工作電壓及過電壓的情況下，其內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的 可靠性，電氣設(shè)備的絕緣水平應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。6、按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn)電氣設(shè)備，在選擇電氣設(shè)備或?qū)w時(shí)要考慮設(shè)備安 裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、相對溫度、污穢、 海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗(yàn)。7、校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和開斷能力時(shí)，要必須確定

50、短路計(jì)算時(shí)間，驗(yàn)算熱穩(wěn)定的計(jì)算時(shí)間tk為繼電保護(hù)時(shí)間和tpr相應(yīng)斷路器全開短路時(shí)間tbr 之和。tktbr，tbr 二切 ta(6.1)式中：t pr 繼電保護(hù)時(shí)間tbr 斷路器全開斷時(shí)間tin 斷路器的固有分閘時(shí)間ta 滅弧時(shí)間6.2母線的選擇與校驗(yàn)本設(shè)計(jì)的母線按最大工作電流選擇：I max乞KI al即最大持續(xù)工作電流I max要小于等于在該溫度下的導(dǎo)體的長期允許載流量I al與實(shí)際環(huán)境溫度的修正系數(shù)K之積。SjL即最大持續(xù)工作電流與所選擇導(dǎo)線類型在相應(yīng)的最大負(fù)荷利J ec用小時(shí)數(shù)Tmax下的經(jīng)濟(jì)電流Jec之比。按熱穩(wěn)定校驗(yàn)確定母線的最小截面積：v'QkKf丄Smin, Qk =Q

51、p Qnp(6.2)C式中：Qnp 為短路電流的非周期分量Qp 短路電流周期分量C為所選擇導(dǎo)線的熱穩(wěn)定系數(shù)。如果計(jì)算出的Smin小于所選擇的導(dǎo)線截面積即滿足熱穩(wěn)定要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):-fb爲(wèi)泌210W(6.3)(6.4)42論文高壓電氣設(shè)備的選擇#論文高壓電氣設(shè)備的選擇”二 3 10，i：/s(6.5)(6.6)(6.7)maxS-1.05 I =1.05v' 3U n63000、3 110-347.19Afb 二 2.5 K/sh / S式中：V截面系數(shù)fb 母線單位條間應(yīng)力ish 母線短路沖擊電流S 相間距離取1.2mL絕緣子跨距取1mK12 截面系數(shù)1、110KV母線的選擇與校驗(yàn)(1

52、) 按最大工作電流選擇導(dǎo)線截面積 S根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況，110kV母線在室外一般采用鋼芯鋁絞線，由相關(guān)的電氣手冊，LGJ鋼芯鋁絞線的長期載流量均是在環(huán)境溫度為 20 C時(shí)的載流量，當(dāng)環(huán)境溫度為39 C時(shí):溫度修正系數(shù):-al -"-70-3970 - 20二 0.787由 I ma KI al，可知:I maxI alK347.190.787= 441.16A初選導(dǎo)線為：LGJ-185型鋼芯鋁絞線,查表得1丫 = 631AImax =347.19 : KI Y = 0.787 631 =496.59A,滿足要求。(2) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)=185mm> IJtd = 16 x= 70.99mm2C、83因此滿足熱穩(wěn)定要求。2、35kV側(cè)