110kv變電站課程設(shè)計最終版

1、摘要本文主要進行110KV變電站設(shè)計。首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)及線路和所有負荷的參數(shù)，通過對所建變電站及出線的考慮和對負荷資料分析，滿足安全性、經(jīng)濟性及可靠性的要求確定了110KV、35KV、10KV側(cè)主接線的形式，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)、容量、及型號，從而得出各元件的參數(shù)，進行等值網(wǎng)絡(luò)化簡，然后選擇短路點進行短路計算，根據(jù)短路電流計算結(jié)果及最大持續(xù)工作電流，選擇并校驗電氣設(shè)備，包括母線、斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等，并確定配電裝置。根據(jù)負荷及短路計算為線路、變壓器、母線配置繼電保護并進行整定計算。本文同時對防雷接地及補償裝置進行了簡單的分析，最后進行了電

2、氣主接線圖及110KV配電裝置間隔斷面圖的繪制。關(guān)鍵詞：變電站設(shè)計，變壓器，電氣主接線，設(shè)備選擇目錄1 引言11.1 變電站的作用11.2 我國變電站及其設(shè)計的發(fā)展趨勢21.3 變電站設(shè)計的主要原則和分類51.4 選題目的及意義51.5 設(shè)計思路及工作方法61.6 設(shè)計任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排62 任務(wù)書72.1 原始資料72.2 設(shè)計內(nèi)容及要求93 電氣主接線設(shè)計113.1 電氣主接線設(shè)計概述113.2 電氣主接線的基本形式143.3 電氣主接線選擇144 變電站主變壓器選擇184.1 主變壓器的選擇184.2 主變壓器選擇結(jié)果205 短路電流計算215.1 短路的危害215.2 短路電

3、流計算的目的215.3 短路電流計算方法215.4 短路電流計算225.4.1 110kv側(cè)母線短路計算245.4.2 35kv側(cè)母線短路計算265.4.3 10kv側(cè)母線短路計算276 電氣設(shè)備的選擇306.1 導(dǎo)體的選擇和校驗306.1.1 110kv母線選擇及校驗316.1.2 35kv母線選擇及校驗326.1.3 10kv母線選擇及校驗336.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗346.2.1 110kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗356.2.2 35kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗376.2.3 10kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗396.3 電壓互感器和電流互感器的選擇416.3

4、.1 電流互感器的選擇416.3.2 電壓互感器的選擇437 繼電保護的配置457.1 繼電保護的基本知識457.2 110kv線路的繼電保護配置及整定計算457.2.1 110kV線路繼電保護配置457.2.2 110kV線路繼電保護整定計算457.3 變壓器的繼電保護及整定計算507.3.1 變壓器的繼電保護507.3.2 變壓器的繼電保護整定計算517.4 母線保護537.5 備自投和自動重合閘的設(shè)置557.5.1 備用電源自動投入裝置的含義和作用557.5.2 自動重合閘裝置558 防雷與接地方案的設(shè)計578.1 防雷保護578.2 接地裝置的設(shè)計579 配電裝置599.1 配電裝置概

5、述599.2 配電裝置類型599.3 對配電裝置的基本要求和設(shè)計步驟599.4 屋內(nèi)配電裝置609.5 屋外配電裝置6010 結(jié)束語62參考文獻63致謝64附錄65附錄一 電氣主接線圖65附錄二 110KV屋外普通中型單母線分段接線的進出線間隔斷面圖66 III畢業(yè)設(shè)計（論文）1 引言1.1 變電站的作用一、變電站在電力系統(tǒng)中的地位電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進行生產(chǎn)（發(fā)電機）、變換（變壓器、整流器、逆變器）、輸送和分配（電力傳輸線、配電網(wǎng)），消費（負荷）；另

6、一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等。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。變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：（1） 樞紐變電站；位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330500kv的變電站，成為樞紐，全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出項癱瘓。（2） 中間變電站：高壓側(cè)以交換潮流為主，其系統(tǒng)變換功的作用。或使長距離輸電線路分段，一般匯聚23個電源，電壓為220330kv，同時又降壓供當(dāng)?shù)毓╇?，這樣的變電站起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電站。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。（

7、3） 地區(qū)變電站：高壓側(cè)一般為110220kv，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個地區(qū)或城市的主要變電站。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。（4） 終端變電站：在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側(cè)的電壓為110kv，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。全所停電后，只是用戶受到損失。二、電力系統(tǒng)供電要求（1） 保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備的安全，形成十分嚴重的后果。停電給國民經(jīng)濟造成的損失遠遠超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運行首先足可靠、持續(xù)供電的要求。（2） 保證良好的電能質(zhì)量：電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量，頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量這三個方面，

8、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，例如給定的允許電壓偏移為額定電壓的正負5%，給定的允許頻率偏移為正負0.20.5%HZ等，波形質(zhì)量則以畸變率是否超過給定值來衡量。所有這些質(zhì)量指標，都必須采取一切手段來予以保證。（3） 保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性：電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國民經(jīng)濟一次能源總消耗占的比重約為1/3 ，而且在電能變換，輸送，分配時的損耗絕對值也相當(dāng)可觀。因此，降低每生產(chǎn)一度電能損耗的能源和降低變換，輸送，分配時的損耗，又極其重要的意義。1.3 變電站設(shè)計的主要原則和分類變電站設(shè)計的原則是：安全可靠、技術(shù)先進、投資合理、標準統(tǒng)一、運行高效、，努力做到統(tǒng)一性與可靠

9、性、先進性、經(jīng)濟性、適應(yīng)性、靈活性、時效性和和諧性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。1. 統(tǒng)一性：建設(shè)標準統(tǒng)一，基建和生產(chǎn)標準統(tǒng)一，外部形象提醒公司企業(yè)的文化特征。2. 可靠性：主接線方案安全可靠。3. 經(jīng)濟性，按照利益最大化原則，綜合考慮工程初期投資與長期運行費用，追求設(shè)備壽命期內(nèi)最佳經(jīng)濟效益。4. 先進性：設(shè)備選型先進合理，占地面積小，注重環(huán)保，各項技術(shù)經(jīng)濟可比指標先進。5. 適應(yīng)性：綜合考慮不同地區(qū)的實際情況，要在系統(tǒng)中具有廣泛的適應(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，接口靈活，組合方案多樣，規(guī)模增減方便，能夠運行于不同的情況環(huán)境下。7. 時效性：建立滾

10、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)變電站設(shè)計的分類按照變電站標準方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模3個層次進行劃分。（1） 按照變電站布置方式分類。110kv變電站分為戶外變電站、戶內(nèi)變電站和半地下變電站3類。在變電站設(shè)計中，戶外變電站是指最高電壓等級的配電裝置、主變布置在戶外的變電站；戶內(nèi)變電站是指配電裝置布置在戶內(nèi)，主變布置在戶內(nèi)、戶外或者戶內(nèi)的變電站。半地下變電站是指主變布置在地上，其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站；地下變電站是指主變及其他主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。（2） 按配電裝

11、置型式分類。110kv配電裝置可再分為常規(guī)敞開式開關(guān)設(shè)備和全封閉式組合電氣2類進行設(shè)計。（3） 按變電站規(guī)模進行分類。例如戶外AIS變電站，可按最高電壓等級的出線回路數(shù)和主變臺數(shù)、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。1.4 選題目的及意義本次設(shè)計旨在掌握變電站設(shè)計的基本流程。這既是對平時理論知識的考察，更是對所學(xué)專業(yè)知識的一次實踐。通過本次設(shè)計，鞏固和加深專業(yè)課知識，掌握發(fā)電廠部分初步設(shè)計的過程，而且也可以拓寬知識面，增強工程觀念，培養(yǎng)變電站設(shè)計的能力，逐步提高解決問題的能力。同時對能源、發(fā)電、變電、和輸電的電氣部分有了詳細的概念，能熟練地運用所學(xué)專業(yè)知識，如短路計算的基本理

12、論和方法，繼電保護整定的基本理論和方法，主接線的設(shè)計，導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇以及變壓器的選擇，防雷接地保護等。1.5 設(shè)計思路及工作方法分四步完成：1. 變電站電氣主接線的設(shè)計（完成主接線，主變及站變的選擇：包括容量計算、臺數(shù)和型號的選擇，繪出主接線）；2. 短路電流計算及繼電保護整定計算；3. 主要電氣設(shè)備選擇；4. 配電裝置設(shè)計。1.6 設(shè)計任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排設(shè)計（論文）各階段名稱起止日期1查閱資料，翻譯文獻大四上學(xué)期第14、15周2了解設(shè)計內(nèi)容及要求，熟悉設(shè)計題目，收集與設(shè)計相關(guān)的資料并閱讀，完成開題報告大四上學(xué)期第16、17、18周3實習(xí)，并進行開題答辯大四下學(xué)期第1、2周4初

13、步完成電氣主接線設(shè)計，完成主接線、主變及站變的選擇（容量計算、臺數(shù)和型號的選擇）第3、4周5完成短路計算和繼電保護整定計算第5、6、7、8周6完成導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇第9、10周7完成防雷接地設(shè)計第11周8配電裝置設(shè)計第12周9完成畢業(yè)設(shè)計論文及圖紙的繪制，準備答辯第13、14、15周2 任務(wù)書2.1 原始資料一、 題目： 110KV變電站設(shè)計二、 原始資料 （一）建設(shè)性質(zhì)及規(guī)模 本所為于某市邊緣。除以10KV電壓供給市區(qū)工業(yè)與生活用電外，并以35KV電壓向郊區(qū)工礦企業(yè)及農(nóng)業(yè)供電。其性質(zhì)為區(qū)域變電站。電壓等級：110/35/10KV線路回數(shù)：110KV 近期2回，遠景發(fā)展2回；35KV 近期4

14、回，遠景發(fā)展2回；10KV 近期9回，遠景發(fā)展2回； （二）電力系統(tǒng)接線簡圖=200MVSx1=0.6110KV1200MVA甲交Sx2=0.6 2（）110KVFS市變圖2-1電力系統(tǒng)接線圖附注：1、 圖中，系統(tǒng)容量、系統(tǒng)阻抗均相當(dāng)于最大運行方式：2、最小運行方式下：=170MVA，XS1=0.85S2=1050MVA，XS2=0.65 3、系統(tǒng)可保證本所110KV母線電壓波動在±5%以內(nèi)。（三）負荷資料電壓等級 負荷 名稱最大負荷 MW穿越功率 MW負荷組成（%）自然力率Tmax（h） 線長（km）備注近期遠景近期遠景一級二級三級 110KV市系一線152012市甲線152025

15、備用一10備用二1035KV煤礦11.5240300.920煤礦21.5240300.920甲鄉(xiāng)鎮(zhèn)2320300.910乙鄉(xiāng)鎮(zhèn)22.520300.920備用11.50.915備用220.9120.9均為補償后值10KV化肥廠12.52.540200.7855002化肥廠22.52.540200.7855002開關(guān)廠12.520300.7540003電線電纜廠111.520300.7345002電線電纜廠211.530300.7345002玻璃廠1130300.7550002機械廠11.530300.7840003.5食品廠11.520300.845003.5市區(qū)1.2220400.830001

16、.5備用一10.78備用二10.78（四）地形、地質(zhì)、水文、氣象等條件所址地區(qū)海拔185m，地勢平坦，屬輕微地震區(qū)。年最高氣溫+40°C，年最低氣溫-10°C，年平均氣溫+12°C，最熱月平均最高溫度+34°C。最大風(fēng)速30m/s，復(fù)水厚度為10mm，屬于我國第V標準氣象區(qū)。 線路由系統(tǒng)變電所S1,南墻出發(fā)至RM變電所南墻上，全長共12KM，在線路3、7、9、11KM處共轉(zhuǎn)角四次。其角度為28°、6°、90°、78°。全線地質(zhì)為亞黏土地層，地耐力為2.5kg/cm2，天然容重2.7kg/cm3，土壤電阻率為100。

17、地下水位較低，水質(zhì)良好，無腐蝕作用。土壤熱阻率T=120°C/w，土溫20°C。三、設(shè)計任務(wù)1、 變電所總體分析；2、 負荷分析計算與主變壓器選擇；3、 電氣主接線設(shè)計；4、 短路電流計算及電氣設(shè)備選擇；5、 配電裝置設(shè)計；6、 110KV線路保護整定計算；7、 變壓器保護整定計算；8、 110KV或35KV母線保護整定計算；四、設(shè)計成品（一） 畢業(yè)設(shè)計說明書一冊（包括：電氣一次、二次部分）；（二） 設(shè)計圖紙（1） 電氣主接線圖（#2圖）；（2） 110KV配電裝置間隔斷面圖（#2圖）；2.2 設(shè)計內(nèi)容及要求1、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

18、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。2、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。3、 主要電氣設(shè)備選擇。4、 110kV高壓配電裝置設(shè)計。5、 進行繼電保護的規(guī)劃設(shè)計。（簡略）6、 線保護和變壓器主保護進行整定計算。3 電氣主接線設(shè)計發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)動機、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線和電纜等電氣設(shè)備，按一定順序連接的，用以表示生產(chǎn)、匯集和分配電能的電路，電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，代表了發(fā)電廠和變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護裝置、自動裝置

19、和控制方式的選擇，對運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性起決定性的作用。3.1 電氣主接線設(shè)計概述一、對電氣主接線的基本要求現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體，各個發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足一下基本要求。（1） 運行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。（2） 具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備

20、檢修時，能盡快的推出設(shè)備。切除故障停電時間短，影響范圍就最小，并且再檢修時可以保證檢修人員的安全。（3） 操作應(yīng)盡可能簡單、方便主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復(fù)雜的接線不但不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或者不必要的停電。（4） 經(jīng)濟上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡可能的發(fā)揮經(jīng)濟效益。（5） 具有擴建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快，因此，在選擇主接線時還應(yīng)考慮到具有擴建的可能性。變電站電

21、氣主接線的選擇，主要取決于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。二、變電站電氣主接線的設(shè)計原則電氣主接線的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行和維護的方便，盡可能地節(jié)省投資，就進取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。電氣主接線的設(shè)計是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計的主體。他與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性的要求等密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較

22、大影響。因此，主接線設(shè)計，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素 ，正確處理他們之間的關(guān)系，合理的選擇主接線方案。在工程設(shè)計中，經(jīng)上級主管部門批準的設(shè)計任務(wù)書或委托書是必不可少的，設(shè)計的主接線應(yīng)滿足供電可靠、靈活、經(jīng)濟、留有擴建和發(fā)展的余地。(1) 接線方式：對于變電站的電氣接線，當(dāng)能滿足運行要求時，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋型接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110220kv配電裝置中，當(dāng)出線為2回時，一般采用橋型接線，當(dāng)出線不超過4回時，一般采用單母線接線，在樞紐變電站中，當(dāng)110220kv出線在4

23、回及以上時，一般采用雙母線接線。在大容量變電站中，為了限制610kv出線上的短路電流，一般可采用下列措施：1. 變壓器分列運行2. 在變壓器回路中裝置分裂電抗器。3. 采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。4. 出線上裝設(shè)電抗器。(2) 斷路器的設(shè)置：根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務(wù)。(3) 為正確選擇接線和設(shè)備，必須進行逐年各級電壓最大最小有功和無功電力負荷的平衡。當(dāng)缺乏足夠 的資料時，可采取下列數(shù)據(jù)：1. 最小負荷為最大負荷的6070%，如主要農(nóng)業(yè)負荷時則取2030%；2. 負荷同時率取0.850.9，當(dāng)饋線在三回以下且其中有特大負荷時，可取0.951；3

24、.功率因數(shù) 一般取0.8；. 線損平均取5%。三、電氣主接線設(shè)計步驟（1）分析原始資料1. 本工程情況包括變電站類型，設(shè)計規(guī)劃容量（近期，遠景），主變臺數(shù)及容量，最大負荷利用小時數(shù)及可能的運行方式等。2. 電力系統(tǒng)狀況包括電力系統(tǒng)近期及遠景規(guī)劃（510年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。主變壓器中性點接地方式是一個綜合問題，他與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運行安全以及對通信線路的干擾等。我國一般對35kv及以下電壓電力系統(tǒng)

25、采用中性點非直接接地系統(tǒng)（中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)，對110kv就以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點直接接地系統(tǒng)，有稱大電流接地系統(tǒng)。3. 負荷情況包括負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負荷的原始資料是設(shè)計主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電力負荷預(yù)測工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。對電力負荷的預(yù)測不僅應(yīng)有短期負荷預(yù)測，還應(yīng)有中長期負荷預(yù)測，對電力負荷預(yù)測的準確性，直接關(guān)系著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設(shè)計成果的質(zhì)量，一個優(yōu)良的設(shè)計，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長遠時間（510年）的檢驗。4. 環(huán)境條件包括當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、水文、地質(zhì)、海拔高

26、度及地震等因素，對主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實施均有影響，特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差較大，應(yīng)予以重視。5. 設(shè)備制造情況這往往是設(shè)計能否成立的重要前提，為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價格等質(zhì)量匯集并分析比較，保證設(shè)計的先進性、經(jīng)濟性和可靠性。（2） 主接線方案的擬定與選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，可擬定出若干個主接線方案（近期和遠景）。依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個技術(shù)上相當(dāng)，有能

27、滿足任務(wù)書要求的方案，再進行經(jīng)濟比較，結(jié)合最新技術(shù)，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟山可行的最終方案。（3）短路電流計算和主要電氣設(shè)備選擇對選定的電氣主接線進行短路電流計算，并選擇合理的電氣設(shè)備。（4）繪制電氣主接線對最終確定的電氣主接線，按照要求，繪圖。3.2 電氣主接線的基本形式主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種接線方式，它以電源和出線為主體。由于各個發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同。且各回饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，再進出線較多（一般超過4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。而與有母線的接線相比，無匯流母線

28、的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。有匯流母線的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類，無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。3.3 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4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側(cè)有6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有11回出線，其中兩回備用，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)過分析、綜合、組合和比較，提出三種方案：方案一：110kv側(cè)采用雙母線接線方式，3

29、5kv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，優(yōu)點是運行方式靈活，檢修母線時不中斷供電，任一組母線故障時僅短時停電，可靠性高。缺點是，操作復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作，檢修任一回路斷路器時，該回路仍需停電或短時停電，任一母線故障仍會短時停電，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，投資大。10kv側(cè)采用單母線分段接線方式，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，操作方便，造價低，擴展性好，缺點是可靠性靈活性差。方案一主接線圖如下：圖31 方案一主接線圖方案二：110kv

30、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。方案二的主接線圖如下：圖32 方案二主接線圖方案三：110kv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)采用單母線分段帶旁路母線接線方式方案三的主接線圖如下：圖33 方案三主接線圖對于上述三種方案綜合考慮：該地區(qū)海拔185m

31、，海拔并不高，對變電站設(shè)計沒有特殊要求，地勢平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫+40°C，年最低氣溫-10°C，年平均氣溫+12°C，最熱月平均最高溫度+34°C。最大風(fēng)速30m/s，復(fù)水厚度為10mm，屬于我國第V標準氣象區(qū)。因此110kv側(cè)采用單母線分段接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經(jīng)濟性要求，對于35kv及10kv側(cè)，采用單母線分段接線方式。綜合各種因素，宜采用第三種方案。4 變電站主變壓器選擇主變壓器的選擇：再各級電壓等級的變電站中，變壓器是主要的電氣設(shè)備之一。其擔(dān)負著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器臺數(shù)、容量和型號

32、是變電站可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。特別是我國當(dāng)前的能源政策是開發(fā)、利用、節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的臺數(shù)、容量和型號，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行將具有明顯的經(jīng)濟效益。4.1 主變壓器的選擇一、主變壓器臺數(shù)的選擇在變電站設(shè)計過程中，一般需要裝設(shè)兩臺主變壓器，防止其中一臺出現(xiàn)故障或檢修時中斷對用戶的供電。對110kv及以下的終端或分支變電站，如果只有一個電源，或變電所的重要負荷有中、低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時，可只裝設(shè)一臺主變壓器，對大型超高壓樞紐變電站，可根據(jù)具體情況裝設(shè)24臺主變壓器，以便減小單臺容量。因此，在本次設(shè)計中裝設(shè)兩臺主變壓器。二、主變壓器容量的

33、選擇1、主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?10年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當(dāng)考慮遠期1020年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。2、根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%（220kV及以上電壓等級的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計算負荷，以及滿足全部I類負荷和大部分II類負荷(220kV及以上電壓等級的變電所，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I類負荷和II類負荷)，即 （4-1）最大綜合計算負荷的計算： （4-2）式中， 各出線的遠景最大負荷； m 出線回路數(shù)；

34、 各出線的自然功率因數(shù)；同時系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在0.80.95之間；線損率，取5%。因此，由原始材料可得：35kv側(cè)：10kv側(cè)：則總的負荷為： 取=0.85，則： 則， 因此主變?nèi)萘繛椋喝?、主變壓器型號的選擇1.相數(shù)選擇變壓器有單相變壓器組和三相變壓器組。在330kv及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。單相變壓器組由三個單相的變壓器組成，造價高、占地多、運行費用高。只有受變壓器的制造和運輸條件的限制時，才考慮采用單相變壓器組，因此在本次設(shè)計中采用三相變壓器組。2.繞組數(shù)選擇：在具有三種電壓等級的變電所中，如果通過主變各繞組的功率達到該變壓器容

35、量的15%以上，或在低壓側(cè)雖沒有負荷，但是在變電所內(nèi)需要裝無功補償設(shè)備時，主變壓器宜選用三繞組變壓器。3.繞組連接方式的選擇：變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的聯(lián)結(jié)方式有星形和三角形兩種。高壓繞組為星形聯(lián)結(jié)時，用符號Y表示，如果將中性點引出則用表示，對于中低壓繞組則用及表示；高壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)時，用符號表示，低壓繞組用表示。三角形聯(lián)結(jié)的繞組可以消除三次諧波的影響，而采用全星形的變壓器用于中性點不直接接地系統(tǒng)時，三次諧波沒有通路，將引起正弦波電壓畸變，使電壓的峰值增大，危害變壓器的絕緣，還會對通信設(shè)備產(chǎn)生干擾，并對繼電保護整定的準確性和靈敏

36、度有影響。4.2 主變壓器選擇結(jié)果根據(jù)以上計算和分析結(jié)果，查發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)可得，選擇的主變壓器型號為：SFSZ9-25000/110。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：25000kVA額定電壓：高壓110±8×1.25%（kv）；中壓38.5±2×2.5%（kv）；低壓10.5 （kv）連接組別：YN/yn0/d11空載損耗：21.8（kw）短路損耗：112.5kw空載電流：0.53%阻抗電壓（%）：高中:；中低；高低，因此選擇SFSZ9-25000/110型變壓器兩臺。5 短路電流計算5.1 短路的危害（1） 通過故障點的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件

37、損壞。（2） 短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力的作用，引起他們的損壞或縮短他們的使用壽命。（3） 電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量。（4） 破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至整個系統(tǒng)瓦解。5.2 短路電流計算的目的在變電站的設(shè)計中，短路計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)，其計算的目的主要有以下一個方面：（1） 電氣主接線的比較（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和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。5.3 短路電流計算方法在三相系統(tǒng)中

38、，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，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠工作，因此作為選擇檢驗電氣設(shè)備的短路計算中，以三相短路計算為主。三相短路用文字符號k表示。在計算電路圖上，將短路所考慮的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點，短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。在等效電路圖上，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來，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)做有限大容量電源，短路電路也比較簡單，因

39、此一般只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出求等效總阻抗，在換算成計算電抗，根據(jù)計算曲線查出短路電流標幺值，在換算成有名值。5.4 短路電流計算確定短路點：在本次設(shè)計過程中，為了方便選擇電氣設(shè)備及校驗，選取的短路點為110kv，35kv及10kv母線。電力系統(tǒng)接線圖為：=200MVSx1=0.6110KV1200MVA甲交Sx2=0.6L2L1L3L4 2（）110KVFS市變圖5-1電力系統(tǒng)接線圖首先計算電路的參數(shù)：選取，等值電路如下：圖5-2 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖三相變壓器： 則：計算后等值電路如下 圖5-3 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)化簡圖5.4.1 110kv側(cè)母線短路計算網(wǎng)絡(luò)為：圖5-4 110k

40、V側(cè)短路的等值電路圖/Y變換：圖5-5 110kV側(cè)短路的等值電路圖Y/變換：圖5-6 110kV側(cè)短路的等值電路圖則有：圖5-7 110kV側(cè)短路的等值電路圖查計算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為：5.4.2 35kv側(cè)母線短路計算圖5-8 35kV側(cè)短路的等值電路圖圖5-9 35kV側(cè)短路的等值電路圖Y/變換：圖5-10 35kV側(cè)短路的等值電路圖圖5-11 35kV側(cè)短路的等值電路圖>3.45查計算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為：5.4.3 10kv側(cè)母線短路計算圖5-12 10kV側(cè)短路的等值電路圖圖5-13 10kV側(cè)短路的等值電路圖Y/變換：圖5-14 10kV側(cè)短路的等值

41、電路圖圖5-15 10kV側(cè)短路的等值電路圖>3.45查計算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為：6 電氣設(shè)備的選擇在電力系統(tǒng)中，雖然各種電氣設(shè)備的功能不同，工作條件各異，具體選擇方法和校驗項目也不盡相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路條件來校驗動、熱穩(wěn)定性。本設(shè)計中，電氣設(shè)備的選擇包括：導(dǎo)線的選擇，高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇，避雷器的選擇。6.1 導(dǎo)體的選擇和校驗裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按導(dǎo)體截面，電暈（對110kV及以上電壓的母線），動穩(wěn)定性和機械強度，熱穩(wěn)定性來選擇和校驗，同時也應(yīng)注意環(huán)境條件，如溫度、日照

42、、海拔等。一般來說，母線系統(tǒng)包括截面導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分，載流導(dǎo)體構(gòu)成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根、雙分和組合導(dǎo)體等形式，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。導(dǎo)體的選擇校驗條件如下：一、導(dǎo)體截面的選擇： 1、按導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許電流選擇 (6-1) 當(dāng)實際環(huán)境溫度不同于導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度時，其長期允許電流應(yīng)該用下式修正 (6-2)式中 綜合修正系數(shù)。不計日照時，裸導(dǎo)體和電纜的綜合修正系數(shù)為 (6-3) 式中, 導(dǎo)體的長期發(fā)熱最高允許溫度，裸導(dǎo)體一般為； 導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度，裸導(dǎo)體一般為。 由載流量可得，正常運行時導(dǎo)體溫度為 （6-4）必須小于導(dǎo)體的長期發(fā)熱最

43、高允許溫度2、按經(jīng)濟電流密度選擇按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體截面可以使年計算費用最小。除配電裝置的匯流母線外，對于年負荷利用小時數(shù)大，傳輸容量大，長度在20米以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。 經(jīng)濟截面積用下式計算： 式中， 正常運行方式下導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計算式不考慮過負荷和事故時轉(zhuǎn)移過來的負荷； 經(jīng)濟電流密度，常用導(dǎo)體的值，可根據(jù)最大負荷利用時數(shù)，由經(jīng)濟電流密度曲線中查出來。按經(jīng)濟電流密度選擇的導(dǎo)體截面應(yīng)盡量接近上式計算出的經(jīng)濟截面積。二、導(dǎo)體的校驗：1、 電暈電壓校驗220kV采用了不小于LGJ-300或110kV采用了不小于LGJ-70鋼芯鋁絞線，或220kV采用了外徑不小于3

44、0型或110kV采用了外徑不小于20型的管形導(dǎo)體時，可不進行電暈電壓校驗。2、 熱穩(wěn)定校驗 按最小截面積進行校驗 （6-5）當(dāng)所選導(dǎo)體截面積時，即滿足熱穩(wěn)定性要求。6.1.1 110kv母線選擇及校驗按導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許電流選擇：查矩形導(dǎo)體長期允許載流量表，每相選用單條254mm矩形鋁導(dǎo)體，平放時允許電流，集膚系數(shù)為，環(huán)境溫度為34度時的允許電流為：，滿足長期發(fā)熱條件要求。熱穩(wěn)定校驗：短路電流熱效應(yīng)：短路前導(dǎo)體的工作溫度為：由插值法得：所選截面S，能滿足熱穩(wěn)定性要求6.1.2 35kv母線選擇及校驗按導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許電流選擇：查矩形導(dǎo)體長期允許載流量表，每相選用單條255mm矩形鋁導(dǎo)體，平放

45、時允許電流，集膚系數(shù)為，環(huán)境溫度為34度時的允許電流為：，滿足長期發(fā)熱條件要求。熱穩(wěn)定校驗：短路電流熱效應(yīng)：短路前導(dǎo)體的工作溫度為：由插值法得：所選截面S，能滿足熱穩(wěn)定性要求6.1.3 10kv母線選擇及校驗按導(dǎo)體的長期發(fā)熱允許電流選擇：查矩形導(dǎo)體長期允許載流量表，每相選用單條1258mm矩形鋁導(dǎo)體，平放時允許電流，集膚系數(shù)為.08，環(huán)境溫度為34度時的允許電流為：，滿足長期發(fā)熱條件要求。熱穩(wěn)定校驗：短路電流熱效應(yīng)：短路前導(dǎo)體的工作溫度為：由插值法得：所選截面S，能滿足熱穩(wěn)定性要求6.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗高壓斷路器的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運

46、行維護，并且經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)方面都比較厚才能確定。根據(jù)目前我國高壓斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級在10Kv220kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，而當(dāng)少油斷路器不能滿足要求時，可以選用斷路器。高壓斷路器選擇的技術(shù)條件如下：1、 額定電壓選擇： （6-6）2、 額定電流選擇： （6-7）3、 額定開斷電流選擇： （6-8）4、 額定關(guān)合電流選擇： （6-9）5、 熱穩(wěn)定校驗： （6-10）6、 動穩(wěn)定校驗： （6-11）隔離開關(guān)的選擇，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來開斷和接通負荷電流及短路電流，故沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗項目與斷路器相同。6.2.

47、1 110kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗1.斷路器的選擇和校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流： 選擇及校驗過程如下：（1）額定電壓選擇： （2）額定電流選擇： （3）額定開斷電流選擇：由上述短路計算得，所以， （4）額定關(guān)合電流選擇： 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的高壓斷路器的型號為SW6110/1200，技術(shù)參數(shù)如下表：表6-1 SW6110/1200技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓/kV額定電流/A額定開斷電流/kA動穩(wěn)定電流/kA熱穩(wěn)定電流/kA固有分閘時間/S4sSW6110/1200110120031.58031.50.04（5）熱穩(wěn)定校驗： 根據(jù)110kV側(cè)短路計算結(jié)果，查短路電流周期分量計算曲線數(shù)字表，計算短路電流，從而： 根據(jù)表6-1數(shù)據(jù)，得 所以， 即滿足熱穩(wěn)定校驗。 （6）動穩(wěn)定校驗： 根據(jù)表6-1數(shù)據(jù)， 由110kV短路計算結(jié)果得， 所以， 即滿足動穩(wěn)定校驗。2 隔離開關(guān)的選擇與校驗隔離開關(guān)的選擇，沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗項目與斷路器相同。選擇及校驗過程如下：（1）額定電壓選擇： （2）額定電流選擇： 根據(jù)以上條件查手冊，選擇的滿足要求的隔離開關(guān)的型號為GW5110/630，其技術(shù)