110KV無人值班降壓變電站的設(shè)計說明

1、 . . . 摘要 隨著我國工業(yè)的發(fā)展，各行業(yè)對電力系統(tǒng)的供電可靠性好穩(wěn)定性的要求日益提高。變電站是連接電力系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，用以匯集電源、升降電壓和分配電能。變電站的安全運行對電力系統(tǒng)至關(guān)重要。本次畢業(yè)設(shè)計以110KV變電站為主要設(shè)計對象，該110KV變電站是地區(qū)重要變電站，是電力系統(tǒng)110KV電壓等級的重要部分。該變電站設(shè)有2臺主變壓器，站主接線分為110KV、35KV和10KV三個電壓等級。 本設(shè)計的第一章為緒論，主要闡述了變電站在電力系統(tǒng)中的地位以與發(fā)展趨勢，設(shè)計變電站的原則、目的以與變電站的基本情況和相關(guān)基本概念。第二章是負(fù)荷計算與變壓器的選擇，根據(jù)已知的變電站負(fù)荷資料對變電站進(jìn)行負(fù)荷

2、計算，通過得出的負(fù)荷確定了主變壓器的容量、臺數(shù)、型式與阻抗，并進(jìn)行無功補償?shù)挠嬎?。第三章是變電站電氣主接線的設(shè)計，分別通過對110KV、35KV、10KV側(cè)電氣主接線的擬定，選擇出最穩(wěn)定可靠的接線方式。第四章是短路電流計算，首先確定短路點，計算各元件的電抗，然后對各短路點分別進(jìn)行計算，得出各短路點的短路電流。第五章是電氣設(shè)備的選擇，電氣設(shè)備包括母線、斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、熔斷器、接地刀閘和電抗器。第六章是繼電保護(hù)，主要從變壓器、母線、輸電線路等方面闡述繼電保護(hù)的配置原則與整定計算。第七章是無人值守變電站自動化系統(tǒng)部分，主要講述無人值班變電站的實現(xiàn)方式。 通過對110KV變電站的設(shè)

3、計，是我對電氣工程與其自動化專業(yè)的主干課程有了一個較為全面、系統(tǒng)的掌握，增強了理論聯(lián)系實際的能力，提高了工程意識，鍛煉了我獨立分析和解決電力工程設(shè)計問題的能力。關(guān)鍵詞：單母線分段主接線 短路計算 變壓器繼電保護(hù) 無人值班AbstractWith the development of industry , the increasing requirements of the various sectors of the stability of power system reliability . The transformer substation is connected to the po

4、wer system of intermediate links, to bring together the power , lifting voltage and distribution of electric energy .Substation safe operation of the power system is essential. This graduation project take the 110KV transformer substation as the main design object, this 110KV transformer substation

5、is the local important transformer substation, is the electrical power system 110KV voltage rank important part. This transformer substation is equipped with 2 main transformers, in the station the host witing divides into 110KV, 35KV and 10KV three voltages ranks. This design first chapter is an in

6、troduction, mainly elaborated the transformer substation in electrical power system status. Designs the transformer substation the principle and the goal as well as the transformer substation basic situation. Second chapter is shoulders the computation and the transformer choice, carries on the load

7、 computation according to the known transformer substation load material to the transformer substation. Through the load which obtains had determined the host changes the capacity and a number, the host change the pattern, the winding wiring way, the accent press the way and the host changes the imp

8、edance. Third chapter is the transformer substation electricity host wiring design, separately through to 110KV, 35KV, 10KV side electricity host wiring drawing up, chooses the stablest reliable wiring way. Fourth chapter is the short class computation, first determined short-circuits the spot,calcu

9、lates various parts reactance, then to respectively short-circuits separately to carry on the computation, obtains respectively short-circuits the short-circuit current. Fifth chapter is the electrical equipment choice, the electrical equipment including the generatrix, the circuit breaker, the isol

10、ator, the electric current and the voltage transformer, the fuse, grounding switch and reactor. Sixth chapter is relay protection, mainly from the transformer substation, the host wiring, transmission lines describes the configuration of the relay protection principles and setting calculation. Seven

11、th chapter is part of unmanned substation automation systems,focuses on the implementation of the unmanned substation . Through to the 110KV transformer substation design, causes me has to the electrical engineer and its the automated specialized branch curriculum to be comprehensive, system graspin

12、g, strengthened apply theory to reality the ability, raised the project consciousness, exercised me independently to analyze and the solution electric power project design question ability.Key words: Single busbar mainwiring Short-circuits the computation Transformer protection Unmanned substation a

13、utomation systems103 / 109目錄摘要IAbstractII1.緒論11.1變電站的設(shè)計原則和目的11.2變電站的基本情況11.3變電站相關(guān)基本概念22.負(fù)荷計算與變壓器的選擇42.1負(fù)荷計算42.1.1負(fù)荷資料42.1.2負(fù)荷計算42.2主變壓器的選擇52.2.1主變壓器容量和臺數(shù)的確定52.2.2主變壓器型式的確定62.2.3.1繞組連接方式選擇62.2.4.2調(diào)壓方式的選擇62.2.5主變壓器阻抗的選擇62.3無功補償72.3.1補償作用72.3.2補償容量的計算72.3.3電容器接線方式93.電氣主接線的設(shè)計113.1主接線設(shè)計的要求與原則113.1.1設(shè)計要求1

14、13.1.2設(shè)計原則123.2主接線形式的選取133.2.1 110KV側(cè)主接線方案的選取133.2.2 35KV側(cè)主接線方案選取163.2.3 10KV側(cè)主接線方案選取184.短路電流計算204.1短路電流計算的目的204.2短路電流計算214.2.1各元件電抗計算與等值電路圖214.2.2 110KV母線側(cè)短路電流的計算234.2.3 35KV母線側(cè)短路電流的計算244.2.4 10KV母線側(cè)短路電流的計算255.電氣設(shè)備的選擇265.1電氣設(shè)備選擇的一般原則265.2載流導(dǎo)體的選擇275.2.1 110KV側(cè)載流導(dǎo)體的選擇275.2.2 35KV側(cè)載流導(dǎo)體的選擇285.2.3 10KV側(cè)

15、載流導(dǎo)體的選擇295.3 斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗315.3.1 110KV側(cè)315.3.2 35KV側(cè)325.3.3 10KV側(cè)345.4 電流互感器的選擇375.4.1 110KV側(cè)電流互感器的選擇375.4.2 35KV側(cè)電流互感器的選擇385.4.3 10KV側(cè)電流互感器的選擇395.5 電壓互感器的選擇395.6 高壓熔斷器的選擇415.7 電抗器的選擇415.8接地刀閘的選擇435.9 避雷器的選擇436.繼電保護(hù)456.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)配置原則466.1.1變壓器保護(hù)配置原則466.1.2輸電線路保護(hù)配置原則486.2繼電保護(hù)整定計算546.2.1繼電保護(hù)整定計算的目的54

16、6.2.2繼電保護(hù)整定計算的基本任務(wù)556.2.3繼電保護(hù)整定計算的步驟566.2.4變壓器保護(hù)相關(guān)整定計算567.變電站綜合自動化607.1變電站無人值班自動化概述617.1.1變電站無人值班自動化系統(tǒng)配置模式617.1.2變電站自動化體系結(jié)構(gòu)647.1.3變電站無人值班自動化系統(tǒng)設(shè)計要求657.1.4變電站無人值班自動化應(yīng)具備的條件657.2變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)657.2.1變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則657.2.2變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控功能667.3變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)上位機顯示界面67參考文獻(xiàn)67中英文翻譯69致96附錄一98附錄二991.緒論變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個

17、電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，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，并為電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性和經(jīng)濟性提供保證。隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，我國電力系統(tǒng)已進(jìn)入大電網(wǎng)、高電壓、大機組、高參數(shù)和高自動化時代，電網(wǎng)的建設(shè)與運行必然突出以經(jīng)濟效益為中心，以安全可靠為基礎(chǔ)，以可持續(xù)發(fā)展為目的，以保護(hù)環(huán)境與自然相協(xié)調(diào)為己任，達(dá)到人與自然、社會的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這就使得變電站采用無人值班的運行方式成為目前變電站設(shè)計的一個主流方向。無人值班變電站能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)管理，提高電網(wǎng)的科技發(fā)展水平，有效提升變電站的工作效率，提高電網(wǎng)的安全性能，實現(xiàn)電力生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化，促進(jìn)電網(wǎng)穩(wěn)定、安全的運行，對經(jīng)濟發(fā)

18、展起到積極的推動作用。1.1變電站的設(shè)計原則和目的變電站的設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程的510年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，做到遠(yuǎn)近結(jié)合、以近為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)景發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴建的可能性：結(jié)合本地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)規(guī)劃和通信規(guī)劃，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、變電站地理環(huán)境、交通、消防條件、站地區(qū)社會經(jīng)濟狀況，因地制宜地制定設(shè)計方案；除按照電網(wǎng)規(guī)劃中規(guī)定的變電站在電網(wǎng)中地位和作用考慮其控制方式外，其與電網(wǎng)配合、繼電保護(hù)與安全自動裝置等均應(yīng)能滿足運行方式的要求；自動化技術(shù)裝備上要堅持安全、可靠、經(jīng)濟實用、正確地處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合；節(jié)約用電，減少建筑面積，既降低電網(wǎng)造價，又滿足了電網(wǎng)安全經(jīng)濟

19、運行；對一、二次設(shè)備與土建進(jìn)行必要簡化，取消不必要措施；滿足備用電源自投、無功功率和電壓調(diào)節(jié)的要求。以支持當(dāng)?shù)毓I(yè)用電要求，為其可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。1.2變電站的基本情況為滿足清河開發(fā)區(qū)用電要求，提高對開發(fā)區(qū)供電的可靠性和電能質(zhì)量，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，擬建設(shè)一座110/35/10KV的區(qū)域性終端變電站，設(shè)計原始資料要求如下：1） 主供電源由北郊變110KV母線供給，一回由北郊變直接供給，另一回由北郊變經(jīng)大明湖供給形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)2） 電壓等級：110/35/10KV3） 設(shè)計容量：擬設(shè)計安裝兩臺主變壓器4） 進(jìn)出線與負(fù)荷情況：110KV側(cè)，2回進(jìn)線、4回出線；35KV側(cè)，2回進(jìn)線、6回出線

20、；10KV側(cè)，2回進(jìn)線、14回出線；5） 所設(shè)計變電所具有高可靠性、電力建設(shè)造價盡量低的特點，同時所有一次設(shè)備的實時狀態(tài)信息通過上位機界面顯示出來。1.3變電站相關(guān)基本概念按突然中斷供電造成的損失程度分為：一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。一級負(fù)荷中斷供電將造成人身傷亡和將在政治經(jīng)濟上造成重大損失，如造成重大設(shè)備損壞，打亂重點企業(yè)生產(chǎn)次序并需要長時間的恢復(fù)，重要鐵路樞紐無法工作，經(jīng)常用于國際活動的場所的負(fù)荷。一級負(fù)荷供電可靠性要求高，一般要求有一個以上的供電電源（來自不同的變電所或發(fā)電廠，或雖來自同一變電所，但故障時不相互影響不同母線段供電）。同時率：各用戶負(fù)荷最大值不可能在同一時刻出現(xiàn)，一般同時

21、率大小與電力用戶多少、各用戶的用電特點有關(guān)。 對所建變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用和用戶的分析，變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為以下幾類：樞紐變電所：位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)的高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330-500kv的變電所，成為樞紐變電所，全所停電后，將引起系統(tǒng)的癱瘓。中間變電所：高壓側(cè)以交流潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或是長距離輸電線路分段，一般匯集2-3個電源，電壓為220-330kv，同時降壓供當(dāng)?shù)厥褂?，這樣的變電所主要起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電所。全所停電后將引起區(qū)電網(wǎng)瓦解。地區(qū)變電所：高壓側(cè)一般為110-220kv，向當(dāng)?shù)赜脩艄╇姙橹鞯淖冸?/p>

22、所，這是一個地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。終端變電所：在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點，高壓側(cè)多為110kv經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電所，全所停電后僅使用戶中斷供電。2.負(fù)荷計算與變壓器的選擇2.1負(fù)荷計算2.1.1負(fù)荷資料1）35KV側(cè)：最大負(fù)荷為42MW，cos=0.95，重要負(fù)荷占65%；2）10KV側(cè)：具體負(fù)荷情況如表2-1所示。表2-1 10KV用戶負(fù)荷統(tǒng)計資料序號用戶名稱最大負(fù)荷（kW）cos回路數(shù)1礦機廠18000.8522機械廠9000.7923電機廠24000.8824煉油廠20000.9025冶金廠6000.8426汽車廠21000.952備注重要負(fù)

23、荷占62%2.1.2負(fù)荷計算 負(fù)荷計算采用：需用系數(shù)法計算電力負(fù)荷。公式如下： （2-1） （2-2） （2-3） （2-4） 最大負(fù)荷時：1）35KV出線側(cè)負(fù)荷計算2）10KV出線側(cè)負(fù)荷計算 于是母線側(cè)的總負(fù)荷為： (2-5)(2-6) 則系統(tǒng)在最大運行方式下的計算負(fù)荷為：(2-7)2.2主變壓器的選擇主變壓器的選擇主要包括變壓器的容量、變壓器的臺數(shù)、變壓器的型式、繞組連接方式、變壓器的調(diào)壓方式和對變壓器的阻抗選擇。一下分別根據(jù)本次設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)的闡述。2.2.1主變壓器容量和臺數(shù)的確定主變壓器的容量一般按變電所建成510年的規(guī)劃負(fù)荷選取，并適當(dāng)?shù)目紤]到遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展。再者，可根據(jù)變

24、電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變故障或檢修停運時，其余主變?nèi)萘吭谟嬇c過負(fù)荷能力后的允許時間，應(yīng)能保證用戶的一級和二級負(fù)荷，一般性變電所，應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%。 根據(jù)負(fù)荷計算： 主變壓器的臺數(shù)，對于開發(fā)區(qū)的一次變電站應(yīng)以裝設(shè)兩臺變壓器為宜，故選擇兩臺40000KVA主變壓器。2.2.2主變壓器型式的確定變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性與運輸條件等因素，在不受運輸條件限制時，330KV與以下的變電所均應(yīng)選用三相變壓器，對具有三種電壓的變電所，如果通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上時，采用三繞組

25、變壓器，本變電站變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到了總?cè)萘康?5%，故選三相三繞組變壓器。2.2.3.1繞組連接方式選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運行，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形和三角形，如何組合要根據(jù)具體工程來確定，我國110KV與以上電壓變壓器繞組都采用Y0連接，35KV采用Y連接，35KV以下電壓等級變壓器繞組都采用連接，所以本變電所主變壓器繞組連接方式為Y0/Y/.2.2.4.2調(diào)壓方式的選擇普通型的變壓器調(diào)壓圍很小，僅為±5%而且當(dāng)調(diào)壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調(diào)壓）時，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭就無法滿足要求，有載調(diào)壓的調(diào)整圍較大，一般

26、在15%以上，而且，既要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)倒送功率，要求母線電壓恒定保證供電質(zhì)量的情況下，有載調(diào)壓變壓器可以實現(xiàn)。因此選用有載調(diào)壓變壓器。2.2.5主變壓器阻抗的選擇對于三繞組變壓器目前在制造商有兩種基本的組合方式，即“升壓結(jié)構(gòu)”和“降壓結(jié)構(gòu)”?！吧龎盒汀钡睦@組排列順序為自鐵芯向外一次為中、低、高，所以變壓器中壓側(cè)阻抗最大。“降壓型”的繞組排列順序為自鐵芯向外依次為低、中、高，所以高、低壓側(cè)阻抗最大。 根據(jù)以上綜合比較，所選主變壓器的特性數(shù)據(jù)如下：型式：SFSZ10-40000/110連接組別號：Yn/yn0/d11調(diào)壓圍為：高壓 110±8×1.25% 中壓 3

27、5、36.6、38.5±2×2.5% 低壓 6.3、6.6、10.5、11阻抗電壓為：高中 10.5 高低 17.5 中低 6.5結(jié)構(gòu)形式為：降壓結(jié)構(gòu)空載損耗（kW）：36.6負(fù)載損耗（kW）：178.5空載電流（%）：0.22.3無功補償無功補償可以保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時對增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。 無功補償方式有兩種：即高壓集中補償和低壓分散補償。補償裝置分為串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置兩類。2.3.1補償作用 1）對110KV與以下電網(wǎng)中的串聯(lián)電容補償裝置：用以減少線路電壓降，降低受端電壓波動，提高供電電壓，在閉合電網(wǎng)中，改善潮流分布

28、，減少有功損耗。2）在變電所中，并聯(lián)電抗補償裝置常接在主變壓器的低壓側(cè)，對調(diào)相機，并聯(lián)電容補償裝置和靜止補償裝置都直接連接或通過變壓器并接于需補償無功的變電所、換流站的母線上，也可連接在變電所110KV電壓母線上。3）補償裝置設(shè)置于發(fā)電廠、變電所、配電所、換流站或開關(guān)站中，大部分連接在這些廠站母線上，也有的補償裝置是并聯(lián)或串聯(lián)在線路上。2.3.2補償容量的計算根據(jù)設(shè)計原始資料得知，該站10KV側(cè)出現(xiàn)部分需要補償，要求功率因數(shù)補償?shù)?.95以上，根據(jù)該站情況采用在低壓側(cè)并聯(lián)電容器的方法進(jìn)行補償。要求補償?shù)臒o功容量為： (2-8)其中，故。每相補償?shù)碾娙葜禐椋海?-9）則每項補償?shù)木唧w情況如下：1

29、） 礦機廠：故電容值選擇數(shù)值至少為5.54µf，每相裝設(shè)一個電容器。2） 機械廠：故電容值選擇數(shù)值至少為4.299µf，每相裝設(shè)一個電容器。3） 電機廠：故電容值選擇數(shù)值至少為5.35µf，每相裝設(shè)一個電容器。4） 煉油廠：故電容值選擇數(shù)值至少為3.185µf，每相裝設(shè)一個電容器。5） 冶金廠：故電容值選擇數(shù)值至少為2.038µf，每相裝設(shè)一個電容器。6） 汽車廠：故該回出線無需進(jìn)行無功補償。2.3.3電容器接線方式對變電所進(jìn)行無功補償，主要是補償主變和負(fù)荷的無功功率。對于負(fù)荷的無功功率補償容量的計算在上文中已經(jīng)進(jìn)行，補償裝置選擇為并聯(lián)電容器，

30、裝設(shè)在變電所低壓側(cè)，采用中性點不接地方式。 對主變壓器的無功補償容量，現(xiàn)場經(jīng)驗一般按主變壓器容量的10%-15%來確定。本設(shè)計中主變?nèi)萘繛?0000KVA，故并聯(lián)電容器的容量為4000KVA-6000KVA為宜。在此設(shè)計中取6000KVA。 并聯(lián)電容器裝置的基本接線分為星形（Y）和三角形（）兩種。經(jīng)常使用的還有由星形派生出來的雙星形，在某種場合下，也采用由三角形派生出來的雙三角形。本設(shè)計采用雙星形接線。因為雙星形接線更簡單，而且可靠性、靈敏性都高，對電網(wǎng)通訊不會造成干擾，適用于10KV與以上的大容量并聯(lián)電容器組。3.電氣主接線的設(shè)計3.1主接線設(shè)計的要求與原則3.1.1設(shè)計要求電氣主接線是變電

31、站設(shè)計的首要任務(wù)，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線方案的確定對電力系統(tǒng)與變電所運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，主接線的設(shè)計必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析論證，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定變電所主接線的最佳方案。1） 可靠性 對于一般技術(shù)系統(tǒng)來說，可靠性是指一個元件、一個系統(tǒng)在規(guī)定的時間一定條件下完成預(yù)定功能的能力。電氣主接線屬可修復(fù)系統(tǒng)，其可靠性用可靠度表示，即主接線無故障工作時間所占的比例。 主接線可靠性的具體要求：斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障，以與母線或母線隔離開關(guān)搶修時，盡量減少停運

32、出線的回路數(shù)和停運時間，并保證對I、類負(fù)荷的供電；盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電；對裝有大型機組的發(fā)電廠與超高壓變電所，應(yīng)滿足可靠性的特殊要求；2）靈活性調(diào)度靈活，操作方便，應(yīng)能靈活地投入或切除機組、變壓器或線路，靈活的調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修與特殊運行方式下的要求；檢修安全，應(yīng)能方便地停運線路、斷路器、母線與其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響系統(tǒng)的正常運行與用戶的供電要求；擴建方便，在設(shè)計主接線時應(yīng)留有余地，應(yīng)能容易地從初期過渡到最終接線，使在擴建時一、二次設(shè)備所需的改造最少。3）經(jīng)濟性 可靠性和靈活性是主接線設(shè)計中在技術(shù)方面的要求，它與經(jīng)濟性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接

33、線可靠、靈活，將可能導(dǎo)致投資增加。所以，兩者必須綜合考慮，在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。投資省。主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；應(yīng)適當(dāng)限制短路電流，以便選擇輕型電氣設(shè)備；對110KV與以下的終端或分支變電所；應(yīng)推廣采用直降式110/(6-10)KV變電所和質(zhì)量可靠的簡易電器（如熔斷器）代替高壓熔斷器；年運行費少。年運行費包括電能損耗費、折舊費與大修費、日常小修維護(hù)費。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理的選擇變壓器的型式、容量、臺數(shù)；占地面積小。主接線的設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地相節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子與安裝費用；在可能的情況下，應(yīng)采取一

34、次設(shè)計，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。3.1.2設(shè)計原則 1）變電所的高壓側(cè)接線，應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線方式，在滿足繼電保護(hù)的要求下，也可以在地區(qū)線路上采用分支接線，但在系統(tǒng)主干網(wǎng)上不得采用分支界線。 2）在35-60KV配電裝置中，當(dāng)線路為3回與以上時，一般采用單母線或單母線分段接線，若連接電源較多、出線較多、負(fù)荷較大或處于污穢地區(qū)，可采用雙母線接線。 3）6-10KV配電裝置中，線路回路數(shù)不超過5回時，一般采用單母線接線方式，線路在6回與以上時，采用單母線分段接線，當(dāng)短路電流較大，出線回路較多，功率較大時，可采用雙母線接線。 4）110-220KV配電裝置中，線路在4回

35、以上時一般采用雙母線接線。 5）當(dāng)采用SF6等性能可靠、檢修周期長的斷路器以與更換迅速的手車式斷路器時，均可不設(shè)旁路設(shè)施。 總之，以設(shè)計原始資料與設(shè)計要求為依據(jù)，以有關(guān)技術(shù)規(guī)、規(guī)程為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合具體工作的特點，準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，全面分析，做到既有先進(jìn)技術(shù)，又要經(jīng)濟適用。3.2主接線形式的選取3.2.1 110KV側(cè)主接線方案的選取 本設(shè)計提出三種方案進(jìn)行經(jīng)濟和技術(shù)比較。方案一：外橋式接線如圖3-1圖3-1 外橋接線 當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，可采用橋形接線。兩回路間的橫連線稱為“橋”，根據(jù)橋的不同位置分為“橋式”和“外橋式”。橋式的橋接于靠變壓器側(cè)，而外橋式的橋靠于線路側(cè)。正常運行時，橋上

36、的斷路器處于閉合狀態(tài)。1） 特點接線清晰簡單，所用設(shè)備少；高壓斷路器數(shù)量少，四個元件只需要三臺斷路器；變壓器退出運行時，不影響線路的工作；但線路發(fā)生故障時，該線路與本組的變壓器均停止工作。2） 缺點線路投入切除較復(fù)雜，需要操作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運；連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器停運；可靠性不高，隔離開關(guān)用作操作電器，只適用于小容量發(fā)電廠和變電站，作為最終將發(fā)展為單母線分段或雙母線的過渡接線方式。3） 適用圍 在容量較小的發(fā)電廠或變電所，并且變壓器切換較頻繁或線路較短，故障率較小的情況，線路有穿越功率時采用此接線，因為穿越功率只流過一個斷路器，

37、斷路器檢修時對此功率影響小。方案二：變壓器母線組接線如圖3-2圖3-2 變壓器母線組接線 在這種接線中，變壓器直接通過隔離開關(guān)分別接到兩組母線上，各出線回路由兩臺斷路器分別接在兩組母線上。1） 特點調(diào)度靈活，電源和負(fù)荷可自由支配，安全可靠，有力擴建；當(dāng)變壓器回路發(fā)生故障時，連接于母線上的斷路器跳開，不影響其他回路供電；2） 缺點：變壓器故障就相當(dāng)于是母線故障，但一般變壓器故障概率較小。3） 適用圍：在長距離大容量輸電系統(tǒng)中，對系統(tǒng)穩(wěn)定和供電可靠性要求較高的變電站中普遍應(yīng)用。方案三：單母線分段接線如圖3-3圖3-3 單母線分段接線1）特點用斷路器吧母線分段后，對重要負(fù)荷可以從不同段引出兩個回路，

38、提供雙回路供電；安全性、可靠性高，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。2）缺點當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電；擴建時需要向兩個方向均衡擴建，以保證負(fù)荷分配的均勻；當(dāng)出線回路為雙回路時，常使母線出線交叉跨越。3）適用圍6-10KV配電裝置出線回路數(shù)為6回與以上時；35-63KV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時；110-220KV配電裝置出線回路數(shù)為3-4回時。方案比較： 方案一相對方案二、三時，接線清晰簡單，所用設(shè)備少，高壓斷路器數(shù)量少，變壓器退出運行時，不影響線路的工作；根據(jù)實際情況，110KV有兩回

39、路進(jìn)線，有穿越功率流過，故110KV側(cè)選用外橋形接線。3.2.2 35KV側(cè)主接線方案選取 根據(jù)任務(wù)書要求，35KV側(cè)進(jìn)出線共8回，出線6回，其中2回最大負(fù)荷為42MW，重要負(fù)荷占65%。同樣本設(shè)計提出三種方案進(jìn)行經(jīng)濟和技術(shù)比較。方案一：單母線分段接線如圖3-4圖3-4 單母線分段接線1） 特點用斷路器把母線分段后，對重要負(fù)荷可以從不同段引出兩個回路，提供雙回路供電；安全性、可靠性高，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。2）缺點當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電；擴建時需要向兩個方向均衡擴建，以保證負(fù)荷

40、分配的均勻；當(dāng)出線回路為雙回路時，常使母線出線交叉跨越。方案二：單母線接線如圖3-5圖3-5 單母線接線1） 特點：接線簡單、清晰，設(shè)備少，操作方便。2） 缺點：由于電源和引出線都接在同一母線上，當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開接在母線上的全部電源，與之相接的整個電力裝置在檢修期間全部停止工作。3） 方案三：帶旁路母線單母線接線如圖3-6 圖3-6 帶旁路母線單母線接線1）特點：有了旁路母線，檢修與之相連的任一回路的斷路器時，該回路可以不停電，從而提高了供電的可靠性。2）缺點：這種接線使配電裝置結(jié)構(gòu)變得較復(fù)雜。方案比較： 方案一相對于方案二、三時，具有可靠性高、配電裝置結(jié)構(gòu)較為簡單的

41、優(yōu)點，可以在對用戶不間斷供電的情況下保證經(jīng)濟性，故35KV側(cè)選用單母線分段接線方式。3.2.3 10KV側(cè)主接線方案選取 根據(jù)任務(wù)書要求，10KV側(cè)進(jìn)出線共計16回，其中14回為出線。同樣本設(shè)計提出三種方案進(jìn)行經(jīng)濟和技術(shù)比較。方案一：雙母線分段接線如圖3-7所示 圖3-7 雙母線分段接線 其中 TQS：母聯(lián)斷路器 OQF：分段斷路器 WBL：母線電抗器 G：發(fā)電機1） 采用雙母線分段可以消除以下缺點：在運行中隔離開關(guān)作為操作電器，易導(dǎo)致誤操作；當(dāng)母線回路發(fā)生故障時，需短時切除較多電源和負(fù)荷；當(dāng)檢修出線斷路器時，該回路停電。2） 缺點：設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，經(jīng)濟性較差。方案二：雙母線接線如圖3

42、-8所示圖3-8 雙母線接線 其中 TQF：母聯(lián)斷路器1） 特點：供電可靠，調(diào)度靈活，便于擴建。2） 缺點：設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，經(jīng)濟性較差。方案三：單母線分段接線如圖3-9所示圖3-9 單母線分段接線1）特點用斷路器把母線分段后，對重要負(fù)荷可以從不同段引出兩個回路，提供雙回路供電；安全性、可靠性高，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。2）缺點當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電；擴建時需要向兩個方向均衡擴建，以保證負(fù)荷分配的均勻；當(dāng)出線回路為雙回路時，常使母線出線交叉跨越。方案比較： 方案一相對于方案

43、二、三來說具有供電可靠，調(diào)度靈活，便于擴建的優(yōu)點，在變電站設(shè)計的過程中應(yīng)該首先保證變電站的安全可靠運行，其次再考慮經(jīng)濟性。故10KV側(cè)選用雙母線分段接線方式。4.短路電流計算4.1短路電流計算的目的1）在選擇電氣出接線時，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，均需進(jìn)行必要的短路電流計算； 2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計算； 3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路田間檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離； 4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依

44、據(jù)； 5）按接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。4.2短路電流計算為選擇110KV35KV10KV配電裝置的電器和導(dǎo)體，需計算在最大運行方式下流過電氣設(shè)備的短路電流，變電站用電回路共選3個短路點，即：d1、d2、d3，系統(tǒng)為無限大容量，選Sj=100MVA。4.2.1各元件電抗計算與等值電路圖110KV清河變電站主要擔(dān)負(fù)著為清河開發(fā)區(qū)供電的重任，主供電源由北郊變電站110KV母線供給，一回由北郊變直接供給，另一回由北郊變經(jīng)大明湖供給形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，示意圖如圖4-1所示圖4-1 北郊變、大明湖和清河變地勢示意圖 等值電路圖與其各元件電抗計算為了計算不同短路點的短路電流值，需要將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路

45、點為中心的等值網(wǎng)絡(luò)，常常采用的方法有：網(wǎng)絡(luò)等值變換、利用網(wǎng)絡(luò)的對稱性簡化、并聯(lián)電源支路的合并和分布系數(shù)法四種。 根據(jù)本次設(shè)計所選擇的主接線方式和長期運行方式（兩臺主變壓器并聯(lián)運行），對網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行簡化。 繪制網(wǎng)絡(luò)等值電路如圖4-2：圖4-2 短路電流計算網(wǎng)絡(luò)等值電路圖線路電抗的計算：(4-1) 變壓器電抗的計算：(4-2) 根據(jù)所選主變壓器型號，查表得：阻抗電壓分別為：（4-3） （4-4） （4-5）阻抗的標(biāo)幺值： （4-6）由于本次設(shè)計是兩臺變壓器并聯(lián)運行，所以：4.2.2 110KV母線側(cè)短路電流的計算d1點短路： 等值電路如圖4-3所示：圖4-3 d1點短路電流等值電路圖d1點轉(zhuǎn)移阻抗：

46、S1對d1點阻抗： S2對d1點阻抗： S1、S2總的轉(zhuǎn)移阻抗：短路電流標(biāo)幺值： （4-7）有名值： （4-8）沖擊值： （4-9）短路容量： （4-10）全電流最大有效值： （4-11）4.2.3 35KV母線側(cè)短路電流的計算d2點短路： 等值電路圖如圖4-4所示： 圖4-4 d2點短路電流等值電路圖d2點轉(zhuǎn)移阻抗：S1對d2點阻抗： S2對d2點阻抗： S1、S2總的轉(zhuǎn)移阻抗：短路電流標(biāo)幺值： 有名值： 沖擊值： 短路容量： 全電流最大有效值：4.2.4 10KV母線側(cè)短路電流的計算d3點短路： 等值電路圖如圖4-5所示：圖4-5 d3點短路電流等值電路圖d3點轉(zhuǎn)移阻抗：S1對d3點阻抗：

47、 S2對d3點阻抗： S1、S2總的轉(zhuǎn)移阻抗：短路電流標(biāo)幺值： 有名值： 沖擊值： 短路容量： 全電流最大有效值：短路電流計算結(jié)果統(tǒng)計如表4-1：表4-1 短路電流計算結(jié)果統(tǒng)計表短路形式三相短路短路點編號d1d2d3基準(zhǔn)電壓1153710.5計算電抗全標(biāo)幺值0.01870.15320.2377短路電流計算標(biāo)幺值53.4766.5274.207短路電流計算有名值26.84710.18523.133短路沖擊電流68.4625.97258.989全電流最大有效值40.80715.48135.162短路容量5347.542652.715420.7095.電氣設(shè)備的選擇5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則1)應(yīng)

48、滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展； 2)應(yīng)與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致，盡量使新老電器型號一致； 3)同類設(shè)備應(yīng)盡量減少器種； 4)在選擇導(dǎo)體和電器時，應(yīng)按正常工作條件進(jìn)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、檢修和短路情況下的要求； 5)驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以與電器開斷電流所用的短路電流，按本工程的設(shè)計容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)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(jìn)行計算； 6)所選的導(dǎo)體和電器應(yīng)按當(dāng)?shù)氐臍鉁?、風(fēng)速、覆冰、海拔等環(huán)境條件校核電器的基本使用條件。5.2載流導(dǎo)體的選擇本次載流導(dǎo)體設(shè)計包含兩部分：軟導(dǎo)體、硬導(dǎo)體。對

49、于110KV、35KV側(cè)的主母線和相對應(yīng)的變壓器引線選用軟導(dǎo)體，對于10KV側(cè)的主母線和相對應(yīng)的變壓器引線選用硬導(dǎo)體。下面分別進(jìn)行選?。?.2.1 110KV側(cè)載流導(dǎo)體的選擇1）110KV側(cè)主母線的選擇與校驗 對于110KV側(cè)主母線按照發(fā)熱選取。本設(shè)計的110KV側(cè)的電源進(jìn)線為兩回，一回最大可輸送60000KVA負(fù)荷，最大持續(xù)工作電流按最大負(fù)荷算： （5-1）最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面積S，即。 式中，相應(yīng)環(huán)境溫度為時的導(dǎo)體長期允許載流量，溫度修正系數(shù)，一般為 根據(jù)計算出的導(dǎo)體長期允許載流量，可選110KV主母線進(jìn)線導(dǎo)線為LGJ185/10鋼芯鋁絞線。在最高允許溫度+70的長期載流量為539

50、A，滿足最大工作電流的要求。2） 主變壓器引接線的選擇和校驗 110KV側(cè)主變壓器引接線按主變壓器的持續(xù)工作電流計算，按經(jīng)濟電流密度進(jìn)行選取。，查表得：鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟電流密度為 （5-2） 查設(shè)備手冊表選擇LGJ185/10鋼芯鋁絞線。在最高允許溫度+70的長期載流量為539A，滿足最大工作電流要求。5.2.2 35KV側(cè)載流導(dǎo)體的選擇1）35KV側(cè)主母線的選擇與校驗 對于35KV側(cè)主母線按照發(fā)熱選取，本設(shè)計的35KV側(cè)一回最大可輸送25000KVA負(fù)荷，主變壓器的容量為40000KVA，所以最大持續(xù)工作電流按最大負(fù)荷主變壓器的持續(xù)工作電流計算： 查設(shè)備手冊表選擇LGJ400鋼芯鋁絞線，在最

51、高允許溫度+70的長期載流量為835A，滿足最大工作電流的要求。2） 主變壓器引接線的選擇與校驗 35KV側(cè)主變壓器引接線按主變壓器的持續(xù)工作電流計算，按經(jīng)濟電流密度進(jìn)行選取。 查設(shè)備手冊表選擇LGJ400鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70的長期載流量為835A滿足最大工作電流的要求。3）35KV出線的選擇與校驗35KV側(cè)出線：查表得：鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟電流密度為： 查設(shè)備手冊表選擇LGJ150鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70的長期載流量為445A，滿足最大工作電流的要求。5.2.3 10KV側(cè)載流導(dǎo)體的選擇1）10KV側(cè)主母線的選擇與校驗10KV側(cè)主母線 查設(shè)備手冊表選擇LGJQ700鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70的長期載流量為1220A，滿足最大工作電流的要求。2） 主變壓器引接線的選擇與校驗 10KV側(cè)主變壓器引接線按主變壓器