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1、LANZHOU IINTVERSTTY OF TECHNOLOGY繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書11Okv終端變電所電氣部分設(shè)計姓 名教學(xué)點指導(dǎo)教師專 業(yè)提交日期個人收集整理勿做商業(yè)用途摘要本次畢業(yè)設(shè)計的題目是 110KV 終端變電所電氣部分設(shè)計 。根據(jù)設(shè)計的要 求，在設(shè)計的過程中 ,根據(jù)變電站的地理環(huán)境、容量和各回路數(shù)確定變電站電氣 主接線和站用電接線 ,并選擇各變壓器的型號；進行參數(shù)計算、畫等值網(wǎng)絡(luò)圖， 并計算各電壓等級側(cè)的短路電流,列出短路電流結(jié)果表；計算回路持續(xù)工作電 流、選擇各種高壓電氣設(shè)備,并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路電流計算結(jié)果表校驗各高壓設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及,數(shù)字化

2、技術(shù)成為當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿，變電站數(shù)字化對進一步提升變電站綜合自動化水平將起到極大促進作 用，是未來變電站建設(shè)的發(fā)展方向. 基于這種發(fā)展的需求 ,該變電站采用 110kV 變電站綜合自動化。利用數(shù)字化技術(shù)來解決目前綜合自動化變電站存在的問題已成 為可能 .本變電站就是利用數(shù)字化技術(shù)使變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出 過程全部數(shù)字化，并使通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、設(shè)備智能化、運行 管理自動化。通過本次設(shè)計，學(xué)習(xí)了設(shè)計的基本方法,鞏固三年以來學(xué)過的知識 ,培養(yǎng)獨立分析問題的能力，而且加深對變電站的全面了解。關(guān)鍵詞 : 主接線 ;短路電流；電氣設(shè)備；主變保護 ; 配電裝置Abstrac

3、tPermanent Magnet Synchronous Motor (PMSM ) is well known as suchadvantages ：the simply structure ， high power factor ， high efficiency ， lowinertia and so on. AC servo systems which use PMSM as power units will be the trend 。Keywords ：Permanent Magnet Synchronous Motor ； Direct Torque Control ； Vec

4、tor Control ； SVM DTC第1章緒論1.1永磁同步電機的特點 1.2永磁同步電機的控制策略1.2.1 VVVF 控制122磁場定向矢量控制123直接轉(zhuǎn)矩控制以上幾種控制策略各有優(yōu)缺點，它們的調(diào)速性能比較如表1。1所示2表1。1幾種控制策略的調(diào)速性能比較控制策略調(diào)速范圍調(diào)速精度低速特性響應(yīng)速度調(diào)壓調(diào)頻窄（1 : 10）低差較慢矢量控制較寬(1 : 20200 )較高較好（連續(xù)）較快直接轉(zhuǎn)矩控制較窄(1: 15100)較高較差（脈動）快1.3永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制策略的研究現(xiàn)狀 1.4本文的研究目標(biāo) 1.5本文的主要內(nèi)容第2章 永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型2.1引言 2.2永磁同步電機

5、的結(jié)構(gòu)221永磁同步電機的總體結(jié)構(gòu)永磁同步電機的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)iqsC圖2.4二極面裝式 PMSM勺物理模型2.3永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型定子電壓和磁鏈方程在ABC坐標(biāo)系中，定義定子電流空間矢量為is 23仏 aiB a2ic）（2。 1）.2 j其中a e 3 ,同理定義定子電壓空間矢量us,永磁體的磁鏈空間矢量ffejr , r為f在ABC坐標(biāo)系中的相位角，于是在 ABC坐標(biāo)系中表示的定子電壓矢量方程為UsRsisdisLs sdtdt( fejr)(2.2)式中,Rs為定子相電阻，Ls為等效同步電感轉(zhuǎn)矩方程電磁轉(zhuǎn)矩的矢量表達式為：17（2。13）3.Te2 nP s is第3章 永磁同步電機

6、直接轉(zhuǎn)矩控制的原理總結(jié)目前永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制策略的研究在國內(nèi)外開展不久，各種深入的 研究的探索還在進行，包括理論上的完善和實際上的應(yīng)用。參考文獻1 李華德 , 白晶 , 李志民等 . 交流調(diào)速控制系統(tǒng) .北京：電子工業(yè)出版社， 2003, 1-22 林偉杰。永磁同步電機伺服控制策略的研究： 浙江大學(xué)博士學(xué)位論文 。杭州 : 浙江大學(xué)電氣學(xué)院， 2005,1 183 唐任遠。現(xiàn)代永磁電機理論與設(shè)計. 北京:機械工業(yè)出版社， 1997,1 354 郭慶鼎，王成元 .交流伺服系統(tǒng)。 北京 : 機械工業(yè)出版社， 1994,11 14 5 李鐘明，劉衛(wèi)國。 稀土永磁電機。 北京： 國防工業(yè)出版社

7、,1999,1-13 6 Z。 Q。 Zhu， D 。 Howe。 Instantaneous magnetic field distribution inbrushless permanent magnet dc motors ， Part I open-circuit field 。 IEEE Transactions on Magnetics. 1993 ， 29(1 )： 124 135 7 Atallah K ， Zhu Z. O。 Curvature effect in radial permanent magnet machines 。 Electric Machines and

8、 power system.1994, 22(4):511 521 8 孫丹 . 高性能永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制: 浙江大學(xué)博士學(xué)位論文 。 杭州: 浙江大學(xué)電氣學(xué)院 ,2004 ， 1311339 許大中。 交流電機調(diào)速理論 .浙江：浙江大學(xué)出版社 ,1991,1 35 10舒志兵，周瑋,李運華等。 交流伺服運動控制系統(tǒng)。北京：清華大學(xué) 出社 ,2006 ， 56 62 11 李夙。 異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制。北京：機械工業(yè)出版社 ,1999 ，1-2312 田蕉。永磁同步電機SVW DTC控制策略研究：南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 。 南京：南京航空航天大學(xué)，2004， 2-4 13 Chr

9、is French, Paul Acarnley. Direct Torque Control of Permanent MagnetDrives. IEEE Trans On IA 。 1996, 32(5) ： 10801088致謝首先感謝母校為我提供了學(xué)習(xí)深造和研究的機會。 本論文的研究工作是在導(dǎo)師 悉心指導(dǎo)下完成的附錄A第4章110KV終端變電所、八刖言第一章負(fù)荷計算及變壓器選擇1.1 變電所位置分析.31.2 負(fù)荷計算-41.3 主變壓器的選擇5第二章電氣主接線設(shè)計2。1電氣主接線的設(shè)計原則112.2 設(shè)計方案進行比較12第三章短路電流計算3。1短路電流計算的目的143.2 短路電流

10、計算過程 15第四章 電氣設(shè)備及母線的選擇4.1 選擇電氣設(shè)備和母線的主要技術(shù)條件 204.2斷路器，隔離開關(guān)的選擇原則214。3 110KV 母線,斷路器，隔離開關(guān)的選擇224。4 35KV 母線，斷路器，隔離開關(guān)的選擇284。5 10KV 母線，斷路器，隔離開關(guān)的選擇31第五章繼電保護設(shè)計及整定5。1主變壓器保護規(guī)劃與整定335.2 母線保護36第六章防雷保護和接地裝置6.1 變電所的防雷設(shè)計原則376。2變電所的主要防雷設(shè)計37第一章負(fù)荷計算及變壓器選擇1。 1變電所位置分析變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(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

11、分配電 能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠和變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的 擬定直接關(guān)系著全（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保 護和自動裝置的確定，是變電所電氣部分投資大小的決定性因素。110kv兩回出線線路長20km（戶外配電裝置）35kv六回出線（屋外配電裝置）10kv二十回出線（成套固定開關(guān)柜）（正常運行時由遠方通過遠動通道監(jiān)控，QF 就地操作）系統(tǒng)大方式阻抗： X=0。016系統(tǒng)最小方式阻抗：X=0。024零序阻抗：X=0。048線路阻抗：X=0.4 歐/kmX0=3.5X1。35kv金磨線 磨料廠 7500kva磨具廠10050kva2.35kv 花紗線 砂輪廠12600kva金

12、鋼玉廠7030kva棕鋼玉廠2715kva水泥廠1600kva3.10kv 金華線 198臺配電變壓器 2155kva1.2負(fù)荷計算要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計算各側(cè)的負(fù)荷，包括站用電負(fù)荷（動力kt同時系數(shù)（35kV 取 0.9、10kV 取 0。85、35kV 各負(fù)荷和照明負(fù)荷）、10kV負(fù)荷、35kV負(fù)荷nScKt1%由公式i 1 cos式中SC-某電壓等級的計算負(fù)荷負(fù)荷與10kV各負(fù)荷之間取 0.9、站用負(fù)荷取 0a%-該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般取5 %P、COS各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)（由于任務(wù)書已給出該變電所主變?yōu)椋簝膳_ 50M

13、VA故負(fù)荷不再做計算，只校驗其容量是否滿足要求。）1.2。1 10kV 負(fù)荷計算S10KV=2155kva1.2。2 35kV 負(fù)荷計算S35KV=7500+10050+12600+7030+2715+1600=41495kvaS 滬2155+41495=43650=44MVA可見，任務(wù)書所給變壓器容量符合要求。1。3主變壓器的選擇1。3.1主變壓器的選擇變電所主變壓器容量一般應(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臺主變壓器停運時其余變壓器容量在計及負(fù)荷能力允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足I類及H類負(fù)荷的供電。對于一般變電所，當(dāng)一臺主變

14、停運時，其余變壓器的容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的 70%-80% ，在目前 實際的運行情況變電所中一般均是采用兩臺變壓器互為暗備用并聯(lián)運 行。變壓器容量首先應(yīng)滿足在Sc 下，變壓器能夠可靠運行。對于單臺：Snt >Sc對于兩臺并聯(lián)運行：Snti + Snt2 > ScSNT1Sc1+ Sc2SNT2Sc1 + Sc2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)濟運行的條 件。根據(jù)現(xiàn)實運行的經(jīng)驗，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,單臺變壓器容量視它們的

15、備用方式而定：錯誤! 暗備用 ：兩臺變壓器同時投入運行,正常情況下每臺變壓器各承擔(dān)負(fù)荷的 50 ，此時，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)濟運行并留有一定的裕量。2 。若一臺變壓器故障，另一臺變壓器可以在承擔(dān)全部最大負(fù)荷下（過負(fù)荷 40 ）繼續(xù)運行一 段時間 . 這段時間完全有可能調(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。這種暗備用的運行方式具有投資省 , 能耗小的特點 , 在 實際中得到廣泛應(yīng)用。錯誤! 明備用：一臺變壓器工作，另一臺變壓器停止運行作為備用 此時，兩臺變壓器按最大負(fù)荷時變壓器負(fù)

16、荷率為 100 考慮，較暗備 用能耗大，投資大，故在實際中不常采用。變壓器選擇方法：根據(jù)負(fù)荷計算出的 Sc ，由于采用兩臺變壓器互 為暗備用并聯(lián)運行，單臺變壓器容量按 70%* Sc 選擇，并考慮 5-10 年規(guī)劃，留有 15% 的發(fā)展余地。一、主變臺數(shù)的確定 對于大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況 下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜. 此設(shè)計中的變電所符合此情況，故主變設(shè)為兩臺。二、主變?nèi)萘康拇_定1 、主變壓器容量一般按變電所建成后 5 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選 擇，并適當(dāng)考慮到遠期 10-20 年負(fù)荷發(fā)展。對城郊變電所，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(fù)荷

17、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)荷的變電所，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺主變壓器停運時，其 余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi),應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電所 , 當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70 -80 .此變電所是一般性變電所。有以上規(guī)程可知，此變電所單臺主變的容量為 :S= 2S2 興 0。所以應(yīng)選容量為 40000KVA 的主變壓器。三、主變相數(shù)選擇1 、主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。2 、當(dāng)不受運輸條件限制時，在 330KV 及以下的發(fā)電廠和變電所，均 應(yīng)采用三相變壓器 .社會日新月

18、異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)?等已不成問題，故有以上規(guī)程可知 ,此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器.四、主變繞組數(shù)量1 )、在具有三種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)的功率均達到 該變壓器容量的 15 以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷 ,但在變電所內(nèi)需裝設(shè) 無功補償裝備時 ,主變壓器宜采用三繞組變壓器。根據(jù)以上規(guī)程 ,計算主變各側(cè)的功率與該主變?nèi)萘康谋戎担焊邏簜?cè)： K1=(35600+9800)*0.8/40000=0 。 9>0 。15中壓側(cè) :K2=35600 0.8/4000=0 。 70。15低壓側(cè)： K3=9800*0.8/40000=0.2 0.15由以上可知此變電所中

19、的主變應(yīng)采用三繞組。五、主變繞組連接方式變壓器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y和，高、中、低三側(cè)繞組如何要根據(jù)具體情況來確定 .我國 110KV 及以上電壓，變壓器繞組都采用 Y0 連接； 35KV 亦采用 Y 連接，其中性點多通過消弧線接地。 35KV 及以下電壓，變 壓器繞組都采用連接。有以上知 , 此變電站 110KV 側(cè)采用 Y0 接線35KV側(cè)采用丫連接，10KV側(cè)采用接線主變中性點的接地方式：選擇電力網(wǎng)中性點接送地方式是一個綜合問題。它與電壓等級、 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)

20、供電的可靠性和連續(xù)性、變壓器和發(fā)電機的運行安全 以及對通信線路的干擾 .主要接地方式有：中性點不接地、中性點經(jīng)消 弧線圈接地和直接接地。電力網(wǎng)中性點的接地方式，決定了變壓器中 性點的接地方式。電力網(wǎng)中性點接地與否， 決定于主變壓器中性點運行方式。35KV 系統(tǒng)， IC=10A ；10KV 系統(tǒng) ;IC =30A( 采用中性點不接地的運行方式）35KV ： Ic=UL/350=35*（15+8+102+7*2+11）/350=6.8A<10A10KV ： Ic=10 （5*3+7 2+4+5+7 2 ） /350+10* （ 2 2+3 ） /10=8.2A<30A所以在本設(shè)計中 1

21、10KV 采用中性點直接接地方式35 、 10KV 采用中性點不接地方式六、主變的調(diào)壓方式電力工程電氣設(shè)計手冊 （ 電器一次部分）第五章第三節(jié)規(guī)定： 調(diào)壓方式變壓器的電壓調(diào)整是用分解開關(guān)切換變壓器的分接頭， 從而改變變壓器比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種:不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓 , 調(diào)壓范圍通常在 +5 以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有栽 調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達到 +30 。對于 110KV 及以下的變壓器 ,以考慮至少有一級電壓的變壓器采 用有載調(diào)壓。由以上知 , 此變電所的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。七、變壓器冷卻方式選擇參考電力工程電氣設(shè)計手冊（電器一次部分）第五章第四節(jié)主變一般的冷卻方式有：自

22、然風(fēng)冷卻；強迫有循環(huán)風(fēng)冷卻；強迫油循環(huán)水冷卻；強迫、導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻.大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。故此變電所中的主變采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。附：主變型號的表示方法第一段：漢語拼音組合表示變壓器型號及材料第一部分：相數(shù)S -三相；D -單相第二部分：冷卻方式J-油浸自冷； F-油浸風(fēng)冷；S 油浸水冷；G -干式；N-氮氣冷卻；FP -強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻 ;SP-強迫油循環(huán)水冷卻本設(shè)計中主變的型號是：SFPS7 50000/110表1 1 SFPS7 50000/110 型變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量KVA高壓KV高壓分接范圍SFPS7 500001101

23、10 ±2 興 2.5%50000/110仝載損耗空載電流1%聯(lián)結(jié)組標(biāo)號阻抗電壓Us%KW65250Yn ,y n0,d11高中：10.5高低：18中低:6。5站用變臺數(shù)、容量和型式的確定站用變臺數(shù)的確定對大中型變電站，通常裝設(shè)兩臺站用變壓器.因站用負(fù)荷較重要，考慮到該變電站具有兩臺主變壓器和兩段10kV 母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設(shè)兩臺站用變壓器，并采用暗備用的方式。站用變?nèi)萘康拇_定站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)荷需要和留有10 %左右的裕度，以備加接臨時負(fù)荷之用.考慮到兩臺站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓器運行。每臺工作變

24、壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當(dāng)任意一臺變壓器 因故障被斷開后，其站用負(fù)荷則由完好的站用變壓器承擔(dān)。S 站=96。075/( 1 10 %)= 106KVA站用變型式的選擇考慮到目前我國配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實現(xiàn)電力設(shè)備逐 步向無油化過渡的目標(biāo)，可選用干式變壓器故站用變參數(shù)如下型號電壓組合連接 組標(biāo) 號空載損耗負(fù)載 損耗空載 電流阻抗 電壓高壓咼壓 分接 范圍低壓S9200/1010;6 。3 ; 6±5 %0。4丫 ，yn00.482。61。34因本站有許多無功負(fù)荷，且離發(fā)電廠較近，為了防止無功倒送也為了保證用戶的電壓，以及提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性，應(yīng)進行合理的無功補根據(jù)

25、設(shè)計規(guī)范第 條自然功率應(yīng)未達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變電所，應(yīng)安裝并聯(lián)電容補償裝置 ，電容器裝置應(yīng)設(shè)置在主變壓器的低壓側(cè)或主 要負(fù)荷側(cè)，電容器裝置宜用中性點不接地的星型接線電力工程電力設(shè)計手冊規(guī)定“對于35 110KV 變電所，可按主變壓器額定容量的10 30 %作為所有需要補償?shù)淖畲笕萘啃詿o功量,地區(qū)無功或距離電源點接近的變電所，取較低者。地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所，取較低者，地區(qū)無功缺額較多或距離電源點較遠的變電所取較高者。第二章電氣主接線設(shè)計2。1電氣主接線的設(shè)計原則應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設(shè)規(guī)模，輸送電壓等

26、級,進出線回路數(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)境及自動化規(guī)劃與等級條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求。2。2設(shè)計方案進行比較 一、110KV側(cè)主接線的設(shè)計 110KV側(cè)設(shè)計回路數(shù)為 2回由電力工程電氣設(shè)計手冊可知：f110KV 側(cè)配電裝置宜采用單母線分段的接線方式110KV側(cè)采用單母線分段的接線方式，有下列優(yōu)點：（1 ）供電可靠性：當(dāng)一組母線停電或故障時，不影響另一組母線供電;（2） 調(diào)度靈活，任一電源消失時，可用另一電源帶兩段母線：（3）擴建方便；（4 ）在保證可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上，較經(jīng)濟。故110KV側(cè)采用單母分段的連接方式.、35KV

27、側(cè)主接線的設(shè)計35KV側(cè)出線回路數(shù)為 6回由電力工程電氣設(shè)計手冊可知：ill當(dāng)35 63KV配電裝置出線回路數(shù)為 采用單母分段連接，當(dāng)連接的電源較多, 荷較大時也可采用雙母線接線。三、 10KV 側(cè)主接線的設(shè)計10KV 側(cè)出線回路數(shù)為 20 回由電力工程電氣設(shè)計手冊可知：當(dāng) 6 10KV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時采用單母分段連接故 10KV 采用單母分段連接由以上可知 ,此變電站的主接線有兩種方案方案一 :110KV 側(cè)采用單母分段的連接方式， 35KV 側(cè)采用單母 分段連接， 10KV 側(cè)采用單母分段連接。方案二 :110KV 側(cè)采用單母分段的連接方式， 35KV 側(cè)采用雙母 線

28、連接， 10KV 側(cè)采用單母分段連接。此兩種方案的比較方案一 110KV 側(cè)采用單母分段的連接方式，供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便， 35KV 、 10KV 采用單母分段連線，對重要用戶可從 不同段引出兩個回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障 切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時兼顧了可靠性，靈 活性，經(jīng)濟性的要求。方案二雖供電更可靠,調(diào)度更靈活,但與方案一相比較，設(shè)備增 多，配電裝置布置復(fù)雜，投資和占地面增大，而且，當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為操作電器使用，容易誤操作。由以上可知，在本設(shè)計中采用第一種接線，即110KV 側(cè)采用單母分段的連接方式，35KV側(cè)采用單母分段連線

29、，10KV側(cè)采用單母分 段連接。第三章短路電流計算3。1短路電流計算的目的在發(fā)電廠、變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重 要環(huán)節(jié)，也是電氣設(shè)計的主要計算項目，其目的有以下幾個方面：1。在選擇電氣主接線時，為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措施等均要進行必要的短路電流計算.2. 在選擇電氣設(shè)備時，如高壓斷路器，隔離開關(guān)等，為保證設(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 就需要進行全面的短路電流計算.例如 :計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值 . 計算短路后 較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)

30、備的熱穩(wěn)定；計算短路電流的 沖擊值，用以校驗設(shè)備的動穩(wěn)定 .3。在計算屋外高壓配電裝置時，需要短路條件校驗的相間和相 對地的距離。在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需要以各種短路時的短 路電流為依據(jù)。4。接地裝置的設(shè)計，也需要短路電流計算。4.1 在驗算導(dǎo)線和電氣設(shè)備時所用的短路電流一般有以下規(guī)定（ 1 ）計算的基本情況錯誤 ! 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運行。錯誤! 短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。錯誤! 所有電源的電動勢相同。錯誤 ! 正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行。錯誤! 應(yīng)考慮對短路電流有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。(2 )接線方式：計算短路電流時，所有的接線方式應(yīng)是可

31、能發(fā)生的最大短路電流 的最大運行方式，而不能用在切換過程中可能出現(xiàn)并列運行的接線方 式.3.2短路電流計算過程在本設(shè)計中短路電流計算采取實用計算曲線法，其具體步驟如下：1。計算系統(tǒng)，線路，發(fā)電機在基準(zhǔn)容量下的標(biāo)幺值并繪制等值網(wǎng)絡(luò)：錯誤!本設(shè)計選擇基準(zhǔn)容量SB =100MVA， U B = U av錯誤！發(fā)電機電抗，X"略去網(wǎng)絡(luò)各元件的電阻輸電線路電容和變壓 器的勵磁支路，只用其標(biāo)幺值。O, 3無限大功率電源內(nèi)阻抗等于零，系統(tǒng)Xd= SB/ s系統(tǒng)錯誤！略去負(fù)荷2。按網(wǎng)絡(luò)變換的原則，將網(wǎng)絡(luò)中的電源合成為幾組，每一組用一個等值發(fā)電機代表。無限大系統(tǒng)另成一組。求出各等值發(fā)電機對短 路點的轉(zhuǎn)

32、移電抗，以及系統(tǒng)對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。3。將求出的轉(zhuǎn)移電抗按相應(yīng)的等值發(fā)電機容量進行歸算，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗Xjs。4. 進行化簡，最終化成系統(tǒng)，發(fā)電機對短路點的等值電路。對發(fā)電機求出的計算電抗Xjs。并查氣輪機的Xjs曲線查出等效電流標(biāo)幺值III*最終的短路電流為：lk= Ig+ I系統(tǒng)Ig= ( Sgi + Sg2 ) / ( G XUav)l 系統(tǒng)=Sb/( .3 XXd XUav)設(shè)基準(zhǔn)容量：SB 100MVA，基準(zhǔn)電壓U B UB7Bav則基準(zhǔn)電流：IB -Sb-v3J B一、三相短路計算解：1。計算各阻抗標(biāo)值SFPS7 50000/110 型變壓器的阻抗電壓():U

33、d12 %= 10.5 , Ud23 %=6 。 5 , Ud31 % =182興20Km線路的電抗標(biāo)值 WL :Xl" = 1/2 xXl x(Sj/Se) =1/2 X0。4 X20 (100/110 2)=0。03 單臺變壓器：Ud1 %=1/2(Ud12 %+U d31 %-U d23 %) =1/2( 10.5+18-6.5)= 11Ud2 % =1/2( Ud12 %+U d23 % -U d31 %)=1/2( 6。5+10 。5-18)=1Ud3 %=1/2( Ud23 % +U d31 % Ud12 % ) =1/2( 18+6。5-10.5 )=14Xt1 

34、9; =(U d1 %/100) X(Sj/S b) =(11/100) X(100/120) = 0。22Xt2 * =(U d2%/100 ) x( Sj/S b) = ( 1/100) x( 100/120)=0.01Xt3*= ( Ud3 % /100) x ( Sj/S b)=(14/100) x ( 100/120)=0.14等值電路圖:等值電路圖簡化得:110KVXl"/0.032、110KV 側(cè)發(fā)生三相短路：等值電路如下：>110KVXl"/0.03電抗的計算：rX/ =X l ' =0.03按無限大電源容量計算：短路電流：lk* = 1/X

35、/=1/0。03=33.3lk=lk * x Sn/(3 1/2 x Un)=33.3 x 100/( 31/2 x 115 )= 16.7A二沖擊電流：lch=2。25 Xlk=2。55 X33.3=6。9A短路容量：Sd=3 1/2 Un Xlk=3 1/2 X115 X16.7=3326。4kVA3、35KV側(cè)發(fā)生三相短路時的計算:等值電路如下:110KV?Xl70.03rXt1* /0.11XT2 */-35K電抗的計算：X 亍=X l*+X T1*+ Xt2 * =0。03+0。11-0.005=0.135按無限大電源容量計算： 短路電流：lk*=1/X 2* =1/0。135=7。

36、4Ik=I k * xSn/ (31/2 xUn ) =7.4 x 100/(3 1/2 X37 ) =116A沖擊電流:Ich =2.25 XIk=2.55 X11。6=29。6A短路容量：Sd=3 1/2 Un X|k=3 1/2 X37 X11。6=743。4kVA4、10KV側(cè)發(fā)生三相短路時的計算：等值電路如下：Xl"/0.03110KVXt3*/0.0710K電抗的計算：X/ =X l*+X T1 ” + Xt3*=0.03+0。11+0。07=0.21按無限大電源容量計算:短路電流：Ik J1/X T =1/0。2仁4。8Ik=I k ' xSn/ ( 31/2

37、xUn)=4。8 X100/( 31/2 X10.5 )=26 。 2A二沖擊電流:I ch =2。25 XI k =2。55 X26。2=66.8A短路容量：Sd=3 1/2 Un XIk=3 1/2 X10.5 X26。2=476.5kVA二。不對稱短路電流計算首先應(yīng)計算出個元件序電抗的標(biāo)值，擬定序網(wǎng)絡(luò)圖。根據(jù)短路類型求得附加電抗Xn），然后在正序網(wǎng)路末端接入附加電抗X *（n） ,然后按發(fā)生三項短路計算三項短路電流。此三相短路電流就是短 路點短路電流的正序分量。將此正序分量乘以110KV 母線側(cè)發(fā)生接地短路正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)圖。（1）正序電抗三相短路是對稱短路，短路電流只能正序分量。所以，

38、計算三相短 路電流時所用各元件的電抗，便是它們的正序分量。把各元件的電抗 標(biāo)么值標(biāo)于圖 10 中。（2）負(fù)序分相具有靜止磁耦合的任何元件, 如變壓器、電抗器、架空線路、和電纜，在這些元件中，三相電流的相序改變時，并不改變相與相的互感，所 以它們的負(fù)序電抗與正序電抗相等 .（3 ）零序電抗架空線路的零序電抗是正序電抗的三倍,其它一樣 .計算結(jié)果短路電流沖擊電流短路容量110kv16。7A6。9A3326.4kVA35kv11。6A29。6A743。4kVA10kv26.2A66.8A476。5kVA第四章 電氣設(shè)備及母線的選擇4。1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

39、壓不得低于該回路的最高運行電 壓即電網(wǎng)電壓，Un AU ns(2 )電流，其長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電 流.In Al max(3) 機械荷載，電氣設(shè)備的機械荷載安全系數(shù)有廠家提供，機械 荷載須滿足安裝要求.(4) 短路穩(wěn)定條件，導(dǎo)線或電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定及設(shè)備的開斷電流,可按三相短路驗算。當(dāng)單相、兩相接地較三相短路嚴(yán)重時，應(yīng)按嚴(yán)重情況驗算。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)定按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗電氣設(shè)備，在選擇電氣設(shè)備或?qū)w時要考慮設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、相對濕度、污穢、海拔、雨

40、量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和開斷能力時 ，要必須確定短路計算時間， 驗算熱穩(wěn)定的計算時間 tk為繼電保護時間和tpr相應(yīng)斷路器全開斷時間 tbr之和。4。2斷路器，隔離開關(guān)的選擇原則斷路器種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可以分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在變電所設(shè)計一般是采用六氟化硫斷路器和真空斷路器而油斷路器基本上被淘汰.本設(shè)計選擇LW6 1261/3150六氟化硫斷路器和 ZN5 10/1000 室內(nèi)真空斷路器。額定電壓和電流的選擇UN U NS I N Imax式中Uns 電網(wǎng)額定電壓U N - 設(shè)備的額定電壓In

41、 電氣設(shè)備的額定電流I max 電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流。開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流I Nbr不應(yīng)小于實際開斷瞬間短路電流周期分量 Ipt 即I Nbr I pt當(dāng)斷路器的I Nbr較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時候，簡化可用I Nbr I"， l"為短路電流的有效值短路關(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時的安全，斷路器的額定關(guān)合 電流Inci不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值ish。即Inci ish短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗I；*t Qkies ish ies為動穩(wěn)定電流，h為斷路器熱穩(wěn)定電流，t為 熱穩(wěn)定時間。隔離開關(guān)是發(fā)電廠，變電所常用的開關(guān)器件，它與斷路器配套使用

42、，但隔離開關(guān)不能用來接通或開斷短路電流和負(fù)荷電流，其主要功 能是：隔離電壓，檢修時使檢修設(shè)備與電源隔離，以確保檢修安全。倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以改變運行方式，常用隔離開關(guān)和斷路器協(xié)同操作來完成.分合小電流，因隔離開關(guān)具有一定的分合小電流和電容電流的能力，可以用來分、合避雷器，電壓互感器，空載母線等隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗項目相同，但由于隔離開關(guān)不能夠開斷、接通短路電流，故 不需要進行開斷電流和關(guān)合電流的校驗4.3 110KV 母線，斷路器，隔離開關(guān)的選擇一、110KV側(cè)斷路器的選擇在本設(shè)計中110KV側(cè)斷路器采用 SF6高壓斷路器，因為與傳統(tǒng)的

43、 斷路器相比 SF6高壓斷路器具有安全可靠，開斷性能好，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕，操作噪音小，檢修維護方便等優(yōu)點，已在電力系統(tǒng)的各電壓等級得到廣泛的應(yīng)用。110KV的配電裝置是戶外式，所以斷路器也采用戶外式從電氣工程電器設(shè)備手冊(上冊)中比較各種110KVSF 6高壓斷路器的應(yīng)采用 LW ii 110型號的斷路器。校驗：LW ii 110斷路器的具體技術(shù)參數(shù)如下額定電壓最高工作電壓額定電流額定開斷電 流動穩(wěn)疋電流110KV123160031.580(145)KV315040100熱穩(wěn)定電流(3S )額定關(guān)合電流固有分閘時間分閘時間31。5KA(3S )40kv80KA第5章100KA<4

44、0ms< 135ms由上表知：1。斷路器的額定電壓為 110KV，不小于裝設(shè)斷路器所在電網(wǎng)的額定電壓2. 該斷路器的最大持續(xù)工作電流:Imax =1.05I n=1 。 05S n/（3 1/2 Un）=1.05 40000/ （31/2 110 ） =220.4該斷路器的額定電流為 1600（ 最小的），大于通過該斷路器的最大持 續(xù)工作電流 220 。4 。3. 校驗斷路器的斷流能力此斷路器的額定開斷電流Iekd =31.5KA短路電流周期分量： Izk =3036KAIekd>I zk4 。此斷路器的額定關(guān)合電流Ieg =80KAIch =7.74KAIeg Ich5 。動穩(wěn)定

45、校驗動穩(wěn)定電流：idw =80KAich =7.74KAidw ich熱穩(wěn)定效應(yīng)：Q d= ( I2+10I 2 Z(t/2 )+I2 zt )/12 *t=(3 。 036 2 +10 3 。036 2 +3.0362)/12*3=27.65KA2SIr 2t=31 。 5 2 3=2976.75>Qd操作機構(gòu)，采用氣動草操動機構(gòu)；由電氣工程電氣設(shè)備手冊 （ 上 冊 ）查得應(yīng)采用 CQA 1 型電氣操動機構(gòu)。二、110KV隔離開關(guān)的選擇應(yīng)采用戶外型隔離開關(guān)參考電氣工程電氣手冊(上冊)，可知應(yīng)采用 GW5 110G 高壓隔離開關(guān)。此隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下:額定電壓額定電流動穩(wěn)疋電流值動穩(wěn)疋

46、電流值操動機構(gòu)110KV600A50KA72KA16(4S )40(5S )CS17 G校驗：通過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流為 220。4KA隔離開關(guān)的額定電流為 600A,大于通過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電 流。動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定電流：idw =50KA i ch =7。 74KA idw > i ch熱穩(wěn)定效應(yīng)：Qd二(I ''2 +101 2Z ( t/2 ) +I 2zt )/12*t=(3.0362 + 10 興 3036 2+3.036 2) /125=44。4KA 2SIr 2t=14 2 5=980>Q d操動機構(gòu)： CS17-G三、敞露母線選擇（參考

47、資料： 發(fā)電廠電氣設(shè)備于長順主編）硬母線一般是指配電裝置中的匯流母線和電氣設(shè)備之間連接用的 裸硬導(dǎo)體。硬母線分為敞露式和封閉式兩類。1. 線材料和截面形狀的選擇：目前母線材料廣泛采用鋁材，因為鋁電阻率較低，有一定的機械 強度，質(zhì)量輕、價格較低，我國鋁材的儲量豐富。鋼雖有較好的性能 但價格貴 ,我國儲備不多。所以只有在一些特殊場合，如工作電流較大 位置特別狹窄，環(huán)境對鋁材有嚴(yán)重腐蝕的情況下才用鋁材 .綜上所述，在本設(shè)計中母線材料才用鋁。硬母線截面積形狀一般有矩形、槽型、和管型。矩形母線散熱條 件好，有一定的機械強度，便于固定和連接，但集膚效應(yīng)較大，矩形 母線一般只用于 35KV 及以上 ,電流在

48、 4000A 級以下的配電裝置中。槽形 母 線 的機 械 性 能強度 較 好， 集 膚效 應(yīng) 較 小， 在 4000 8000A 時一般才用槽形母線。管形母線集膚效應(yīng)較小，機械強度高，管內(nèi)可用水或風(fēng)冷卻,因此可用于 800A 及以上的大電流母線。此外 , 管形母線表面光滑，電暈 放電電壓高，因此， 110KV 以上配電裝置中多才用管形母線。由以上分析知：在本設(shè)計中 110KV 用槽形母線， 35KV 、 10KV 用矩形母線 .管形母線在支柱絕緣子上放置方式有兩種:豎放和平放。平放比豎放散熱條件差，允許電流小。三相母線的布置方式有水平布置和垂直 布置，水平布置母線豎放時, 機械強度差 ,散熱條

49、件好 . 垂直布置母線豎放時，機械強度和散熱條件都較好，但增加了配電裝置的高度。綜上，矩形母線在支柱絕緣子上采用水平布置母線豎放 .2 。母線截面積選擇：本設(shè)計中母線的截面按長期允許電流選擇。按長期允許電流選擇時,所選母線截面積的長期允許電流應(yīng)大于裝設(shè)回路中最大持續(xù)工作電流即，Iy >I maxIy=kI yeIy 指基準(zhǔn)環(huán)境條件下的長期允許電流K 指綜合校正系數(shù)110KV 母線截面選擇：Imax =1 。 05I e=210.8從電力工程電氣手冊第八章第一節(jié)表 8-3 中查的應(yīng)選用載流 量為 2280(A )的雙槽形母線，其參數(shù)如下：h(mm ) :75 ， b(mm) ：35 ，t(mm) ：4，r(mm) ：6 雙槽 形導(dǎo)體截面積 S(mm 2)： 1040 ，集膚效應(yīng)系數(shù)： 1.012 。35KV 母線截面選擇 :Imax =1 。 051 e = 1 。 05*40000/( 31/2 *37 。 5 門=646.5(A)10kv 母線截面選擇 :Imax =1 。 05I e=1 。 05* 40000/(31/2 10.5 ) =2309.47(A)從電力工程電氣手冊第八章第一節(jié) 表 8 3 中查得應(yīng)選用載 流 量