110KV變電站設計110kv35kv10kv三個電壓等級

1、第1章 原始資料及其分析1.1 緒論電力工業(yè)是國民經濟的一項基礎工業(yè)和國民經濟發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風能等一次能源轉換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為國民經濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經濟發(fā)展水平的重要標志。由于電能在工業(yè)及國民經濟的重要性，電能的輸送和分配是電能應用于這些領域不可缺少的組成部分。所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站使電廠或上級電站經過調整后的電能輸送給下級負荷，是電能輸送的核心部分。其功能運行情況、容量大小直接影響下級負荷的供電，進而影響工業(yè)生產及生活用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護環(huán)節(jié)將

2、動作?？赡茉斐赏ｋ姷仁鹿?，給生產生活帶來很大不利。因此，變電站在整個電力系統(tǒng)中對于保護供電的可靠性、靈敏性等指標十分重要。變電站是聯系發(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。這就要求變電所的一次部分經濟合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運行工作，為國民經濟服務。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場所，是聯系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠，降壓變電站通常遠離發(fā)電廠而靠近負荷中心。這里所設計得就是110KV降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。變電站內的高壓配電室、變壓器室、

3、低壓配電室等都裝設有各種保護裝置，這些保護裝置是根據下級負荷的短路、最大負荷等情況來整定配置的，因此，在發(fā)生類似故障是可根據具體情況由系統(tǒng)自動做出判斷應跳閘保護，并且，現在的跳閘保護整定時間已經很短，在故障解除后，系統(tǒng)內的自動重合閘裝置會迅速和閘恢復供電。這對于保護下級各負荷是十分有利的。這樣不僅保護了各負荷設備的安全有利于延長使用壽命，降低設備投資，而且提高了供電的可靠性，這對于提高工農業(yè)生產效率是十分有效的。工業(yè)產品的效率提高也就意味著產品成本的降低，市場競爭力增大，進而可以使企業(yè)效益提高，為國民經濟的發(fā)展做出更大的貢獻。生活用電等領域的供電可靠性，可以提高人民生活質量，改善生活條件等。可

4、見，變電站的設計是工業(yè)效率提高及國民經濟發(fā)展的必然條件。1.2 原始資料待建變電站是該地區(qū)農網改造的重要部分，預計使用3臺變壓器，初期一次性投產兩臺變壓器，預留一臺變壓器的發(fā)展空間。1.2.1 電壓等級變電站的電壓等級分別為110kV、35kV、10kV。110kV ：2回35kV ：5回(其中一回備用)10kV ：12回(其中四回備用)1.2.2 變電站位置示意圖：圖1-1 變電站位置示意圖1.2.3 待建變電站負荷數據(表1-1)：表1-1 待建成變電站各電壓等級負荷數據電壓等級用電單位最大負荷(MW)用電類別回路數供電方式距離(km)35kV鋁廠1511架空39鋼鐵廠101，21架空25

5、A變電站1531架空35B變電站2031架空40備用110kV無線電廠0.5631電纜4儀表廠0.531電纜5手機廠0.6322電纜4電機廠0.4221電纜3電視機廠0.831架空14配電變壓器A0.7811架空15配電變壓器B0.931架空16其它0.732電纜4備用2注：(1).35kV,10kV負荷功率因數均取cos¢=0.85(2).負荷同時率：35kV kt=0.910kV kt=0.85(3).年最大負荷利用小時數均為Tmax=3500小時/年(4).網損率為 A%=8%(5).站用負荷為 50kW cos¢=0.87(6).35kV側預計新增遠期負荷20MV

6、10kV側預計新增遠期負荷6MV1.2.4 地形 地質站址選擇在地勢平坦地區(qū)，四周皆為農田，地質構造皆為穩(wěn)定區(qū)，站址標高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度為6度以下。1.2.5 水文 氣象年最低氣溫為5度，最高氣溫為40度，月最高平均氣溫為31度，年平均氣溫為22度，降水量為2000毫米，炎熱潮濕。1.2.6 環(huán)境站區(qū)附近無污染源1.3 原始資料分析要設計的變電站由原始資料可知有110千伏，35千伏，10千伏三個電壓等級。由于該變電站是在農網改造的大環(huán)境下設計的，所以一定要考慮到農村的實際情況。農忙期和農閑期需電量差距較大，而且考慮到城鎮(zhèn)地區(qū)的經濟發(fā)展速度很快，所以變壓器的選擇考慮大容量的，盡

7、量滿足未來幾年的發(fā)展需要。為了徹底解決農網落后的情況，待建變電站的設計盡可能的超前，采用目前的高新技術和設備。待建變電站選擇在地勢平坦區(qū)為以后的擴建提供了方便。初期投入兩臺變壓器，當一臺故障或檢修時，另一臺主變壓器的容量應能滿足該站總負荷的60%，并且在規(guī)定時間內應滿足一、二級負荷的需要。站址選擇在地勢平坦地區(qū)，四周皆為農田，地質構造皆為穩(wěn)定區(qū)，站址標高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度為6度以下。第2章 負荷分析2.1 負荷分析的目的負荷計算是供電設計計算的基本依據和方法，計算負荷確定得是否正確無誤，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經濟合理。對供電的可靠性非常重要。如計算負荷確定過大，將使

8、電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導線電纜處過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確負荷計算的重要性。負荷計算不僅要考慮近期投入的負荷，更要考慮未來幾年發(fā)展的遠期負荷，如果只考慮近期負荷來選擇各種電氣設備和導線電纜，那隨著經濟的發(fā)展，負荷不斷增加，不久我們選擇的設備和線路就不能滿足要求了。所以負荷計算是一個全面地分析計算過程，只有負荷分析正確無誤，我們的變電站設計才有成功的希望。2.2 待建變電站負荷計算2.2.1 35kV 側 近期負荷：P近35=15+10+15+20=60MW (2.1) 遠期負荷：P遠35=20MW (2.2) =60+

9、20=80MW (2.3) P35k(1+k")=80*0.9*(1+0.08)=77.76MW (2.4)Q35P·tgP·tg(cos10.85)=48.20 MVar (2.5) 視在功率 Sg35=91.482 MVA (2.6) IN35 =1.509kA (2.7)2.2.2 10kV 側 近期負荷：P近10=0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW (2.8) 遠期負荷：P遠10=6MW (2.9) =5.29+6=11.29MW (2.10)P10 k(1+k")=11.29*0.85*(1+0

10、.08)=10.364MW (2.11) Q10P·tgP·tg(cos10.85)=6.423 MVar (2.12) 視在功率 Sg10=12.192 MVA (2.13) IN10 =0.7039kA (2.14)2.2.3 站用電容量 Sg所0.057MVA (2.15)2.2.4 待建變電站供電總容量 S=Sg35+Sg10+Sg所= 91.482+12.192+0.057103.731(MVA) (2.16) P=P35+P10+P所=77.76+10.364+0.0588.174(MW) (2.17)第3章 變壓器的選擇主變的容量、臺數直接影響主接線的形式和配

11、電裝置的結構，它的選擇依據除了依據基礎資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)聯系的緊密程度。另外主變選擇的好壞對供電可靠性和以后的擴建都有很大影響?？傊髯兊倪x擇關系到待建變電站設計的成功與否，所以對主變的選擇我們一定要全方面考慮。既要滿足近期負荷的要求也要考慮到遠期。3.1 變電所主變壓器的選擇有以下幾點原則：(1).在變電所中，一般裝設兩臺主變壓器；終端或分支變電所，如只有一個電源進線，可只裝設一臺主變壓器；對于330kV、550kV變電所，經技術經濟為合理時，可裝設34臺主變壓器。(2).對于330kV及以下的變電所，在設備運輸不受條件限制時，均采用三相變壓器。500kV變電所，應經技術

12、經濟論證后，確定是采用三相變壓器，還是單相變壓器組，以及是否設立備用的單相變壓器。(3).裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺是當停運后，其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的60%以上，并應保證用戶的一級和全部二級負荷的供電。(4).具有三種電壓等級的變電所，如各側的功率均達到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但需裝設無功補償設備時，主變壓器一般先用三繞組變壓器。(5).與兩種110kV及以上中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，一般優(yōu)先選用自耦變壓器，當自耦變壓器的第三繞組接有無功補償設備時，應根據無功功率的潮流情況，校驗公共繞組容量，以免在某種運行方式下，限制自耦變壓器輸出功

13、率。(6).500kV變電所可選用自耦強迫油循環(huán)風冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓(即短路電壓)，應根據電網情況、斷路器斷流能力以及變壓器結構選定。(7).對于深入負荷中心的變電所，為簡化電壓等級和避免重復容量，可采用雙繞組變壓器。3.2 主變臺數的確定由原始資料可知，待建變電站是在農網改造的大環(huán)境下建設的。負荷大，出線多，且農用電受季節(jié)影響大，所以考慮初期用兩臺大容量主變。兩臺主變壓器，可保證供電的可靠性，避免一臺變壓器故障或檢修時影響對用戶的供電。隨著未來經濟的發(fā)展，可再投入一臺變壓器。3.3 主變壓器容量的確定主變壓器容量一般按變電所建成后510年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期1020年的

14、負荷發(fā)展，對于城市郊區(qū)變電所，主變壓器應與城市規(guī)劃相結合。此待建變電站坐落在郊區(qū)，10kV主要給某開發(fā)區(qū)供電，35kV主要給下面鄉(xiāng)鎮(zhèn)及幾個大企業(yè)供電?？紤]到開發(fā)區(qū)及其鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展速度非?？?，所以我們選擇大容量變壓器以滿足未來的經濟發(fā)展要求。確定變壓器容量:(1).變電所的一臺變壓器停止運行時，另一臺變壓器能保證全部負荷的60%，即:=S60%=103.731×60%62.241(MVA)(2).單臺變壓器運行要滿足一級和二級負荷的供電需要一，二級負荷為:15+10+0.63+0.42+0.78=26.83MVA所以變壓器的容量最少為62.241MVA3.4 變壓器類型的確定3.4.1

15、相數的選擇變壓器的相數形式有單相和三相，主變壓器是采用三相還是單相，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。一臺三相變壓器比三臺單相變壓器組成的變壓器組，其經濟性要好得多。規(guī)程上規(guī)定，當不受運輸條件限制時，在330kV及以下的發(fā)電廠用變電站，均選用三相變壓器。同時，因為單相變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，而不作考慮。因此待建變電站采用三相變壓器。3.4.2 繞組形式繞組的形式主要有雙繞組和三繞組。規(guī)程上規(guī)定在選擇繞組形式時，一般應優(yōu)先考慮三繞組變壓器，因為一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制電器和輔助設備，比兩臺雙繞組變壓器都較少。對深入引進負荷中心，具有直接從高壓

16、變?yōu)榈蛪汗╇姉l件的變電站，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。三繞組變壓器通常應用在下列場合：(1).在發(fā)電廠內，除發(fā)電機電壓外，有兩種升高電壓與系統(tǒng)連接或向用戶供電。(2).在具有三種電壓等級的降壓變電站中，需要由高壓向中壓和低壓供電，或高壓和中壓向低壓供電。(3).在樞紐變電站中，兩種不同的電壓等級的系統(tǒng)需要相互連接。(4).在星形-星形接線的變壓器中，需要一個三角形連接的第三繞組。本待建變電站具有110kV,35kV,10kV三個電壓等級所以擬采用三繞組變壓器。3.4.3 普通型和自耦型的選擇自耦變壓器是一種多繞組變壓器，其特點就是其中兩個繞組除有電磁聯系外，在電路上也

17、有聯系。因此，當自耦變壓器用來聯系兩種電壓的網絡時，一部分傳輸功率可以利用電磁聯系，另一部分可利用電的聯系，電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面積和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的經濟效益非常顯著。由于自耦變壓器的結構簡單、經濟，在110kV級以上中性點直接接地系統(tǒng)中，應用非常廣泛，自耦變壓器代替普通變壓器已經成為發(fā)展趨勢。因此，綜合考慮選用自耦變壓器。3.4.4 中性點的接地方式電網的中性點的接地方式，決定了主變壓器中性點的接地方式。本變電站所選用的主變?yōu)樽择钚腿@組變壓器。規(guī)程上規(guī)定：凡是110kV-500kV側其中性點必須要直接接地或經小阻抗接地

18、(大電流接地系統(tǒng))；主變壓器6-63kV采用中性點不接地(小電流接地系統(tǒng))。中性點直接接地系統(tǒng)主要優(yōu)點是發(fā)生三相短路時，未故障相對地電壓不升高，因此，電網中設備各相對地絕緣水平取決于相電壓，使電網的造價在絕緣方面的投資越低，當電壓越高，其經濟效益越明顯，因此我國規(guī)定電壓大于或等于110kV的系統(tǒng)采用中性點直接接地。所以主變壓器的110kV側中性點采用直接接地方式，35kV，10kV側中性點采用不接地方式。3.4.5 變壓器類型的確定綜上所述和查有關變壓器型號手冊所選主變壓器的技術數據如下表：表3-1 變壓器型號型號及容量(kVA)額定容比高壓/中壓/低壓(%)額定電壓高壓/中壓/低壓(kV)空

19、載損耗(kW)-負載損耗(kW)空載電流%阻抗電壓(% )高中高低中低SFS7-63000/110100/100/50121/38.5/10.5773000.810.5186.5表3-2 變壓器型號型號額定容量(kVA)重量(T)外形尺寸(MM)油重運輸重總重LBHHLTSSZ9-63000/1106300015.972.181.278804890605087202000繞組排列方式:由原始資料可知，變電所主要是從高壓側向中壓側供電為主，向低壓側供電為輔。因此選擇降壓結構，能夠滿足降壓要求，主要根據的依據的電力系統(tǒng)分析，其繞組排列方式如下圖所示圖3-1 繞組排列方式根據以上分析結果，最終選擇型

20、號如下：SFSZ763000/110，其型號意義及技術參數如下：圖3-2 型號意義及技術參數第4章 電氣主接線電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設計的首要部分，也是構成電氣系統(tǒng)的主要部分。電氣主接線是由電氣設備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網絡，故又稱為一次接線。由于本設計的變電站有三個電壓等級，所以在設計的過程中首先分開單獨考慮各自的母線情況，考慮各自的出線方向。論證是否需要限制短路電流，并采取什么措施，擬出幾個把三個電壓等級和變壓器連接的方案，對選出來的方案進行技術和經濟綜合比較，確定最佳主接線方案。4.1 對電氣主接線的基本要求對電氣主接線的基本要

21、求，概括地說包括可靠性、靈活性和經濟性三方面4.1.1 可靠性安全可靠是主接線的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。電氣主接線的可靠性不是絕對的。所以在分析電氣主接線的可靠性時，要考慮發(fā)電廠和變電站的地位和作用、用戶的負荷性質和類別、設備的制造水平及運行經驗等諸多因素。4.1.2 靈活性電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活的進行運行方式的轉換。靈活性包括以下幾個方面：(1).操作的靈活性 (2).調度的靈活性(3).擴建的靈活性4.1.3 經濟性在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性和經濟性之間。通常設計應滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理。經濟性主要通過以下幾個方面考慮

22、：(1).節(jié)省一次投資。如盡量多采用輕型開關設備等。(2).占地面積少。由于本變電站占用農田所以要盡量減少用地。(3).電能損耗小。電能損耗主要來源變壓器，所以一定要做好變壓器的選擇工作。(4).另外主接線還應簡明清晰、運行維護方便、使設備切換所需的操作步驟少，盡量避免用隔離開關操作電源。4.2 電氣主接線的基本原則電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準則，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各種技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能的節(jié)省投資，就地取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原

23、則。4.3 待建變電站的主接線形式4.3.1 110kV側方案(一) 單母線分段接線圖4-1 單母線分段接線示意圖分段的單母線的評價為:優(yōu)點:(1).具有單母線接線簡單、清晰、方便、經濟、安全等優(yōu)點。(2).較之不分段的單母線供電可靠性高，母線或母線隔離開關檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關短路時，非故障母線段可以實現完全不停電，而后者則需短時停電。(3).運行比較靈活。分段斷路器可以接通運行，也可斷開運行。(4).可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。缺點:(1).任一分段母線或母線隔離開關檢修或故障時，連接

24、在該分段母線上的所有進出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數較多的配電裝置仍是嚴重的缺點。(2).檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴重缺點。因為電壓等級高的斷路器檢修時間較長，對用戶影響甚大。方案(二) 不分段的雙母線 圖4-2 不分段的雙母線接線示意圖雙母線接線的特點：(1).可輪流檢修母線而不影響正常供電。(2).檢修任一母線側隔離開關時，只影響該回路供電。(3).工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時停電并能迅速恢復供電。(4).可利用母聯斷路器替代引出線斷路器工作。(5).便于擴建。(6).由于雙母線接線的設備較多、配電裝置復雜，運行中需要用隔

25、離開關切換電路，容易引起誤操作；同時投資和占地面積也較大。方案(三) 單母分段帶旁路接線圖4-3 單母分段帶旁路接線示意圖單母分段帶旁路接線的特點：優(yōu)點:(1).單母分段帶旁路接線方式采用母線分斷路器和旁路母線斷路器，供電可靠性比單母分段接線更高，運行更加靈活，一般用在35-110kv的變電所的母線。(2).旁路母線是為檢修斷路器而設的，通常采用可靠性高，檢修周期長的SF6斷路器，或氣體絕緣金屬封閉開關設備時，可取消旁路母線。缺點(1).單母分段帶旁路接線倒閘操作比較復雜，占地面積比較大，花費比較高。以上三種方案比較：方案(一)主接線供電可靠性與靈活性高，用于110KV，出線回路適合本站設計，

26、因此此方案可行。方案(二)由于雙母線接線具有較高的可靠性，這種接線在大、中型發(fā)點廠和變電站得到廣泛的使用。用于電源較多、輸送和穿越功率較大、要求可靠性和靈活性較高的場合。因此此方案不可行。方案(三)在供電可靠性與靈活性方面能滿足本站供電要求，但考慮到接線較復雜，占地面積大且費用較高，所以也不符合要求。4.3.2 35kV側方案(一) 單母線分段接線圖4-4 單母線分段接線示意圖對用斷路器分段的單母線的評價為:優(yōu)點：(1).具有單母線接線簡單、清晰、方便、經濟、安全等優(yōu)點。(2).較之不分段的單母線供電可靠性高，母線或母線隔離開關檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關分段的單母線接線相比

27、，母線或母線隔離開關短路時，非故障母線段可以實現完全不停電，而后者則需短時停電。(3).運行比較靈活。分段斷路器可以接通運行，也可斷開運行。(4).可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。缺點：(1).任一分段母線或母線隔離開關檢修或故障時，連接在該分段母線上的所有進出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數較多的配電裝置仍是嚴重的缺點。(2).檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴要缺點。因為電壓等級高的斷路器檢修時間較長，對用戶影響甚大。方案(二) 內橋接線圖4-5 內橋接線示意圖內橋接線中,橋回路置于線路斷路器內側,此

28、時線路經線斷路器和隔離開關接至橋接點，構成獨立單元；而變壓器支路只經過隔離開關與橋接點相連，是非獨立單元。內橋接線的特點為：(1).線路操作方便。如線路發(fā)生故障，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三回路可繼續(xù)工作，并保持相互的聯系。(2).正常運行時變壓器操作復雜。(3).橋回路故障或檢修時全廠分裂為兩部分，使兩個單元之間失去聯系；同時，出現斷路器故障或檢修時，造成該回路停電。為此，在實際接線中可采用設外跨條來提高運行靈活性。內橋接線使用于兩回進線兩回出線且線路較長、故障可能性較大和變壓器不需要經常切換的運行方式的變電站中。方案(三) 外橋接線圖4-6 外橋接線示意示意圖外橋接線的特點為：(1).變

29、壓器操作方便。(2).線路投入與切除時，操作復雜。如線路檢修或故障時，需斷開兩臺斷路器，并使該側變壓器停止運行，需經倒閘操作恢復變壓器工作，造成變壓器短時停電，這剛好與內橋相反，概括為“外橋外不便”。(3).橋回路故障或檢修時全廠分裂為兩部分，使兩個單元之間失去聯系；同時，出線側斷路器故障或檢修時，造成該側變壓器停電。此外，在實際接線中可采用設內跨條來提高運行靈活性。外橋接線適用于兩回進線兩回出線且線路較短故障可能性小和變壓器需要經常切換，而且線路有穿越功率通過的變電站中。以上三種方案比較：方案(一)雖此主接線供電可靠性與靈活性高，此方案適合出線回路比較多的，因此此方案可行。方案(二)(三)兩

30、回進線，兩回出線，但此方案適合出線較多，因此方案不可行。故35kv側應采用方案(一)的接線。4.3.3 10kV側方案(一) 單母線接線圖4-7 單母線接線示意圖優(yōu)點：(1).接線簡單清晰、設備少、操作方便。(2).便于擴建和采用成套配電裝置缺點：(1)不夠靈活可靠，任一元件(母線及母線隔離開關等)故障或檢修均需使整個配電裝置停電。(2)單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需停電，在用隔離開關將故障的母線分開后才能恢復非故障段的供電。方案(二) 單母線分段接線圖4-8 單母線分段接線示意圖優(yōu)點:(1).具有單母線接線簡單、清晰、方便、經濟、安全等優(yōu)點。(2).較之不分段的單母

31、線供電可靠性高，母線或母線隔離開關檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關短路時，非故障母線段可以實現完全不停電， 而后者則需短時停電。(3).運行比較靈活。分段斷路器可以接通運行，也可斷開運行。(4).可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。缺點:(1).任一分段母線或母線隔離開關檢修或故障時，連接在該分段母線上的所有進出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數較多的配電裝置仍是嚴重的缺點。(2).檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴要缺點。因為電壓等級高的斷路器檢修時間較長

32、，對用戶影響甚大。方案(三) 單母分段帶旁路接線圖4-9 單母分段帶旁路接線示意圖優(yōu)點:(1).單母分段帶旁路接線方式采用母線分斷路器和旁路母線斷路器，供電可靠性比單母分段接線更高，運行更加靈活，一般用在35-110kv的變電所的母線。(2).旁路母線是為檢修斷路器而設的，通常采用可靠性高，檢修周期長的SF6 斷路器，或氣體絕緣金屬封閉開關設備時，可取消旁路母線。缺點:(1).單母分段帶旁路接線倒閘操作比較復雜，占地面積比較大，花費比較高。以上三種方案比較：方案(一)的雖接線簡單、清晰、設備少、操作方便，投資少，便于擴建，但供電可靠性差，不能滿足對不允許停電的重要用戶的供電要求，方案(三)在供

33、電可靠性與靈活性方面能滿足本站供電要求，但考慮到接線較復雜，占地面積大且費用較高，所以也不符合要求，而方案(二)恰好符合本站設計所須的可靠性與經濟性的要求，所以10kv側采用方案(二)的接線。由以上分析比較，可得變電站的主接線方案為：110KV采用單母分段接線，35KV采用單母分段接線，10KV采用單母分段接線。綜合以上三種主接線所選的接線方式，畫出主接線圖,見附圖一。第5章 短路電流計算5.1 短路電流計算的目的和條件短路是電力系統(tǒng)中較常發(fā)生的故障。短路電流直接影響電器的安全，危害主接線的運行。為使電氣設備能承受短路電流的沖擊，往往需選用大容量的電氣設備。這不僅增加了投資，甚至會因開斷電流不

34、能滿足而選不到符合要求的電氣設備。因此要求我們在設計變電站時一定要進行短路計算。5.1.1 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的設計中，短路計算是其中的一個重要內容。其計算的目的主要有以下幾個方面：.電氣主接線的比較。.選擇導體和電器。.在設計屋外高型配電裝置時，需要按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。.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。.接地裝置的設計，也需要用短路電流。5.1.2 短路電流計算條件5.1.2.1 基本假定:.正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；.所有電源的電動勢相位、相角相同；.電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負荷下運行；.短路發(fā)生在短路電

35、流為最大值的瞬間；.不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；.除去短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計；.元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍；.輸電線路的電容忽略不計。 一般規(guī)定:.驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應本工程設計規(guī)劃容量計算，并考慮遠景的發(fā)展計劃；.選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響；.導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。5.2 短路電流的計算步驟和計算結果5.2.1 計算步驟在工程計算中，短路

36、電流其計算步驟如下：(1).選定基準電壓和基準容量，把網絡參數化為標么值；(2).畫等值網絡圖；(3).選擇短路點；(4).按短路計算點化簡等值網絡圖，求出組合阻抗；(5).利用實用曲線算出短路電流。5.2.2計算各回路電抗(取基準功率Sd=100MVA Ud=UaV)圖5-1 阻抗分布示意圖根據上面所選的參數進行計算：X1X2X0.4×80×0.241 (5.1)X3X41/200×(UK12%UK31%UK23%) (5.2)1/200×(10.5186.5)×0.175X5X61/200×(UK12%UK23%UK31%) (5

37、.3)1/200×(10.56.518)×-0.0080X7X81/200×(UK23%UK31%UK12%) (5.4)1/200×(6.51810.5)×0.111由于兩臺變壓器型號完全相同，其中性點電位相等，因此等值電路圖可化簡為:圖5-2 阻抗分布示意圖X13=X1/2=0.241/2=0.1205X10=X3/2=0.175/2=0.0875X11=X5/2=-0.008/2=-0.0040 X12=X7/2=0.111/2=0.0555計算各短路點的最大短路電流(1).K點短路時X*X130.1205 (5.5)I"&qu

38、ot;*IS*1X*10.1205=8.299 (5.6)短路次暫態(tài)電流：I"SISI"S*Id8.299×4.166(kA) (5.7)短路沖擊電流：ish.S2.55I"S2.55×4.16610.624(kA) (5.8)全電流最大有效值：Ish.S 1.51*I"S1.51×4.166=6.2816(kA) (5.9)短路電流容量：Sd"=I"S Un=829.78(MVA) (5.10)(2).K2點短路時X*X13+X10+X11=0.1205+0.0875+0.0040=0.204 (5.1

39、1)I"*I S*1X*1/0.204=4.902 (5.12)短路次暫態(tài)電流：I"SISI"S*Id4.902×=7.649(kA) (5.13)短路沖擊電流：ish.S2.55*I"S2.55×7.64919.505(kA) (5.14)全電流最大有效值：Ish.S1.51*I"S1.51×7.649=11.550(kA) (5.15)短路電流容量：Sd"= I"SUn=490.179(MVA) (5.16)(3).K3點短路時X*X13+X10+X12=0.1205+0.0875+0.05

40、55=0.2635 (5.17)I"*I S*1X*1/0.2635=3.795 (5.18)短路次暫態(tài)電流：I"SISI"S*Id3.795×=20.868(kA) (5.19)短路沖擊電流：ish.S2.55*I"S2.55×20.86853.213(kA) (5.20)全電流最大有效值：Ish.S 1.51*I"S 1.51×20.868=31.511(kA) (5.21)短路電流容量：Sd"= I"SUn=379.505(MVA) (5.22)從計算結果可知，三相短路較其它短路情況嚴重，

41、它所對應的短路電流周期分量和短路沖擊電流都較大，因此，在選擇電氣設備時，主要考慮三相短路的情況。第6章 配電裝置及電氣設備的配置與選擇6.1 導體和電氣設備選擇的一般條件導體和電氣設備選擇是電氣設計的主要內容之一。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電器設備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來效驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。

42、6.1.1 一般原則:(1).應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；(2).應按當地環(huán)境條件校核；(3).選擇導體時應盡量減少品種；(4).應力求技術先進和經濟合理；(5).擴建工程應盡量使新老電器型號一致；(6).選用的新產品，均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格；6.1.2 技術條件選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。6.1.2.1長期工作條件(1).電壓選用電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug，即:UmaxUg(2).電流選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工

43、作電流Ig，即:IeIg由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。所選用電器端子的允許荷載，應大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。 短路穩(wěn)定條件校驗的一般原則:(1).電器在選定后按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。(2).用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。(3).短路的熱穩(wěn)定條件It*tQdt2式中 Qdt在計算時間tjs秒內，短路電流的熱效應(kA s)It t秒內設備允許通過的

44、熱穩(wěn)定電流有效值(kA)t 設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間(s)校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間tjs按下式計算：tjs=tb+td式中 tb繼電保護裝置后備保護動作時間(s)td斷路器全分閘時間(s)(4).短路動穩(wěn)定條件ichidfIchIdf式中 ich短路沖擊電流峰值(kA) idf短路全電流有效值(kA) Ich電器允許的極限通過電流峰值(kA) Idf電器允許的極限通過電流有效值(kA)6.1.2.3絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內、外絕緣保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網中出現的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數值時，

45、應通過絕緣配合計算，選用適當的過電壓保護設備。6.1.3 環(huán)境條件環(huán)境條件主要有溫度、日照、風速、冰雪、濕度、污穢、海拔、地震。按照規(guī)程上的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+40ºC時，允許按照額定電流長期工作。當電器安裝點的環(huán)境溫度高于+40ºC時，每增加1ºC建議額定電流減少1.8% ；當低于+40ºC時，每降低1ºC，建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。6.2 設備的選擇6.2.1 斷路器的選擇6.2.1.1 高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關電器。高壓斷路器主要功能是：正常運行倒換運行方式，把設

46、備或線路接入電網或退出運行，起控制作用；當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切斷故障回路，保證無故障部分正常運行，起保護作用。其最大特點就是斷開電器中負荷電流和短路電流。高壓斷路器全型號的表示和含義如下：6. 高壓斷路器按下列條件進行選擇和校驗(1).選擇高壓斷路器的類型，按目前我國能源部要求斷路器的生產要逐步走向無油化，因此6220kV要選用SF6斷路器。(2).根據安裝地點選擇戶外式或戶內式。(3).斷路器的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)電流。(4).斷路器的額定電壓不小于變電所所在電網的額定電壓。(5).校核斷路器的斷流能力，一般可按斷路器的額定開斷電流大于或等于斷路器觸頭剛分開時實際開斷

47、的短路電流周期分量有效值來進行選擇，當斷路器的額定開斷電流比系統(tǒng)的短路電流大得多的時，為了簡化計算也可用次暫態(tài)短路電流進行選擇。(6).熱穩(wěn)定校驗應滿足的條件是：短路的熱效應小于斷路器在tk時間內的允許熱效應。(7).動穩(wěn)定校驗應滿足的條件是：短路沖擊電流應小于斷路器的動穩(wěn)定電流，一般在產品目錄是給出的極限過電流峰值。(8).按短路關合電流選擇，應滿足條件是：斷路器額定關合電流不少于短路沖擊電流ish一般斷路器的額定關合電流等于動穩(wěn)定電流。6. 110kV側斷路器的選擇:(1).該回路為110kV電壓等級，故可選用六氟化硫斷路器。(2).斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。(3).回路額定電壓

48、Ue110kV的斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過斷路器的最大持續(xù)電流ImaX=1.05×=0.547(kA) (4).為了維護和檢修的方便，選擇統(tǒng)一型號的SF6斷路器。如下表：型號額定電壓kV額定電流A最高工作電壓kV額定開斷電流kA動穩(wěn)定電流kA3S熱穩(wěn)定電流kA額定峰值耐受電流 kA固有分閘時間S合閘時間SOFPT-110110160012631.58031.5800.030.表6-1 SF6技術參數(5).進行校驗計算開斷電流能力校驗因為三相短路電流大于兩相短路電流，所以選三相短路電流進行校驗，斷路器的額定開斷電流比系統(tǒng)短路電流大得多，可用次暫態(tài)短。，故選I=4.166k

49、A進行校驗所選斷路器的額定開斷電流I。=31.5kAI=4.166kA，則斷流能力滿足要求。短路關合電流的校驗在斷路器合閘之前，若線路已存在斷路故障，則在斷路器合閘過程中，動、靜觸頭間在未接觸時及產生巨大的短路電流，更容易發(fā)生觸頭破壞和遭受電動力的損壞。而且不可避免接通后又自動跳閘。此時還要求能夠切斷電流。因此要進行短路關合電流的校驗。所選斷路器的額定關合電流，即動穩(wěn)定電流為80kA，流過斷路器的沖擊電流為10.624kA，則短路關合電流滿足要求，因為其動穩(wěn)定的校驗參數與關合電流參數一樣，因而動穩(wěn)定也滿足要求。熱穩(wěn)定校驗設后備保護動作時間1.9s，所選斷路器的固有分閘時間0.07，選擇熄弧時間

50、t=0.03S。則短路持續(xù)時間t=1.9+0.07+0.03=2s。因為電源為無限大容量，非周期分量因短路持續(xù)時間大于1s而忽略不計則 短路熱效應 Qk=I"2t=4.1662×允許熱效應 Ir2t=31.52×Ir2tQk 熱穩(wěn)定滿足要求。以上各參數經校驗均滿足要求，故選用OFPT(B)-110斷路器。6.2.1.4 35kV側斷路器的選擇:(1).該回路為35kV電壓等級，故選用六氟化硫斷路器。(2).斷路器安裝在戶內，故選用戶內斷路器。(3).回路電壓35 kV，因此選用額定電壓Ue35kV的斷路器，且其額定電流大于通過斷路器的最大持續(xù)電流Imax=1.05

51、×1.4989(kA)(4).為方便運行管理及維護，選同一型號產品，初選LN8-35斷路器其參數如下：表6-2 LN8-35技術指標型號額定電壓kV額定電流A最大工作電壓kV額定開斷電流kA極限開斷電流額定斷流容量kVA極限通過電流4S熱穩(wěn)定電流kA固有分閘時間s有效值峰值LN8-3535160040.52525160036.663250.06(5).對所選的斷路器進行校驗斷流能力的校驗流過斷路器的短路電流IK=7.649。所選斷路器的額定開斷電流I=25kVIK，即斷路器的斷流能力滿足要求。動穩(wěn)定校驗所選斷路器的動穩(wěn)定電流等于極限通過電流峰值idw=63kA,流過斷路器的沖擊電流ish=19.505kAidw，則動穩(wěn)定滿足要求。熱穩(wěn)定校驗設后備保護動作時間1.9s，所選斷路器的固有分閘時間0.06s，選擇熄弧時間t=0.03s。則短路持續(xù)時間t=1.9+0.06+0.03 =1.99s。以前述的方法算得Qz=7.6492×1.99=116.429 kA2s因為短路持續(xù)時間1s，非周期分量忽略不計，即Qk=Qz=116.429kA2s允許熱效應Ir2t=252×4=2500kA2sQk 所以熱穩(wěn)定滿足要求。從以上校驗可知斷路器滿足使用要求，故確定選用LW8-3