畢業(yè)論文 變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、華北電力大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 論文題目： 變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 王靜波 學(xué)號(hào) 12721137 年級(jí)、專業(yè)、層次： 12級(jí) 電氣工程自動(dòng)化 專升本 函授站： 保定電院 二一四 年八月目 錄1.緒論 （1）2.電氣主接線設(shè)計(jì) （2）2.1根據(jù)原始資料選擇合理的電氣主接線（2）2.2主接線的基本接線形式（2）單母線接線（2）單母線分段接線（2）雙母線接線（3）橋型接線（4）2.3主接線形式的確定（5）3.變壓器選擇 （6） 3.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的確定（6） 3.2 變電所主變壓器容量的確定（6） 3.3 變電站主變壓器形式的選擇 (6)4. 短路電流的計(jì)算 （7） 4.

2、1 短路電流計(jì)算的目的（7） 4.2 短路點(diǎn)的確定（7） 4.3 短路電流的計(jì)算（7）5. 電氣設(shè)備選擇 （10） 5.1正常工作條件包括額定電壓和額定電流（10） 5.2 負(fù)荷電流（11） 5.3 斷路器的選擇（11） 5.4 隔離開關(guān)的選擇（13） 5.5 各級(jí)電壓母線的選擇（13） 5.6絕緣子和穿墻套管的選擇（13）參數(shù)選擇（14）5.7.2 型式選擇（14）5.8電壓互感器的配置和選擇（14）電壓互感器的配置原則（14）6.防雷保護(hù)（16）6.1防雷設(shè)備的規(guī)劃與設(shè)置（16）6.2 避雷針的設(shè)置（16）6.3 避雷線的設(shè)置（16）6.4 避雷器的選擇（16）6.5防雷保護(hù)（16）7.電

3、氣設(shè)備布置（18） 7.1配電裝置應(yīng)滿足的基本要求（18） 7.2室外配電裝置的選擇（18） 7.3室內(nèi)配電裝置的選擇（18） 7.4配電裝置的類型及特點(diǎn)（18） 屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn) (18) 屋外配電裝置特點(diǎn)（18） 成套配電裝置特點(diǎn)（19）參考文獻(xiàn)（20）致謝（21）任 務(wù) 書學(xué)生姓名：王靜波 年級(jí)專業(yè)層次：12電力專升本學(xué)號(hào)： 12721137 函授站：保定電院一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)、二、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作起止時(shí)間：2014.6.2 2014.9.1三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求：1. 按照任務(wù)書的要求與進(jìn)度完成畢業(yè)設(shè)計(jì)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)工作。2. 變電站的

4、設(shè)計(jì)滿足可靠性，經(jīng)濟(jì)性的要求。3. 設(shè)計(jì)方案合理、短路計(jì)算準(zhǔn)確、設(shè)備選擇適當(dāng)、防雷設(shè)計(jì)切合實(shí)際。4. 設(shè)計(jì)成果：1）.設(shè)計(jì)說(shuō)明書、計(jì)算書。設(shè)備概算表各一份。2）.設(shè)計(jì)圖紙基本要求： 電氣主接線圖1張（1號(hào)圖紙），變電所總平面圖1張（1號(hào)圖紙），低壓室內(nèi)配電裝置配置圖1張（2號(hào)圖紙），配電裝置斷面圖2張（2號(hào)圖紙），防雷保護(hù)和接地布置圖1張（2號(hào)圖紙）5. 按畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范和要求撰寫畢業(yè)論文。四、 分階段完成時(shí)間：1. 查閱資料，熟悉課題。2014.6.2 2014.6.252. 變壓器臺(tái)數(shù)、容量確定及主接線設(shè)計(jì)。2014.6.26 2014.7.103. 短路計(jì)算。2014.7.11 2014.

5、7.194. 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)。2014.7.20 2014.7.305. 室內(nèi)外配電裝置設(shè)計(jì)。2014.7.31 2014.8.76. 防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2014.8.08 2014.8.177. 撰寫論文及繪圖。2014.8.18 2014.9.1五、原始數(shù)據(jù)和參考資料： 一）.原始數(shù)據(jù)：1. 變電所類型：終端變電所2. 電壓等級(jí)： 110/10kV3. 負(fù)荷情況： 10kV：最大負(fù)荷40MW，最小負(fù)荷30MW，Tmax=6000h cos=0.8，類負(fù)荷占60%4. 出線回路： 10kV：出線13回5. 系統(tǒng)情況： 110kV：4回進(jìn)線，系統(tǒng)等值電抗0.15（SB=100MWA，UB

6、=UP）6. 環(huán)境條件：（1） 最高溫度：40最高溫度40，最低溫度-20，年平均溫度20（2） 土壤電阻率： 400歐米（3） 當(dāng)?shù)乩妆┤眨?40日/年二）參考資料1發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考 黃純?nèi)A2電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè).(第一冊(cè)) 西北、東北電力設(shè)計(jì)院3發(fā)電廠、變電所電氣主接線和布置 西北電力設(shè)計(jì)院4發(fā)電廠、變電所電氣主接線和設(shè)計(jì) 西安交大1緒論電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、升降壓變電站、輸配電線路和用戶組成的。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1。我國(guó)電力建設(shè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來(lái)越大，短路電流不斷增大，對(duì)電氣設(shè)備等要求越來(lái)越高?，F(xiàn)代電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大

7、，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性要求也越來(lái)越高。本課題研究的是110kV變電站一次部分設(shè)計(jì)。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響了電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著交換和分配電能的作用。這就要求變電站的一次部分設(shè)計(jì)的電氣主接線形式經(jīng)濟(jì)合理；一次電氣設(shè)備的選型、數(shù)量、產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程要求；變電站平面布置在要符合國(guó)家規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)的前提下盡量節(jié)省土地。只有這樣變電站建成后才能可靠運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，最大限度地為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。本次110kV變電站電氣部分設(shè)計(jì)主要為電氣一次部分設(shè)計(jì)，未考慮土建部分和二次部分。關(guān)鍵詞：變電站，變壓器，電氣主接線2電氣主接線設(shè)計(jì)2.1根據(jù)原始資料選擇合

8、理的電氣主接線變電站主接線的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負(fù)荷性質(zhì)、出線回?cái)?shù)等條件和具體情況確定。通常變電站主接線的高壓側(cè)，應(yīng)盡可能采用斷路器數(shù)目較少的接線，以節(jié)省投資，隨著高壓進(jìn)線回?cái)?shù)的不同，可采用橋型、單母線、雙母線及單母線分段接線等。對(duì)電氣主接線的基本要求：保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量，具有一定的靈活性和方便性，具有經(jīng)濟(jì)性，具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性，接線簡(jiǎn)單、清晰、操作方便。電氣主接線的設(shè)計(jì)原則：主接線在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用；考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模；考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線影響；考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響；考慮備用容量的有無(wú)和其大小對(duì)

9、主接線的影響。2.2主接線的基本接線形式 單母線接線整個(gè)配電裝置只有一組母線，所有電源和出線都接在同一組母線上，是母線制中最原始和最簡(jiǎn)單的接線。優(yōu)點(diǎn)：(1）簡(jiǎn)單清晰，采用設(shè)備少(2) 操作方便，便于擴(kuò)建缺點(diǎn)：不夠靈活，任一元件的故障或檢修均需使整個(gè)配電裝置停電適用范圍：(1） 6-10KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)五回時(shí)(2) 35-60KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)三回時(shí)(3) 110-220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)兩回時(shí)圖1-1 單母線接線 單母線分段接線當(dāng)出線回路數(shù)增多時(shí)，單母線供電不夠可靠，而需要用斷路器將母線分段。優(yōu)點(diǎn)：(1) 用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同的段引出

10、兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電，保證重要用戶的供電。（2） 當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電，調(diào)度靈活。缺點(diǎn)：(1)當(dāng)一段母線或隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該回路必須停止工作。 (2)當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。圖1-2單母線分段接線適用范圍：(1) 610kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時(shí)(2)110KV-220KV進(jìn)線為4回時(shí) 雙母線接線 具有兩組母線：工作母線，備用母線，每回線路經(jīng)一臺(tái)斷路器和兩組隔離開關(guān)分別與兩組母線連接，母線之間通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接，其具有如下特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1) 運(yùn)行調(diào)度靈活(2) 檢修任一母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶連續(xù)

11、供電(3) 檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只停該回路(4) 母線故障時(shí)能迅速恢復(fù)供電(5) 擴(kuò)建及試驗(yàn)方便缺點(diǎn)：(1) 占地面積大，投資多(2)設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜 適用范圍：110-220KV配電裝置當(dāng)出線回路數(shù)為5回以上時(shí)。圖 1-3雙母線接線2.2.4 內(nèi)橋型接線優(yōu)點(diǎn)：(1)兩個(gè)進(jìn)線。兩個(gè)出線四個(gè)回路中只有三臺(tái)斷路器，所用斷路器數(shù)量較少，是最經(jīng)濟(jì)的接線(2)內(nèi)橋接線連接橋斷路器在變壓器側(cè)，并設(shè)置了橋斷路器，兩臺(tái)斷路器在進(jìn)線側(cè)，使得進(jìn)線的操作更加靈活方便。當(dāng)一路進(jìn)線發(fā)生故障時(shí)，故障線路的斷路器斷開，備自投裝置將聯(lián)絡(luò)斷路器合上，不影響變壓器的運(yùn)行。缺點(diǎn)：當(dāng)變壓器進(jìn)行投切操作時(shí)，需要將相應(yīng)的線

12、路停電。的其他倆臺(tái)斷路器接在線路上，因此線路的投入與切除比較方便，并且當(dāng)線路發(fā)生斷路故障時(shí) ，僅故障線路的DL跳閘 ，不影響其他回路運(yùn)行。適用范圍：進(jìn)線線路故障較多，線路路徑較長(zhǎng)，變壓器又不需要經(jīng)常切換的變電站，一般110KV終端型變電站采用這種接線。外橋型接線優(yōu)點(diǎn)：(1)兩個(gè)進(jìn)線。兩個(gè)出線四個(gè)回路中只有三臺(tái)斷路器，所用斷路器數(shù)量較少，也是最經(jīng)濟(jì)的接線(2)外橋接線連接橋斷路器在線路側(cè)，并設(shè)置了橋斷路器，兩臺(tái)斷路器在出線側(cè)，因此變壓器的投入與切除比較方便缺點(diǎn)：線路故障或檢修時(shí)，需要停運(yùn)相應(yīng)的變壓器。適用范圍：進(jìn)線線路故障較少，線路路徑較短，變壓器需要經(jīng)常切換的變電站，一般110kV終端型變電站

13、采用這種接線。圖1.4橋型接線2. 3主接線形式的確定110KV側(cè)：此變電站進(jìn)線側(cè)為四回進(jìn)線，是電網(wǎng)終端變電站，其負(fù)荷為地區(qū)性負(fù)荷。采用雙母線接線形式投資比較大，從可靠性和負(fù)荷的等級(jí)上分析，110kV側(cè)采用單母線分段接線方式，在線路故障或切除投入時(shí)，不影響其余回路工作，而變壓器故障或切除投入時(shí)不會(huì)使相應(yīng)線路短時(shí)停電，并且投資要比雙母線接線方式要小且易擴(kuò)展，所以選擇110kV側(cè)單母線分段接線。10KV側(cè)：采用單母線分段接線，調(diào)度靈活也可重要客戶提供雙電源供電，保證供電的可靠性。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場(chǎng)合。所以選擇10kV側(cè)單母線分段接線

14、。 變壓器選擇3.1變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的確定（1）對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電站，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(tái)主變壓器為宜。（2）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。（3）對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的變電所，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的1-2級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量?？紤]到該變電站為終端變電站，考慮到負(fù)荷的重要性和供電的可靠性。故選用兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行，兩臺(tái)主變壓器容量相等。3.2變電所主變壓器容量的確定（1）主變壓器容量的選擇，除依據(jù)原始資料外，還應(yīng)考慮變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-

15、20年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)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(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%-80%?？紤]到10kV側(cè)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷側(cè)的情況。所以，兩臺(tái)主變壓器最少應(yīng)各自承擔(dān)20MVA。當(dāng)一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)則承擔(dān)70%為28MVA?？紤]到變壓器超負(fù)荷使用的情況。故選兩臺(tái)25MVA的主變壓器就可滿足負(fù)荷需求。經(jīng)挑選，選用SFZ11-25000/110,空載損耗27

16、.6KW，負(fù)載損耗107.5kw,空載電流1.5，短路阻抗10.53.3 變電站主變壓器型式的選擇本站是具有兩種電壓等級(jí)的變電站，而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定 對(duì)電力系統(tǒng)一般要求10kV及以下變電站采用一級(jí)有載調(diào)壓變壓器。故本站主變壓器選用有載兩圈變壓器。我國(guó)110kV及以上電壓變壓器繞組都采用Y連接； 35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。故主變參數(shù)如下：0.6Pm=0.6*=24MVA所以上兩臺(tái)25MVA，型號(hào)為SFZ11-25000、110/10變壓器。型號(hào)電壓組合連接組標(biāo)號(hào)空載損耗負(fù)載損耗空載電流短路阻抗高壓高壓分接范圍低壓SFZ11-250

17、00-110/10110±5*1.5%10 Y,yn027.6107.51.510.5根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范第條自然功率因數(shù)未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變電所，應(yīng)安裝并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)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(diǎn)不接地的星型接線。電力工程電力設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定“對(duì)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(bǔ)償?shù)淖畲笕萘啃詿o(wú)功量，地區(qū)無(wú)功或距離電源點(diǎn)接近的變電所，取較低者。地區(qū)無(wú)功缺額較多或距離電源點(diǎn)較遠(yuǎn)的變電所，取較大者，地區(qū)無(wú)功缺額較多或距離電源點(diǎn)較遠(yuǎn)的變電所取較高者。本變電站選兩臺(tái)7500千乏可調(diào)容無(wú)功補(bǔ)償電容器。4 短路電流的計(jì)算4.1

18、短路電流計(jì)算的目的：1) 在選擇電氣接線時(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，均需要進(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)備正常運(yùn)行和故障時(shí)都能安全可靠的工作，同時(shí)力求節(jié)約資金，這需要計(jì)算短路電流。3) 在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。4) 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)短路電流為依據(jù)4.2短路點(diǎn)的確定：計(jì)算短路電流時(shí)，短路點(diǎn)的選擇，是電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體通過(guò)可能最大的短路電流，變壓器回路中的斷路器應(yīng)考慮在斷路器兩側(cè)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)斷路器的短路電流，然后選短路電流大的一點(diǎn)計(jì)算的短路

19、電流來(lái)選擇設(shè)備。短路是電力系統(tǒng)中最常見的且很嚴(yán)重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會(huì)影響用戶的正常供電，而且會(huì)破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都必須對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算。按三相短路進(jìn)行短路電流計(jì)算?？赡馨l(fā)生最大短路電流的短路電流計(jì)算點(diǎn)有2個(gè)，即110 KV母線短路（K1點(diǎn)），10KV母線短路（K2點(diǎn)）。4.3短路電流的計(jì)算 （1）各回路最大持續(xù)工作電流根據(jù)公式 =COS （3-1） 式中 - 所統(tǒng)計(jì)各電壓側(cè)負(fù)荷容量 - 各電壓等級(jí)額定電壓 - 最大持續(xù)工作電流 = COS =/COS （2）短路電流計(jì)算書線路圖 =

20、100MVA =K1K2123等效電路圖根據(jù)條件查表可得：雙繞組變壓器的阻抗為：Z=10.5% 系統(tǒng)等值電抗為X=0.15取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA，基準(zhǔn)電流Ij=Sj/3Uj，基準(zhǔn)阻抗xj= Uj /Ij= Uj2/ Sj，xj*=xd%/100×Ue2/Se. ×Sj/Uj2 = xd%/100×Sj/Se當(dāng)K1點(diǎn)短路時(shí):X1=0.15,X=0.15Id=1/0.15=6.77KA 短路電流有名值:= Id =6.77×（100/×115）=6.77×0.502=3.40 kA 沖擊電流:=×1.8×3.40

21、=8.65kA最大電流有效值:=3.40×1.51=5.13kAK2點(diǎn)短路時(shí): X12= X34= xd%/100×Sj/Se=10.5/100×100/10=1.05Id =1/ X=1/(1.05+0.15)=0.94短路電流有名值:= Id =0.94×（100/×10.5）=0.94×9.16=8.61kA沖擊電流:=×1.8×8.61=2.55×8.61=21.96kA最大電流有效值:=8.61×1.51=13kA（3）計(jì)算結(jié)果:當(dāng)K1點(diǎn)斷路時(shí): =3.40 kA =8.65 kA =

22、5.13 kA 當(dāng)K2點(diǎn)斷路時(shí): =8.61 kA =21.96 kA =13 kA 5電氣設(shè)備的選擇導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計(jì)，必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、允許方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：1) 應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過(guò)電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2) 應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。3) 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合

23、理。4) 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5) 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。6) 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)真正鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。 5.1 正常工作條件包括額定電壓和額定電流（1）額定電壓 ：選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓Ug,即，Umax>Ug（2）額定電流: 選用的電器額定電流Ie不得低于 所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig ，即Ie>Ig校驗(yàn)的一般原則：（3）短路的熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qdt在計(jì)算時(shí)間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（KA2S）Itt秒內(nèi)設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S

24、）T設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間Ts按下式計(jì)算t=td+tkd式中td 繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間內(nèi)（S）tkd斷路的全分閘時(shí)間（s）(4)短路的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時(shí)電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是：上式中 短路沖擊電流幅值及其有效值 允許通過(guò)動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值(5)絕緣水平： 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過(guò)電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來(lái)確定。由于變壓器短時(shí)過(guò)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(jì)算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。高壓電器沒(méi)有明確的過(guò)

25、載能力，所以在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。5.2負(fù)荷電流（1）主變壓器額定電流：I110e=25000/(×110)×1.05=131.22A×1.05=137.78AI10e=25000/(×10)×1.05=1443.42×1.05=1515.59A（2）負(fù)荷情況：取COS=0.80，各出線回路電流按I= /UeCOS計(jì)算。 110kV側(cè)進(jìn)線總電流：I110=40000/（×115×0.80）=251.03A 10kV側(cè) 出線總電流：I10=40000/（×10.5&

26、#215;0.80）=2749.37 A5.3 斷路器的選擇高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制保護(hù)電器，最大特點(diǎn)是能斷開電路中負(fù)荷電流和短路電流，其主要功能是：在正常運(yùn)行時(shí)，用它來(lái)倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路，保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，能起保護(hù)作用。本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號(hào)斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修。選擇斷路器時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：A在合閘運(yùn)行時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長(zhǎng)期通過(guò)負(fù)荷電流，即使通過(guò)短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。B 在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣

27、性。C 應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時(shí)間。D 應(yīng)有盡可能長(zhǎng)的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便?？紤]到可靠性和經(jīng)濟(jì)性，方便運(yùn)行維護(hù)和實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的無(wú)由化目標(biāo)，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在110KV側(cè)采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強(qiáng)、絕緣性能強(qiáng)、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長(zhǎng)而且使用可靠，不存在不安全問(wèn)題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無(wú)污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長(zhǎng)、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動(dòng)作快，燃弧時(shí)間短、且于開斷電源大小無(wú)關(guān)，熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，開斷近區(qū)故障性能好

28、，且適于開斷容性負(fù)荷電流等特點(diǎn)。因而被大量使用于35KV及以下的電壓等級(jí)中。所以，10KV側(cè)采用真空斷路器。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知:（1）110kV側(cè)：選擇SF6斷路器，其型號(hào)為L(zhǎng)W20A-126參數(shù)：額定電流Ie=3150A最大工作電流251.03A；最高工作電壓126KV110KV；開斷電流40KAid=3.4KA；極限通過(guò)電流100KAic，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求；熱穩(wěn)定校驗(yàn)：短路電流引起的熱效應(yīng)計(jì)算，取后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2S，斷路器全開斷時(shí)間為0.05S，則tk=2+0.05=2.05S,由于tk1S，不計(jì)非周期分量熱效應(yīng)，則短路電流引起的熱效應(yīng)為：Q=tk×id2=2

29、.05×3.42=23.70KA2S斷路器4S熱穩(wěn)定電流為40KA，所以短路電流熱效應(yīng)：Qd=It2×t=402×4=6400KA2SQk熱穩(wěn)定合格。（2）10kV側(cè)：a) 10KV受總分段選擇VS1-12（ZN63-12）型真空開關(guān)。參數(shù)：額定電流Ie=3150A>最大持續(xù)電流1515.59A； 額定電壓10KV； 開斷電流31.5KAid； 極限通過(guò)電流100KAic，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：按短路電流引起的熱效應(yīng)計(jì)算，取后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為2S，斷路器全開斷時(shí)間為0.05S，則tk=2+0.05=2.05S,由于tk1S，不計(jì)非周期分量熱效應(yīng)，則短

30、路電流引起的熱效應(yīng)為：Qk=tk×id2=2.05×8.612=151.97KA2S，斷路器4S熱穩(wěn)定電流為31.5KA，所以短路電流熱效應(yīng)：Qd=It2×t=31.52×4=3969KA2SQk熱穩(wěn)定合格。b) 10KV出線選擇VS1-12（ZN63-12）型真空開關(guān)可能流過(guò)的最大負(fù)荷電流：Imax=2749.37/13=211.49(A)參數(shù)： 額定電壓10KV；額定電流Ie=630A最大持續(xù)電流211.49A；開斷電流25KA>id；極限通過(guò)電流 63KA>ic,滿足動(dòng)穩(wěn)定要求；熱穩(wěn)定校驗(yàn)：按短路電流引起的熱效應(yīng)計(jì)算，取后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間

31、為2S，斷路器全開斷時(shí)間為0.05S，則tk=2+0.05=2.05S，由于tk>1S，不計(jì)非周期分量熱效應(yīng)，則短路電流引起的熱效應(yīng)為： Qk = tk×id2=2.05×8.612=151.97KA2S,斷路器4S熱穩(wěn)定電流為25KA，所以短路電流熱效應(yīng)Qd=It×t=252×4=2500KA2S>Qk熱穩(wěn)定合格。5.4 隔離刀閘的選擇 (1) 110kV側(cè):A. 進(jìn)出線及母聯(lián)刀閘選擇GW5-110型和GW10-110型： 額定電壓：Ue=110KV； 額定電流：Ie=1250A>最大工作電流251.03A； 極限通過(guò)電流GW5-11

32、0型：50KA,GW10-110型：80KA均大于ic，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求； 4S熱穩(wěn)定電流GW5-110型：20KA GW10-110型：31.5KA 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qd=It2×t=202×4=1600KA2S Qd= It2×t=31.5×4=3969KA2S 均大于Qk故熱穩(wěn)定合格。 B. 110KV主變側(cè)刀閘選擇GW5-110型 額定電壓：Ue=110KV； 額定電流：Ie=1250A>主變持續(xù)電流137.78A； 極限通過(guò)電流50KA大于ic，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求； 4S熱穩(wěn)定電流20KA 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qd=It2×t=202×

33、4=1600 KA2S大于Qk所以熱穩(wěn)定合格。（2）10KV側(cè)：10KV出線選擇VS1-12（ZN63-12）型真空開關(guān)，開關(guān)與隔離刀閘一體化設(shè)計(jì) 額定電壓：Ue=10KV； 額定電流Ie=630A>最大工作電流211.49A; 極限通過(guò)電流50KA大于ic，滿足動(dòng)穩(wěn)定要求； 4S熱穩(wěn)定電流25KA； 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qd=It2×t=252×4=2500 KA2S 大于Qk所以熱穩(wěn)定合格。5.5 各級(jí)電壓母線的選擇 選擇配電裝置中各級(jí)電壓母線，主要應(yīng)考慮如下內(nèi)容： （1）選擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式；（2）選擇母線截面的大??；（3）檢驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定；（4

34、）對(duì)35kV以上母線，應(yīng)檢驗(yàn)它在當(dāng)?shù)鼐μ鞖庀髼l件下是否發(fā)生電暈；（5）對(duì)于重要母線和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動(dòng)，為避免共振，應(yīng)校驗(yàn)?zāi)妇€自振頻率。110kV母線一般采用軟導(dǎo)體型式，導(dǎo)線形式為L(zhǎng)GJQ-240的加強(qiáng)型鋼芯鋁絞線。本變電所10KV的最終回路較多，因此10KV母線應(yīng)選硬導(dǎo)體為宜。故所選TMY-10*100銅矩形母線，滿足熱穩(wěn)定要求。5.6 絕緣子和穿墻套管的選擇在發(fā)電廠變電站的各級(jí)電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導(dǎo)電體、絕緣子和金具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，耐熱、耐潮濕。110千伏戶外軟母線選擇XP-7瓷質(zhì)懸式絕緣子，110千伏戶外硬母線

35、選擇ZSW-110/4瓷質(zhì)支柱式絕緣子，選擇戶外式絕緣子可以增長(zhǎng)沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。10千伏穿墻套管選擇瓷絕緣穿墻套管選擇CWB-10-3000A。10千伏戶外硬母線選擇ZSW-10/4瓷質(zhì)支柱式絕緣子，5.7電流互感器的選擇參數(shù)選擇1.技術(shù)條件（1） 正常工作條件一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側(cè)負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級(jí)，（2） 短路穩(wěn)定性動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)（3） 承受過(guò)電壓能力絕緣水平，泄露比2.環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對(duì)濕度。型式選擇35kV以下的屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采

36、用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35kV以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，在有條件時(shí)，如回路中有變壓器套管，穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資，減少占地。(1)110KV: 按電壓選U=110kv，按電流選II且I=*137.78=183.71A400A選電流互感器為L(zhǎng)B6-110（W） 2*400/5（A） 10P/10P/10P/0.5/0.2同理可知(2)10KV : 進(jìn)線及母聯(lián)按電壓選U=10kv，按電流選II且I=*1515.59=2020.79A3000A故進(jìn)線及母聯(lián)電流互感器選LZZBJ9-12 3000-3000-3000-3000-3000/5

37、 0.2、0.2、0.2、5P10、5P10型，電流比為3000/5A,出線按電壓選U=10kv，按電流選II且I=*211.49=281.99A300A故出線電流互感器選LZZBJ9-12 300-300-300/5 0.5、10P、10P型，電流比為300/5A,5.8 電壓互感器的配置和選擇電壓互感器的配置原則（1）電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù) 裝置不得失壓，同期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。（2）旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。（3）當(dāng)需要監(jiān)視

38、和檢測(cè)線路側(cè)有無(wú)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（4）當(dāng)需要在330kV及以下主變壓器回路中提取電壓時(shí)，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。（5）發(fā)電機(jī)出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測(cè)量、保護(hù)和自動(dòng)電壓調(diào)整裝置需要。當(dāng)發(fā)電機(jī)配有雙套自動(dòng)電壓調(diào)整裝置，且采用零序電壓式匝間保護(hù)時(shí)，可再增設(shè)一組電壓互感器。經(jīng)查表選擇：（1） 10kV側(cè)：選擇型號(hào)為JDZX10-10的三相屋內(nèi)式電壓互感器，額定變比10/0.1/0.1/3，最大容量960VA；（2）110kv側(cè)：選擇型號(hào)為TYD110/-0.02H的單相屋外式電壓互感器，額定變比為110/0.1/0.1/0.1，最大容量2000VA6

39、防雷保護(hù)6.1 防雷設(shè)備的規(guī)劃與設(shè)置變電站在電網(wǎng)中有著極其重要的地位，一旦發(fā)生雷擊事故，后果是很嚴(yán)重的，因此有必要增加配套的防雷措施，就變電站而言，雷擊來(lái)于兩個(gè)方面：（1）直擊雷：直接雷擊于變電站（2）侵入波：雷電波沿架空線路傳于變電站6.2避雷針的設(shè)置110KV采用獨(dú)立式避雷針，為確保變電站中最重要而絕緣又較弱的變壓器，免受雷擊的威脅，要求在裝置避雷針的附近裝設(shè)輔助集中接地裝置，且避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)，沿接地體的長(zhǎng)度不得小于15米，全所設(shè)有四座獨(dú)立避雷針，構(gòu)成直擊雷保護(hù)。6.3避雷線的設(shè)置110KV架空線路全線架設(shè)避雷線， 10KV線路不采用架設(shè)避

40、雷線的方式，而裝設(shè)避雷器構(gòu)成對(duì)雷電入侵波的保護(hù)。6.4避雷器的選擇 避雷器應(yīng)按下列條件選擇：A. 選擇避雷器形式時(shí)，應(yīng)該考慮被保護(hù)電器的絕緣水平和使用特點(diǎn)。B. 形式額定電壓：避雷器的額定電壓應(yīng)與系統(tǒng)額定電壓一致C. 滅弧電壓：按照使用情況，校驗(yàn)避雷器安裝地點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大的導(dǎo)線對(duì)地電壓，是否等于或小于避雷器的最大允許電壓。D. 工頻放電電壓：在中性點(diǎn)絕緣或經(jīng)阻抗接地的電網(wǎng)中，工頻放電電壓應(yīng)該大于最大運(yùn)行相電壓的3.5倍110kV母線：型號(hào)為HY10W1-100/260 UN=110KV 雷電沖擊電流下殘壓Uh=260kVP10kV母線：型號(hào)為HY5WZ3-17/50 UN=10KV 雷電沖擊

41、電流下殘壓Uh=50kVP主變中性點(diǎn)：型號(hào)為HY5WZ1-42/134主變10KV側(cè)：型號(hào)為HY5WZ3-17/5010KV出線：型號(hào)為HY5WZ3-17/506.5防雷保護(hù)被保護(hù)物高度為h=12m，h<,h=30m p=1 r=(1.5h-2h)pr=(1.530-212) 1=21m D=D=100mh=h-=30-=15.71mb=1.5(h- h)=1.5(15.71-12)=5.57mD=D=76mh=h-=30-=19.14mb=1.5(h- h)=1.5(19.14-12)=10.71m為了防止變電站受到雷擊，裝設(shè)#1、2#、3#、#4避雷針，避雷針高度選30m。7 電氣設(shè)備布置7.1配電裝置應(yīng)滿足的基本要求1）保證運(yùn)行可靠、合理選擇設(shè)備布置上力求整齊、清晰，保證有足夠的安全距離。2）便于安裝、檢修、操作巡視方便。3）保證工作人員安全。4）力求在安全的前提下，提高經(jīng)濟(jì)性。節(jié)