畢業(yè)設(shè)計110kv變電站的設(shè)計

1、1緒論1.1概述電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、線路和用戶組成的。變電所是聯(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。因此，作為電氣工程及其自動化專業(yè)的學生，進行變電所設(shè)計是很有必要的。本次所設(shè)計的110kV變電所為某城市一地區(qū)變電所，本所位于該地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點上，高壓側(cè)以接受系統(tǒng)電能為主，降壓后供電給本地區(qū)的35kV用戶，對本地區(qū)的正常供電起到了重要作用。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電,但仍將使該地區(qū)生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，形成十分嚴重的后果。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。本所的設(shè)計是在國家和地方的規(guī)劃下進行的，是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建

2、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、維護方便，盡可能地節(jié)省投資、就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性。1.2 本次設(shè)計的內(nèi)容本次設(shè)計為110kV變電站初步設(shè)計，共分為任務(wù)書、計算書、說明書三部分，同時還附有4張圖紙加以說明。該變電站有2臺主變壓器，初期上1臺，分為三個電壓等級：110kV、35kV、10kV，本次設(shè)計中進行了短路電流計算，主要設(shè)備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、母線等），并同時附帶介紹了所用電和直流系統(tǒng)、繼電保護和微機監(jiān)控系統(tǒng)、過壓保護、接地、通信等相關(guān)方面的知識。1.3畢業(yè)

3、設(shè)計應(yīng)達到的主要指標本畢業(yè)設(shè)計是電氣工程及其自動化專業(yè)教學計劃中的重要環(huán)節(jié)，也是本專業(yè)學生在大學學習期間中的一個重要環(huán)節(jié)。此次設(shè)計是在學習了相關(guān)專業(yè)課程（如發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護原理、高電壓技術(shù)等）后進行的。此次畢業(yè)設(shè)計的主要目的是通過變電所設(shè)計實踐，綜合運用所學知識，貫徹執(zhí)行我國電力工業(yè)有關(guān)方針政策，理論聯(lián)系實際，鍛煉獨立分析和解決電力工程設(shè)計問題的能力，為未來的實際工作奠定必要的基礎(chǔ)。此外，通過本次設(shè)計實踐，不僅回顧和加深了所學的專業(yè)知識，而且還熟練地掌握了ECAD、Visio等繪圖軟件，以及進一步鞏固了Microsoft Office Word的操作方法。1.4應(yīng)

4、掌握的知識與技能.學習和掌握變電站電氣部分設(shè)計的基本方法。.對所設(shè)計的變電站的特點，以及它在電力系統(tǒng)中的地位、作用和運行方式等應(yīng)有清晰的概念。.熟悉所選用電氣設(shè)備的工作原理和性能，及其運行使用中應(yīng)注意的事項。.熟悉所采用的電氣主接線圖，掌握各種運行方式的倒閘操作程序。.培養(yǎng)獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設(shè)計的基本技能。1.5 國內(nèi)外概況在電力系統(tǒng)中，除應(yīng)采取各項積極措施或減少發(fā)生故障的可能性以外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實踐證明只有裝設(shè)在每個電氣元件上的保護裝置才有可能滿

5、足這個要求。這種保護裝置直到目前為止，大多是由單個繼電器或繼電器與其附屬設(shè)備的組合構(gòu)成的，故稱為繼電保護裝置。在電子式靜態(tài)保護裝置和數(shù)字式保護裝置出現(xiàn)以后，雖然繼電器以被電子元件或計算機所代替，但仍沿用此名稱。在電業(yè)部門常用繼電保護一詞泛指繼電保護技術(shù)或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。繼電保護裝置一詞，則指各種具體的裝置。我國電力工業(yè)自動化水平正在逐年提高。20萬MW及以上大型機組以采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，許多變電所以裝設(shè)微機綜合自動化系統(tǒng)，有些已實現(xiàn)無人值班，電力系統(tǒng)已實現(xiàn)調(diào)度自動化。迄今，我國電力工業(yè)已進入了大機組，大電廠，大電力系統(tǒng)，高電壓和高自動化的新階段。國家方針、政策、技術(shù)規(guī)范和

6、標準是根據(jù)國家實際情況、結(jié)合電力工業(yè)的技術(shù)特點而制定的準則，是把科學、技術(shù)總結(jié)成條理化，也是長期生產(chǎn)實踐的結(jié)晶，在進行論證分析階段，更應(yīng)辯證的統(tǒng)一供電可靠性與經(jīng)濟性的關(guān)系，方能達到先進性與可行性。我國目前電力工業(yè)的發(fā)展方針是：.在發(fā)展能源工業(yè)的基本方針指導(dǎo)下發(fā)展電力工業(yè)。.電力工業(yè)發(fā)展速度必須與國民經(jīng)濟發(fā)展速度相適應(yīng)。.發(fā)揮水電優(yōu)勢，加快水電建設(shè)。.建設(shè)大型礦口電廠，搞好煤、電、運平衡。.節(jié)約能源，降低消耗。.重視環(huán)境保護，積極防止對環(huán)境的污染。.在煤，水能源缺乏地區(qū)，有重點有步驟地建設(shè)核電廠。.政企分開，省為實體，聯(lián)合電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度，集資辦電。.因地制宜，多能互補，綜合利用，講求利益。第一篇

7、 電氣一次部分2變電所總體分析、負荷分析與主變壓器選擇2.1變電所總體分析今欲組建的110kV變電所位于某城市近郊區(qū)，該地區(qū)地勢平坦，且附近建筑物稀疏，使得出線走廊較開闊；氣象方面，該地區(qū)歷年最高溫度為39.5，歷年最低溫度為-9.5，年平均氣溫16.2，最高內(nèi)澇水位2.3米。所以，這些條件為組建變電所提供了充分性和優(yōu)越性。本所位于該地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點上，高壓側(cè)以接受系統(tǒng)電能為主，降壓后供電給本地區(qū)的35kV變電所用戶，因此它屬于地區(qū)變電所，對本地區(qū)的正常供電起到了重要作用。若全所停電，將引起該地區(qū)用戶供電中斷，造成重大經(jīng)濟損失，甚至危機生命。本所電壓等級為110/35/10kV，其中，110K

8、V電壓等級本期出線1回，遠景發(fā)展1回；35KV電壓等級近期出線6回，其中3回專線由用戶出資建設(shè)；遠景發(fā)展2回；10電壓等級近期出線7回，其中3回專線由用戶出資建設(shè)，遠景發(fā)展7回。2.2變電所負荷分析負荷可以分為三類：類負荷，類負荷，類負荷類負荷：凡是暫時停電將造成人員傷亡和重大設(shè)備損壞及重大經(jīng)濟損失的負荷。供電要求：任何時候都不能停電。類負荷：凡停電造成減產(chǎn)，使用戶造成較大的經(jīng)濟損失的負荷。供電要求：可短時停電幾分鐘類負荷：、類負荷以外的其他負荷。供電要求：可以長時間停電。2.2.1各電壓側(cè)負荷分析2.2.1.1 110kV和10kV側(cè)負荷分析 110kV側(cè)主要本期回路數(shù)有1回，主要連接系統(tǒng)以

9、及一些傳輸線；遠景發(fā)展1回。10kV側(cè)主要是市區(qū)及一些輕工業(yè)用電且接補償器和所用電。因在計算負荷求主變?nèi)萘亢团_數(shù)時，僅用主變中壓側(cè)和低壓側(cè)負荷，且因本所低壓側(cè)負荷較小，故計算負荷時可忽略不計。因此，將主要分析中壓側(cè)負荷。2.2.1.2 35kV側(cè)負荷分析35kV側(cè)近期共有6回，遠景將發(fā)展2回.6某區(qū)水電上網(wǎng)負荷預(yù)測表單位:kW(負荷)萬kWH(電量)上網(wǎng)負荷/年份2005年2006年2007年2008年2009年2010年2012年2015年35kV營盤圩線0026002600260026002600260035kV興水嶺線6500650065006500650065006500650035k

10、V上灣線2460246024602460246024602460246035kV利民線0034003400340034003400340035kV立新線0000002000200035kV燕子崖線0000040004000400010kV阡陌線1050105010501050105010501050105010kV雙山線2900290029002900290029002900290010kV營盤圩線1700170017001700170017001700170010kV滁洲線0015901590159015901590159010kV清秀線0001000100010001000100010kV

11、川桃線0000120012001200120010kV營盤鄉(xiāng)線0030003000300030003000300035kV河下線00180001800018000180001800018000裝機容量合計1461014610432004420045400494005140051400上網(wǎng)容量合計1168811688345603536036320395204112041120上網(wǎng)電量合計56625662166361701617454190861983819838某區(qū)水電上網(wǎng)負荷預(yù)測表單位:kW10kV上網(wǎng)容量5650565010240112401244012440124401244035kV上網(wǎng)

12、容量89608960329603296032960369603896038960裝機容量合計1461014610432004420045400494005140051400上網(wǎng)容量合計1168811688345603536036320395204112041120用電負荷151181.2217.4260.9313.1375.7450.9541.1變電容量合計1153711507343433509936007391444066940579計算容載比1.41.41.41.41.41.41.41.4需110kV變電容量(kVA)161521611048080491395041054802569375

13、6811已有110kV變電容量(kVA)00400004000040000400008000080000應(yīng)增110kV變電容量(kVA)16152161108080913910410148022306323189實增110kV變電容量(kVA)0040000000400000實際容載比001.1651.141.1111.0221.9671.971注：35kV負荷的功率因數(shù)0.9是各35kV變電站集中無功補償后的數(shù)值。2.2.2負荷計算變電所綜合最大負荷，是選擇變壓器容量及臺數(shù)配置的依據(jù)。將變電所供電范圍以內(nèi)所有用戶的負荷相加乘以同時系數(shù)，并考慮網(wǎng)損后即可得到變電所的綜合最大負荷。其中，各電力用

14、戶的最大負荷不一定出現(xiàn)在同一時間里，因此變電所的綜合最大負荷不是各用戶最大負荷的直接相加，而是比它們的總和要小些。這些差別在計算中是用同時系數(shù)來表示的。并且，應(yīng)考慮電力網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗，通常用網(wǎng)損率（或線損率）來表示。同時系數(shù)的確定：確定配電所母線的最大負荷時，所采用的有功負荷同時系數(shù)：計算負荷小于5000 千瓦0.91.0;計算負荷為 500010000千瓦0.85;計算負荷超過 10000 千瓦0.80;2.2.2.135kV及10KV側(cè)綜合最大負荷計算為以后便于以后選擇主變的臺數(shù)及容量，須計算35kV及10KV側(cè)近期和遠期綜合最大負荷。(1) 遠期綜合最大負荷（2.1）式中 同時系數(shù)，分

15、別取0.9與0.85； 線路遠期負荷，MVA；自然力率； 線損率，取5%。（2）同理得近期綜合最大負荷 (2.2)式中符號與遠期基本相同.2.2.2.235kV及10KV側(cè)遠期級和級綜合最大負荷計算本項計算采用保守算法，不計同時系數(shù)和線損率，即負荷直接相加。遠期級綜合最大負荷計算公式（2.3）遠期級綜合最大負荷計算公式：（2.4）遠期、級均包括35KV和10KV兩部分.遠期、級總的綜合最大負荷計算公式：（2.5）計算過程見計算書，現(xiàn)將本所各負荷計算結(jié)果列于表2.2中.表2.2 變電所110kV側(cè)各綜合最大負荷計算結(jié)果 （MVA）近期綜合最大負荷遠期綜合最大負荷遠期35KV綜合最大負荷遠期10K

16、V綜合最大負荷遠期、級總的綜合最大荷24.5848.4512.59.2221.722.3主變壓器選擇在變電所中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。利用上節(jié)的有關(guān)負荷計算結(jié)果以及技術(shù)規(guī)范便可選擇主變的臺數(shù)、容量和型式。第條:主變壓器的臺數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等條件綜合確定。 第條：在有一、二級負荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器，當技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時，可裝設(shè)一臺主變壓器。第條：裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于60的全部負荷，并應(yīng)保

17、證用戶的一、二級負荷第條：具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側(cè)線圈的功率均達到該主變?nèi)萘康?5%以上，主變壓器宜采用三繞組變壓器。第2.2.4條 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和型兩種。高中低三側(cè)繞組如何組合，要根據(jù)具體工程來定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用0連接，35KV亦采用型，其中性點通過消弧線圈接地。35KV以下電壓變壓器繞組都采用連接。ZY110KV變電所電壓等級為110/35/10KV，接線方式采用YN/Yn0/D接線方式。主變形式的選擇因為單相變壓器相對來講投資大,占地多,損耗也大,同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)

18、雜,增加了工作量,還應(yīng)考慮到制造條件及運輸條件的限制,在330KV以下電力系統(tǒng)中一般采用三相變壓器，該所具有三種電壓，故采用三繞組變壓器。變壓器三繞組的接線組別必須同系統(tǒng)電壓相一致,考慮到同步并列要求,及限制3次諧波對電壓的影響等因素,采用全星型接線變壓器.為保證電能質(zhì)量,電壓必須維持在允許的范圍內(nèi),通過分接頭調(diào)整,改變變壓器的高壓側(cè)的繞組匝數(shù),從而改變其變比,實現(xiàn)電壓調(diào)整。2.3.2主變臺數(shù)選擇變電所主變的臺數(shù)與電壓等級接線方式傳輸容量以及系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強聯(lián)系的大中型變電所，在一種電壓等級下，主變應(yīng)不少于二臺。綜合考慮，本所采用兩臺主變。2.3.3主變?nèi)萘窟x擇變電所主變

19、容量，一般應(yīng)按年遠景負荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃負荷性質(zhì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合因素確定主變?nèi)萘俊?.3.3.1選擇條件所有主變?nèi)萘繎?yīng)不小于遠期綜合最大負荷。（2.6）式中 主變臺數(shù)，為2臺。 主變額定容量，MVA。2.3.3.2校驗條件一臺主變停運，其余主變?nèi)萘繎?yīng)至少能滿足綜合最大負荷的，且考慮過負荷能力時能夠能滿足遠期級總的綜合最大（2.7）（2.8）聯(lián)立以上兩式，求它們的最大值，然后查變壓器容量表，即得主變額定容量。根據(jù)表2.2中的已知條件，代入以上式中，求得主變額定容量為MVA。2.3.3.3近期中應(yīng)裝設(shè)的臺數(shù)根據(jù)所選擇的主變?nèi)萘颗c近期綜合最大負荷的關(guān)系來決定近期裝設(shè)臺數(shù)。（2.9）因MVA與（這個

20、數(shù)改為24.58）MVA相近，故決定近期只裝一臺主變就基本能滿足近期負荷。不過，在負荷達到遠期水平前，應(yīng)將另一臺主變裝上。2.3.4主變型式選擇選擇主變型式時，應(yīng)從相數(shù)、繞組數(shù)、冷卻方式、接線組別等方面確定。2.3.4.1相數(shù)的確定主變采用三相或單相，主要考慮變壓器的容量、制造水平、可靠性要求及運輸條件等因素。當不受運輸條件限制時，在330kV及以下的變電所中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。經(jīng)綜合考慮，在滿足技術(shù)和經(jīng)濟條件下，本所主變選用三相式。2.3.4.3冷卻方式的確定對110KV電壓級采用自然風冷卻，為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管形輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。2.3.4.4調(diào)壓方式和

21、分接頭的確定主變調(diào)壓方式有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。因本所側(cè)母線電壓受系統(tǒng)運行方式影響不大，電壓波動在允許偏移（±5%）范圍內(nèi)，故采用無載調(diào)壓。而無載調(diào)壓的主變有5個分接頭(±2×2.5%)，一般設(shè)于高壓(110kV)側(cè)，因同樣容量下高壓側(cè)電流最小，最容易操作分接頭。2.3.4.5繞組接線組別的確定為了消除三次諧波,可以選用YN,yn0,d11。2.3.4.6容量比由以上計算結(jié)果可知<且<,故容量比應(yīng)為100/50/100。2.3.4.7各側(cè)額定電壓的選擇 變壓器110KV側(cè)接電源，相當于用電設(shè)備與線路額定電壓相等；35KV側(cè)向負荷供電，相當于發(fā)電機二次

22、側(cè)。電壓較額定電壓高5%；而10KV側(cè)要考慮負荷，線路損耗以及無功補償?shù)纫蛩?，所以電壓等級?10/38.5/11KV。根據(jù)以上各方面的選擇，最終選擇的主変型號等參數(shù)見表2.3中。表2.3 變電所主変型號選擇結(jié)果變壓器型式額定容量（kVA）額定電壓比（kV）損耗（kW）空載電流（%）高/中/低空載短路SFSZ3-31500/11025000110±2×2.5%/35±5%/10.538.94501阻抗電壓（%）中性點絕緣水平體積（mm3）繞組連接組別重量（t）備注高中高低中低長×寬×高10.517.56.5絕緣6080×4490

23、15;5030YN,yn0,d1152.2合肥變2.4 小結(jié)本章詳細地描述了變電所的總貌，并進行了深入分析；此外，還對各電壓側(cè)的負荷進行了分析與計算，并最終選擇了主變的類型、容量及臺數(shù)。為以后的變電所設(shè)計提供了設(shè)計前提及參考依據(jù)。3電氣主接線設(shè)計電氣主接線是由高壓電器通過連接線，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(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成套配電裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電氣圖。電氣主接線代表了變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響運行的

24、可靠性、靈活性，并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟論證比較后方可確定。3.1電氣主接線設(shè)計的基本要求和原則3.1.1電氣主接線設(shè)計的基本要求變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位、變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定，并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴建等要求。對電氣主接線設(shè)計的基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性、經(jīng)濟性以及可擴展性四個方面。以下就是分別從這四個方面先進行論述,而后再根據(jù)實際情

25、況進行主接線的選擇。3.1.1.1可靠性(1)斷路器檢修時是否影響供電；(2)線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電；(3)變電所全部停電的可能性。3.1.1.2靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài),要能靈活地投、切某些機組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負荷，又能在事故檢測及特殊運行方式下的調(diào)度要求，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。3.1.1.3經(jīng)濟性主接線應(yīng)在滿足可靠性也靈活性的前提下應(yīng)以以下幾個方面考慮:(1)投資省；(2)占地面積少；(3)電能損耗少。3.1.1.4可擴性在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地，不僅要考慮最終接

26、線狀況，還要考慮到從初期接線過度到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下完成過度方案的實施，使改造工作量最少。 3.1.2電氣主接線設(shè)計的基本原則3.1.2.1考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。本所是開環(huán)接入系統(tǒng)中的三個電壓等級的地區(qū)變電所，對本地區(qū)負荷的供電具有重要意義和作用。3.1.2.2考慮遠期和近期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行，本所有關(guān)情況見表1.1所示。3.1.2.3考慮負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對重要的級和級負荷必須有兩個獨立

27、電源供電，主接線在回數(shù)較多的條件下采用旁母接線。重要負荷多的可以考慮使用雙母線接線形式,電壓等級高的甚至再加旁母。3.1.2.4考慮主變臺數(shù)及容量對主接線的影響本所有兩臺容量為25MVA的主變，屬大型變壓器，故其要求有很高的接線形式。3.2各電壓等級電氣主接線設(shè)計(1) 110kV 優(yōu)先采用簡易旁母（分段斷路器兼旁路斷路器）當它出線大于6回時，可設(shè)專用旁路斷路器。(2) 35kV 一般不用旁路母線(3) 610kV 當不允許停電檢修D(zhuǎn)L時可設(shè)旁路母線，而且一般用專用旁路斷路器，它一般不設(shè)旁路母線。(4) 635kV 配電裝置采用手車式高壓開關(guān)柜時，不宜設(shè)置旁路設(shè)施。但可用單母分段。方案比較過程

28、如表3.1所示:表3.1各電壓等級電氣主接線方案比較方案一方案二110kV接線名稱單母線分段單母線分段帶旁母可靠性簡單清晰，設(shè)備少，設(shè)備本身故障小。線路斷路器檢修故障時，該線路停電；任意母線母隔檢修時，僅停檢修段；任一段母線故障，僅停故障段。當母線斷路器檢修，可能造成兩段母線分列運行。可靠性高，當接線復(fù)雜，無論檢修母線或設(shè)備均可使線路不停電。當母線斷路器檢修，兩段母線不分列運行。靈活性可以提高供電的靈活性,對重要用戶可以從不同的段引出饋線線路,有兩個電源供電.運行相對復(fù)雜，但靈活性高。各個電源和負荷可以任意分配到某一母線上可組成多種運行方式經(jīng)濟性投資少，年費用小，占地面積小。投資高，年費用大，

29、占地面積大?？蓴U性便于擴建和發(fā)展便于擴建和發(fā)展35kV同上同上同上10kV同上同上同上經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟綜合比較后:110kV選擇單母分段帶旁母;35kV可選用單母線分段,室內(nèi);10kV可選用單母線分段,手車開關(guān)柜.3.3所用變與無功補償設(shè)計3.3.1所用變設(shè)計3.3.1.1所用變臺數(shù)選擇規(guī)范第條 在有兩臺及以上主變壓器的變電所，宜裝設(shè)兩臺容量相同可互為備用的所用變壓器，如能從變電所外引入一個可靠的低壓備用電源時才可裝設(shè)一臺所用變壓器。該所用電選用兩臺相同所用變壓器(不引用備用電源)。3.3.1.2所用變引接方式選擇因本所10kV側(cè)采用單母分段接線形式，故使用兩臺所用變接于兩段10kV母線上。此外，

30、所用變二次側(cè)采用三相四線制接線，給本所所用低壓負荷供電。3.3.1.3所用變?nèi)萘窟x擇每臺所用變?nèi)萘繎?yīng)不小于所用總計算負荷。確定其容量前，應(yīng)先分析并計算本所所用負荷。所用負荷按其性質(zhì)不同可分為兩類：動力負荷和照明負荷（包括電熱負荷）。因所用動力負荷沒給出功率因數(shù)效率等數(shù)據(jù)，故根據(jù)經(jīng)驗，采用以下計算公式來計算所用負荷。（3.4）式中 動力負荷的綜合修正系數(shù)，一般取0.85。經(jīng)計算，kVA,由，查變壓器選型表，選用型號為SL750/10的所用變，其有關(guān)參數(shù)如表3.3。表3.3 所用變型式選擇結(jié)果所用變型號額定容量（kVA）額定電壓比（kV）損耗（W）阻抗電壓（%）短路電路（%）連接組別總重（t）備注

31、高/低空載短路SL750/105010±5%/0.4190115042.8Y,yn00.48無3.3.2 無功補償設(shè)計根據(jù)35110kV變電所設(shè)計規(guī)程有關(guān)規(guī)程：第條自然功率因數(shù)未達到規(guī)定標準的變電所，應(yīng)裝設(shè)并聯(lián)電容器裝置。其容量和分組宜根據(jù)就地補償；便于調(diào)整電壓及不發(fā)生諧振的原則進行配置。電容器裝置宜裝設(shè)在主變壓器的低壓側(cè)或主要負荷側(cè)。第條電容器裝置應(yīng)裝設(shè)單獨的控制、保護和放電等設(shè)備，并應(yīng)設(shè)置單臺電容器的熔斷器保護。3.3.2.1無功補償?shù)囊饬x 各種用電設(shè)備中，除相對很小的白熾燈照明負荷只消耗有功功率為數(shù)不多的同步電動機可發(fā)出一部分無功功率外，大多數(shù)都要消耗無功功率，因此，多數(shù)電力用

32、戶都以較低的滯后功率因數(shù)運行。低功率因數(shù)運行不僅使發(fā)電機需發(fā)出更多功率，從而消耗更多的燃料，而且還使得電壓有所下降，影響用戶的正常工作。因而須采取裝設(shè)無功補償裝置來進行無功補償，進而提高功率因數(shù)，也可提高電壓質(zhì)量，進一步保證用戶的正常工作。3.3.2.2補償方式 無功補償方式主要有集中補償、分組補償和個別補償三種。對于變電所來說，集中補償既方便操作又經(jīng)濟，故本所采用集中補償方式。3.3.2.3補償方法 補償方法主要有串聯(lián)補償和并聯(lián)補償兩類。其中，串聯(lián)補償主要是采用串聯(lián)電容器裝置；并聯(lián)補償主要采用并聯(lián)電容器裝置、靜止補償裝置和并聯(lián)電抗器裝置等。本設(shè)計采用并聯(lián)電容器補償裝置，向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的

33、容性無功，以補償多余的感性無功，減少電網(wǎng)有功損耗，提高電網(wǎng)電壓和功率因數(shù)。3.3.2.4補償容量 計算補償容量是為了以后選擇電容器臺數(shù)而進行的。其計算公式為（3.5）（3.6）（3.7）式中無功補償容量，kVar；遠期總負荷的有功功率平均值，kW；平均系數(shù)，取0.75；遠期最大負荷有功功率，kW; 無功補償前負荷的功率因數(shù)，度； 無功補償后負荷的功率因數(shù)，取0.95。由計算部分可知，kVar。3.3.2.5電容器臺數(shù)采用新型的單相集合式補償裝置，且因有兩段母線，故電容器臺數(shù)應(yīng)為3×2=6的整數(shù)倍，并且其總額定容量不應(yīng)小于補償容量。其計算公式為（3.9）式中 單臺電容器的額定容量，kV

34、ar。 因本所補償容量很大，故選用單臺容量較大的電容器，即=100kVar,經(jīng)計算最終選擇=8，即選6×8=48臺電容器，其型式如表3.4。表3.4 補償電容器型式選擇結(jié)果電容器型號額定電壓（kV）額定容量（kVar）相數(shù)質(zhì)量（kg）外形尺寸（mm3）臺數(shù)寬×深×高BWF311-100-111100159165×887×660483.3.3主變中性點接地方式選擇3.3.3.1主變高壓側(cè)中性點接地方式選擇由規(guī)程可知，110kV及以上電壓等級的主變中性點采用直接接地方式，故本所主變高壓側(cè)采用中性點直接接地方式。3.3.3.2 主變中低壓側(cè)中性點接地

35、方式選擇由規(guī)程可知，35kV及以下電壓等級的主變中性點采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。對于10kV，接地電容電流小于30A時，中性點不接地；否則，中性點須經(jīng)消弧線圈接地。35kV側(cè)均采用無架空地線的架空線路,10kV均采用電纜線路.接地電容電流的計算過程如下：（1）對于架空線，接地電容電流計算公式為（3.10）式中 架空線接地電容電流，A；線路額定電壓，kV；三相架空線總長，km。無架空地線，括號中取較小值2.7；有架空地線，取較大值3.3。（2）對于電纜線，接地電容電流計算公式為（3.11）式中 電纜線接地電容電流，A。（3）主母線和配電裝置助增電流計算公式為（3.12）式中助增電流，A；助

36、增系數(shù)，對于10kV，取16%。（4）總接地電容電流計算公式為（3.13） 若總接地電容電流大于上述對應(yīng)的數(shù)值時，則須接消弧線圈。且消弧線圈的選擇原則采用過補償方式，即。消弧線圈的容量計算公式： 由計算書可知中壓側(cè)均采用中性點不接地方式;低壓側(cè)經(jīng)消弧線圈接地,且:Q=235.24KVA,選用XDJ-300/10 型消弧線圈.3.4 小結(jié)電氣主接線是變電所電氣部分的主體，是保證出力、連續(xù)供電和電能質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它應(yīng)滿足供電可靠、調(diào)度靈活、運行檢修方便且具有經(jīng)濟性和擴建發(fā)展的可能行等基本要求。此外，變電所的主接線亦隨其容量、裝機臺數(shù)、負荷性質(zhì)以及在系統(tǒng)中的地位等條件的限制而有所不同。設(shè)計主接線時

37、須因地制宜進行綜合分析，以便正確確定主接線形式。4 短路電流計算4.1 短路電流計算的目的與系統(tǒng)運行方式的確定4.1.1 短路電流計算的目的本設(shè)計中計算短路電流另成一章，可知其具有一定的意義，其目的主要有三個方面： （1）為了進行電氣設(shè)備的選擇與校驗；（2）為了進行繼電保護的整定計算與靈敏度校驗；（3）為了分析前章低壓側(cè)電氣主接線中有關(guān)限流問題。4.1.2 系統(tǒng)運行方式的確定系統(tǒng)運行方式主要有三種，即系統(tǒng)最大運行方式、系統(tǒng)最小運行方式和系統(tǒng)正常運行方式?，F(xiàn)將簡介前兩種系統(tǒng)運行方式。4.1.2.1 系統(tǒng)最大運行方式根據(jù)系統(tǒng)最大負荷的需要，電力系統(tǒng)中的所有可以投入的發(fā)電設(shè)備都投入運行，以及所有線路

38、和規(guī)定接地的中性點全部投入運行的方式。該運行方式是考慮了系統(tǒng)510年的發(fā)展，對于本設(shè)計要考慮遠景發(fā)展。該運行方式主要用在電氣設(shè)備的選擇校驗和保護的整定計算中。4.1.2.2 系統(tǒng)最小運行方式根據(jù)系統(tǒng)負荷為最小，投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備且系統(tǒng)中性點只有少數(shù)接地的運行方式。該運行方式主要針對近期系統(tǒng)規(guī)模而言，主要用在保護的靈敏度校驗當中。4.2 短路形式的確定與短路計算點的確定4.2.1 短路形式的確定三相系統(tǒng)中短路的基本類型有四種，即三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定校驗，一般按短路情況最嚴重的短路形式計算，而電氣距離距電源較遠的變電所，一般三相短路最嚴重，故本

39、設(shè)計中短路電流均按三相短路的情況進行計算。4.2.2 短路計算點的確定選取短路計算點的個數(shù)，主要依據(jù)變電所的電壓等級數(shù)，故本所設(shè)三個短路點，分別以K1、K2、K3表示110kV、35kV和10kV工作母線上的短路點。然后根據(jù)這三個短路點來依次計算對應(yīng)點的短路電流值，并利用這三個短路點的短路電流值來校驗電氣設(shè)備和繼電保護。4.3 短路電流的計算4.3.1 短路電流計算的電路圖和等值電路圖見計算書,本說明書省略.4.3.2 短路電流的計算4.3.2.1 基準值的選取基準有四個，即基準容量（SB）、基準電流（IB）、基準電壓（UB）和基準阻抗（ZB）。在此計算中，選取基準容量SB=1000MVA，基

40、準電壓UB為各電壓級的平均額定電壓（115kV、37kV、10.5kV）。選定基準量后，基準電流和基準阻抗便已確定：基準電流： 基準阻抗：4.3.2.2元件電抗標幺值的計算（1）系統(tǒng)S或發(fā)電廠G的等效電抗標幺值：或（4.1）式中 、 系統(tǒng)或發(fā)電廠的容量，MVA；、 系統(tǒng)或發(fā)電廠以其本身容量為基準的等效電抗標幺值。 （2）線路電抗標幺值：（4.2）式中 線路單位長度的電抗值，其中，單根導(dǎo)線為0.4/km，二分裂導(dǎo)線為0.31/km； 線路的長度，km。 （3）變壓器電抗標幺值：本設(shè)計中主變?yōu)槿@組，已給出了各繞組兩兩之間的短路電壓百分數(shù)，即、。則可求出高、中、低壓繞組的短路電壓百分數(shù)，分別為（4

41、.3a）（4.3b）（4.3c）再按與雙繞組變壓器相似的計算公式求變壓器高、中、低壓繞組的電抗標幺值，分別為（4.4a）（4.4b）（4.4c）4.3.2.3 網(wǎng)絡(luò)化簡網(wǎng)絡(luò)化簡的目的是簡化短路電流計算，以求得電源至短路點間的等值阻抗。具體見計算書.4.3.2.4 各短路點的短路電流計算各短路點的短路電流計算步驟如下：（1）網(wǎng)絡(luò)化簡，得到各電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗X；（2）求各電源的計算電抗Xjs（將各轉(zhuǎn)移電抗按各電源容量S歸算）：（4.5）（3）查運算曲線，得到以各電源容量為基準值的各電源至短路點電流標幺值；（4）求（3）中各電流的有名值之和，即為短路點的短路電流，并計算短路電流沖擊值ish。在

42、本設(shè)計中，因僅有系統(tǒng)兩個電源，且它們距短路點的電氣距離差別較大，故在此采用電源個別法較為精確，計算也不甚復(fù)雜。短路電流計算過程見計算部分，結(jié)果列于表4.2中。表4.2 短路電流計算結(jié)果短路點 電壓級（KV）I"（KA）（KA）（KA）（KA）d 11102.472.472.56.375d 2353.6923.6923.6929.4146d 3109.869.869.8625.143注：因主變低壓母線并列運行算得的低壓側(cè)短路電流不大，故主變低壓母線單母分段接線時不需要加裝限流電抗器.4.4 小結(jié)計算短路電流對于本變電所設(shè)計具有重要意義。其不僅可以進行電氣設(shè)備的選擇和校驗，而且可進行繼電

43、保護的整定計算與靈敏度校驗以及可分析有關(guān)主變低壓側(cè)電氣主接線中限流問題。本設(shè)計中主要采用統(tǒng)一基準的近似計算法，此方法方便簡單、應(yīng)用廣泛，且在計算中考慮了最大和最小運行方式兩種。5 電氣設(shè)備選擇本次設(shè)計中電器選擇的主要任務(wù)：1導(dǎo)體和絕緣子。導(dǎo)體的選擇主要有：各電壓等級的匯流母線，主變引下線，出線以及各電壓級的絕緣子。2電氣設(shè)備。 電氣設(shè)備包括各電壓等級的出線斷路器，旁路斷路器，分段斷路器，以及相應(yīng)的隔離開關(guān)，熔斷器等。用于保護和測量用的電流互感器，包括穿墻套管，開關(guān)柜的選擇及其一次接線的編號。國家電力部有關(guān)高壓配電裝置設(shè)計規(guī)程SDJ585規(guī)定：第條：選用導(dǎo)體和電器，其允許的最高工作電壓不得低于該

44、回路的最高運行電壓，其長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流。第條：驗算裸導(dǎo)體短路熱效應(yīng)的計算時間，宜采用主保護動作時間加相應(yīng)的斷路器全分閘時間，如主保護有死區(qū)時，則采用能對該死區(qū)起作用的后備保護動作時間并采用相應(yīng)的短路電流值。第條：除配電裝置的匯流母線外，較長導(dǎo)體的截面應(yīng)按經(jīng)濟電流密度選擇。5.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則與技術(shù)條件5.1.1電氣設(shè)備選擇的一般原則（1）應(yīng)力求安全使用、技術(shù)先進、質(zhì)量合格和經(jīng)濟合理； （2）應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓狀態(tài)下的要求，并考慮遠景發(fā)展； （3）應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件長期工作條件下選擇，按短路條件下校驗，保證任何過電壓情況下能正常運行； （4）應(yīng)

45、與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致； （5）選擇同類設(shè)備的品種不宜過多； （6）選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)過正式鑒定合格。5.1.2 電氣設(shè)備選擇的一般技術(shù)條件5.1.2.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 （1）額定電壓 電器允許最高工作電壓（）不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓（），即。一般情況下，可按電器的額定電壓（）不低于裝設(shè)地點電網(wǎng)額定電壓（）的條件選擇，即。 （2）額定電流 電氣設(shè)備的額定電流（），即在額定周圍溫度（）下的長期允許電流，考慮實際溫度后，應(yīng)不小于回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流（），即或(5.1)式中 綜合校正系數(shù)。以下列出主要回路的最大持續(xù)工

46、作電流的計算公式：變壓器回路：(5.2)母線回路：中低壓母線，取母線上最大一臺主變的最大持續(xù)工作電流；高壓母線 (5.3)出線回路：單回線 (5.4)雙回線 (5.5)分段回路：(5.6)母聯(lián)回路：取母線上最大一臺主變的最大持續(xù)工作電流。 （3）按當?shù)丨h(huán)境條件校驗海拔條件：海拔在1000m以下時，可不考慮海拔條件；海拔在1000m及以上時，需考慮海拔對電氣設(shè)備選擇的影響。溫度條件：我國電氣設(shè)備使用的額定環(huán)境溫度分別為+40和+25。不同安裝地區(qū)有不同的實際溫度，表5.1列出了電氣設(shè)備環(huán)境溫度的確定方法，后面數(shù)據(jù)是本所實際環(huán)境溫度。表5.1 電氣設(shè)備在不同安裝場所的實際環(huán)境溫度電氣設(shè)備安裝場所實

47、際環(huán)境溫度（）本所對應(yīng)數(shù)值（）裸導(dǎo)體屋外最熱月平均最高溫度30屋內(nèi)最熱月平均最高溫度+535電器屋外年最高溫度40屋內(nèi)最熱月平均最高溫度+535其它條件：電氣設(shè)備的選擇中，有些設(shè)備還要考慮到日照、風速、冰雪、污穢等環(huán)境條件的影響。.2按短路情況校驗 （1）短路熱穩(wěn)定校驗 導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗條件：(5.7)式中 、 導(dǎo)體的實際截面、允許最小截面，mm2；短路熱效應(yīng)，（kA）2·s； 導(dǎo)體集膚效應(yīng)系數(shù)； 熱穩(wěn)定系數(shù)。電器熱穩(wěn)定校驗條件：(5.8)式中t秒時的短路電流，kA；（2）短路動穩(wěn)定校驗 導(dǎo)體動穩(wěn)定校驗條件： 或(5.9)式中（） 動穩(wěn)定電流峰值（有效值），kA；（） 短路沖擊電流峰值

48、（有效值），kA。 電器動穩(wěn)定校驗條件：(5.10)式中 、 導(dǎo)體允許應(yīng)力、最大應(yīng)力，Pa。 （3）短路計算時間 導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗的計算時間（）應(yīng)為主保護動作時間（）和斷路器全開斷動作時間（）之和，即。電器熱穩(wěn)定校驗的計算時間（）為后備保護動作時間（）和斷路器全開斷動作時間（）之和，即。（4）其它方面校驗除以上各方面的校驗外，電器還應(yīng)進行絕緣水平方面的校驗，導(dǎo)體還應(yīng)進行共振（硬導(dǎo)體特有）、電暈等方面的校驗。5.2 導(dǎo)體的選擇導(dǎo)體分為裸導(dǎo)體和電力電纜兩種。裸導(dǎo)體一般可分為硬導(dǎo)體和軟導(dǎo)體。硬導(dǎo)體主要有矩形、槽形、管形等形狀；軟導(dǎo)線有鋼芯鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線及擴徑導(dǎo)線等形式。常用導(dǎo)體材料有銅、鋁

49、及鋁合金。銅的電阻率低、機械強度大、抗腐蝕性強，是很好的導(dǎo)體材料；但其儲存量不多，價格貴。鋁的電阻率雖為銅的1.72倍，但其密度只有銅的30%，且其儲量豐富，價格低廉。鋁合金在鋁基礎(chǔ)上提高了機械強度和抗腐蝕性。因此，本所主要采用鋁或鋁合金材料作為導(dǎo)體材料。導(dǎo)體選擇與校驗過程見計算部分，表4.3列出了各電壓等級母線選型結(jié)果：表5.3 各電壓級母線的選型結(jié)果母線使用場所導(dǎo)體型號導(dǎo)體凈截面（mm2）載流量（A）備注110kV主母線LGJ300300690鋼芯鋁絞線35kV主母線LMY40×4160456單條豎放矩形鋁導(dǎo)體10kV主母線LMY63×810081644雙條豎放矩形鋁導(dǎo)

50、體其它導(dǎo)體的選型結(jié)果如下表所示:表5.4 各電壓等級主變引下線及出線的選型結(jié)果導(dǎo)線使用場所導(dǎo)體型號導(dǎo)體凈截面（mm2）載流量（A）備注35kV主變引下線LGJ400400835鋼芯鋁絞線10kV主變引下線LMY80×10160456雙條平放矩形鋁導(dǎo)體35kV出線LGJ7070265鋼芯鋁絞線10kV出線三心電纜-120120182電力電纜5.3 高壓電器的選擇高壓電器選擇與校驗過程見計算書部分，選擇結(jié)果見下表中:表5.4 斷路器及隔離開關(guān)選選型結(jié)果設(shè)備項目斷路器隔離開關(guān)110KV出線LW6-110GW5110110KV分段LW6-110GW5110110KV主變引下線LW6-110G

51、W511035KV分段DW2-35GW535D35KV出線DW2-35GW535D35KV主變引下線DW2-35GW535D10KV出線SN2-10GN1-10/40010KV分段SN3-10GN2-10/200010KV主變引下線SN3-10 GN2-10/2000表5.5 電流互感器及電壓互感器的選型結(jié)果電壓級設(shè)備類型110KV35KV10KV電壓互感器JCC2-110JDX-35JSJW-10分段電流互感器LCWD-1102×400/5LCW6-35500/5LDZQB6-10 1500/5出線電流互感器LCWB4-110 2×75/5LCW6-3580/5LFZB6

52、-10200/5(150/5)主變引下線電流互感器LCWB4-110 2×75/5LCW6-35500/5LDZQB6-10 1500/5表5.6 10kV側(cè)支柱絕緣子和穿墻套管選型結(jié)果設(shè)備名稱設(shè)備型號機械破壞負荷（kN）絕緣子高度或套管長度（mm）支柱絕緣子屋內(nèi)ZA10Y3675190屋外ZP墻套管CMD1058964805.4 小結(jié)母線是用來匯集和分配電能，并便于連接設(shè)備的裝置，它是電氣主接線的重要組成部分。導(dǎo)體的選擇項目一般包括：材料、形式、敷設(shè)方式和截面選擇，并應(yīng)進行動、熱穩(wěn)定校驗。 高壓電氣的選擇條件，概括起來可分為兩大部分：第一部分是電器所必須滿足的基本條件（共性條件），既選擇的一般條件；第二部分是根據(jù)不同電器的特點而提出的選擇和校驗項目。 電器的種類和型式是電氣選擇的重要內(nèi)容之一，選擇時可根據(jù)電器安裝地點、使用條件、配電裝置的形式、運行和檢修經(jīng)驗以及人們使用習慣等多種因素綜合確定。6 配電裝置與電氣總平面設(shè)計6.1 變電所電氣總平面初步布置變電所主要由屋內(nèi)外配電裝置、主變壓器、主控樓（室）及輔助設(shè)施等組成。變電所的總平面布置應(yīng)根據(jù)外界條件（城市規(guī)劃、交通和水源），依據(jù)配電裝置的電壓等級和型式、出線方向和方式、出線走廊的條件、地形情況等因素，并滿足安全運行、方便管理、