畢業(yè)設(shè)計110kv變電站設(shè)計

1、摘要隨著城市化的發(fā)展，城郊已經(jīng)納入城市的發(fā)展規(guī)劃，供電方面要求越來越高，特別是供電的安全性、可靠性和持續(xù)性。電網(wǎng)的安全性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電站的合理設(shè)計和配置。一個典型的變電站要求變電設(shè)備運(yùn)行可靠、操作靈活、經(jīng)濟(jì)合理、擴(kuò)建方便。本論文設(shè)計了一個降壓變電站,此變電站有三個電壓等級：高壓側(cè)電壓為110kV，有二回線路；中壓側(cè)電壓為35kV,有四回出線。低壓側(cè)電壓為10kv,有六回出線。同時對于變電站內(nèi)的主設(shè)備進(jìn)行合理的選型。本設(shè)計選擇選擇兩臺SFSZ9-40000/110主變壓器，其他設(shè)備如站用變，斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，高壓熔斷器，電壓互感器，無功補(bǔ)償裝置和繼電保護(hù)裝置等等也按照

2、具體要求進(jìn)行選型、設(shè)計和配置，力求做到運(yùn)行可靠，操作簡單、方便，經(jīng)濟(jì)合理，具有擴(kuò)建的可能性和改變運(yùn)行方式時的靈活性。使其更加貼合實(shí)際，更具現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵字:變電站 設(shè)計 變壓器AbstractWith the development of Citilization, The planning of city expanding has included the skirts of a town , The requirment of power supply is higher and higher , especially to the security、reliability and en

3、durance .But the security、reliability and endurance of the electrical network often rely on the transformer substations rationality and disposition. One typical transformer substation requests the equipments in it work reliably, operate nimbly, being carried on reasonably and easy to be expended .Re

4、fer to these several reasons, in this article we devise a transformer substation for abasing voltage, which has three voltage rates: the high voltage rate is 110kV,which has two routes; the middle voltage rate is 35kv, which has four routes; the low voltage rate is 10kV, which has six routes. In the

5、 same time ,we select the main equipments for the transformer substation .This article select two main transformer (SFSZ9-40000/110) and other equipments, for example : transformer used for substation ,breaker , isolator ,current transformer, voltage transformer, high voltage fuse , Idle work compen

6、sator ,the protecting equipments and so on are also selected ,devised and disposed according to the actual fact. Whats more, we try our best to mange to make the substation work reliably, operate nimbly, be carried on reasonably and easy to be expended. So that it can close the fact more.Key word :

7、transformer device substation 目 錄摘要1Abstract2目 錄3第一章 概述及任務(wù)書6第一節(jié) 概述6第二節(jié) 任務(wù)書61.2.1 待設(shè)計變電站的基本情況6設(shè)計任務(wù)8第二章 電氣主接線設(shè)計9第一節(jié) 主接線設(shè)計的要求9第二節(jié) 主接線設(shè)計102.2.1 110kV主接線設(shè)計102.2.2 35kV主接線設(shè)計112.2.3 10kV主接線設(shè)計12第三章 主變壓器的選擇和站用電的設(shè)計14第一節(jié) 負(fù)荷計算143.1.1 站用負(fù)荷計算143.1.2 10kV側(cè)負(fù)荷計算143.1.3 35kV側(cè)負(fù)荷計算153.1.4 110kV側(cè)負(fù)荷計算15第二節(jié) 主變的確定153.2.1 主

8、變臺數(shù)確定：153.2.2 變電站主變壓器的確定15第三節(jié) 站用變臺數(shù)、容量和型式的確定163.3.1 站用變臺數(shù)的確定163.3.2 站用變?nèi)萘康拇_定163.3.3 站用變型式的選擇17第四章 補(bǔ)償電容18第一節(jié) 10kV并聯(lián)電容補(bǔ)償器選擇18第二節(jié) 35kV并聯(lián)電容補(bǔ)償器選擇19第五章 最大持續(xù)工作電流及短路電流計算20第一節(jié) 各回路最大持續(xù)工作電流20第二節(jié) 短路電流計算點(diǎn)的確定和短路電流計算結(jié)果205.2.1 短路電流計算的目的205.2.2 短路電流計算的一般規(guī)定215.2.3 短路計算的基本假設(shè)21第六章 主要電氣設(shè)備選擇23第一節(jié) 電氣設(shè)備選擇要求23第二節(jié) 高壓斷路器的選擇25

9、第三節(jié) 隔離開關(guān)的選擇27第四節(jié) 各級電壓母線的選擇286.4.1 110kV側(cè)母線286.4.2 35kV側(cè)母線296.7.3 10kV側(cè)母線30第五節(jié) 絕緣子和穿墻套管的選擇30第六節(jié) 電流互感器的配置和選擇31第七節(jié) 電壓互感器的配置和選擇326.7.1 110kV側(cè)PT的選擇336.7.2 35kV母線PT選擇33第八節(jié) 各主要電氣設(shè)備選擇結(jié)果一覽表34第七章 過壓保護(hù)、接地及照明36第一節(jié) 過電壓保護(hù)36第二節(jié) 接地裝置37第三節(jié) 照明38第八章 消防及采暖通風(fēng)39第一節(jié) 消防39第九章 通信、遠(yuǎn)動及工業(yè)電視40第一節(jié) 通訊及遠(yuǎn)動40第二節(jié) 工業(yè)電視40參考文獻(xiàn)：41附錄: 短路電流

10、計算書42第一節(jié) 短路電流的具體計算4210 系統(tǒng)及線路電抗的計算4210.1.2 主變壓器電抗的計算4310.1.3 計算各短路點(diǎn)的三相電流4310短路電流計算結(jié)果表:47附錄: 變電站主接線圖紙致謝47致謝48 第一章 概述及任務(wù)書 第一節(jié) 概述隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)和改造、拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃，110kV變電站的建設(shè)迅猛發(fā)展。供電可靠性是城網(wǎng)建設(shè)改造的一個重要目標(biāo)，110kV變電站設(shè)計是成網(wǎng)建設(shè)中較為關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，如何設(shè)計110kV變電站，是城網(wǎng)建設(shè)和改造中需要研究和解決的一個重要課題。本文對龍圩城郊110kV變電站

11、的一次設(shè)計部分技術(shù)問題提出一些設(shè)想，供其他工程設(shè)計參考。設(shè)計依據(jù)：1、中華人民共和國電力公司發(fā)布的110kV變電所設(shè)計規(guī)程（征求意見稿）2、110kV龍圩城郊輸變電工程設(shè)計委托書。3、電力工程電氣設(shè)計手冊（電氣一次部分）第二節(jié) 任務(wù)書 待設(shè)計變電站的基本情況根據(jù)梧州市電力系統(tǒng)2010年總規(guī)劃，龍圩城郊變計劃建在蒼梧縣龍圩鎮(zhèn)東郊，下小河河口與玉梧一級公路相交的地段。所址自然條件：環(huán)境溫度: -1040最熱月平均最高溫度: 35設(shè)計風(fēng)速: 30m/s覆冰厚度: 5mm海拔高度: <1000m地震烈度: 6度污穢等級: II級設(shè)計所址高程: >頻率為2%洪水位龍圩城郊110kV變電站建成

12、后主要作為供給城郊的工廠以及一部分城郊居民生活用電。該變電站的電壓等級為110kV/35kV/10kV，110kV是電源電壓，35kV和10kV是二次電壓。供電源由100公里外的黑石220kV變電站110kV引出兩回母線供給。根據(jù)相關(guān)資料得黑石220kV變電站的系統(tǒng)容量為1000MVA。（1） 中壓35kV側(cè)近期計劃送出4回線路，其負(fù)荷情況如下表所示： 表1 35kV用戶負(fù)荷統(tǒng)計資料線路名稱容量（MVA）負(fù)荷性質(zhì)傳輸距離（km）L301線91、2類負(fù)荷10L302線71、2類負(fù)荷10L303線103類負(fù)荷10L304線103類負(fù)荷5（2） 低壓10kV側(cè)近期計劃送出6回線路，其負(fù)荷情況如下表所

13、示： 表2 10kV用戶負(fù)荷統(tǒng)計資料線路名稱容量（MVA）負(fù)荷性質(zhì)線路類型傳輸距離（km）L1001線1類負(fù)荷架空1L1002線2類負(fù)荷L1003線11類負(fù)荷電纜1L1004線3類負(fù)荷架空2L1005線2類負(fù)荷L1006線13類負(fù)荷1 （3）最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5500h，同時率取0.85，線路損耗取5%，負(fù)5左右。待設(shè)計變電所與電力系統(tǒng)的連接情況如下圖所示:系統(tǒng)110kV待設(shè)計110kV變電站35kV10kV圖1.1 變電站外觀簡圖設(shè)計任務(wù)（1） 選擇本變電所主變的臺數(shù)、容量和類型；（2） 變電所電氣主接線設(shè)計，選出幾個電氣主接線方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定一個較佳方案；（3） 短路電流計算；

14、（4） 選擇和校驗(yàn)所需電氣設(shè)備（主變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線、10kV電纜、電流互感器和電壓互感器等等）；（5） 防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計；（6） 畫出變電站主接線和站用電圖紙注：設(shè)計圖紙應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)程、規(guī)范。本章小結(jié)： 本章主要對設(shè)計任務(wù)和原始資料進(jìn)行收集。其中包括設(shè)計背景，環(huán)境資料，已經(jīng)變電站近期所供給的對象以及負(fù)荷容量，出線方式進(jìn)行資料收集整理。并且提出一次部分設(shè)計的任務(wù)和要求。第二章 電氣主接線設(shè)計第一節(jié) 主接線設(shè)計的要求變電站主接線的選擇是根據(jù)變電站系統(tǒng)中的地位和作用、地理位置、電壓等級、變壓器臺數(shù)及容量和進(jìn)出線等各種條件綜合優(yōu)化決定的。城市電網(wǎng)的安全可靠性固然重要，但是城市人口密度

15、大，用地緊張，因此城網(wǎng)變電站接線除了滿足安全可靠性外，還必須盡量簡單化。因此變電站設(shè)計應(yīng)該滿足一下基本要求：1、運(yùn)行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。2、具有一定的靈活性主接線正常運(yùn)行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。 3、操作應(yīng)盡可能簡單、方便主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)

16、生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。4、經(jīng)濟(jì)上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。5、應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。第二節(jié) 主接線設(shè)計 110kV主接線設(shè)計龍圩城郊110kV變電站建成后主要作為供給城郊的工廠以及一部分城郊居民生活用電。該變電站的電壓等級為110kV/35kV/

17、10kV，110kV是電源電壓，35kV和10kV是二次電壓。主供電源由100公里外的黑石220kV變電站110kV引出兩回母線供給。方案I：采用單母線接線優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、設(shè)備少操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：一般適用于一臺發(fā)電機(jī)或一臺變壓器的110-220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回。方案II：采用單母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從

18、不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。2）當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點(diǎn)：1）當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。2）擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。適用范圍：110-220kV配電裝置的出線回路數(shù)為3-4回時。經(jīng)過以上論證，雖然方案II要多兩個個隔離開關(guān)和一個斷路器，但為了保證對重要負(fù)荷的不間斷供電，決定采用單母線分段接線。2.2.2 35kV主接線設(shè)計主要考慮35kV的4回出線供給對象的負(fù)荷性質(zhì)。考慮以下兩種優(yōu)化方案：方案I：采用單母線接線優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、設(shè)備少操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套

19、配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：一般適用于一臺發(fā)電機(jī)或一臺變壓器的35-63kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。方案II：采用單母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。2）當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點(diǎn)：1）當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電

20、。2）擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。適用范圍：35-63kV配電裝置的出線回路數(shù)為4-8回時。吳圩110kV變電站低壓35kV側(cè)送出4回線路，其負(fù)荷情況如下表所示：表1 35kV用戶負(fù)荷統(tǒng)計資料線路名稱容量（MVA）負(fù)荷性質(zhì)傳輸距離（km）L301線91、2類負(fù)荷10L302線71、2類負(fù)荷10L303線103類負(fù)荷10L304線103類負(fù)荷5圖1.2 35kV側(cè)負(fù)載出線表考慮到35kV出線中的L301線和L302線是1、2類負(fù)荷，為保證對重要負(fù)荷的可靠供電，和快速檢修，經(jīng)過以上論證，決定采用單母線分段接線。 10kV主接線設(shè)計主要考慮為變電站周圍地區(qū)供電。方案I：采用單母線接線優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清

21、晰、設(shè)備少操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：6 -10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回 。 方案II：采用單母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。2）當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點(diǎn)：1）當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期

22、間內(nèi)停電。2）擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。適用范圍：6 -10kV配電裝置的出線回路數(shù)為6回及以上時。吳圩110kV變電站低壓10kV側(cè)送出6回線路，其負(fù)荷情況如下表所示： 表2 10kV用戶負(fù)荷統(tǒng)計資料線路名稱容量（MVA）負(fù)荷性質(zhì)線路類型傳輸距離（km）L1001線1類負(fù)荷架空1L1002線2類負(fù)荷L1003線11類負(fù)荷電纜1L1004線3類負(fù)荷架空2L1005線2類負(fù)荷L1006線13類負(fù)荷1圖1.3 10kV側(cè)負(fù)載出線表考慮到35kV出線中的L1001線和L1003線是1、2類負(fù)荷，為保證對重要負(fù)荷的可靠供電，和快速檢修，經(jīng)過以上論證，決定采用單母線分段接線。本章小結(jié)： 本章主要對變電

23、站三個電壓側(cè)（110kV、35kV和10kV）的主接線方式進(jìn)行方案分析比較。從經(jīng)濟(jì)方面、運(yùn)行可靠性方面和維修靈活性方面綜合研究分析并確定各側(cè)均采用單母線分段接線方式。此方案可以保證重要負(fù)荷在一部分線路故障時的可靠運(yùn)行，并減少維修時繁瑣的步驟跟時間，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行。第三章 主變壓器的選擇和站用電的設(shè)計 第一節(jié) 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（動力負(fù)荷和照明負(fù)荷）、10kV負(fù)荷、35kV負(fù)荷和110kV側(cè)負(fù)荷。由公式 （3-1）式中 某電壓等級的計算負(fù)荷同時系數(shù)（各側(cè)均取0.85）該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般

24、取5%P、各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù) 站用負(fù)荷計算 由公式（3-1）求得kVA 10kV側(cè)負(fù)荷計算由公式（3-1）求得 =10.60MVA 35kV側(cè)負(fù)荷計算由公式（3-1）求得 =MVA3.1.4 110kV側(cè)負(fù)荷計算由公式（3-1）求得=MVA第二節(jié) 主變的確定 主變臺數(shù)確定：對大城市郊區(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，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜?？紤]到該變電站為一重要中間變電站，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密，且在一次主接線中已考慮采用母線分段的方式。故選用兩臺主變壓器，并列運(yùn)行且容量相等。3 變電站主變壓器的確定主變壓器容量確定的要求：1.主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選

25、擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展。2.根據(jù)變電站所帶負(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)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量在設(shè)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：對一般性變電站停運(yùn)時，其余變壓器容量就能保證全部負(fù)荷的7080%。 由于上述條件所限制。當(dāng)一臺停運(yùn)時，另一臺則承擔(dān)70%為MVA。故選兩臺40MVA的主變壓器就可滿足負(fù)荷需求。故主變參數(shù)如下：型號電壓組合及分接范圍阻抗電壓空載電流連接組高壓中壓低壓高-中高-低中-低YN，yn0,d11SFSZ9-40000/110110±8×1.25%38.5&#

26、177;5%10.511175圖3.1 主變壓器參數(shù)表第三節(jié) 站用變臺數(shù)、容量和型式的確定3 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。3 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?？紤]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(yùn)行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運(yùn)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)。 =10

27、6kVA3 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(shí)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高壓分接范圍低壓S9-200/1010;6.3;6±5%Y,yn04 圖3.2 站用變壓器參數(shù)表本章小結(jié)： 本章針對變電站計劃運(yùn)行的情況，對負(fù)荷功率進(jìn)行計算。針對計算結(jié)果，主變壓器決定選擇兩臺40MVA的三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行，一方面可以保證近期負(fù)荷的可靠供電，一方面也提供相對大的容量供遠(yuǎn)期擴(kuò)展。站用電方面也預(yù)備了足夠的容量，確保了檢修時站用電關(guān)鍵區(qū)的可靠運(yùn)行。第四章 補(bǔ)償電容因本站有許多無

28、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(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償。根據(jù)設(shè)計規(guī)范第條自然功率應(yīng)未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變電所，應(yīng)安裝并聯(lián)電容補(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)計手冊規(guī)定“對于10110kV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功量，地區(qū)無功或距離電源點(diǎn)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(diǎn)較遠(yuǎn)的變電所，取較低者，地區(qū)無功缺額較多或距離電源點(diǎn)較遠(yuǎn)的變電所取較高者。提高功率因數(shù)所需電容器容量Qfm為 （4-1）

29、 負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o功量（kvar）；母線上的最大有功負(fù)荷，（kW）； 補(bǔ)償前的最大功率因數(shù)角，（°）；補(bǔ)償后的最大功率因數(shù)角，（°）；第一節(jié) 10kV并聯(lián)電容補(bǔ)償器選擇可以取由公式（4-1）求得：=1378kvar按需求可選取兩臺WBBG1-11-1500型高壓并聯(lián)電容補(bǔ)償柜第二節(jié) 35kV并聯(lián)電容補(bǔ)償器選擇可以取由公式（4-1）求得：=4914kvar按需求可選取兩臺WBBG1-35-5000型高壓并聯(lián)電容補(bǔ)償柜本章小結(jié)： 本章對負(fù)荷側(cè)的功率進(jìn)行分析，確認(rèn)無功補(bǔ)償?shù)碾娙萑萘俊Ｋ愠鲇稍械母鱾?cè)功率因數(shù)，提高到數(shù)值為0.9的功率因數(shù)。選用高壓并聯(lián)電容柜對負(fù)載進(jìn)行無功補(bǔ)

30、償。第五章 最大持續(xù)工作電流及短路電流計算第一節(jié) 各回路最大持續(xù)工作電流根據(jù)公式 （5-1） 式中 - 所統(tǒng)計各電壓側(cè)負(fù)荷容量 - 各電壓等級額定電壓 - 最大持續(xù)工作電流 由公式（5-1）得：10kV =613A 35kV =624A 110kV =254A第二節(jié) 短路電流計算點(diǎn)的確定和短路電流計算結(jié)果5 短路電流計算的目的1、在選擇電氣主接線時，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(yùn)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

31、裝置時，需按短路條件檢驗(yàn)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據(jù)。5、接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。5 短路電流計算的一般規(guī)定1、驗(yàn)算導(dǎo)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(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。2、選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫膶?dǎo)步電機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。3、選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器

32、回路的計算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點(diǎn)。4、導(dǎo)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(yàn)算。5 短路計算的基本假設(shè)1、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行；2、所有電源的電動勢相位角相同；3、負(fù)荷用恒定阻抗表示；4、認(rèn)為系統(tǒng)參數(shù)均為線性，可用疊加原理5、忽略各元件的電阻、電容和電導(dǎo)，只計算電抗。6、電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；7、不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；8、系統(tǒng)短路時是金屬性短路短路電流計算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并進(jìn)行有關(guān)的校驗(yàn)。按三相短路進(jìn)行短路電流計算。可能發(fā)生最大短路電流的短路電流計算

33、點(diǎn)有3個，即110kV母線短路（d1點(diǎn)），35kV母線短路（d2）點(diǎn)，10kV電抗器母線短路（d3點(diǎn)）。注：短路電流計算由附錄1的計算書求得短路電流計算結(jié)果表:短路點(diǎn)各短路點(diǎn)額定電壓各短路點(diǎn)平均電壓短路電流短路電流周期分量有效值短路點(diǎn)沖擊電流短路容量最大值有效值(kV) (kV)(kV)/kA/kA (kA) (kA)/MVAd1110115d23537d310圖5.1 短路電流計算數(shù)據(jù)表本章小結(jié)： 三相短路電流是選擇與校驗(yàn)電氣設(shè)備的基本依據(jù)。本章對各個短路點(diǎn)進(jìn)行選擇，并進(jìn)行計算得出各項(xiàng)數(shù)據(jù)。對后面的設(shè)備選型和校驗(yàn)運(yùn)行可靠性提供了可靠的數(shù)據(jù)，有利于選擇經(jīng)濟(jì)又可靠的各項(xiàng)電氣設(shè)備。第六章 主要電氣

34、設(shè)備選擇第一節(jié) 電氣設(shè)備選擇要求由于電氣設(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)行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。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)合理。4.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。5.與整個工程的建設(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)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。電氣設(shè)備選擇技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)

35、生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。1.電壓 選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓,即 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，即校驗(yàn)的一般原則：1.電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。2.用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。在計算時間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（kA2S）t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA2S）T設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定所用的計算時間按下式計算t= +式中繼電保護(hù)裝置動作時間內(nèi)（S）斷路的全分閘時間（s）4.動穩(wěn)定校驗(yàn) 電

36、動力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：上式中 、 短路沖擊電流幅值及其有效值、 允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值 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)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。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(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。第二節(jié) 高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。型式選擇：本次在選擇斷路器

37、，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修。選擇斷路器時應(yīng)滿足以下基本要求：1.在合閘運(yùn)行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負(fù)荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。2.在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。3.應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。3.應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、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、

38、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關(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，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及以下的電壓等級中。站址自然條件：環(huán)境溫度: -1040最熱月平均最高溫度: 35設(shè)計風(fēng)速: 30m/s覆冰厚度: 5mm海拔高度: <1000m地震烈度: 6度污穢等級: II級其中地震烈度為6的地震加速度：加速度，mm/s2(垂直向)630（450-890）速度，mm/

39、s2(水平向)60（50-90）圖6.1 地震烈度-加速度表垂直向：630mm/s2m/s2<1m/s2水平向：60mm/s2m/s2<2m/s2符合正常使用環(huán)境條件符合GB11022-99高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共同技術(shù)要求的規(guī)定，即：     1、周圍環(huán)境溫度     -30+40     2、海拔             1000m、3

40、000m3、風(fēng)速             34m/s4、日溫差           25    5、日照強(qiáng)度         0.1w/26、月平均相對濕度   90%     7、地震加速度

41、0;      水平0.2g，垂直8、覆冰厚度         109、空氣污染程度     級10、安裝場合        戶外計算數(shù)據(jù)：電壓等級額定電壓最大持續(xù)工作電流熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路沖擊電流（kA）110kV115kV 254A2kA335kV37kV624A2kA410kVkV613A17512kA4圖6.2 各電壓側(cè)母線工作數(shù)據(jù)表所以，35kV側(cè)和1

42、0kV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電壓等級型號額定電壓額定電流額定短路開斷電流（kA）熱穩(wěn)定校驗(yàn)動穩(wěn)定電流110kVLW36-126126kV 31500A2kA 3s80kA35kVZN12-3535kV12502525 2kA4s63kA10kVZN12-1012kV1250A2kA4s80kA圖6.3 各電壓側(cè)斷路器參數(shù)表第三節(jié) 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時應(yīng)滿足以下基本要求：1.隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。2.隔離開關(guān)斷開點(diǎn)之間應(yīng)有足夠

43、的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。4.隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。5.隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠。6.帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知電壓等級型號額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流110kVGW4-110G110kV 1000A8035kVGW4-3535kV1000A5010kVGN19-1010kV1000A80圖6.4 各電壓側(cè)隔離開關(guān)參數(shù)表第四節(jié) 各級電壓母線的選擇 選擇配電裝置

44、中各級電壓母線，主要應(yīng)考慮如下內(nèi)容： 、選擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式；、選擇母線截面的大?。?、檢驗(yàn)?zāi)妇€短路時的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；、對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；、對于重要母線和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動，為避免共振，應(yīng)校驗(yàn)?zāi)妇€自振頻率。各側(cè)母線最大持續(xù)工作電流：10kV =613A 35kV =624A 110kV =254A6.4.1 110kV側(cè)母線 Igmax=254(A) 選取鋼芯鋁絞線：Tzd=4500h時，取J=/mm2 S= Igmax /J=254/1.15=mm2 取LGJ150型鋼芯鋁絞線，其主要技術(shù)參數(shù)為：· 標(biāo)稱截面積 鋁/

45、鋼150/15mm2· 計算拉斷力68060N· 連續(xù)載流量452A（80）熱穩(wěn)定效驗(yàn)=(5.074×1000)2×3=77236428(A2S) 取熱穩(wěn)定系數(shù)C取87 、集膚系數(shù)Kf取1,則上式為: =(30720000)/87 =101.7(mm2) 所選取母線截面為150mm2,故滿足熱穩(wěn)定要求動穩(wěn)定效驗(yàn)ch 2×10-7l/a式中L=2m a= ich =14550A×14550 2×10-7×2/2.2=33.20(N) 故滿足動穩(wěn)定要求。6.4.2 35kV側(cè)母線Igmax=624(A)Tmax=450

46、0h時， 取J=/mm2 S=Igmax/J=624/1.15=mm2選取LJX-630/61型稀土鋁絞線，其主要技術(shù)參數(shù)如下：允許計算拉力為91940N，連續(xù)載流量為1140A(20）。 熱穩(wěn)定效驗(yàn) Qd=Id22×td=6.797kA2×4=184796836(A2.S) C=87 Kf=1 則Smin=(QdKf)/C =(184796836)/87=(mm2) 所選取截面為630mm2，故滿足熱穩(wěn)定要求。動穩(wěn)定效驗(yàn)ch 2×10-7l/a式中L= a=2m ich =17590A×17330 2×10-7×(N) 故滿足動穩(wěn)定

47、要求。6.4.3 10kV側(cè)母線Igmax=613(A)Tmax=4500h時， 取J=/mm2 S=Igmax/J=613/1.15=533mm2選取LMY80×10鋁母線。熱穩(wěn)定效驗(yàn) Qd=Id32×td=2×4=7974490000(A2.S) C=87 Kf=1 則 所選取截面為800mm2，故滿足熱穩(wěn)定要求。第五節(jié) 絕緣子和穿墻套管的選擇在發(fā)電廠變電站的各級電壓配電裝置中，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。選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證

48、絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。穿墻套管用于母線在屋內(nèi)穿過墻壁和天花板以及從屋內(nèi)向屋外穿墻時使用，635kV為瓷絕緣，60220kV為油浸紙絕緣電容式。電壓等級型號110kVZSW-11035kVZSW-35/40010kVLMC-10圖6.5 各電壓側(cè)絕緣子型號表第六節(jié) 電流互感器的配置和選擇（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，（2） 短路穩(wěn)定性動穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)（3） 承受過電壓能力絕緣水平，泄露比所址自然條件：環(huán)境溫度: -1040最熱月平均最高溫度: 35設(shè)計風(fēng)速: 30m/s覆冰厚度: 5mm海拔高度: <

49、1000m地震烈度: 6度污穢等級: II級設(shè)計所址高程: >頻率為2%洪水位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，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。110kV側(cè)CT的選擇根據(jù)設(shè)計手冊35kV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器常用L(C)系列。出線側(cè)CT采用戶外式，用于表計測量和保護(hù)裝置的需要準(zhǔn)確度。當(dāng)電流互感器用于測量、時，其一次額定電流盡量選擇得比回路中正常工作電流的1/3左右以

50、保證測量儀表的最佳工作、并在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)。根據(jù) 選擇型號為LCWB6-110W型 35kV側(cè)CT可根據(jù)安裝地點(diǎn)和最大長期工作電流選LCZ-35系列CT電壓等級型號110kVLCWB-6-11035kVLCZ-3510kVZSW-10/500圖6.6 各電壓側(cè)電流互感器型號表第七節(jié) 電壓互感器的配置和選擇(1)正常工作條件一次回路電壓，一次回路電流，二次負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級，機(jī)械負(fù)荷(2)承受過電壓能力絕緣水平，泄露比距。環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對濕度，海拔高度，地震烈度。1.620kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓開關(guān)柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序

51、電壓是，一般采用三相五住電壓互感器。2.35110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。6.7.1 110kV側(cè)PT的選擇電力工程電氣設(shè)計手冊248頁，35-110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電式互感器，接在110kV及以上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通訊，應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合。統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。35kV及以上的戶外裝置，電壓互感器都是單相的出線側(cè)PT是當(dāng)首端有電源時，為監(jiān)視線路有無電壓進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘。型號額定電壓（V）二次繞組額定輸出（VA）電 容 量載 波耦 合電 容一次繞組二次繞組剩余電壓繞組1級高壓電容中壓電容YDR-110110000/1

52、00/100150VA300VA5010圖6.7 110kV側(cè)電壓互感器參數(shù)表準(zhǔn)確度為:電壓互感器按一次回路電壓、二次電壓、安裝地點(diǎn)二次負(fù)荷及準(zhǔn)確等級要求進(jìn)行選擇。所以選用 YDR-110 型電容式電壓互感器。6.7.2 35kV母線PT選擇 35-11kV配電裝置安裝臺單相電壓互感器用于測量和保護(hù)裝置。 選四臺單相帶接地保護(hù)油浸式TDJJ-35型PT選用戶內(nèi)式型號額定電壓(v)接線方式一次繞組二次繞組剩余電壓繞組TDJJ-3535000/100/100/3Y/Yo/r 圖6.8 35kV側(cè)電壓互感器參數(shù)表準(zhǔn)確度測量準(zhǔn)確度測量計算與保護(hù)用的電壓互感器，其二次側(cè)負(fù)荷較小，一般滿足準(zhǔn)確度要求，只有

53、二次側(cè)用作控制電源時才校驗(yàn)準(zhǔn)確度，此處因有電度表故選編級。PT與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，PT本身不遭受短路電流作用，因此不校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。第八節(jié) 各主要電氣設(shè)備選擇結(jié)果一覽表 電壓等級電氣設(shè)備110kV35kV10kV高壓斷路器LW36-126ZN12-35ZN12-10隔離開關(guān)GW4-110GGW4-35GN19-10電流互感器LCWB-6-110LCZ-35LMC-10電壓互感器YDR-110TDJJ-35TSJW-10絕緣子ZSW-110ZSW-35/400ZSW-10/500母線LGJ-150LJX-630/61LMY80×10主變壓器SFSZ9-40000/110站用變壓器S9-200/10