35kv變電站一次設計

1、35kv變電站一次設計35ky電站一次設計題目35KV企業(yè)變電所電氣一次設計專業(yè)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)原始資料分析5-第一章主接線的選擇7-1- 1主接線的設計原則和要求-7-1- 2主接線的擬定-8-1- 3主接線的比較與選定11-1- 3-1技術(shù)比較11-1- 3-2經(jīng)濟比較13-1-4所用電的設計151-4-1所用電設的要求計15-第二章變壓器的選擇17-2- 1主變的選擇172- 1-1變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則17-2- 1-2變電站主變壓器臺數(shù)的確定18-2- 1-3變電所主變壓器容量的確定原則18-2- 1-4變設計變電所主變壓器容量的計算和確定18-2-1-5主變壓器繞組數(shù)的確定19

2、-2-1-6主變壓器相數(shù)的確定19-2-1-7主變壓器調(diào)壓方式的確定19-2-1-8主變壓器繞組連接組別的確定19-2-1-9主變壓器冷卻方式的選擇20-2-2所用變的選擇21-2-2-1所用變臺數(shù)的選擇21-2-2-2所用變?nèi)萘康倪x擇21-第三章短路電流的計算22-3- 1短路的基本知識22-3- 2計算短路電流的目的23-3- 3短路電流實用計算的基本假設24-4短路電流的計算步驟24-第四章設備的選擇與校驗29-3- 1電氣選擇的一般條件29-4- 1-1按正常工作條件選擇導體和電器30-4- 1-2按短路情況校驗31-4- 2高壓斷路器的選擇及校驗32-4-2-1對高壓斷路器的基本要求

3、32-4-2-2額定電流的計算33-4-2-3高壓斷路器的選擇結(jié)果及校驗34-4-2-4高壓熔斷器的選擇及校驗39-4-3進線與出線的選擇與校驗434-3-135kV架空線路的選擇與校驗44-4-3-210kV電纜的選擇與校驗45-4- 4互感器的選擇與配置46-4-4-1電流互感器的選擇46-4-4-2電壓互感器的選擇48-4-4-3互感器的配置49-第五章補償裝置50-5- 1補償裝置的種類和作用50-5- 2并聯(lián)電容器容量的計算51-3并聯(lián)電容器裝置容量選擇和主要要求。52-第六意變電站接地與防富的設計53-5- 1防雷保護的必要53-6- 2變電所中可能出現(xiàn)大氣過電壓的種類53-6-

4、4避雷針高度的確定54-6-5變電所入侵波的保護55-6接地體和接地網(wǎng)的設計57-第七章繼電保護的配置58-6- 1繼電保護的基本知識58-7- 2輸電線路的保護配置59-7- 2-1相問短路保護的配置60-7-2-2過負荷保護的配置60-7-2-3單相接地保護60-7-2-4輸電線路的保護配置結(jié)果61-7-3變壓器的保護61-7-4母線保護63-7-5-1備用電源自動投入裝置的含義和作用64-7-5-2自動重合閘裝置64-參考文獻65-致謝66-原始資料分析、設計任務35KV企業(yè)變電所電氣一次設計、待建變電所基本資料1、某企業(yè)為保證供電需要，要求設計一座電，一次設計并建成。35KV降壓變電所

5、，以10KV電纜給各車間供2、距離本變電所6KM處有一系統(tǒng)變電所，用35KV雙回架空線路向待設計的變電所供電。在最大運行方式下，待設計變電所高壓母線上的短路功率為1000MVA3、待設計變電所10KV側(cè)無電源，考慮以后裝設兩組電容器，提高功率因數(shù)，故要求預留兩個間隔。4、本變電所10KV母線到各車間均用電纜供電，其中一車間和二車間為I類負荷，其余為皿類負荷,Tmax=4000h各饋線負荷如下表所示：序號車間名稱有功功率(KW無功功率(KVAR1一車間11004802二車間7405003機加工車間8505804裝配車間10005005鍛工車間9503006高壓站14003207周壓泉房75053

6、08其他9507005、所用電的主要負荷如下表所示:序號設備名稱額定容量(KW功率因數(shù)臺數(shù)1主充電機200.8812浮充電機4.50.8513蓄電池室通風3.00.8814屋內(nèi)配電裝置通風1.50.7925交流電焊機110.516檢修試驗用電13.00.817載波0.950.6918照明負荷15.09生活用電126、環(huán)境條件當?shù)睾０胃叨?07.4m，年雷電日36.9個，空氣質(zhì)量優(yōu)良，無污染，歷年平均最高氣溫29.9C,土壤電阻率p<500Q?m第一章主接線的選擇1- 1主接線的設計原則和要求發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵，是電氣設備布置、選擇、自動化水平和二

7、次回路設計的原則和基礎(chǔ)。電氣主接線的設計原則：應根據(jù)發(fā)電廠和變電所所在電力系統(tǒng)的地位和作用。首先應滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求，根據(jù)規(guī)則容量，本期建設規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性，保證供需平衡，電力系統(tǒng)線路容量、電氣設備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)則與要求等條件確定，應滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟型的要求。電氣主接線的主要要求：1、可靠性：可靠性的客觀衡量標準時運行實踐主接線的可靠性是其組合元件(包括一次不分和二次部分)在運行中可靠性的綜合，因此要考慮一次設備和二次部分的故障及其對供電的影響，衡量電氣主接線運行可靠性的一般準則是：(1) 斷路器檢修時，是否影響供電、停電

8、的范圍和時間線路、斷路器或母線故障以及母線檢修時，停電出線回路數(shù)的多少和停電時間長短，能否保證對重要用戶的不問斷供電。發(fā)電廠、變電所全部停電的可能性。、2、靈活性：投切發(fā)電機、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便，調(diào)度靈活，電氣主接線的靈活性要求有以下幾方面：(1) 調(diào)度靈活、操作方便，應能靈活地投切某些元件，調(diào)配電源和負荷能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)整要求。(2) 檢修安全，應能容易地從初期過渡到最終接線，并在擴建過渡時使一次和二次設備等所需的改造最少。3、控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和電纜投資，要適當限制經(jīng)濟型：通過優(yōu)化比選，應盡力做到投資省、占地面積小、

9、電能損耗少，在滿足技術(shù)要求的前提下，要做到經(jīng)濟合理。(1) 投資省，電氣主接線應簡單活晰，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)等一次設備投資，要使短路電流，一邊選擇價格合理的電氣設備。(2) 占地面積小，電氣主接線的設計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約地和節(jié)省架構(gòu)、導線、絕緣小及安裝費用，在運輸調(diào)節(jié)許可的地方都應采用三相變壓器。(3) 電能損耗少，經(jīng)濟合理的選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，避免因兩次變壓而增加投資。1- 2主接線的擬定待設計變壓所為一座35KV降壓變電所，以10KV電纜線各車間供電，距改變電所6KM處有一系統(tǒng)變電所，用35KV雙回架空線向待設計的變電所供電，在最大運行方式下，待設計變電所高

10、壓母線上的短路功率為1000MVA待設計變電所的高壓部分為二進二出回路，為減少斷路器數(shù)量及縮小占地面積，可采用內(nèi)橋接線和外橋接線，變電所的低壓部分為二進八處回路，同時考慮以后裝設兩組電容量要預留兩個出線間隔，故10KV回路應至少設有10回出線，其中，一車間和二車間為I類負荷，其余為II類負荷，其主接線可采用單母不分段接線，單母分段接線和單母分段帶旁路接線，綜上所述，該變電所的主接線形式初步擬定為6種，如下圖2-1所示.IV-L-*一I*.I?V方a12圖方b12圖IDU甲圖2-1(c)萬案三圖2-1(d)方案四圖2-1(e)方案五111J11】LJ1L%L1【1L】LL1J1L【J1】LLIL

11、ILHjJLLJLL】jiLL'J】L.J1】L】,LJLL1I.1J1J1J1hri1J/31Jf11bf'iJ1Jf'1Jri1Jf1TJ圖2-1(f)方案六3主接線的比較與選定3-1技術(shù)比較1、內(nèi)橋線路的特點：(1) 線路操作方便(2) 正常運行時變壓器操作復雜橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元間失去聯(lián)系內(nèi)橋接線試用丁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(jīng)常切換運行方式的發(fā)電廠和變電站中。2、外橋接線的特點:(1)變壓器操作方便(2) 線路投入與切除時，操作復雜(3) 橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯(lián)系。外橋

12、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(jīng)常切換，且線路有穿越功率通過的發(fā)電廠和變電站中。待設變電所35KV回路進線為6KM進線較長，且沒有穿越功率通過，正常運行時兩臺變壓器不需要經(jīng)常切換，經(jīng)比較，內(nèi)橋接線的線路投入與切除操作方便，故以上6種設計方案中，方案一、方案二和方案三為優(yōu)。3、單母線不分段接線的特點：接線簡單、活晰、設備少、操作方便、投資少、便于擴建，但其不夠靈活可靠，接到母線上任一元件故障時，均使整個配電裝置停電。4、單母線分段接線的特點：單母線分段接線也比較簡單、活晰，當母線發(fā)生故障時，僅故障母線段停止工作，另一段母線仍繼續(xù)工作，兩段母線可看成是兩個獨立的電源，

13、挺高了供電可靠性，可對重要用戶供電，當一段母線故障或檢修時，必須斷開接在該段母線上的所有支路，使之停止工作，任一支斷路器檢修時，該支路必須停止工作。5、單母線分段帶旁路接線的特點：在母線引出各元件的斷路器，保護裝置需停電檢修時，通過旁路木母線由旁路斷路器及其保護代替，而引出元件可不停電，加旁路母線雖然解決了斷路器和保護裝置檢修不停電的問題，提高了供電的可靠性，但也帶來了一些負面影響。a) 旁路母線、旁路斷路器及在各回路的旁路隔離開關(guān)，增加了配電裝置的設備，增加了占地，也增加了工程投資。b) 旁路斷路器代替各回路斷路器的倒閘操作復雜，容易產(chǎn)生誤操作，釀成事故。c) 保護及二次回路接線復雜。d)

14、用旁路代替?zhèn)€回路斷路器的倒閘操作，需要人來完成，因此帶旁路母線的界限不利于實現(xiàn)變電所的無人值班。方案一種采用單母線不分段接線，雖然簡單靈活，但其可靠性不高，當接到母線上任一元件公章時，均使整個配電裝置停電，且?guī)гO變電所的符合均為I類、皿類中藥符合，因此方案一種的單母線不分段接線不能滿足I類、皿類負荷供電可靠性的要求。方案二與方案三中采用單母線分段接線的兩段母線可看成是兩個獨立的電源，提高了供電的可靠性，為了確保當任何一路電源發(fā)生故障或檢修時，都不回中斷對重要用戶I類負荷的用電，可分別在每段母線上都設有一車間與二車間的出現(xiàn)間隔。方案二與方案三的可靠性都較高，加設旁路母線的方案三可使出現(xiàn)線路上斷路

15、器故障或檢修時，通過旁路母線使用電不用中斷，相比之下，方案三的供電可靠性要比方案二高，但由丁加設旁路母線也帶來了倒閘操作復雜等負面影響，即方案三靈活性要低丁方案二，為最終確定帶設變電所的主接線方式，下面對方案二與方案三進行經(jīng)濟比較。1-3-2經(jīng)濟比較1、綜合投資比較二Z°(1)100該變電所為35KV等級，故不明顯的附加費用比例系數(shù)a取100Z=2Z°式中Z。包括變壓器、開關(guān)設備。配電裝置等設備的費用，由式子可知，綜合投資與Z。成正比。方案三語方案二相比，方案三多設了一條10KV母線，1臺旁路母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)。即方案三中的Z0大丁方案二中的Z。故方案二的綜合投資Z小丁方

16、案三的綜合投資Z。2、年運行費用U的比較U=UzU.A式中UZ為折舊費，U壓為損耗費Uz=CZ式中C為折舊維護檢修費，對主變及配電裝置可取8%10%寸水泥桿線路可取5%對鐵塔線路可取4%故UZ與Z成正比。U=:-.-：.<式中a為電能電價（常數(shù)）。雙繞組主變的年電能損耗=nRtFk（頭）2Se該變電所采用2臺主變，故n=2式中AP。為主變壓器的空載損耗和短路損耗t為變壓器年運行小時數(shù)Se為變壓器的額定容量,Sm為變壓器持續(xù)最大負荷E為最大負荷年損耗小時數(shù)，決定丁最大負荷年利用小時數(shù)T與平均功率因數(shù)COS中。由丁方案二與方案三都選用同樣兩臺型號相同的主變，故主變的年電能損耗相同。架空輸電線

17、路的年電能損耗。=PmLK式中Pm為通過線路的最大持續(xù)功率，L為線路長度，K為線路有功損耗系數(shù)。方案二與方案三中都從距變電所6KM處的系統(tǒng)變電所用35KV雙回架空線路向帶設變電所供電。故其Pm、L、K相同，即架空輸電線路的年電能損耗相同。由丁U=Uz+UA當損耗費用相同時，UZ大的年運行費高，故方案二與方案三相比，方案二的經(jīng)濟性較優(yōu)。而且近年來，系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)接線的可靠性有了較大提高，220KV以下電網(wǎng)建設的目標是逐步實現(xiàn)N-1或N-2的配置，這樣有計劃地進行設備檢修，不會對用戶的供電產(chǎn)生影響，不需要通過旁路斷路器來代替檢修斷路器；由丁設備制造水平的提高，高質(zhì)量的斷路器不斷出現(xiàn)，例如現(xiàn)在

18、廣泛采用的SF6斷路器，真空斷路器，運行可靠性大幅度提高，使旁路母線的使用幾率也在逐年下降；由丁現(xiàn)今的變電站都有向無人值班方式設計趨勢，旁路母線給無人值班帶來不便，故新建工程中基本上不再采用帶旁路母線的接線方式，所以經(jīng)綜合分析比較后，最終確定方案二為該變電所的電氣主接線方式，即35KV高壓部分采用內(nèi)橋接線，10KV低壓部分采用單母分段接線方式。如下圖2-2所示:圖2-21-4所用電的設計1-4-1所用電設的要求計變電所用電系統(tǒng)設計和設備選擇，直接關(guān)系到變電所的安全運行和設備的可靠。最近幾年設計的變電所大都不采用蓄電池作為直流電源，而是廣泛采用晶閘管整流或復式整流裝置取得直流電源，這就要求交流所

19、用電源可靠連續(xù)、電壓穩(wěn)定，因此要求有兩個電源。其電源的引入方式有內(nèi)接和外接兩種。其接入方式有三種，如下圖2-3所示:(a)圖2-3圖2-3(b)I號所用變其中圖2-3(a)兩臺所用變均從外部電源引進，其供電可靠性最高，但由丁接入電源電壓較高(35KV，投資成本也較大；圖2-3(c)的所用變投資成本最低但其可靠性較低；圖2-3(b)的所用電源接入形式，當該變電站的兩臺主變壓器都發(fā)生故障時，一號所用變乂外不電源接入，可以保證變電所的所用電正常。其成本投資低丁圖2-3(a),是在保證了可靠性的前提下最優(yōu)經(jīng)濟方案。因此本變電所的所用變接線形式如圖2-3(b)所示。第二章變壓器的選擇1- 2-1主變的選

20、擇1-1變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則(1) 對丁只供給二類、三類負荷的變電站，原則上只裝設一臺變壓器。對丁供電負荷較大的城市變電站或有一類負荷的重要變電站，應選用兩臺兩臺相同容量的主變壓器，每臺變壓器的容量應滿足一臺變壓器停運后，另一臺變壓器能供給全部一類負荷；在無法確定一類負荷所占比重時，每臺變壓器的容量可按計算負荷的70%-80蜓擇。(2) 對大城市郊區(qū)的一次變電站，如果中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設兩臺為宜；對地區(qū)性孤立的一次變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變的可能性；對丁規(guī)劃只裝兩臺主變的變電站，其變壓器的基礎(chǔ)宜按大丁變壓器容量的12級設計。1- 1-2變電站主變壓器臺數(shù)的確

21、定待設計變電站由6KM處的系統(tǒng)變電所用35KV雙回架空線路供電，以10KV電纜供各車間供電。該變電所的一車間和二車間為I類負荷，其余的為II類負荷。I類負荷要求有很高的供電可靠性，對丁I類用戶通常應設置兩路以上相互獨立的電源供電，同時皿類負荷也要求有較高的供電可靠性，由選擇原則的第2點結(jié)合待設計變電站的實際情況，為提高對用戶的供電可靠性，確定該變電站選用兩臺相同容量的主變壓器。2- 1-3變電所主變壓器容量的確定原則(1) 按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮1020年的負荷發(fā)展。對重要變電所，應考慮一臺主要變壓器停運后，其余變壓器在計算過負荷能力及允內(nèi)時間內(nèi)，滿足I、皿類負荷的供

22、電；對一般性變電所，一臺主變壓器停運后，其余變壓器應能滿足全部供電負荷的70吮80%1-4待設計變電所主變壓器容量的計算和確定變電所主變的容量是由供電負荷(綜合最大負荷)決定的。、P=110074085010009501400750950=7740(KW)'、Q=480500580500300320530700=3910(KW)S=.'P2一二：Q2=7740239102=8671(KVA)每臺變壓器的容量按計算負荷的80蜓擇。S=80%*S=867180%=6937(KVA經(jīng)查表選擇變壓器的型號為SZ9-8000/35,即額定容量為8000KVA,因為Sn=800°

23、婦00%=92%>80%,即選擇變壓器的容量滿足要求。S86712-1-5主變壓器繞組數(shù)的確定國內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數(shù)分有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等變壓器，待設計變電所有35KV10KV兩個電壓等級且是一座降壓變電所，宜選用雙繞組普通式變壓器。2-1-6主變壓器相數(shù)的確定在330KV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來說投資大、占地多、運行規(guī)模也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復雜，也增加了維修工作量，待設計變電所謂35KV降壓變電所，在滿足供電可靠性的前提下，為減少投資，故選用三項變壓器。2-1-7主變壓器調(diào)壓方式的確定為了確保變電

24、所供電量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過變壓器的分接頭開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在士2x2.5%以內(nèi)；另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%但其結(jié)構(gòu)較復雜，價格較貴，由丁待設計變電所的符合均為I、皿類重要負荷，為確保供電質(zhì)量，有較大的調(diào)整范圍，我們選用有載調(diào)壓方式。2-1-8主變壓器繞組連接組別的確定變壓器的連接組別必須和系統(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星形和三角形兩種，因此對丁三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)，110KV及以上電壓等級，三相繞組都采用“YM

25、連接，35KV及以下采用“Y”連接；對丁三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采用“d”連接，若低電壓側(cè)電壓等級為380/220V,則三相繞組采用“yn”連接，在變電所中，為了限制三次諧波，我們選用“Ynd11”常規(guī)連接的變壓器連接組別。2-1-9主變壓器冷卻方式的選擇電力變壓器的冷卻方式，隨其型號和容量不同而異，一般有以下幾種類型:(1) 自然風冷卻：一般適用丁7500KVR一下小容量變壓器，為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管型輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。(2) 強迫油循環(huán)水冷卻：對丁大容量變壓器，單方面加強表面冷卻還打不到預期的冷卻效果。故采用潛油泵強迫油循環(huán)，讓水對油管道進行冷卻，把變

26、壓器中熱量帶走。在水源充足的條件下，采用這種冷卻方式極為有利散熱效率高、節(jié)省材料、減少變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件且對冷卻器的密封性能要求較高。即使只有極微量的水滲入油中，也會嚴重地影響油的絕緣性能。故油壓應高丁水壓0.10.15Mpa,以免水滲入油中。(3) 強迫空氣冷卻：乂簡稱風冷式。容量大丁等丁8000KVA的變壓器，在絕緣允許的油箱尺寸下，即使有輻射器的散熱裝置仍達不到要求時，常采用人工風冷。在輻射器管問加裝數(shù)臺電動風扇，用風吹冷卻器，使油迅速冷卻，加速熱量散出，風扇的啟?？梢宰詣涌刂?，亦可人工操作。(4) 強迫油循環(huán)導向風冷卻：近年來大型變壓器都采用這種冷卻方式。它是

27、利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯的油管中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，二變壓器上層熱油用潛油泵抽出，經(jīng)過水冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。(5) 強迫油循環(huán)風冷卻：其原理與強迫油循環(huán)水冷相同。(6) 水內(nèi)冷變壓器：變壓器繞組用空心導體制成，在運行中將純水注入空心繞組中，借助水的不斷循環(huán)將變壓器中熱量帶走，但水系統(tǒng)比較復雜且變壓器價格比較高。待設計變電所主變的容量為8000KVA為使主變的冷卻方式既能達到預期的冷卻效果，有簡單、經(jīng)濟，我們選用強迫空氣冷卻，簡稱風冷卻。綜上得該變電所的主變型號及相關(guān)參數(shù)如下表1-1所示:表2-1變壓器

28、型號定定容量(KVA額定電壓(KV)連接組標號損耗(KW阻抗電壓(%)空載電流(%)高壓低壓仝載負載SZ9-8000/3580003510.5Ynd119.8442.757.50.92-2所用變的選擇目前可供選擇的所用變壓器的型式有油浸式和十式兩種，后者乂分為普通十式和環(huán)氧樹脂澆注式等。三種變壓器作為自用變各具有特點。油浸式的特點是過載能力強，屋內(nèi)外均可布置，維修簡便，價格便宜，但由于采用油為絕緣和冷卻介質(zhì)，屋內(nèi)外必須要有防火防爆小問，同時檢修、維護復雜；十式變壓器的特點是無油，防火性能較好，布置簡單，可就近布置在中壓開關(guān)柜附近，縮短了電纜長度并提高供電可靠性，還可節(jié)省間隔及土建費用，但過載能

29、力低，絕緣余度小，在有架空線路直接連接的場合不宜使用，一面遭受感應$過電壓；環(huán)氧樹脂澆注式的特點是具有一定的防塵耐潮和難燃的優(yōu)點，比普通十式變更佳，但價格相對昂貴。隨著十式變壓器生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步，已能生產(chǎn)出散熱性能更好、體積小、過載能力大的十式變壓器。由于油浸式變壓器屋內(nèi)布置需要防火防爆小問，且要考慮通風散熱以及事故排油設施，因此，待設計變電所采用十式變壓器。2-2-1所用變臺數(shù)的選擇待設計的變電所中采用2臺所用變。且分別接在兩個獨立引接點。正常運行時各分擔一半的自用負荷；當其中一個電源停電或發(fā)生故障時，由另一臺所用變擔負全部自用負荷。2-2-2所用變?nèi)萘康倪x擇所用變壓器負荷計算采用換算系數(shù)

30、法，不經(jīng)常短時及不經(jīng)常斷續(xù)運行的負荷均可不列入計算負荷。當有備用所用變壓器時，其容量應與工作變壓器相同。S>K1EP1+EP2式中S所用變壓器容量（KVA;EP1所用動力負荷之和（KW；K1所用動力負荷換算系數(shù)，一般取K1=0.85;EP2電熱及照明負荷之和(KW；經(jīng)分析，我們把所用電的主要負荷中：主充電機、浮充電機、蓄電池室通風、屋內(nèi)配電裝置通風歸為動力負荷，把交流電焊機、檢修實驗用電、載波、照明負荷和生活用電歸為電熱及照明負荷。貝U：'、R=204.53.01.52=30.5(KW)'、P2=1113.00.9515.012=51.95(KW)SZK1EEP2=30.

31、5x0.85+51.95=77.88(KVA由以上數(shù)據(jù)查表得選擇所用變的型號及相關(guān)參數(shù)如下表1-2所示:表2-2型號額定電壓(kV)定定容量(KVA連接組別損耗(kw阻抗電壓仝載電流高壓低壓仝載負載S9-100/3535±5%0.4100Yyn00.32.036.5%2.1%S910.50.480Yyn00.241.254.0%1.8%第三章短路電流的計算2- 1短路的基本知識電力系統(tǒng)正常運行方式的破壞多數(shù)是由丁短路故障引起的，系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運行時的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達幾萬甚至幾十萬安。因此，在變電所設計中必須全面地考慮短路故障各種影響。變電所中各種電器設備必須

32、能承受短路電流的作用，不致因過熱或電動力的影響而損壞。例如，斷路器必須能斷開可能通過的最大短路電流；電流互感器應有足夠的過電流倍數(shù);母線效驗短路時要承受最大應力；接地裝置的選擇也與短路電流的大小有關(guān)等。短路電流的大小也是比較主接線方案、分析運行方式時必須考慮的因素。系統(tǒng)短路時還會出現(xiàn)電壓降低，靠近短路點處尤為嚴重，這將直接危害用戶供電的安全性及可靠性。為限制故障范圍，保護設備安全，繼電保護裝置必須整定在主回路通過短路電流的準確動作。由于上述原因，短路電流計算稱謂變電所電氣部分設計的基礎(chǔ)。選擇電氣設備時通常用三相短路電流，效驗繼電保護動作靈敏度時用兩相短路、單相短路電流或單相接地電流工程設計主要

33、計算三相短路電流。3- 2計算短路電流的目的短路故障對電力系統(tǒng)的正常運行影響很大，所造成的后果也十分嚴重，因此在系統(tǒng)的設計，設備的選擇以及系統(tǒng)運行中，都應該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后腰盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無論從設計、制造、安裝、運行和維護檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計算短路電流的方法。(1) 短路電流計算具體目的是；選擇電氣設備。電氣設備，如開關(guān)電氣、母線、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設備的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的效驗是以短路電流計算結(jié)果為依據(jù)的。(2) 繼電保護的配

34、置和整定。系統(tǒng)中影配置哪些繼電保護以及繼電保護裝置的參數(shù)整定,都必須對電力系統(tǒng)各種短路故障進行計算和分析，而且不僅要計算短路點的短路電流，還要計算短路電流在網(wǎng)絡各支路中的分布，并要作多種運行方式的短路計算。(3) 電氣主接線方案的比較和選擇。在發(fā)電廠和變電所的主接線設計中，往往遇到這樣的情況：有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到即可靠乂經(jīng)濟的方案，因此，在比較和評價方案時，短路電流計算是必不可內(nèi)的內(nèi)容。(4) 通信十擾。在設計110KV及以上電壓等級的架空輸電線時，要計算短路電流，以確定電力線對臨

35、近架設的通信線是否存在危險及十擾影響。(5) 確定分裂導線間隔棒的間距。在500KVK電裝置中，普遍采用分裂導線做軟導線當發(fā)生短路故障時，分裂導線在巨大的短路電流作用下，同相次導線間的電磁力很大，使導線產(chǎn)生很大的張力和偏移，在嚴重情況下，該張力值可達故障前初始張力的幾倍甚至幾十倍，對導線、絕緣子、架構(gòu)等的受力影響很大。因此，為了合理的限制架構(gòu)受力，工程上要按最大可能出現(xiàn)的短路電流確定分裂導線間隔的安裝距離。2- 短路電流計算還有很多其他目的，如確定中性點的接地方式，驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，計算軟導線的短路搖擺，輸電線路分裂導線間隔棒所承受的向心壓力3短路電流實用計算的基本假設考慮到現(xiàn)

36、代電力系統(tǒng)的實際情況，要進行準確的短路計算是相當復雜的，同時對解決大部分實際問題，并不要求十分精確的計算結(jié)果。例如，選擇效驗電氣設備時，一般只需近似計算通過該設備的最大可能的三相短路電流值。為簡化計算，實用中多采用近似計算方法。這種近似計算法在電力工程中被稱為短路電流實用計算。它是建立在一系列的假設基礎(chǔ)上的，其計算結(jié)果稍偏大。短路電流實用計算的基本假設如下：(1) 短路發(fā)生前，電力系統(tǒng)是對稱的三相系統(tǒng)。(2) 電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機電勢的相角在短路過程中都相同，頻率與正常工作時相同。(3) 變壓器的勵磁電流和電阻、架空線的電阻和相對地電容均略去，都用純電抗表示c次假設將復數(shù)運算簡化為代數(shù)運算。(

37、4) 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。即各元件的參數(shù)不隨電流而變化，計算可應用疊加原理。(5) 對負荷只作近似估計，由于負荷電流一般比短路電流小得多，近似計算中，對離短路點較遠的負荷忽略不計，只考慮在短路點附近的大容量電動機對短路電流的影響。(6) 短路故障時金屆性短路，即短路點的阻抗為零。短路故障稱為電力系統(tǒng)的橫向故障，由斷線造成的故障，稱為電力系統(tǒng)的縱向故障。電力系統(tǒng)中僅有一處出現(xiàn)故障稱簡單故障，若同時有兩處或兩處以上發(fā)生故障，稱復雜故障。4短路電流的計算步驟1、把該變電站主接線圖中去掉不參與短路電流計算的開關(guān)設備，得到短路電流計算圖如3- 1所示U1=35kvU2=10kVK2Ki變壓器電

38、力系統(tǒng)架空線路l=6kmSn=8000kvAX=04/kmUk%=7.5圖3-12、求各元件的電抗標么值,取Sb=100MVAUB=Uavr線路：XL=X0lSBUavr=04x6x1=0.175372變壓器："=里金=至甌=0.94100SN1000.83-2所示3、當在K1處發(fā)生三相短路時，作出等值電路圖，如圖1Xl0.175K10.175Xl最大運行方式下電源至短路點的總電抗為:1乂廣乂山/風七0.175=0.0875無限大容量電源E.=1短路電流周期分量的標么值/EI.=X三111.40.0875有名值I=I、=I一=114x100=178(KA)III|J=LI沖'

39、B*-If，.V/IJ/3Ub337沖擊電流iimp=.2KimpI=.21.817.8=45.3(KA)短路全電流最大有效值Iimp=I12(Kimp-1)2=17.8,12(1.8-1)2=26.9(KA)短路容量SBI/-10011.4=1140(MVA)最小運行方式下電源至短路點的總電抗為X±=Xl=0.175無限大容量電源E.=1短路電流周期分量的標么值|/Z=0.1175KI有名值|=|=5八I"=8.9(KA).337沖擊電流扁=XKjmpl"=.21.88.9=22.7(KA)短路容量S=SBI=1005.7=570(MVA)4、當在K2處發(fā)生三相

40、短路時，作出等值電路圖如下3-3所示Ki0.1750.94XX0.175Xl亡°.94最大運行方式下電源至短路點的總電抗為1Xb")"XQ"。175。網(wǎng)二0.56無限大容量電源E.=1短路電流周期分量的標么值10.56=1.79有名值|=|B=1.7910°=9.8(KA)310.5沖擊電流iimp=2KimpI=21.89.8=24.9(KA)短路全電流最大有效值Iimp=112(Kimp-1)2=9.8.一2一(1.8匚1)2=14.8(KA)短路容量S=SBI/=1001.79=179(MVA)最小運行方式下電源至短路點的總電抗為X二=X

41、lXt=0.1750.94=1.115無限大容量電源E.=1短路電流周期分量的標么值I11.115=0.9有名值I=I/Ib=0.9100=4.9(KA)-310.5沖擊電流iimp=/Ke"=.21.84.9=12.6(KA)短路全電流最大有效值limp=112(Kimp-1)2=4.9，廠2一(1.8匚1)2=7.4(KA)短路容量S=SBI=1000.9=90(MVA)5、短路電流計算結(jié)果表短路點運行方式電源至短路點電抗標么值X：短路電流周期分量有名值I"(KA)沖擊電流iimp(KA)全電流Iimp(KA)短路容量S(MVAK1最大0.087517.845.326.

42、91140最小0.1758.922.713.4570K2最大0.569.824.914.8179最小1.1154.912.67.490第四章設備的選擇與校驗4- 1電氣選擇的一般條件正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行設備選擇時，應根據(jù)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(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。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卻是相同的。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。1-1按正常工作條件選擇導體和

43、電器、額定電流導體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度0下，導體和電器的長期允許電流Iy（或額定電流Ie）應不小丁該回路的最大持續(xù)工作電流Igmax，即：IgmaxMly（或"）由丁發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的|gmax=1.05Iede為電機的額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的Igmax；母線分段電抗器的Igmax應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需的電流；出線回路的Igmax除考慮線路正常負荷電流（包括線路損耗）夕卜，還應考慮事故時由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。此外，還應按電器的裝置地點、使用條件

44、、檢修和運行等要求，對導體和電器進行種類（屋內(nèi)或屋外）和型式的選擇。、額定電壓和最高工作電壓導體和電器所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，常高丁電網(wǎng)的額定電壓Uew,故所選電器和電纜允許最高工作電壓Uymax不得低丁所接電網(wǎng)的最高運行電壓Ugmax,即:Uymax-Ugmax一般電纜和電器允許的最高工作電壓：當額定電壓在220KV及以下時為1.15Ue；額定電壓為330-500KV時為1.1Ue。而實際電網(wǎng)運行的Ugmax一股不超過1.1Ue,因此在選擇設備時，一般可按照電器和電纜的額定電壓Ue，不低丁裝置地點電網(wǎng)額定電壓Uew的條件選擇，即：UeS、按當?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時，還應考慮

45、電器安裝地點的環(huán)境條件，當溫度、風速、濕度、污穢等級、海拔高度、地震強度和覆冰厚度等條件超過一般電器使用條件時，應向制造部門提出要求或采取相應的措施。例如，當?shù)睾０胃叨瘸^制造部門規(guī)定之值時，由丁大氣壓力、空氣密度和濕度相應減小，是空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當海拔在10003500m范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高100m,則最大工作電壓要下降1%。當最高工作電壓不能滿足要求時，應采用高原型電氣設備，或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對丁110KV以下電氣設備，由丁外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。當周圍環(huán)境溫度B和導體（或電器）額定環(huán)境溫度8：不等時，其長期允許電流Iy可按下式

46、修正：ly/lyy-y=kiyuy=70C。式中K修正系數(shù);9y導體或電氣設備正常發(fā)熱允許最高溫度，當導體用螺栓連接時,我國目前生產(chǎn)的電氣設備的額定環(huán)境溫度o=40C。如周圍環(huán)境高丁40C（但不大丁60C）時，其允許電流一般可按每增高1C,額定電流減少1.8%進行修正；當環(huán)境溫度低丁40C時，環(huán)境溫度每降低1C,額定電流可增加0.5%，但其最大負荷不得超過額定電流的20%。我國生產(chǎn)的裸導體的額定環(huán)境溫度旗為25C，當裝置地點環(huán)境溫度在-550C范圍內(nèi)變化時，導體允許通過的電流可按上式修正。此外，當海拔高度上升時，日照強度相應增加，故屋外載流導體如計及日照影響時，應按海拔和溫度綜合修正系數(shù)對載流

47、量進行修正。3- 1-2按短路情況校驗、短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過時，導體和電器各部件溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值，既滿足熱穩(wěn)定的條件為：Qdg或dEt式中Qd短路電流產(chǎn)生的熱效應；Qr短路時導體和電器設備允許的熱效應；Ir時間t內(nèi)允許通過的短時熱穩(wěn)定電流（或短時耐受電流）。、電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：ich勺dw或1ch壬1dw式中ich、Ich短路沖擊電流幅值及其有效值；idw、Idw允許通過穩(wěn)定電流的幅值和有效值。下歹0幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定： 用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。

48、采用有限流電阻的熔斷器保護的設備可不校驗動穩(wěn)定；電纜印有足夠的強度，亦可不校動穩(wěn)定。 裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定。2高壓斷路器的選擇及校驗4-2-1對高壓斷路器的基本要求斷路器在電路中擔負特別重要的任務，必須滿足一下基本要求：(1) 工作可靠。斷路器應能在規(guī)定的運行條件下長期可靠地工作，并能在正常和故障情況下準確無誤的完成關(guān)合和開斷電路的指令，其拒動或誤動都將造成嚴重的后果。(2) 具有足夠的開斷能力。斷路器的開斷能力是指能夠安全切斷最大短路電流的能力,它主要決定丁斷路器的滅弧性能，并保證具有足夠的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。開斷能力的不足可能發(fā)生觸頭跳開后電弧長期的續(xù)燃，導致

49、斷路器本身爆炸飛狐，引起事故擴大的嚴重后果。(3) 動作快速。在電路發(fā)生故障時，快速的切除故障電路，不僅能縮短電力網(wǎng)的故障時間和減輕巨大短路電流對電氣設備的損害，而且能增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的供電可靠性。(4) 具有自動重合閘性能、輸電線路的短路故障大多都是臨時性的。為了提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和供電可靠性，線路保護多采用自動重合閘方式，即在發(fā)生短路故障時，繼電保護動作使斷路器跳閘，切除故障點的短路電流，經(jīng)很短時間后斷路器乂自動重合閘，恢復正常供電。若故障仍存在，則斷路器必須立即跳閘，再次切斷短路電流，這要求斷路器在第一次大電流滅弧后很快恢復滅弧能力，完成后續(xù)次的滅弧。(5) 結(jié)構(gòu)簡單

50、，經(jīng)濟合理。在滿足安全、可靠的同時，還應考慮到經(jīng)濟性，故要求斷路器的結(jié)構(gòu)力求簡單、尺寸小、重量輕、價格合理。4-2-2額定電流的計算變壓器一次側(cè)額定電流：Sn1c13Un18000=131.97A.335I=105I.gmax.c1=1.05131.97=13857A變壓器二次側(cè)額定電流:Ic2Sn8000-=461.89A3Un2310Igmax=1.05Ic2=1.05461.89=484.98A當按運行負荷計算時:I皿'企瘁2或".3UN,310考慮10kV母線上的最大出線負荷:1gmaxRmax'Qmax3Un140023202=82.9A、.3101gmax

51、1gmax1gmax考慮今后便丁安裝、調(diào)試和檢修，同電壓等級側(cè)均選用同一型號的斷路器和隔離開關(guān)Igmax與Igmax相差不大，以下均已Igmax為基準選設備。4-2-3高壓斷路器的選擇結(jié)果及校驗（1）根據(jù)設備的額定電壓、電流值查附表31,得主變一次側(cè)的斷路器選擇參數(shù)如下圖所示：（35kV側(cè)斷路器）型號額定電壓最（Wj-L作電壓額定電流額定開斷電流額定短時耐受電流額定峰值耐受電流額定關(guān)合電流額定合閘時間全開斷時間LW8-40.535KV40.5KV1600KA25KA25KA(4S)63KA63KA0.1s0.06s 熱穩(wěn)定的校驗3=I/13=17.8KAtk=0.13stima=0.13+0.

52、0517.8=0.18sI次2tima=17.82尺0.18=57.03kAs乂It2t=2524=2500kAs,Ijt>頃2臨即合格 動穩(wěn)定的校驗imax=63kAIi)=17.8kA乂ish3=2.55Ii=2.5517.8=45.39kA,Limax>Lh'即合格 開斷能力I1)=17.8kA<25kA即合格 短路容量S=SBI：=10011.4=1140(MVA)<56000MVA即合格(2) 根據(jù)設備的額定電壓、電流值經(jīng)查表，得主變二次側(cè)的斷路器選擇參數(shù)如下圖所示：(10kV側(cè)斷路器)型號額定電壓KV最(Wj-L作電壓KV額定電流KA額定開斷電流KA

53、額定短時耐受電流KA額定峰值耐受電流KA額定關(guān)合電流KA額定合閘時間s全開斷時間sZN28-1210126302020(4S)50500.060.03熱穩(wěn)定的校驗.I二3)=|23)=9.8kAtk=0.13sLma=tk+0.05=0.13+0.05乂'嘩=0.18sMJ<9.8；凌2tima=9.82乂0.18=17.3kAs乂|t2t=2024=1600kAsItt>yMtima即合格 動穩(wěn)定的校驗imax=50kAI"2=9.8kA乂ish3=2.55I2=2.559.8=24.99kA二imax>ish'即合格 開斷能力Ig)=9.8kA&

54、lt;20kA即合格 短路容量S=SbI=100X1.79=179(MVA)<6300(MVA)即合格(3) 主變一次側(cè)隔離開關(guān)選擇參數(shù)如下圖所示：(35kV側(cè)隔離開關(guān))型號額定電壓kV最局工作電壓kV額定電流KA動穩(wěn)定電流KA熱穩(wěn)定電流KAGW2-35G3540.56004820(4s) 熱穩(wěn)定的校驗I二3=I/i3=17.8KA設tdz=0.18sijMtdz=17.82X0.18=57.03kAs乂|t2t=2024=1600kAsIt%>頊虹即合格 動穩(wěn)定的校驗imax=48kAI/1=17.8kA乂ish3=2.55I/1=2.5517.8=45.39kA二imax>ish'即合格(4) 主變二次側(cè)隔離開關(guān)選擇參數(shù)如下圖所示：(10kV側(cè)隔離開關(guān))型號額定電壓kV最局工作電壓kV額定電流KA動穩(wěn)定電流KA熱穩(wěn)定電流KAGN-81011.56005220(4s) 熱穩(wěn)定的校驗I二3=I/23=9.8kA設tdz=0.18s二M2tdz=9.82x0.18=17.3kAs乂It2t=2024=16