110kv變電站設計及其配電設備選擇計算

1、可以說，變電站就是國家電網中的中樞，一方面它連接外網，在這里進行著電壓轉換，另 一方面再把匯集的電力源源不斷的輸向終端用戶。本論題所設計的區(qū)域終端變電站為新建的 110KV站，所面向的用戶為周邊居民和工業(yè)廠區(qū)，以保證人們生活和經濟發(fā)展的基本動力。變 電站的設計是依據(jù)電氣設計類國家和地方標準，以帶動地方發(fā)展和滿足人民生產生活的需求為 根本目的，同時結合區(qū)域的規(guī)劃設計和工程的實際情況，在滿足基本需求的基礎上，盡可能的節(jié)約用地和降低成本費用，爭取以最小的投入帶來更多的經濟效益。 同時在設計過程中要把靈 活性和易操作性融入進去，后期維護的便捷也是設計考慮的因素之一。110kV變電站電氣設計 涉及的內容

2、比較廣，既有變壓器等主要設備、線路與線路連接、配電裝置等的選擇，也包括了 短電流、直流系統(tǒng)、消弧與過壓保護等方面的計算與設計， 材料與設備的硬件設施是變電站最 基本的結構單元，而設施選擇的各類計算與設計就是保障變電站技術層面的平穩(wěn)可靠、安全經濟的核心部分，是變電站技術上的優(yōu)勢所在。所以在具體的設計任務中，最先應該就是分析技 術資料和標準要求，進一步論證與確立技術參數(shù)，進而選擇適合技術要求的設備數(shù)量、 規(guī)格型 號、容量大小，以及對電氣設備、繼電保護等方面還需要規(guī)劃、計算、矯驗這些必不可少的過 程。隨著我國科學技術的快速發(fā)展，變電站不僅從設備和技術上，都有了新的革新，110K V變電站是我國變電站

3、的重要組成部分， 其電氣設計工作十分重要。在整個電力系統(tǒng)中，變電站在 實際上發(fā)揮著其監(jiān)控和中轉機構的作用，是從高壓輸電向終端輸電的重要模塊， 所以如何在變電站的新建過程中，在基于現(xiàn)代科學技術和規(guī)范的基礎上，電氣主接線、重要設備類型和連接 方式等都直接影響著使用過程中的經濟、安全和可靠性等，這不僅體現(xiàn)了建設設計的重要性和可持續(xù)發(fā)展，也體現(xiàn)了在設施設備選擇上的科學嚴謹?shù)膽B(tài)度。 對于設計人員來說，把握這些內 容做到心里有數(shù)才能更好的完成任務。本論文就是基于110kV變電站電氣部分的整體設計，把握設計過程中的每一個部分，包括了設施設備的選擇、設計與論證以及安全與檢修方面等內 容，其目標主要是在合乎技術

4、規(guī)范的基礎上，集約、經濟、有效、安全、可靠的完成電氣化設 計工作，同時也是為行業(yè)技術領域的發(fā)展提供一個參考模板，共同努力把這塊工作做的更好。關鍵詞:變電站 電氣設計 短路電流目錄、八、亠丄刖言1摘要2第1章某110kV變電站一次部分電氣設計項目任務 41.1任務描述41.2任務要求41.3原始資料分析5第2章 制作某110kV變電站一次部分電氣設計的工作計劃 72.1工作計劃安排72.2某110kV牽引變電所設計的內容和要求 8第3章主變壓器的選擇93.1變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 93.2功率因數(shù)和無功功率補償 11第4章主接線的選擇與設計164.1變電站主接線設計的基本要求 164.2變電站

5、主接線設計原則 174.3主接線的基本形式和特點 184.4 110KV側接線的方案選擇194.5 35KV側接線的選擇214.6 10KV側接線的選擇22第5章短路電流計算 245.1短路計算的目的及假設 245.2短路電流計算的步驟 245.3短路電流計算及計算結果 265.4小結29第6章 導體和電氣設備的選擇 296.1電氣設備的選擇原則 296.2斷路器和隔離開關的選擇306.3 互感器的選擇366.4電壓互感器的選擇 376.4 母線的選擇386.5 高壓熔斷器的選擇 406.6消弧線圈的選擇416.7小結41第 7 章 防雷及過電壓保護 427.1避雷器427.2避雷器的選擇計算

6、427.3變電所的防雷保護 45第8章 高壓配電裝置及平面布置 468.1設計原則與要求468.2高壓配電裝置478.3小結48第9章項目總結499.1內容總結499.2心得體會51致謝53參考文獻54第1章某110kV變電站一次部分電氣設計項目任務1.1任務描述變電站是輸電系統(tǒng)的核心部分，保障110kV變電站的安全穩(wěn)定是變電站電氣設計最為重要 的問題且一直被研究者。從傳統(tǒng)的110kV變電站項目來看，其設計更多的側重于設備的安裝和 設計，這是因為變電站有著比較大的體量， 放在戶外的設備又容易腐蝕，如此發(fā)生污閃事故的 概率就增大，從而影響用電。本文從降低事故發(fā)生率和提高設備使用效率角度出發(fā)，以1

7、10kV變電站作為研究的對象，充分利用現(xiàn)代較為尖端的科學技術，以變電站的標準化設計典型為目 標，爭取把電氣化設計做到更加充分與完善。1.2任務要求任務要求由于110kV變電站的一次電氣設計涉及的設備種類較多，所以設計工作系統(tǒng)、復雜，而且要全盤考慮，牽一發(fā)而動全身。這對設計人員提出了很高的要求， 必須掌握變電站一次電氣設 備的設計要點，遵循電氣化設計的基本原則。在變電所總體設計時第一步就是進行設計分析，分析110kV變電站一次電氣設備的設計要點，分析變壓器的選擇和主接線方式的選擇， 進行電 氣設備的選擇校驗。最后研究了繼電保護及自動裝置，并對全文進行總結，作出遠景計劃。任務過程要求（1）對任務內

8、容進行初步分析；（2）查閱所有相關的資料文件，知識儲備；（3）工作計劃與方案的擬定；（4）計劃與方案的實施；（5）實施過程中問題的糾錯；（6）按照既定的格式整理分析研究成果和技術報告，形成畢業(yè)設計。1.3原始資料分析變電站設計基本概況（1） 類型概況：本次設計屬于地方變電站，用電110kVo（2）容量概況：規(guī)劃一次設計 并建成容量為31.5 MVA兩臺，主變壓器 電壓為 110kV/35kV/10kV，100/100/100 的主變各側容量比。電力連接概況（1）變電站功能描述：從類型上看屬于降壓變電站，服務功能為周邊有限地區(qū)的居民、 廠區(qū)供電服務。（2）電力連接：35kV與平行線路各兩回，以上

9、即為電力系統(tǒng)連接線路。（3）連接示意：我們通過示意圖來表示系統(tǒng)的正、負阻抗的標么值（系統(tǒng)運行最大化情 況下，同時在電源容量和線路都表示無窮大的阻抗值）。示意圖1 （ s = 100MVA ）：35kTC_ 102JSKft ft電瞞圖1變電所連接示意圖假設：在無功補償設備如電容器、裝調相機等電所方面暫時忽略，同時由于35kV所在電 網線有著比較少的電容電流，當然110kV出線無電源的情況也是有可能的，所以也暫且不安裝 如消弧線等設備。電力負荷水平：110kV變壓器：共存在2個回路的110kV進出線，平行供電線路進線也是兩個回路，根據(jù) 線路測定，每個回路能夠最大承載 35000KVA電容量。35

10、kV兩個回路進線引入電源，共設有 2個回路的35kV進出線，每個回路能夠最大承載 35000KVA電容量。本變電站共設計12個回路的10kV電源引導出線，根據(jù)設計規(guī)范和要求，因此建成的是清 一色的架空線路，這包括按5000KVA/回輸送容量設計的3回、4000KVA回輸送容量的有5回、 另外4個目前為預留，根據(jù)今后實際需要再另行改擴建使用。自用電方面，本變電站需要承載主要負荷如表1-2表1 2本變電站自用電負荷參數(shù)序號設備名稱額定容量(kW功率因數(shù)(COS 0 )安裝臺數(shù)工作臺數(shù)備注1主充電機200.8511周期性負 荷2浮充電機4.50.8511經常性負 荷3主變通風0.150.853232

11、經常性負 荷4蓄電池通 風2.70.8511經常性負 荷5檢修、試 驗用電150.85經常性負 荷6載波通訊 用電10.85經常性負 荷7屋內照明5.28屋外照明4.59生活水泵4.50.8522周期性負 荷10福利區(qū)用 電1.50.85周期性負 荷可以計算出負荷：S= 5.2+ 4.5(20 + 4.5 + 0.15* 32 + 2.7 +15 + 1 + 4.5* 2 + 1.5)* 0.85=49.725 (kVA)環(huán)境條件(1)變電站所在地區(qū)有記載的氣象環(huán)境如季節(jié)溫度差異較大，如冬季溫度最低年份為-5.9 C,不屬于極寒地區(qū)；夏季溫度最高年份達到了39.1 C，夏季平均溫度最高的一般只

12、有29C； 土壤溫度方面來看，在0.8m地下中且最熱的月份，土壤溫度為 21.5 C。(2) 從本地區(qū)海拔來看，平均海拔高度較高，達到了1716.7米：(3) 從本地區(qū)雷電來看，雷電情況總體較少，僅為T=25.1日/年第2章 制作某110kV變電站一次部分電氣設計的工作計劃2.1工作計劃安排2.1.1 分工計劃任務序號任務名稱任務分配1負責主變壓器臺數(shù)與容量型式的選擇、變電所電氣主接線設計任務陳睿2負責計算短路電流方面任務龔薇3負責選擇主要電氣設備、確定關于電壓等級配電裝置類型的任務李偉畢業(yè)設計進度安排表時間設計任務主要內容第13周撰寫畢業(yè)設計方案閱讀指疋文獻和其匕有關文獻，與出畢業(yè)設計方案第

13、14周信息資料查詢，學習變電站一次部分電氣設計相關知識學習110kV變電站相關知識、提 升一次部分電氣設計理論學習水 平，并完成文章大綱第15周撰寫110kV變電站主要相關聯(lián)的一次部分電氣設計工作110kV變電站一次部分電氣設計 設計內容和具體保護措施第16周畢業(yè)設計的修改完成畢業(yè)設計，對不足的地方進行修改2.2某110kV牽引變電所設計的內容和要求設計內容本次任務是一個降壓變電站的設計工作，包含著110kV/35kV/ 10kV三個電壓等級，利用雙母線接線方式作為110kV主接線，進線為兩路，均利用單母線分段接線方式作為35kV和10kV主接線。2*31 . 5MVA為主變壓器容量，利用Yc

14、/Yo- 12連接方式作為110kV與35kV之 間連接類型，利用Yc/ 11連接方式作為110kV與10kV之間連接類型。主變壓器本次設計有兩個出線端子，一端與35kV的引出線相連接，一端與10kV的引出線 相連接。我們把變電站內部電氣部分的設計作為本次任務，而出線線路的應用方面本次暫不涉及，因此會有著相對簡潔負荷統(tǒng)計表，同時在電氣主接線圖的制作難度上也有所降低。設計原則和基本要求依照國家標準和電氣設計技術規(guī)范與要求進行設計，本著用戶供電可靠、保證電能質量的基本原則要求，同時還需要有著接線簡單清晰、操作方便、運行靈活的特點，而且盡可能的低 投入、低運行費用，后期方便擴建性。具體要求表現(xiàn)在如下

15、幾個方面：1）根據(jù)實際考慮主變壓器臺數(shù)，衡量容量和型式選擇方面；2）充分考慮與分析變電所電氣主接線的設計；3）模擬計算短路電流情況；4）充分利用并選擇主要電氣設備，確定與選擇各電壓等級配電裝置類型；第3章主變壓器的選擇3.1變電所主變壓器臺數(shù)的選擇對保障供電可靠性的前提下的用電負荷要求， 若變電所需要承載大量一、二級負荷的，按 照兩臺變壓器來進行設計安裝，一臺變壓器作為備用，極端條件下一臺故障或檢修時，可以及 時啟用另一臺以便保證正常的供電需求。若變電所僅僅涉及二級負荷而無一級負荷則可以采用 一臺變壓器，同時在低壓側應敷設備用電源并與其他變電所相連。若根據(jù)地域、季節(jié)等其他因 素針對負荷或晝夜負

16、荷變動較大地區(qū)， 變電所可以采用經濟運行的方式，當然采用兩臺變壓器 效果會更好。綜上所述，本次設計根據(jù)實際情況擬采用兩臺變壓器并聯(lián)運行。確定變壓器的最大負荷公式為：Pm - k。 PPm 代表變電所所承受的最大負荷量；k0 代表負荷同時系數(shù)；P代表綜合用電負荷（按負荷等級系統(tǒng)）在基于對大多數(shù)變電所和終端分支數(shù)據(jù)分析研究得出，變電所的容量估算的計算公式如下：S ： (0.750.8)FM鑒于本次變電所設計安裝主變壓器 2臺，St表示每臺變壓器的容量，那么在以下幾個方面須同時滿足：其中單獨運行一臺變壓器時，其容量應滿足約70%的計算負荷負荷Pm值，即：St 與 0.7Pm具體負荷計算結果為：35k

17、V 側：最大 30MVA，最小 18MVA，10kV 側：最大 16MVA，最小 10MVA，那么：SC = 0.7* （30MVA +16MVA） =32.2MVA由于前期設計明確了需要選擇滿足調壓要求的變壓器，因此宜采用110KV（參數(shù)S=100MVA）三繞組有載調壓電力變壓器較為合適。由上述可得知，主變壓器的型號選擇為：SFSZL7 40000/110該型號變壓器主要參數(shù)見表（3-1）：表（3-1）型號SFSZL40000/110額定容量（KVA40000主接頭額定電壓（KV高110中38.5低6.3，6.6，10.5，11阻抗電壓（%咼-中10.75咼-中17.5中-低6.5繞組連接方

18、式YN yn0,d113.2功率因數(shù)和無功功率補償對于絕大多數(shù)用電設備而言，它們在產生交變磁場時都會從電網吸收大量無功電流，而且有著功率因數(shù)小于1的共同特點。通常衡量供配電系統(tǒng)是否經濟的一個重要指標就是功率因 數(shù)。功率因數(shù)會對供配電系統(tǒng)產生什么樣的影響及如何提高功率因數(shù)成為了關鍵問題。功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響從供配電系統(tǒng)中吸收無功功率是幾乎所有電感特性的用電設備的基本特點，這就無形中使得功率因數(shù)有所下降。功率因數(shù)提高，給供配電系統(tǒng)帶來電能損耗減小、 電壓損失降低以及供 電設備利用率也就會相應提高；相反，功率因數(shù)太低，那么就意味著電耗、電損增大，電的有 效利用率就會大大減小等。由此可見提高功率

19、因素的意義還是很大的，在實際應用中必須要求用戶功率因素達到規(guī)定的值，沒有達到這個值的則需要功率補償。太低將會給供配電系統(tǒng)帶來電能損耗增加、 電壓損失增大和供電設備利用率降低等不良影 響。正是由于功率因數(shù)在供配電系統(tǒng)中影響很大，所以要求電力用戶功率因數(shù)達到一定的值， 低于某一定值時就必須進行功率補償。在規(guī)范文件評價企業(yè)和利用電機疏導則（國家標準GB/T3485-1998）中規(guī)定：“在企業(yè)最大負荷時的功率因數(shù)不低于0.9,凡功率因數(shù)未達到上述規(guī)定的，應在負荷側合理裝置集中與就地無功補償設備”。提高功率因數(shù)的方法在功率因數(shù)無法達到規(guī)定的值時，為了減少損失，提高自然功率因數(shù)成為了首先要考慮的 問題，在

20、此之后再另行考慮人工功率補償。 一般認為未裝設任何補償裝置的實際功率因數(shù)即為 自然功率因數(shù)。自然功率因數(shù)提高的基本原則為： 無須增加補償設備，充分利用現(xiàn)有的科學方 法最大程度的將用電設備無功功率的需要量降下來，從而從根本上提高了功率因素。因此容量 合理匹配是選擇變壓器的衡量標準，從大或從小都會對變電所產生重大影響。但是合理、合適 的匹配都是限定在一定條件下，條件發(fā)生了重大變化，結果就會截然不同。當自然功率因素無 法滿足現(xiàn)有實際情況時，人工補償功率因數(shù)就不得不參與了，這種方式提高功率因素的最常用 的手段就是利用并聯(lián)電力電容器。這種補償裝置是目前最為廣泛采用的，具體優(yōu)點如下：是有功損耗小，大概為0

21、.25% 0.5% , 1.5% 3%是同步調相機有功損耗；二是在無旋 轉部分條件下，設備運行、維護更加快速與便捷；三是具有較為靈活性的選擇增加或減少安裝 容量，當然也可以變換安裝地點；四是整個裝置運行不受個別電容器損壞的影響；當線路發(fā)生短路緊急情況下，短路電流瞬間被同步調相機增大，用戶開關的斷流容量也被增大了， 但是電 容器卻沒有這樣的缺陷。補償容量和電容器臺數(shù)的確定正是由于電容器沒有上述的缺點，所以用電容器來改善與提高功率因數(shù)是非常具有經濟效 益的事情。若在使用過程中出現(xiàn)電容性負荷過大那么就會出現(xiàn)電壓過高的情況發(fā)生，這種不利影響是非常危險的。因此選擇適當?shù)碾娙萜靼惭b容量是很有必要的。電容器

22、無功補償方法主要 是固定補償。在變電所10K V側的母線上則一把情況下會采用固定補償?shù)姆绞?，因為負荷變化時，補償電容器是無法進行改變。計算補充容量有以下公式:QccRv（tan 姑-tan av2 ）上述公式中,代表補償容量為Qcc ；代表平均有功負荷為Pav；Pav= KaiPc，其中FC代表的是有功計算負荷情況，表示有功負荷系數(shù)字母為Kai ，tan -av1為補償前平均功率因數(shù)角的正切 值，tanav2為補償前平均功率因數(shù) 角的正切 值,（p cptan avl _tanav2即為補償率根據(jù)設計要求變電所110KV側的功率因數(shù)為0.9。無功補償在配置上應當遵循地平衡和便 于調整兩大原則，

23、可以充分利用集中式補償?shù)姆椒?，因為統(tǒng)一集中安裝，這樣就在變電所內就 可以電壓平衡，這是非常有利的。向電網提供容性無功且具有可調節(jié)性， 這就相當于對于感性 無功的一種補償，從而達到電網有功損耗的降低以及提高電壓的目標。應根據(jù)就電壓的原則進行配置，采用集中補償?shù)姆绞?，集中安裝在變電所內有利于控制電 壓水平。向電網提供可調節(jié)的。以補償多余的感性，減少電網有功損耗和提高電壓。根據(jù)無功 補償?shù)幕驹瓌t，提高電網的經濟運行水平，可以在10kV每段母線上各接一組由開關投切的分檔投切并聯(lián)電容器成套裝置，以便達到對無功負荷系統(tǒng)的調節(jié)324補償電力電容器容量的計算首先，利用公式計算補償前的負荷、功率因數(shù)，由此可以

24、計算出低壓側的有功負荷：Pc1 =Sc1 *0.85= 16*0. 85 1 3. 6M W計算出的低壓側無功負荷數(shù)值為：Qci = ,s2d - p2ci = . 16213.62 = 8.428Mvar同樣，也可以計算出變壓器的功率損耗情況：.: PT = 0.02*16 = 0.32MW.：Qt = 0.1*16 = 1.6Mvar計算出的中壓側的有功負荷情況是：Pc2 = Sc2* 0.85 = 30* 0.85 = 25.5MW計算出的中壓側無功負荷情況是：Qc2 =s c - p c2 = . 30 25.52 = 15.8Mvar計算出的變電所高壓側總負荷情況是：Pc3 = Pc

25、1 + Pc2 + PT = 13.6 + 25.5 + 0.32 = 39.42MWQc3 = Qc1 + Qc2 + Qt = 8.428+15.8 + 1.6 = 25.828 MvarSc3=P2c3 Qc32 = 39.422 25.8282 = 47.127MVA計算出的變電所高壓側的功率因數(shù)情況是：cos 2 = Pc3/ Sc3 = 39.42/47.1 27 = 0.836確定補償容量根據(jù)設計要求，高壓側大于或等于0.9，低壓側實現(xiàn)二補償，綜合情況，因為還要設計到變壓器各方面的損耗，現(xiàn)可做一個功率因素的設定值為0.99，那么利用公式計算出來的補償容量情況為：Qcc = Pc1

26、 (tan av1 - tan 爲)=13.6tan(arccos0.85) - tan (arccos0.99)=6.528Mvar同時，也根據(jù)上述數(shù)值，得出補償后負荷和功率因數(shù)情況為:變電所低壓側計算荷為:此時時變壓器的功率損為:=.13.62(8.428 -6.528)2= 13.73MVA FT = 0.02* Sc1 = 0.274MWQt =0.1* sci = 1.373Mvar變電所高壓側總的計算負荷為：Pc3 = Pc1 + Pc2+ Pt =13.6 + 25.5+ 0.274 = 39.374MWQ C3 = Qc1 +Qc2+ Qt = 1.9+ 15.8+1.373=

27、 19.1 MvarSci.Pcf=X；3I K4lsh0Sk2GW70.758=、39.3732 19.12=43.7MVACOS砕2 = Pc3/ sc3 = 39.374 /43.7 = 0.901SHSZL7 31500/110基于上述的數(shù)值結果，那么在主變壓器的型號的選擇上為: 該型號的變壓器其主要參數(shù)情況有：兩臺三 繞組 主變壓 器SHSZL7 31500/110表（3-2）型號SFSZL 31500/110額定容量（KVA31500主接頭額定電壓（KV高110中38.5低6.3，6.6，10.5，11阻抗電壓（%高-中10.75高-中17.5中-低6.5繞組連接方式YN yn0,

28、d11所用變壓器容量的選擇主變壓器的容量是一般所用變壓器容量選擇的基本依據(jù)和標準，一般變壓器容量是主變壓 器容量的3沖內，若31.5MVA是主變壓器的容量，那么所用的變壓器容量就很容易計算出來了：31.5* 3% = 945KVA則選用SL7 800/10型雙繞雙繞組電力變那么該變壓器的主要參數(shù)情況為：兩臺雙繞組所用變壓器SL7 800/10額定容額定電壓（KV）連接組標 號損耗（KW）空載電流阻抗電壓量(KVA)高壓低壓空載短路800106.3Y,yn01.549.92.54.50.4第4章主接線的選擇與設計本次設計題目為110KV變電所電氣一次部分設計。其電壓等級為110KV/35KV/1

29、0K V系統(tǒng)情況為：系統(tǒng)經雙回路給變電所供電；取為100MW，系統(tǒng)歸算為100KV母線的等值電抗0.2;系統(tǒng)110KV母線電壓滿足常調壓要求。負荷主要為一、二級負，所以選用兩臺三繞組變壓器并 聯(lián)運行。出線回路：110KV側兩回（架空線）LGJ-400/10KM; 35KV側6回架空線，負荷：最大 30MVA最小18MVA 10KV側8回架空線，負荷：最大 16MVA最小10MVA這種論題的設計是110KV變電站電氣設計的一部分。有著 110KV / 35KV / 10KV 三種不 同的電壓等級；雙回路向變電站供電系統(tǒng)條件；若有100MWV 100KV母線的等值電抗系統(tǒng)歸算 為0.2;電壓符合常

30、規(guī)電壓系統(tǒng)110KV母線調整要求。 一、二級負荷，因此選擇兩個三繞組 變壓器進行并聯(lián)運行。 在此出線回路的設計上：LGJ-400/10KM是110KV側兩回（架空線）；35KV 側架空線6條，上述計算明顯得出最大30MVA最小18MVA負載量；8個架空線10KV側，最大 16M VA最小10MVA負載量。4.1變電站主接線設計的基本要求1）可靠性電力供應的可靠性是發(fā)電和配電的最基本保障，電力設施的設計和規(guī)程必要按要求進行。因為電力的傳輸和使用必須同時進行， 電力系統(tǒng)任何人、設計部分的任何故障，將提供關于供 電體驗的可靠性的現(xiàn)行設計法規(guī)，并應在設計期間予以控制。2）靈活性電氣設備不僅可以根據(jù)正常

31、工作條件下的交付要求，根據(jù)實際情況靈活地改變運行模式， 這是電力分配的調度的目的，而且還可以快速從設備中取回并消除各種事故或修理期間的故障 的設備，范圍更小，設備被控制時保障維護人員的安全可以在提供。3）簡單明了的操作簡單明了的主接線使得工作人員能夠清晰和易懂各方面的操作，信息一目了然，運行人員 只要有一定的專業(yè)知識很快就會被掌握住。 過猶不及，若太簡單的話，形成運行無法正常進行， 運行會造成很大的不便，而且還可能會出現(xiàn)停電的極端情況。 若接線太復雜的話，工作人員不 一定馬上明白，影響工作人員的工作效率。4）經濟性經濟型主要涉及的是經濟效益方面的有靈性。在保證主接線具有安全可靠的、 靈活操作這

32、個大前提下，就需要考慮成本問題，理想的狀態(tài)是投資最小化，效益最大化。5）應具有擴建的可能性擴建的可能性主要指代的是發(fā)展的潛力，經濟的高速發(fā)展，用電情況也會隨著水漲船高， 電力負荷可能在很短的時間內就會上升，所以主接線要考慮預留，為以后的擴展做好準備。 4.2變電站主接線設計原則1） 與變電站高壓側的連接應盡可能少或不使用中斷器。根據(jù)繼電保護要求，分支安裝也 可用于區(qū)域線路，但需要明確的是系統(tǒng)骨干線路不允許使用分支接線的。2） 在配電設備6? 10kV,輸出回路數(shù)不超過5時，一般采用單母線連接；當輸出電路數(shù) 量為6或更多時，可以使用單母線分段安裝。 當短路電流較大的極端情況時，有較多的輸出 回路

33、，設備功率又比較大， 而且在需要電抗器的時候，此時可以雙母接就必須要有了。3）在35-66kV配電設備中，在不超過3個輸出回路時，這時一般單母線接線就能滿足要 求了；當輸出回路數(shù)增加至4-8個時，那么此時就得需要單母線分段接線的方式；若電源和出 線都比較多，負荷量又比較大或處在較為污染區(qū)域，此時雙母線接線就更為適合了。4）若配電裝置處在110-220kV，而且是不能多于2個回路時，那么就比較適合用單母線接 線就足夠了；當回路有3-4個的時候，那么簡單的單母線就不能滿足需求了， 但是可以用單母 線分段接線的方法來進行處理；當回路數(shù)更高達到5個以上的時候，或者說配電裝置在整個的 電力系統(tǒng)中非常的重

34、要，那么這種就是比較大的電力網絡工程了， 這時候一般都會采用雙母線 接線的方式才能滿足電力的需求。5）具有可靠性能和檢修保養(yǎng)周期性比較長的斷路器，如采用SF6斷路器，或者是更換迅速 的手車式斷路器，那么在這種情況下，旁路設施的工程就可以暫時不設了， 以免造成資源的浪 費。所以說，設計技術規(guī)范、設計要求內容、原始設計材料、工程特點等因素是一個完整的電 氣設計必備的最為基礎的資料和需求，同時也要視工作開展的情況進行相應的調整。只有準確、 全面、有效和精通這些情況下，認真、耐心的設計態(tài)度才能將設計圓滿的完成，既能完成設計 基本工作，也能把現(xiàn)代科學技術融入到設計中，以發(fā)展的眼光去看待設計，才能完成經濟

35、、實 用的變電站這樣的基礎設施，把供電服務做到最好最有保障。4.3主接線的特點和基本形式根據(jù)是否存在母線匯流這個標準，我們可以把主接線分為有匯流和無無匯流母線兩種主流 的接線形式，不同的接線形式有著不同的特點和優(yōu)點與不足之處，實際使用中，根據(jù)具體情況進行具體選擇。匯流母線接線形式：根據(jù)變電站規(guī)模與作用情況，進出線都會有一定的差異，在多余4個回路時，線路就顯得較為復雜，電力匯集與分配也要本著實際情況進行集約化設計，所以在中間環(huán)節(jié)上通常的做法都是用母線代替，這種做法上可以使得整個接線形式上表現(xiàn)出清晰感， 無論從運行角度還是安裝角度來看都相對便捷與實用，同時，后期如果需要改擴建電力電線設備等也相對簡

36、單的多。優(yōu)點是明顯的，缺點也不含糊，由于采用母線接線，那么與母線緊鄰的 后端設備就相對較多，使得增加的短路設備等配電裝置占用更大的土地資源，占地面積大這個缺點對于很多城區(qū)土地資源十分有限的情況來說無疑是致命的，所以應用也要看具體情況。這種接線形式實際上也可以分為細化的兩類接線： 單母線和雙母線。單母線根據(jù)分段情況又可以 再細化為單母線無分段、單母線有分段、單母線分段帶旁路母線等；雙母線也同樣可以再細化 為雙母線無分段、雙母線有分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線等。無匯流母線接線形式：這種接線形式最大的優(yōu)點就是占地相對較小， 因此沒有母線的設置， 后端的相關設備也都大大減少了， 所以無需占用

37、大面積的土地資源，節(jié)約優(yōu)勢明顯。但是這樣 接線方式最大的缺點是不能有太多太復雜的線路， 進出線回路較少的可以采用這種辦法。 同時 在先期接線已經形成相對固定，如果要考慮配電站后期的該擴建，那么這種形式就不能適合了， 改造的成本極大，無任何意義所言。該種接線形式也可以再根據(jù)接線形式再細化為擴大單元接 線、多角形接線、單兀接線橋式接線等。4.4 110KV側接線的方案選擇441可選擇性方案一即為單母線接線優(yōu)點：充分利用單母線接線在線路分布上的間接明了的優(yōu)勢，操作、安裝相對程序便捷； 同時單母線較雙母線后端配電裝置也相對少一些；安全性能高，比如在隔離開關的作用上就能體現(xiàn)出現(xiàn)，隔離開關無須發(fā)揮重要的操

38、作上的作用，其主要還是為了檢修時的安全考慮，大大 減小了操作上的失誤；資金投入上也相對節(jié)約；后期如果涉及改擴建也有預留，不再重復投入， 也節(jié)約了運行成本。不足：點母線接線的不足之處也非常明顯， 因為母線的原因，一旦發(fā)生故障或者正常的檢 修過程中，整個配電裝置不得不面臨全部停電的風險，即整體斷電操作，從而使得所涉及的整個電力系統(tǒng)都得停電，影響居民生活或生產經營活動，所以在靈活性方面大打折扣。當然即使 采用了分段的隔離開關，仍然涉及部分線路段的停電操作，相當于串聯(lián)電力系統(tǒng)一樣，只有全 部完成檢修或故障排除后，才能使得整體供電得到回復。可選擇性方案二即為雙母線接線與單母線不同之處在于雙母線接線有備用

39、母線，即有一條母線是供日常工作，另外一條母線是作為備用的，相當于系統(tǒng)處于并聯(lián)狀態(tài)，只不過這種并聯(lián)是通過聯(lián)路斷路器來實現(xiàn)的。進出的電源和負荷可以通過兩條線來進行分擔， 這樣可以減少母線的壓力，母線運行的可靠性也 大大增加。這種接線方式在倒閘操作上有許多關鍵要點需要掌握。 隔離開關需要在等電位情況下有先 后的操作順序，即現(xiàn)通后斷；母線的日常檢修工作上，規(guī)范的操作流程為：一是母線斷路器的隔離開合閘操作，二是TQF的合閘操作，三是備用線通電，這樣才能形成兩條母線的等電位。在啟用備用母線時，此時的操作流程是：一是打開備用母線隔離開關的操作， 二是對待檢修的 母線關閉隔離開關的操作，三是母聯(lián)斷路器TQF的

40、斷開工作；四是關閉TQF兩側的隔離開關操 作。只有這樣才是合乎規(guī)范的操作規(guī)范，也能保持供電的持續(xù)性。優(yōu)點：一是與單母線接線形式相比，整個供電的可持續(xù)性和可靠性都大大增加。 因為本身 具有兩條線路，工作線路和備用線路，這樣在檢修過程中關閉其中一條線路， 另外一條線路仍 然可以正常工作。兩條線路的倒換操作，可以輪流進行線路的檢修，另外一條線路的正常供電 不至于使得整個線路停電，這樣供電的可持續(xù)和可靠性都得到了保障； 二是調度靈活性方面也 有所提升。因為電源和負荷可以根據(jù)各種環(huán)境和形勢進行靈活性的調度、系統(tǒng)控制，能夠在兩條線路上進行分配，這樣實用性也得到了更大的提高； 三是有利于后期的改擴建項目。

41、雙母線 不同方向的改擴建可以分組進行， 一組改建完成再進行另一組改建工程， 而且整個電力卻不受 供電影響，輸出的用電可以正常工作，同時在電源和負荷均分也不受到相互影響。 可以按照順 序合理的布局雙回架空線路，不至于出現(xiàn)相互交叉影響。這點在單母線分段上就容易出現(xiàn)， 在 布線順序上容易出現(xiàn)交叉跨域，這樣的話線路相互影響的概率就大大增加；四是方便實驗。如 果需要實驗操作，可以斷開一條線路斷開，接在一組母線線路之上，這樣也不影響正常的外部 供電。不足：增加一組線路使得投資成本有所增加； 增加一組線路就直接意味著需要更多的配電 裝置，如隔離開關等；在進行檢修或排除故障過程中，因為需要掌握倒換操作，只有掌

42、握流程 才能進行工作，如果不熟練則會容易出現(xiàn)誤操作，這樣就會出現(xiàn)風險或危險性。當然也可以通 過增加連鎖裝置來避免誤操作，這也是引起費用增加。443可選擇性方案三即為橋形接線如果根據(jù)實際環(huán)境，在僅有兩臺變壓器和兩條輸電線路的情況下，無法用其他方法代替， 那可以利用橋形接線方法來進行。 我們可以把橋形接線形式分為內橋與外橋。 和系統(tǒng)相連接的是110KV側雙回路，在日常的工作中變壓器之間的切換工作是最為常見和注意的地方。當連接線路比較穩(wěn)定可靠，在故障發(fā)生的概率極低的情況下或者不需要進行變壓器頻繁切換的情況下 內橋接線法常常被采用。優(yōu)點：因為在輸出線路比較少，與之匹配的高壓斷路器在數(shù)量上就會相應的減少

43、，如此在同樣只有四個回路的進出線的情況下，三臺斷路器就能滿足日常需求了。不足：最為明顯的不足之處就是比較復雜的變壓器的切除和投入，因為涉及變壓器的切換工作，這樣兩臺斷路器都會在這個過程中需要進行操作，同時不得不暫時停止運行其中的一條線路；如果需要涉及橋連斷路器故障或檢修的情況下，這是就不得不解列運行兩個回路； 更為重要的缺點是當出線斷路器故障或需要檢修時， 長時期停運線路使面臨著最大的挑戰(zhàn)。 隨著現(xiàn) 代電氣技術的進步，跨條設備可以加裝在配電裝置中， 如果加裝了 2組隔離開關，這樣就可以 輪流檢修不同的隔離開關，這樣的話在日常工作中帶來的較大的便捷， 使得影響降到最低，我 們也可以同樣原來把跨條

44、安裝在橋連斷路器上，這樣也會相應的較小不利的因素。應用領域：這種技術實際上已經被廣發(fā)的應用到適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器不經常切換或線路較長，故障率較高情況。對比以上三種方案，對于110KV來說，它要供給一類、二類負荷較多，需要較高的可靠性。 方案（三）比較符合設計要求。4.5 35KV側接線的選擇方案一：單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便；隔離開關僅在檢修設備時作隔離電壓用，不擔 任其它任何操作，使誤操作的可能性減少；此外，投資少、便于擴建。缺點：不夠靈活可靠，任意元件的故障或檢修，均需使整個配電裝置停電，單母線可用隔 離開關分段，但當一段母線故障時各回路仍需短時停

45、電， 在用隔離開關將故障的母線分開后才 能恢復到非故障段的供電。方案二：單母線分段接線優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩條回路， 有兩個電源供電; 當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使 重要用戶停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停； 當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。方案三：分段斷路器兼作旁路斷路器不設專用旁路斷路器而以母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器用。優(yōu)點：節(jié)約專用旁路斷路器和配電裝置間隔。缺點:當進出線斷路器檢修時，就要用母聯(lián)斷路器代替旁路斷路器

46、。雙母線成單母線，破 壞了雙母線固定接線的運行方式，增加了進出線回路母線隔離開關的倒閘操作。對比以上三種方案，方案（二）比較符合設計要求。4.6 10KV側接線的選擇方案一：單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便；隔離開關僅在檢修設備時作隔離電壓用，不擔 任其它任何操作，使誤操作的可能性減少；此外，投資少、便于擴建。缺點：不夠靈活可靠，任意元件的故障或檢修，均需使整個配電裝置停電，單母線可用隔 離開關分段，但當一段母線故障時各部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線分開后才能恢復到非故障段的供電。方案二：單母線分段帶旁路母線優(yōu)點：有單母線分段全部優(yōu)點，檢修斷路器時不至于中斷對用戶供

47、電。缺點：優(yōu)于單母線分段。方案三：雙母線接線雙母線接線，其中一組為工作母線，一組為備用母線，并通過母線聯(lián)路斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，由于母線繼電保護的要求，一般某一回路母線連接的方式 運行。優(yōu)點：供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒換操作， 可以輪流檢修一組母線而不致使供 電中斷,一組母線故障后，能迅速恢復供電，檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路；調度 靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式 調度和潮流變化的需要；擴建方便。向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線單位電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙回

48、架空線路時，可以順序布置，以 至接線不同的母線短時不會如單母線分段那樣導致出線交叉跨越；便于實驗。當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。對比以上三種方案，方案（二）比較符合設計要求。由上述方案的比較可以確定變電所的 電氣主接線方案，如下圖所示。圖4-1第5章短路電流計算5.1短路計算的目的及假設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，均需進行必要的短路電流計算。2、在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運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，這就需要進行全面的短路電流計算。3、

49、在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。4、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(jù)。5、按接地裝置的設計，也需用短路電流。短路電流計算的一般規(guī)定1、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，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(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，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應僅按在切換過程中可能并列運行的接線方式。2、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導步電 機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。3、選擇導體和電

50、器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短 路電流為最大的地點。4、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。短路計算基本假設1、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；2、所有電源的電動勢相位角相同；3、電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化;4、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；5、元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；6、系統(tǒng)短路時是金屬性短路。5.2短路電流計算的步驟依據(jù)目前電力變電站建設工程設計特點來看，通常是采用實用曲線法來計算短路電流問題，具體情況為：1、確定和選擇短路點位置；2、畫出

51、等值電路圖網絡圖，充分利用設計接線圖；1）負荷之路，線路電容，各元件電阻去除；2）基準電壓Ub和選取基準容量；3）將同一基準值的標么電抗，按照規(guī)則要求各元件電抗可以進行折算；4）基于以上三點，繪出由上面的推斷繪出等值網絡圖；3、無限放大供電系統(tǒng)，簡化網絡格，在短路電流周期分量的衰減不考慮情況下，求出轉移電抗；4、電抗計算過程；5、根據(jù)已有的運算曲線，短路電流的標么值被求出；6、根據(jù)公司計算短路容量和有名值數(shù)值；7、把短路電流的沖擊值計算出來；1）無限放大供電系統(tǒng)，簡化網絡格，在短路電流周期分量的衰減不考慮情況下，求出轉 移電抗，并計算短路電流標幺值、有名值。di標幺值:IjI =|*|有名值：

52、Idi 1 j Id2）計算短路電流沖擊值以及短路容量:短路容量：s=Vji短路電路電流沖擊Icj 二 2.551&電流計算結果表的繪制5.3短路電流計算及計算結果等值網絡制定及短路點選擇：根據(jù)前述的步驟，針對本變電所的接線方式，把主接短線圖畫選等值網絡圖如圖3, 48準容量選取值100MVA，電力工程上習慣性標準一般圖等值網絡圖選取基準電壓Ub二山嚴1.05.基準電準(KV ):10.537115基準電準(KA) : 5.501.560.50主變電抗計算SFSZ7 31500/110的技 術技術 X12* = ( Ud1%/100) *(Sj/SB) = (10.75/100)* (100/

53、40) = 0.269X13* = ( Ud2%/100) * (Sj/SB) = (0/100) *(100/40) =0X14 * = ( Ud3%/100) * (Sj/SB) = (6.75/100) * (100/40) = 0.169關于計算三相短路簡圖，圖4-210KV圖4-2三相短路計算簡圖三相短路計算(1) 110kV側三相短路若F1短路狀況，I簡圖如下Sb一 3Vb1那么此時短路電流:I F10.102 9.8圖 4-3110KV穩(wěn)態(tài)短路電流的有名值I F1 = I F1* I F1 = 0.643* 9.8 = 6.3KA在沖擊電流的值為I Ch1 =2.55*F1 =1

54、6.065KA當短路發(fā)生時全電流最大有效值丨ch1二1.51 F1 =9.51KA0 短路容量3 = I F1 * Sb 二 9.8* 100 = 980MVA(2)如下圖4-4，表示的是35kV側三相短路情況下的簡圖為:圖4-4 35kV側三相短路電流I F2Xi X12 X13 - 0.102 0.269 0= 2.933穩(wěn)態(tài)短路電流的有名值1 F2=If2*If2 = 1.56* 2.933 = 4.58Ka沖擊擊電I / ch2 =2.55*4.58=11.68 kA短路全 電路全 電流最大I 沁=1.51*4.58 = 6.92 kA短路容量S = I f2*Sb=2.933*100=293.3 MVA(3)如下圖4-5，表示的是10kV側三相短路情況下的簡圖為:當 F3短路時路I zf3 = Sb/(、3)= 100/(1.732* 10.5) = 5.499kA短路 電路I F3 = 1/ (0.102 + 0.