110kV變電站電氣一次部分初步設(shè)計(jì)方案

...wd......wd......wd...鄭州大學(xué)本科自考助學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕題目110kV變電站電氣一次設(shè)計(jì)院校鄭州大學(xué)專業(yè)學(xué)生姓名準(zhǔn)考證號指導(dǎo)教師〔本科〕指導(dǎo)教師〔?？啤?0xx年4月10日摘要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本次設(shè)計(jì)為110kV變電站電氣一次局部初步設(shè)計(jì)，并繪制電氣主接線圖。該變電站設(shè)有兩臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為110kV和10kV兩個(gè)電壓等級。各個(gè)電壓等級都采用單母線分段接線。本次設(shè)計(jì)中進(jìn)展了該新建變電站的總體分析、負(fù)荷分析和主要電氣設(shè)備選擇、電氣主線的選擇及主接線的設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、各電壓等級配電裝置設(shè)計(jì)共五章內(nèi)容。目錄緒論 1第1章變電站總體分析 21.1變電站總體分析 2第2章負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器的選擇 42.1負(fù)荷分析計(jì)算42.2主變選擇62.3無功補(bǔ)償8第3章電氣主接線設(shè)計(jì)113.1主接線的設(shè)計(jì)原那么和要求113.2主接線的設(shè)計(jì)步驟133.3電氣主接線設(shè)計(jì)14第4章短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇164.1短路電流的危害164.2電氣設(shè)備選擇164.3高壓斷路器的選擇184.4隔離開關(guān)的選擇194.5電壓互感器選擇194.6電流互感器選擇204.7絕緣子和穿墻套管204.8電氣設(shè)備表21第5章配電裝置及電氣總平面布置設(shè)計(jì)235.1概述235.2配電裝置確實(shí)定245.3電氣總平面布置25附錄Ⅰ短路電流的計(jì)算32附錄Ⅱ電氣設(shè)備的選擇 38附錄Ⅲ避雷針保護(hù)范圍計(jì)算58緒論本文首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷開展趨勢。從負(fù)荷增長方面說明了建站的必要性，然后通過對新建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定了110kV、10kV以及站用電的主接線，然后又通過負(fù)荷計(jì)算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時(shí)也確定了站用變壓器的容量及型號；最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，對高壓熔斷器、隔離開關(guān)、母線、絕緣子和穿墻套管、電壓互感器、電流互感器進(jìn)展了選型，從而完成了110kV電氣一次局部的初步設(shè)計(jì)。按照先行的原那么，依據(jù)遠(yuǎn)期負(fù)荷開展，決定在該市郊新建一所中型110kV變電站。本設(shè)計(jì)屬中間變電站該變電所建成后，,它的主要任務(wù)是把110KV變成10kV電壓供周邊城鄉(xiāng)使用。該市郊110kV變電站是地區(qū)性城市變電站，它由系統(tǒng)1和系統(tǒng)2供電，同較為嚴(yán)密，在整個(gè)系統(tǒng)中占有重要地位。變電站主要設(shè)備的組成主要有主變壓器、電氣主接線、控制裝置、避雷裝置以及無功補(bǔ)償設(shè)備。主變壓器是變換電壓的主要設(shè)備。在110kV變電站中它主要用于降壓，此變電站中我們采用了雙繞組變壓器，在功率和電壓等級上完全滿足了我們的設(shè)計(jì)需要。電氣主接線由于直接影響著電力系統(tǒng)的可靠性，至關(guān)重要，因此對它的選擇應(yīng)加以足夠的重視。考慮到系統(tǒng)的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等因素，所以在本變電站中我們采用了單母分段的接線形式?？刂蒲b置是變電站的中樞神經(jīng)，控制著整個(gè)電氣元件。值班員可通過集中監(jiān)視系統(tǒng)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。避雷裝置是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要局部。它的故障能夠?qū)е抡麄€(gè)電力系統(tǒng)的瓦解。給國民經(jīng)濟(jì)帶來重大損失。在電力系統(tǒng)中為了減少電能在線路中的損耗，我們采用了無功補(bǔ)償裝置來調(diào)整系統(tǒng)中的無功功率。第1章變電站總體分析1.1變電站總體分析1.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)依畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。1.1.2某市變電站建設(shè)的必要性附注：1.圖中，系統(tǒng)容量、系統(tǒng)阻抗均相當(dāng)于最大運(yùn)行方式；2.最小運(yùn)行方式下：S1=1300MVA，XS1=0.65；S2=170MVA，XS2=0.75；1.1.3變電站地址變電所設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。本站位于某市近郊區(qū)。向市區(qū)工業(yè)、生活及郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)與農(nóng)業(yè)用戶供電，屬新建變電站。變電所的西邊為10KV負(fù)荷密集區(qū)，主要有棉紡廠、食品廠、印染廠、針織廠、柴油機(jī)廠、橡膠廠及局部市區(qū)用電。變電所以東主要有的水泥廠、耐火廠及市郊其它用電。所址地區(qū)海拔200米，地勢平坦，非強(qiáng)地震地區(qū)。年最高氣溫+40?C，年最低氣溫-20?C，年平均溫度+15?C，最熱月平均最高溫+32?C。最大覆冰厚度b=10mm。最大風(fēng)速25m/s,，屬于我國第六標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。全線為黃土層地帶，地耐力2.4kg/cm２,天然容重γ=2g/。內(nèi)摩擦角，土壤電阻率100Ω?cm,地下水位較低，水質(zhì)良好，無腐蝕性。土壤熱阻系數(shù)=120?C?cm/wm。土溫20?C。1.1.4某市11OKV變電所建設(shè)規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的建設(shè)規(guī)模如下：額定電壓等級：110KV/10KV110KV近期出線2回，遠(yuǎn)景開展2回；10KV近期出線12回，遠(yuǎn)景開展6回。S1=1450MVAX1=0.6X2=0.7S2=220MVAX1=0.4X2=0.61.1.5變電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1．本標(biāo)準(zhǔn)適用于電壓為10～110kV，單臺變壓器容量為2500kVA及以上新建變電所的設(shè)計(jì)。2．變電所的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的5～10年開展規(guī)劃進(jìn)展，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期開展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。3．變電所的設(shè)計(jì)，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理地確定設(shè)計(jì)方案。4．變電所的設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原那么。變電所設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。第2章負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器的選擇2.1負(fù)荷分析計(jì)算2.1.1負(fù)荷分類及定義1.一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計(jì)損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟(jì)損失者屬于一級負(fù)荷。一級負(fù)荷要求有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。2.二級負(fù)荷：中斷供電將造成設(shè)計(jì)局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時(shí)間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報(bào)廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級負(fù)荷。二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電。但當(dāng)兩回線路有困難時(shí)〔如遙遠(yuǎn)地區(qū)〕，允許有一回專用架空線路供電。3.三級負(fù)荷：不屬于一級和二級的一般電力負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電無特殊要求，允許較長時(shí)間停電，可用單回線路供電。2.1.2負(fù)荷組成根據(jù)任務(wù)書可知新建110KV變電站的建設(shè)將外電與市區(qū)變電所更好的連接起來，從而形成統(tǒng)一的供電網(wǎng)絡(luò)。更好的解決市區(qū)等重要的負(fù)荷的供電問題，同時(shí)也促進(jìn)了供電網(wǎng)絡(luò)的形成和供電的可靠性。為了考慮該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的開展此變電站設(shè)計(jì)的最大容量為MW。各級負(fù)荷見以以以以下列圖表：1．110KV負(fù)荷情況表2-1110KV負(fù)荷電壓等級負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(MW)穿越功率(MW)負(fù)荷組成〔%〕功率因數(shù)Tmax(h)線長(km)近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)景一級二級110kV市系線101810市甲線101810備用110備用2122．10KV負(fù)荷情況表2-210KV負(fù)荷電壓等級負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(MW)穿越功率(MW)負(fù)荷組成〔%〕功率因數(shù)Tmax(h)線長(km)近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)景一級二級10kV棉紡廠12320400.7555003.5棉紡廠22320400.7555003.5印染廠12430400.7850004.5印染廠22430400.7850004.5毛紡廠2320400.7550002.5針織廠1220400.7545001.5柴油機(jī)廠13425400.840003柴油機(jī)廠23425400.840003橡膠廠1230400.7245003市區(qū)11220400.825002市區(qū)21220400.825002食品廠1215300.840001.5備用12備用22備用32備用42備用52備用62在10kv負(fù)荷中，棉紡廠、印染廠、毛紡廠、針織廠、柴油機(jī)廠Ⅰ、Ⅱ、食品廠、橡膠廠、市區(qū)Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷比較大；假設(shè)發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機(jī)器損壞，甚至出現(xiàn)事故，對市區(qū)醫(yī)院那么造成不良的社會影響，嚴(yán)重時(shí)造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，所以必須保證其供電可靠性。2.2主變選擇2.2.1主變臺數(shù)的考慮原那么變壓器的容量、臺數(shù)直接影響到變電站的電氣主接線形式和配電裝置的構(gòu)造。它確實(shí)定除了依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還要根據(jù)電力系統(tǒng)5—10年的遠(yuǎn)景開展方案，輸送功率的大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入電力系統(tǒng)中的嚴(yán)密程度等因素，進(jìn)展綜合分析與合理的選擇。如果變壓器的容量選擇過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運(yùn)行電能的損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；假設(shè)容量選的過小，將可能滿足不了變電站的電力負(fù)荷的需要，這在技術(shù)上是不合理的。可見，變電站主變壓器的選擇相當(dāng)重要。在進(jìn)展主變壓器的選擇之前，應(yīng)該了解變壓器的選擇原那么，主要包括變壓器容量、臺數(shù)確實(shí)定原那么、主變壓器型號確實(shí)定原那么：1．主變壓器的臺數(shù)、容量應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等條件綜合考慮；2．在有一級、二級負(fù)荷的變電站中，應(yīng)該裝設(shè)兩臺主變電壓器；當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)主變壓器的臺數(shù)也可以多于兩臺。如果變電站可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)中取得足夠能量的備用電源時(shí)，可以裝設(shè)一臺主變壓器。3．裝設(shè)兩臺及其以上主變壓器的變電站中，當(dāng)斷開一臺時(shí)，其余主變壓器的容量應(yīng)保證用戶一級負(fù)荷和局部二級負(fù)荷〔一般不應(yīng)小于主變壓器容量的60%〕。4．具有三種電壓等級的變電站中，如果通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均到達(dá)主變壓器容量的15%時(shí)，主變電壓器宜采用三繞組變壓器。依據(jù)變電站所處市區(qū)的情況，變電站的電力負(fù)荷中含有大量的一級、二級負(fù)荷，基于對經(jīng)濟(jì)狀況、占地面積及變電站位于負(fù)荷中心等諸多因素的考慮，選擇兩臺主變電壓器。規(guī)程規(guī)定，裝有一臺主變電壓器的變電站，當(dāng)一臺主變電壓器運(yùn)行時(shí)，其余主變電壓器的容量應(yīng)不小于60%的全部負(fù)荷，并且盡可能保證對I、II類電力負(fù)荷不連續(xù)供電，即≥0.6遠(yuǎn)，這里的n代表變壓器的臺數(shù)。遠(yuǎn)表示按遠(yuǎn)景負(fù)荷計(jì)算的最大綜合負(fù)荷，遠(yuǎn)計(jì)算公式為：=Kt()(1+a%)其中：表示同時(shí)率a%表示線損率P表示各出線最大負(fù)荷由負(fù)荷資料表的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得到：=36.8MVA該變電站是一所110KV的降壓變電站，選擇降壓構(gòu)造〔低、中、高〕的三繞組變壓器。變電站所處的周圍環(huán)境比較優(yōu)越，優(yōu)先選用SFS7系列的低損耗的油浸式配電變壓器:SFS10-25000/110系列三繞組無勵(lì)磁調(diào)壓電力變壓器；冷卻方式為油浸散熱器自然冷卻。此系列的電力變壓器用于額定頻率為50HZ，額定電壓為110KV的變配電所或輸變電線路中傳輸電能，改變電壓之用，產(chǎn)品可以在戶內(nèi)戶外連續(xù)工作。2.2.2變壓器聯(lián)結(jié)組別和容量的選擇參考?電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊?和相應(yīng)規(guī)程指出：變壓器三相繞組的接線組別、電壓、相位、和系統(tǒng)一致，否那么不能并列運(yùn)行。我國110KV及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點(diǎn)，所以都需要選擇的連接方式；因此，新建變電站的主變電力變壓器采用“YNd11〞的連接組別。變壓器的繞組容量的選擇：變壓器的繞組容量有:100/100、100/50、100/50等幾種。對于110KV變壓器總?cè)萘坎淮?，其繞組容量對于造價(jià)影響不大，所以采用100/100的容量比。2.2.3變壓器各側(cè)電壓的選擇作為電源側(cè)，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，即保證在10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應(yīng)保證在額定值，所以，電源側(cè)的主變電壓按10%額定電壓選擇，而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇。所以，對于110KV的變電站，考慮到要選擇節(jié)能新型的，110KV應(yīng)該選115KV，35KV選10KV選10.5KV。2.2.4全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決在110KV及以上的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時(shí)的短路電流，有一局部變壓器的中性點(diǎn)采用不接地的方式，因而需要考慮中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)問題。110KV側(cè)采用分級絕緣的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，并且選用與中性點(diǎn)絕緣等級相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)。10KV側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點(diǎn)都采用全絕緣。2.3無功補(bǔ)償2.3.1補(bǔ)償裝置的意義無功補(bǔ)償可以保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時(shí)對增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。2.3.2無功補(bǔ)償裝置類型的選擇1．無功補(bǔ)償裝置的類型無功補(bǔ)償裝置可分為兩大類：串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置。目前常用的補(bǔ)償裝置有：靜止補(bǔ)償器、同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器。2．常用的三種補(bǔ)償裝置的比較及選擇這三種無功補(bǔ)償裝置都是直接或者通過變壓器并接于需要補(bǔ)償無功的變配電所的母線上?！?〕同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)磁時(shí)運(yùn)行，它向系統(tǒng)提供無功功率而起到無功電源的作用，可提高系統(tǒng)電壓。裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機(jī)，能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑地改變輸出或汲取的無功功率，進(jìn)展電壓調(diào)節(jié)。特別是有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置時(shí)，在系統(tǒng)故障情況下，還能調(diào)整系統(tǒng)的電壓，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是同步調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜。它的有功功率損耗較大。小容量的調(diào)相機(jī)每千伏安容量的投入費(fèi)用也較大。故同步調(diào)相機(jī)宜于大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設(shè)。在我國，同步調(diào)相機(jī)常安裝在樞紐變電所，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。(2)靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器由電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)調(diào)壓需要，通過可調(diào)電抗器吸收電容器組中的無功功率，來調(diào)節(jié)靜止補(bǔ)償其輸出的無功功率的大小和方向。靜止補(bǔ)償器能快速平滑地調(diào)節(jié)無功功率，以滿足無功補(bǔ)償裝置的要求。這樣就抑制了電容器作為無功補(bǔ)償裝置只能做電源不能做負(fù)荷，且調(diào)節(jié)不能連續(xù)的缺點(diǎn)。(3)電力電容器電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。它所提供的無功功率值與所節(jié)點(diǎn)的電壓成正比。電力電容器的裝設(shè)容量可大可小。而且既可集中安裝，又可分散裝設(shè)來接地供應(yīng)無功率，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小?？蓪㈦娙萜鬟B接成假設(shè)干組，根據(jù)負(fù)荷的變化，分組投入和切除。綜合比較以上三種無功補(bǔ)償裝置后，選擇并聯(lián)電容器作為無功補(bǔ)償裝置。2.3.3并聯(lián)電容器裝置的分組1．分組原那么〔1〕并聯(lián)電容器裝置的分組主要有系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)電壓波動(dòng)、負(fù)荷變化、諧波含量等因素確定。〔2〕對于單獨(dú)補(bǔ)償?shù)哪撑_設(shè)備，例如電動(dòng)機(jī)、小容量變壓器等用的并聯(lián)電容器裝置，不必分組，可直接與設(shè)備相聯(lián)接，并與該設(shè)備同時(shí)投切。對于110KV～220KV、主變代有載調(diào)壓裝置的變電所，應(yīng)按有載調(diào)壓分組，并按電壓或功率的要求實(shí)行自動(dòng)投切。2．分組方式〔1〕并聯(lián)電容器的分組方式等容量分組、等差容量分組、帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組。〔2〕各種分組方式比較①等差容量分組方式：由于其分組容量之間成等差級數(shù)關(guān)系，從而使并聯(lián)電容器裝置可按不同投切方式得到多種容量組合。既可用比等容量分組方式少的分組數(shù)目，到達(dá)更多種容量組合的要求，從而節(jié)約了回路設(shè)備數(shù)。但會在改變?nèi)萘拷M合的操作過程中，會引起無功補(bǔ)償功率較大的變化，并可能使分組容量較小的分組斷路器頻繁操作，斷路器的檢修間隔時(shí)間縮短，從而使電容器組退出運(yùn)行的可能性增加。因而應(yīng)用范圍有限。②帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組，當(dāng)某一并聯(lián)電容器組因短路故障而切除時(shí)，將造成整個(gè)并聯(lián)電容器裝置退出運(yùn)行。綜上所述，在本設(shè)計(jì)中，無功補(bǔ)償裝置分組方式采用等容量分組方式。2.3.4并聯(lián)電容器裝置的接線并聯(lián)電容器裝置的基本接線分為星形〔Y〕和三角形〔△〕兩種。經(jīng)常使用的還有由星形派生出來的雙星形，在某種場合下，也采用有由三角形派生出來的雙三角形。從?電氣工程電氣設(shè)計(jì)手冊?〔一次局部〕表9-17中比較得，應(yīng)采用雙星形接線。因?yàn)殡p星形接線更簡單，而且可靠性、靈敏性都高，對電網(wǎng)通訊不會造成干擾，適用于10KV及以上的大容量并聯(lián)電容器組。中性點(diǎn)接地方式：對該變電所進(jìn)展無功補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變和負(fù)荷的無功功率，因此并聯(lián)電容器裝置裝設(shè)在變電所低壓側(cè)，故采用中性點(diǎn)不接地方式。10KV系統(tǒng)的中性點(diǎn)是不接地的，該變電站采用的并聯(lián)電容器組的中性點(diǎn)也是不接地的，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，構(gòu)不成零序電流回路，所以不會對10KV系統(tǒng)造成影響。2.3.5無功補(bǔ)償裝置容量確實(shí)定現(xiàn)場經(jīng)歷一般按主變?nèi)萘康?0％～30％來確定無功補(bǔ)償裝置的容量。此設(shè)計(jì)中兩臺主變?nèi)萘抗矠?0000KVA故并聯(lián)電容器的容量為：5000KVAR～15000KVAR為宜，在此設(shè)計(jì)中取并聯(lián)電容器的容量12000KVAR。第3章電氣主接線設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。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。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設(shè)備，并依照相應(yīng)的技術(shù)要求連接起來。把變壓器、斷路器等按預(yù)期生產(chǎn)流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成承受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)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(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。3.1主接線的設(shè)計(jì)原那么和要求主接線代表了變電站電氣局部主體構(gòu)造，是電力系統(tǒng)接線的主要組成局部，是變電站電氣設(shè)計(jì)的首要局部。它說明了變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置確實(shí)定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時(shí)刻完成的，所以主接線設(shè)計(jì)的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問題。必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，力爭使其技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。電氣主接線的設(shè)計(jì)原那么電氣主接線的基本原那么是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)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(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原那么。1.接線方式：對于變電站的電氣接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路—變壓器組或橋形接線等。假設(shè)能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可采用線路分支接線。在110kV～220kV配電裝置中，當(dāng)出線2回時(shí)，一般采用橋形接線；當(dāng)出線不超過4回時(shí)，一般采用分段單母線接線。在樞紐變電站中，當(dāng)110～220kV出線在4回及以上時(shí)，一般采用雙母接線。2.在大容量變電站中，為了限制6～10kV出線上的短路電流，一般可采用以下措施：〔1〕變壓器分列運(yùn)行；〔2〕在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器；〔3〕采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器?！?〕出線上裝設(shè)電抗器。設(shè)計(jì)主接線的基本要求在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，應(yīng)使其滿足供電可靠，運(yùn)行靈活和經(jīng)濟(jì)等項(xiàng)基本要求。1.可靠性：供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個(gè)要求。在研究主接線時(shí)，應(yīng)全面地對待以下幾個(gè)問題：〔1〕可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，估價(jià)一個(gè)主接線的可靠性時(shí)，應(yīng)充分考慮長期積累的運(yùn)行經(jīng)歷。我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中的各項(xiàng)規(guī)定，就是對運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)歷的總結(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予遵循?！?〕主接線的可靠性，是由其各組成元件〔包括一次設(shè)備和二次設(shè)備〕的可靠性的綜合。因此主接線設(shè)計(jì)，要同時(shí)考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響?！?〕可靠性并不是絕對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所那么可能還不夠可靠。因此，評價(jià)可靠性時(shí)，不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接線可靠性時(shí)，均從以下幾方面考慮：①斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。②線路、斷路器或母線故障時(shí)，以及母線檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。③變電站全部停運(yùn)的可能性。2.靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面?！?〕調(diào)度靈活，操作簡便：應(yīng)能靈活的投入〔或切除〕某些變壓器或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。〔2〕檢修安全：應(yīng)能方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)展安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行及對用戶的供電?！?〕擴(kuò)建方便：應(yīng)能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴(kuò)建過渡時(shí)，在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設(shè)備等所需的改造最少。3.經(jīng)濟(jì)性：在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。〔1〕投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護(hù)方式不過于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當(dāng)限制短路電流，以選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備；在終端或分支變電站中，應(yīng)推廣采用直降式〔110/6～10kV〕變壓器，以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。〔2〕占地面積?。弘姎庵鹘泳€設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在運(yùn)輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器?！?〕電能損耗少：在變電站中，正常運(yùn)行時(shí)，電能損耗主要來自變壓器。應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量防止兩次變壓而增加電能損耗。3.2主接線的設(shè)計(jì)步驟電氣主接線的具體設(shè)計(jì)步驟如下1.分析原始資料〔1〕本工程情況變電站類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量〔近期，遠(yuǎn)景〕，主變臺數(shù)及容量等?！?〕電力系統(tǒng)情況電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景開展規(guī)劃〔5～10年〕，變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點(diǎn)接地方式等。〔3〕負(fù)荷情況負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等?！?〕環(huán)境條件當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響?！?〕設(shè)備制造情況為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料聚集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。2.擬定主接線方案根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的根基上，可擬定出假設(shè)干個(gè)主接線方案。因?yàn)閷Τ鼍€回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線構(gòu)造等考慮不同，會出現(xiàn)多種接線方案。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，結(jié)合最新技術(shù)，確定最優(yōu)的技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。3.短路電流計(jì)算對擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)展短路電流計(jì)算。4.主要電器選擇包括高壓斷路器、隔離開關(guān)、母線等電器的選擇。5.繪制電氣主接線圖將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。3.3電氣主接線設(shè)計(jì)3.3.1110kV電壓側(cè)接線?35～110kV變電所設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定，35～110kV線路為兩回及以下時(shí)，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形、單母線或分段單母線的接線。110kV線路為6回其以上時(shí)，宜采用雙母線接線。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35～110kV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。本變電站110kV線路有4回，其中備用兩回?？蛇x擇雙母線接線或單母線分段接線兩種接線名稱單母分段帶旁路方案一單母分段方案二備注接線簡圖可靠性可靠性高可靠性稍差靈活性運(yùn)行方式靈活靈活性稍差經(jīng)濟(jì)性占地面積大，設(shè)備多，投資大設(shè)備少，投資小，占地面積小方案一供電可靠、運(yùn)行方式靈活，但是倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，投資大。方案二簡單清晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小，但是運(yùn)行可靠性和靈活性比方案一稍差。本變電站為地區(qū)性變電站，基本不需要外系統(tǒng)支援，電源主要集中在10kV側(cè)，110kV側(cè)是為提高經(jīng)濟(jì)效益及系統(tǒng)穩(wěn)定性而倒有一回線路與華中大電網(wǎng)聯(lián)系，采用方案二能夠滿足本變電站110kV側(cè)對供電可靠性的要求，應(yīng)選用投資小、節(jié)省占地面積的方案二。3.3.210KV電壓側(cè)接線10KV側(cè)擬定方案同110KV電壓等級。根據(jù)?電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊?第10-2節(jié)“6～35KV配電裝置〞所述，6～10KV配電裝置一般均為屋內(nèi)布置，當(dāng)出線不帶電抗器，一般采用成套開關(guān)柜單層布置。且當(dāng)6～35KV配電裝置采用小車式高壓開關(guān)柜時(shí)，不宜采用旁路設(shè)施。于是10KV側(cè)接線形式分析可按照110KV側(cè)分析，草擬方案I同上比較分析同上。鑒于10KV側(cè)負(fù)荷性質(zhì)對供電可靠性要求，宜采用方案II采用單母分段，手車式高壓開關(guān)柜屋內(nèi)配電裝置。第4章短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇4.1短路電流的危害在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安。短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。4.1.1短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)條件1．系統(tǒng)在正常工作時(shí)三相是對稱的；2．電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即各元件的電抗值與電流大小無關(guān)；3．電力系統(tǒng)各元件電阻，一般在高壓電路中都略去不計(jì)，但在計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)應(yīng)計(jì)及元件電阻。此外，在計(jì)算低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流時(shí)，應(yīng)計(jì)及元件電阻，但可以不計(jì)算復(fù)阻抗，而是用阻抗的絕對值進(jìn)展計(jì)算；4．輸電線路的電容忽略不計(jì)；5．變壓器的勵(lì)磁電流忽略不計(jì)，相當(dāng)于勵(lì)磁阻抗回路開路，這樣可以簡化變壓器的等值電路。短路電流計(jì)算結(jié)果如表4-1表4-1短路電流計(jì)算結(jié)果單位〔KA〕短路點(diǎn)I"Itk/2Itkish110K母線8.688.17109.4322.1610KV母線12.2112.2112.2112.2131.14具體計(jì)算過程附錄Ⅰ。4.2電氣設(shè)備選擇電氣設(shè)備選擇概述：由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的用途及工作條件各異，因此它們的選擇校驗(yàn)工程和方法也都完全不一樣。但是，電氣設(shè)備和載流導(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)共同的原那么。4.2.1選擇的原那么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)景開展。2.應(yīng)按當(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.與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。5.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少種類。6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4.2.2電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件1.按正常工作條件選擇〔1〕額定電壓：所選電氣設(shè)備和電纜的最高允許工作電壓，不得低于裝設(shè)回路的最高運(yùn)行電壓UN≥UNs?！?〕額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流IN，或載流導(dǎo)體的長期允許電流Iy，不得低于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流Imax。計(jì)算回路的最大持續(xù)工作電流Imax時(shí)，應(yīng)考慮回路在各種運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流，選用最大者。2.按短路狀態(tài)校驗(yàn)〔1〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)當(dāng)短路電流通過被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過允許值，It2t>Qk，tk=tin+ta，校驗(yàn)電氣設(shè)備及電纜〔3～6KV廠用饋線電纜除外〕熱穩(wěn)定時(shí)，短路持續(xù)時(shí)間一般采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加斷路器全分閘時(shí)間?！?〕動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)ies＞ish，用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定；電纜不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。〔3〕短路校驗(yàn)時(shí)短路電流的計(jì)算條件所用短路電流其容量應(yīng)按具體工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并應(yīng)考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景開展規(guī)劃；計(jì)算電路應(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的接線方式；短路的種類一般按三相短路校驗(yàn)；對于發(fā)電機(jī)出口的兩相短路或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)、自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路更嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗(yàn)?！?〕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。由于變壓器短路時(shí)過載能力很大，雙回路出現(xiàn)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)際需要來確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能方式下回路保持工作電流的要求。4.3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，是高壓電器中最重要的電氣設(shè)備。型式選擇：本次在選擇斷路器中，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號的斷路器，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：1.在合閘運(yùn)行時(shí)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(dòng)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(shí)間。4.應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求構(gòu)造簡單、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便。考慮到可靠性和經(jīng)濟(jì)性，方便運(yùn)行維護(hù)和實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的無油化目標(biāo)，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有開展前途的斷路器。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，滅弧室小巧準(zhǔn)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。所以，10KV側(cè)采用SF6斷路器。4.4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)展倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時(shí)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。3.隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動(dòng)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(shí)的同期性要好，要有最正確的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時(shí)的過電壓。5.隔離開關(guān)的構(gòu)造簡單，動(dòng)作要可靠。4.5電壓互感器選擇依據(jù)?電力工程設(shè)計(jì)手冊?對電壓互感器配置的規(guī)定1．電壓互感器的配置與數(shù)量和配置、主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護(hù)周期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器應(yīng)能在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓，周期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。2．6～220KV電壓等級的一組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器，旁路上是否需要裝設(shè)壓互，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)壓互的情況和需要確定。3．當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。電壓互感器應(yīng)按以下技術(shù)條件選擇和校驗(yàn)〔1〕一次回路電壓；〔2〕二次電壓；〔3〕二次負(fù)荷；〔4〕準(zhǔn)確度等級；電壓互感器的型式應(yīng)按以下使用條件選擇〔1〕3～20KV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣構(gòu)造，也可采用環(huán)氧樹脂澆注絕緣構(gòu)造的電磁式電壓互感器?！?〕110KV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足要求時(shí)，宜采用電容式電壓互感器?！?〕用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為100V，用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為100/3V。電壓互感器是二次回路中測量和保護(hù)用的電壓源，通過它反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,它的作用是將一次高壓變?yōu)槎蝹?cè)的低電壓便于測量，也將二次回路和高壓系統(tǒng)隔離，以保證安全。電壓互感器的技術(shù)條件〔1〕正常工作狀態(tài)：一次回路電電流，二次負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級；〔2〕承受這電壓能力和環(huán)境條件?！?〕對于35～110KV配電裝置一般采用油浸式絕緣構(gòu)造電磁式PT，而對于220KV以上的配電裝置，使用電容式PT。4.6電流互感器選擇根據(jù)?導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定?第9.0.3條：3～20KV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，應(yīng)根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣構(gòu)造或樹脂澆注絕緣構(gòu)造。根據(jù)?電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊?〔電氣一次局部〕1．凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器；2．發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等也應(yīng)裝設(shè)電流互感器；3．對直接接地系統(tǒng)，按三相配置；對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相裝配；電壓互感器的技術(shù)條件〔1〕電流互感器的二次額定電流優(yōu)兩種1A和5A，一般強(qiáng)電系統(tǒng)取5A；〔2〕電流互感器的型式選擇，一般35KV及以上的配電裝置采用油浸瓷箱式的絕緣構(gòu)造的獨(dú)立的電流互感器；〔3〕一次電流的選擇，當(dāng)CT用于測量時(shí)，應(yīng)比回路中的正常工作電流大1/3左右，保證測量儀表的最正確工作狀態(tài)；〔4〕進(jìn)展動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗(yàn)。4.7絕緣子和穿墻套管根據(jù)?導(dǎo)體和電氣選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程?屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子。屋外支柱絕緣子需倒裝時(shí)，可用懸掛式支柱絕緣子。屋內(nèi)支柱絕緣子宜采用聯(lián)和膠裝的多棱式支柱絕緣子。屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導(dǎo)體穿墻套管。對于母線型穿墻套管應(yīng)該校核窗口允許穿過的母線尺寸。高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種。瓷絕緣的穿墻套管適用于交流電壓6～35KV系統(tǒng)，油紙電容式絕緣適用于交流電壓60～500KV中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。4.8電氣設(shè)備表4.8.1導(dǎo)體選擇一覽表表4-3導(dǎo)體選擇一覽表工程電壓等級主母線主變引下線負(fù)荷出線110KVLGJQ-185LMY矩形母線(單條25×4)/10KVLMY矩形母線(單條125×10)LMY矩形母線(雙條125×8)ZLQ三芯電纜〔單根〕4.8.2斷路器和隔離開關(guān)選擇一覽表表4-4斷路器和隔離開關(guān)設(shè)備工程斷路器隔離開關(guān)110KV出線LW11-110/1600GW4-110D/600-50110KV分段LW11-110/1600GW4-110D/600-50110KV主變引下線LW11-110/1600GW4-110D/600-5010KV出線ZN-10/1600-31.5/10KV分段ZN-10/1600-31.5/10KV主變引下線ZN-10/1600-31.5/4.8.3電壓互感器與電流互感器表4-5電壓互感器和電流互感器電壓等級設(shè)備類型110KV10KV電壓互感器JDR-110JSJW-10分段電流互感器LCWB6-110GYW2600/5LZZJB6-101500/5出線電流互感器LCWB6-110GYW275/5100/5LZZJB6-10主變引下線電流互感器LCWB6-110GYW2200/5LMZB6-102000/54.8.410KV各出線電流互感器選擇如下表4-6電流互感器負(fù)荷類型型號負(fù)荷類型型號備用1、2、3、4、5、6LZZJB6-10(200/5)棉紡廠1、2LZZJB6-10〔300/5〕印染廠LZZJB6-10(300/5)市區(qū)1、2LZZJB6-10(300/5)針織廠LZZQB6-10(200/5)印染廠1、2LZZJB6-10(300/5)食品廠LZZJB6-10(200/5)橡膠廠LZZJB6-10(300/5)毛紡廠LZZJB6-10(150/5)并聯(lián)電容器LZZJB6-10(300/5)柴油機(jī)廠1、2LZZJB6-10(300/5)計(jì)算選擇過程見附錄Ⅱ。第5章配電裝置及電氣總平面布置設(shè)計(jì)5.1概述配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成局部，它是根據(jù)主接線的聯(lián)結(jié)方式，由開關(guān)電器、保護(hù)和測量電器，母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來承受和分配電能的裝置。它主要包括開關(guān)設(shè)備、保護(hù)裝置和輔助設(shè)備。配電裝置按電器裝設(shè)地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。對配電裝置的基本要求1．符合國家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，滿足有關(guān)規(guī)程要求。2．保證運(yùn)行可靠。設(shè)備選擇合理，布置整齊、清晰，保證有足夠的安全距離。3．節(jié)約用地。4．運(yùn)行安全和操作、巡視、檢修方便。5．便于安裝和擴(kuò)建。6．節(jié)約用材，降低造價(jià)。5.1.1配電裝置特點(diǎn)1.屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)〔1〕由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較??；〔2〕維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)展，不受氣候影響；〔3〕外界污穢空氣對電器影響較小，可減少維護(hù)工作量；〔4〕房屋建筑投資較大。2.屋外配電裝置的特點(diǎn)〔1〕土建工作量和費(fèi)用較少，建設(shè)周期短；〔2〕擴(kuò)建比較方便；〔3〕相鄰設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)；〔4〕占地面積大；〔5〕受外界環(huán)境影響，設(shè)備運(yùn)行條件差，須加強(qiáng)絕緣；〔6〕不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作有影響。5.1.2配電裝置類型及應(yīng)用根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置的高度，屋外配電裝置可以分為中型、半高型和高型等。1．中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的根基上，使帶電局部對地保持必要的高度，以便工作人員能在地面安全地活動(dòng)，中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面。這種布置特點(diǎn)是：布置比較清晰，不易誤操作，運(yùn)行可靠，施工和維修都比較方便，構(gòu)架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價(jià)低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度較高地區(qū)建用。這種布置是我國屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運(yùn)行方面和安裝槍修方面積累了比較豐富的經(jīng)歷。2．半高型配電裝置：半高行配電裝置是將母線置于高一層的水平面上，與斷路器、電流互感器、隔離開關(guān)上下重疊布置。半高型配電裝置介于高型和中型之間。具有以下優(yōu)點(diǎn)：〔1)占地面積約在中型布置減少30%；〔2)節(jié)省了用地，減少高層檢修工作量；〔3)旁路母線與主母線采用不等高布置實(shí)理進(jìn)出線均帶旁路很方便。缺點(diǎn)：上層隔離開關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺，檢修不夠方便。3．高型配電裝置，它是將母線和隔離開關(guān)上下布置，母線下面沒有電氣設(shè)備。該型配電裝置的斷路器為雙列布置，兩個(gè)回路合用一個(gè)間隔，因此可大大縮小占地面積，約為普通中型的5%，但其耗鋼多，安裝檢修及運(yùn)行條件均較差，一般適用以下情況：〔1〕配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)；〔2〕原有配電裝置需要擴(kuò)速，而場地受到限制；〔3〕場地狹窄或需要大量開挖。5.2配電裝置確實(shí)定本變電所三個(gè)電壓等級：即110KV、10KV根據(jù)?電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊?規(guī)定，110KV及以上多為屋外配電裝置，35KV及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，故本所110KV采用屋外配電裝置，10KV采用屋內(nèi)配電裝置。設(shè)計(jì)的變電站位于市郊區(qū)，地質(zhì)條件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以該變電所110KV電壓等級均采用普通中型配電裝置，具有運(yùn)行維護(hù)、檢修且造價(jià)低、抗震性能好、耗鋼量少而且布置清晰、運(yùn)行可靠、不易誤操作、各級電業(yè)部門無論在運(yùn)行維護(hù)還是安裝檢修方面都積累了比較豐富的經(jīng)歷。假設(shè)采用半高型配電裝置，雖占地面積較少，但檢修不方便，操作條件差，耗鋼量多。選擇配電裝置，首先考慮可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性，所以，本次設(shè)計(jì)的變電所，110KV采用戶外，10KV采用戶內(nèi)，該變電所是最適宜的。5.3電氣總平面布置5.3.1電氣總平面布置的要求1．充分利用地形，方便運(yùn)輸、運(yùn)行、監(jiān)視和巡視等；2．出線布局合理、布置力求緊湊，盡量縮短設(shè)備之間的連線；3．符合外部條件，安全距離要符合要求。5.3.2電氣總平面布置根據(jù)?變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定?SDGJ63—84等1.0.1條規(guī)定：變電所的總平面布置必須全面貫徹現(xiàn)行的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的政策精心設(shè)計(jì)，努力創(chuàng)新，因地制宜，合理布置，充分利用荒地，坡地，劣地，不占或少占良田，認(rèn)真做好技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，選擇最正確設(shè)計(jì)方案，提高經(jīng)濟(jì)效益，為安全運(yùn)行創(chuàng)造條件。應(yīng)在滿足安全運(yùn)行的前提下，盡量簡化。1．屋外配電裝置要考慮道路的設(shè)置：根據(jù)?變電所總平面設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定?SDG63—84：①所外道路應(yīng)利用已有道路或現(xiàn)成道路；②當(dāng)路基寬度小于5.5m時(shí)且道路兩端不能通過時(shí)，適當(dāng)位置設(shè)置錯(cuò)車道；③所外道路宜采用中級路面，根據(jù)施工條件可采用次高級路面；④所內(nèi)路面寬度為3.5m；220KV及以上變電所，有所大門至主空樓、主變前和調(diào)相機(jī)各路面可寬至4～5m；⑤所內(nèi)道路轉(zhuǎn)彎半徑不小于7m；⑥巡視道路路面寬度宜為0.7～1.0m。2．根據(jù)各側(cè)、各回路相序排列盡量一致的原那么。按面向出線，由遠(yuǎn)到近，由上到下為A、B、C相。3．?高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程?SDJ5-85第4.4.4條規(guī)定：儲油池和擋油板的長度尺寸一般較設(shè)備外廓尺寸每邊相應(yīng)大1m。儲油池內(nèi)一般鋪設(shè)厚度不小于250mm的卵石層〔卵石的直徑為50～80mm〕。4．?高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程?SDJ5-85第4.4.6條規(guī)定：油量在2500kg以上的變壓器或電抗器與油量在600kg以上的充油設(shè)備之間其防火凈距不小于5m。5．根據(jù)?變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定?SDGJ63-84第3.2.1條：主控樓的位置在便于運(yùn)行人員相互聯(lián)系，便于巡視檢查和觀察屋外設(shè)備和減少電纜長度，避開噪音影響地段，在可布置的主配電裝置一側(cè)，配電裝置之間結(jié)合前面設(shè)施進(jìn)展布置。6．端子箱、配電箱電纜溝的位置：電纜溝應(yīng)位于各條母線下方，然后通向主控室，端子箱位于電纜溝旁。7．配電裝置方位選擇結(jié)果。進(jìn)線方位由負(fù)荷分布的實(shí)際情況，盡量防止交110KV設(shè)在變電站南部，10KV側(cè)設(shè)在變電站北部。主變位置位于變電所110KV配電裝置與主控樓之間，見平面布置圖。第8章展望致謝通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻的認(rèn)識到畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。由于水平有限,只完成了理論到原理圖的設(shè)計(jì),未能做出實(shí)物.其中過失在所難免,缺乏之處請各位教師和讀者批評,指教。在此要感謝我的指導(dǎo)教師吳娟娟精的指導(dǎo)，感謝教師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)歷和自學(xué)，并向教師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的困難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。附錄Ⅰ短路電流的計(jì)算根據(jù)說明書的一些要求選擇基準(zhǔn)容量：SB=100MVA110KV級的UBI=UAL=115KV35KV級的UBI=UAL=37KV10KV級的UBI=UAL=10.5KV?；鶞?zhǔn)電抗：XB1==132XB2==13.7XB3==1.1各條線路的電抗：〔各種線形的單位電抗統(tǒng)一選取0.4〕XL1=L1X1=800.4=32XL2=L2X2=XL3=L3X3=對應(yīng)的標(biāo)么值為：==0.24==0.03==0.18變壓器的電抗:US12%=10.5%US13%=17.5%U23%=6.5%=(US12%+US13%－U23%)=(10.5%+17.5%－6.5%)=0.43=(US12%+US23%-U13%)=(10.5%+6.5%-17.5%)=－0.01=(US23%+US13%-U12%)=(6.5%+17.5%－10.5%)=0.27系統(tǒng)電抗：=XS1=0.5×=0.05=XS2=0.4×=0.07附圖1-1系統(tǒng)圖(1)那么d1點(diǎn)短路等效系統(tǒng)如圖：附圖1-2d1點(diǎn)短路那么網(wǎng)絡(luò)變換得上圖轉(zhuǎn)移電抗得計(jì)算:是S1對d1的轉(zhuǎn)移電抗，是S2對d2的轉(zhuǎn)移電抗。=++＝0.0.066＋0.012＋＝0.08=++＝0.012＋0.166＋＝0.21計(jì)算電抗：==0.21×=1.26==0.52×=0.8查運(yùn)算負(fù)荷曲線得：1．當(dāng)tk＝0時(shí)，=0.8=1.25=＋＝＋1.26×＝8.69KA2．當(dāng)tk＝1s時(shí)，=0.864=1.243Itk=＋＝0.864×＋1.243×＝8.85KA3．當(dāng)tk/2＝0.5s時(shí)，=0.78=1.16＝＋＝0.78×＋1.16×＝8.18KA4．當(dāng)tk/2＝∞時(shí)，=0.88=1.47I∞=＋＝1.47×＋0.88×＝10KA那么沖擊電流＝2.55×8.69＝22.16kA〔2〕那么d2點(diǎn)短路等效系統(tǒng)圖：附圖1-3d2點(diǎn)短路===0.38===0.964=＝0.964×＝5.783.5=＝0.38×＝3.83.5根據(jù)運(yùn)算負(fù)荷曲線可以得到：1．當(dāng)tk＝0時(shí)，==0.173=＝0.263=＋＝0.173×＋0.264×＝5.72KA因兩個(gè)計(jì)算電抗都大于3.5，所以0s3s1.5s及無窮大時(shí)曲線重合那么沖擊電流＝2.55×5.72＝14.16Ka〔3〕那么d3點(diǎn)短路等效系統(tǒng)圖：附圖Ⅰ-4d3點(diǎn)短路===1.44===0.57=＝1.44×＝14.43.5=＝0.572×＝5.73.5根據(jù)運(yùn)算負(fù)荷曲線可以得到：1．當(dāng)tk＝0時(shí)，=0.07=＝0.18=＋＝0.07×＋0.18×＝12.21KA因兩個(gè)計(jì)算電抗都大于3.5，所以0s3s1.5s及無窮大時(shí)曲線重合。那么沖擊電流計(jì)算得：＝2.69×I=2.69×12.21=31.14KA附錄Ⅱ電氣設(shè)備的選擇1.主變?nèi)萘亢团_數(shù)選擇計(jì)算主變額定容量〔Se〕的選擇計(jì)算：〔1〕10KV低壓側(cè)：由于其出線回路數(shù)為9回，故取Kt=0.95,結(jié)合“三〞中負(fù)荷情況分析局部知：那么三繞組變壓器的計(jì)算容量：1〕由選擇條件：故可選用主變的型號為:SFS10-25000/110(KVA/KV)2)校核條件：那么：成立，滿足條件要求。又因?yàn)轱@然滿足條件：綜上所述，選用主變型號為：SFS10-25000/110(KVA/KV)合格。3〕近期與遠(yuǎn)景容量問題〔分期建設(shè)方案〕上述計(jì)算結(jié)果是5-10年規(guī)劃的最終變電所的臺數(shù)和容量，近期容量問題實(shí)際上是考慮第一期上一臺主變還是兩臺。35KV側(cè)②10KV側(cè)運(yùn)行一臺就行了。2．母線的選擇(1)110kV主母線110kv主變引下線35KV主母線=819.2435kv主變引下線10kv主母線=2.887KA10kv主變引下線10kv單回〔2〕110kv母線的選擇：按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面查?電力系統(tǒng)分析?表2－2得：選擇鋼芯鋁絞線Tmax選擇輕型鋼芯鋁絞線LGJQ-300,由于是按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)線，可不必校驗(yàn)其允許載流量。可查?電力系統(tǒng)分析?附表1-1得到允許載流量710A一回線路就可以滿足允許載流量的要求。最小機(jī)械強(qiáng)度，電暈條件也能滿足要求?！?〕110KV主變引下線的選擇①母線截面的選擇：由于主變引下線容量傳輸大，長度超過20m，故按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)展選擇。由表可以查得：當(dāng)，根據(jù),<<發(fā)電廠電氣局部?附表1可得：選用較小的25×4矩形導(dǎo)體平放允許電流為292A考慮環(huán)境溫度得影響修正系數(shù)K=0.81。②熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路持續(xù)時(shí)間為：周期分量熱效應(yīng)：==75.17由于故非周期分量熱效應(yīng)可以忽略：正常運(yùn)行時(shí)的環(huán)境溫度查表4－6C＝95滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面面積為：滿足熱穩(wěn)定要求。③動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)體自振頻率有以下得:查表=91Hz＞35Hz故高壓母線出口短路沖擊系數(shù)K=1.8ish=1.8×=22.16(KA)母線相間應(yīng)力為：導(dǎo)體截面系數(shù)由表查得K12=0.37K13=0.57條間襯墊最大跨距：為了便于安裝每跨絕緣子中設(shè)3個(gè)襯墊〔4〕110kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇:由所選設(shè)備表可以得到：SW4-110/1000型斷路器開斷時(shí)間計(jì)算：tkd＝tbh＋tgf＝0.05+0.06＝0.11〔s〕熱穩(wěn)定時(shí)間校驗(yàn)：tr＝tbh＋tkd＝5+0.11＝5.11〔s〕熱穩(wěn)定校==359tr所以QK=QP=359沖擊電流斷路器選擇結(jié)果表表2-1斷路器計(jì)算數(shù)據(jù)SW4-110D/1000UNs110kVUN110kVImax131.79AIN1000A8.69KANbr18.4KAish22.16KAINC155KAQk359Qkish22.16KAIes32KA由結(jié)果表可以看出各項(xiàng)條件均能滿足，應(yīng)選擇SW4-110D/1000合格。隔離開關(guān)選擇結(jié)果表：表2-2隔離開關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)GW4-110D/600-50UNs110kVUN110kVImax131.79AIN600Aish22.167KAIes32KAQkQk由結(jié)果表可以看出各項(xiàng)條件均能滿足，應(yīng)選擇GW4-110D/600-50合格。(5)35kV母線的選擇①按長期發(fā)熱允許電流選擇截面查附表1選用單條63mm×10mm平放允許電流1129A肌膚效應(yīng)系數(shù)Ks＝1.04t＝40溫度修正系數(shù)K＝0.81Imax＝819.24AIal〔40〕＝0.81×1129＝914.5819.24A②熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路持續(xù)時(shí)間為:周期分量熱效應(yīng)：由于故不計(jì)非周期分量熱效應(yīng)：正常運(yùn)行時(shí)的溫度:查表4－6C＝87滿足