110kv畢業(yè)設(shè)計(jì)-110kV降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：110kV降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)系別專業(yè)班級學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2023年6月110kV降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)和計(jì)量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。110kV變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確定用戶無功功率補(bǔ)償裝置。同時(shí)進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進(jìn)行短路電流計(jì)算。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計(jì)包括了：（1）總體方案的確定（2）短路電流的計(jì)算（3）高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)接線方案選擇（4）防雷保護(hù)等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：變電站；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)；高壓網(wǎng)ADESIGNOFELETRICSYSTEMFOR110kVSTEP-DOWNTRANSFORMERSUBSTATIONABSTRACTAlongwiththehighandquickdevelopmentofelectricpowertechnique,electricpowersystemthencanchangefromthegenerateoftheelectricitytothesupplythepower.Thesubstationisanimportancepartoftheelectricpowersystem,itisconsistedoftheelectricappliancesequipmentsandtheTransmissionandtheDistribution.Itobtainstheelectricpowerfromtheelectricpowersystem,throughitsfunctionoftransformationandassign,transportandsafety.Thentransportthepowertoeveryplacewithsafe,dependable,andeconomical.Asanimportantpartofpower’stransportandcontrol,thetransformersubstationmustchangethemodeofthetraditionaldesignandcontrol,thencanadapttothemodernelectricpowersystem,thedevelopmentofmodernindustryandtheoftrendofthesocietylife.Theregionof110-voltageeffectmanyfieldsandshouldconsidermanyproblems.Analysechangetogiveorgetanelectricshockamissionforcarryingandcustomerscarriesetc.circumstance,choosetheaddress,makegooduseofcustomerdataproceedthencarrycalculation,ascertainthecorrectequipmentofthecustomer.Atthesametimefollowingthechoiceofeverykindoftransformer,thenmakesurethelinemethodofthetransformersubstation,thencalculatetheshort-circuitelectriccurrent,choosingtosendtogetherwiththeelectricwiremethodandthestyleofthewire,thenproceedingthecalculationofshort-circuitelectriccurrent.Thisfirststepofdesignincluded:(1)ascertainthetotalproject(2)thecalculationoftheshort-circuitelectriccurrent.(3)thedesignofanelectricshockthesystemdesigntoconnectwithsystemandthechoiceoflineproject.(4)thecontentstodefendthethunderandsoon.keywords：substation;transmissionsystem;distribution;highvoltagenetwork目錄摘要IABSTRACTII原始數(shù)據(jù)41電氣主接線選擇51.1概述5可靠性5靈活性5經(jīng)濟(jì)性51.2主接線的接線方式選擇6單母線接線6單母分段6單母分段帶旁路母線6橋形接線6一個(gè)半斷路器（3/2）接線7雙母接線7雙母線分段接線72主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇82.1概述82.2主變壓器臺數(shù)的選擇82.3主變壓器容量的選擇82.4主變壓器型式的選擇9主變壓器相數(shù)的選擇9繞組數(shù)的選擇9主變調(diào)壓方式的選擇10連接組別的選擇10容量比的選擇10主變壓器冷卻方式的選擇103短路電流計(jì)算113.1概述113.2短路計(jì)算的目的及假設(shè)11短路電流計(jì)算的目的11短路電流計(jì)算的一般規(guī)定11短路計(jì)算基本假設(shè)12基準(zhǔn)值12短路電流計(jì)算的步驟124電氣設(shè)備的選擇134.1概述13一般原則13技術(shù)條件134.2斷路器的選擇14按開斷電流選擇14短路關(guān)合電流的選擇144.3隔離開關(guān)的選擇154.4高壓熔斷器的選擇15按額定電壓選擇15按額定電流選擇154.5互感器的選擇15電流互感器的選擇16電壓互感器的選擇174.6母線的選擇18裸導(dǎo)體的選擇條件選擇和校驗(yàn)18母線及電纜截面的選擇184.7支持絕緣子及穿墻套管的選擇19支持絕緣子的選擇19穿墻套管的選擇194.8高壓熔斷器的選擇195電氣總平面布置及配電裝置的選擇205.1概述205.2高壓配電裝置的選擇206防雷設(shè)計(jì)規(guī)劃246.1防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)246.2主變中性點(diǎn)放電間隙保護(hù)247主接線比較選擇258主變?nèi)萘康拇_定計(jì)算318.1變壓器容量的選擇318.2主變?nèi)萘勘鹊拇_定319短路計(jì)算329.1計(jì)算變壓器各繞組電抗329.2計(jì)算系統(tǒng)及線路阻抗339.3等值網(wǎng)絡(luò)3310電氣設(shè)備選擇計(jì)算3710.1斷路器選擇計(jì)算3710.2隔離開關(guān)選擇計(jì)算4110.3經(jīng)濟(jì)性比較4410.4110kV、35kV、10kV側(cè)母線及其10kV側(cè)電纜出線選擇計(jì)算4510.4.1110kV側(cè)母線的選擇4510.4.235kV側(cè)母線4510.5支持絕緣子及穿墻套管的選擇51支柱式絕緣子的選擇51穿墻套管的選擇5210.6高壓熔斷器的選擇5210.7電流互感器的選擇計(jì)算5310.8電壓互感器選擇5710.9主變壓器之間的消弧線圈5810.1010kV電抗器選擇5811避雷器選擇及防雷接地保護(hù)5911.1避雷器的選擇5911.2避雷針的設(shè)計(jì)6011.3保護(hù)全面積的校驗(yàn)6111.4接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)62接地體的設(shè)計(jì)6211.4.2典型接地體接地電阻計(jì)算62接地網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算63參考文獻(xiàn)65致謝66原始數(shù)據(jù)1、變電站類型：110kV降壓變電所2、電壓等級：110/35/10kV3、負(fù)荷情況：35kV：最大50MW，最小36MW，Tmax=5500小時(shí)，cosφ=0.8510kV：最大30MW，最小18MW，Tmax=5300小時(shí)，cosφ=0.85負(fù)荷性質(zhì)：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電4、出線情況：(1)110kV側(cè)：2回（架空線）LGJ—185/28km(2)35kV側(cè)：4回（架空線）10kV側(cè)：10回（電纜出線）。5、系統(tǒng)情況：(1)系統(tǒng)經(jīng)雙回線給變電所供電；(2)系統(tǒng)110kV母線短路電流標(biāo)幺值為30（SB＝100MVA）(3)35kV和10kV對端無電源。6、環(huán)境條件：(1)最高溫度40℃，最低溫度-25℃，年平均溫度(2)土壤電阻率ρ<400歐米；(3)當(dāng)?shù)乩妆┤?5日/年。1電氣主接線選擇1.1概述主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。我國《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2-79規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運(yùn)行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴(kuò)建。可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線可靠性的具體要求：1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對系統(tǒng)的供電；2）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要求保證對一級負(fù)荷全部和大部分二級負(fù)荷的供電；3）盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性。靈活性主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性：1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求；2）為了檢修的目的：可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對用戶的供電；3）為了擴(kuò)建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過渡時(shí)，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。經(jīng)濟(jì)性主接線在滿足可靠性、靈活性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)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器；2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在不受運(yùn)輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。3）電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。1.2主接線的接線方式選擇電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時(shí)（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而本所各電壓等級進(jìn)出線均超過四回，采用有母線連接。單母線接線單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時(shí)，均需使整個(gè)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(shí)，全部回路仍需短時(shí)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，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。單母分段用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路；有兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建，單母分段適用于：110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)為3～4回，35～63kV可配電裝置的出線回路數(shù)為4～8回，6～10kV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。單母分段帶旁路母線這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35～110kV的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。橋形接線當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時(shí)，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除情況。外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。一個(gè)半斷路器（3/2）接線兩個(gè)元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個(gè)半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性，且投資大。雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且，檢修另一母線時(shí)，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時(shí)，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110～220kV輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時(shí)，需要停電，而斷路器檢修時(shí)間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110～220kV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達(dá)7回（110kV）或5回（220kV）時(shí)，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時(shí)，母線不分段。為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。2主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇2.1概述在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電所的自身特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。2.2主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)的變電所是郊區(qū)110kV降壓變電所，它是以110kV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至35kV及10kV母線上，再將電能分配出去。因此選擇主變臺數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器?？紤]到兩臺主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺主變壓器可承擔(dān)60%～70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。2.3主變壓器容量的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷，5～10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所最大負(fù)荷給定，所以應(yīng)按最大總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(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)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷，對一般性能的變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的60%～80%，該變電所是按70%全部負(fù)荷來選擇。因此，裝設(shè)兩臺變壓器變電所的總裝容量為：當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可保證98%負(fù)荷供電，而高壓側(cè)110kV母線的負(fù)荷不需要通過主變倒送，因?yàn)?，該變電所的電源引進(jìn)線是110kV側(cè)引進(jìn)。其中，中壓側(cè)及低壓側(cè)全部負(fù)荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為：2.4主變壓器型式的選擇主變壓器相數(shù)的選擇當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來選擇。單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時(shí)配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。本次設(shè)計(jì)的變電所，位于市郊區(qū)，負(fù)責(zé)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)用電，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，故本次設(shè)計(jì)的變電所選用三相變壓器。繞組數(shù)的選擇在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時(shí)，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點(diǎn)，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護(hù)，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所所需裝設(shè)兩臺變壓器并列運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為±8%，故不選擇自耦變壓器。分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時(shí)，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時(shí)，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。普通三繞組變壓器：價(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計(jì)的變電所，選擇普通三繞組變壓器。主變調(diào)壓方式的選擇為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，110kV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：1)樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的1～1.3倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動范圍不超過10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。2)電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%～100%。調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。連接組別的選擇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(yùn)行。容量比的選擇為保證供電質(zhì)量及其使變壓器充分利用，選用100/100/100。主變壓器冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，具有節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。3短路電流計(jì)算3.1概述在電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠茐膶τ脩舻恼９╇姾碗姎庠O(shè)備的正常運(yùn)行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。3.2短路計(jì)算的目的及假設(shè)短路電流計(jì)算的目的短路電流計(jì)算是變電所電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其計(jì)算目的是：1）在選擇電氣主接線時(shí)，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(jì)算。2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，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(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，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）按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。短路電流計(jì)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(jì)規(guī)劃容量計(jì)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5～10年）。確定短路電流計(jì)算時(shí)，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)饔玫漠惒诫姍C(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(shí)，對不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)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。短路計(jì)算基本假設(shè)1）正常工作時(shí)，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）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；4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響；6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。基準(zhǔn)值高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：=100MVA基準(zhǔn)電壓：（kV）10.537115短路電流計(jì)算的步驟1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；3）選擇短路點(diǎn)；4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值：有名值：5）計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值短路容量：短路電流沖擊值：4電氣設(shè)備的選擇4.1概述導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)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(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。一般原則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)展的需要；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）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種；5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號一致；6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。技術(shù)條件1）按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣A．電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓即一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在110KV及以下時(shí)為1.15，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的一般不超過1.1。B.電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度Q0下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流即≥由于變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的=1.05（為電器額定電流）。C.按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核當(dāng)周圍環(huán)境溫度和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度不等時(shí)，其長期允許電流可按下式修正，基中為溫度修正系數(shù);為最高工作溫度;為額定載流量基準(zhǔn)下的環(huán)境溫度（）;為實(shí)際環(huán)境溫度；對應(yīng)于所選截面、環(huán)境溫度為+25時(shí)，長期允許載流量（A）2）按短路情況校驗(yàn)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)，一般校驗(yàn)取三相短路時(shí)的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動、熱穩(wěn)定。A.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿足熱穩(wěn)定條件為： 驗(yàn)算熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間：B.短路的動穩(wěn)定校驗(yàn)滿足動穩(wěn)定條件為：4.2斷路器的選擇變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在某所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常與繼電保護(hù)配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35～220kV一般采用SF6斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于10kV電壓等級，10kV采用真空斷路器。按開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間的短路電流即最大持續(xù)工作電流即：短路關(guān)合電流的選擇在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞，且斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地接通后又自動跳閘，此時(shí)要求能切斷短路電流，為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。4.3隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)，配制在主接線上時(shí)，保證了線路及設(shè)備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時(shí)，必須遵循倒閘操作順序。隔離開關(guān)的配置：1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；2）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設(shè)1—2組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)；4）按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)；5）當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。4.4高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護(hù)電力電容器配電線路和配電變壓器，也可常用于保護(hù)電壓互感器。按額定電壓選擇對一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)額定電壓。另外對于充填石英砂有限流作用的熔斷器，只能用于等于其額定電壓電網(wǎng)中。按額定電流選擇1）熔管額定電流選擇：為了保證熔斷器殼不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)大于熔化的額定電流。2）熔體額定電流選擇：為了防止熔體在通過變壓器勵(lì)磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路可按下式選擇4.5互感器的選擇互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況，其作用有：1）將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格便宜，便于屏內(nèi)安裝。2）使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。電流互感器的特點(diǎn)：1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測量電路的負(fù)荷，而與二次電流大小無關(guān)；2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。電壓互感器的特點(diǎn)：1）容量很小，類似于一臺小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上需要有較高的安全系數(shù)；2）二次側(cè)所接測量儀表和繼電器電壓線圈阻抗很大，互感器近似于空載狀態(tài)運(yùn)行，即開路狀態(tài)?；ジ衅鞯呐渲茫?）為滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段及所有斷路器回路中均裝設(shè)電流互感器；2）在未設(shè)斷路器的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器，如：發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)；3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配制。對三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配制；4）6－110kV電壓等級的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器；5）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路有關(guān)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。電流互感器的選擇1)電流互感器由于本身存在勵(lì)磁損耗和磁飽和的影響，使一次電流與在數(shù)值和相位上都有差異，即測量結(jié)果有誤差，所以選擇電流互感器應(yīng)根據(jù)測量時(shí)誤差的大小和準(zhǔn)確度來選擇。2)電流互感器10%誤差曲線：是對保護(hù)級（BlQ）電流互感器的要求與測量級電流互感器有所不同。對測量級電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準(zhǔn)確級，而當(dāng)其通過故障電流時(shí)則希望早已飽和，以便保護(hù)儀表不受短路電流的損害，保護(hù)級電流互感器主要在系統(tǒng)短路時(shí)工作，因此準(zhǔn)確級要求不高，在可能出現(xiàn)短路電流范圍內(nèi)誤差限制不超過-10%。電流互感器的10%誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過-10%的條件下，一次電流的倍數(shù)入與電流互感器允許最大二次負(fù)載阻抗Z2f3)為保證互感器的準(zhǔn)確級，其二次側(cè)所接負(fù)荷應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量。4)按一次回路額定電壓和電流選擇:電流互感器用于測量時(shí)，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路中正常工作電流大1/3左右以保證測量儀表的最佳工作，電流互感器的一次額定電壓和電流選擇必須滿足：和，為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度，互感器的一次工作電流應(yīng)盡量接近額定電流。5)種類和型式的選擇:選擇電流互感器種類和形式時(shí)，應(yīng)滿足繼電保護(hù)、自動裝置和測量儀表的要求，再根據(jù)安裝地點(diǎn)（屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（穿墻、支持式、裝入式等）來選擇。6）熱穩(wěn)定檢驗(yàn):電流互感器熱穩(wěn)定能力常以允許通過一次額定電流的倍數(shù)來表示，即：7）動穩(wěn)定校驗(yàn)：電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（）的倍數(shù)（動穩(wěn)定電流倍數(shù)）表示其內(nèi)部動穩(wěn)定能力，故動穩(wěn)定可用下式校驗(yàn)：電壓互感器的選擇1）電壓互感器的準(zhǔn)確級和容量電壓互感器的準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差最大值。由于電壓互感器本身有勵(lì)磁電流和內(nèi)阻抗，導(dǎo)致測量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負(fù)荷有關(guān)，所以用一臺電壓互感器對于不同的準(zhǔn)確級有不同的容量，通常額定容量是指對應(yīng)于最高準(zhǔn)確級的容量。2）按一次回路電壓選擇為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.1～0.9）范圍內(nèi)變動。3）按二次回路電壓選擇電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求，電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按下表4-1選擇。表4-1電壓互感器的選擇方式接線型式電網(wǎng)電壓,kV型式二次繞組電壓,V接成開口三角形輔助繞組電壓IV一臺PT不完全符形接線方式3～35單相式100無此繞組Yo/Yo/□110J～500J單相式100/EQ\R(,3)1003～60單相式100/EQ\R(,3)100/33～15三相五柱式100100/3（相）4）電壓互感器及型式的選擇電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇，在6～35kV屋內(nèi)配電裝置中一般采用油浸式或澆注式電壓互感器。110～220kV配電裝置中一般采用半級式電磁式電壓互感器。4.6母線的選擇母線在電力系統(tǒng)中主要擔(dān)任傳輸功率的重要任務(wù)，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分散電功率，在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用導(dǎo)體有裸導(dǎo)體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級及要求不同，所使用導(dǎo)體的類型也不相同。敞露母線一般按導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式、導(dǎo)體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。裸導(dǎo)體的選擇條件選擇和校驗(yàn)1）型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料，對于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)，變壓器出線端部，以及對鋁有較嚴(yán)重腐蝕場所，可選用銅質(zhì)材料的硬裸導(dǎo)體?；芈氛９ぷ麟娏髟?00A及以下時(shí)，一般選用矩形導(dǎo)體。在400～8000A時(shí)，一般選用槽形導(dǎo)體。2）配電裝置中軟導(dǎo)線的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和回路負(fù)荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導(dǎo)體的截面和導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)型式。3）當(dāng)負(fù)荷電流較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線的截面積，對110kV及以下配電裝置，電暈對選擇導(dǎo)體一般不起決定作用，故可采用負(fù)荷電流選擇導(dǎo)體截面。母線及電纜截面的選擇除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導(dǎo)體截面，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。1）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇，導(dǎo)體能在電路中最大持續(xù)工作電流應(yīng)不大于導(dǎo)體長期發(fā)熱的允許電流。2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低，對應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度—經(jīng)濟(jì)電流密度（J），導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式：3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：按上述情況選擇的導(dǎo)體截面，還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定?！軸min=—熱穩(wěn)定系數(shù)—穩(wěn)態(tài)短路電流（kA）—短路等值時(shí)間(s)4.7支持絕緣子及穿墻套管的選擇支持絕緣子的選擇1）型式選擇根據(jù)裝置地點(diǎn)、環(huán)境，選擇屋內(nèi)、屋外或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。一般屋外采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需要倒裝時(shí)，采用懸掛式。2）額定電壓選擇無論支持絕緣子或套管均要負(fù)荷產(chǎn)品額定電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓要求。穿墻套管的選擇1）穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸配合。2）具有倒替的穿墻套管額定電流應(yīng)大于或等于回路中最大持續(xù)工作電流。4.8高壓熔斷器的選擇選擇高壓熔斷器作用為保護(hù)電壓互感器，所以只需按工作電壓和開端能力兩項(xiàng)進(jìn)行選擇。1）工作電壓： 2）斷流容量：其中，：ts短路容量（MVA），：設(shè)備額定斷流容量（MVA）5電氣總平面布置及配電裝置的選擇5.1概述配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是按主接線的要求，由開關(guān)設(shè)備，保護(hù)和測量電器，母線裝置和必要的輔助設(shè)備構(gòu)成，用來接受和分配電能。配電裝置按電氣設(shè)備裝置地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。按其組裝方式，又可分為：由電氣設(shè)備在現(xiàn)場組裝的配電裝置，稱為配式配電裝置和成套配電裝置。屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)：①由于允許安全凈距小可以分層布置，故占地面積較??；②維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，不受氣侯影響；③外界污穢空氣對電氣設(shè)備影響較小，可減少維護(hù)工作量；④房屋建筑投資大。屋外配電裝置的特點(diǎn)：①土建工程量和費(fèi)用較小，建設(shè)周期短；②擴(kuò)建比較方便；③相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；④占地面積大；⑤受外界空氣影響，設(shè)備運(yùn)行條件較差，加劇絕緣老化；⑥外界氣象變化對設(shè)備維修和操作有影響。配電裝置應(yīng)滿足以下基本要求：1）配電裝置的設(shè)計(jì)必須貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策；2）保證運(yùn)行可靠，按照系統(tǒng)自然條件，合理選擇設(shè)備，在布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離；3）便于檢修、巡視和操作；4）在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價(jià)；5）安裝和擴(kuò)建方便。配電裝置的設(shè)計(jì)原則：1）節(jié)約用地；2）運(yùn)行安全和操作巡視方便；3）考慮檢修和安裝條件；4）保證導(dǎo)體和電器在污穢、地震和高海拔地區(qū)的安全運(yùn)行；5）節(jié)約三材，降低造價(jià)；6）安裝和擴(kuò)建方便。5.2高壓配電裝置的選擇配電裝置的整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸，是綜合考慮到設(shè)備外形尺寸，檢修維護(hù)和搬運(yùn)的安全距離，電氣絕緣距離等因素而決定，對于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間距中，最基本的是帶電部分對地部分之間和不同相的帶電部分之間的空間最小安全凈距，在這一距離下，無論為正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)外過電壓時(shí)，都不致使空氣間隙擊穿。表5-1和表5-2（見下文）中所列出各種間隔距離中最基本的最小安全凈距，《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中所規(guī)定的A值，它表明帶電部分至接地部分或相間的最小安全凈表5-1屋外配電裝置的安全凈距（mm）符號額定電壓，kV2063110A1200300400650900A2200300400650B1950B2300400500750CD距，保持這一距離時(shí)，無論正?；蜻^電壓的情況下，都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿。其余的B、C、D值是在A值的基礎(chǔ)上，加上運(yùn)行維護(hù)、搬運(yùn)和檢修工具活動范圍及施工誤差等尺寸而確定的。本變電所三個(gè)電壓等級：即110kV、35kV、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，35kV、10kV采用屋內(nèi)配電裝置。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、中高型和高型等。表5-2屋內(nèi)配電裝置的安全凈距（mm）符號額定電壓，KVA175100125150180300550850950A275100125150180300550900B1825850875900930B2175200225250280400650950CDE注：110J、22J、330J、500J系指中性點(diǎn)直接接地網(wǎng)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)，并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便工作人員能在地面安全地活動，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)行方面和安裝搶修方面積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。2）半高型配電裝置，它是將母線及母線隔離開關(guān)抬高，將斷路器、電壓互感器等電氣設(shè)備布置在母線下面，具有布置緊湊、清晰、占地少等特點(diǎn)，其鋼材消耗與普通中型相近，優(yōu)點(diǎn)有：A.占地面積約在中型布置減少30%；B.節(jié)省了用地，減少高層檢修工作量；C.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)行中條件均較差，一般適用下列情況：A.配電裝置設(shè)在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)；b.原有配電裝置需要擴(kuò)速，而場地受到限制；C.場地狹窄或需要大量開挖。本次所設(shè)計(jì)的變電站，其110kV電壓等級為內(nèi)橋接線，采用普通中型配電裝置；35kV電壓等級為單母線分段接線，采用半高型配電裝置；10kV電壓等級也為單母線分段接線，采用的是屋內(nèi)成套配電裝置。采用普通中型和半高型布置，具有運(yùn)行維護(hù)、檢修方便且造價(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)驗(yàn)。6防雷設(shè)計(jì)規(guī)劃6.1防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)變電所的雷害來自兩個(gè)方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入，對直擊雷的保護(hù)，一般采用避雷針和避雷線，使所有設(shè)備都處于避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)，此外還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)發(fā)生反擊。避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護(hù)設(shè)備，避雷針必須高于被保護(hù)物體，可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨(dú)立裝設(shè)，避雷線主要用于保護(hù)線路，一般不用于保護(hù)變電所。避雷器的作用：專門用以限制過電壓的一種電氣設(shè)備，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)放電器，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)作用電壓超過一定幅值時(shí)，避雷器先放電，限制了過電壓，保護(hù)了其它電氣設(shè)備。6.2主變中性點(diǎn)放電間隙保護(hù)為了保護(hù)變壓器中性點(diǎn)，尤其是不接地變壓器中性點(diǎn)的絕緣，通常在變壓器中性點(diǎn)上裝設(shè)避雷器外，還需裝設(shè)放電間隙，直接接地運(yùn)行時(shí)零序電流保護(hù)起作用；變壓器不接地時(shí)，放電間隙和零序過電壓起保護(hù)作用，大氣過電壓時(shí)，線路避雷器動作，工程過電壓時(shí)，間隙保護(hù)動作。因氧化鋅避雷器殘壓低，無法與放電間隙配合，故選用閥型避雷器。7主接線比較選擇由設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的負(fù)荷情況：110kV進(jìn)線2回，35kV出線5回，10kV出線10回，該變電所主接線可以采用以下六種方案進(jìn)行比較：方案一圖7-1方案一此方案110kV側(cè)、35kV側(cè)和10kV側(cè)均選用單母線分段接線。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一旦母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。故此方案可靠性較高，也較經(jīng)濟(jì)，可以考慮此方案。方案二圖7-2方案二此方案110kV側(cè)選用內(nèi)橋接線，35kV側(cè)選用雙母線接線，10kV側(cè)選用單母線分段接線。內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時(shí)，采用內(nèi)橋式接線。當(dāng)變壓器故障時(shí)，需停相應(yīng)的線路。使用斷路器少、布置簡單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。所以110kV側(cè)和10kV側(cè)可靠性較高，也比較經(jīng)濟(jì)。35kV側(cè)選用的雙母線接線，它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且，檢修另一母線時(shí)，不會停止對用戶連續(xù)供電。但是不夠經(jīng)濟(jì)，故不選用此方案。方案三圖7-3方案三此方案110kV側(cè)選用內(nèi)橋接線，35kV側(cè)和10kV側(cè)選用單母線分段接線。內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時(shí)，采用內(nèi)橋式接線。當(dāng)變壓器故障時(shí)，需停相應(yīng)的線路。使用斷路器少、布置簡單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。故此方案可靠性和經(jīng)濟(jì)性都較高，可以考慮此方案。方案四圖7-4方案四此方案110kV側(cè)和10kV側(cè)均選用單母線分段接線，可靠性和經(jīng)濟(jì)性都較高，35kV側(cè)選用雙母線接線，可靠性較高，但是不夠經(jīng)濟(jì)，故不選用此方案。方案五圖7-5方案五此方案110kV側(cè)和10kV側(cè)均選用單母線分段接線，可靠性和經(jīng)濟(jì)性都較高，35kV側(cè)選用單母線分段帶旁路母線接線，可靠性較高，但是不夠經(jīng)濟(jì)，故不選用此方案。方案六圖7-6方案六此方案110kV側(cè)選用內(nèi)橋接線，10kV側(cè)選用單母線分段接線，可靠性和經(jīng)濟(jì)性都較高。35kV側(cè)選用單母線分段帶旁路母線接線，可靠性較高，但不夠經(jīng)濟(jì)。故不選用此方案。最后選出方案一和方案三進(jìn)行進(jìn)一步比較。8主變?nèi)萘康拇_定計(jì)算本設(shè)計(jì)任務(wù)中110kV側(cè)電源為無限大系統(tǒng)，該側(cè)的2回出進(jìn)線負(fù)荷功率由該無限大系統(tǒng)供給，不需通過主變傳送；35kV側(cè)最大負(fù)荷50MW，最小負(fù)荷36MW,功率因數(shù)為0.85，該側(cè)共4回出線，需要由兩臺主變壓器供電。10kV側(cè)的最大負(fù)荷30MW，最小負(fù)荷18MW，功率因素為0.85，也需要從110kV側(cè)系統(tǒng)通過主變來傳送。因此，在正常運(yùn)行情況下，主變傳送的最大功率為80MW。8.1變壓器容量的選擇已知35kV側(cè)最大負(fù)荷50MW，,10kV側(cè)最大負(fù)荷為30MW，,由計(jì)算可知單臺主變的最大容量為：則所以，選擇兩臺75MVA的變壓器并列運(yùn)行。8.2主變?nèi)萘勘鹊拇_定1)35kV側(cè)：2)10kV側(cè)：3)因35kV側(cè)大于變壓器容量的30%，故可選主變?nèi)萘勘葹?00/100/50或100/100/100。但考慮到為使各繞組能夠充分利用，在這里應(yīng)選用100/100/50。4)綜合以上，確定所選變壓器型號：SFPSZ7-75000/110。9短路計(jì)算9.1計(jì)算變壓器各繞組電抗SFPSZ7-75000/110的技術(shù)數(shù)據(jù)：表9-1主變壓器SFPSZ7-75000/110技術(shù)數(shù)據(jù)型號SFPSZ7—75000/110容量75，MVA容量比100/100/50阻抗電壓高—壓115±8×1.25%中—壓38.5±5%低—壓10.5聯(lián)結(jié)組標(biāo)號YN，yn0,d11損耗空載80.0kW負(fù)載385kW空載電流1.2%阻抗電壓高-中22.5%高-低13%中-低8%取基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓為110kV側(cè)35kV側(cè)10kV側(cè)則三繞組變壓器電抗分別為：但由于變壓器阻抗沒有負(fù)的，所以。9.2計(jì)算系統(tǒng)及線路阻抗系統(tǒng)110kV側(cè)母線短路電流標(biāo)幺值為30，則110kV側(cè)母線短路電抗為；110kV側(cè)2回架空線為LGJ-185，長度為28km，查表得電抗為0.17，則28線路電抗值為：，其標(biāo)么值為：。9.3等值網(wǎng)絡(luò)圖9-1等值網(wǎng)絡(luò)d1點(diǎn)短路時(shí)：等值網(wǎng)絡(luò)為圖9-2d1點(diǎn)短路時(shí)等值網(wǎng)絡(luò)次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流有名值：沖擊電流：全電流最大有效值：短路容量：d2點(diǎn)短路時(shí)：等值網(wǎng)絡(luò)為圖9-3d2點(diǎn)短路時(shí)等值網(wǎng)絡(luò)為次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流有名值：沖擊電流：全電流最大有效值：短路容量：d3短路時(shí)：等值網(wǎng)絡(luò)為圖9-4d3短路時(shí)等值網(wǎng)絡(luò)次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流有名值：沖擊電流：全電流最大有效值：短路容量：10電氣設(shè)備選擇計(jì)算10.1斷路器選擇計(jì)算110kV側(cè)：選定斷路器型號為表10-1斷路器型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號電壓，kV額定電流，A額定斷開電流，kA動穩(wěn)定電流（峰值），kA3s時(shí)熱穩(wěn)定電流，kA額定最大110126315040100401）電壓：2）電流：3）開斷電流：4）動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；5）熱穩(wěn)定：s則滿足熱穩(wěn)定。變壓器35kV側(cè)：選定斷路器型號為（技術(shù)數(shù)據(jù)見下文）1）電壓：表10-2斷路器型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號電壓，kV額定電流，A額定斷開電流，kA動穩(wěn)定電流（峰值），kA4s熱穩(wěn)定電流，kA額定最大3540.516002563252）電流：3）開斷電流：4）動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；5）熱穩(wěn)定：則滿足熱穩(wěn)定。變壓器10kV側(cè)：選定斷路器型號為表10-3斷路器型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓，kV額定電流，A額定斷開電流，kA額定斷開容量，MVA極限通過電流，kA熱穩(wěn)定電流，kA合閘時(shí)間，s固有分閘時(shí)間，s最大有效1s5s10s1050001051800300173173120850.650.151）電壓：2）電流：3）開斷電流：4）動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；5）熱穩(wěn)定：s則滿足熱穩(wěn)定。35kV出線側(cè)：選定斷路器型號為表10-4斷路器型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號電壓，kV額定電流，A額定斷開電流，kA動穩(wěn)定電流（峰值），kA4s熱穩(wěn)定電流，kA額定最大3540.516002563251）電壓：2）電流：3）開斷電流：4）動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；5）熱穩(wěn)定：s則滿足熱穩(wěn)定。10kV出線側(cè)：選定斷路器型號為表10-5斷路器型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓，kV額定電流，A額定斷開電流，kA額定斷開容量，MVA極限通過電流，kA熱穩(wěn)定電流，kA合閘時(shí)間，s固有分閘時(shí)間，s最大有效1s5s10s1050001051800300173173120850.650.151）電壓：2)電流：3)開斷電流：4)動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；5)熱穩(wěn)定：s則滿足熱穩(wěn)定。10.2隔離開關(guān)選擇計(jì)算110kV側(cè)：選定隔離開關(guān)型號為（技術(shù)數(shù)據(jù)見下頁）1)電壓：表10-6隔離開關(guān)型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓，kV額定電流，A動穩(wěn)定電流，kA熱穩(wěn)定電流s，（kA）1106005014(5)2)電流：3)動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；4)熱穩(wěn)定：s則滿足熱穩(wěn)定。變壓器35kV側(cè)：選定隔離開關(guān)型號為表10-7隔離開關(guān)型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓，kV額定電流，A動穩(wěn)定電流，kA熱穩(wěn)定電流，kA(s)35200010446(4)1)電壓：2)電流：3)動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；4)熱穩(wěn)定：s則滿足熱穩(wěn)定。變壓器10kV側(cè)：選定隔離開關(guān)型號為表10-8隔離開關(guān)型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓，kV額定電流，A動穩(wěn)定電流，kA熱穩(wěn)定電流，kA(s)105000200100(5)1)電壓：2)電流：3)動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；4)熱穩(wěn)定：s則滿足熱穩(wěn)定。35kV出線側(cè)：選定隔離開關(guān)型號為表10-9隔離開關(guān)型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓，kV額定電流，A動穩(wěn)定電流，kA熱穩(wěn)定電流，kA(s)356005014(5)1)電壓：2)電流：4)動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；5)熱穩(wěn)定：s則滿足熱穩(wěn)定。10kV出線側(cè)：選定隔離開關(guān)型號為表10-10隔離開關(guān)型號為的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓，kV額定電流，A動穩(wěn)定電流，kA熱穩(wěn)定電流,kA(s)10300016075(5)1)電壓：2)電流：3)動穩(wěn)定：則滿足動穩(wěn)定；4)熱穩(wěn)定：s則滿足熱穩(wěn)定。10.3經(jīng)濟(jì)性比較方案1和方案3的經(jīng)濟(jì)比較方案1主變壓器50.07萬元×2臺變壓器側(cè)：斷路器4.75萬元×5臺斷路器1.22萬元×3臺斷路器1.55萬元×3臺隔離開關(guān)0.272萬元×10個(gè)隔離開關(guān)0.14萬元×6個(gè)隔離開關(guān)0.51萬元×6個(gè)出線側(cè)：斷路器1.22萬元×4臺斷路器1.55萬元×10臺隔離開關(guān)0.14萬元×8個(gè)隔離開關(guān)0.51萬元×20個(gè)總投資：170.52萬元綜合投資Z：，其中a=90年運(yùn)行費(fèi)用u：其中7858040.733則方案3主變壓器50.07萬元×2臺變壓器側(cè)：斷路器4.75萬元×3臺斷路器1.22萬元×3臺斷路器1.55萬元×3臺隔離開關(guān)0.272萬元×6個(gè)隔離開關(guān)0.14萬元×6個(gè)隔離開關(guān)0.51萬元×6出線側(cè)：斷路器1.22萬元×4臺斷路器1.55萬元×10臺隔離開關(guān)0