110kV降壓變電站畢業(yè)設計

畢業(yè)設計 某城南降壓變電所電氣設計 姓 名 學 號 專 業(yè) 班 級 指導教師 日 期 河海大學畢業(yè)設計說明 電氣自動化本科生畢業(yè)電氣自動化本科生畢業(yè) 設計任務書設計任務書 題目：題目：110kV110kV 降壓變電所電氣部分設計降壓變電所電氣部分設計 一、 原始資料 1、變電所規(guī)模： 1） 建設兩臺三繞組降壓變壓器，電壓等級為：110/38.5/10.5kV 2） 氣象條件：氣象條件為典 II 級:年最高溫度 38 度，最熱月地下 0.8m 處平均溫度 22 度，年主導風力為東風，年雷暴雨日數(shù)為 20 天。 2、各電壓等級負荷及與系統(tǒng)的連接情況： 1）110kV 電壓等級：系統(tǒng)采用兩條 110kV 線路向本所供電，當取基準容量為 100MW， 系統(tǒng)歸算為 110kV 母線的等值電抗為 0.2 2）35kV 電壓等級：35kV 架空出線 5 回,線路全長共 102km，最大負荷 120MW，最小負 荷 20MW， cos=0.85，Tmax=4800h/a。 3）10kV 電壓等級：10kV 電纜出線 6 回,線路全長 17.5km，最大負荷 14MW，最小負荷 2MW， cos=0.8，Tmax=3000h/a。 3、表 1 發(fā)電機主要技術參數(shù) 廠名機號型號P(MW)cosU(KV)“X”d(%)備注 新海電廠 #1#2 QFS-50-2500.8510.50.143 淮陰電廠 #1#4 QFS-50-2500.810.50.141 鹽城電廠 #1#2 QFS-50-2500.8510.50.143 表 2 主變壓器主要技術參數(shù) 短路電壓百分數(shù)廠，所名臺數(shù)型號容量比 U1- 2（%） U1- 3（%） U2- 3（%） 空載電流 （%） 新海電廠2SSFL-60/1106010.5 灌南變1SSFLQ-60/11060/60/3017.510.56.5 灌音變2OSFPSL-120/220120/120/609.310.510.7 淮陰電廠4SSPL-60/1106010.5 鹽城電廠2SSFL-60/1106010.5 東郊變1SSFLQ-60/11060/60/3017.510.56.5 大豐變1SSFLQ-60/11060/60/3017.510.56.5 河海大學畢業(yè)設計說明 損耗110KV 側廠，所名 空載高中中低高低最大負荷最小負荷 備注 新海電廠13031040+j15 灌南變53350255300 淮陰變5346525827650+j30 淮陰電廠13031080+j50 鹽城電廠13031050+j30 東郊變53350255300 大豐變53350255300 是最大負 荷的 70% 表 3 待建城北變各電壓及負荷數(shù)據(jù) 最大負 荷 功率因 數(shù) 負荷級 別 供電距 離 備注電壓等 級 負荷名 稱 甲 A200.8217 B150.81110 造紙廠220.7526 化工廠200.7829 35KV 冶煉廠150.816 同時率 K=0.9 Tmax= 4800 小時 A30.811.3 B20.8222 毛織廠10.7221.2 水泥廠1.20.7321.2 紡織廠0.80.7221.1 10KV 水廠20.7411.2 同時率 K=0.78 Tmax= 3000 小時 35KV92102方案 10KV1017.5 二、 設計內容 1、 設計各電壓等級的電氣主接線。 2、 短路電流的計算。 3、選擇主要電氣設備并校驗。 4、設計主變壓器保護。 5、設計變電所防雷保護。 三、設計成品 1、說明書一份 2圖紙： 變電所電氣主接線圖一張 河海大學畢業(yè)設計說明 四、設計目和及要求 畢業(yè)設計的主要目的是：培養(yǎng)綜合運用所學基礎課、理論課、專業(yè)課知識去分析和 理解本專業(yè)范圍內的一般工程技術問題的能力，通過專業(yè)設計進一步鞏固、擴大和深化 所學的理論知識和基本技能，從而實現(xiàn)理論與實踐相結合的最終目的：畢業(yè)設計應達到 下列要求： 1熟悉電力行業(yè)有關技術規(guī)程、規(guī)定、導則，樹立供電必須安全、可靠、經(jīng)濟的 觀點； 2掌握電力系統(tǒng)設計的基本方法； 3熟練一些電力系統(tǒng)中的基本計算； 4學習工程設計說明書的撰寫； 5所學理論知識能通過做畢業(yè)設計得到復習、運用、驗證； 6、培養(yǎng)電力工程設計能力。 河海大學畢業(yè)設計說明 摘要 本設計是某城南降壓變電站設計，負荷性質為地區(qū)負荷。根據(jù)負荷性質和主接線方 案的比較，確定了主接線形式及主變容量、臺數(shù)。根據(jù)所給系統(tǒng)參數(shù)計算系統(tǒng)阻抗及短 路電流，并對主要電氣設備及導線進行了選擇和校驗。按常規(guī)無人值守站進行了保護配 置。根據(jù)所給地形地理條件，對配電裝置進行了布置。對全站電工建筑物進行了防雷保 護設計。 關鍵詞：變電站 設計 河海大學畢業(yè)設計說明 目 錄 第一章第一章 緒論及原始資料分析緒論及原始資料分析.7 第二章第二章 電氣主接線設計電氣主接線設計.7 第一節(jié)對電氣主接線的基本要求.11 第二節(jié) 對電氣主接線方案的初步設計.12 第三節(jié) 幾種方案的比較及最終接線.13 第三章第三章 短路電流計算短路電流計算.14 第一節(jié) 畫等值電路圖.14 第二節(jié) 計算短路電流.16 第三節(jié) 短路電流計算結果匯總.19 第四章第四章 主要電氣設備的選擇主要電氣設備的選擇.19 第一節(jié) 變壓器選擇.19 第二節(jié)母線選擇.22 第三節(jié) 高壓斷路器選擇.23 第四節(jié) 隔離開關的選擇.25 第五節(jié) 電壓互感器的選擇.28 第六節(jié) 主要設備參數(shù).33 第七節(jié) LW34-40.5 型六氟化硫斷路器 .34 第八節(jié) VS1(ZN63)型戶內高壓真空斷路器.37 第五章第五章 繼電保護整定及配置繼電保護整定及配置.40 第一節(jié) 概述.40 第二節(jié) 保護配置.40 第三節(jié) 主變保護的整定計算.41 第六章第六章 防雷保護設計防雷保護設計.43 河海大學畢業(yè)設計說明 電氣工程學院本科生畢業(yè)電氣工程學院本科生畢業(yè) 設計說明書設計說明書 第一章第一章 緒論緒論及及原始資料分析原始資料分析 電力工業(yè)在社會主義現(xiàn)代化建設中占有十分重要的地位，因為電能與其他能源比較 具有顯著的優(yōu)越性，它可以方便地與其他能量相互轉換，可以經(jīng)濟的遠距離輸送，并在 使用時易于操作和控制，根據(jù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，決定新建一座 110kV 降壓變電所，培 養(yǎng)綜合運用所學知識的能力，擴大和深化所學的理論知識和基本技能，從而使理論與實 踐相結合。通過此次設計，主要掌握發(fā)電廠和變電所電氣部分中各種電器設備和一、二 次系統(tǒng)的接線和裝置的基本知識，并通過相應的實踐環(huán)節(jié)，掌握基本技能。 設計變電站為降壓變電站，其電壓等級為 110kV，具有中型容量的規(guī)模的特點， 在系統(tǒng)中將 主要承擔負荷分配任務，從而該站主接線設計務必著重考慮可靠性。 該工程的實施有利于完善和加 強 110kV 電網(wǎng)功能， 提高電網(wǎng)安全運行水平。從負荷特點及電壓等級可知，它具有 110、35、 10kV 三級電壓。110kV 進線兩回。35kV 出線回路數(shù)為 5 回；10kV 出線回路數(shù)為 6 回。 1.1 設計資料設計資料 最大負 荷 功率因 數(shù) 負荷級 別 供電距 離 備注電壓等 級 負荷名 稱 甲 A200.8217 B150.81110 造紙廠220.7526 化工廠200.7829 35KV 冶煉廠150.816 同時率 K=0.9 Tmax= 4800 小時 A30.811.3 B20.8222 毛織廠10.7221.2 水泥廠1.20.7321.2 紡織廠0.80.7221.1 10KV 水廠20.7411.2 同時率 K=0.78 Tmax= 3000 小時 35KV92102方案 10KV1017.5 1.2 對原始資料的分析計算對原始資料的分析計算 本次所設計的 110kV 降壓變電所為某城市城北一地區(qū)變電所，本所位于該地區(qū)網(wǎng)絡的樞紐點上， 高壓側以接受系統(tǒng)電能為主，降壓后供電給本地區(qū)的 35kV 用戶，對本地區(qū)的正常供電起到了重要作 河海大學畢業(yè)設計說明 用。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電,但仍將使該地區(qū)生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設備 安全，形成十分嚴重的后果。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。 本次所設計的 110kV 降壓變電所為某城市城北一地區(qū)變電所，本所位于該地區(qū)網(wǎng)絡的樞紐點上， 高壓側以接受系統(tǒng)電能為主，降壓后供電給本地區(qū)的 35kV 用戶，對本地區(qū)的正常供電起到了重要作 用。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電,但仍將使該地區(qū)生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設備 安全，形成十分嚴重的后果。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。 1.3 本文主要工作本文主要工作 所址選擇：所址選擇： 首先考慮變電所所址的標高，歷史上有無被洪水浸淹歷史；進出線走廊應便于架空 線路的引入和引出，盡量少占地并考慮發(fā)展余地；其次列出變電所所在地的氣象條件： 年均最高、最低氣溫、最大風速、覆冰厚度、地震強度、年平均雷暴日、污穢等級，把 這些作為設計的技術條件。 主變壓器的選擇：主變壓器的選擇： 變壓器臺數(shù)和容量的選擇直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。它的確定除依 據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應依據(jù)電力系統(tǒng) 5-10 年的發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋 線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。 選擇主變壓器型式時，應考慮以下問題：相數(shù)、繞組數(shù)與結構、 繞組接線組別（在 電廠和變電站中一般都選用 YN，d11 常規(guī)接線） 、調壓方式、 冷卻方式。 由于本變電所具有三種電壓等級 110KV、35KV、10KV，各側的功率均達到變壓器 額定容量的 15%以上，低壓側需裝設無功補償，所以主變壓器采用三繞組變壓器。為保 證供電質量、降低線路的損耗此變壓器采用的是有載調壓方式，在運行中可改變分接頭 開關的位置，而且調節(jié)范圍大。由于本地區(qū)的自然地理環(huán)境的特點，故冷卻方式采用自 然風冷卻。 為保證供電的可靠性，該變電所裝設兩臺主變壓器。當系統(tǒng)處于最大運行方式時兩臺 變壓器同時投入使用，最小運行方式或檢修時只投入一臺變壓器且能滿足供電要求。 所以選擇的變壓器為 2SFSZL7-31500/110 型變壓器。 變電站電氣主接線：變電站電氣主接線： 變電站主接線的設計要求，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負荷性質、出線回路 數(shù)等條件和具體情況確定。 通常變電站主接線的高壓側，應盡可能采用短路器數(shù)目教少的接線，以節(jié)省投資， 隨出線數(shù)目的不同，可采用橋形、單母線、雙母線及角形接線等。如果變電站電壓為超 高壓等級，又是重要的樞紐變電站，宜采用雙母線帶旁母接線或采用一臺半斷路器接線。 變電站的低壓側常采用單母分段接線或雙母線接線，以便于擴建。610KV 饋線應選輕 型斷路器，如 SN10 型少油斷路器或 ZN13 型真空斷路器；若不能滿足開斷電流及動穩(wěn) 定和熱穩(wěn)定要求時，應采用限流措施。在變電站中最簡單的限制短路電流的方法，是使 變壓器低壓側分列運行；若分列運行仍不能滿足要求，則可裝設分列電抗器，一般盡可 能不裝限流效果較小的母線電抗器。 故綜合從以下幾個方面考慮： 1 斷路器檢修時，是否影響連續(xù)供電； 2 線路能否滿足,類負荷對供電的要求； 3 大型機組突然停電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。 主接線方案的擬定： 河海大學畢業(yè)設計說明 對本變電所原始材料進行分析，結合對電氣主接線的可靠性、靈活性及經(jīng)濟性等基 本要求，綜合考慮。在滿足技術、經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術先進，供電可靠， 經(jīng)濟合理的主接線方案。此主接線還應具有足夠的靈活性，能適應各 河海大學畢業(yè)設計說明 第二章第二章 變電所接入系統(tǒng)設計變電所接入系統(tǒng)設計 2.1 負荷統(tǒng)計負荷統(tǒng)計 計算負荷是供電設計計算的基本依據(jù)，計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到 電器和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大， 造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導線電纜處于過早 老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷重要性。 2.1.1 35kV 側負荷統(tǒng)計側負荷統(tǒng)計 最大負 荷 功率因 數(shù) 負荷級 別 供電距 離 備注電壓等 級 負荷名 稱 甲 A200.7219 B150.8717 造紙廠220.79211 化工廠200.7626 35KV 冶煉廠150.7817 同時率 K=0.92 Tmax= 4350 小時 2.1.2 10kV 側側 A30.6812 B20.821 毛織廠10.7725 水泥廠1.20.7924 紡織廠0.80.7623 10KV 水廠20.7811.2 同時率 K=0.87 Tmax= 3600 小時 2.1.3 無功補償無功補償 （根據(jù)資料要求，功率因素補償?shù)?0.9，計算相應的無功補償容量，并給出具體的 型號，如選用-100-1W） 11/3BFF 河海大學畢業(yè)設計說明 2.2 確定電壓等級確定電壓等級 根據(jù)資料要求，本所的輸電線路額定電壓可確定為 110kV。 2.3 確定回路數(shù)確定回路數(shù) 2.2.1.1 110kV 和 10kV 側負荷分析 110kV 側主要近期回路數(shù)有 2 回，主要連接系統(tǒng) S1、S2 以及一些傳輸線；遠景發(fā) 展 2 回。 10kV 側主要是市區(qū)及一些輕工業(yè)用電且接補償器和所用電。 因在計算負荷求主變容量和臺數(shù)時，僅用主變中壓側和低壓側負荷，且因本所低壓 側負荷較小，故計算負荷時可忽略不計。因此，將主要分析中壓側負荷。 2.2.1.2 35kV 側負荷分析 35kV 側近期共有 5 回，是重要的電力負荷。以下以鋼廠為例具體地分析出線上的負 荷用電情況，其生產(chǎn)過程為選礦（20%）煉焦（10%）煉鐵（10%）煉鋼 （10%）軋鋼（35%） ，括號內的百分數(shù)為各環(huán)節(jié)用電比重，其它用電占 15%。生產(chǎn)中 熔煉（包括煉焦、煉鐵和煉鋼）過程要求絕不能停電，否則可能使鐵水冷卻后與煉爐凝 固為一體，造成煉爐報廢，導致重大經(jīng)濟損失。因而可知熔煉用電屬于一級負荷，要求 供電可靠性很高，可采用雙回供電或設備用電源。該工業(yè)區(qū)中、級負荷比重及 其它有關數(shù)據(jù)見表 2.1 中。另外不考慮穿越功率。 第三章第三章 電氣主接線設計電氣主接線設計 第一節(jié)第一節(jié) 對電氣主接線的基本要求對電氣主接線的基本要求 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的嚴密整體，各類發(fā)電廠和變電所分工完成整個電力系統(tǒng) 的發(fā)電、變電和配電任務，主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電所和電力系統(tǒng)本身， 同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活，因此，發(fā)電廠、變電所的主接線，必須滿足以下 基本要求： 1) 必須保證發(fā)供電的可靠性。 2) 應具有一定的靈活性。 3) 操作應盡可能簡單、方便。 4) 經(jīng)濟上應合理。 主接線除應滿足以上技術經(jīng)濟方面的基本要求外，還應有發(fā)展和擴建的可能性，以 適應發(fā)電廠和變電所可能擴建的需要。 河海大學畢業(yè)設計說明 第二節(jié)第二節(jié) 對電氣主接線方案的初步設計對電氣主接線方案的初步設計 電氣主接線基本要求：可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三項基本要求。 一、主接線的初步選擇 1、110kV 系統(tǒng)的主接線選擇 根據(jù)電力工程設計手冊：110kV220kV 配電裝置出線回路不超過 2 回時一般選 用單母線接線；出線回路 34 回時一般選用單母線分段接線，故選用單母線接線與單母 線分段接線兩種方案進行比較決定。 2、35kV 側的主接線形式 根據(jù)電力工程設計手冊：1）35kV6.3kV 的配電裝置出線回路數(shù)在 48 回時 采用單母線分段接線。 2）35kV 的出線多為雙回路，且檢修時間短，一般不設旁母，當配電裝置出線回 路數(shù)在 8 回以上時；或連接的電源較多，負荷較大時采用雙母線接線。故選用單母線分 段接線與雙母線接線兩種方案進行比較決定 。 3、10kV 側接線形式選擇 根據(jù)電力工程設計手冊：60kV 系統(tǒng)中，出線在 6 回或以上時一般使用單 母線分段接線形式，當用戶要求不能停電時可裝設旁路母線。故選用單母線分段接線與 單母線分段帶旁母接線兩種方案進行比較決定。 二、可靠性的要求 1. 斷路器檢修時，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，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間。 3. 避免全所停電的可能。 三、靈活性的要求 1調度時，可靈活的投入和切除變壓器和線路，調配電源和負荷。 2檢修時，方便的停運斷路器、母線及保護，進行安全檢修。 3擴建時，容易從初期接線過渡到最終接線。 四、經(jīng)濟性的要求： 1投資省。 2. 主接線力求簡單，以節(jié)省一次設備。 河海大學畢業(yè)設計說明 3.二次回路簡單。 4. 能限制短路電流，以便選擇價廉的設備。 5.占地面積小。 6.電能損失少。 第三節(jié)第三節(jié) 幾種方案的比較及最終接線幾種方案的比較及最終接線 根據(jù)以上幾點要求對主接線的初設方案進行比較，結果如下： 方案一：為“單母線接線”方案二：為“單母線分段接線” 110kV 優(yōu)點：接線簡單清晰，設備少， 操作方便，便于擴展。 缺點：不夠靈活可靠。 優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用 戶從不同段引出，有兩個電源供電。當一 段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障 段切除，保證正常段母線供電，供電可靠 性高。 缺點：占地面地大，投資較多。 35kV 方案一：為“單母線分段接線” 優(yōu)點：不間斷供電和不致使重要 用戶停電。 缺點：1當一段母線或母線刀閘 故障或檢修時，該段母線的回路 都要在檢修期內停電。 2當出線為雙回路時，常使架空 出線呈交叉跨越。3擴建需兩個 方向。 方案二：為“雙母線接線” 優(yōu)點：供電可靠性高，一般不對歪停電。 缺點：占地面地大，刀閘多，投資較多。 10kV 方案一：為“單母線分段接線” 優(yōu)缺點：同上 方案二：為“單母線分段帶旁母接線” 優(yōu)點：供電可靠性高。 缺點：占地面地大，刀閘多，投資較多。 由于待建變電所屬地區(qū)變電所，負荷主要是地區(qū)性負荷，該變電站 110kV 采用方 案二：單母線分段接線，35kV 采用方案一：單母線分段接線、10kV 側均采用方案一：單 母線分段接線。 河海大學畢業(yè)設計說明 第三章第三章 短路電流計算短路電流計算 1.本計算中采用以下的假設：正常情況下，三相系統(tǒng)對稱運行，所有的電源的電動 勢相位角相同，電力系統(tǒng)中所有電機為理想電機。電力系統(tǒng)所有電源都在額定負荷下運 行，其中 50%負荷在高壓母線上，50%負荷接在系統(tǒng)側，短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間， 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流，輸電線路的電容略去不計。 2.本計算中一律采用短路電流的工程實用解法，運算曲線法，先計算出各電源到 短路點的運算阻抗 Xjs,再化為該電源標幺值下的 Xjs。 當 Xjs3 時，Z0=Z0.1=I（無窮）=1/Xjs 第一節(jié)第一節(jié) 畫等值電路圖畫等值電路圖 1.計算系統(tǒng)阻抗： 基準容量：Sj=100MVA 基準電壓：Uj=115/37/10.5kV 額定電壓：11081.25/38.522.5/10.5kV 容量比： 40/40/40 Ij=Sj/3*Uj =100/3*115=100/199.180.5021 KA 2.各參數(shù)計算公式為： 元件如圖標示 X1=Xd*Sj/Se=0.143*100/（1/0.85）=12.16 X2= (Ud% /100)*( Sj/2Se)=10.5/100)*(100/2/60) X3=Xd*Sj/Uj2 =45*0.4*100/1152 =0.146 X4= Xd*Sj/Uj2 =80*0.4*100/1152 =0.24 X5= Xd*Sj/Uj2 =60*0.4*100/1152 河海大學畢業(yè)設計說明 =0.18 X6= Xd*Sj/Uj2 =5*0.4*100/1152 =0.02 X7=(Ud% /100)*( Sj/2Se) =(10.5/100)*(100/2/60) =0.09 X8= Xd*Sj/Se =0.143*100/（1/0.85） =12.16 X 變壓器=(Ud%/100)*(Sj/Se) 則有： Ud1%=(1/2)*(U d1-2%+ U d1-3%- U d2-3%) =(1/2)*(9.3+10.5-10.7) =4.55 Ud2%=(1/2)*( U d2-3% + U d1-2% -U d3-1%) =(1/2)*(9.3+10.7-10.5) =4.75 Ud3%=(1/2)*( U d3-1%+U d2-3% - U d1-2%) =(1/2)*(10.7+10.5-9.3) =5.95 X9=(Ud1%/100)*(Sj/Se) =(13.75/100)*(100/40) =0.343 X10=(Ud2%/100)*(Sj/Se) =(3.25/100)*(100/40) =0.081 X11=(Ud2%/100)*(Sj/Se) =(3.25/100)*(100/40) =0.081 X12= Xd*Sj/Uj2 =2*80*0.4*100/1152 =0.24 X13= Xd*Sj/Se =0.141*100/（1/0.85） =11.28 X14=(Ud% /100)*( Sj/4Se) =(10.5/100)*(100/4/60) =0.04 X15= Xd*Sj/Uj2 =10*0.4*100/1152 =0.03 X16 系統(tǒng)=0 河海大學畢業(yè)設計說明 X17= Xd*Sj/Uj2 =50*0.4*100/1152 =0.15 X18= Xd*Sj/Uj2 =70*0.4*100/1152 =0.21 X19=X1+X2+X3 =12.16+0.09+0.14 =12.39 X20=X13+X14+X15 =11.28+0.04+0.03 =11.35 X21=X7+X8 =0.02+12.58 =12.67 X22=X9+X11+X12 =0.02+0.02+0.12 =0.16 X23=X6+X18 =0.02+0.21 =0.23 X25=X21+X5=12.67+0.18=12.85 X26=X4*X20Y=X4*X20*(1/X4+1/X20+1/X22+1/X24) =0.24*11.35*(1/0.24+1/11.35+1/0.16+1/12.85) =21.82 X27=X4*X22Y=X4*X20*(1/X4+1/X20+1/X22+1/X24) =0.24*0.16*(1/0.24+1/11.35+1/0.16+1/12.85) =0.41 X28=X4*X24Y=X4*X20*(1/X4+1/X20+1/X22+1/X24) =0.24*12.85*(1/0.24+1/11.35+1/0.16+1/12.85) =31.75 第二節(jié)第二節(jié) 計算短路電流計算短路電流 考慮最大運行方式為兩臺主變三測并列運行，最大短路電流為母線三相短路的電流， 選擇短路點為 D1：110kV 母線三相短路點 河海大學畢業(yè)設計說明 D2：35kV 母線三相短路點 D3：10kV 母線三相短路點 1當 D1 點短路時: Id1=1/X系統(tǒng) =1/0.2 =5 2當 D2 點短路時,其等值電路圖為: 由化簡圖 1 得: X7= X5+ X6=0.081+0.081=0.162 由化簡圖 2 得: X8= X1* X2/( X1+ X2+ X7) = 0. 343*0.343/(0.343+0.343+0.162) 0.1387 X9= X1* X7/( X1+ X2+ X7) = 0.343*0.162/(0.343+0.343+0.162) 0.0655 X10= X7* X2/( X1+ X2+ X7) =0.162*0.343/(0.343+0.343+0.162) 0.0655 由化簡圖 3 得: X11=(X3+ X9)/ (X4+ X10) =(1/2)(0.081+0.0655) 0.0733 Id2=1/(X11+X 系統(tǒng)+X8) =1/(0.0733+0.2+0.1387) =2.427 3當 D3 點短路時,其等值電路圖為: 由化簡圖 1 得: X7= X3+X4=0.081+0.081=0.162 由化簡圖 2 得: X8= X1 X2/( X1+ X2+ X7) 河海大學畢業(yè)設計說明 = 0.3430.343/(0.343+0.343+0.162) = 0.1715 X9= X1X7/( X1+ X2+ X7) = 0.343*0.162/(0.343+0.343+0.162) 0.0655 X10= X7X2/( X1+ X2+ X7) = 0.343*0.162/(0.343+0.343+0.162) 0.0655 由化簡圖 3 得: X11=(X5+ X9)/ (X6+ X10) =(1/2)(0.081+0.0655) 0.07325 Id3=1/(X11+X 系統(tǒng)+X8) =1/(0.07325+0.2+0.1715) =2.25 4根據(jù)公式: I= IjI* 則有: I1= IjId1* =0.50215 2.5105KA I2= I3 =IjId2* =0.50212.427 1.2186KA ich1=1.82 I1 =2.55I1 =2.552.5105 6.4018 KA ich2= ich3 =1.82 I2 =2.55 I2 =2.551.3572 河海大學畢業(yè)設計說明 3.4609KA Ich1=1.52I1 =1.522.5105 3.816KA Ich2= Ich3 =1.52I2 =1.521.2186 1.8523KA 第三節(jié)第三節(jié) 短路電流計算結果匯總短路電流計算結果匯總 短路 類型 編號短路點名稱 短路電流周期分量 起始有效值（KA） I 短路全電流最大 有效值（KA） Ich 短路電流沖 擊值（KA） ich D1 110kV 母線 （并列） 2.51053.8166.4018 D2 35kV 母線 （并列） 1.21861.8523.107 三相 D3 10kV 母線 （并列） 1.21861.8523.107 第四章第四章 主要電氣設備的選擇主要電氣設備的選擇 第一節(jié)第一節(jié) 變壓器選擇變壓器選擇 1.可按下述原則確定變壓器容量 河海大學畢業(yè)設計說明 （1）變壓器的容量和臺數(shù)的選擇 （2）根據(jù)變電站的實際情況，應根據(jù)以下的原則進行選擇 （3）主變得容量一般按變電站建成后 510 年的規(guī)劃負荷選擇 （4）根據(jù)電壓網(wǎng)絡的結構和變電站所帶的負荷的性質來確定主變的容量， 對于有重 要用戶的變電站應考慮當一臺主變停運時其余變壓器在計及過 負荷能力后的允許時間內， 應保證用戶的一級和二級的負荷，對一般性 變電站，一臺機停用時，應使其余變壓器保 證全部負荷的 70%80%。 （5）同級電壓的降壓變壓器容量的級別不宜過多，應系列化，標準化 （6）對于大城市市郊的一次變電站，在中低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的基礎上，變 電所以裝 設兩臺變壓器為宜。 2. 變壓器繞組形式選擇 根據(jù)：不受運輸條件限制時，在 330kV 及其以下的發(fā)電廠和變電所中，均 采用三相 變壓器。 3. 變壓器繞組數(shù)量的選擇 根據(jù)：在具有三種電壓的變電站中，如通過主變各側的功率均達到該主變 容量的 15%及 以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝設無功功率補償 設備時，主變宜采用 三繞組變壓器。 4. 繞組連接方式 根據(jù)：我國 110kV 及以上的電壓級別，變壓器繞組均用 Y0 的接法，35kV 用 Y 連接， 其中性點經(jīng)過消弧線圈接地。第三繞組用三角形連接。 5. 高、中壓電網(wǎng)的聯(lián)絡變壓器應按兩級電網(wǎng)正常與檢修狀態(tài)下可能出現(xiàn)的最大功率 交換確定容量,依賴于兩級電網(wǎng)的合理調度。 6. 當聯(lián)絡變壓器為兩臺時，考慮一臺突然切除后，另一臺短時承擔全部負荷，因此 選擇每臺變壓器的容量為總容量的 7080%，采用 70%時，一臺變壓器突然切除， 另一臺過載倍率為 1.3，允許運行 60 分鐘，采用 80%時，過載倍率為 0.9，允許 運行 2.5 小時，應保證上述時間內電網(wǎng)調度能妥善的調整系統(tǒng)潮流，降低聯(lián)絡點 的穿越功率。 二主變壓器臺數(shù)的確定 1.減少變壓器臺數(shù)的途徑如下： 1)使用發(fā)電機變壓器擴大單元。 河海大學畢業(yè)設計說明 2)在需要變壓器并聯(lián)以相互備用的情況下，使用兩臺變壓器比較便利?？紤]一臺變 壓器退出工作后的備用能力相當，使用兩臺變壓器時，其總容量較使用各臺數(shù)變壓器的 總容量有所增加，但考慮上述因變壓器臺數(shù)減少取得的綜合效益及損耗的減少仍將使用 兩臺變壓器更為合理。 2.負荷變電站的降壓變壓器，發(fā)電廠、變電站高、中壓電網(wǎng)的聯(lián)絡變壓器一般情況 下選用兩臺主變壓器比較合理。 （1）選擇降壓結構：繞組排列結構從里往外為：低中高； （2）選擇容量： S35max=92MVA S10max=10MVA 則: S 總 max=(K1S35+K2S10)*(1+10%)5=(0.9*92+0.78*10)* (1+10%)5=145.91MVA 按冗余考慮配置主變: 單臺主變故障時,另一臺承擔 70%80%負荷, 選 50%時:S1=145.91*0.70=102.14MVA 選 75%時:S1=145-91*0.80=116.73MVA 如按國家標準規(guī)定的 R10 系列 1010 倍數(shù)系列容量等級的原則選主變則為:從中選 150 MVA 為宜。 為了減少維護費用，選擇三相油浸風冷、鋁線圈、有載調壓的主變?yōu)橐耍楸磉x： SFSZ9-15MVA/110kV8*1.25%/38.52*2.5%/10.5,查表，選擇 主變型號為： 主 變 Ud% 額 定 電 流 PoIo 名 稱 高- 中 高- 低中-低 ( 高 / 中 / 低 ) (A) (KW)(%) 1#、2# 17.0% 17.0% 6.5%262.4/749.8/2749.484.70 1.200 容量比 Pd(kw) 變 壓 器變 壓 器 (MVA) 高- 高- 中-調 壓 范 圍型 號 河海大學畢業(yè)設計說明 中低低 40/40/40 1108x1.25%/38.52x2.5 %/10.5kV SFSZ9- 150MVA/110kV 第二節(jié)母線選擇 1.對于敞露式的母線一般按下列的選項進行選擇和校驗： 導體的材料，類型和敷設的方式，導體的截面，電暈，熱穩(wěn)定，動穩(wěn)定，共振頻率 2.導體截面選擇的原則 1）首先應按允許工作電流的情況加以選擇，此處一般選取母線上最大的一臺主變來 選擇 母線電流，或根據(jù)全部的負荷進行選擇，此處應考慮到溫度對允許工作電流 的影響。 2）按熱穩(wěn)定來選擇母線的截面。 3）動穩(wěn)定校驗（采用應力的計算方法） 4）電暈校驗：110kV 及其以上的線路發(fā)電廠變電站母線均應以當?shù)貧庀髼l件下晴天不出現(xiàn) 全面 電暈為控制條件，即使導體安裝處的最高工作電壓小于臨界電暈電壓。 確定確定 110KV 線路導線的規(guī)格、型號線路導線的規(guī)格、型號 為了保證電力線路在運行中的安全，導線必須有必要的機械強度，導線長期發(fā)熱的 穩(wěn)定性，導線電暈在臨界范圍內，電壓損耗在開充許范圍內。且待建 110KV 城南變電所 處于平原河網(wǎng)地區(qū)，因此采用架空線路，導線選擇 LGJ 型。 該所的年利用小時數(shù)為 4800 小時，架空線為鋼芯鋁鉸線，所以可選 Jj=1.5，故得導 線截面為 S= 464.8 cos3Nj P UJ 2 m m 考慮到 110kV 線路為雙回進線，單線運行工況較少，所以選用與 464.8接近的 2 m m 導線型號為 LGJ-300。 再按機械強度、導線長期發(fā)熱條件、電暈臨界電壓及電壓損耗條件來校驗。 鋼芯鋁絞線按機械強度的最小截面為 25，所以導線截面遠大于此值，滿足安全 2 m m 要求。 經(jīng)查表，該導線的長期發(fā)熱的持續(xù)容許極限容量為 133MVA，已超過電力線路的輸 河海大學畢業(yè)設計說明 送容量。 按電暈條件的導線最小直徑相當于 LGJ-50。所選的導線遠遠滿足要求。 最后進行電壓損耗的校驗。 當 110kV 線路單線運行時： 查表得 LGJ-300 導線的內阻r1=0.107，正序電抗x1=0.399，全線路/km/km 電壓損耗(忽略了橫分量)為 A 1186. 570. 1075058. 80. 39950 14. 87 110N Pr lQ x l ukV U A100% 14. 87 %13. 5% 110 u 電壓損耗偏大。 當 110kV 線路雙線運行時： 查表得 LGJ-300 導線的內阻r1=0.107，正序電抗x1=0.399，全線路/km/km 電壓損耗(忽略了橫分量)為 A 1143. 290. 1075029. 40. 39950 7. 44 110N Pr lQ x l ukV U A100% 7. 44 %6. 8% 110 u 電壓損耗滿足要求。由于該所的主要運行方式為雙線運行，單線運行工況較少，故所選 導線合乎要求。 第三節(jié) 高壓斷路器選擇 高壓斷路器是發(fā)電廠或變電站中最重要的電氣設備之一，它具有完善的滅弧裝置， 是在正常和故障情況下接通或斷開高壓電路的專用電器。 1.高壓斷路器的用途 高壓斷路器是在正常和故障情況下接通或斷開高壓電路的專用電器。 河海大學畢業(yè)設計說明 為保證高壓斷路器能在正?；蚬收系娜魏吻闆r下，可靠地接通與斷開電路，要求高壓斷 路器必須具有很完善的滅弧裝置和快速動作的特性。 2.高壓斷路器的主要技術參數(shù) 高壓斷路器的主要技術參數(shù)有：額定電壓、額定電流、額定開斷電流、額定峰值耐 受電流(額定動穩(wěn)定電流)、額定短時耐受電流(額定熱穩(wěn)定電流)、額定短路持續(xù)時間(額 定熱穩(wěn)定時間)、額定短路關合電流(峰值)和動作時間（分閘時間、燃弧時間與開斷時間） 。 (1)額定電壓。斷路器的額定電壓是指其導電和載流 部分允許承受的(線)電壓等級。 由于輸電線路首、末端等處的運行電壓不同，所以斷路器所能承受的最高工作電壓高于 額定電壓值的 10%15%，例如斷路器的額定電壓為 10kV 時，其最高工作電壓為 11.5 kV。 (2)額定電流。斷路器的額定電流是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，當斷路器的絕緣和載流 部分不超過其長期工作的最高允許溫度時，斷路器允許通過的最大電流值。 (3)額定短路開斷電流。額定短路開斷電流簡稱為額定開斷電流，它是指斷路器在頻 率為 50Hz 的瞬態(tài)恢復電壓下，能夠開斷的最大短路電流值。 (4)額定峰值耐受電流(額定動穩(wěn)定電流)。額定峰值耐受電流是表明斷路器能承受短 路電流電動力作用的性能，即斷路器在閉合狀態(tài)時能通過的不妨礙其繼續(xù)正常工作的最 大短路電流(峰值)。 (5)額定短時耐受電流(額定熱穩(wěn)定電流)。額定短時耐受電流是表明斷路器承受短路 電流熱效應的性能。 額定短時耐受電流應等于額定短路開斷電流值。 (6)額定短路持續(xù)時間(額定熱穩(wěn)定時間)。當額定短時耐受電流通過斷路器的時間為 額定短路持續(xù)時間， 斷路器的各部分溫度不超過短時所允許發(fā)熱的最高溫度， 并且不 發(fā)生觸頭熔接或其他妨礙正常工作的異常現(xiàn)象。額定短路持續(xù)時間一般為 2s。 (7)額定短路關合電流(峰值)。保證斷路器能關合短路而又不致于發(fā)生觸頭熔焊或其 他損傷， 所允許接通的最大短路電流稱為額定短路關合電流。 (8)動作時間。斷路器的動作時間包括分閘時間、燃弧時間和開斷時間。 1)分閘時間。處于合閘狀態(tài)的斷路器，從分閘回路接受分閘命令(脈沖)瞬間起，直 到所有滅弧觸頭均分離瞬間的時間間隔。 2)燃弧時間。從首先分離主回路觸頭剛脫離電接觸起，到斷路器各極中觸頭間的電 弧最終熄滅瞬間為止的時間間隔。 河海大學畢業(yè)設計說明 3)開斷時間。從斷路器接受分閘命令瞬間起，到斷路器各極觸頭間的電弧最終熄滅 瞬間為止的時間間隔。 3.斷路器的基本結構 （1）高壓斷路器的種類繁多，具體構造也不相同，但就其基本結構而言，可分為電 路通斷元件、絕緣支撐元件、基座、操動機構及其中間傳動機構等幾部分。 （2）斷路器中的電路通斷元件是關鍵部件，它承擔著接通或斷開電路的任務。斷路 器的通斷由操動機構控制，分合閘操是作由操動機構經(jīng)中間傳動機構控制動觸頭的運動 而實現(xiàn)的。電路通斷元件主要包括接線端子、導電桿、觸頭和滅弧室等，這些元件均安 裝在絕緣支撐元件之上。 絕緣支撐元件，起著固定通斷元件的作用，并使其帶電