電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文2

1、圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設(shè)計(論文) 110kv110kv 降壓變電站電氣一次部分的設(shè)計降壓變電站電氣一次部分的設(shè)計 design of the 110kv step-down substation electrical part 學(xué)生學(xué)號 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱信電學(xué)院 專業(yè)名稱電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師 年6 月10 日 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進 行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不 含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出 重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確

2、方式標注。 本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即： 本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。 徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件 和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文 的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫 進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位 論文。 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月

3、 日 摘 要 由于經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計也越來越全面、越來越系 統(tǒng)化，工廠用電量也在迅速地增長，因此對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟狀況、供電的可靠性等 指標的要求也日益提高，從而對供電設(shè)計也要求更完善、全面。城市供電系統(tǒng)的核心部 分是變電站。因此，設(shè)計和建造一個安全、經(jīng)濟的變電站，是十分重要的。 本變電站設(shè)計除了注重變電站設(shè)計的基本計算外，對于主接線的選擇與論證等都作 了充分的說明，其主要內(nèi)容包括：變電站主接線方案的選擇，進出線的選擇；變電站主 變壓器臺數(shù)、容量和型式的確定；短路點的確定與短路電流的計算，電氣設(shè)備的選擇 （斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，避雷器） ；配電

4、裝置設(shè)計和總平面布置； 防雷保護與接地系統(tǒng)的設(shè)計。同時按照電力系統(tǒng)相關(guān)的圖紙要求繪制了兩張圖紙，包括： 電氣主接線圖和電氣總平面布置圖。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 降壓變電站；電氣主接線；電氣設(shè)備；電氣總平 abstract with the development of economy and the rise of modern industrial building,power supply system designs also more and more comprehensive,more systematic,plant growth rapidly,so the power quality

5、,technical and economic conditions,power supply reliability requirements are also increasing,thus the power supply design also requires more perfect,comprehensive.the core part of the city power supply system of the substation.therefore,the design and construction of a security,economic substation,i

6、s very important. the substation design in addition to focus on the basic calculation of substation main wiring design, for the selection and demonstration have been fully described, its main content includes: the choice of main wiring scheme of substation, out line choice; determination of substati

7、on main transformer number, capacity and type; calculation of short-circuit point and short-circuit current, the choice of electrical equipment (circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer, arrester); power distribution equipment design and layout; lightning protectio

8、n and grounding system design.at the same time, according to the power system related drawings drawn two drawings, including: the main electrical wiring diagram and electrical general layout plan. keywords step-down substation main electrical connections electrical equipment electrical sheet arrange

9、ment 目 錄 1 緒論緒論.1 2 電氣主接線設(shè)計電氣主接線設(shè)計.2 2.1 主接線的設(shè)計原則.2 2.2 主接線設(shè)計的基本要求.2 2.2.1 主接線可靠性的要求.2 2.2.2 主接線靈活性的要求.3 2.2.3 主接線經(jīng)濟性的要求.3 2.3 電氣主接線的選擇和比較.3 2.3.1 主接線方案的擬定.3 2.3.2 主接線各方案的討論比較.6 2.3.3 主接線方案的初步選擇.7 3 主變壓器的選擇主變壓器的選擇.8 3.1 臺數(shù)和容量的確定.8 3.2 主變型式的確定.8 3.3 主變壓器的選擇.8 4 主接線方案的經(jīng)濟比較主接線方案的經(jīng)濟比較.10 4.1 方案 1 與方案 2

10、的綜合投資.10 4.2 方案 1 與方案 2 的年運行費用.12 4.3 最終方案確定.13 5 短路電流計算短路電流計算.14 5.1 短路電流計算的目的.14 5.2 計算步驟.14 5.3 變壓器的參數(shù)計算.14 5.4 變電站網(wǎng)絡(luò)化簡.15 5.4.1 短路點 d1 的短路計算(主變 110kv 側(cè)).16 5.4.2 短路點 d2、d3 的短路計算(35kv).16 5.4.3 短路點 d4、d5 的短路計算(10kv).17 6 電氣主設(shè)備的選擇及校驗電氣主設(shè)備的選擇及校驗.19 6.1 各回路最大持續(xù)工作電流一覽表.19 6.2 斷路器的選擇及校驗.19 6.2.1 主變 11

11、0kv 側(cè)斷路器的選擇及校驗 .20 6.2.2 35kv 母線斷路器的選擇及檢驗 .21 6.2.3 35kv 出線斷路器的選擇及校驗 .22 6.2.4 10kv 母線斷路器的選擇及校驗 .22 6.2.5 10kv 出線斷路器的選擇及校驗 .23 63 隔離開關(guān)的選擇及校驗.24 6.3.1 主變 110kv 側(cè)隔離開關(guān)的選擇及檢驗 .24 6.3.2 35kv 母線隔離開關(guān)的選擇及檢驗 .25 6.3.3 35kv 出線隔離開關(guān)的選擇及校驗 .25 6.3.4 10kv 母線隔離開關(guān)的選擇及校驗 .26 6.3.5 10kv 出線隔離開關(guān)的選擇及校驗 .26 6.4 電流互感器的選擇及

12、校驗.27 6.4.1 變壓器 110kv 側(cè)電流互感器的選擇及校驗 .27 6.4.2 變壓器 35kv 側(cè)電流互感器的選擇及校驗 .28 6.4.3 35kv 出線電流互感器的選擇及校驗 .29 6.4.4 變壓器 10kv 側(cè)電流互感器的選擇及校驗 .30 6.4.5 10kv 出線電流互感器的選擇及校驗 .30 6.5 電壓互感器的選擇及校驗.31 6.5.1 電壓互感器的選擇.31 6.5.2 110kv 側(cè)電壓互感器的選擇 .31 6.5.3 35kv 母線電壓互感器的選擇 .32 6.5.4 10kv 母線電壓互感器的選擇 .32 66 母線的選擇及校驗.33 6.6.1 110

13、kv 進線的選擇及校驗 .33 6.6.2 35kv 母線的選擇及校驗 .33 6.6.3 35kv 出線的選擇及校驗 .34 6.6.4 10kv 母線的選擇及校驗 .35 6.6.5 10kv 出線(電纜)的選擇及校驗.36 6.7 避雷器的選擇及校驗.37 6.7.1 110kv 側(cè)避雷器的選擇和校驗 .37 6.7.2 35kv 側(cè)避雷器的選擇和校驗 .38 6.7.3 10kv 側(cè)避雷器的選擇和校驗 .39 7 配電裝置的設(shè)計配電裝置的設(shè)計.40 8 防雷保護設(shè)計防雷保護設(shè)計.42 8.1 避雷針的作用.42 8.2 避雷針的配置.42 8.3 防雷保護方案.42 9 接地網(wǎng)的設(shè)計接

14、地網(wǎng)的設(shè)計.45 9.1 設(shè)計說明.45 9.2 接地體的設(shè)計.45 9.3 典型接地體的接地電阻計算.45 9.4 接地網(wǎng)設(shè)計計算.46 結(jié)論結(jié)論.47 致謝致謝.48 參考文獻參考文獻.50 附錄附錄.51 附錄 1.51 附錄 2.52 1 緒論 電力行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，它的發(fā)展直接關(guān)系到國家經(jīng)濟建設(shè)的興衰成敗。 電力為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國防提供了必不可少的動力。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及 運行的任務(wù)是：在國民經(jīng)濟發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理地開發(fā)和利用動力資源，用較 少的投資和運行成本，來滿足國民經(jīng)濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供可靠、 充足、質(zhì)量合格的電能。 在發(fā)、變電工程

15、設(shè)計的各個環(huán)節(jié)中，電氣專業(yè)自始至終都是主體專業(yè)。特別在變電 所的設(shè)計工作中，更占據(jù)主導(dǎo)作用。 變電站設(shè)計要求概念清楚，層次分明，并要結(jié)合自己設(shè)計的原始資料，參考變電站 電氣設(shè)計工程規(guī)范，進行大量的翻閱工作，了解設(shè)計的基本過程，從而進行設(shè)計內(nèi)容的 開展。通過老師的指導(dǎo)以及翻閱資料完成變電站的初步設(shè)計，其包括了總體方案的確定， 短路電流的計算，電氣設(shè)備的選擇，防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計，屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計和總平 面布、布置。 此次本畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容為 110kv 變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計，這是最為常見的變 電站設(shè)計，要求根據(jù)變電站設(shè)計的基本原理設(shè)計，力求掌握常規(guī)變電站電氣一次系統(tǒng)的 原理及設(shè)計過程。變電站

16、設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下： 1. 變電站類型：110kv 降壓變電所 2. 電壓等級：110/35/10kv 3. 負荷情況： 35kv：最大 40mw，最小 25mw，tmax = 5200 小時，cos= 0.85 10kv：最大 22mw，最小 10mw，tmax = 5000 小時，cos= 0.85 4. 出線情況：110kv：2 回（架空線） ； 35kv：5 回（架空線） ； 10kv：10 回(電纜) 5. 系統(tǒng)情況：(1)系統(tǒng)經(jīng)過雙回線給變電所供電，線路型號為 2lgj-185,長度 24km； (2)系統(tǒng) 110kv 母線電壓滿足常調(diào)壓要求； (3)系統(tǒng) 110kv 母線短路電流標

17、幺值為 25（sb100mva） ； (4)10kv 線路對端無電源。 6. 環(huán)境條件：(1)最高溫度 40，最低溫度-20，年平均溫度 25 (2)土壤電阻率 400 歐米 (3)當(dāng)?shù)乩妆┤?35 日/年 2 電氣主接線設(shè)計 2.1 主接線的設(shè)計原則 變電站的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。電氣主接線的確立，與全站 電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定有著極其密切的聯(lián)系， 它關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。 而對于 6220kv 高壓配電裝置的接線，一般分成兩類：一類是有匯流母線類，它包 括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、增設(shè)旁路母線或旁路隔離

18、開關(guān)等；一類 是無匯流母線類，它包括變壓器線路單元接線、橋形接線和角形接線等。 旁路母線的設(shè)置原則： （1）采用單母線分段或雙母線，為不中斷對用戶供電，需增設(shè)旁路母線。因 110kv 線路輸送距離長、功率大，停電影響范圍大，且斷路器檢修時間較長，故需設(shè)置旁路母 線。 （2）35kv 配電裝置，用戶出線多為雙回路且斷路器檢修時間短，一般不設(shè)旁路母 線。 （3）10kv 配電裝置，一般不設(shè)置旁路母線。 對于變電站的電氣主接線，在能正常運行時，它的高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器少或不 用斷路器的接線。當(dāng)出線為 2 回時，一般采用橋形接線。 2.2 主接線設(shè)計的基本要求 變電站的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電站所在電

19、力系統(tǒng)中的地位，變電站的規(guī)劃容量、 負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、 運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。 2.2.1 主接線可靠性的要求 可靠性的工作是以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。 主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此， 不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設(shè)備的故障對供電可 靠性的影響。評價主接線可靠性的標志是： （1）斷路器檢修時是否影響停電； （2）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及 能否對重要用戶

20、的供電； （3）變電站全部停電的可能性。 2.2.2 主接線靈活性的要求 主接線的靈活性有以下幾個方面的要求： （1）調(diào)度時，應(yīng)可靈活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負荷等，滿足系統(tǒng) 在事故運行方式、檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。 （2）檢修時，應(yīng)可方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備進行安全檢修，且不 致影響對用戶的供電。 （3）擴建時，應(yīng)可容易的從初期過渡到終期接線，對一次和二次設(shè)備改造量最少。 2.2.3 主接線經(jīng)濟性的要求 在滿足技術(shù)要求的前提下，應(yīng)做到經(jīng)濟合理。 （1）投資省：主接線簡單，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備； （2）占地面積小：主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條

21、件，盡量減少面積； （3）電能損耗少：經(jīng)濟地選擇主變壓器，避免兩次變壓而增加電能損失。 2.3 電氣主接線的選擇和比較 2.3.1 主接線方案的擬定 110kv 側(cè)是 2 回出線，可選擇單母線分段，雙母線，橋形接線。35kv 側(cè)有 5 回出線， 10kv 側(cè)有 10 回出線，均可以采用單母線、單母分段和雙母線接線。 方案 1：高壓側(cè)，中壓側(cè)，低壓側(cè)：單母分段，見圖 2-1。 110kv 35kv 10kv 圖 2-1 方案一接線圖 方案 2：高壓側(cè)：內(nèi)橋；中壓側(cè)，低壓側(cè)：單母分段，見圖 2-2。 35kv 110kv 10kv 圖 2-2 方案二接線圖 方案 3：高壓側(cè)：單母分段帶旁路；中壓側(cè)

22、，低壓側(cè)：單母分段，見圖 2-3。 110kv 35kv 10kv 圖 2-3 方案三接線圖 方案 4：高壓側(cè)：外橋；中壓側(cè)：單母分段；低壓側(cè)：雙母，見圖 2-4。 35kv 10kv 110kv 圖 2-4 方案四接線圖 方案 5：高壓側(cè)：雙母；中壓側(cè)，低壓側(cè)：單母分段，見圖 2-5。 10kv 110kv 35kv 圖 2-5 方案五接線圖 方案 6：高壓側(cè)，低壓側(cè)：單母分段；中壓側(cè)：單母，見圖 2-6。 35kv 110kv 10kv 圖 2-6 方案六接線圖 2.3.2 主接線各方案的比較 方案 1： 110kv、35kv 和 10kv 側(cè)：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同母

23、線分段 引出兩個回路，使重要用戶有兩個電源供電。單母線分段接法可以提供單母線運行、各 段并列運行、各段分列運行等運行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。 任一母線發(fā)生故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，保證正常母線繼續(xù)運行。 當(dāng)然這種接線也有它本身的缺點，那就是在檢修母線或斷路器時會造成停電，特別 在夏季雷雨較多時，斷路器經(jīng)常跳閘，因此要相應(yīng)地增加斷路器的檢修次數(shù)。但所設(shè)計 的變電站屬于小型變電站，單母線分段的可靠性足以保證對一、二類負荷的供電要求。 方案 2： 110kv 側(cè)：采用內(nèi)橋接線，該接線形式所有斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具 有可觀的經(jīng)濟效益。連接橋斷路器接在線

24、路斷路器的內(nèi)側(cè)。因此，線路的投入和切除比 較方便。當(dāng)線路發(fā)生故障時，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運行，但是當(dāng)變壓器 發(fā)生故障時，與該臺變壓器相連的兩臺斷路器都斷開，從而影響了一回未發(fā)生故障的運 行。由于變壓器是少故障元件，一般不經(jīng)常切換，因此，系統(tǒng)中應(yīng)用內(nèi)橋接線較多，以 利于線路的運行操作。 35kv 和 10kv 側(cè)與方案 1 一致。 方案 3： 110kv 側(cè)：變電站經(jīng)兩回線從系統(tǒng)獲得電源，采用單母分段帶旁路母線接線可以獲得 很高的可靠性，任一母線或斷路器檢修均不會造成停電，任一母線、斷路器故障只會引 起短時停電，任一進線故障不會造成停電。但是，該方案用了較多的斷路器和隔離開關(guān)， 增加

25、了變電站的一次投資，且在檢修時倒閘也十分的復(fù)雜，容易造成誤操作，從而引起 事故。 方案 4： 110kv 側(cè)：采用外橋接線，使用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，可減少經(jīng)濟成 本。但當(dāng)其中一線路發(fā)生故障時，需同時動作與之相連的兩臺斷路器，這樣會影響另一 臺未發(fā)生故障的變壓器的正常運行。因此，它適用于線路短、檢修和故障少的線路中。 此外，當(dāng)電網(wǎng)有穿越性功率經(jīng)過變電站時，也采用外橋接線。 10kv 側(cè)：采用雙母線接線，供電可靠性雖高，但是其增加一組母線和多個隔離開關(guān)， 一定程度上增加了投資。當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操 作。 方案 5： 110kv 側(cè)：采用雙母線接線，其

26、供電可靠性高，且調(diào)度靈活，擴建方便，但投資大， 母線故障或是檢修時易誤操作。 方案 6： 35kv 側(cè)采用單母線。單母線接線一般可靠性和靈活性都不高，所以該變電站不適宜 采用。 2.3.3 主接線方案的初步選擇 通過分析原始資料,可以知道該變電站在系統(tǒng)中的地位較重要,年運行小時數(shù)較高,因此 主接線要求有較高的可靠性和調(diào)度的靈活性。根據(jù)以上各個方案的初步經(jīng)濟與技術(shù)性綜 合比較,兼顧可靠性，靈活性,我選擇方案 1 與方案 2，待選擇完電氣設(shè)備后再進行更詳盡 的技術(shù)經(jīng)濟比較來確定最終方案。 3 主變壓器的選擇 在各級電壓等級的變電站中，變壓器是主要電氣設(shè)備之一，它擔(dān)負著變換網(wǎng)絡(luò)電壓、 傳輸電力的重要

27、職責(zé)。選擇合適的變壓器是變電站安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。 3.1 主變壓器容量和臺數(shù)的確定 (1)主變壓器容量常按變電所建成后 510 年的規(guī)劃負荷來選擇，并適當(dāng)考慮遠期的 負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器的容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 (2)在有一、二級負荷的變電所中需要裝設(shè)兩臺主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時， 可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。 (3)裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，斷開一臺時，其余主變壓器的容量應(yīng)大于等 于 60%的全部負荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負荷。 3.2 主變壓器型式的確定 (1)110kv 主變壓器一般均應(yīng)選用三相變壓器。 (2)當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓方式時，應(yīng)采用有載調(diào)壓變

28、壓器。 (3)具有三個電壓等級的變電站，一般采用三繞組變壓器。 3.3 主變壓器的選擇 （1）主變臺數(shù)的選擇： 由于設(shè)計是一個三個電壓等級的變電站，故采用三繞組變壓器 2 臺，并應(yīng)考慮變壓 器正常運行和事故過負荷能力，以變壓器正常的過負荷能力來承擔(dān)變壓器遭受的短時高 峰負荷，過負荷值以不縮短變壓器的壽命為限。通常每臺變壓器容量應(yīng)當(dāng)在當(dāng)一臺變壓 器停用時，另一臺容量至少保證對 60%負荷的供電。 （2） 主變?nèi)萘康倪x擇: (smax為變電站最大負荷) max 4022 0.60.6()43.77() 0.850.85 nssmva 本設(shè)計選用 sfsl145000 kva 型，選擇結(jié)果見表 3-

29、1。 表 3-1 主變壓器參數(shù) 損耗,kw阻抗電壓,% 短路 型號及容量, kva 額定電壓 高/中/低,kv 連接組 空載 高中高低 中低 高 中 高低中低 空載 電流, % 運輸 重量, t 參考 價格 萬元 綜合投 資,萬元 sfsl1-45000121/38.5/11 y0/y0/-12- 11 38.4 229 212 181.6 18 10.5 6.50.840.53633.4 （3）主變壓器型式的選擇： 相數(shù)的確定 為了提高電壓質(zhì)量，最好選擇有載調(diào)壓變壓器。 繞組的確定 本站具有三種電壓等級，選三繞組變壓器。 繞組的連接方式 考慮系統(tǒng)的并列同期要求以及三次諧波的影響，本站主變壓器

30、繞組連接方式選用 y0y011。采用“”接線的目的就是為三次諧波電流提供通路，保證主磁通和相電勢接 近正弦波，附加損耗和局部過熱的情況大為改善，同時限制諧波向高壓側(cè)轉(zhuǎn)移。 4 主接線方案的經(jīng)濟比較 本章是將方案 1 和方案 2 進行經(jīng)濟比較。經(jīng)濟計算是從國民經(jīng)濟整體利益出發(fā)，計 算電氣主接線各方案的費用和效益，為選擇經(jīng)濟上的最優(yōu)方案提供依據(jù)。在經(jīng)濟比較中， 一般有綜合投資和年運行費用兩大項。 4.1 方案 1 與方案 2 的綜合投資 (1)方案 1 的綜合投資(110kv 側(cè)、35kv 側(cè)和 10kv 側(cè)均采用單母分段接線形式) 主變：33.42=66.8 萬元 配電裝置 110kv 側(cè)：70

31、.8-9.27 2=52.26 萬元 35kv 側(cè)：27.66-2.79=24.57 萬元 10kv 側(cè)：7.5+0.554=9.7 萬元 以上各項數(shù)字及意義見表 4-1。 表 4-1 設(shè)備價格參數(shù)（萬元） 進出線數(shù)單母線分段 斷路器型號電壓 主變饋線投資 增、減一個 饋路投資 sw4-1101102470.89.27 sw2-35352627.362.79 sn3-1010267.50.55 z066.8+52.26+24.57+9.7=153.33 萬元 (其中，z0為主體設(shè)備的綜合投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置等設(shè)備的綜合 投資) z =z0(1+/100)=153.33(1+90

32、/100)=291.327 萬元 (其中， 為附加費用比例系數(shù)，110kv 取 90) (2)方案 2 的綜合投資(110kv 側(cè)采用內(nèi)橋接線、35kv 側(cè)和 10kv 側(cè)均采用單母線分段 接線) 主變：33.42=66.8 萬元 配電裝置 110kv 側(cè)：查發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料表 2-19,綜合投資 33.6 萬元 35kv 側(cè)：27.36-2.79=24.57 萬元 10kv 側(cè)：7.5+0.554=9.7 萬元 z066.8+33.6+24.57+9.7=134.67 萬元 (其中，z0為主體設(shè)備的綜合投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置等設(shè)備的綜合 投資) z=z0(1+/1

33、00)=134.67(1+90/100)=255.873 萬元 (其中， 為附加費用比例系數(shù)，110kv 取 90) 4.2 方案 1 與方案 2 的年運行費用 (1)方案 1 的年運行費用 p0=38.4kw q0=i0%sn/100=0.845000/100=360kvar pk(1-2)=229kwpk(1-3)=212kwpk(2-3)=181.6kw p1k=1/2(pk(1-2)+pk(1-3)-pk(2-3) =1/2(229+212-181.6) =129.7kw p2k=1/2(pk(1-2)+pk(2-3)-pk(1-3) =1/2(229+181.6-212) =99.3

34、kw p3k=1/2(pk(1-3)+pk(2-3)-pk(1-2) =1/2(212+181.6-229) =82.3kw pk=129.7+99.3+82.3=311.3kw uk(1-2)%=18uk(1-3)%=10.5uk(2-3)%=6.5 uk1%= 1/2(uk(1-2)%+ uk(1-3)%- uk(2-3)%) =1/2(18+10.5-6) =11 uk2%= 1/2(uk(1-2)%+ uk(2-3)%- uk(1-3)%) =1/2(18+6.5-10.5) =7 uk3%= 1/2(uk(2-3)%+ uk(1-3)%- uk(1-2)%) =1/2(6.5+10.

35、5-18) =-0.5 q1k= uk1%sn/100=1145000/100=4950kvar q2k= uk2%sn/100=745000/100=3150kvar q3k= uk3%sn/100=-0.545000/100=-225kvar qk=4950+3150-225=7875kvar tmax=5200h,cos=0.85,查 25 頁表 2-3 得 4000h s1=40/0.85+22/0.85=72.941mva s2=40/0.85=47.059mva s3=22/0.85=25.882mva 由以上數(shù)據(jù)可算出a： a=n(p0+kq0) t0+1/2n(pk+kqk)

36、(s12/sn2+s22/sn2+s32/sns3n) =2(38.4+0.1360)8000+1/4(311.3+0.17875) 72.9412/452+47.0592/452+25.8822/(45100)4000 =5442557.417kwh u1=a10-4+u1+u2 =0.065442557.41710-4+0.03291.327+0.005291.327=42.852 萬元 (2)方案 2 的年運行費用 u2=a10-4+u1+u2 =0.065442557.41710-4+0.03255.873+0.005255.873=41.611 萬元 4.3 最終方案確定 經(jīng)濟比較方

37、案 1 和方案 2 的綜合投資和年運行費用，方案 2 都低于方案 1，故最終確 定方案 2 為最優(yōu)方案，進行設(shè)計。 5 短路電流計算 5.1 短路電流計算的目的 在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的 目的主要有以下幾方面： （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(shè)備時，為了保證設(shè)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） 在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相相對地

38、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） 接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。 5.2 計算步驟 （1）選擇計算短路點 （2）畫等值網(wǎng)絡(luò)圖 首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支，線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機電抗用次 暫態(tài)電抗 xk。 選取基準容量 sb和基準電壓 ub(一般取平均電壓) 將各元件電抗換算為同一基準值的標么值 給出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號 （3）求計算電抗 xjs （4）由運算曲線查出(各電源供給的短路電流周期分量標幺值運算曲線只作到 xjs=3.5)。 （5）計算短路電流周期分量有名值和標幺值。 （6）計算短路電流沖擊

39、值。 （7）計算全電流最大有效值。 （8）計算短路容量。 （9）繪制短路電流計算結(jié)果表。 5.3 變壓器的參數(shù)計算 主變壓器參數(shù)計算 由表 3-1 查明，及經(jīng)濟比較時已算出： uk1%=11uk2%=7uk3%=-0.5 1 b*1 %11 100 x=0.244 10010045 kb n us s 2 b*2 %7100 x=0.156 10010045 kb n us s 3 b*3 %0.5 100 x=0.011 10010045 kb n us s 5.4 變電站網(wǎng)絡(luò)化簡 依據(jù)本變電站選定的接線方式及設(shè)備參數(shù)，進行網(wǎng)絡(luò)化簡見圖 5-1。 系統(tǒng)最大運行方式時，歸算到 sb100mva

40、,ub=uav的等值電抗 1 0.04 25 sx 系統(tǒng)經(jīng)雙回線給變電站供電 lgj-185 長度 24km 查表得，x1=0.41/km * 2 100 0.41 240.074 115 lx 圖 5-1 變電站網(wǎng)絡(luò)簡化圖 5.4.1 短路點 d1 的短路計算(主變 110kv 側(cè)) 110kv d1 0.04 0.074 0.074 圖 5-2 d1 點網(wǎng)絡(luò)簡化圖 網(wǎng)絡(luò)化簡見圖 5-2 所示。 xd*=0.04+0.074/2=0.077 所以 idz*=i”*=i*=i0.2*=12.987 * 1 dx ib=0.502ka 1153 100 3 b b u s i”= i= i0.2

41、=ib= i*ib= i0.2* ib=12.9870.502=6.519ka i ich=2.55i=2.556.519 =16.623 ka ich=1.52i=1.526.519=9.909ka s=iuav=6.519115=1298.7mva33 5.4.2 短路點 d2、d3 的短路計算(35kv 母線) 圖 5-3 d2 點網(wǎng)絡(luò)簡化圖 網(wǎng)絡(luò)化簡見圖 5-3 所示。 xd*= 0.077+(0.244+0.156)/2=0.277 所以 idz*=i”*=i*=i0.2*=3.610 * 1 dx ib=1.560ka 373 100 3 b b u s i”= i= i0.2=i

42、b= i*ib= i0.2* ib=3.6101.560=5.6316ka i ich=2.55i=2.555.6316=14.361 ka ich=1.52i=1.525.6316=8.560ka s=iuav=5.631637=361mva33 短路點 d3 計算與短路點 d2 計算完全相同，不重復(fù)計算。 5.4.3 短路點 d4、d5 的短路計算(10kv 母線) 圖 5-4 d4 點網(wǎng)絡(luò)簡化圖 網(wǎng)絡(luò)化簡見圖 5-4 所示。 xd*=0.077+(0.244-0.011)/2=0.1935 所以 idz*=i”*=i*=i0.2*=5.168 * 1 dx ib=5.499 ka 5 .

43、 103 100 3 b b u s i”= i= i0.2=ib= i*ib= i0.2* ib=5.1685.499=28.419ka i ich=2.55i=2.5528.419=72.467ka ich=1.52i=1.5228.419=43.197ka s=iuav=28.41910.5=516.8mva33 短路點 d5 的短路計算與短路點 d4 計算完全相同，不重復(fù)計算。(10kv 出線) 根據(jù)上述計算結(jié)果整理出各短路電流見表 5-1。 表 5-1 短路電流計算結(jié)果表 0s 短路 電流周 期分量 穩(wěn)態(tài) 短路 電流 02s 短路 電流 短 路 點 編 號 基準 電壓 ub ,kv

44、基準 電流 ib,ka 支 路 名 稱 電源 至短 路點 總電 抗 xd* i”*,kai”,kai * ,ka i ,ka i0.2* ,ka i0.2, ka 短路 沖擊 電流 ich, ka 全電流 最大有 效值 ich ,ka 短路 容量 sd ,mva 11150.502110k v 側(cè) 0.07712.98 7 6.51912.9 87 6.5 19 12. 987 6.51 9 16.62 3 9.9091298. 7 2371.56035kv 母線 0.2773.6105.631 6 3.61 0 5.6 316 3.6 10 5.63 16 1114.3618.560361

45、3371.56035kv 出線 0.2773.6105.631 6 3.61 0 5.6 316 3.6 10 5.63 16 14.36 1 8.560361 410.55.49910kv 母線 0.193 5 5.16828.41 9 5.16 8 28. 419 5.1 68 28.4 19 72.46 7 43.197516.8 510.55.49910kv 出線 0.193 5 5.16828.41 9 5.16 8 28. 419 5.1 68 28.4 19 72.46 7 43.197516.8 6 電氣主設(shè)備的選擇及校驗 正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運

46、行的重要條件。在進 行選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技 術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇發(fā)法也不完全相同， 但對它們的基本要求確是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選 擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定。 6.1 各回路最大持續(xù)工作電流一覽表 表 6-1 最大持續(xù)工作電流表 回路名稱計算公式及結(jié)果 主變 110kv 側(cè) g.max 1.051.05 45 i=0.248 33 110 n n s ka u 35kv 母線 g.max 1.051.05 45 i=0.799

47、 33 35 n n s ka u 35kv 出線 g.max /40/(0.85 5) i=0.155 33 35 n s n ka u 10kv 母線 g.max 1.051.05 45 i=2.728 33 10 n n s ka u 10kv 出線 g.max /22/(0.85 10) i=0.149 33 10 n s n ka u 6.2 斷路器的選擇及校驗 斷路器選擇原則： 在各種電壓等級的變電站設(shè)計中，斷路器是最為重要的一個電氣設(shè)備。在電力系統(tǒng) 的運行中，對斷路器的要求是十分高，不但要求它在正常工作條件下有足夠的接通和開 斷負荷電流的能力，而且要求它在短路的條件下，能夠?qū)Χ搪?/p>

48、電流有足夠的遮斷能力。 高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，把設(shè)備或線路接入電路或退出運行，起著 控制作用；當(dāng)設(shè)備或電路發(fā)生故障時，快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行， 起保護作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備。其最大特點是能斷開電路 中負荷電流和短路電流。 按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、 壓縮空氣斷路器、真空斷路器、sf6斷路器等。 斷路器型式的選擇，除應(yīng)滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和維 護，并以技術(shù)經(jīng)濟比較后確認。 目前國產(chǎn)的高壓斷路器在 110kv 主要是少油斷路器。 斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下： 1）電壓：

49、ug un ug-電網(wǎng)工作電壓 2）電流：ig.max in ig.max-最大持續(xù)工作電流 3）斷開電流：idt inbr idt- 斷路器實際斷開時間 t 秒的短路電流周期分量 inbr-斷路器額定斷開電流 4）動穩(wěn)定： ich imax imax-斷路器極限通過電流峰值 ich- 三相短路電流沖擊值 5）熱穩(wěn)定：itdzitt i- 穩(wěn)態(tài)三相短路電流 tdz - 短路電流發(fā)熱等值時間 it- 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流 其中 tdz=tz+0.05，tz由 =i /i和短路電流計算時間 t 決定，從發(fā)電廠電氣部分 課程設(shè)計參考資料p112，圖 51 查出短路電流周期分量等值時間 tz，從而

50、可計算出 tdz。 6.2.1 主變 110kv 側(cè)斷路器的選擇及校驗 1電壓：因為 ug=110kvun=110kv所以 ug= un 2電流：查表 6-1 得：ig.max=0.248ka248a 查158 頁表 5-26， 選出斷路器型號為 sw41101000 型見下表 6-2。 表 6-2 110kv 側(cè)斷路器參數(shù) 電壓, kv 斷開容量, mva 極限通過 電流,ka 熱穩(wěn)定電流, ka 重合性能 型號 額 定 最 大 額定電 流,a 額定斷 開電流 ,ka額定 重新*最大 有效 1s 4s 5s 10s 合閘時 間,s 固有分閘 時間,s電流休 止時間,s 重合 時間,s sw4

51、- 110 110 126100018.43500 300055323215.821 14.80.250.060.30.4 因為 in=1000aig.max=248a 所以 ig.max in 3斷開電流：idtinbr 因為 idt=6.519kainbr=18.4ka所以 idtinbr 4動穩(wěn)定：ichimax 因為 ich =16.623kaimax=55ka所以 ichimax 5熱穩(wěn)定：itdzitt 1 i i 取短路電流計算時間 t=4s (t 為后備保護動作時間和斷路器固有分閘時間之和) 查112 頁圖 5-1 得，tz=3.4s1s 所以 tdz=tz=3.4s 因為 i

52、tdz=6.51923.4=144.491(ka)2.s itt=15.824=998.56(ka)2.s 所以 itdzitt 經(jīng)以上校驗此斷路器滿足各項要求。 6.2.2 35kv 母線斷路器的選擇及檢驗 1電壓：因為 ug=35kvun=35kv所以 ug= un 2電流：查表 6-1 得：ig.max=0.779ka779a 查158 頁表 5-26， 選出斷路器型號為 sw2351000 型，見表 6-3。 表 6-3 35kv 母線斷路器參數(shù) 電壓,kv 極限通過電流, ka 型號 額 定 最大 額定 電流, a 額定斷開 電流,ka 額定斷 開容量, mva最大有效 4s 熱穩(wěn)

53、定電流, ka 合閘時 間,s 固有分閘 時間,s sw2-3535 40.5 100024.8150063.439.224.80.40.06 因為 in=1000aig.max=779a 所以 ig.max in 3斷開電流：idtinbr 因為 idt=5.6316kainbr=24.8ka所以 idtinbr 4動穩(wěn)定：ichimax 因為 ich =14.361kaimax=63.4ka所以 ichimax 5熱穩(wěn)定：itdzitt t=4 s 由和 t 查112 頁圖 5-1 得， tz=3.4s1s 1 i i 所以 tdz=tz=3.4s itdz=5.631623.4=107.

54、831(ka)2.s itt=24.824=2460.16(ka)2.s 所以 itdzitt 6.2.3 35kv 出線斷路器的選擇及校驗 1電壓：因為 ug=35kvun=35kv所以 ug= un 2電流：查表 6-1 得：ig.max=0.155ka155a 查158 頁表 5-26， 選出斷路器型號為 sw335600 型，見表 6-4。 表 6-4 35kv 出線斷路器參數(shù) 電壓,kv 極限通過電流, ka 型號 額 定 最大 額定 電流, a 額定斷開 電流,ka 額定斷 開容量, mva最大有效 4s 熱穩(wěn) 定電流, ka 合閘時 間,s 固有分閘 時間,s sw3-3535

55、40.5 6006.6400179.86.60.120.06 因為 in=600aig.max=155a所以 ig.max in 3斷開電流：idtinbr 因為 idt=5.6316kainbr=6.6ka所以 idtinbr 4動穩(wěn)定：ichimax 因為 ich =14.361kaimax=17ka所以 ichimax 5熱穩(wěn)定：itdzitt t=4 s1 i i 由和 t 查112 頁圖 5-1 得，tz=3.4s1s 所以 tdz=tz=3.4s itdz=5.631623.4=107.831(ka)2.s itt=6.624=174.24(ka)2.s 所以 itdzitt 6.

56、2.4 10kv 母線斷路器的選擇及校驗 1電壓：因為 ug=10kvun=10kv所以 ug= un 2電流：查表 6-1 得：ig.max=2.728ka2728a 查156 頁表 5-25， 選出斷路器型號為 sn3103000 型，見表 6-5。 表 6-5 10kv 母線斷路器參數(shù) 極限通過電流, ka 熱穩(wěn)定電流, ka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 最大有效1s5s10s 合閘時 間,s 固有分閘時 間,s sn3-10103000295007543.543.5 30210.50.14 因為 in=3000aig.max=27

57、28a所以 ig.max in 3斷開電流：idtinbr 因為 idt=28.419kainbr=29ka所以 idtinbr 4動穩(wěn)定：ichimax 因為 ich =72.467kaimax=75ka所以 ichimax 5熱穩(wěn)定：itdzitt t=5s1 i i 查112 頁圖 5-1 得，tz=4.4s1s 故 tdz=tz=4.4s itdz=28.41924.4=3553.614(ka)2.s itt=3025=4500(ka)2.s 所以 itdzitt 6.2.5 10kv 出線斷路器的選擇及校驗 1電壓：因為 ug=10kvun=10kv所以 ug= un 2電流：查表

58、6-1 得：ig.max=0.149ka149a 查156 頁表 5-25， 選出斷路器型號為 sn3102000 型，見表 6-6。 表 6-6 10kv 出線斷路器參數(shù) 極限通過電流, ka 熱穩(wěn)定電流, ka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 最大有效1s5s10s 合閘時 間,s 固有分閘時 間,s sn1-10102000295007543.543.5 21300.50.14 因為 in=2000aig.max=149a所以 ig.max in 3斷開電流：idtinbr 因為 idt=28.419kainbr=29ka所以 idti

59、nbr 4動穩(wěn)定：ichimax 因為 ich =72.467kaimax=75ka所以 ichimax 5熱穩(wěn)定：itdzitt 1 i i t=5s 查112 頁圖 5-1 得，tz=4.4s1s 故 tdz=tz=4.4s itdz=28.41924.4=3553.614(ka)2.s itt=3025=4500(ka)2.s 所以 itdzitt 63 隔離開關(guān)的選擇及校驗 隔離開關(guān)的選擇原則及技術(shù)條件 隔離開關(guān)形式的選擇，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等要素，進行綜合的 技術(shù)經(jīng)濟比較然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路器的選擇的技術(shù)條件相同。 隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電所常用的電器，它

60、需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)沒 有滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。 隔離開關(guān)的類型很多，按安裝地點不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目 又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。它對配電裝置的布置和占地面積有很大影響，選型 時應(yīng)根據(jù)配電裝置特點和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟條件來確定。本設(shè)計 110kv、35kv 側(cè)為 屋外布置，10kv 為屋內(nèi)布置。 隔離開關(guān)的技術(shù)條件與斷路器相同。 6.3.1 主變 110kv 側(cè)隔離開關(guān)的選擇及檢驗 1電壓：因為 ug=110kvun=110kv所以 ug= un 2電流：查表 6-1 得：ig.max=0.248ka248a 查165 頁表 5-