kV變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）1110kV110kV 變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘摘 要要電能是現(xiàn)代城市發(fā)展的主要能源和動(dòng)力。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。城市供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。因此，設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所，是極為重要的。本設(shè)計(jì)擬建設(shè)一座110kV 降壓變電所。變電所設(shè)計(jì)除了注重變電所設(shè)計(jì)的基本計(jì)算外，對(duì)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：變電所主接線方案的選擇；變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定；短路電流的計(jì)

2、算；主要電氣設(shè)備的選擇（斷路器，隔離開關(guān)，電壓互感器，電流互感器，母線及進(jìn)出線，避雷器） 。另外，繪制了電氣主接線圖，斷面圖、防雷接地及平面布置圖。圖紙規(guī)格與布圖規(guī)范都按照了電力系統(tǒng)相關(guān)的圖紙要求來進(jìn)行繪制。關(guān)鍵詞：變電所 電氣主接線 電氣設(shè)備選擇 防雷及接地華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）2目錄摘 要 .11 電氣主接線設(shè)計(jì) .41.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 .41.1.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 .41.1.2 對(duì)主接線設(shè)計(jì)的基本要求 .51.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟 .61.3 變電所電氣主接線設(shè)計(jì) .71.3.1

3、 原始資料及分析 .71.3.2 變電所電氣主接線的設(shè)計(jì) .81.4 變電所自用電接線設(shè)計(jì) .101.4.1 對(duì)所用電源的要求 .101.4.2 所用電源的引接 .111.4.3 所用電接線及供電方式 .111.4.4 變電所的自用電接線 .112 主變及所用變的選擇 .112.1 概述 .112.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 .122.3 主變壓器容量的選擇 .122.3.1 變電所負(fù)荷計(jì)算 .122.3.2 變電所主變及所用變?nèi)萘康拇_定 .132.4 繞組數(shù)和接線組別的確定 .132.5 調(diào)壓方式的選擇 .142.6 冷卻方式的選擇 .143 短路電流計(jì)算 .143.1 概述 .143.2 短路

4、電流計(jì)算的目的及假設(shè) .153.2.1 短路電流計(jì)算是變電站電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 .153.2.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 .153.2.3 短路計(jì)算基本假設(shè) .153.2.4 基準(zhǔn)值計(jì)算 .163.3 短路電流計(jì)算的步驟 .164 主要電氣設(shè)備的選擇 .174.1 一般原則 .174.2 高壓開關(guān)電器的選擇 .184.2.1 選擇條件 .184.2.2 隔離開關(guān)的配置 .194.3 互感器的選擇 .194.3.1 電流互感器的選擇 .204.3.2 電壓互感器的選擇 .214.4 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn) .21華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)

5、 （ 論論 文文 ）35 屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計(jì) .236 防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計(jì) .246.1 雷電過電壓的形成與危害 .246.2 電氣設(shè)備的防雷保護(hù) .246.3 避雷針保護(hù)范圍計(jì)算及避雷器的保護(hù)配置 .256.3 避雷器的選擇與配置 .286.4 接地設(shè)計(jì) .286.4.1 接地設(shè)計(jì)的原則 .296.4.2 接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析 .297 總平面布置設(shè)計(jì) .297.1 變電所的總平面布置規(guī)定 .297.2 本變電站的電氣設(shè)備布置 .308 設(shè)計(jì)計(jì)算書 .318.1 短路電流計(jì)算 .318.2 主要電氣設(shè)備的選擇 .338.2.1 各回路最大持續(xù)工作電流的計(jì)算 .338.2.2 斷路器和隔離

6、開關(guān)的選擇與校驗(yàn) .338.2.3 電流互感器的選擇及校驗(yàn) .358.2.4 電壓互感器的選擇及校驗(yàn) .378.2.5 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn) .378.2.6 避雷器的選擇 .40變電所主體設(shè)備型號(hào)表 .41致謝 .42參考文獻(xiàn) .43華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）41 1 電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線是發(fā)電廠、變電所設(shè)計(jì)的主體。采用何種主接線形式，與電力系統(tǒng)原始資料，發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬訂都有較大的影響。因此，主接

7、線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電所的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理的選擇主接線方式。1.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求1.1.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則1、 電氣主接線的基本原則為：電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國(guó)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(zhēng)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)、美觀的原則。在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書或委托書是必不可少的。設(shè)計(jì)的主接線應(yīng)滿足供電可靠

8、、靈活、經(jīng)濟(jì)、留有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。(1)接線方式：對(duì)于變電所的電氣接線，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。若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可采用線路分支接線。在 110kV220kV 配電裝置中，當(dāng)出線為 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。在樞紐變電所中，當(dāng) 110220kV 出線在 4 回及以上時(shí)，一般采用雙母接線。在大容量變電所中，為了限制 610kV 出線上的短路電流，一般可采用下列措施：變壓器分列運(yùn)行；在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器；采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器；出線上裝設(shè)電抗器

9、。(2)斷路器的設(shè)置根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務(wù)。(3)為正確選擇接線和設(shè)備，必須進(jìn)行逐年各級(jí)電壓最大最小有功和無功電力負(fù)荷的平衡。當(dāng)缺乏足夠的資料時(shí)，可采用下列數(shù)據(jù)：最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的 6070%，如主要是農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)則宜取 2030%；負(fù)荷同時(shí)率取 0.850.9，當(dāng)饋線在三回以下且其中有特大負(fù)荷時(shí)，可取0.951；華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）5功率因數(shù)一般取 0.8；線損平均取 5%。1.1.2 對(duì)主接線設(shè)計(jì)的基本要求電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展性等

10、四個(gè)方面的要求，其具體要求如下：1、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(duì)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。主接線可靠性應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路和變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。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。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(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電；3）變電所全部停運(yùn)的可能性。2、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢

11、修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單可靠，靈活合理，以節(jié)省斷路器、隔離開頭、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。要能使繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備或輕型電器。要求電能損失少，經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺(tái)數(shù)，要避免因兩次變壓而增加電能損失。主接線的靈活性要求有以下幾方面：1）調(diào)度靈活，操作簡(jiǎn)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)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行及對(duì)用戶的供電；3）

12、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：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。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(jiǎn)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)格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電所中，應(yīng)推廣采用直降式華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）6（110/

13、610kV）變壓器，以質(zhì)量可靠的簡(jiǎn)易電器代替高壓斷路器；2）占地面積小：電氣主接線設(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；3）電能損耗少：在變電所中，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(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。4、發(fā)展性：主接線可以容易地從初期接線方式過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，完成過渡期的改擴(kuò)建，且對(duì)一次和二次部分改動(dòng)工作量最少。1.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟電氣主接線的具體設(shè)計(jì)步驟如下：1、分析原始資料本工程情況包括變電所類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景） ，主變臺(tái)數(shù)及容量，

14、最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。電力系統(tǒng)情況包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（510 年） ，變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）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(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。主變壓器中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性問題。它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運(yùn)行安全以及對(duì)通信線路的干擾等。我國(guó)一般對(duì) 35kV 及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地） ，又稱小電流接地系統(tǒng)；對(duì)110kV 及以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng)

15、。負(fù)荷情況包括負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷的原始資料是設(shè)計(jì)主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系著發(fā)電廠和變電所電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間（510 年）的檢驗(yàn)。環(huán)境條件包括當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。特別是我國(guó)土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)予以重視。設(shè)備制造情況華華 北北 電電

16、 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）7這往往是設(shè)計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。2、主接線方案的擬定與選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，可擬定出若干個(gè)主接線方案（本期和遠(yuǎn)期） 。依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留 23 個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合最新技術(shù)，

17、最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案。擬定主接線方案的具體步驟如下：1)根據(jù)變電所和電網(wǎng)的具體情況，初步擬定出若干技術(shù)可行的接線方案。2)選擇主變壓器臺(tái)數(shù)、容量、型式、參數(shù)及運(yùn)行方式。3)擬定各電壓等級(jí)的基本接線型式。4)確定自用電的接入點(diǎn)、電壓等級(jí)、供電方式等。5)對(duì)上述各部分進(jìn)行合理組合，擬出 35 個(gè)初步方案，再結(jié)合主接線的基本要求對(duì)各方案進(jìn)行技術(shù)分析比較，確定出兩三個(gè)較好的待選方案。6)對(duì)待選方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，確定最終主接線方案。在進(jìn)行主接線方案的技術(shù)比較時(shí)，需要考慮主接線方案能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、保證供電可靠性以及電能質(zhì)量、運(yùn)行的安全和靈活性、自動(dòng)化程度、新設(shè)備新技術(shù)的應(yīng)用以

18、及擴(kuò)建的可能性等。3、短路電流計(jì)算為了選擇合理的電氣設(shè)備，需根據(jù)選定的電氣主接線進(jìn)行短路電流計(jì)算。1）主要電氣設(shè)備的配置和選擇按設(shè)計(jì)原則對(duì)隔離開關(guān)、互感器、避雷器等進(jìn)行配置，并選擇斷路器、隔離開關(guān)、母線等的型號(hào)規(guī)格。2）繪制電氣主接線圖將最終確定的主接線方案，按要求繪制相關(guān)圖紙，一般包括電氣主接線圖、平面布置圖、斷面圖等。1.3 變電所電氣主接線設(shè)計(jì)1.3.1 原始資料及分析1、原始資料變電所類型：110kV 降壓變電所電壓等級(jí)：110/10kV負(fù)荷情況：華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）810kV 側(cè)：最大 25MW，最小

19、14MW，Tmax=4800 小時(shí)，cos=0.85出現(xiàn)情況：110kV：2 回（架空線）10kV：10 回（電纜）系統(tǒng)情況:（1）110kV 母線短路電流標(biāo)幺值為 20（UB=Uav，SB=100MVA） ；（2）10kV 對(duì)端無電源。所用電率：0.5%環(huán)境條件：最高溫度 40,最低溫度-25，年平均溫度 20；土壤電阻率 400 歐米當(dāng)?shù)乩妆┤?40 日/年2、原始資料分析資料分析在變電所設(shè)計(jì)之前，因地制宜地分析變電所的容量、裝機(jī)臺(tái)數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)以及在系統(tǒng)中的地位等原始資料，并且查閱國(guó)家有關(guān)政策及技術(shù)規(guī)范，是整個(gè)變電所設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。這為后續(xù)的變電所主接線確定以及合理選擇主變壓器的容量及結(jié)構(gòu)提供

20、了重要依據(jù)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供的課題是 110kV 變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該變電所是一座降壓變電所。變電所有 110kV、10kV 兩個(gè)電壓等級(jí)，一次性設(shè)計(jì)并建成。其中 110kV 側(cè)有兩回來自電網(wǎng)的架空供電線路。10kV 側(cè)出線十回，最大負(fù)荷 25MW，最小負(fù)荷14MW，Tmax=4800 小時(shí)，cos=0.85。根據(jù)以上情況分析可知，系統(tǒng)直接通過 110kV 側(cè)母線向變電所主變壓器供電，所有負(fù)荷通過 10kV 側(cè)出線分配出去。考慮到該變電所供電負(fù)荷的重要性，應(yīng)選擇兩臺(tái)相同容量的主變壓器，以提高供電可靠性。本變電所與電力系統(tǒng)的連接情況，如圖 1-11.3.2 變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)華華 北

21、北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）9根據(jù)對(duì)原始資料的分析，可有如下電氣主接線的設(shè)計(jì)：1、110kV 側(cè)主接線方式擬定35110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，35110kV 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。3563kV 線路為 8 回及以上時(shí)，亦可采用雙母線接線。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 35110kV 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。本變電所 110kV 進(jìn)線為 2 回。因本

22、變電所屬區(qū)域性降壓變電所，且供電負(fù)荷比較重要，因此，110kV 側(cè)主接線形式可選擇為單母線或橋形接線。 （1）當(dāng)選擇單母線時(shí)優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)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。缺點(diǎn)：此種接線可靠性和靈活性較差，在任一元件（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。適用范圍：110200kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，3563kV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回，610kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回，才采用單母線接線方式，故不選擇單母接線。（2）當(dāng)選擇橋形接線時(shí)當(dāng)只有兩臺(tái)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

23、橋接線。內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長(zhǎng)，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。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。為檢修斷路器，不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時(shí)增設(shè)并聯(lián)旁路隔離開關(guān)以供檢修時(shí)使用。當(dāng)線路故障時(shí)需停相應(yīng)的變壓器。橋形接線具有接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、造價(jià)低、易于發(fā)展成為單母分段或雙母線接線等優(yōu)點(diǎn)。比較上述兩種方案：?jiǎn)文妇€雖然接線簡(jiǎn)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，此種接線可靠性和靈活性較差，在任一元件（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，故不采用單母線

24、接線；而橋形接線接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、造價(jià)低、易于發(fā)展成為單母分段或雙母線接線等優(yōu)點(diǎn)，兼顧了可靠性和靈活性。又因本變?nèi)A華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）10電所屬于區(qū)域性降壓變電所，沒有穿越功率，故 110kV 側(cè)應(yīng)選擇內(nèi)橋接線。2、10kV 側(cè)主接線方式擬定根據(jù)原始資料分析可知，10kV 側(cè)出線為十回，且供電負(fù)荷較大。610kV 配電裝置出線回路數(shù)目為 6 回及以上時(shí)，可采用單母線分段接線，為提高可靠性還可裝設(shè)旁路母線。當(dāng)選擇單母線分段接線時(shí)優(yōu)點(diǎn)：用斷路器對(duì)母線分段后，對(duì)重要用戶可從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一

25、段母線故障后分段斷路器自動(dòng)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。缺點(diǎn)：當(dāng)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停電；當(dāng)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)要向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。適用范圍：610kV 配電裝置出線回路為 6 回及以上時(shí)；3563kV 配電裝置出線回路數(shù)為 48回時(shí)；110220kV 配電裝置出線回?cái)?shù)為 34 回時(shí)。（2）當(dāng)選擇單母分段帶旁路母線接線時(shí)優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)造成全所停電，調(diào)度靈活，保證對(duì)重要用戶的供電，任一出線斷路器故障或檢修時(shí)可以用旁路斷路器代路送電，使線路不停電；且占地面積小，設(shè)備投資少。缺點(diǎn):此種接線多裝了價(jià)格較高的斷

26、路器和隔離開關(guān)，增大了投資。單母分段帶旁路母線接線滿足可靠性和靈活性要求，投資也比雙母線接線少。比較上述兩種方案：?jiǎn)文阜侄谓泳€當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電，可提高供電可靠性和靈活性。當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電，可提高供電可靠性和靈活性。單母分段帶旁路母線雖然使用設(shè)備較少，減少了投資，設(shè)置旁路設(shè)施的目的也是為了減少在斷路器檢修時(shí)對(duì)用戶供電的影響，但在本變電站中 110kV 側(cè)采用 SF6 斷路器時(shí)，因 SF6 斷路器檢修周期可長(zhǎng)達(dá) 510 年甚至 20 年，故可不

27、必裝設(shè)旁路母線，這樣又會(huì)降低供電可靠性，故不易采用；故 10kV 側(cè)應(yīng)選擇單母分段接線。1.4 變電所自用電接線設(shè)計(jì)1.4.1 對(duì)所用電源的要求華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）11據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)程，對(duì) 35110kV 變電所的所用電源有如下要求：有兩臺(tái)及以上主變時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)容量相同、可互為備用的所用工作變壓器，每臺(tái)工作所用變按全所計(jì)算負(fù)荷選擇，兩臺(tái)所用變壓器可分別由主變最低電壓等級(jí)的不同母線段引接，如有可靠的 635kV 電源聯(lián)絡(luò)線，也可將一臺(tái)接于聯(lián)絡(luò)線斷路器外側(cè)；如能從變電所外引入可靠的低壓所用備用電源時(shí)，亦可裝設(shè)一臺(tái)所用

28、變壓器。只有一回電源進(jìn)線時(shí)，如果采用交流控制電源，宜在電源進(jìn)線斷路器外側(cè)裝設(shè)一臺(tái)所用變壓器；如果采用直流控制電源，并且主變?yōu)樽岳涫綍r(shí)，可在主變最低電壓等級(jí)母線上裝設(shè)一臺(tái)所用變壓器。1.4.2 所用電源的引接（1）當(dāng)所內(nèi)有較低電壓母線時(shí)，一般均由較低電壓母線上引接 12 臺(tái)所用變壓器，這種引接方式具有經(jīng)濟(jì)性和可靠性較高的特點(diǎn)。（2）當(dāng)有可靠的 635kV 電源聯(lián)絡(luò)線，將一臺(tái)所用變壓器接于聯(lián)絡(luò)線斷路器外側(cè)，更能保證所用電的不間斷供電，這種引接方式對(duì)采用交流操作的變電所及取消蓄電池而采用硅整流或復(fù)式整流裝置取得直流電源的變電所尤為必要。1.4.3 所用電接線及供電方式（1）所用電系統(tǒng)采用 380/2

29、20V 中性點(diǎn)直接接地的三相四線制，動(dòng)力和照明合用一個(gè)電源。（2）所用電母線采用按工作變壓器劃分的分段單母線，相鄰兩段工作母線間可配置分段斷路器或聯(lián)絡(luò)斷路器，各段同時(shí)供電、分列運(yùn)行。由于其負(fù)荷允許短時(shí)停電，工作母線段間不裝設(shè)自動(dòng)投入裝置，以避免備用電源投合在故障母線上時(shí)擴(kuò)大為全部所用電停電事故。1.4.4 變電所的自用電接線根據(jù)所用電源的引接要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性和可靠性本變電所從 10kV 母線不同段上引接 2 臺(tái)所用變壓器，考慮到單母線分段接線簡(jiǎn)單、清晰、操作方便，投資少等特點(diǎn)，所用電 380/220V 側(cè)接線方式選擇單母線分段接線。2 2 主變及所用變的選擇主變及所用變的選擇2.1 概述在各

30、級(jí)電壓等級(jí)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(jí)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(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng) 510 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(tái)數(shù)過多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）12而且會(huì)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(zhǎng)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

31、供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。35110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，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確定。在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺(tái)以上主變壓器。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于70%的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷。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

32、選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。2.2 主變壓器臺(tái)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 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 10kV 母線上。若全所停電后，將影響整個(gè)供電區(qū)域的供電，因此選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，以及配合電氣主接線的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)避免一臺(tái)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(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜

33、選擇輕型設(shè)備。考慮到兩臺(tái)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(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān) 70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺(tái)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，510 年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020 年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)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，該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(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(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)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

34、證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般性能的變電所，當(dāng)一臺(tái)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70%80%。該變電所是按 70%全部負(fù)荷來選擇。華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）132.3.1 變電所負(fù)荷計(jì)算要選擇主變壓器和所用變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計(jì)算各側(cè)的負(fù)荷，包括 10kV 側(cè)負(fù)荷和所用電負(fù)荷。（1）10kV 側(cè)負(fù)荷計(jì)算10kV 側(cè)負(fù)荷容量可由以下公式得出：max10coskVPS式中 -10kV 側(cè)負(fù)荷容量（kVA） ；10kVS -最大負(fù)荷（kW）;maxP -功率因數(shù)。co

35、s因此 10kV 側(cè)負(fù)荷容量為max1025 100029411.76cos0.85kVPSkVA主變的總?cè)萘繛椋?029411.76kVSSkVA總（2）所用電負(fù)荷計(jì)算根據(jù)原始資料中所用電率為 0.5%，所以所用負(fù)荷為：0.5%0.005 29411.76147.0588SSkVA總所2.3.2 變電所主變及所用變?nèi)萘康拇_定由以上對(duì)變電所負(fù)荷的計(jì)算可得變電所的兩臺(tái)主變每臺(tái)主變?nèi)萘繛椋?0%0.7 29411.7620588.232TSSkVA總主兩臺(tái)所用變每臺(tái)的容量為：147.0588SkVAT所故選兩臺(tái) 25000kVA 的主變壓器及兩臺(tái) 160kVA 的所用變壓器就可以滿足負(fù)荷要求。2.

36、4 繞組數(shù)和接線組別的確定該變電所有兩個(gè)電壓等級(jí)，所以選用雙繞組變壓器，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。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“Y”和三角形“D”兩種，因此，變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定，我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”連接；35kV 都采用“Y”連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）14圈接地；35kV 以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”連接。若變壓器低壓側(cè)電壓等級(jí)為 380/220V，則三相繞組采用“yn0”連接。35110

37、kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，在有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，宜裝設(shè)兩臺(tái)容量相同可互為備用的所用變壓器，分別接到母線的不同分段上。變電所的所用負(fù)荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。變電所的主要負(fù)荷是變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設(shè)備、油處理設(shè)備、檢修工具以及采暖、通風(fēng)、照明、供水等。這些負(fù)荷容量都不太大，因此變電所的所用電壓只需 0.4kV 一級(jí)，采用動(dòng)力與照明混合供電方式。所以本變電所主變繞組連接方式為：110kV 側(cè)“YN” ；10kV 側(cè)“D” ；所用變壓器繞組連接方式為：10kV 側(cè)“Y” ；0.4kV 側(cè)“yn0” 。2.5 調(diào)壓方式的選擇為了保證變電所的供

38、電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。通過變壓器的分接頭開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。普通型的變壓器調(diào)壓范圍小，僅為5%，而且當(dāng)調(diào)壓要求的變化趨勢(shì)與實(shí)際相反（如逆調(diào)壓）時(shí)，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭方法就無法滿足要求。另外，普通變壓器的調(diào)整很不方便，而有載調(diào)壓變壓器可以解決這些問題。它的調(diào)壓范圍可達(dá) 30%，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)反送功率，要求母線電壓恒定，保證供電質(zhì)量情況下，有載調(diào)壓變壓器，可以實(shí)現(xiàn)，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時(shí)，有載調(diào)壓可解決，因此選用有載調(diào)壓變壓器比較合適。2.6 冷卻方式的選擇主變壓器一般采用

39、的冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫空氣冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻、水內(nèi)冷?？紤]到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性，要求及維護(hù)工作量，首選自然風(fēng)冷冷卻方式，當(dāng)容量大于等于 8000kVA 時(shí)，選擇強(qiáng)迫空氣冷。最終主變選擇三相風(fēng)冷雙繞組有載調(diào)壓變壓器，參數(shù)如下：所用變選擇 S9 系列三相油侵銅繞組變壓器，其參數(shù)如下表：額定電壓（kV）損耗（kW）額定容量（kVA）高壓低壓連接組標(biāo)號(hào)空載負(fù)載阻抗電壓（%）空載電流（%）16010.50.4Yyn00.42.241.4額定電壓（kV）型號(hào)額定容量（kVA）高壓低壓連接組標(biāo)號(hào)空載損耗（kW）負(fù)載損耗（kW）阻抗電壓（%）空載電流（%）SFZ9

40、-25000/11025000/2500011081.25%10.5YNd1121.2110.710.50.46華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）153 3 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算3.1 概述電力系統(tǒng)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)生各種形式的短路，因?yàn)槎搪窌?huì)破壞電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)用戶的正常供電造成影響。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(duì)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

41、相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)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(huì)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 短路電流計(jì)算的目的及假設(shè)3.2.1 短路電流計(jì)算是變電站電氣設(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

42、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(duì)地的安全距離。4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。5）按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。3.2.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)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 510 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)

43、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(duì)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華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）16時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)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。3.2.3 短路計(jì)算基本假設(shè)1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)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

44、）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。3.2.4 基準(zhǔn)值計(jì)算高壓短路電流計(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：Sj = 100MVA基準(zhǔn)電壓：Uj =Uav =1.05Un （其中 Uav 為平均額定電壓；Un 為電力線路額定電壓。）根據(jù)此式算出變電站兩個(gè)電壓等級(jí)的平均額定電壓分別為：10.5、115kV。當(dāng)基準(zhǔn)容量 Sj（MVA）與基準(zhǔn)電壓 Uj（kV）選定后，基準(zhǔn)電流 Ij（kA）與基準(zhǔn)電抗Xj（）便已決定：基準(zhǔn)電流：3jjjSIU基準(zhǔn)電抗：23jjjjjUUXSI3.3 短路電流計(jì)算的步驟短

45、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(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，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(duì)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： （其中為電源對(duì)短路點(diǎn)的等值電抗標(biāo)幺值）1diIXX有名值：didijIII 5）計(jì)算短路沖擊電流值，短路全電流最大有效值，短路容量華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）17短路沖擊電流值： （其中為沖擊系數(shù)，變電站母線上?。?MMdiiK IMK1.8MK短路全電流最大有效值：1.

46、52MdiII短路容量： （其中為短路點(diǎn)的正常額定電壓）3dndiSU InU在標(biāo)幺值計(jì)算中，取基準(zhǔn)電壓,則有：jNUU33dndiddijnjSU ISISU I利用這一關(guān)系，短路功率就很容易的由短路電流求得：ddjdijSS SIS6）列出短路電流計(jì)算結(jié)果具體結(jié)果見設(shè)計(jì)計(jì)算書。4 4 主要電氣設(shè)備的選擇主要電氣設(shè)備的選擇4.1 一般原則由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。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)共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：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

47、考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；2.應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(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.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；5.與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致；6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)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。1.電壓 選用的電器允許最高工作電壓 Umax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓 UNSmax,即，UmaxUNSmax2.電流華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）18 選用的電氣設(shè)備的額定電流 IN 不得

48、低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流 Imax，即INImax校驗(yàn)的一般原則：1.電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的最大短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流；2.用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定；3.短路的熱穩(wěn)定條件 2kttQIkpapQQQ /22221012dddptttQIII22()apQTIkAs式中 Qk在計(jì)算時(shí)間 td內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（kA2S） ； Qp短路電流周期分量的熱效應(yīng)（kA2S） ； Qap短路電流非周期分量的熱效應(yīng)（kA2S） ； Itt 秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA） ； t 電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流

49、時(shí)間（s） ； 次暫態(tài)短路電流周期分量有效值（kA） ；在無限大容量電力系統(tǒng)中次暫態(tài)I電流等于短路電流； td/2時(shí)刻短路電流周期分量有效值（kA） ；/2dtI td時(shí)刻短路電流周期分量有效值（kA） ；dtI td 短路熱效應(yīng)的計(jì)算時(shí)間（s） ，td=tpr+tab；其中，tpr是繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，tab是斷路器分閘時(shí)間； T非周期分量等效時(shí)間，與短路點(diǎn)及短路時(shí)間 td有關(guān)。4.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時(shí)電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是：IesMesMIii式中 短路沖擊電流峰值及其有效值（kA） ；MiMI電氣設(shè)備允許通過動(dòng)穩(wěn)定電流的峰值和有效值（kA） 。

50、esiesI華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）194.2 高壓開關(guān)電器的選擇4.2.1 選擇條件 選擇高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)和高壓負(fù)荷開關(guān)的長(zhǎng)期工作條件基本相同，區(qū)別在于它們的短路校驗(yàn)的內(nèi)容不同，如隔離開關(guān)和負(fù)荷開關(guān)不校驗(yàn)短路開斷電流。1、種類和型式的選擇：根據(jù)用途、安裝地點(diǎn)、安裝方式、結(jié)構(gòu)類型和價(jià)格因素等綜合條件合理選擇高壓開關(guān)電器。2、額定電壓選擇：開關(guān)電器的額定電壓應(yīng)等于或大于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓，即UNUNs3 額定電流選擇：開關(guān)電器的額定電流應(yīng)等于或大于通過斷路器，隔離開關(guān)的長(zhǎng)期最大負(fù)荷電流，即INImax4、斷

51、路器的開斷電流選擇：斷路器的允許開斷電流 INbr應(yīng)大于或等于斷路器實(shí)際開斷時(shí)間的次暫態(tài)短路電流，即NbrII5、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)開關(guān)電器允許的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 ies應(yīng)大于或等于流過開關(guān)的三相短路沖擊電流 ik，即iesik6、熱穩(wěn)定校驗(yàn)開關(guān)電器 t 秒熱穩(wěn)定電流 It 算出的允許熱效應(yīng)大于或等于通過開關(guān)的短路電流2tI t熱效應(yīng)，即Qk2tI t4.2.2 隔離開關(guān)的配置隔離開關(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

52、成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）202）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) 12 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）接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

53、可以裝設(shè)。4.3 互感器的選擇互感器包括電壓互感器（TV）和電流互感器（TA） ，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用以交換電壓和電流，分別向測(cè)量?jī)x表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況。1、互感器的作用有：1）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值。使測(cè)量?jī)x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。2 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(cè)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

54、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。3、電壓互感器的特點(diǎn)：1）容量很小，類似于一臺(tái)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(cè)量?jī)x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)。4、互感器的配置：1）為滿足測(cè)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(duì)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配制。對(duì)三相非直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配制；4）6220kV 電壓等級(jí)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)

55、視和檢測(cè)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。華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）214.3.1 電流互感器的選擇1、按一次回路額定電壓和電流選擇電流互感器的一次額定電壓和電流必須滿足：UNUNs ； INImax式中 UNs電流互感器所在電網(wǎng)的額定電壓（kA） ；UN、 IN電流互感器的一次額定電壓和電流；Imax電流互感器一次回路最大工作電流（A） 。2、電流互感器種類和形式選擇在選擇互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇。35kV 以下的屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，根據(jù)

56、安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35kV 以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，在有條件時(shí)，如回路中有變壓器套管，穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資，減少占地。3、熱穩(wěn)定檢驗(yàn)電流互感器熱穩(wěn)定能力常以 1s 允許通過的熱穩(wěn)定電流或一次額定電流 IN1的倍數(shù)tIKt來表示，故熱穩(wěn)定校驗(yàn)式為： Qk或（Kt IN1）2 Qk2tI4、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電流互感器常以允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流或一次額定電流最大值（IN1）的倍數(shù) Kes（動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)）表示其內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力，故內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定可用下式校驗(yàn)：iesiM或iM 21es2NIK4.3.2 電壓互感器的選擇

57、1、按一次回路額定電壓選擇為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確度等級(jí)下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接系統(tǒng)電壓 UNs應(yīng)在 1.160.85UNI范圍內(nèi)變動(dòng)，滿足下列條件，即：0.85UNIUNs1.2UNI2、種類和形式選擇電壓互感器的中分類和形式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇。例如：在6235kV 屋內(nèi)配電裝置中一般采用油浸式或澆注式；110220kV 配電裝置，一般采用串級(jí)式電磁式電壓互感器；在 200kV 及其以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器。 華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）223

58、、熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)TV 與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，TV 本身不遭受短路電流作用，因此不校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。4.4 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn)1、導(dǎo)體材料、類型和布置方式一般采用鋁或鋁合金材料作為導(dǎo)體材料。常用的軟導(dǎo)線有鋼芯鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線和擴(kuò)徑導(dǎo)線，后者多用于 330kV 及以上的配電裝置。矩形導(dǎo)體一般只用于 35kV 及以下、電流在 4000A 及以下的配電裝置中。槽形導(dǎo)體一般用于 40008000A 的配電裝置中。管形導(dǎo)體用于 8000A 及以上的大電流母線上，或用于 110kV 及以上的配電裝置中。導(dǎo)體的散熱和機(jī)械強(qiáng)度與導(dǎo)體布置方式有關(guān)。導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小、短路電流水

59、平和配電裝置的具體情況而定。2、導(dǎo)體截面選擇導(dǎo)體截面可按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。除配電裝置的匯流母線外，對(duì)于年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大、傳輸容量大、長(zhǎng)度在 20m 以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇。按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇。其計(jì)算式為：KIalImax式中 Imax導(dǎo)體所在回路中的最大持續(xù)工作電流； Ial在額定環(huán)境溫度 0=25時(shí)導(dǎo)體允許電流； K與實(shí)際溫度和海拔有關(guān)的綜合修正系數(shù)。（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(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) Tmax，將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度 J。導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截

60、面為下式：maxISJ式中 Imax正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流。應(yīng)盡量選擇接近上式計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)截面。當(dāng)無合適規(guī)格的導(dǎo)體時(shí)，為節(jié)省投資，允許選擇小于經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面的允許電流還必須滿足KIalImax。3 電暈電壓校驗(yàn)電暈放電將引起電暈損耗、無線電干擾、噪聲和金屬腐蝕等許多不利影響。當(dāng) 110kV所選導(dǎo)線截面積大于 50mm2時(shí)，可不作電暈電壓校驗(yàn)。矩形導(dǎo)體不作電暈電壓校驗(yàn)。4、熱穩(wěn)定校驗(yàn)華華 北北 電電 力力 大大 學(xué)學(xué) 成成 人人 教教 育育 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) （ 論論 文文 ）23校驗(yàn)式為：min/KSQC式中 C熱穩(wěn)定系數(shù)，C 值與導(dǎo)體材料及工作溫度有關(guān)