變電站的設計設計

1、畢業(yè)論文（設計）原創(chuàng)性聲明畢業(yè)論文（設計）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設計）是我在導師的指導下進行的研究工本人所呈交的畢業(yè)論文（設計）是我在導師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設計）（設計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名：作者簽名： 日期：日期： 畢

2、業(yè)論文（設計）授權使用說明畢業(yè)論文（設計）授權使用說明本論文（設計）作者完全了解本論文（設計）作者完全了解*學院有關保留、使用畢業(yè)論文（設計）學院有關保留、使用畢業(yè)論文（設計）的規(guī)定，學校有權保留論文（設計）并向相關部門送交論文（設計）的電的規(guī)定，學校有權保留論文（設計）并向相關部門送交論文（設計）的電子版和紙質(zhì)版。有權將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論子版和紙質(zhì)版。有權將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。學?？梢怨颊撐模ㄔO計）的全部或文（設計）進入學校圖書館被查閱。學校可以公布論文（設計）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設計）在解密后適用

3、本規(guī)定。部分內(nèi)容。保密的論文（設計）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名：作者簽名： 指導教師簽名：指導教師簽名： 日期：日期： 日期：日期： 注 意 事 項1.設計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論文正文字數(shù)不少于 1.2 萬字。3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文

4、（復印件） 。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用 a4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂3）其它摘要摘要隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益加深。國家提出了加

5、快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng) 110kv 變電站建設迅猛發(fā)展。由于建設地點地理條件的錯綜復雜和其他客觀條件限制，如何設計城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng) 110kv 變電站是國家城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設中需要研究和解決的一個重要課題。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，變電站可靠的運行與國民經(jīng)濟的發(fā)展密切相關。本次設計為 110kv 變電站電氣部分初步設計，并繪制了電氣主接線圖。通過對原始資料的分析，從可靠性、靈活性和經(jīng)濟性等方面考慮，確定了 110kv，35kv，10kv 以及站用電的主接線。然后又通過負荷計算確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，然后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結果，對斷路器，隔

6、離開關，電流互感器，電壓互感器，母線進行了選型和校驗。之后，對變電站進行了相應的防雷保護規(guī)劃，從而完成了一次部分的設計。最后，對變電站的主變壓器進行相應的保護規(guī)劃以及配電裝置設計，從而完成了 110kv 電氣部分的設計。關鍵詞關鍵詞：變電站； 一次部分； 防雷保護；主變保護abstractwith the development of economy and the improvement of peoples living standard,the requirement of power quality is increasing. the country put forward to a

7、ccelerate city net and rural power grid construction and transformation, stimulating domestic demand,development plan, city net and 110kv substation construction of the rapid development ofrural power network. due to the construction site of geographical conditions of perplexingand other objective c

8、onditions, how to design the network of city and rural 110kv substation, is a national network of city and rural construction, transformation of the need to study and solve main task.transformer substation is an important part of power system, and its reliability is closely related with the developm

9、ent of national economy. the design is the preliminary design of 110 kv transformer substation electrical part ,and draw main electrical one-line diagram. the 110 kv,35kv,10 kv and the main lines are determined by analyzing the concerning load data (including its security, economy and reliability).

10、meanwhile, the number, capacity and type of the main transformer are made certain through the load calculation . then, according to the results of calculating of the maximum work electric current and short circuits, high voltage breaker, isolator switches, current transformer, voltage transformer an

11、d bus-bar can be selected, and after designing lightning protection , the primary design of 110 kv electricity primary system is completed .then,the conservation programme for the main transformer is made and the power distribution unit is designed.and the design of 110 kv electricity primary system

12、 is completed.keywords: substation; primary systerm; lightning protection; main transformer protection目錄目錄1 緒論.11.1 原始資料分析.11.2 設計的工作應遵循的主要原則.11.3 本次設計的主要內(nèi)容.21.4 本章小結.22 電氣主接線.32.1 電氣主接線概述.32.2 選擇電氣主接線時的設計原則.32.3 變電站主接線設計的基本要求.32.4 電氣主接線的具體設計步驟.42.5 本變電站電氣主接線設計.52.5.1 110kv 側(cè)主接線方案.52.5.2 35kv 側(cè)主接線方案

13、.62.5.3 10kv 側(cè)主接線方案.82.5.4 站用電接線方案.92.6 本章小結.93 負荷計算及變壓器選擇.103.1 負荷分類及定義.103.2 各側(cè)負荷的大小.103.3 主變壓器的選擇.113.3.1 主變壓器臺數(shù)的確定.113.3.2 主變壓器容量的確定.113.3.3 變電站主變壓器型式的選擇.123.4 所用變壓器的選擇.143.4.1 所用變臺數(shù)的確定.143.4.2 所用變?nèi)萘康拇_定.153.4.3 所用變型式的選擇.153.5 無功補償和電容器的選取.153.6 本章小結.174 最大持續(xù)工作電流及短路計算.194.1 各回路最大持續(xù)工作電流.194.2 短路計算.

14、194.2.1 短路電流計算的目的.194.2.2 短路電流計算的一般規(guī)定.194.2.3 短路計算基本假設.204.3 短路計算步驟.204.4 短路電流計算結果.234.5 本章小結.235 電氣設備的選擇.255.1 電氣設備的選擇原則.255.2 電氣設備和載流導體選擇的一般條件.255.3 斷路器的選擇.265.3.1 110kv 側(cè)斷路器的選擇.275.3.2 35kv 側(cè)斷路器選擇.285.3.3 10kv 側(cè)斷路器選擇.295.4 隔離開關的選擇.305.4.1 110kv 側(cè)隔離開關.315.4.2 35kv 側(cè)隔離開關.315.4.3 10kv 側(cè)隔離開關.325.5 電流

15、互感器的選擇.335.5.1 110kv 電流互感器的選擇.345.5.2 35kv 側(cè)電流互感器的選擇.355.5.3 10kv 側(cè)電流互感器.355.6 電壓互感器的選擇.365.6.1 電壓互感器的選擇依據(jù).365.6.2 110kv 側(cè)電壓互感器選擇.385.6.3 35kv 側(cè)電壓互感器選擇.385.6.4 10kv 側(cè)電壓互感器選擇.385.7 母線導體的選擇.395.7.1 母線的分類及特點.395.7.2 110kv 側(cè)母線選擇.415.7.3 35kv 側(cè)主母線的選擇.425.7.4 10kv 側(cè)母線選擇.435.8 高壓熔斷器的選擇.435.8.1 35kv 側(cè)熔斷器選擇.

16、445.8.2 10kv 側(cè)高壓熔斷器選擇.445.9 避雷器的選擇.445.10 主要電氣設備選擇結果.455.11 本章小結.456 繼電保護規(guī)劃.466.1 變壓器保護.466.2 線路保護.476.2.1 110kv 中性點直接接地電網(wǎng)線路保護配置.476.2.2 35kv 及以下中性點非直接接地電網(wǎng)中線路保護配置.476.3 母線保護.486.4 本章小結.487 變電站的防雷保護.507.1 避雷針.507.2 閥型避雷器.517.3 進線段保護.517.4 三繞組變壓器的防雷保護.527.5 本章小結.528 配電裝置設計.538.1 設計要求.538.1.1 滿足安全凈距的要求

17、.538.1.2 施工、運行和檢修的要求.538.2 本站各電壓等級配電裝置設計.548.3 本章小結.54致謝詞.55參考文獻.56附錄.5711 緒論緒論1.1 原始資料分析站址情況：群英 110kv 變電站處于焦作市山陽區(qū)，地平，交通便利，進出線方便，空氣污染微輕。環(huán)境條件：變電站選在黃沙土地上，突然電阻率 p=500 歐每米。平均海拔 200 米，最高氣溫 40 度，最低氣溫-10 度，年平均氣溫 20 度，最熱月平均氣溫 30 度，土壤濕度 25 度。冬季主導風向：西北；最大風速 25 米每秒；覆冰厚度 8 毫米。系統(tǒng)情況：系統(tǒng)通過 110kv1，2 修武 t 型架空線路向變電站供電

18、，距離 30km，系統(tǒng)最大運行方式折算至設計變電站高壓母線的阻抗標幺值 0.15，sj=100mva。系統(tǒng)容量設計時計算值為 500mva。表 1-1 負荷情況分析電壓等級負荷名稱每回最負荷（kva）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長度東城花園50000.851架空15槐店鄉(xiāng)90000.851架空8耐火材料廠50000.851架空7化肥廠100000.851架空11白鯊針布40000.851架空3保險公司70000.851架空435kv機械廠80000.851架空517 中20000.91架空5醫(yī)院30000.81架空3農(nóng)藥廠7000.821架空7紫水小區(qū)12000.851架空4紫旋庭院10000.

19、81架空5鑫鴛鴦集團5000.81架空2面粉廠6000.851架空510kv區(qū)政府20000.851架空71.2 設計的工作應遵循的主要原則（1）變電所的設計應根據(jù)工程的 510 年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結合，以2近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能。（2）變電所的設計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結合國情合理地確定設計方案。（3）變電所的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則。（4）變電所的設計必須遵循國家有關標準和規(guī)范的規(guī)定，如35110kv 變電所設計規(guī)范 。1.3 本次設計的主要內(nèi)容（1）原始資料分析；（2）電氣主接線的

20、設計；（3）主變壓器的選擇；（4）無功補償和電容器的選??；（5）最大持續(xù)工作電流及短路計算；（6）主要電氣設備的選擇；（7）繼電保護規(guī)劃；（8）防雷保護設計；（9）配電裝置設計。1.4 本章小結國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)110kv 變電站建設迅猛發(fā)展。現(xiàn)在許多變電站采用計算機監(jiān)控，電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，電力企業(yè)也努力實現(xiàn)降低成本，確保安全運行。因此，變電站的設計應該按照國家相關規(guī)程設計，并且考慮多方面的因素以求取得最佳的經(jīng)濟技術效益。32 電氣主接線電氣主接線2.1 電氣主接線概述電氣主接線又稱電氣一次接線，它是將電氣設備以規(guī)定的圖形和文字符號，

21、按電能的生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關要求繪制的單相連接圖。它是發(fā)電廠和變電所高電壓大電流的電氣部分主體結構，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的重要組成部分。它表明了各種設備的數(shù)量及連接情況，決定了可能存在的運行方式，影響運行的可靠性和靈活性。電氣主接線決定了電氣設備的選擇，配電裝置的布置還決定了繼電保護和控制的方式。2.2 選擇電氣主接線時的設計原則主接線的設計必須經(jīng)過技術與經(jīng)濟的充分了論證比較，綜合考慮各個方面的影響因素，最終得到實際工程確認的最佳方案。主接線設計的基本原則為：以下達的設計任務書為依據(jù)，根據(jù)國家現(xiàn)行的“安全可靠、經(jīng)濟適用、符合國情”的電力建設與發(fā)展的方針，嚴格按照技術規(guī)定和標準，結合工程實際

22、的具體特點，準確地掌握原始資料，保證設計方案的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。2.3 變電站主接線設計的基本要求電氣主接線設計的基本要求概括地說應包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三個方面，以下對各方面做具體介紹。（1）可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)的首要要求。因故障或檢修，導致的停電機會越少、停電影響范圍越小、停電時間越短、停電后恢復供電越快，供電可靠性就越高。分析電力系統(tǒng)可靠性時，要考慮發(fā)電廠和變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負荷類型和類別、設備制造水平及運行經(jīng)驗等諸多因素。主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個方面：斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；線路、斷路器或母線故障，以及母線或母線隔離開關檢修

23、時，盡量減少停運的出線回路數(shù)和停運時間，并保證對全部 i 類及全部或大部分 ii 類負荷的供電。盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機組停運時，不應危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。（2）靈活性電力系統(tǒng)應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性應包括以下幾個方面：操作的方便性：電氣主接線應該在服從可靠性的基本要求下，接線簡單，操作步4驟少，以便于運行人員掌握，從而避免誤操作。調(diào)度的方便性：正常運行時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便的改變運行方式；在發(fā)生故障時，要能盡快的切除故障，使停電時間最短、影響范圍最小，不致過多的影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。擴建的方便性：對于要擴建的發(fā)電廠和

24、變電站，其主接線應有擴建的方便性。尤其是火電廠和變電站，在設計主接線時應有發(fā)展擴建的余地?？梢匀菀椎貜某跗谶^渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小。（3）經(jīng)濟性在設計主接線時，主要矛盾發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。設計時應該在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性應從以下幾個方面考慮：降低一次投資：主接線應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器避雷器等一次設備的投資，要能使控制保護不過復染，以利于運行并節(jié)約二次設備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設備或輕型電器；在終端或分支變電站推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器。節(jié)約占地

25、面積：主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約用地條件，以節(jié)省構架、導線、絕緣子及安裝費用。可能的條件下，采取一次設計，分期投資、投建，盡快產(chǎn)生經(jīng)濟效益。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。電能損耗少：在變電站中電能損耗主要來自于變壓器，經(jīng)濟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。2.4 電氣主接線的具體設計步驟(1) 分析原始資料 本工程情況 變電站類型，設計規(guī)劃容量（近期，遠景） ，主變臺數(shù)及容量等。 電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（510 年） ，變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。 負荷情

26、況 負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。 環(huán)境條件 當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。 設備供貨情況 為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、5制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。(2) 擬定主接線方案根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定出若干個主接線方案。因為對出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結構等考慮不同，會出現(xiàn)多種接線方案。應依據(jù)對主接線的基本要求，結合最新技術，確定最優(yōu)的技術合理、經(jīng)濟可行的主接線方

27、案。(3) 短路電流計算對擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。(4) 主要電器選擇包括高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、母線等電器的選擇。(5) 繪制電氣主接線圖將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。2.5 本變電站電氣主接線設計2.5.1 110kv 側(cè)主接線方案依據(jù)電力工程電氣設計手冊最終出線回路數(shù) 24 回、主變壓器 23 臺時，可采用線路變壓器組、橋形、擴大橋形、單母線和單母線分段接線。因為 110kv 主接線在系統(tǒng)中有重要地位，會直接影響本地區(qū)的供電，可靠性要求較高，并且后期可能會根據(jù)負荷的增長進行擴建，故選擇單母線與單母線分段接線進行比較，選擇最

28、優(yōu)接線方案。單母線接線如圖 2-1 所示圖 2-1 單母線接線圖主要優(yōu)缺點：單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件(母線及母線隔離開關)等故障或6檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電,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。適用范圍：110220kv 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 回時選用。單母

29、線分段接線如圖 2-2 所示圖 2-2 單母分段接線圖主要優(yōu)缺點：用斷路器，把單母線接線的母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個冋路，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故障或檢修時，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，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍：110220kv 配電裝置的出線冋路數(shù)為 34 回；3563kv 配電裝置的出線回路數(shù)為 48 冋；610kv 配電裝置出線為 6 回及以上時選用。在可靠性與靈活性方面第 ii 種方案明顯合理，雖

30、然此站僅有兩回出線，但考慮到此站為一重要的終端變電站，需要較高的可靠性和靈活性，經(jīng)綜合分析，決定選第 ii種方案為設計的最終方案。2.5.2 35kv 側(cè)主接線方案依據(jù)電力工程電氣設計手冊35kv 配電裝置有出線 48 回時，宜采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接線時，可增設旁路母線。但因為雙母線接線本身可靠性較高，故而 35kv60kv 采用雙母線接線時，不宜設置旁路母線，有條件時可設置旁路隔離開關。綜合上述分析，篩選得到以下兩種接線方案。單母分段接線如圖 2-3 所示7主要優(yōu)缺點：用斷路器，把單母線接線的母線分段后，對重要

31、用戶可以從不同段引出兩個回路，但是此時架空線路可能出現(xiàn)交叉穿越，影星系統(tǒng)穩(wěn)定性；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故障或檢修時，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，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建。圖 2-3 單母分段接線圖適用范圍：110220kv 配電裝置的出線冋路數(shù)為 34 回；3563kv 配電裝置的出線回路數(shù)為 48 冋；610kv 配電裝置出線為 6 回及以上時選用。雙母線接線如圖 2-4 所示圖 2-4 雙母線接線圖主要有缺點：它具有供電可靠、

32、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，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，不裝設“跨條” ，則該回路在檢修期需要停電。對于，110220kv 輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110220kv 雙母線接線的配電裝置中，當 110kv 出線回路數(shù)達 7 回，或 220kv 出線回路數(shù)達 5 回時，一般應裝設專用旁路母線。8適用范圍：110220kv 配電裝置出線回路數(shù)為 5 回及以上時，或當 110220kv 配電裝置在系統(tǒng)中處于重要地位，出線回路為 4 回及以上時。3563kv 配電裝置，當

33、出線回路數(shù)超過 8 回時，或連接的電源較多、負荷較大時；610kv 配電裝置，當短路電流較大、出線需要帶電抗器時選用。相比而言，方案在可靠性和靈活性上優(yōu)勢明顯，然而本站中 35kv 側(cè)出線不多，并且選用方案能滿足可靠性與靈活性的要求，且經(jīng)濟性較好，故選用實用性較好的方案。2.5.3 10kv 側(cè)主接線方案依據(jù)電力工程電氣設計手冊10kv 配電裝置有出線 6 回以上時，宜采用單母線分段接線，也可采用單母分段帶旁路的接線方式。單母分段接線如圖 2-5 所示圖 2-5 單母分段接線圖主要優(yōu)缺點：單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件

34、(母線及母線隔離開關)等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電,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。適用范圍：110220kv 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 回時選用。單母帶旁路接線如圖 2-6 所示：9圖 2-6 單母帶旁路接線圖這種接線方式適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為 35110kv 的變電站較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。方案在

35、可靠性上稍有提升，但是經(jīng)濟性上卻比比方案差，考慮到設置旁路母線的條件所限(35kv60kv 出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時間短，約為 23 天。)，綜合考慮而言，采用方案。2.5.4 站用電接線方案一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式，故提出單母線分段接線。兩臺站用變壓器分別從 10kv 母線處引接，正常情況下可分列運行，分段開關設有自動投入裝置，每臺站用變壓器應能擔負本段負荷的正常供電，在另一臺站用變壓器故障或檢修停電時，工作者的站用變壓器應能擔負另一段母線上的重要負荷，以保證變電站的正常運行。站用電接線如圖 2-7 所示：圖 2-7 單母線分段接線圖綜上所述可選擇

36、110kv 側(cè)采用單母分段接線為主接線，35kv 側(cè)采用單母分段接線為主接線，10kv 側(cè)采用單母分段線接線為主接線，站用電為單母分段接線。2.6 本章小結10主接線代表了變電站電氣部分主體結構，是本次設計的首要部分。本次主接線設計主要考慮負荷情況（如負荷大小、出線回數(shù)、負荷未來預測） ，然后按照國家相關設計規(guī)程選出適合的兩到三種接線方案，進而對這些接線方案進行對比選出最適合本地區(qū)的主接線方案。113 負荷計算及變壓器選擇負荷計算及變壓器選擇3.1 負荷分類及定義（1）在電力系統(tǒng)中，按重要性的不同將負荷分為三類：i 類負荷：即使短時停電也將造成人員傷亡和重大設備損壞的最重要負荷，如礦井、醫(yī)院、

37、電弧煉鋼爐等。其供電要求是：任何時間都不能停電。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。ii 類負荷：停電將造成減產(chǎn)、使用戶蒙受較大的經(jīng)濟損失的負荷，如重要的工礦企業(yè)等。供電要求：僅在必要時可短時停電（幾分鐘到幾十分鐘） 。iii 類負荷： i、ii 類負荷以外的其它負荷，必要時可長時間停電。（2）本設計中的負荷分析如下東城花園：居民生活小區(qū)對供電無特殊要求屬于三級負荷。槐店鄉(xiāng)：負責整個鄉(xiāng)的電力供應，若中斷供電將大面積停電，屬于一級負荷。耐火材料廠：若中斷供電，影響不大，所以應屬于三級負荷?；蕪S：化肥廠的生產(chǎn)過程伴隨著許多化學反應過程，一旦電力供應中止了就會造成產(chǎn)品報廢，造成極大的經(jīng)濟損失，所以應屬

38、于一級負荷。白鯊針布：若中斷紡織廠的電力供應，就會引起跳線，打結，從而使產(chǎn)品不合格，所以應屬于二級負荷。保險公司：若中斷供電，影響不大，所以屬于三級負荷。機械廠：機械廠的生產(chǎn)過程與電聯(lián)系不是非常緊密，若中止供電，不會帶來太大的損失，所以應屬于二級負荷。17 中：學校屬于一級負荷。醫(yī)院：若中斷供電將造成人員的生命危害，所以屬于一級負荷。農(nóng)藥廠：農(nóng)藥廠的生產(chǎn)過程伴有化學反應，若停電就會造成產(chǎn)品報廢，應屬于一級負荷。紫水小區(qū)：生活小區(qū)屬于三級負荷。紫旋庭院：生活小區(qū)屬于三級負荷。鑫鴛鴦集團：中斷供電不會造成重大的經(jīng)濟損失，屬于二級供電。面粉廠：若中斷供電，影響不大，所以應屬于三級負荷。區(qū)政府：是國家

39、政府屬于一級負荷。3.2 各側(cè)負荷的大小 （3-1） ncti=11+ %cospsk12式中：某電壓等級的計算負荷；cs同時系數(shù)；tk該電壓等級的線損率；%p用戶的負荷； 負荷所對應的功率因數(shù)cos35kv 側(cè)負荷如下：35k=0.9 +vs（5 9+5+10+4+7+8） 0.85 (1 5%)53.36mva10kv 側(cè)負荷如下：10k=0.9 (2/0.93/0.80.7/0.82 1.2/0.85 1/0.80.5/0.80.6/0.852/0.85) (1 5%)12.447vsmva110kv 側(cè)負荷如下：110k35k10k=+53.36+12.447=65.807vvvsss

40、mva3.3 主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器，用于兩種電壓等級交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡變壓器。變壓器是變電站中的主要電氣設備之一，其擔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，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，需合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術上的不合理。3.3.1 主變壓器臺數(shù)的確定主變臺數(shù)確定的要求：（1）對樞紐變電站，在中、低壓側(cè)已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。（2）對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型專用變電站，在設計時可裝設三臺主變壓器，以提高供電可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影

41、響供電，變電站中一般裝設兩臺主變壓器。當裝設三臺及三臺以上時，變電站的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡較復雜，且投資增大，同時增大了占用面積和配電設備及用電保護的復雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復雜化?？紤]到兩臺主變壓器同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔 70%的負荷保證全變電站的正常供電?？紤]到該變電站為一重要地區(qū)變電站，與地方用電緊密聯(lián)系。故選用兩臺主變壓器，并列運行且容量相等。3.3.2 主變壓器容量的確定（1）主變壓器容量一般按變電所建成后 510 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到13遠期 1020 年負荷發(fā)展。對城郊

42、變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。（2）根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮到當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的 7080。有以上規(guī)程可知，此變電所單臺主變的容量為：3510() 0.7(53.36 12.447) 0.746.06kvkvsssmva所以應選兩臺容量為 50mva 的主變壓器3.3.3 變電站主變壓器型式的選擇選擇主變壓器型式時應主要考慮相數(shù)，繞組數(shù)，繞組接線組別，調(diào)壓方式，及冷卻方式等。（

43、1）相數(shù)的確定主變選擇三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、運輸條件和可靠性要求等因素。容量為 300mw 及以下機組單元接線的變壓器和 330kv 及以下電力系統(tǒng)中，一般都應選用三相變壓器。因為單臺變壓器組占地多、相對投資大、運行損耗也大，同時配電裝置復雜，維修工作量大，故本變電站選用三相變壓器。（2）繞組數(shù)的確定電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結構分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。本站經(jīng) 110kv 降壓為 35kv 和 10kv 兩個電壓等級，多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個繞組通過容量應達到該變壓器額定容量的 15%以上，否

44、則繞組未能充分利用，反而不如選用兩臺雙繞組變壓器在經(jīng)濟上更為合理。變壓器各側(cè)的功率與該主變?nèi)萘康谋戎担焊邏簜?cè)：65807 0.8/50000=1.050.15中壓側(cè)：533600.8/50000=0.8540.15低壓側(cè)：124470.8/50000=0.1990.15由以上可知此變電所中的主變壓器應采用三繞組。（3）繞組接線組別在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素，主變的接線組別一般都選用 ynd11 接線。14變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運行。電力系統(tǒng)常用的繞組連接方式只有星形(y)和三角形()兩種。變壓器

45、三相繞組的連接方式應根據(jù)具體工程來確定。我國 110kv 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用 yn 連接，中性點直接接地；35kv 采用 y 連接，其中性點多通過消弧線圈接地；10kv 系統(tǒng)中性點不接地，繞組多采用連接。（4）調(diào)壓方式的確定包括無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，其調(diào)壓范圍分別在 10%（22.5%）以內(nèi)和30%。發(fā)電廠或變電站很少采用有載調(diào)壓，220kv 及以上的降壓變壓器僅在電網(wǎng)電壓變化較大時采用有載調(diào)壓。110kv 及以下變壓器應至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓，因為這種方式容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動。（5）冷卻方式電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量不同而異，一般有以下幾種類型。

46、 自然風冷卻。一般適于 7500kva 以下較小容量變壓器。為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管形輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。 強迫空氣冷卻。簡稱為風冷式。容量大于 10000kva 的變壓器，常采用人工風冷。 強迫油循環(huán)水冷卻。大容量變壓器采用潛油泵強迫油循環(huán)，同時用冷水對油管道進行冷卻，帶走變壓器中熱量。 強迫油循環(huán)風冷卻。類似于強迫油循環(huán)水冷，采用潛油泵強迫油循環(huán)，同時用風扇對油管進行冷卻。 強迫油循環(huán)導向冷卻。它是利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯的油道中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，而變壓器上層熱油用潛油泵抽出，經(jīng)過水冷卻器或風冷卻器冷卻后，再由潛油

47、泵注入變壓器油箱底部，構成變壓器的油循環(huán)。近年來大型變壓器都采用這種冷卻方式。此變壓器容量大于10000kva，有上面分析可知，宜選用強迫空氣冷卻方式，即風冷式。附：主變型號的表示方法第一段：漢語拼音組合表示變壓器型號及材料第一部分：相數(shù) s三相；d單相第二部分：冷卻方式 j油浸自冷； f油浸風冷； s油浸水冷；g干式；n氮氣冷卻； fp強迫油循環(huán)風冷卻；sp強迫油循環(huán)水冷卻15第三部分：繞組數(shù) s三繞組 f分裂繞組第四部分：調(diào)壓方式 z有載調(diào)壓表 3-1 主變壓器參數(shù)型 號sfsz9-50000/110容 量50 mva容 量 比100 100 100高壓11081.25%中壓38. 522

48、.5%阻抗電壓低壓10.5聯(lián)結組號ynyn0d11空載58.8kw損耗負載225kw空載電流0.91%高-中10.5%高-低17.8%阻抗電壓中-低6.5 %3.4 所用變壓器的選擇變電站的站用負荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。變電站的主要負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備、油處理設備、檢修工具以及采暖、通風、照明、供水等。這些負荷容量都不太大，因此變電站的站用電壓只需 0.4kv 一級，采用動力與照明混合供電方式。380v 站用電母線可采用低壓斷路器（即自動空氣開關）或閘刀進行分段，并以低壓成套配電裝置供電。3.4.1 所用變臺數(shù)的確定35110kv 變

49、電所設計規(guī)范規(guī)定，對大中型變電站，通常裝設兩臺站用變壓器。因站用負荷較重要，考慮到該變電站具有兩臺主變壓器和兩段 10kv 母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設兩臺站用變壓器，分別從 110kv 側(cè)兩條分段母線引接，并采用暗備用的方式。163.4.2 所用變?nèi)萘康拇_定站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應滿足經(jīng)常的負荷需要和留有 10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用?？紤]到兩臺站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當任意一臺變壓器因故障被切斷后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。s 站=96.075/(1-10%)= 106

50、kva3.4.3 所用變型式的選擇10kv 級 s9 系列三相油浸自冷式銅線變壓器，是全國統(tǒng)一設計的新產(chǎn)品，是我國國內(nèi)技術經(jīng)濟指標比較先進的銅線系列配電變壓器。表 3-2 站用變壓器參數(shù)型號s9-125/10容量（kva）125高壓（kv）10額定電壓低壓（kv）0.4阻抗電壓4%連接標號y， yn0空載350損耗（w）短路1750空載電流1.8%3.5 無功補償和電容器的選?。?）無功補償?shù)淖饔茫弘娏ο到y(tǒng)的無功功率平衡主要的目的是為了保證電壓質(zhì)量，無功功率遵循的是分（電壓）層和分（供電）區(qū)就地平衡的原則。為達到就地平衡必須分層分區(qū)進行無功補償。合理的無功補償和有效的電壓控制，不但可保證電壓質(zhì)

51、量，還將提高電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。進行無功功率的就地平衡的原因是電力系統(tǒng)供電區(qū)域幅員寬廣，從降低網(wǎng)絡損耗和改善電壓質(zhì)量考慮，無功功率不易長距離輸送，負荷所需的無功功率應盡量就地供應。在正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無17功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。從發(fā)電機和高壓輸電線供給的無功功率，遠遠滿足不了負荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設

52、備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設無功補償裝置的道理。（2）無功補償?shù)脑恚喊丫哂腥菪怨β守摵傻难b置與感性功率負荷并接在同一電路，當容性負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量，而感性負荷釋放能量時，容性負荷吸收能量，能量在兩種負荷之間交換。這樣，感性負荷所吸收的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償，這就是無功補償?shù)脑怼＃?）電站的無功補償終端變電所的并聯(lián)電容器補償主要是為了提高電壓和補償主變壓器的無功損耗。各組應能隨電壓波動實現(xiàn)自動投切。110kv 電壓等級的變電所一般均應配置可投切的無功補償設備，補償設備大部分連接在變電所的母線上，也有的補償裝置是并聯(lián)或串聯(lián)在線路上。對于直接供電

53、的變電所，安裝的容性無功量應約等于裝置所在母線上的負荷按提高功率因數(shù)所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量。變電所的并聯(lián)電容器裝置是電力系統(tǒng)無功補償?shù)闹匾O備，應優(yōu)先選用，主要是為了提高電壓和補償主變壓器的無功損耗。此時，各組應能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波動不應超過 2.5%。因此本站在 10kv 側(cè)增添一些電容器柜，以進行無功補償，盡量達到無功功率就地平衡。三相交流電路功率因數(shù)的數(shù)學表達式為 （3-2）22cos =3pppsuipq式中：p有功功率，kw；q無功功率，kvar； s視在功率，kva；u線電壓有效值，kv；i線電流有效值，a。隨著電路的性質(zhì)不同，的數(shù)值在 01

54、之間變化，其大小取決于電路中電感、cos18電容及有功負荷的大小。當時，表示電源發(fā)出的視在功率全為有功功率，即cos =1s=p，q=0；當時，則 p=0，表示電源發(fā)出的功率全為無功功率，即 s=q。所cos =0以符合的功率因數(shù)越接近 1 越好。（4）無功補償容量選擇通常情況下 110kv 的變電所是在 35kv 母線和 10kv 母線上進行無功補償。本變電所設計是在 10kv 母線上進行無功補償，對系統(tǒng) 10kv 母線側(cè)進行無功補償，將功率因數(shù)提高至 0.92。10kv 側(cè)補償前的功率因數(shù)為：1011cos p /s11000/124470.884負荷所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量為： 1101

55、q p (tantan ) p (tan(arccos0.884)tan(arccos0.92) 11000 (0.52880.25)3067kvarc由表查得選用 gr-1c-08 型，電壓為 10kv，容量 qc=270kvar 的電容器柜，則柜數(shù)：306711.36q270ccqn 取十二，因此本設計采用的無功補償裝置為十二組 gr-1c-08 型，電壓為 10kv 容量為 qc=270kvar 的電容器柜。（5）無功補償裝置的設置本次設計的并聯(lián)電容器補償裝置，采用斷路器來投切，向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的容性無功，已補償多余的的感性無功，減少電網(wǎng)有功損耗和提高電壓質(zhì)量。 串聯(lián)電抗器作用如下：

56、降低電容器組的涌流倍數(shù)和涌流頻率，是得益于選擇回路設備和保護電容器；與電容器容抗全調(diào)諧后，組成某次諧波的交流濾波器，可降低該次諧波電壓值；若處于過調(diào)諧狀態(tài)下，即為一種并聯(lián)電容器裝置，并部分的降低該次諧波電壓值，提高電壓質(zhì)量。 熔斷器作用：本設計用噴逐式熔斷器來保護電容器。 放電裝置：為了安全放電及繼電保護的需要，放電裝置選用專用的放電線圈。3.6 本章小結在各電壓等級的變電站中，變壓器是變電站中的主要電氣設備之一，它擔任著向用戶輸送功率，或者在兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負19荷增長情況，本章首先對負荷情況進行了分析計算，根據(jù)負荷情況完成對主變?nèi)萘?、臺數(shù)以及型式的選擇，

57、以取得最佳的運行效果。然后，對 10kv 側(cè)進行無功補償，以提高電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)絡損耗。204 最大持續(xù)工作電流及短路計算最大持續(xù)工作電流及短路計算4.1 各回路最大持續(xù)工作電流（4-1）maxmax= 3nsu i式中：所統(tǒng)計各電壓側(cè)負荷容量maxs各電壓等級額定電壓nu最大持續(xù)工作電流maxi則最大持續(xù)工作電流為 （4-maxmax=is3nu2）各側(cè)的最大持續(xù)工作電流如下：35kv 側(cè)max=53.36i3 35 =k（）0. 88 a10kv 側(cè)max=12.447i3 10 =k（）0. 719 a110kv 側(cè)max=65.807i3 110 =k（）0. 345 a表 4-1 各

58、側(cè)最大持續(xù)工作電流結果電壓等級（kv）1103510最大持續(xù)工作電流(ka)0.3450.880.7194.2 短路計算4.2.1 短路電流計算的目的（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）為了保證電力系統(tǒng)安全運行，在設計選擇電氣設備時，都要用可能流經(jīng)該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證該設備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。（3）為了盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動地使有關斷路器跳閘。為了合理配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數(shù)，需進行短路計算。

59、4.2.2 短路電流計算的一般規(guī)定（1）應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，一般為本21期工程建成后 510 年。（2）確定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應僅按在切換過程中可能并列運行的接線方式。（3）在各種短路類型中應選短路類型最嚴重的情況，一般按照三相短路進行計算。（4）在正常接線方式時通過設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。（5）在工程設計中，短路電流計算一般采用實用計算，即在一定的假設條件下算出短路電流的各個分量。4.2.3 短路計算基本假設（1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；（2）所有電源的電動勢相位角相同；（3）電力系統(tǒng)中

60、各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；（4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；（5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；（6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。4.3 短路計算步驟所選出的 sfsz9-50000/110 型變壓器參數(shù)。=10.5 =17.8 =6.51 1u%1-2u%2-3u%s11 11 32 321 22 31 331 32 31 2u %1/ 2(u%u%u%)1/ 2 (10.517.86.5)10.9u %1/ 2(u%u%u%)1/ 2 (10.56.517.8)0.40u %1/ 2(u%u%u%)1/ 2 (1