某110KV變電站電氣一次部分設(shè)計

1、44 44題目：廣州某110KV變電站電氣一次部分 學(xué) 生：指導(dǎo)教師： （三峽大學(xué)科技學(xué)院電氣系） 摘 要：電能的開發(fā)和利用，是人類征服自然過程中所取得的具有劃時代意義的光輝成就。它消除了黑夜對人們生活和生產(chǎn)勞動的限制，大大延長了人類用于創(chuàng)造財富的勞動時間，改善了勞動條件，豐富了人們的生活。在現(xiàn)代文明中，電是不能被貯存的，只能當時生產(chǎn)然后馬上投入使用。所以，在電力系統(tǒng)中，變電站是不可或缺的。關(guān)鍵詞：變電站 主接線 設(shè)備 前 言變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行。電氣主接線是變電站設(shè)計的首要任務(wù)，也是構(gòu)成電

2、力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。電氣主接線的擬訂直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。 本次設(shè)計為廣州某110KV變電站電氣一次設(shè)計，分為文獻綜述、開題報告、設(shè)計計算書、設(shè)計圖紙等四個部分。所設(shè)計的內(nèi)容力求概念清楚，層次分明。本文是在電氣信息工程系陳江艷老師的精心指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計期間，我認真的揣摩所學(xué)的專業(yè)書籍，在設(shè)計的選題和設(shè)計思路上給了我很多的指導(dǎo)和幫助。本文從主接線、短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇等幾方面對變電站設(shè)計進行了闡述，并繪制了電氣主接線等相關(guān)設(shè)計圖紙。由于本人水平有限，設(shè)計部是很專業(yè)，錯誤和不妥之處在所難免，敬請

3、各位老師批評指正。設(shè)計說明書一、 原始資料1.1 地區(qū)電網(wǎng)的特點廣州今年最高用電負荷將達到1030萬千瓦，成為全國第5個突破往前負荷的城市。昨日（19日），廣州市建委、廣州供電局和各相關(guān)單位共商今年電網(wǎng)發(fā)展。據(jù)了解，因變電站布點仍滿足不了現(xiàn)有的用電需求，造成廣州結(jié)構(gòu)性缺電。所以，廣州今年將投資67.23億元建設(shè)電網(wǎng)，計劃新建變電站15個左右。1.2 建站規(guī)模(1)變電站類型：110kV 變電工程(2)主變臺數(shù)：最終兩臺（要求第一期工程全部投入）(3)電壓等級：110kV、35kV、10kV(4)出線回數(shù)及傳輸容量110kV 出線2 回本變系統(tǒng) 30000kW 72km LGJ150備用兩回35

4、kV 出線7 回；最大負荷功率為10000KVA，cos =0.8，Tmax=4000h10kV 出線10 回最大負荷3600KVA，cos=0.8，Tmax=3600h，均為一般用戶1.3 環(huán)境條件(1)當?shù)刈罡邷囟葹?5, 年最低溫度為0；(2)當海拔高度不大于1000米；(3)當?shù)氐卣鸺壊桓哂?級；(4) 當?shù)乩妆┤諗?shù)為20 日/年。1.4 電氣主接線建議110kV采用單母線分段帶旁路接線，35kV、10 kV 均采用單母線分段接線。二、電氣主接線設(shè)計電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各

5、種電氣設(shè)備，并依照相應(yīng)的技術(shù)要求連接起來。把變壓器、斷路器等按預(yù)期生產(chǎn)流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。2.1 主接線的設(shè)計原則和要求主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設(shè)計的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計，直接

6、關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設(shè)計的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，力爭使其技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。2.1.1 電氣主接線的設(shè)計原則電氣主接線的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便

7、，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。(1)接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，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。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110kV220kV 配電裝置中，當出線為2 回時，一般采用橋形接線；當出線不超過4 回時，一般采用分段單母線接線。在樞紐變電站中，當110220kV 出線在4 回及以上時，一般采用雙母接線。在大容量變電站中，為了限制610kV 出線上的短路電流，一般可采用下列措施：變壓器分列運行；在變壓器回路中裝置分裂電抗

8、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。(2)主變壓器選擇主變壓器臺數(shù)：為保證供電可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當只有一個電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設(shè)一臺。對于大型樞紐變電站，根據(jù)工程具體情況，當技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。主變壓器容量：主變壓器容量應(yīng)根據(jù)510 年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，并應(yīng)考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。對裝設(shè)兩臺變壓器的變電站，每臺變壓器額定容量一般按Sn=0.7Pm選擇Pm為變電站最大負荷。這樣，當一臺變壓器停用時，可保證對70%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力40%，則可保證對88%

9、負荷的供電。由于一般電網(wǎng)變電站大約有25%的非重要負荷，因此，采用Sn=0.7Pm，對變電站保證重要負荷來說多數(shù)是可行的。對于一、二級負荷比重大的變電站，應(yīng)能在一臺停用時，仍能保證對一、二級負荷的供電。主變壓器的型式：一般情況下采用三相式變壓器。具有三種電壓的變電站，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到15%Sn 以上時，可采用三繞組變壓器。其中，當主網(wǎng)電壓為110220kV，而中壓網(wǎng)絡(luò)為35kV 時，由于中性點具有不同的接地形式，應(yīng)采用普通的三繞組變壓器；當主網(wǎng)電壓為220kV 及以上，中壓為110kV 及以上時，多采用自耦變壓器，以得到較大的經(jīng)濟效益。(3)斷路器的設(shè)置根據(jù)電氣接線方式，每回

10、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)。(4)為正確選擇接線和設(shè)備，必須進行逐年各級電壓最大最小有功和無功電力負荷的平衡。當缺乏足夠的資料時，可采用下列數(shù)據(jù)：最小負荷為最大負荷的6070%，如主要是農(nóng)業(yè)負荷時則宜取2030%；負荷同時率取0.850.9，當饋線在三回以下且其中有特大負荷時，可取0.951；功率因數(shù)一般取0.8；線損平均取5%。2.1.2 設(shè)計主接線的基本要求在設(shè)計電氣主接線時，應(yīng)使其滿足供電可靠，運行靈活和經(jīng)濟等項基本要求。(1)可靠性：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要求。在研究主接線時，應(yīng)全面地看待以下幾個問題：可靠性的客觀衡量標準

11、是運行實踐，估價一個主接線的可靠性時，應(yīng)充分考慮長期積累的運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設(shè)計技術(shù)規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經(jīng)驗的總結(jié)。設(shè)計時應(yīng)予遵循。主接線的可靠性，是由其各組成元件（包括一次設(shè)備和二次設(shè)備）的可靠性的綜合。因此主接線設(shè)計，要同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響?？煽啃圆⒉皇墙^對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所則可能還不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾方面考慮：斷路器檢修時，能否不影響供電。線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對

12、重要用戶的供電。變電站全部停運的可能性。(2)靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面。調(diào)度靈活，操作簡便：應(yīng)能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調(diào)配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。檢修安全：應(yīng)能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運行及對用戶的供電。擴建方便：應(yīng)能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴建過渡時，在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，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)濟性：在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資

13、；要使控制、保護方式不過于復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當限制短路電流，以選擇價格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電站中，應(yīng)推廣采用直降式（110/610kV）變壓器，以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。占地面積?。弘姎庵鹘泳€設(shè)計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、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器。電能損耗少：在變電站中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器。應(yīng)經(jīng)濟合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。2.2 主接線的設(shè)計步驟電氣主接線的具體設(shè)計步驟如下：(1)分析原始資料本工程情況 變電站類型，設(shè)計規(guī)

14、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)氐臍鉁亍穸?、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(shè)備制造情況 為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)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(shè)計任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬

15、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(jié)構(gòu)等考慮不同，會出現(xiàn)多種接線方案。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，結(jié)合最新技術(shù)，確定最優(yōu)的技術(shù)合理、經(jīng)濟可行的主接線方案。(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(guān)、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。2.3 本變電站電氣主接線設(shè)計2.3.1 110kV 電壓側(cè)接線35110kV 變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，35110kV 線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形、單

16、母線或分段單母線的接線。3563kV 線路為8 回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV 線路為6 回其以上時，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，當不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。本變電站110kV 線路有2 回，可選擇雙母線接線或單母線分段接線兩種方案，如圖所示。方案1方案2圖2.1 110KV側(cè)接線方案上圖所示方案一一般用于出線較多，輸送和穿越功率較大，供電可靠性和靈活性較高的場合。但是倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，投資大。方案二簡單清晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小，但是運行可靠性和靈活性比方案一稍

17、差。采用方案二能夠滿足本變電站110kV 側(cè)對供電可靠性的要求，故選用投資小、節(jié)省占地面積的方案二。因為本變電站所送都是基本負荷，沒有、類負荷，故檢修斷路器時可以停電檢修。同時，采用單母線分段也可以在檢修斷路器時不用停電，提高了可靠性和靈活性。所以，本變電站110KV側(cè)采用單母線分段還是非?？煽康?。2.3.2 35kV 電壓側(cè)接線本變電站35kV 線路有7 回，可選擇單母線接線或單母線分段接線兩種方案，方案一簡單清晰、操作方便、設(shè)備少、投資小、占地面積小，但是供電部可靠。方案二簡單清晰、操作方便、不易誤操作、設(shè)備少、投資小、占地面積小、旁路斷路器可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保

18、證重要回路不停電。方案二具有良好的經(jīng)濟性，供電可靠性也能滿足要求，故35kV 側(cè)接線采用方案二。方案2方案1圖2.2 35KV側(cè)接線方案2.3.3 10kV 電壓側(cè)接線35110kV 變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當變電所裝有兩臺主變壓器時，610kV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12 回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。方案1方案2圖2.3 10KV側(cè)接線方案本變電站10kV 側(cè)線路為10 回，可采用雙母線接線或單母線分段接線兩種方案，如下圖所示。方案一一般用于出線較多，輸送和穿越功率較大，供電可靠性和靈活性較高的場合。但是倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，投

19、資大。方案二簡單清晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小，但是運行可靠性和靈活性比方案一稍差。采用方案二能夠滿足本變電站110kV 側(cè)對供電可靠性的要求，故選用投資小、節(jié)省占地面積的方案二。綜上所述，本變電站主接線圖如圖2.4所示圖2.4變電站低壓側(cè)未采用限流措施，待計算短路電流之后，再采用相應(yīng)的限流措施。最簡單的限制短路電流的方法是使變壓器低壓側(cè)分列運行。變壓器低壓側(cè)分列運行，限流效果顯著，是目前廣泛采用的限流措施。在變壓器回路中裝設(shè)電抗器或分裂電抗器用的很少，母線電抗器體積大、價格高且限流效果較小，出線上裝電抗器，投資最貴，且需造兩層配電裝置室，在變電站中應(yīng)盡量少用。三、 變

20、壓器選擇3.1 主變壓器的選擇在變電站中，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。變壓器的作用：變壓器是把某一級電能轉(zhuǎn)化為另一級電能的電器設(shè)備，通過變壓器可以方便的實現(xiàn)把電能輸送到遙遠的地方，再用合適的電壓再分配到各個用戶。我們知道，輸送一定的電功率，輸電線路中的電流大小和電壓的高低成反比。電壓升高幾倍，電流就減小幾倍，輸電線路上的功率損耗就減少N*N倍，如果輸電線的功率損耗仍保持在電壓未升高以前的數(shù)值則當電壓提高N倍后，輸電線上的電阻就可以增加N*N倍也就是說導(dǎo)線的材料就可以減少N*N倍。對于節(jié)約物質(zhì)，減少投資也有重大的效益。所以遠距離輸電都采用高壓或超高壓，當電能送到受電端后，

21、還必須把電壓降低以適用用電設(shè)備。電力變壓器的原理：鐵芯上繞有互相絕緣的繞組N1、N2，其中N1接到交流電源上稱為一次繞組N2接到負載稱為二次繞組。當一次繞組上有交流通過時，則在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，同時鉸鏈二次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理在一、二次繞組中將分別感應(yīng)電動勢E1、E2，當二次繞組分別接有負載時，則有電流通過負載，由于兩繞組在同一鐵芯上，每匝的感應(yīng)電勢相等。所以一、二次繞組的匝數(shù)不同就可以得到不同的電壓，其關(guān)系式為：K=E1/E2=U1/U2=I2/I1。35110kV 變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，主變壓器的臺數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二級

22、負荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺主變壓器，當技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可裝設(shè)兩臺以上主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于60%的全部負荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負荷。具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側(cè)線圈的功率均達到該變壓器容量的15%以上，主變壓器宜采用三線圈變壓器。主變壓器臺數(shù)和容量直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。由負荷計算（設(shè)計計算書第1 章）可知，本變電站總負荷為Pm=13.6MVA，裝設(shè)兩臺主變壓器，每臺變壓器額定容量按下式選擇：Sn=0.7×Pm=0.7×13600=9520kVA所以，選擇主變壓器型號為SFS9-10

23、000/110，具體參數(shù)如下：表3.1 主變壓器技術(shù)參數(shù)型號SFS9-10000/110額定容量(KVA)10000額定電壓(KV)110變比高壓中壓低壓121±2×2.5%38.5±2×2.5%10.5空載損耗(KW)15.8短路損耗(KW)66.6阻抗電壓(%)高中高低中低10.517186.5空載電流(%)0.50聯(lián)結(jié)組別YN yn0 d113.2 站用變壓器的選擇35110kV 變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定，在有兩臺及以上主變壓器的變電站中，宜裝設(shè)兩臺容量相同可互為備用的站用變壓器，分別接到母線的不同分段上。變電站的站用電是變電站的重要負荷，因此，在站用電

24、設(shè)計時應(yīng)按照運行可靠、檢修和維護方便的要求，考慮變電站發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設(shè)引起的問題，積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達到經(jīng)濟合理，技術(shù)先進，保證變電站安全，經(jīng)濟的運行。一般變電站裝設(shè)一臺站用變壓器，對于樞紐變電站、裝有兩臺以上主變壓器的變電站中應(yīng)裝設(shè)兩臺容量相等的站用變壓器，互為備用，如果能從變電站外引入一個可靠的低壓備用電源時，也可裝設(shè)一臺站用變壓器。根據(jù)如上規(guī)定，本變電站選用兩臺容量相等的站用變壓器。本變電站10KV母線為單母線分段，每段均應(yīng)裝設(shè)一臺所用變壓器，即選用兩臺所用變，分別裝在兩段母線上。根據(jù)原始資料可知，站用電為160KVA，故選擇容量為200KVA的變壓

25、器。選擇型號為：S9-200/10 表3.2 站用變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量(kVA)額定電壓(KV)損耗(KW)空載電流(%)阻抗電壓(%)聯(lián)結(jié)組別高壓中壓空載短路S9-200/1020010±5%0.40.502.501.74Y,yn0四、 短路電流計算4.1 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。短路電流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

26、時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。(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)線的相間和相對地的安全距離。(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。4.2 短路電流計算的一般規(guī)定驗算導(dǎo)體和電器時所用的短路電流，一般有以下規(guī)定：(1)計算的基本情況電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行；同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置(包括強行勵

27、磁)；短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；所有電源的電動勢相位角相同；正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。(2)接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。(3)計算容量應(yīng)按本工程設(shè)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（一般考慮本工程建成后510 年）。(4)短路種類一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩

28、相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應(yīng)按嚴重情況進行校驗。(5)短路計算點在正常接線方式時，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。對于帶電抗器的610kV 出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線隔離開關(guān)之間的引線、套管時，短路計算點應(yīng)該取在電抗器前。選擇其余的導(dǎo)體和電器時，短路計算點一般取在電抗器后。4.3 短路電流計算的步驟在工程設(shè)計中，短路電流的計算通常采用實用計算曲線法。其具體計算步驟如下：(1)繪制等值網(wǎng)絡(luò)。選取基準功率和基準電壓；發(fā)電機電抗用 ，略去網(wǎng)絡(luò)各元件的電阻、輸電線路的電容和變壓器的勵磁支路；無限大功率電源的內(nèi)電抗等于零；略去負荷。(2)進行網(wǎng)絡(luò)變換。按網(wǎng)絡(luò)變換的

29、原則，將網(wǎng)絡(luò)中的電源合并成若干組，例如，共有g(shù) 組，每組用一個等值發(fā)電機代表。無限大功率電源（如果有的話）另成一組。求出各等值發(fā)電機對短路點的轉(zhuǎn)移電抗， 以及無限大功率電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。(3)將前面求出的轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)的等值發(fā)電機的容量進行歸算，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗。式中，為第i臺等值發(fā)電機的額定容量，即由它所代表的那部分發(fā)電機的額定容量之和。(4)由計算電抗分別根據(jù)適當?shù)挠嬎闱€找出指定時刻t 各等值發(fā)電機提供的短路周期電流標幺值I。(5)網(wǎng)絡(luò)中無限大功率電源供給的短路電流周期是不衰減的，并由下式確定(6)計算短路電流周期分量的有名值。第i 臺等值發(fā)電機提供的短路電流

30、為：無限大功率電源提供的短路電流為短路點電流的有名值為上面兩者的傅里葉級數(shù)和，式中，應(yīng)取短路處電壓級的平均額定電壓；為歸算到短路處電壓級的第i臺等值發(fā)電機的額定電流；為對應(yīng)于所選基準功率在短路處電壓級的基準電流。(7)計算短路容量和短路電流沖擊值。(8)繪制短路電流計算結(jié)果表。4.4 短路電流計算結(jié)果本變電站短路電流計算結(jié)果如下（計算過程見設(shè)計計算書第3 章）：KV110KV1035KVK1K2K3三相短路電流計算結(jié)果見表4.1表4.1 短路電流計算結(jié)果短路點次暫態(tài)電流沖擊電流值/KA沖擊電流有效值/KA標幺值/KA有名值/KAK110.155.09612.977.69K21.6042.503

31、6.373.78K31.055.7714.698.71五、 電器設(shè)備的選擇5.1 電器選擇的一般條件電器選擇是發(fā)電廠和變電站電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，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，選擇合適的電器。它包括斷路器、隔離開關(guān)、負荷開關(guān)、高壓熔斷器等都是斷開和合上電路的設(shè)備。斷路器在電力系統(tǒng)正常運行情況下用來合上和斷開電路故障時在繼電保護裝置控制下自動把故障設(shè)備和線路斷開，還可以有自動重合閘功能。在我國，220KV以上變電站使用較多的是空氣斷路器和六氟化硫斷路器。

32、隔離開關(guān)（刀閘)的主要作用是在設(shè)備或線路檢修時隔離電壓，以保證安全。它不能斷開負荷電流和短路電流，應(yīng)與斷路器配合使用。在停電時應(yīng)先拉斷路器后拉隔離開關(guān)送電時應(yīng)先合隔離開關(guān)后合斷路器。如果誤操作將引起設(shè)備損壞和人身傷亡。負荷開關(guān)能在正常運行時斷開負荷電流沒有斷開故障電流的能力，一般與高壓熔斷絲配合用于10KV及以上電壓且不經(jīng)常操作的變壓器或出線上。為了減少變電站的占地面積近年來積極發(fā)展六氟化硫全封閉組合電器(GIS)。它把斷路器、隔離開關(guān)、母線、接地開關(guān)、互感器、出線套管或電纜終端頭等分別裝在各自密封間中集中組成一個整體外殼充以六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)。這種組合電器具有結(jié)構(gòu)緊湊體積小重量輕不受大

33、氣條件影響，檢修間隔長，無觸電事故和電噪聲干擾等優(yōu)點，具有發(fā)展前景。目前，它的缺點是價格貴，制造和檢修工藝要求高。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。(1)按正常工作條件選擇電器額定電壓和最高工作電壓在選擇電器時，一般可按照電器的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即額定電流電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，電器的長期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即按當?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時，還應(yīng)考慮電器安裝

34、地點的環(huán)境（尤其是小環(huán)境）條件當氣溫、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件，應(yīng)采取措施。(2)按短路情況校驗短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時，電器各部件溫度應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為式中 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；、t 電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的件為或式中、 短路沖擊電流幅值及其有效值； 、 電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：1)熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。2)采用有限流電阻的熔斷器保護的設(shè)

35、備，可不校驗動穩(wěn)定。3)裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定。短路電流計算的條件為使電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：1)容量和接線 按本工程設(shè)計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建成后510 年）；其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。2)短路種類 一般按三相短路驗算，若其它種類短路較三相短路嚴重時，則應(yīng)按最嚴重的情況驗算。3)計算短路點 選擇通過電器的短路電流為最大的那些點為短路計算點。短路計算時間校驗電器的熱穩(wěn)定和開斷能

36、力時，還必須合理的確定短路計算時間。驗算熱穩(wěn)定的計算時間為繼電保護動作時間和相應(yīng)斷路器的全開斷時間之和，即而式中 斷路器全開斷時間； 后備保護動作時間； 斷路器固有分閘時間； 斷路器開斷時電弧持續(xù)時間。開斷電器應(yīng)能在最嚴重的情況下開斷短路電流，故電器的開斷計算時間 應(yīng)為主保護時間 和斷路器固有分閘時間之和，即5.2 高壓斷路器的選擇高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。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

37、流。本變電站高壓斷路器選擇如下（選擇和校驗計算見計算書第4 章）110kV 線路側(cè)及變壓器側(cè)：計算數(shù)據(jù)SW7-110110KV110KV52.49A1600A5.096KA15.8KA12.97KA55KA90.89176435kV 線路側(cè)及變壓器側(cè)：計算數(shù)據(jù)SW2-3535KV35KV164.96A600A2.503KA6.6KA6.37KA17KA18.795174.24 10kV 線路側(cè)及變壓器側(cè)：計算數(shù)據(jù)ZN5-1010KV10KV577.35A630A5.77KA20KA14.69KA50KA83.2316005.3 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)也是變電站中常用的電器，它需與斷路器配套使用

38、。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。5.3.1 隔離開關(guān)的主要用途：(1)隔離電壓 在檢修電氣設(shè)備時，用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。(2)倒閘操作 投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來完成。(3)分、合小電流 因隔離開關(guān)具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可用來進行以下操作：分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；分、合勵磁電流不超過2A 的空載變壓器；關(guān)合電容電流不超過5A 的空載線路。5.3.2 本變電站隔離開關(guān)的選擇110KV:選擇GW13-110計算數(shù)據(jù)GW13-110110KV11

39、0KV52.49A630A12.97KA55KA90.89102435KV：選擇GW5-35計算數(shù)據(jù)GW5-3535KV35KV164.96A630A6.37KA100KA18.795160010KV:選擇GN19-10計算數(shù)據(jù)GN19-1010KV10KV577.35A630A14.69KA31.5KA83.2316005.4 電流互感器的選擇互感器（包括電流互感器TA 和電壓互感器TV）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、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運行和故障情況。互感器的作用是：將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷?100V)和小

40、電流(5A 或1A)，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)小巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。使二次設(shè)備與高壓部分隔離，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。110KV:選擇LCWB4-110計算數(shù)據(jù)LCWB4-110110KV110KV52.49A100A12.97KA19.09KA90.8922535KV：選擇LCWB-35計算數(shù)據(jù)LCWB-35 35KV35KV164.96A600A6.37KA16.5KA18.79546.2410KV:選擇LAJ-10計算數(shù)據(jù)LAJ-10 10KV10KV577.35A600A14.69KA54KA83.2336005.5 電壓互感器的

41、選擇電壓互感器的二次負荷阻抗很大，一次電流很小，不需選擇額定電流。外部電網(wǎng)短路電流不通過電壓互感器，不需進行短路穩(wěn)定性校驗。電壓互感器的內(nèi)部短路故障，則由專用的熔斷器或保護（110KV及以上）來切除。110kV 母線選用JDCF-110 型電壓互感器，校驗合格。35kV 母線選用JDJJ2-35 型電壓互感器，校驗合格。10kV 母線選用JDZJ-10 型電壓互感器，校驗合格5.6 高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單也是最早使用的保護電器，當電路過負荷或發(fā)生短路時，電流增大，經(jīng)一定時間，熔體溫度超過熔點而熔斷，切斷電路。高壓熔斷器主要是用于發(fā)電廠和變電站中保護廠用變壓器、電力變壓器、電力電容器和電

42、壓互感器等。35KV母線電壓互感器選用RXW-35/0.5型戶外高壓熔斷器保護，校驗合格。10KV母線電壓互感器先用RN2-10/0.5型戶內(nèi)高壓熔斷器保護，校驗合格。5.7 避雷器的選擇 發(fā)電廠、變電站采用避雷針保護后，電氣設(shè)備幾乎可以免受直接雷擊。而在與發(fā)電廠、變電站相連的長達數(shù)十、數(shù)百公里的輸電線路上，雖然有避雷線保護，但由于雷電的繞擊和反擊，在輸電線路上還是會產(chǎn)生向發(fā)電廠、變電站入侵的雷電過電壓波，它將直接危及變電站等電氣設(shè)備的絕緣。對入侵波過電壓，需要裝設(shè)避雷器來加以限制。 目前使用的避雷器主要有四種類型：保護間隙；排氣式避雷器（管式避雷器）；閥式避雷器；金屬氧化物（氧化鋅）避雷器。

43、保護間隙和排氣式避雷器主要用于配電系統(tǒng)、線路和發(fā)電廠、變電站進線段保護；閥式避雷器和氧化鋅避雷器主要用于發(fā)電廠和變電站的保護。避雷器在220KV及以下系統(tǒng)主要用于限制雷電過電壓，在超高壓系統(tǒng)中還用來限制內(nèi)部過電壓或作為內(nèi)部過電壓的后備保護。 110KV選用型號為FZ-110的閥式避雷器； 35KV選用型號為FZ-35的閥式避雷器； 10KV選用型號為FZ-10的閥式避雷器。設(shè)計計算書一、 負荷計算1.1 主變壓器負荷計算電力系統(tǒng)負荷的確定，對于選擇變電站主變壓器容量，電源布點以及電力網(wǎng)的接線方案設(shè)計等，都是非常重要的，電力負荷應(yīng)在調(diào)查和計算的基礎(chǔ)上進行，對于近期負荷，應(yīng)力求準確、具體、切實可行

44、；對于遠景負荷，應(yīng)在電力系統(tǒng)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展遠景規(guī)劃的基礎(chǔ)上，進行負荷預(yù)測。本變電站負荷分析如下（線損平均5%，功率因數(shù)為0.8）：（1）10KV側(cè)：出線10回，Tmax=3000h S1=3600KVA（2）35KV側(cè)：出線7回，Tmax=4000h S2=10000KVA（3）110KV側(cè)：經(jīng)2回線與110KV系統(tǒng)相連10KV與35KV所需負荷功率可通過主變壓器由110KV母線取得故S= S1 +S2=13600KVA1.2 站用變壓器負荷計算變電站的站用電是變電站的重要負荷，因此，在站用電設(shè)計時應(yīng)按照運行可靠、檢修和維護方便的要求，考慮變電站發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設(shè)引起的問題，積極慎重

45、地采用經(jīng)過鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達到經(jīng)濟合理，技術(shù)先進，保證變電站安全，經(jīng)濟的運行。一般變電站裝設(shè)一臺站用變壓器，對于樞紐變電站、裝有兩臺以上主變壓器的變電站中應(yīng)裝設(shè)兩臺容量相等的站用變壓器，互為備用，如果能從變電站外引入一個可靠的低壓備用電源時，也可裝設(shè)一臺站用變壓器。根據(jù)如上規(guī)定，本變電站選用兩臺容量相等的站用變壓器。本變電站10KV母線為單母線分段，每段均應(yīng)裝設(shè)一臺所用變壓器，即選用兩臺所用變，分別裝在兩段母線上。根據(jù)原始資料可知，站用電為160KVA，故選擇容量為160KVA的變壓器。二、接線方案的潮流計算無功補償關(guān)系到電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，安全及經(jīng)濟運行。無功補償可以減少無功功率

46、與無功負荷的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減少電能損失?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中，對無功電源與無功負荷采取在各級電壓網(wǎng)中逐級補償，就地平衡的原則。較低cos的危害：降低發(fā)電機、變壓器的有功輸出增加線路及變壓器的有功損耗使線路、變壓器的電壓損失增加2.1 補償裝置的選擇35KV補償裝置容量的選擇：高壓用戶cos不得小于0.9，若cos不足0.9，則應(yīng)補償至0.9以上，用戶無功補償并聯(lián)電容器選擇，需要根據(jù)用戶自身的功率因數(shù)計算由原始資料可知：,=0.8要求應(yīng)當采用補償電容器講功率因數(shù)補償至0.9以上：10KV補償裝置容量的選擇： 由原始資料可知：,=0.8要求應(yīng)當采用補償電容器講功率因數(shù)補償至0.9以上：三、短路電流

47、計算3.1 三相短路電流的計算在最大運行方式下對三相短路的情況進行計算。（1） 畫出計算電路圖，如圖2.1（a）所示。KV110KV1035KVK1K2K3選定基準容量，基準電壓115KV，37KV，10.5KV，基準電流為。計算各元件的標幺值：線路：變壓器： 則變壓器各繞組標幺值： 當K1點發(fā)生短路時，等值電路如（X1K1(a)X1K2X8(b)K3X1X9(c)X1X9K3a）所示：系統(tǒng)對K1點的轉(zhuǎn)移阻抗：（沖擊系數(shù)） 當K2點發(fā)生短路時，等值電路如（b）所示：當K1點發(fā)生短路時，等值電路如（c）所示：各短路點的短路電流匯總?cè)缦拢憾搪伏c次暫態(tài)電流沖擊電流值/KA沖擊電流有效值/KA標幺值/

48、KA有名值/KAK110.155.09612.977.69K21.6042.5036.373.78K31.055.7714.698.71四、電氣設(shè)備的校驗假定時間的大小后備保護動作時間斷路器動作跳閘時間短路時間假想時間主變壓器110KV40.14.113.5主變壓器35KV3.50.153.6513主變壓器10KV30.23.212.54.1 斷路器的校驗：110KV側(cè)：主變壓器110KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選的斷路器的型號為：SW7-110 各參數(shù)：,額定開斷電流,動穩(wěn)定電流55KA,4S熱穩(wěn)定電流21KA.額定電壓：，合格額定電流：,合格開斷能力：,合格動穩(wěn)定校驗：,合格熱穩(wěn)定校驗：

49、，合格35KV側(cè)：主變壓器110KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選斷路器型號：SW2-35各參數(shù)：,額定開斷電流,動穩(wěn)定電流17KA, 4S熱穩(wěn)定電流6.6KA額定電壓：，合格額定電流：,合格開斷能力：,合格動穩(wěn)定校驗：,合格熱穩(wěn)定校驗：，合格10KV側(cè)：主變壓器10KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選斷路器型號：ZN5-10各參數(shù)：,額定開斷電流,動穩(wěn)定電流50KA,4S熱穩(wěn)定電流20KA額定電壓：，合格額定電流：,合格開斷能力：,合格動穩(wěn)定校驗：,合格熱穩(wěn)定校驗：，合格4.2 隔離開關(guān)的校驗：110KV側(cè)：主變壓器110KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選隔離開關(guān)的型號為：GW13-110 各參數(shù)：

50、,動穩(wěn)定電流55KA,4S熱穩(wěn)定電流16KA.額定電壓：，合格額定電流：,合格動穩(wěn)定校驗：,合格熱穩(wěn)定校驗：，合格35KV側(cè)：主變壓器110KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選隔離開關(guān)型號：GW5-35各參數(shù)：,動穩(wěn)定電流100KA, 4S熱穩(wěn)定電流20KA額定電壓：，合格額定電流：,合格動穩(wěn)定校驗：,合格熱穩(wěn)定校驗：，合格10KV側(cè)：主變壓器10KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選隔離開關(guān)型號：GN19-10各參數(shù)：,動穩(wěn)定電流31.5KA,4S熱穩(wěn)定電流20KA額定電壓：，合格額定電流：,合格動穩(wěn)定校驗：,合格熱穩(wěn)定校驗：，合格4.3 電流互感器的校驗：110KV側(cè)：主變壓器110KV側(cè)的最大持續(xù)

51、工作電流為：所選電流互感器的型號為：LCWB4-110 1S熱穩(wěn)定倍數(shù)75，動穩(wěn)定倍數(shù)135 額定電壓：，合格額定電流：,合格內(nèi)部動穩(wěn)定校驗：,合格熱穩(wěn)定校驗：，合格35KV側(cè)：主變壓器35KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選電流互感器的型號為：LCWB-35 額定電壓：，合格額定電流：,合格內(nèi)部動穩(wěn)定校驗：,合格熱穩(wěn)定校驗：，合格10KV側(cè)：主變壓器10KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選電流互感器的型號為：LAJ-10 1S熱穩(wěn)定倍數(shù)50，動穩(wěn)定倍數(shù)90 額定電壓：，合格額定電流：,合格動穩(wěn)定校驗：,合格熱穩(wěn)定校驗：，合格4.4 電壓互感器的校驗：110KV側(cè)：主變壓器110KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選電流互感器的型號為：JDCF-110 變比為：35KV側(cè)：主變壓器35KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選電流互感器的型號為：JDJJ2-35 變比為：10KV側(cè)：主變壓器10KV側(cè)的最大持續(xù)工作電流為：所選電流互感器的型號為：JDZJ-10 變比為：4.5 母線的選擇及校驗：110KV側(cè)：戶外配電裝置的匯流母線多采用軟導(dǎo)線，因此110KV匯流母線應(yīng)選用鋼芯鋁絞線1