110kv變電所畢業(yè)設(shè)計

1、山東輕工業(yè)學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要配電系統(tǒng)向工業(yè)企業(yè)或消費者輸送電能，它是電力系統(tǒng)一部分。變電站是由一系列設(shè)備組成的，電能在其中轉(zhuǎn)換、聯(lián)絡(luò)、變壓、分配。變電站包括各類設(shè)備：變壓器、斷路器、負(fù)荷開關(guān)、母線、電流互感器、電壓互感器等。本文是對110千伏變電站電氣一次部分的設(shè)計。在設(shè)計中，我運用經(jīng)濟及技術(shù)比較的方法來確定變電站的電氣主接線，運用短路電流實用計算法來進行短路電流計算。該變電站設(shè)有2臺主變壓器，高壓采用單母線分段結(jié)構(gòu)，低壓采用單母線分段的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計對電氣主接線圖的型式進行了論證、并進行了短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器

2、）。關(guān)鍵詞：變壓器 短路電流 斷路器 防雷保護ABSTRACTThe electric distribution system is a part of an electric power system that supplies electric energy to the industry corporation or consumer. The electric power substation is an assembly of equipment in an electric power system through which electrical energy is passed

3、 for transmission, interconnection, transformation, distribution,. A substation includes a variety of equipment: transformers, circuit breakers, load break switch, bus-bars, current transformers, potential transformers, and so on. This paper introduces the design of main electricity system about the

4、 110kV substation. By comparing economy and technology, I select main electrical connect of the 10kV bus and 110kV bus. Short current is computed by the means of short currents practical computing in the design . That power substation has two main transformers. High pressure bus chooses sub single b

5、us structure. Low pressure bus chooses sub single bus structure. The scheme of electrical connection is demonstrated, and short current is computed, main equipments are chosen (include circuit breaker、disconnect switch、current transformer、potential transformer ).Key word: transformer; short current;

6、 circuit breaker; lightning protection第一部分 設(shè)計說明書第一章 原始資料1.1 建站規(guī)模1.1 建站規(guī)模(1)變電站類型：110kV 變電工程(2)電壓等級：110kV、10kV(3)出線回數(shù)及傳輸容量110kV 出線2回清紅線： 18000kW 1.46km LGJ240清藍線： 18000kW 6.667 km LGJ24010kV 出線20 回 功率因素0.9916 同時率:0.58本變?nèi)?3500kW 2km LGJ240本變 仙溪 4000kW 1.8km （兩回） ZRYJV22-10-3240本變 長絲 3800kW 2.1km （兩回）

7、 ZRYJV22-10-3240本變 臨城 7000kW 2km （三回）ZRYJV22-10-3240本變 北城 2000kW 2.3km ZRYJV22-10-3240本變 水廠 1800kW 4km JKLYJ-240 一級負(fù)荷本變 東石 2200kW 2km ZRYJV22-10-3240本變 前屯 1400kW 1.8km ZRYJV22-10-3240本變 前屯 2200kW 2.3km ZRYJV22-10-3240本變 后屯 2100kW 2km ZRYJV22-10-3240本變 后屯 1600kW 1.6km ZRYJV22-10-3240本變 假捻 1800kW 1.9k

8、m ZRYJV22-10-3240本變 園邊 3000kW 3.2km JKLYJ-240 本變 槍城 2800kW 3.5km JKLYJ-240 備用2回(4)無功補償采用電力電容四組, 容量為44800kva1.2 環(huán)境條件(1)當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟葹?8.6, 年最低溫度為2；平均氣溫18.7(2)當(dāng)海拔高度為800 米；(3)當(dāng)?shù)乩妆┤諗?shù)為25 日/年；(4)年平均風(fēng)速：3.7m/s(5)本變電站處于“薄土層石灰?guī)r”地區(qū)，土壤電阻率高達1000。1.3 短路阻抗該站110kV電源來自220kV的上級變電站。將220 kV的上級變電站作無窮大電源考慮，阻抗值為0.052。.第二章 電氣主接線

9、的選擇2.1 概述 電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預(yù)定的功率傳送和運行等要求而設(shè)計的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路，是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它們的連接方式對供電可靠性、運行靈活性及經(jīng)濟合理性等起著決定性作用。因此必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線。電氣主接線應(yīng)滿足以下幾點要求： 1）運行的可靠性：主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對用戶供電的可靠性，特別是保證對重要負(fù)荷的供電?？煽宽憫?yīng)包含：斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 2）運行的靈活性：主接

10、線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況，.主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，不中斷向用戶的供電并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。此外，由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時靈活性還要考慮到具有擴建的可能性。 3）運行的經(jīng)濟性：主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下，做到經(jīng)濟合理，盡量減少占地面積，節(jié)省投資使其發(fā)揮最大的發(fā)揮經(jīng)濟效益。4）操作應(yīng)盡可能簡單、方便。主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。

11、復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中還要考慮到系統(tǒng)專業(yè)對主接線提供的具體資料系統(tǒng)設(shè)備容量大小，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，發(fā)電廠，變電所接入的電壓等級一般不超過兩種。 2.2 主接線的接線方式分類電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電站具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線較多時（一般超過4回），為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。本次所設(shè)計的變電所110kV出線有2回， 10KV出線有2

12、0回，所以采用有母線的連接。一、單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線或母線隔離開關(guān)等）故障時檢修，均需使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障母線的供電。適用范圍：610kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回；3563kV配電裝置出線回路數(shù)不超過3回；110220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回4。二、單母線分段接線優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故

13、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：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。當(dāng)出線為雙回路時，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：(1)610kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時；(2)35kV配電裝置出線回路數(shù)為48回時；(3)110220kV配電裝置出線回路數(shù)為34回時。 三、單母分段帶旁路母線這種接線方式在進出線不多，容量不大的中小型電壓等級為35110kV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性1。四、橋型接線1.內(nèi)橋形接線優(yōu)點：高壓斷器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。(1)缺點：變壓器的切除和投入

14、較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運；橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運行；出線斷路器檢修時，線路需較長時期停運。(2)適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，變電所并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高的情況。2.外橋形接線(1)優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。(2)缺點：線路的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。高壓側(cè)斷路器檢修時，變壓器較長時期停運。(3)適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，變電所并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較少的情況2。五、角形接線優(yōu)點：投資省，平均每回路只需裝設(shè)一臺斷路器。設(shè)有匯流母線，在接線的任一段上發(fā)生故

15、障，只需切除這一段及與其相連接的元件，對系統(tǒng)運行的影響較小。接線成閉合環(huán)形，在閉環(huán)運行時，可靠性、靈活性較高。每回路由兩臺斷路器供電，任一臺斷路器檢修，不需中斷供電，也不需旁路設(shè)施，隔離開關(guān)只作為檢修時隔離之用，以減少誤操作可能性。占地面積小。缺點：任一臺斷路器檢修，都成開環(huán)運行，從而降低了接線的可靠性。因此，斷路器數(shù)量不能多，即進出線回路數(shù)要受到限制。每一進出線回路都連接著兩臺斷路器，每一臺斷路器又連接兩個回路，從而使繼電保護和控制回路較單、雙母線接線復(fù)雜。適用范圍：適用于最終進出線為35回的110kV及以上配電裝置。不宜用于有再擴建可能的發(fā)電廠、變電所中2。六、一臺半斷路器接線有高度可靠性

16、，每一回路由兩臺斷路器供電，發(fā)生母線故障時，只跳開與此母線相連的所有斷路器，任何回路不停電。在事故與檢修相重合情況下的停電回路不會多于兩回；運行調(diào)度靈活，正常時兩組母線和全部斷路器都投入工作，從而形成多環(huán)形供電，運行調(diào)度靈活，操作檢修方便，隔離開關(guān)僅作檢修時用，避免了將隔離開關(guān)作操作時的倒閘操作。檢修任一斷路器或母線時，回路不需要切換。由于一個回路連接著兩臺斷路器，一臺中間斷路器連接著兩個回路，使繼電保護及二次回路復(fù)雜，投資較大。這種接線方式一般用于進出線數(shù)在6回及以上的超高壓配電裝置中3。七、雙母線接線優(yōu)點：(1)供電可靠。通過兩組純度線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中

17、斷；一組母線故障時，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。(2)調(diào)度靈活。各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。(3)擴建方便。向雙母線的左右任何的一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。(4)便于試驗。當(dāng)個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。缺點：(1)增加一組母線和使每回線路需要增加一組母線隔離開關(guān)。(2)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。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。適用范圍：610kV配電裝

18、置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時；35kV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時，或連接的電源較多、負(fù)荷較大時；110220kV配電裝置，出線回路數(shù)為5回及以上時，或110220kV配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時3。八、雙母線分段接線雙母線分段可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的。由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題，而較容易實現(xiàn)分階段的擴建優(yōu)點。但容易受到母線故障的影響，斷路器檢修時需要停運線路。占地面積較大。一般當(dāng)連接的進出線回路數(shù)在11回及以

19、下時，母線不分段。2.3 110kV、10kV側(cè)接線方式的比較選擇一、110kV側(cè)110kV側(cè)進出線2回，選用以下幾種接線方案：(1)單母線分段接線。母線分段后重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，一段母線故障，另一段母線仍可正常供電。(2)單母線分段帶旁路母線接線。母線分段后提高了供電可靠性，加上設(shè)有旁路母線，當(dāng)任一出線斷路器故障或檢修時，可用旁路斷路器代替，不使該回路停電。(3)雙母線接線。采用雙母線接線后，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線，其它電路均可通過另一組母線繼續(xù)運行。采用單母線分段接線

20、投資較少，可靠性相對較低，當(dāng)一組母線故障時，該組母線上的進出線都要停電；采用雙母線接線方式，增加了一組母線，投資相對也就增加，且當(dāng)任一線路斷路器故障或檢修時，該回路仍需停電；采用單母線分段帶旁路母線接線方式，任一回路斷路器故障檢修時，該回路都不需停電，供電可靠性比單母線分段接線強，由于110KV側(cè)進出線回路數(shù)不多，采用分段斷路器接線，既節(jié)約了投資，又可以滿足供電可靠性的要求。因此110KV側(cè)采用單母線分段接線。如圖2-1 圖2-1 110kV側(cè)接線圖二、10kV側(cè)10kV側(cè)出線30回，其中啟光兩回出線為類負(fù)荷，選用以下幾種接線方案：(1)單母線分段接線。它投資少，在10kV配電裝置中它基本可以

21、滿足可靠性要求。(2)單母線分段帶旁路母線，這種接線方式雖然提高了供電可靠性，但增大了投資。由于啟光出線采用雙回路供電，可以分別接于兩段母線上，而兩段線線同時發(fā)生故障的幾率很低，因此采用單母線分段接線亦可滿足供電可靠性的要求，且節(jié)約了投資。因此，10kV側(cè)采用單母線分段接線。接線圖如圖2-2。 圖2-2 10kV側(cè)接線圖綜上所述，本變電站的主接線如圖2-3所示圖2-3 電氣主接線簡圖第三章 主變壓器的選擇3.1 概述變壓器是變電所中的主要電器設(shè)備之一，它的主要作用是變換電壓以利于功率的傳輸，電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后，可以減少線路損耗，提高了經(jīng)濟效益，達到遠距離送電的目的。而降壓變壓器則將高電壓降

22、低為用戶所需要的各級使用電壓，以滿足用戶的需要。主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。因此，主變的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)的緊密程度，同時兼顧負(fù)荷的增長速度等方面，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)濟技術(shù)上的不合理。如主變?nèi)萘窟x擇得過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便。設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益。若容量選擇得過小，可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運行，影響變壓器的使用壽命。則會限制變電所負(fù)荷的需要，顯然技術(shù)上是不合理的。在生產(chǎn)上電力變壓器有制成單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦、分裂

23、變壓器等，在選擇變壓器時，要根據(jù)原始資料和所設(shè)計的變電站的自身特點，在滿足變壓器的可靠性的前提下，要充分考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器4。3.2 主變臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次設(shè)計的變電站是一個110kV降壓變電所，主要是接受110kV的功率，通過主變向10kV線路輸送，是一個一般的地區(qū)變電站。由于出線中有多回類負(fù)荷，停電會對生產(chǎn)造成重大的影響。因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性5。為了提高供電的可靠性，防止因一臺主變故障或檢修時影響整個變電站的供電，變電站中一般裝設(shè)兩臺主變壓器，互為備用，可以避免因主變檢修或故障而造成對用戶的停電。若變電站裝設(shè)三臺主變，雖然供電可靠性有所提高，但是投

24、資較大，接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，增大了占地面積和配電設(shè)備及繼電保護的復(fù)雜性，并帶來維護和倒閘操作的許多復(fù)雜化，并且會造成中壓側(cè)短路容量過大。不宜選用輕型設(shè)備。考慮到兩臺主變同時發(fā)生故障的幾率較小，適合遠期負(fù)荷的增長和擴建的需要，而當(dāng)一臺主變壓器故障或檢修時由另一臺主變壓器可帶全部負(fù)荷的60%，能保證正常供電，故可選擇兩臺主變壓器。3.3 主變壓器容量的選擇及確定主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠期1020年的負(fù)荷發(fā)展，對于城郊變電站主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該變電站近期和遠期負(fù)荷都已給定，所以，應(yīng)按近期和遠期總負(fù)荷來選擇主變?nèi)萘?。根?jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)的

25、結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負(fù)荷的變電站應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停用時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷，對一般性變電站當(dāng)一臺主變壓器停用時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的6070%。該變電所的主變?nèi)萘渴前慈控?fù)荷的60%來選擇。當(dāng)一臺變壓器停運時，可保證對60%負(fù)荷的供電。考慮到變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可保證98%負(fù)荷供電。因為該變電所的電源引進線是110KV側(cè)引進，而高壓側(cè)110KV母線負(fù)荷不需要經(jīng)過主變倒送，其低壓側(cè)全部負(fù)荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上，因此主變壓器的容量為 Sn=0.6。 公式(3-1)經(jīng)計算得出：由于變壓器的電壓調(diào)整

26、是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在5%以內(nèi)。另一種是帶負(fù)載切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%。對于110kV的變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓方式，所以本次設(shè)計的變電站選擇有載調(diào)壓方式5。經(jīng)以上綜合選擇，本變電站選用兩臺型號為SFZ7-40000/110的變壓器，其參數(shù)如下表3-1： 表3-1 主變壓器技術(shù)參數(shù)第四章 短路電流計算4.1 概述在電力系統(tǒng)中運行的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是各種形式的短路，因為它們會破壞對用戶的正

27、常供電和電氣設(shè)備的正常運行，使電氣設(shè)備受到損壞。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路，是指一切不屬于正常運行的相與相之間或相與地之間（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況6。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、二相短路、二相接地短路和單相接地短路，其中三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣，仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路是大多數(shù)，二相短路較少，三相短路的機會最少，但三相短路雖然很少發(fā)生，其后果卻最為嚴(yán)重，應(yīng)引起足夠的重視，因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性6。4.2 短路計算的目的及假設(shè)一、

28、短路電流計算是變電所電氣設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)，其計算目的是：(1)電氣設(shè)備的選擇與校驗；(2)合理配置繼電保護和自動裝置；(3)在設(shè)計和選擇電氣主接線時，確定是否需要采取限制短路電流的措施；(4)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算。二、短路電流計算的一般規(guī)定(1)驗算導(dǎo)體和電氣動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電氣開斷電流所用的短路電流，應(yīng)根據(jù)本工程的設(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（一般為本期工程建楊后510年），校驗短路電流時，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行的接線要求。(2)選擇導(dǎo)體和電氣用的短路電流，在電氣連接回路中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容

29、補償裝置放電電流的影響。(3)選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。(4)導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。三、短路計算條件：短路計算時，考慮短路發(fā)生時系統(tǒng)的運行方式、短路的類型和短路地點等。短路計算的關(guān)鍵是短路電流周期分量的計算。由無窮大容量電源或系統(tǒng)供給的短路電流，認(rèn)為其周期分量不衰減。四、作短路計算時系統(tǒng)元件的數(shù)學(xué)模型（等值電路）對二繞組變壓器的計算（忽略電阻），變壓器通過額定電流時在短路阻抗上產(chǎn)生的電壓降，用百分?jǐn)?shù)表示6。XT= 公式（4-1）三相額定容量，單位kVA額定線電壓，單位為kV；用標(biāo)么值

30、表示 公式（4-2）五、各元件參數(shù)（標(biāo)么值）的折算：由于各元件的標(biāo)么值一般都是以各自的額定容量和額定電壓為基準(zhǔn)的標(biāo)么值，所以必須按統(tǒng)一基準(zhǔn)值進行歸算,本設(shè)計選取 , ,。工程計算中規(guī)定，各個電壓等級都以其平均額定電壓作為基準(zhǔn)電壓。各級平均額定電壓規(guī)定為：6.3kV，10.5kV，37kV，115kV，230kV等。六、繪制等值網(wǎng)絡(luò) 對網(wǎng)絡(luò)進行變換與簡化，最后結(jié)果為：以短路點為中心，以各電源為頂點的星形網(wǎng)絡(luò)，支路的電抗值即為各電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。 七、三相短路電流周期分量計算：計算短路電流周期分量（標(biāo)么值）：對系統(tǒng)，短路電流周期分量認(rèn)為不衰減，周期分量的起始值，也可認(rèn)為是短路電流的穩(wěn)態(tài)值。標(biāo)

31、么值= 公式（4-3）有名值= 公式（4-4）短路點的短路電流周期分量等于所有電源提供的短路電流周期分量之和。(1)沖擊電流：短路電流最大可能的瞬時值。發(fā)生在短路后的半個周期(t=0.01S ) 的時刻。 公式（4-5）一般取1.8， 12(2)短路電流的最大有效值（全電流）:當(dāng)=1.8時, 公式（4-6）八、短路電流計算的步驟：(1)計算各元件電抗標(biāo)么值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下(2)給系統(tǒng)制定等值回路圖(3)選擇短路點(4)對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，把供電系統(tǒng)看著無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減，求出電源對短路點的電抗標(biāo)么值，并計算短路電流標(biāo)么值、有名值標(biāo)么值=有名值=(5)計算短路點容量，短

32、路電流沖擊值短路容量 公式（4-7）短路電流沖擊值 (6)列出短路電流計算結(jié)果第五章 電氣設(shè)備的選擇5.1 概述電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確的選擇設(shè)備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，在進行設(shè)備選擇時，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)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備7。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求都是相同的，電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。一、一般原則(1)應(yīng)滿足正常進行、檢修、短路和過

33、電壓情況下地要求，并考慮遠景發(fā)展(2)應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件檢驗(3)應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理(4)與整個工程地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致(5)同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種(6)選用新產(chǎn)品為應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格，在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)二、技術(shù)條件1、按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器(1)電壓所選電器和電纜允許最高工作電壓，不得低于回路所接地網(wǎng)的最高運行電壓即，一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在220KV及以下時為1.15UN，而實際電網(wǎng)運行的一般不超過1.1UN。(2)電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度0下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流，應(yīng)不小于該

34、回路的最大持續(xù)工作電流，即由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，按其相應(yīng)回路的=1.05,( 為電器額定電流)(3)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗當(dāng)周圍環(huán)境溫度和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度不等時,其長期允許電流,可按下式修正 公式（5-1）其中K修正系數(shù)導(dǎo)體和電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度=40，在環(huán)境溫度高于+40OC（但+60 CO），其允許電流一般可按應(yīng)增高1 OC，校驗電流減小1.8%，當(dāng)環(huán)境溫度低于+40OC時環(huán)境溫度每降低1 OC，額定電流增加0.5%,但最大負(fù)荷不得超過額定電流的20%。我國生產(chǎn)的裸導(dǎo)線的額定環(huán)境溫度為+25 OC。三、按短路情況校驗 電器在選定后

35、應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，用熔斷器保護繼電器，可不驗算熱穩(wěn)定，當(dāng)熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定，用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。（1）滿足熱穩(wěn)定條件為QdQr 或 公式（5-2）Qd 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)Qr 短路時導(dǎo)體和電氣設(shè)備允許的熱效應(yīng)t秒內(nèi)允許通過的短路熱電流驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間約繼電保護動作時間注意：當(dāng)驗算裸導(dǎo)體及110kv以下電纜短路熱穩(wěn)定時，一般采用主保護動作時間，110kv以上，一般采用后備保護動作時間。相應(yīng)斷路器的故有分閘時間和電弧持續(xù)時間之和.（2）短路動穩(wěn)定校驗:或 短路沖擊電流峰值（

36、kA）短路沖擊電流有效值（kA） 、允許通過動穩(wěn)定電流的峰值及有效值5.2 斷路器的選擇電力系統(tǒng)中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常情況下，用來接通知開斷負(fù)荷電流，在某些電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運行方式的任務(wù)，故障時，斷路器還常在繼電保護的配合使用下，斷開短路電流，切斷故障部分，保證非故障部分的正常運行8。1、按開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足高壓斷路器觸頭實際開斷瞬間的短路電流周期分量的有效值2、短路關(guān)合電流的選擇在斷路器分閘之前，當(dāng)線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受

37、電動力的損壞，且斷路器在關(guān)合短路電流時，不可避免地接通后又自動跳閘，此時，要求能切斷短路電流，因此確定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一，為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。即3、關(guān)于關(guān)合時間的選擇關(guān)于分合閘時間，對于110kv以上的電網(wǎng)當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障，分閘時間不宜大于0.04s，用于電氣制動回路的斷路器，其分閘時間不宜大于0.040.06s其選擇具體過程見計算說明書5.3 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)配置在主接線上時，保證了線路及設(shè)備檢修時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，必須遵守倒閘操

38、作順序，送電時，首先合上母線側(cè)隔離開關(guān)，其次合上線路側(cè)隔離開關(guān)，最后合上斷路器，停電則與上述順序相反。 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形成明顯的斷口與電源隔離。(2)中性點直接接地的普通變壓器，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，每段母線上宜裝設(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)式兩側(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的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)。(5)當(dāng)饋電線路的用戶側(cè)沒有電源時，斷路器通往用戶

39、的那一側(cè)可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如費用不大，為了防止雷電產(chǎn)生過電壓，也可以裝設(shè)。5.4 高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害，屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護電力電器，配電線路和配電變壓器，而在電廠中多用于保護電壓互感器。1、按額定電壓選擇對于一般高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓，另外，對于填充石英沙有限流作用的熔斷器，則只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中，因為這種類型的熔斷器能在電流達最大值之前就將電流截斷，致使熔斷器熔斷時產(chǎn)生過電壓。2、按額定電流選擇熔斷器的額定電流選擇，為了保證熔斷器不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)大于

40、或等于熔體的額定電流。3、熔斷器開斷電流檢驗對于保護電壓互感器的高壓熔斷器只需按規(guī)定電壓及斷流量來選擇高壓斷路器、隔離開關(guān)及高壓熔斷器的選擇校驗項目：表5-1高壓斷路器、隔離開關(guān)及高壓熔斷器的選擇校驗項目項目額定電壓額定電流開斷電流短路關(guān)合電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定高壓斷路器UNINImaxINbriNklish隔離開關(guān)/高壓熔斷器INbr/5.5 互感器的選擇互感器包括電壓互感器和電流互感器，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，繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運行和故障情況。一、電壓互感器和電流互感器作用及特點1、互感器作用：(1)將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)?/p>

41、二次回路標(biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測量儀表和保護裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕，價格便宜，并便于屏內(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：(1)一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)少，故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。(2)電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以在正常情況下，電流互感器在近于短路的狀態(tài)下運行。3、電壓互感器的特點：(1)容量很小，類似一臺小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上要求有較高的安全系數(shù)。(2)二次側(cè)所接測量儀表和繼電器的電壓線圈阻抗很小，互感器在近于空載狀態(tài)下運行8。二

42、、電流互感器的選擇1、電流互感器的配置：(1)為了滿足測量和保護裝置的需要，在變壓器、出線母線分段及母聯(lián)斷路器，旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器，對于大接地短路電流系統(tǒng)，一般按三相配置，對于小接地短路電流系統(tǒng)，依具體要求按二相或三相配置。(2)對于保護用電流互感器，應(yīng)盡量消除主保護裝置的不保護區(qū)。2、電流互感器由于本身存在勵磁損耗和磁飽和等影響，使一次電流I1與I2在數(shù)值和相位上都有差異，即測量結(jié)果有誤差，所以選擇電流互感器，應(yīng)根據(jù)測量時誤差的大小和準(zhǔn)確度來選擇。3、電流互感器10%誤差曲線對保護級（即B級）電流互感器的要求與測量級電流互感器有所不同，對測量級電流互感器的要求是在正常工作范圍

43、內(nèi)有較高的準(zhǔn)確度，而當(dāng)其通過故障電流時，則希望電流互感器較早飽和，以便保護儀表不受短路電流的損壞，保護級電流互感器主要是在系統(tǒng)短路時工作，因此在額定一次電流范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度要求不如測量級高，一般只相當(dāng)于310級，但對可能出現(xiàn)的短路電流范圍內(nèi)，則要求互感器最大誤差限值不超過10%誤差曲線，就是在保證電流互感器誤差不超過10%的條件下，一次電流的倍數(shù)n與電流互感器允許最大二次負(fù)載阻抗Zzf的關(guān)系曲線。4、額定容量保證互感器的準(zhǔn)確級，互感器二次側(cè)所接負(fù)荷S2應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量Se25、按一次回路額定電壓和電流選擇當(dāng)電流互感器用于測量時，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路中正常工作電流大1/

44、3左右，以保證測量儀表得最佳工作，并在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘尽ｋ娏骰ジ衅鞯囊淮晤~定電壓和電流必須滿足：為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度，互感器的一次工作電流應(yīng)盡量接近額定電流電流互感器的一次所在電網(wǎng)的額定電壓、電流互感器的一次額定回路最大動作電流6、種類和型號的選擇選擇電流互感器種類和型號時，應(yīng)滿足繼電保護，自動裝置和測量儀表的要求，再根據(jù)安裝地點（屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（穿墻、支瓷式、裝入式等）來選擇。7、熱穩(wěn)定校驗電流互感器常以允許通過一次額定電流的倍數(shù)來表示，故熱穩(wěn)定應(yīng)按下式校驗： 公式（5-3）8、動穩(wěn)定校驗電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（）的動穩(wěn)定電流倍數(shù)，表示其內(nèi)部穩(wěn)定能力，

45、故內(nèi)部穩(wěn)定可用下式校驗： 公式（5-4） 三、電壓互感器的選擇1、電壓互感器的配置：(1)母線：一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同期，測量儀表和保護裝置。(2)線路：35kV及以上輸電線路，當(dāng)對方帶有電源時，為了監(jiān)視線路有無電壓，進行同期和設(shè)備重合閘，裝有一臺單相電壓互感器。(3)變壓器低壓側(cè)有時為了滿足同期式保護的要求，設(shè)有一組不完全星形接線的電壓互感器。2、電壓互感器的準(zhǔn)確級和容量電壓互感器的準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時，電壓誤差最大值。由于電壓互感器本身有勵磁電流和內(nèi)阻抗，導(dǎo)致測量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負(fù)荷有關(guān)，

46、所以用一臺電壓互感器對于不同的準(zhǔn)確級便有不同的容量，通常額定容量是指對應(yīng)于最高準(zhǔn)確級的容量9。3、按一次回路電壓選擇為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.10.9）范圍內(nèi)變動。4、按二次回路電壓選擇電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護和測量使用標(biāo)準(zhǔn)、儀表的要求。電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按下表選擇：表5-2電壓互感器二次側(cè)額定電壓的選擇接線型式電網(wǎng)電壓（KV）型式二次繞組電壓（V）接成開口三角的輔助繞組電壓(V)一臺PT不完全星形接線方式335單相式100無此繞組YO/YO/110500單相式100/100360單相式100/100/3315三相

47、五柱式100100/35、電壓互感器種類及型式的選擇電壓互感器種類及型式應(yīng)根據(jù)安裝地點的使用條件進行選擇，例如：在635KV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆柱式；110kv220kv配電裝置一般采用串級式或電磁式電壓互感器；220kv及以上配電裝置，其容量和準(zhǔn)確級滿足要求時一般采用電容式電壓互感器。6、按容量的選擇互感的額定二次容量（對應(yīng)所要求的準(zhǔn)確級）Se2應(yīng)不小于互感器的二次負(fù)荷S2，即：Se2S2 = 公式（5-5）5.6 母線的選擇校驗?zāi)妇€在電力系統(tǒng)中主要擔(dān)任傳輸功率的重要任務(wù)，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分配功率，在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用導(dǎo)線有裸導(dǎo)線、硬鋁母線及電

48、力電纜等，由于電壓等級及要求不同，所使用導(dǎo)線的類型也不相同。敞露母線一般按下列各項進行選擇和校驗：(1)導(dǎo)線材料、類型和敷設(shè)方式；(2)導(dǎo)線截面；(3)電暈；(4)熱穩(wěn)定；(5)動穩(wěn)定；(6)共振頻率10。1、一般要求：(1)配電裝置中軟導(dǎo)線的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和回路負(fù)荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導(dǎo)線的截面和導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)型式。(2)當(dāng)負(fù)荷電流較大時，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇較大截面的導(dǎo)線；當(dāng)電壓較高時，為保持導(dǎo)線表面的電場強度，導(dǎo)線最小截面必須滿足電暈的要求，可增加導(dǎo)線外徑或增加導(dǎo)線的根數(shù)。(3)對于220kv及以下的配電裝置，電暈對選擇導(dǎo)線截面一般不起決定作用，故可根據(jù)負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線截面

49、和導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)型式，可采用單根鋼芯鋁絞線或由鋼芯絞線組成的復(fù)導(dǎo)線。(4)載流導(dǎo)線一般采用鋁質(zhì)材料，對于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出線端部，以及對鋁有較嚴(yán)重腐蝕的場所，可采用鋼質(zhì)材料的裸導(dǎo)線，回路正常工作電流在4000A及以下時，一般選用矩形導(dǎo)線，40008000A一般選用槽型導(dǎo)線，110KV及以上的高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線，當(dāng)采用硬導(dǎo)線時，宜用鋁錳合金管形導(dǎo)線。2、母線及電纜截面的選擇除配電裝置的匯流母線及軟短導(dǎo)線長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導(dǎo)線的截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。(1)按導(dǎo)線長期發(fā)熱允許電流選擇，導(dǎo)線所在電路中最大持續(xù)工作電流應(yīng)不大于導(dǎo)線長期發(fā)熱的允許電流,即

50、：, k修正系數(shù)。(2)按經(jīng)濟電流密度選擇，導(dǎo)線截面可使年計算費用最低，對應(yīng)不同種類的導(dǎo)線和不同的最大負(fù)荷，年利用小時數(shù)Tmax，將有一個年計算費用最低的電流密度經(jīng)濟電流密度(J)，導(dǎo)線的經(jīng)濟截面可由下式?jīng)Q定：S =/J(3)按短路熱穩(wěn)定校驗按正常電流選出導(dǎo)線截面后，還應(yīng)熱穩(wěn)定進行校驗,如考慮集膚效應(yīng)系數(shù)k，則按熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)線最小截面為： 公式（5-6） 熱穩(wěn)定系數(shù)(4)電暈電壓校驗對應(yīng)110220kv裸母線，可按晴天不發(fā)生全面電暈條件進行校驗，即裸母線的臨界電壓，當(dāng)大于最高工作電壓， 公式（5-7） K三相導(dǎo)線水平排列時，考慮中間導(dǎo)線電容比平均電容大的不均勻系數(shù)，一般取0.96 導(dǎo)體表面粗

51、糙系數(shù)，管形母線及單股導(dǎo)線一般取0.98-0.93,多股導(dǎo)線取0.87-0.83相對空氣密度 導(dǎo)體半徑a相間距離(5)硬母線動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定必須滿足下列條件即母線材料的允許應(yīng)力（硬鋁為69106 Pa，硬鋼137106 Pa）5.7 各主要電氣設(shè)備選擇結(jié)果一覽表 電壓等級電氣設(shè)備110kV10kV進線側(cè)變壓器側(cè)出線側(cè)變壓器側(cè)高壓斷路器隔離開關(guān)電流互感器電壓互感器母線熔斷器主變壓器表5-3設(shè)備匯總表第六章 變電站的防雷保護設(shè)計在電力系統(tǒng)中，按過電壓產(chǎn)生的原因不同，可分為內(nèi)部過電壓和雷電過電壓兩大類。 (1)內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的開關(guān)操作、發(fā)生故障或其他原因，使系統(tǒng)的工作狀態(tài)突然改變，從而

52、在系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)電磁振蕩而引起的過電壓。運行經(jīng)驗證明，內(nèi)部過電壓一般不會超過系統(tǒng)正常運行時相對地額定電壓的3-倍，因此對電力線路和電氣設(shè)備絕緣的威脅不是很大。(2)雷電過電壓又稱大氣過電壓或外部過電壓，它是由于電力系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。雷電過電壓產(chǎn)生的雷電沖擊波，其電壓幅值可高達1億伏，其電流幅值可高達幾十萬安，因此對供電系統(tǒng)的危害極大，必須加以防護。1、變電站的防雷保護具有以下特點：(1)變電站屬于“集中型”設(shè)計，直接雷擊防護以避雷針為主。(2)變電站設(shè)備與架空輸電線相聯(lián)接，輸電線上的過電壓波會運動至變電站，對電氣設(shè)備過程威脅。因此變電站要對侵入波過電壓進行防護，主要手段是避雷器。(3)變電站內(nèi)都安裝有貴重的電氣設(shè)備，如變壓器等，這些電氣設(shè)備一旦受損，一方面會對人民的生活和生產(chǎn)帶來巨大損失，造成嚴(yán)重后果；另一方面，這些設(shè)備的修復(fù)困難，需要花費很長時間和大量金錢，給電力系統(tǒng)本身帶來重大經(jīng)濟損失。所以變電站要采取周密的過電壓防護措施。(4)為了充分發(fā)揮防雷設(shè)備的保護作用，變電站應(yīng)有良好的接地系統(tǒng)。2、變電