馬谷田鎮(zhèn)35KV變電所設計

1、本設計根據駐馬店市馬谷田鎮(zhèn)的電力負荷資料，作出了該區(qū)地面35kV變電所的初步設計。設計說明書內容共分為八章，包括主接線的設計、負荷計算與變壓器選擇、高壓電器的選擇、變電所的防雷及變電所的布置等。本設計以實際負荷為依據，以變電所的最佳運行為基礎，按照有關規(guī)定和規(guī)范，完成了滿足該區(qū)供電要求的35kV變電所初步設計。設計中先對負荷進行了統(tǒng)計與計算，選出了所需的主變型號，然后根據負荷性質及對供電可靠性要求擬定主接線設計，考慮到短路對系統(tǒng)的嚴重影響，設計中進行了短路計算。設計中還對主要高壓電器設備進行了選擇與計算，如斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器等。此外還進行了防雷保護的設計和計算，提高了整個

2、變電所的安全性。關鍵詞：變電站 變壓器 電氣主接線AbstractThis design according to the ZhuMaDianShi MaGuTian town of power load material, made the preliminary design of 35kV substation ground. The design specification content is divided into eight chapters, including the wiring design, load calculation and transformers, hig

3、h voltage apparatus, the substation of lightning and substation decorate etc. This design to the actual load, the best operation in substation, according to relevant regulations and standard, completed in power requirements meet 35kV substation preliminary design.In the design of the statistical and

4、 computational load, chose the model for, then according to the load on the power supply reliability requirements and main connection design, worked for system considering circuit, the design of short-circuit calculation. In the design of the main high-voltage electrical equipment selection and calc

5、ulation, such as circuit breaker, isolating switch, voltage transformer, current transformer, etc. In addition to the lightning protection design and calculation, improve the security of substation.Key words:transformer substation main electrical wiring diagram form目錄前言11工程的總體說明2馬谷田鎮(zhèn)建變電所的可行性分析21.2 建

6、設的必要性22 變電站站址的選擇原則和作用52.1 變電站的選址原則52.2 變電所在電力系統(tǒng)中的地位62.3 電力系統(tǒng)供電要求72.4 電力系統(tǒng)運行的特點72.5 電力系統(tǒng)的額定電壓83 主接線設計103.1 對電氣主接線的基本要求103.2 所要選擇的主接線形式113.2.1 110KV接線形式的選擇113.2.2 35KV接線形式的選擇143.2.3 6KV接線形式的選擇164 負荷計算174.1 計算負荷184.1.1 對于35KV段負荷的計算184.1.2 對于6KV段負荷的計算195 變電站主變壓器的選擇205.1 繞組數量和連接方式的確定205.1.1 繞組數量確定原則205.1

7、.2 連接方式的選擇20主變阻抗及調壓方式選擇215.2.1 主變阻抗的選擇215.2.2 調壓方式的選擇215.3 電容電流的計算225.3.1 35KV側電容電流的計算225.3.2 6KV側電容電流的計算235.4 變壓器中性點接地方式和中性點設計235.4.1110KV側中性點接地方式的選擇225.4.2 6KV和35KV側中性點接地方式的選擇235.5 主變容量選擇原則245.5.1 本設計中主變容量的選擇245.5.2 主變臺數選擇原則256 短路電流的計算266.1 短路電流計算基礎266.2 短路電流計算的目的及假設266.短路電流計算的目的256.短路電路計算的一般規(guī)定266

8、.計算各短路點的短路電流266.3 本次設計中短路電流的計算286.3.1 各回路電抗的計算28計算各短路點的短路電流287 高壓電器設備的選擇327.1 電器設備選擇的一般原則327.1.1 按環(huán)境條件選擇327.1.2 按電網電壓選擇32 高壓斷路器的選擇原則327.2.1 按工作環(huán)境選型337.2.2 按額定電壓選擇337.2.3 按額定電流選擇337.2.4 校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定327.2.5 校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定347.3 各電壓等級側斷路器的選擇357.3.1 110KV側斷路器的選擇357.3.2 35KV側斷路器的選擇367.3.3 6KV側斷路器的選擇377.4 隔離開關

9、的選擇387.4.1 隔離開關的作用387.4.2 110KV側隔離開關的選擇387.4.3 35KV側隔離開關的選擇397.4.4 6KV側隔離開關的選擇407.5 電壓互感器和電流互感器的選擇417.5.1 電壓互感器的選擇417.5.2 電流互感器的選擇427.6 電抗器的選擇437.6.1 普通電抗器的選擇原則437.6.2 本設計中電抗器的選擇437.7 高壓熔斷器的選擇447.7.1 熔斷器的作用447.7.2 熔斷器的選擇448 變電站的防雷保護468.1 變電站對直擊雷的的防護468.1.1 裝設避雷針（線）的原則478.1.2 直擊雷防護裝置的原理488.2 避雷針保護范圍的

10、計算方法498.2.1 單支避雷針的保護范圍498.2.2 兩支等高避雷針508.2.3 本設計中避雷針的選擇518.3 對雷電入侵波的防護538.3.1 避雷器的作用538.3.2 對避雷器的基本要求538.3.3 避雷器的選擇549 配電裝置的平面設計559.1 配電裝置的要求559.2 配電裝置設計的基本步驟559.3 配電裝置型式的選擇原則56各種配電裝置的特點569.5 本設計中配電裝置的選擇56結論58致 謝60參考文獻61前 言本次設計的內容是馬谷田鎮(zhèn)35KV變電所設計，它是電氣工程及其自動化專業(yè)學生畢業(yè)前的最后一次綜合性課程設計。同時，由于其深度和廣度，又成為課程設計中最重要的

11、一次設計。此次變電所設計以馬谷田鎮(zhèn)實際工程技術水平為基礎，以變電所資料為背景，從原始資料的分析做起，內容涵蓋發(fā)電廠電氣部分、變電站綜合自動化、供電技術、高電壓技術等主要專業(yè)課知識。通過設計，可以鞏固各課程理論知識，使學生將書本上的知識融入到工程設計的實際運用之中。拉近了理論與實際的距離，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術問題的能力,同時也為今后走向工作崗位打下了良好的基礎。在設計過程中，初步體現了工程設計的精髓內容，如根據規(guī)程選擇方案、用對比的方法對方案評價等。教會了我們在工程中運用所學的專業(yè)知識，鍛煉了我們用實際工程的思維方法去分析和解決問題的能力，為今后工作奠定基礎。1 工程的總體說明1.1

12、馬谷田鎮(zhèn)建變電所的可行性分析馬谷田鎮(zhèn)位于河南省泌陽縣東南部。北與411省道相連，南與312國道相連，西有南陽機場和焦枝鐵路，東與107國道、京珠高速和京廣鐵路相通。信（陽）南（陽）省道柏油公路已建成通車。境內尚有明（港）泌（陽）鐵路和公路橫貫東西，是泌陽、桐柏、信陽三縣的農副產品集散地。目前，這一地區(qū)韻用電設備為總容量29340KW，其中包括已投入開采的礦井點160個，裝機容量5500KW；瑩石開采礦12處，裝機容量1257KW，鐵精粉選礦廠25家，裝機容量2850KW,農機修配5處，裝機容量300KW，鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)40處，裝機容量3100KW,脫谷用電120處，裝機容量2500KW。排水站13座

13、，裝機容量2257KW。另外，該處有21個行政村，285個村民小組，常住人口約5萬余人，該地區(qū)照明用電及家用電器用電1080KW?？偢?3000畝，屬淺山丘陵區(qū)，其中水田10000畝，旱田45000畝，菜田8000畝。有山林13萬畝，其中經濟林2萬畝，防護林7萬畝，果林4萬畝。農產品主要以小麥、水稻、玉米、蔬菜為主。變電所的建成，可為廟街、堡子、馬谷田鎮(zhèn)三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及西鄉(xiāng)一部分地區(qū)提供電源。1.2 建設的必要性（1）馬谷田鎮(zhèn)變電所的建成，可緩解該地區(qū)供電電壓低、供電距離長的問題，滿足農村用電的需要。目前這一地區(qū)由高邑、廟街、堡子等五座變電所供電，該地區(qū)絕大部分供電都在各個變電所的末端，距北高邑變

14、電所26千米，距廟街變電所20千米，距堡子變電所15千米，其距離已超出10KV配電線路供電半徑的要求，由于供電半徑過長，造成線路末端電壓低略，配電變壓器二次線路電壓只有300V左右，特別是在灌溉排水季節(jié)，對末端電壓質量影響更為嚴重，配電變壓器二次線路電壓只能達到270V左右，使該地區(qū)大部分農用大型排水設備不能使用。由此，導致泵用電設備效率大大降低，提水、排水得不到保證，糧食產量也就不能得到充分提高。另外，該地區(qū)地勢西高東低，東部低洼地區(qū)每年雨季一到，便積水成災，內水不能自排，嚴重者便無收成，西部較高地區(qū)雨過地干。水源不足，旱情嚴重，要想改變該地區(qū)的抗災能力，只有建排水站，用來提水和排水，目前這

15、一地區(qū)已建成排水站13座，但由于電壓質量低略，限制了該地區(qū)糧食的增長，阻礙了該地區(qū)經濟的發(fā)展。（2）新建變電所可解決該地區(qū)用電管理混亂，維護不便的問題。這一地區(qū)有五家供電、四家維護，結果有時造成管又不管的狀態(tài)，給鄉(xiāng)村造成不應有的麻煩?！叭姟惫ぷ鞑荒芎芎玫拈_展，安全用電的宣傳不能很好普及，人身觸電事故和設備燒損事故不斷增加，配電線路和用電設備的布局不合理。在設備維護上，該地區(qū)處于各個變電所的末端，距變電所較遠，交通和通訊都很不方便，使電力事故得不到及時處理，不能很好可靠的向用戶供電，尤其在排灌季節(jié)影響更大。 （3）新建變電所是該地區(qū)經濟發(fā)展的需要該地區(qū)農業(yè)經濟比較落后，主要原因是：糧、菜產量比

16、較低、鄉(xiāng)村工業(yè)發(fā)展較慢。為改善該地區(qū)落后面貌，提高農業(yè)的抗災能力，預計在三年內要打水田井200眼，菜田電井100眼，還要建中型排水站一座，預計裝機容量可達5500千瓦。為充分發(fā)揮電力在經濟建設中的作用，提高該地區(qū)的農民經濟收入。馬谷田鎮(zhèn)變電所的建設是非常必要的，也是該地區(qū)群眾所急需的，更是該地區(qū)農業(yè)經濟繁榮發(fā)展的希望所在。2 變電站站址的選擇原則和作用2.1 變電站的選址原則變電所的設計應根據工程5-10年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結合，以近期為主，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；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、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結合

17、國情合理地確定設計方案；變電所的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則。變電所應建在靠近負荷中心位置，這樣可以節(jié)省線材，降低電能損耗，提高電壓質量，這是供配電系統(tǒng)設計的一條重要原則。變電所的總平面布置應緊湊合理，依據變電站設計規(guī)范第條，變電站站址的選擇，根據下列要求綜合考慮確定：（1）靠近負荷中心。（2）節(jié)約用地，不占或少占耕地及經濟效益高的土地。（3）與鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協調，便于架空線和電纜線路的引入和引出。交通運輸方便。（4）具有適應地形，地貌，地址條件。°東經113.25°。泌陽縣馬谷田鎮(zhèn)。本設計變電站靠近負荷中心，交通運輸十分便利，新泌高速、滬陜高速穿其而過。綜上所述，可滿

18、足建所的要求，建站地基是天然地基。2.2 變電所在電力系統(tǒng)中的地位電力系統(tǒng)是由發(fā)電機，變壓器，輸電線路，用電設備（負荷）組成的網絡，它包括通過電的或機械的方式連接在網絡中的所有設備。電力系統(tǒng)中的這些互聯元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進行生產（發(fā)電機），變換（變壓器，整流器，逆變器），輸送和分配（電力傳輸線，配電網），消費（負荷）；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如同步發(fā)電機的勵磁調節(jié)器，調速器以及繼電器等。其中變電所是聯系發(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。變電所根據它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：（1）樞紐變電所：位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓

19、和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為330500KV的變電所，稱為樞紐變電所。全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出現癱瘓。（2）中間變電所：高壓側以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集23個電源，電壓為220330KV，同時又降壓供當地用電，這樣的變電所起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電所。全所停電后，將引起區(qū)域電網解列。（3）地區(qū)變電所：高壓側一般為110220KV，向地區(qū)用戶供電為主的變電所，這是一個地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。（4）終端變電所：在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側電壓為110KV，經降壓后直接向用戶供電的變電所，即

20、為終端變電所。全所停電后，只是用戶受到損失。2.3 電力系統(tǒng)供電要求（1）保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產停頓，生活混亂，甚至危及人身和設備安全，形成十分嚴重的后果。停電給國民經濟造成的損失遠遠超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。（2）保證良好的電能質量：電能質量包含電壓質量，頻率質量，和波形質量三個方面，電壓質量和頻率質量均以偏移是否超過給定值來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定值的，給定的允許頻率偏移為等，波形質量則以畸變率是否超過給定值來衡量。所有這些質量指標，都必須采取一切手段來予以保證。（3）保證系統(tǒng)運行的經濟性：電能生產的規(guī)模很大，消耗的

21、一次能源在國民經濟一次能源總消耗占的比重約為1/3，而且電能在變換，輸送，分配時的損耗絕對值也相當客可觀。因此，降低每生產一度電能消耗的能源和降低變換，輸送，分配時的損耗，有極其重要的意義。2.4 電力系統(tǒng)運行的特點（1）電能生產的重要性：電能與其它能量之間轉換方便，易于大量生產，集中管理，遠距離輸送，自動控制，因此電能是國民經濟各部門使用的主要能源，電能供應的中斷或不足將直接影響國民經濟各部門的正常運行。這就要求系統(tǒng)運行的可靠性。（2）系統(tǒng)暫態(tài)過程的快速性：發(fā)電機、變壓器、電力線路、電動機等原件的投入和退出，電力系統(tǒng)的短路等故障都在一瞬間完成，并伴隨暫態(tài)過程的出現，該過程非常短促，這就要求系

22、統(tǒng)有一套非常迅速和靈敏的監(jiān)視、檢測、控制和保護裝置。（3）電能發(fā)、輸、配、用的同時性：電能的生產、分配、輸送和使用幾乎是同時進行，即發(fā)電廠任何時候生產的電能必須等于該時刻用電設備使用的電能與分配，輸送過程中損耗的電能之和，這就要求系統(tǒng)結構合理，便于運行調度。2.5 電力系統(tǒng)的額定電壓（1）額定電壓是指能使電氣設備長期運行的最經濟的電壓。在系統(tǒng)中，各部分電壓等級是不同的。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S=3UI。當輸出功率一定時，電壓越高，電流越小，線路，電氣等的載流部分所需的截面積就越小，有色金屬的投資也越小，同是由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損失也較小。另一方面，電壓越高，對絕緣水平的

23、要求則越高，變壓器，開關等設備的投資也越大。綜合考慮這些因素，對應一定的輸送功率和輸送距離都有一個最為經濟合理的輸電電壓，但從設備制造角度考慮，為保證產品的標準化和系列化，又不應隨意確定輸電電壓。（2）用電設備的額定電壓：經線路向用電設備輸送電能時，由于用電設備大都是感性負荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標稱電壓于用電設備的額定電壓取值一致，使線路沿線的實際電壓于用電設備要求的額定電壓之間的偏差不致太大。（3）變壓器額定電壓：變壓器一次側接電源，相當于用電設備，二次側向負荷供電，又相當于電源，因此變壓器一次側額定電壓應等于用電設備額定電壓。由于變壓器二次側額定電壓規(guī)定為空載時的電壓

24、，額定負載下變壓器內部的電壓降落約為，當供電線路較長時，為使正常運行時變壓器二次測電壓較系統(tǒng)標稱電壓高，以便補償線路電壓損失。變壓器二次測額定電壓應較用電設備額定電壓高，只有當變壓器二次測與用電設備間電氣距離很近時，其二次側額定電壓才取為用電設備額定電壓的倍。3 主接線設計3.1 對電氣主接線的基本要求（1）運行的可靠安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求，也是電力生產和分配的首要要求。它要求斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數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）具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據調度的要求靈活

25、的改變運行方式，達到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且在檢修時可以保證檢修人員的安全。（3）操作應盡可能簡單、方便主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復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。（4）經濟上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經濟效益。（5）應具有擴建的可能性由于我國工農業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。因此，在選

26、擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質、出線數目的多少、電網的結構等。3.2 所要選擇的主接線形式由負荷資料知，110KV上近期無負荷。35KV的負荷中有選鐵礦、鐵礦廠和瑩石開采礦廠等重要的工業(yè)負荷。若斷電將造成較大的經濟損失和資源浪費。而6KV的負荷中有汽車站、機械廠、水泥廠等、類負荷組成較高的負荷，因而需要保證供電的可靠性；同時，由于6KV承擔著馬谷田鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)的供電和鄰近的幾個村莊的供電，鎮(zhèn)區(qū)內的一些用戶如醫(yī)院、交通調度等單位對電力供應的可靠性要求也是極高的，故而在設計過程中應盡力保證供電的可靠性。3.2.1 110

27、KV接線形式的選擇110KV段進線回路數有2回，根據設計原則可采用單母線分段帶旁路接線或雙母線帶旁路的接線形式。圖3-1 單母分段帶旁路接線表3-1 110KV方案對比單母線分段帶旁路接線 雙母線帶旁路接線供電可靠性對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。兩段母線同時故障幾率甚小，可以不予考慮。通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電。由于加裝了旁路母線則可避免檢修斷路器時造成短時停電。運行靈活性有了旁路母線，檢修與它相連的任一回路的斷路器時，該回路便可以不停電，運行較靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上

28、，能靈活地適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。擴建方便性擴建不方便，向母線左右任何方向擴建，均會影響母線的運行。向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。節(jié)約投資帶有專用旁路斷路器的接線，多裝了價高的斷路器和隔離開關，增加了投資。使用設備多，配電裝置復雜，投資較多；在運行中隔離開關作為操作電器，容易發(fā)生誤操作。尤其當母線出現故障時，須短時切換較多電源和負荷。本次設計的變電站為地區(qū)性變電所，由于其負荷的重要性，考慮到占地和經濟性的要求，110KV選用雙母線帶旁母的接線形式以保證其供電的可靠性。W1W2W3圖3-2 雙母帶旁路

29、的接線3.2.2 35KV接線形式的選擇出線回路數為6回，其中2條為備用，根據上述規(guī)范采用雙母線接線形式或雙母線分段帶旁路接線形式。圖3-3 雙母線分段接線表3-2 35KV方案對比雙母線接線雙母線帶旁路接線供電可靠性供電可靠，由于采用雙母配置，當一組母線故障時，可迅速恢復供電。加裝旁路母線后，當出線斷路器故障或檢修時，可避免對此回路停電，提高了可靠性運行靈活性調度靈活，通過倒換操作可以組成各種運行方式。接線相對復雜，調度靈活擴建方便性擴建方便，向雙母線左右任何方向擴建不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配。向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會

30、造成原有回路停電節(jié)約投資雙母占地面積少，土建投資相對較小隔離開關的用量也小，總體投資都小于雙母線帶旁母。較經濟。雙母帶旁母占地面積大，土建投資大，所用的隔離開關多。不夠經濟。從保證負荷用電可靠性來講，該變電站的接線形式也采用雙母帶旁路的接線形式。3.2.3 6KV接線形式的選擇出線回路數為10回，可采用單母線分段或雙母線分段。表3-3 6KV方案對比單母線分段雙母線分段供電可靠性對重要用戶可以從不同分段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。當一條母線發(fā)生故障時還能保證另一條母線的正常供電。供電可靠性較高。供電可靠，母線分段使檢修任一回路都不用停電。運行靈活性接線簡單清晰，運行操作方便。接線相對復雜

31、，調度靈活節(jié)約投資少用了斷路器、隔離開關，較經濟。雙母分段占地面積大，土建投資大，所用的隔離開關多。不夠經濟。該變電站位于馬谷田鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)，為節(jié)約用地，采用單母分段的接線形式。綜合以上三種接線形式，畫出主接線圖，本設計中電氣總設計圖見大圖所示。4 負荷計算圖4-1 負荷原始資料：電壓等級負荷名稱最大負荷MVA負荷組成（%）自然力率Tmax(h)線長km備注一級二級三級35KV鐵礦廠3.37540%30%20選礦廠2.02540%30%20周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)20%.10瑩石開采廠20%30%20備用一備用二6KV化肥廠40%20%550015水泥廠40%20%550012周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)20%5電線電纜廠1.3520

32、%30%450022汽車站1.3530%30%50008排水站1.3530%30%4000食品廠20%30%4500鎮(zhèn)區(qū)20%40%3000備用一4.1 計算負荷綜合最大計算負荷：K同時系數，對于出線回數較少的情況，可取0.90.95,出線回數較多時，取0.850.9;%線損，取5% 對于35KV段負荷的計算 對于6KV段負荷的計算綜上：總的計算負荷：MVA5變電站主變壓器的選擇5.1 繞組數量和連接方式的確定 繞組數量確定原則在具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側雖無負荷，但在變電站內需設無功補償設備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。在

33、本變電站中：因此，在本變電站設計中主變壓器選為三繞組變壓器。 連接方式的選擇依據電力工程設計手冊規(guī)定指出：第條 在具有三種電壓等級的變電所中，如通過各側繞組的功率均達到該變壓容量的15%以上，主變壓器宜采用三繞組變壓器。第條 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有和型兩種。高中低三側繞組如何組合，要根據具體工程來定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用0連接，35KV亦采用型，其中性點通過消弧線圈接地。35KV以下電壓變壓器繞組都采用連接。本設計中變電站電壓等級為110/35/6KV，接線方式采用YN/Yn0/d11的接線方式。 主變

34、阻抗的選擇根據電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分），變壓器的阻抗實質就是繞組間的漏抗，阻抗的大小主要取決于變壓器的結構和采用的材料。從系統(tǒng)穩(wěn)定和供電電壓質量考慮，希望主變壓器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又使系統(tǒng)短路電流增加，高、低壓電器設備選擇遇到困難；另外阻抗的大小要考慮變壓器并聯運行的要求。主變阻抗選擇原則：各側阻抗值的選擇須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流計算、無功分配、繼電保護、短路電流、系統(tǒng)內的調壓手段和并聯運行等方面進行綜合考慮；對普通三繞組變，目前有“升壓型”和“降壓型”兩種，“升壓型”繞組排列順序為自鐵芯向外為中、低、高。所以高、中側阻抗最大；“降壓型”依次為低、中、高，所以高、低壓側阻抗最

35、大。綜上，選擇“降壓型”結構的變壓器，繞組的排列順序為自鐵芯向外依次為低，中，高。高，低壓側的阻抗最大。 調壓方式的選擇為保證供電所或發(fā)電廠的供電質量，電壓必須維持在允許的范圍內，調壓方式有兩種，一種稱為無激磁調壓，調整范圍在±2×2.5%以內；另一種成為有載調壓，調整范圍達30%，其結構復雜，價格昂貴，在下例情況下選用：接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯絡變壓器，為保證用電質量，要求母線電壓恒定時，且隨著各方面的發(fā)展，為了保證電壓質量及提高變壓器分接頭質量。所以選用有載調壓。5.3 電容電流的計算電網的電容電流計算應包括電氣連接的所有架空線路、電纜回路、發(fā)電

36、機、變壓器以及母線和電器的電容電流，并考慮電網510年的發(fā)展。架空線路的電容電流可按下式計算：適用于無架空地線的線路；適用于有架空地線的線路。同桿雙回線路的電容電流為單回路的1.31.6倍。由電氣工程手冊變電所增加的接地電容電流35KV：附加值13；6KV：附加值16。5.3.1 35KV側電容電流的計算由于出線為架空線路，故有：,故35KV需加消弧線圈。消弧線圈容量計算：式中 消弧線圈選擇XDJ550/35，其具體參數為下：表5-1XDJ-550/35型消弧線圈參數表型號額定容量KVA額定電壓KV額定電流AXDJ-550/35550355.3.2 6KV側電容電流的計算由于出線上為架空出線：

37、所以不用加裝消弧線圈接地。5.4 變壓器中性點接地方式和中性點設計電力網中性點的接地方式，決定了主變壓器中性點的接地方式。電力網中性點的接地方式有：a.中性點非直接接地 b.中性點經消弧線圈接地c.中性點經高阻抗接地 d.中性點直接接地5.4.1 110KV側中性點接地方式的選擇主變壓器的110KV側采用中性點直接接地方式。直接接地的單相短路電流很大，線路或設備須立即切除，增加了QF的負擔，降低了供電連續(xù)性，但由于過電壓降低，絕緣水平可下降，減少了設備造價，特別是在高壓和超高壓電網中經濟效益顯著。所有普通變壓器的中性點都應經隔離開關接地，以便于運行調度靈活選擇接地點。110KV側采用中性點直接

38、接地方式，中性點的設備有：中性點刀閘，避雷器，間隙，零序CT。5.4.2 6KV和35KV側中性點接地方式的選擇635KV側采用中性點不接地或中性點經消弧線圈接地方式。663KV電網采用中性點不接地方式，但當單相接地故障電流大于30A（6KV）或10A（35KV）時，中性點應經消弧線圈接地。裝消弧線圈時,它可直接接到35KV側中性點,且兩臺主變可共用一臺消弧線圈。6KV側由于是“”型接線，無中性點，故需加接地變，將中性點引處，以接消弧線圈，接地變的容量應大于消弧線圈的容量，一般，應在6KV級的每一段母線上安裝型號一樣，容量相同的接地變。但是電容電流不能超過允許值，否則接地電弧不易自熄，易產生較

39、高的弧光間隙接地過電壓，波及整個電網，所以可采用消弧線圈補償電容電流，即經消弧線圈接地。5.5 主變容量選擇原則主變容量選擇一般按變電所建成以后510年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期1020年發(fā)展。對城郊變電所，主變容量應與城市規(guī)劃相結合。根據變電所帶負荷性質及電網結構決定主變容量。對有重要負荷變電所考慮一臺主變停運時，其余主變容量在計及過負荷能力后的允許時間內，保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電所當一臺主變停運時，其余主變應能保證其余負荷的60%。同級電壓的單臺降壓容量的級別不易太多，應從全網出發(fā)，推行標準化、系列化（主要考慮備品、備件和檢修方便）。 本設計中主變容量的選擇在本變電站中，

40、當變電站的一臺變壓器停止運行時，另一臺變壓器能保證全部負荷的60%，即MVA。同時應該能保證用戶的一級和二級負荷，、類負荷的總和為：14.202MVA，綜合以上并考慮變壓器容量必須大于，再綜合分析，選擇變壓器容量=50MVA，查得110KV三相三繞組電力變壓器技術數據表，選擇變壓器的型號為SFSZ10-50000/110，其參數如下表：表5-2 SFSZ10-50000/110型變壓器參數表型號電壓組合 （KV）聯接組別損耗（KW）空載電流(%)阻抗電壓高中低空載負載SFSZ10-50000/110110±8×1.25%±5%213 主變臺數選擇原則對大

41、城市郊區(qū)的一次變，在中、低壓側構成環(huán)網情況下，裝兩臺主變。對地區(qū)性孤立的一次變或大工業(yè)的專用變電所，裝三臺主變。對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎按大于主變容量的12級設計，以便負荷發(fā)展時更換主變。在本變電站設計中，具有3個電壓等級，由于本變電站為地區(qū)性變電站，所以主變臺數選擇2臺，一臺運行時，另一臺為備用。6 短路電流的計算6.1 短路電流計算基礎電力系統(tǒng)的電氣設備，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發(fā)生各種型式的短路，因為它們會破壞對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行。短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相

42、與地（對于中性點接地系統(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，兩相短路，兩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)的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。6.2 短路電流計算的目的及假設 短路電流的計算目的 短路電流計算是變電所電氣設計中的一個重要環(huán)節(jié)其計算目的是：(1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某

43、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）在選擇電氣設備時，為了保證設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）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導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。短路電流計算的一般規(guī)定(1）驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，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（一般為本期工程建成后510年）。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，而不應按

44、僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。(2）選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。（3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。（4）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。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

45、影響；(6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。6.3 本次設計中短路電流的計算 各回路電抗的計算計算各回路電抗：（取基準功率，）系統(tǒng)K1K2110KV35KV6KVK3X2X5X4X1X3圖6-1短路計算圖根據前面所選變壓器各參數得：=計算各短路點的短路電流在配電系統(tǒng)中，當發(fā)生三相短路時，后果最嚴重。因而以此驗算電器設備的能力。1點短路時，對于110KV系統(tǒng)電源（無窮大容量）K1系統(tǒng)X1110KV圖6-2 K1點短路時網絡簡化圖2.點短路時，K2X2X1X3110KV35KV圖6-3 K2點短路時網絡簡化圖3.點短路時，K3系統(tǒng)X2X1X4110KV6KVX5圖6-4 K3點短路時網絡簡化圖7 高壓電器

46、設備的選擇變電站的高壓電器對電能起著接收、分配、控制與保護的作用，主要有斷路器、隔離開關、負荷開關、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套配電設備等。電器的選擇是根據環(huán)境條件和供電要求確定其型式和參數，保證電器正常運行時安全可靠，故障時不致損壞，并在技術合理的情況下注意節(jié)約。還應根據產品生產情況與供應能力統(tǒng)籌兼顧，條件允許時優(yōu)先選用先進設備。電器設備選擇的一般原則 按環(huán)境條件選擇 電器產品在制造上分戶外、戶內兩大類。戶外設備的工作條件較惡劣，故各方面要求較高，成本也高。戶內設備不能用于戶外；戶外設備雖可用與戶內，但不經濟。 按電網電壓選擇 電器可在高于10%到15% 設備額定電壓的情況下長期運

47、行，故所選設備的額定電壓應不小于裝設處電網的額定電壓，即按長時工作電流選，電器的額定電流In是指周圍環(huán)境溫度為時，電器長期允許通過的最大電流。它應大于負載的長時最大工作電流，即7.2 高壓斷路器的選擇原則選擇高壓斷路器時，除按電氣設備一般原則選擇外，由于斷路器還要切斷短路電流，因此必須校驗斷流容量（或開斷電流）、熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定等各項指標。 按工作環(huán)境選型 根據使用地點的條件選擇，如戶外式、戶內式，若工作條件特殊，尚需選擇特殊型式（如防爆型）。 按額定電壓選擇高壓斷路器的額定電壓，應等于或大于所在電網的額定電壓，即 式中，斷路器的額定電壓；高壓斷路器所在電網的額定電壓。按額定電流選擇 高壓斷路器

48、的額定電流，應大于或等于負載的長時最大工作電流，即式中斷路器的額定電流；負載的長時最大工作電流。 校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定高壓斷路器的熱穩(wěn)定校驗要滿足下式要求：式中 斷路器的熱穩(wěn)定電流；斷路器熱穩(wěn)定電流所對應的熱穩(wěn)定時間；短路電流穩(wěn)定值；作用下的假想時間。 斷路器通過短路電流的持續(xù)時間按下式計算：式中 斷路器通過短路電流的持續(xù)時間；斷路器保護動作時間；斷路器的分閘時間。斷路器的分閘時間，包括斷路器的固有分閘時間和燃弧時間，一般對快速動作的斷路器，可取0.11到0.16s，其中，低速動作的斷路器，可取0.18到0.25s。校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定 高壓斷路器的動穩(wěn)定是指承受短路電流作用引起的機構效應

49、的能力，在校驗時，須用短路電流的沖擊值或沖擊電流的有效值與制造廠規(guī)定的最大允許電流進行比較，即 式中 、設備極限通過的峰值電流及其有效值； 、短路沖擊電流及其有效值。7.3 各電壓等級側斷路器的選擇7.3.1 110KV側斷路器的選擇本設計中斷路器安裝在戶外，故選擇戶外式斷路器，該回路電壓等級為110KV，可選擇高壓六氟化硫斷路器，所要選擇的斷路器的額定電壓， 同時斷路器的額定電流不得小于通過斷路器的最大持續(xù)電流。本次設計中采用是的高壓六氟化硫斷路器，型號為LW25-126，其主要參數如下：表7-1 LW25-126型高壓六氟化硫斷路器參數表型號額定電壓（KV）額定電流（A）額定開斷電流（KA

50、）動穩(wěn)定電流（KA）4S熱穩(wěn)定電流（KA）固有分閘時間合閘時間LW25-1261263150408040因為三相短路電流大于兩相短路電流，所以選三相短路電流來進行校驗，斷路器的額定開斷電流比系統(tǒng)短路電流大的多，選擇斷路器的短路電流計算時應考慮在斷路器兩側發(fā)生短路時通過斷路器的短路電流，選較大者進行校驗，由于本設計中只有1個電源，所以兩側短路電流是一樣的。故選I=6.73KA進行校驗。所選斷路器的額定開斷電流，則斷流能力滿足要求。所選斷路器的額定關合電流，即動穩(wěn)定電流為，流過斷路器的沖擊電流為。所以所選斷路器的短路關合電流滿足要求，因而動穩(wěn)定也滿足要求。最后進行熱穩(wěn)定校驗，設后備保護動作時間為1

51、.9s，所選斷路器的分閘時間為0.15s，選擇熄弧時間為0.03s，則短路持續(xù)電流時間，短路熱效應。所選斷路器允許的熱效應，即，熱穩(wěn)定也滿足要求，以上各種參數校驗均滿足要求，故選擇LW25-126斷路器。7.3.2 35KV側斷路器的選擇該回路安裝在戶外，選擇戶外型斷路器，該回路電壓為35KV，因此選擇的斷路器的額定電壓的斷路器，且其額定電流大于通過斷路器的最大持續(xù)電流，所以35KV段選擇的斷路器型號為LW8-35，其基本參數如下：表7-2 LW8-35型斷路器參數表型號額定電壓（KV）額定電流（A）額定開斷電流（KA）動穩(wěn)定電流（KA）4S熱穩(wěn)定電流（KA）固有分閘時間合閘時間LW8-353

52、5200040下面對所選的斷路器進行校驗，通過斷路器的短路電流。所以所選斷路器的短路關合電流滿足要求，因而動穩(wěn)定也滿足要求。最后進行熱穩(wěn)定校驗，設后備保護動作時間為1.9s，所選斷路器的分閘時間為0.15s，選擇熄弧時間為0.03s，則短路持續(xù)電流時間短路熱效應。所選斷路器允許的熱效應，即，熱穩(wěn)定也滿足要求，以上各種參數校驗均滿足要求，故選擇LW8-35斷路器。7.3.3 6KV側斷路器的選擇該回路安裝在戶外，選擇戶外型斷路器，該回路電壓為，因此選擇的斷路器的額定電壓的斷路器，且其額定電流大于通過斷路器的最大持續(xù)電流，所以段選擇的斷路器型號為ZN28A-10，其基本參數如下：表7-3 ZN28A-10型斷路器參數表型號額定電壓（KV）額定電流（A）額定開斷電流（KA）動穩(wěn)定電流（KA）4S熱穩(wěn)定電流（KA）固有分閘時間合閘時間ZN28A-1010125040下面對所選的斷路器進行校驗，通過斷路器的短路電流，所選斷路器的額定開斷電流為31.5KA，故斷流能力滿足要求。所選斷路器的額定關合電流，即動穩(wěn)定電流為40KA，流過斷路器的沖擊電流為21.45KA，所以所選斷路器的短路關合電流滿足要求，因而動穩(wěn)定也滿足要求。