黑山110千伏降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目：黑山110千伏降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)中心：奧鵬沈陽(yáng)職工大學(xué)教學(xué)中心 層 次： 專科起點(diǎn)本科 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí)：學(xué) 號(hào)：學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 劉鳳麗 完成日期： 2011 年09 月15日 摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越來(lái)全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長(zhǎng)，對(duì)電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對(duì)供電設(shè)計(jì)也有了更高、更完善的要求。設(shè)計(jì)是否合理，不僅直接影響基建投資、運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬的消耗量，也會(huì)反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身

2、安全密切相關(guān)。變電所是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過(guò)其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場(chǎng)所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的發(fā)展趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為目前變電站的堅(jiān)實(shí)、控制、保護(hù)和計(jì)量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。 110KV變電所屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確定用戶無(wú)功

3、功率補(bǔ)償裝置。 電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，使電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過(guò)新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。 關(guān)鍵詞：變電所；電氣設(shè)備；配電網(wǎng)絡(luò)；負(fù)荷；功率AbstractWith economic development and the rapid rise of modern industrial building, power supply system design more and more to a comprehensive, systematic, plant rapid consumpti

4、on growth, power quality, technical and economic conditions, reliability of electricity supply are increasing, therefore also have higher power supply design, better requirements. Design is reasonable, not only directly affect the infrastructure investment, operation costs and the consumption of non

5、-ferrous metals, will reflect the reliability and safety of electricity production, it and the economic benefits, closely related to personal safety equipment.Power system substation is an important component of the electrical equipment and distribution network at a certain wiring posed, his power f

6、rom the electric power systems round, through its transformation, distribution, transportation and protection functions, and then power Anquan , reliable and economical electricity delivered to each set of equipment to switch places. As the hub of power transmission and control, substation must chan

7、ge the traditional design and control mode, to adapt to the modern power system, modernization of industrial production and the development trend of social life. With computer technology, modern communication and network technology development, the firm currently substation, control, protection and

8、measuring devices and systems to provide a separate state of Optimization and system integration technology base. 110KV substation is high pressure network of substations in the region in more involved, analysis of tasks and users substation load, etc., using the user data load calculation to determ

9、ine the reactive power compensation device users.With the development of high power technology, the rapid development of complex, power system from generation to supply all areas, through the use of new technologies, are constantly changing. Substation and its power system is also a key part of the

10、new technology has been fully developed. Keywords：substation；electrical equipment；power distribution networks；load；power目 錄摘 要.iAbstract.ii第 1 章緒 論.11.1發(fā)展概況.11.2選題目的.11.3背景和意義.11.4本文主要工作. 1第 2 章變電所概況.32.1工程概況.32.2變電所位置分析.32.3負(fù)荷計(jì)算.32.4變壓器的選擇.4第 3 章電氣主接線設(shè)計(jì).73.1設(shè)計(jì)原則.73.2方案比較.7第 4 章短路電流計(jì)算.104.1計(jì)算目的.104.

11、2計(jì)算步驟.104.3計(jì)算過(guò)程.11第 5 章母線及電氣設(shè)備的選擇.175.1母線的選擇.185.2斷路器與隔離開關(guān)的選擇.195.3互感器的選擇.295.3.1電流互感器的選擇.295.3.2電壓互感器的選擇.325.4并聯(lián)電容器組的選擇.36結(jié) 論.37參考文獻(xiàn).38附錄A電氣主接線圖.39第1章 緒 論1.1 變電所發(fā)展概況 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，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。我國(guó)電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實(shí)現(xiàn)了集中控制和采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控電力系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了分級(jí)集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都

12、在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進(jìn)水平的行列。變電所是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴(yán)密、土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度較大的工業(yè)建筑。電力工業(yè)的發(fā)展,單機(jī)容量的增大、總?cè)萘吭诎偃f(wàn)千瓦以上變電所的建立促使變電所建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)不斷地改進(jìn)和發(fā)展。變電所結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進(jìn)、代管理的運(yùn)用、隊(duì)伍素質(zhì)的提高、使火電廠土建施工技術(shù)及施工組織水平也相應(yīng)地隨之不斷提高。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。隨著變電所綜合

13、自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢(shì)。1.2 選題目的 我選擇設(shè)計(jì)本課題，是對(duì)自己已學(xué)知識(shí)的整理和進(jìn)一步的理解、認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的工作能力及實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能。電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)變電所的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，更需要我們提高知識(shí)理解應(yīng)用水平，綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，開拓思路，鍛煉獨(dú)立分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。1.3 背景和意義110KV區(qū)域降壓變電所是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)絡(luò)改造中非常重要技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好110KV變電所的設(shè)計(jì)是我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的重

14、要環(huán)節(jié)。在目前的電網(wǎng)建設(shè)中，尤其是在110KV變電所的建設(shè)中，土地、資金等資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，存在重復(fù)建設(shè)、改造困難、工頻電磁輻射、無(wú)線電干擾和噪聲等環(huán)保問(wèn)題、電能質(zhì)量差等問(wèn)題已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運(yùn)行質(zhì)量的重要因素。這已經(jīng)違背了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以110KV變電所需要采用節(jié)約資源的設(shè)計(jì)方案,要克服通信干擾和噪聲、既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問(wèn)題，同時(shí)還要滿足以后電網(wǎng)改造簡(jiǎn)單、資源再利用率高的要求。110KV變電所的設(shè)計(jì)或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案。在這種要求下，110KV變電所電氣主接線簡(jiǎn)單清晰、接地和保護(hù)安全高效、

15、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢(shì)所趨。因而，110KV變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線簡(jiǎn)化,配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布置、節(jié)約資源、安全環(huán)保的設(shè)計(jì)方案?；诖?，我以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、設(shè)計(jì)高安全、高質(zhì)量的110KV變電所為目的，從電源設(shè)置、主接線形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面提出了新的設(shè)計(jì)思路。1.4 本次論文的主要工作本次論文主要研究黑山110千伏變電所的一次部分的電氣設(shè)計(jì)。本文的組織結(jié)構(gòu)如下：全文共分5章。 第一章，主要是介紹目前變電所發(fā)展的趨勢(shì)，選題的目的以及設(shè)計(jì)黑山110千伏變電所電氣部分設(shè)計(jì)的背景和意義和論文的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)。 第二章，介

16、紹了黑山110千伏變電所的工程概況、變電所所在位置的分析。結(jié)合實(shí)際調(diào)查采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了負(fù)荷的計(jì)算并進(jìn)行變壓器的選擇 第三章，根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設(shè)規(guī)模，輸送電壓等級(jí)，進(jìn)出線回路數(shù)，供電負(fù)荷的重要性，保證供電平衡，電力系統(tǒng)線路容量，電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動(dòng)化規(guī)劃與等級(jí)條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求的原則進(jìn)行了系統(tǒng)主接線的選擇。制定了兩套方案并進(jìn)行了比較選擇 第四章，結(jié)合短路電流的計(jì)算目的和步驟，詳細(xì)的進(jìn)行了所設(shè)計(jì)的變電所短路電流的計(jì)算過(guò)程。第五章，進(jìn)行了電氣設(shè)備及母線選擇。結(jié)合選擇的基本要求正確選擇

17、電氣設(shè)備使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。同時(shí)，根據(jù)工作實(shí)際情況，在保證可靠性的前提下，積極、穩(wěn)妥地采用新技術(shù)并注意節(jié)省選擇合適的電氣設(shè)備。第2章 變電所概況2.1工程概況根據(jù)實(shí)際調(diào)查得到系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)。從負(fù)荷增長(zhǎng)方面闡明了建站的必要性，然后通過(guò)對(duì)擬建變電所的概括以及出線方向來(lái)考慮，并通過(guò)對(duì)負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定了110KV，10KV以及站用電的主接線，然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算及供電范圍確定了主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，同時(shí)也確定了站用變壓器的容量及型號(hào)，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，對(duì)高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線

18、，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，然后根據(jù)短路電流及沖擊電流進(jìn)行相關(guān)的校驗(yàn)，從而完成了110KV電氣一次部分的設(shè)計(jì)，并力求在可靠性的前提下，做到運(yùn)行操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行靈活，經(jīng)濟(jì)合理。2.2變電所位置分析 待建的城中110KV黑山降壓變電所在城市近郊并向加工廠、機(jī)械廠、棉紡廠、藥棉廠、水廠、化工廠供電。110KV進(jìn)線2回，在10KV側(cè)有10回出線，則可以看出這所變電所是一所普通的終端變電所，在電力系統(tǒng)中的作用不是很重要，只是對(duì)周邊負(fù)荷供電。變電所的選址一般要求地勢(shì)平坦且交通方便，以便施工和設(shè)備的運(yùn)輸。本變電所占地面積3720平方米。系統(tǒng)至城中變110KV母線的短路容量為3984M

19、VA.。2.3負(fù)荷計(jì)算變電所進(jìn)行電力設(shè)計(jì)的基本原始資料是根據(jù)各用電負(fù)荷所提供，但往往這些統(tǒng)計(jì)是不齊全的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮5到10年的負(fù)荷增長(zhǎng)情況并如何根據(jù)這些資料正確估計(jì)變電所所需要的電力、電量是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。負(fù)荷計(jì)算直接影響著變壓器的選擇，計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的容量確定的，預(yù)期不便的最大假想負(fù)荷1。這個(gè)負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇變電所電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面，母線的選擇，變壓器容量，斷路器，隔離開關(guān)，互感器額定參數(shù)的依據(jù)。計(jì)算方法：根據(jù)原始材料給定的有功功率P、功率因素，求出無(wú)功功率。,=+, =+ (2.1)計(jì)算負(fù)荷: (2.2).為需要系數(shù)一般取0.85。 根據(jù)原始資料：，

20、則，由公式(2.1)可計(jì)算出： 工廠1回： 機(jī)械廠2回： 藥棉廠1回： 棉紡廠2回： 水廠2回 ： 化工廠2回： 由公式得出：2.4變壓器的選擇 變電所主變壓器容量一般應(yīng)按5-10年規(guī)劃負(fù)荷來(lái)選擇。根據(jù)城市規(guī)劃，負(fù)荷性質(zhì)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。對(duì)于重要變電所應(yīng)考慮以1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)其余變壓器容量在計(jì)及負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足類及類負(fù)荷的供電2。對(duì)于一般變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器的容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%-80%，在目前實(shí)際的運(yùn)行情況變電所中一般均是采用兩臺(tái)變壓器互為暗備用并聯(lián)運(yùn)行。變壓器容量首先應(yīng)滿足在下，變壓器能夠可靠運(yùn)行。對(duì)于單臺(tái)： (2.3)對(duì)于兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行：

21、(2.4) (2.5) (2.6) 變壓器除滿足以上要求外還需要考慮變電所發(fā)展和調(diào)整的需要，并考慮5-10年的規(guī)劃，并留有一定的裕量并滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件。根據(jù)現(xiàn)實(shí)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，一般是采用兩臺(tái)變壓器互為備用。對(duì)于兩臺(tái)互為備用并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，變電所通常采用兩臺(tái)等容量的變壓器，單臺(tái)變壓器容量視它們的備用方式而定： 暗備用：兩臺(tái)變壓器同時(shí)投入運(yùn)行，正常情況下每臺(tái)變壓器各承擔(dān)負(fù)荷的50%，此時(shí)，變壓器的容量應(yīng)按變壓器最大負(fù)荷的70%選擇，其有顯著的優(yōu)勢(shì)：1.正常情況下，變壓器的最大負(fù)荷率為70%，符合變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并留有一定的裕量。2.若一臺(tái)變壓器故障，另一臺(tái)變壓器可以在承擔(dān)全部最大負(fù)荷下（過(guò)負(fù)荷

22、40%）繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間3。這段時(shí)間完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，切除不重要負(fù)荷，保證重要負(fù)荷的正常供電。這種暗備用的運(yùn)行方式具有投資省，能耗小的特點(diǎn)，在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。 明備用：一臺(tái)變壓器工作，另一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行作為備用。此時(shí)，兩臺(tái)變壓器按最大負(fù)荷時(shí)變壓器負(fù)荷率為100%考慮，較暗備用能耗大，投資大，故在實(shí)際中不常采用。變壓器選擇方法：根據(jù)負(fù)荷計(jì)算出的，由于采用兩臺(tái)變壓器互為暗備用并聯(lián)運(yùn)行，單臺(tái)變壓器容量按70%選擇，并考慮5-10年規(guī)劃，留有15%的發(fā)展余地。 (2.7)可知所選擇的變壓器容量: 即可。 考慮兩臺(tái)主變壓器互為暗備用，單臺(tái)容量按計(jì)算容量的70%選擇?？紤]5-10年的計(jì)算規(guī)劃并留有

23、一定的裕量4。則所選的變壓器容量大于13443.5KW即可。 本設(shè)計(jì)所以選擇兩臺(tái)：2*SFZ916000/110型變壓器。其技術(shù)參數(shù)如表2.1：表2.1 2*SFZ916000/110型變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量KVA 高壓KV高壓分接范圍低壓KVSFZ9-16000/110 16000 110110±81.25%6.3 6.6 10.5空載損耗KW負(fù)載損耗KW空載電流I%阻抗電壓聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)20.24 77.4 1.210.5表2.2 所用變壓器的選擇序號(hào) 名稱額定容量（KW）負(fù)荷類型1通信4經(jīng)常、連續(xù)2充電屏7.5經(jīng)常、連續(xù)3監(jiān)控電源1經(jīng)常、連續(xù)4保護(hù)電源1經(jīng)常、連續(xù)5動(dòng)力電源11

24、.5不經(jīng)常、斷續(xù)6取暖、通風(fēng)電源32經(jīng)常、連續(xù)小計(jì)動(dòng)力負(fù)荷577110KV加熱0.7經(jīng)常、連續(xù)810KV加熱1.6經(jīng)常、連續(xù)小計(jì)加熱負(fù)荷2.3910KV配電裝置照明4短時(shí)、連續(xù)10二次設(shè)備照明3短常、連續(xù)11屋外配電裝置照明10短時(shí)、連續(xù)小計(jì)照明負(fù)荷17 則所用變壓器的容量可選80kw，則所用變壓器選擇SC80/10型，的干式變壓器，380/220所用配電屏GGD154型，共3面。第3章 電氣主接線設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng)是有發(fā)電廠，變電所，線路及用戶組成。變電所是聯(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，而主接線代表了變電所的電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電所設(shè)計(jì)的

25、首要部分。關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，靈活經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是：發(fā)電，變電，輸電，用電是在同一時(shí)刻完成的，所以主接線設(shè)計(jì)的好壞也影響工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性問(wèn)題，必須在滿足國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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)因素，力求使其技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。同時(shí)，主接線是保證電網(wǎng)安全可靠，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置，選擇自動(dòng)化水平和二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)。3.1設(shè)計(jì)原則 應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設(shè)規(guī)模，輸送電壓等級(jí)，進(jìn)出線回路數(shù)，供電負(fù)荷的重要性，保

26、證供電平衡，電力系統(tǒng)線路容量，電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動(dòng)化規(guī)劃與等級(jí)條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求。3.2方案比較 方案一：110KV采用帶母線型內(nèi)橋接線，10KV采用帶有母聯(lián)斷路器的雙母線接線型式，母聯(lián)斷路器和橋聯(lián)斷路器均帶有備用電源自動(dòng)投入裝置。 方案二：110KV采用單母線分段，10KV側(cè)采用單母線分段和帶專用旁路斷路器的旁路母線接線型式。 單母線分段用斷路器進(jìn)行分段，這種接線方式可以提高可靠性和靈活性，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電。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。根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，兩母線同時(shí)故障的幾

27、率很小，可以不予考慮。對(duì)110KV等級(jí)進(jìn)出線回?cái)?shù)為3-4回時(shí)可以采用此接線方式，本設(shè)計(jì)變電所110KV進(jìn)線為兩回。 110KV帶母線型內(nèi)橋接線方式用于兩臺(tái)變壓器進(jìn)出線回路為兩回的情況。由于本變電所的容量不是很大，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以知道，變壓器的故障率很小，且不經(jīng)常切換，并通過(guò)橋聯(lián)斷路器將兩母線和變壓器聯(lián)系起來(lái)。內(nèi)橋接線在線路的切除或投入時(shí)，不影響其余回路的工作，且操作簡(jiǎn)單。雖然其在切入或投入變壓器時(shí)，要使相應(yīng)的線路停電，并考慮復(fù)雜。但由于現(xiàn)實(shí)中變壓器的故障率很小且不經(jīng)常切換，所以不予考慮。雖然單母線分段較內(nèi)橋接線操作較為方便，靈活，但其增加了兩臺(tái)高壓斷路器的投資。內(nèi)橋接線的可靠性也比較高，對(duì)于本

28、設(shè)計(jì)的變電所已經(jīng)足夠。從本次設(shè)計(jì)的變電所的地位可知，該變電所是一般的變電所，且是一個(gè)向負(fù)荷供電的終端變電所。因此可靠性要求不是極高，所以內(nèi)橋接線可以滿足要求。故110KV本設(shè)計(jì)采用內(nèi)橋接線。 斷路器經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行和切斷數(shù)次斷路電流，都需要進(jìn)行檢修，為了能使采用單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時(shí)，不致中斷該回路供電，可增設(shè)旁路。方案二中采用了單母線分段帶專用旁路母線的接線，從給定的原始資料可以知道，本變電所的出線回路為10回，由于回路數(shù)較多則可以考慮架設(shè)專用的旁路母線。該接線方式的優(yōu)點(diǎn)有：其提高了供電的可靠性性和靈活性，并可以通過(guò)旁路母線在保證向負(fù)荷不間斷供電的情況下檢修出線上的斷路器。但這種

29、接線一旦母線故障，有50%的停電率，這種接線增加了一格旁路斷路器的投資，并且在檢修斷路器時(shí)其倒閘操作繁瑣，根據(jù)長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以知道，變電所，發(fā)電廠出現(xiàn)的事故，多數(shù)是由人為誤操作所致。單母線分段帶旁路的接線出現(xiàn)誤操作的幾率很大，所以本設(shè)計(jì)不予采納。 10KV采用帶有母聯(lián)斷路器的雙母線接線的分析： 由原始資料出線10回，=5000h 則可以知道：負(fù)荷對(duì)供電的可靠性要求比較高。雙母線接線有兩組母線，并可以互為備用。每一電源和出線都裝有一臺(tái)斷路器，并有兩組母線隔離開關(guān)，分別與兩組母線相連，兩組母線則通過(guò)母聯(lián)斷路器進(jìn)行聯(lián)系起來(lái)。雙母線接線較單母線接線具有更高的可靠性和靈活性。其有顯著的特點(diǎn)：1.供電可

30、靠通過(guò)兩組母線的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開隔離開關(guān)所屬的一條線路與此隔離開關(guān)相連的該組母線其他電路則可以通過(guò)另一母線繼續(xù)運(yùn)行。如：欲檢修工作母線，則把全部電源倒在另一母線上。其操作步驟是：先合上母聯(lián)斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)， 再合上母聯(lián)斷路器，向備用母線充電至兩組母線等電位，為保證供電不中斷，先合上備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)，完成母線切換后再斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對(duì)原工作母線進(jìn)行檢修。 2.調(diào)度靈活：各個(gè)電源和負(fù)荷可以任意分配到任一母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行

31、方式調(diào)度和潮流變化的需要，通過(guò)倒閘操作可以組成各種運(yùn)行方式：1.當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開，一組母線工作，另一母線作為備用，相當(dāng)于單母線運(yùn)行。2.兩組母線同時(shí)工作，并通過(guò)母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，這是目前采用最廣泛的運(yùn)行方式，它的繼電保護(hù)相對(duì)較簡(jiǎn)單。 有時(shí)為了系統(tǒng)需要，亦可以將母聯(lián)斷路器斷開（處于熱備用狀態(tài)）兩組母線同時(shí)運(yùn)行，此時(shí)這個(gè)變電所相當(dāng)于分裂為兩個(gè)電廠向各負(fù)荷送電，這種運(yùn)行方式常用于最大運(yùn)行方式時(shí)，以限制斷路電流。根據(jù)調(diào)度的需要，雙母線還可以完成一些特殊的功能。如：母聯(lián)與系統(tǒng)進(jìn)行同期或解列操作，個(gè)別回路要進(jìn)行單獨(dú)試驗(yàn)時(shí)，可以將該回路單獨(dú)接到備用母線上運(yùn)行，當(dāng)線路利用短路

32、方式熔冰時(shí)，亦可以將備用母線作為熔冰母線不影響其他回路工作。6 雙母線接線的運(yùn)行方式則可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行選擇，其運(yùn)行的靈活性遠(yuǎn)比單母線分段帶旁路母線的高，這亦是本設(shè)計(jì)采用雙母線接線的一個(gè)原因。3.擴(kuò)建容易：在擴(kuò)建時(shí)可以向雙母線左右兩方向擴(kuò)建，均不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配，在施工中不會(huì)造成其他回路的停電。由于雙母線具有較高的可靠性且應(yīng)用廣泛，其繼電保護(hù)也相對(duì)簡(jiǎn)單，繼電保護(hù)對(duì)線路部分主要是保護(hù)母線，并根據(jù)實(shí)際長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，雙母線同時(shí)故障的幾率很小，所以不予考慮雙母線同行停運(yùn)的可能性。 方案一：使用110KV高壓斷路器3臺(tái)，110KV高壓隔離開關(guān)8臺(tái)，SFZ916000/110型

33、變壓器，10KV等級(jí)斷路器13臺(tái)，隔離開關(guān)36臺(tái)，雙母線。 方案二：使用110KV高壓斷路器5臺(tái)，110KV高壓隔離開關(guān)10臺(tái)，SFZ916000/110型變壓器，10KV等級(jí)斷路器14臺(tái)，隔離開關(guān)39臺(tái)，單母線分段，一組旁路母線。由此可以知道，方案的得投資較省，經(jīng)濟(jì)性較好。 綜合可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面，從以上的分析可以知道，方案一具有很顯著的優(yōu)勢(shì)，所以本次設(shè)計(jì)的電氣主接線選擇方案一。第4章 短路電流計(jì)算4.1計(jì)算目的 在發(fā)電廠、變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是電氣設(shè)計(jì)的主要計(jì)算項(xiàng)目，其目的有以下幾個(gè)方面： 1.在選擇電氣主接線時(shí)，為比較各種接線方案或確定某一接

34、線是否需要采取限制短路電流措施等均要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 2.在選擇電氣設(shè)備時(shí)，如高壓斷路器，隔離開關(guān)等，為保證設(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。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值。計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流的沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定。 3.在計(jì)算屋外高壓配電裝置時(shí)，需要短路條件校驗(yàn)的相間和相對(duì)地的距離。在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需要以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 4.接地裝置的設(shè)計(jì)，也需要短路電流計(jì)算。 4.2計(jì)算步驟 在

35、本設(shè)計(jì)中短路電流計(jì)算采取實(shí)用計(jì)算曲線法，其具體步驟如下： 1.計(jì)算系統(tǒng)，線路，發(fā)電機(jī)在基準(zhǔn)容量下的標(biāo)幺值并繪制等值網(wǎng)絡(luò)： 本設(shè)計(jì)選擇基準(zhǔn)容量， = 發(fā)電機(jī)電抗，略去網(wǎng)絡(luò)各元件的電阻輸電線路電容和變壓器的勵(lì)磁支路，只用其 標(biāo)幺值。無(wú)限大功率電源內(nèi)阻抗等于零，系統(tǒng) 2.按網(wǎng)絡(luò)變換的原則，將網(wǎng)絡(luò)中的電源合成為幾組，每一組用一個(gè)等值發(fā)電機(jī)代表。無(wú)限大系統(tǒng)另成一組。求出各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗，以及系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。 3.將求出的轉(zhuǎn)移電抗按相應(yīng)的等值發(fā)電機(jī)容量進(jìn)行歸算，便得到各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗。4.進(jìn)行化簡(jiǎn)，最終化成系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的等值電路。對(duì)發(fā)電機(jī)求出的計(jì)算電抗。并查氣輪

36、機(jī)的曲線查出等效電流標(biāo)幺值 最終的短路電流為： (4.1) (4.2) (4.3)圖4-1 系統(tǒng)的等值電抗圖4.3計(jì)算過(guò)程設(shè)基準(zhǔn)容量：，基準(zhǔn)電壓,則基準(zhǔn)電流： (4.4)點(diǎn)短路電流計(jì)算 當(dāng)點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的基準(zhǔn)電流為： 短路電抗標(biāo)幺值計(jì)算：線路LGJ240/12KM經(jīng)查表得其電抗為0.401KM，則其電抗的標(biāo)幺值為： 線路LGJ240/10KM，電抗值 由原始資料給定的三繞組容量為：31.5MVA由查表得SFSZ931500/110 , 升壓變壓器，, 則： 30kMW汽輪機(jī)的電抗標(biāo)幺值： 由雙繞組變壓器容量為16MVA可以查變壓器的相關(guān)手冊(cè)：SF916000/35，雙繞組變壓器的電

37、抗標(biāo)幺值為： 兩臺(tái)并聯(lián)的發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)幺值為：，下面進(jìn)行化簡(jiǎn)： 當(dāng)點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)：對(duì)下面等值網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)行合并圖4-2 等值網(wǎng)絡(luò)的合并圖 圖4-3 系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的等值網(wǎng)絡(luò) 查汽輪機(jī)的曲線在=0.43時(shí)在0S時(shí)等效電流標(biāo)幺值為： 則發(fā)電機(jī)組對(duì)短路點(diǎn)的短路電流為： 點(diǎn)的短路電流為系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的短路電流加上發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的短路電流之和： 點(diǎn)的沖擊電流： 點(diǎn)短路電流計(jì)算： 當(dāng)將所選擇的兩臺(tái)主變SFZ916000/110放入到系統(tǒng)中時(shí)，在上面計(jì)算的基礎(chǔ)上 ，并將兩臺(tái)變壓器合并后的電抗標(biāo)幺值： 圖4-4 兩臺(tái)主變運(yùn)行等值網(wǎng)絡(luò)的合并圖當(dāng)短路點(diǎn)在變壓器的10KV側(cè)的點(diǎn)時(shí)：將、進(jìn)行變換： 圖4-5 系統(tǒng)及發(fā)電

38、機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的等值網(wǎng)絡(luò) 查汽輪機(jī)的曲線，當(dāng)=2.95時(shí)的電流的標(biāo)幺值： 則10KV側(cè)的短路電流： 則點(diǎn)的電路電流為： 當(dāng)1臺(tái)變壓器故障，10KV側(cè)的短路電流為： 圖4-6 兩臺(tái)主變運(yùn)行等值網(wǎng)絡(luò)的合并圖將、進(jìn)行變換：圖4-7 系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的等值網(wǎng)絡(luò) 則取3.45時(shí)的等效電流標(biāo)幺值： 當(dāng)單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)的10KV側(cè)的短路電流為： 所以雙臺(tái)變壓器并列時(shí)的短路電流較大。第5章 母線及電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備及母線選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。正確選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作實(shí)際情況，在保證可靠性的前提下，積極、穩(wěn)妥地采用新技術(shù)并

39、注意節(jié)省選擇合適的電氣設(shè)備。其基本要求是：電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常的工作條件選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)動(dòng)熱穩(wěn)定。 選擇電氣設(shè)備和母線的主要技術(shù)條件： 1.電壓，其允許的最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電網(wǎng)電壓： 2.電流，其長(zhǎng)期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流： 3.機(jī)械荷載，電氣設(shè)備的機(jī)械荷載安全系數(shù)有廠家提供，機(jī)械荷載須滿足安裝要求。 4.短路穩(wěn)定條件，導(dǎo)線或電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定及設(shè)備的開斷電流，可按三相短路驗(yàn)算。當(dāng)單相、兩相接地較三相短路嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)按嚴(yán)重情況驗(yàn)算。 5.絕緣水平，在工作電壓及過(guò)電壓的情況下，其內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性，電氣設(shè)備的絕緣水平應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)

40、準(zhǔn)的規(guī)定。按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn)電氣設(shè)備，在選擇電氣設(shè)備或?qū)w時(shí)要考慮設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、相對(duì)濕度、污穢、海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗(yàn)。校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和開斷能力時(shí)，要必須確定短路計(jì)算時(shí)間，驗(yàn)算熱穩(wěn)定的計(jì)算時(shí)間為繼電保護(hù)時(shí)間和相應(yīng)斷路器全開斷時(shí)間之和。 , (5.1) 式中：繼電保護(hù)時(shí)間 斷路器全開斷時(shí)間 斷路器的固有分閘時(shí)間 滅弧時(shí)間斷路器能在最嚴(yán)重的情況下開斷電流。在校驗(yàn)熱穩(wěn)定時(shí)，如在選擇母線是，其短路電流時(shí)間為繼電保護(hù)的主保護(hù)時(shí)間與斷路器的全開斷時(shí)間之和，選擇負(fù)荷出線時(shí)的短路時(shí)間為后備保護(hù)時(shí)間與斷路器的全開斷時(shí)間之和。5.1母線的選擇本設(shè)計(jì)的母線按最大工

41、作電流選擇：即最大持續(xù)工作電流要小于等于在該環(huán)境溫度下的導(dǎo)體的長(zhǎng)期允許載流量與實(shí)際環(huán)境溫度的修正系數(shù)之積。10KV按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇即最大持續(xù)工作電流與所選擇導(dǎo)線類型在相應(yīng)的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)下的經(jīng)濟(jì)電流密度之比。 導(dǎo)線的動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 按熱穩(wěn)定校驗(yàn)確定母線的最小截面： , (5.2) 式中：為短路電流的非周期分量 短路電流周期分量， 為所選擇導(dǎo)線的熱穩(wěn)定系數(shù)。 如果計(jì)算出的小于所選擇的導(dǎo)線截面積即滿足熱穩(wěn)定的要求。動(dòng)穩(wěn)定校： , (5.3) (5.4) (5.5) 式中：W截面系數(shù) 母線單位條間應(yīng)力 母線短路沖擊電流 相間距離取0.75m 絕緣子跨距取1.2m 截面形狀系數(shù) 在相應(yīng)的形狀曲

42、線上可以查到，只要條間應(yīng)力加相間應(yīng)力小于允許應(yīng)力即滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。本設(shè)計(jì)110KV母線按， 即2倍的變壓器額定電流，選擇LGJ150型鋼芯鋁絞線，10KV也按2倍的變壓器額定容量選擇，選擇雙條LMY100*10鋁導(dǎo)條水平放置。5.2斷路器與隔離開關(guān)的選擇 斷路器是變電所中重要的開關(guān)器件，具有滅弧裝置，能夠開斷短路電流和負(fù)荷電流，其是母線、變壓器及線路的保護(hù)元件。 斷路器種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可以分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在變電所設(shè)計(jì)一般是采用六氟化硫斷路器和真空斷路器，而油斷路器基本上被淘汰。本設(shè)計(jì)選擇LW6126I/31

43、50六氟化硫斷路器和ZN510/1000室內(nèi)真空斷路器。10 額定電壓和電流的選擇 ， (5.6) 式中：電網(wǎng)額定電壓 設(shè)備的額定電壓 電氣設(shè)備的額定電流 電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流。 開斷電流選擇： 高壓斷路器的額定開斷電流不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間短路電流周期分量。 當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時(shí)候，簡(jiǎn)化可用，為短路電流的有效值。 短路關(guān)合電流的選擇 為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值，即短路動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn),為動(dòng)穩(wěn)定電流，為斷路器熱穩(wěn)定電流，為熱穩(wěn)定時(shí)間。 隔離開關(guān)是發(fā)電廠，變電所常用的開關(guān)器件，它與斷路器配套使用，但隔離開關(guān)不能用來(lái)接通或

44、開斷短路電流和負(fù)荷電流，其主要功能是： 隔離電壓，檢修時(shí)使檢修設(shè)備與電源隔離，以確保檢修安全。倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以改變運(yùn)行方式，常用隔離開關(guān)和斷路器協(xié)同操作來(lái)完成11。分合小電流，因隔離開關(guān)具有一定的分合小電流和電容電流的能力，可以用來(lái)分、合避雷器，電壓互感器，空載母線等。 隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)項(xiàng)目相同，但由于隔離開關(guān)不能夠開斷、接通短路電流，故不需要進(jìn)行開斷電流和關(guān)合電流的校驗(yàn)。本設(shè)計(jì)選用的隔離開關(guān)有：戶外型，戶內(nèi)型，出線上選擇型。 本設(shè)計(jì)110KV母線按2倍的SFZ916000/110型變壓器110KV側(cè)的額定電壓選擇，變壓器的額定

45、電流為： 選擇母線時(shí)考慮兩臺(tái)變壓器同時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行，其所有額定電流加載到母線上，此時(shí)母線上的最大工作電流： 根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況，110KV母線在室外一般是采用鋼芯鋁絞線，由相關(guān)的電氣手冊(cè)，LGJ鋼芯鋁絞線的長(zhǎng)期載流量均是在環(huán)境溫度為20時(shí)的載流量，當(dāng)環(huán)境溫度為32時(shí)：溫度修正系數(shù)：，由，可知：則選擇的母線的載流量必須大于202A,考慮變電所的擴(kuò)建和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和負(fù)荷增加等因素，選擇較大的型號(hào)導(dǎo)線，本設(shè)計(jì)選擇LGJ150鋼芯鋁絞線。查鋼芯鋁絞線的相關(guān)手冊(cè) LGJ150的載流量為463A。 導(dǎo)線的實(shí)際運(yùn)行溫度為： 查相關(guān)的電氣手冊(cè)LGJ鋼芯鋁絞線的熱穩(wěn)定系數(shù)C在37.5值為：C=100 母線的熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路時(shí)間：則變電所及各級(jí)母線出線的非周期分量的等效時(shí)間：T=0.05S 短路電流周期分量： 短路電流的非周期分量： 則短路電流熱效應(yīng)： 由公式可計(jì)算出滿足短路熱效應(yīng)的導(dǎo)線的最小截面積為： 對(duì)于110KV電壓等級(jí)，LGJ鋼芯鋁絞線，LGJ70以上則不用進(jìn)行電暈校驗(yàn)，因而LGJ150不需要進(jìn)行電暈校驗(yàn)。由以上的計(jì)算可以看出選擇的LGJ150滿足要求。變壓器110KV側(cè)的最大工作電流為其額定電流： 根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外等因