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1、. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目名稱：110KV變電站設(shè)計(jì) 院系名稱： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012 年5月 論文 110KV變電站設(shè)計(jì) 110KV Substation Design 院系名稱：電子信息學(xué)院 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2012 年5月 . v . 摘要 本文主要進(jìn)行110KV變電

2、站設(shè)計(jì)。首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)及線路和所有負(fù)荷的參數(shù)，通過對(duì)所建變電站及出線的考慮和對(duì)負(fù)荷資料分析，滿足安全性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性的要求確定了110KV、35KV、10KV側(cè)主接線的形式，然后又通過負(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)，從而得出各元件的參數(shù)，進(jìn)行等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，然后選擇短路點(diǎn)進(jìn)行短路計(jì)算，根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果及最大持續(xù)工作電流，選擇并校驗(yàn)電氣設(shè)備，包括母線、斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等，并確定配電裝置。根據(jù)負(fù)荷及短路計(jì)算為線路、變壓器、母線配置繼電保護(hù)并進(jìn)行整定計(jì)算。本文同時(shí)對(duì)防雷接地及補(bǔ)償裝置進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，最后進(jìn)行了電氣主接線圖及110KV配電裝置

3、間隔斷面圖的繪制。 關(guān)鍵詞：變電站設(shè)計(jì)，變壓器，電氣主接線，設(shè)備選擇 Abstract Thispaperdesign a110KV substation.Firstly,according tothegavedsystem, electricity line and the parameters of load ,which provided by the assignment book,through considering the substation which will be built and feeders,analysising load materials,confir

4、ming the Main electrical wiring form of 110KV、35KV、10KV side based on security,economy and reliability,then conform the numbers,volume and type of the main transformer through load calulation and supply district,thus getting the parameters of all the component,simplify electric circuit,select short

5、point carry on short circuit calculations operationcircuit, selectandcheckoutelectricalequipment, includingbus,breaker, disconnect switch, voltage transformer, current transformerand so on,so that conform the distribution apparatus.Configurating relay protection and setting-calculation for the elect

6、ricity line,transformer and bus according to the load and short calculations.At the same time,this paper analyse simply lightning protection and grounding system.Finally,two pictures be drawed which include Main electrical wiring diagram and 110KV Power distribution equipment sectional drawing inter

7、val. KeyWords: Substation design,Transformer,Mainelectricalwiring,Equipment election 目錄 1 引言1 1.1 變電站的作用1 1.2 我國(guó)變電站及其設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)2 1.3 變電站設(shè)計(jì)的主要原則和分類5 1.4 選題目的及意義5 1.5 設(shè)計(jì)思路及工作方法6 1.6 設(shè)計(jì)任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排6 2 任務(wù)書7 2.1 原始資料7 2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求9 3 電氣主接線設(shè)計(jì)11 3.1 電氣主接線設(shè)計(jì)概述11 3.2 電氣主接線的基本形式14 3.3 電氣主接線選擇

8、14 4 變電站主變壓器選擇18 4.1 主變壓器的選擇18 4.2 主變壓器選擇結(jié)果20 5 短路電流計(jì)算21 5.1 短路的危害21 5.2 短路電流計(jì)算的目的21 5.3 短路電流計(jì)算方法21 5.4 短路電流計(jì)算22 5.4.1 110kv側(cè)母線短路計(jì)算24 5.4.2 35kv側(cè)母線短路計(jì)算26 5.4.3 10kv側(cè)母線短路計(jì)算27 6 電氣設(shè)備的選擇30 6.1 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn)30 6.1.1 110kv母線選擇及校驗(yàn)31 6.1.2 35kv母線選擇及校驗(yàn)32 6.1.3 10kv母線選擇及校驗(yàn)33 6.2 斷路器和隔離開關(guān)

9、的選擇及校驗(yàn)34 6.2.1 110kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)35 6.2.2 35kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)37 6.2.3 10kv側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)39 6.3 電壓互感器和電流互感器的選擇41 6.3.1 電流互感器的選擇41 6.3.2 電壓互感器的選擇43 7 繼電保護(hù)的配置45 7.1 繼電保護(hù)的基本知識(shí)45 7.2 110kv線路的繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算45 7.2.1 110kV線路繼電保護(hù)配置45 7.2.2 110kV線路繼電保護(hù)整定計(jì)算45 7.3 變壓器的繼電保護(hù)及整定計(jì)算50 7.3.1 變壓器的繼

10、電保護(hù)50 7.3.2 變壓器的繼電保護(hù)整定計(jì)算51 7.4 母線保護(hù)53 7.5 備自投和自動(dòng)重合閘的設(shè)置55 7.5.1 備用電源自動(dòng)投入裝置的含義和作用55 7.5.2 自動(dòng)重合閘裝置55 8 防雷與接地方案的設(shè)計(jì)57 8.1 防雷保護(hù)57 8.2 接地裝置的設(shè)計(jì)57 9 配電裝置59 9.1 配電裝置概述59 9.2 配電裝置類型59 9.3 對(duì)配電裝置的基本要求和設(shè)計(jì)步驟59 9.4 屋內(nèi)配電裝置60 9.5 屋外配電裝置60 10 結(jié)束語62 參考文獻(xiàn)63 致謝64 附錄65 附錄一電氣主接線圖65 附錄二 110KV屋外普通中型單母

11、線分段接線的進(jìn)出線間隔斷面圖66 . v . 1 引言 1.1 變電站的作用 一、變電站在電力系統(tǒng)中的地位 電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對(duì)電能進(jìn)行生產(chǎn)（發(fā)電機(jī)）、變換（變壓器、整流器、逆變器）、輸送和分配（電力傳輸線、配電網(wǎng)），消費(fèi)（負(fù)荷）；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀

12、態(tài)，如同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等。 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。變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類： （1） 樞紐變電站；位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個(gè)部分，匯集多個(gè)電源，電壓為330—500kv的變電站，成為樞紐，全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出項(xiàng)癱瘓。 （2） 中間變電站：高壓側(cè)以交換潮流為主，其系統(tǒng)變換功的作用?；蚴归L(zhǎng)距離輸電線路分段，一般匯聚2—3個(gè)電源，電壓為220—330kv，同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)毓╇?，這樣的變電站起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電站。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。 （3） 地區(qū)變電

13、站：高壓側(cè)一般為110—220kv，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電站。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。 （4） 終端變電站：在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)的電壓為110kv，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。全所停電后，只是用戶受到損失。 二、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(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備的安全，形成十分嚴(yán)重的后果。停電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行首先足可靠、持續(xù)供電的要求。 （2） 保證良好的電能質(zhì)量：電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量，頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量這三個(gè)方

14、面，電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量均以偏移是否超過給定的數(shù)來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定電壓的正負(fù)5%，給定的允許頻率偏移為正負(fù)0.2—0.5%HZ等，波形質(zhì)量則以畸變率是否超過給定值來衡量。所有這些質(zhì)量指標(biāo)，都必須采取一切手段來予以保證。 （3） 保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性：電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)一次能源總消耗占的比重約為1/3 ，而且在電能變換，輸送，分配時(shí)的損耗絕對(duì)值也相當(dāng)可觀。因此，降低每生產(chǎn)一度電能損耗的能源和降低變換，輸送，分配時(shí)的損耗，又極其重要的意義。 三、電力系統(tǒng)的額定電壓 （1） 額定電壓是指能使電氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的最經(jīng)濟(jì)的電壓。在系統(tǒng)中，各部分電壓等級(jí)是不同

15、的。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S=3UI。當(dāng)輸出功率一定時(shí)，電壓越高，電流越小，線路、電氣的載流部分所需的截面積就越小，有色金屬的投資也越小，同時(shí)由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損耗也較小。另一方面，電壓越高，對(duì)絕緣水平的要求就越高，變壓器、開關(guān)等設(shè)備的投資也越大。綜合考慮這些因素，對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)合理的輸電電壓，當(dāng)從設(shè)備制造角度考慮，為保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，又不應(yīng)隨意確定輸電電壓。 （2） 用電設(shè)備的額定電壓：經(jīng)線路向用電設(shè)備輸送電能時(shí)，由于用電設(shè)備大都是感性負(fù)荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓與用電設(shè)備的額定電壓取值一致，使線路的

16、實(shí)際電壓與用電設(shè)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(cè)接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，二次側(cè)向負(fù)荷供電，有相當(dāng)于電源，因此變壓器一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓，由于變壓器二次側(cè)額定電壓規(guī)定為空載時(shí)的電壓，額定負(fù)載下變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%，當(dāng)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，為使正常運(yùn)行時(shí)變壓器二次側(cè)電壓較系統(tǒng)標(biāo)稱電壓高5%，以便補(bǔ)償線路電壓損失。變壓器二次側(cè)額定電壓較用電設(shè)備額定電壓高10%，只有當(dāng)變壓器二次側(cè)與用電設(shè)備間電氣距離很近時(shí)，其二次側(cè)額定電壓才取為用電設(shè)備額定電壓的1.05倍。 1.2 我國(guó)變電站及其設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì) 一、 我國(guó)變電站的發(fā)展趨勢(shì) 近年來，

17、在我國(guó)在經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)域中取得了快速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)變電站的發(fā)展起到了強(qiáng)有力的推動(dòng)作用，越來越多的新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用到變電站方面，具體來說，使我國(guó)變電站設(shè)計(jì)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)： 1. 智能化 智能化變電站的發(fā)展是隨著高壓高精度的智能儀器的出現(xiàn)而逐漸發(fā)展的，特別是計(jì)算機(jī)高速通信網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)和應(yīng)用，使變電站的所有信息采集、傳輸實(shí)現(xiàn)的智能化處理提供的強(qiáng)大的物質(zhì)和理論基礎(chǔ)。智能化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 　　緊密聯(lián)結(jié)全網(wǎng)。 　　支撐智能電網(wǎng)。 　　高電壓等級(jí)的智能化變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。 中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。 　

18、　遠(yuǎn)程可視化。 　　裝備與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化安裝。 　　另外，為了加強(qiáng)對(duì)變電站及無人值守變電站在安全生產(chǎn)、防盜保安、火警監(jiān)控等方面的綜合管理水平，越來越多的電力企業(yè)正在考慮建設(shè)集中式遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，這促使了電力綜合監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。以IP數(shù)字視頻方式，能夠?qū)Ω髯冸娬?所的有關(guān)數(shù)據(jù)、環(huán)境參量、圖像進(jìn)行監(jiān)控和監(jiān)視，實(shí)時(shí)、直接地了解和掌握各個(gè)變電站/所的情況，并及時(shí)對(duì)發(fā)生的情況做出反應(yīng)，適應(yīng)許多地區(qū)變電站的需要。 不過我國(guó)目前還沒用完全實(shí)現(xiàn)真正意義山的智能化一次設(shè)備，一次設(shè)備的智能化仍然需要通過一定的二次設(shè)備倆轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)，一般采用智能終端的模式。目前在國(guó)內(nèi)進(jìn)行的數(shù)字化變電站項(xiàng)目，雖然大

19、多數(shù)采用此種方式，但是普遍沒有對(duì)開關(guān)內(nèi)部的二次回路進(jìn)行集成化改造，智能終端與開關(guān)整合度較低，還有很大的發(fā)展空間。 2. 數(shù)字化 通過采用現(xiàn)代化的精密儀器儀表，以及實(shí)時(shí)性較高的通信網(wǎng)絡(luò)，因此在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了數(shù)字化變電站，數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。 3. 裝配化 裝配式變電站采用全預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的建筑形式，大幅縮短了設(shè)計(jì)及建設(shè)周期，減少了變電站占地面積，節(jié)約了土地資源。隨著國(guó)網(wǎng)公司“兩型一化”的推廣，裝配式變電站在全國(guó)各地均成功試點(diǎn)

20、，成為今后變電站建設(shè)的一種新型模式。 二、我國(guó)變電站設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì) 依據(jù)我國(guó)的國(guó)情，以及我國(guó)多年來積累的關(guān)于變電站設(shè)計(jì)的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，可以看出我國(guó)變電站設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面。我國(guó)電力建設(shè)經(jīng)過多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，短路電流不斷增大，對(duì)電氣設(shè)備、系統(tǒng)內(nèi)大量信息的實(shí)時(shí)性等要求越來越高;而隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)也有了新的飛躍，我國(guó)變電站設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些新的趨勢(shì)。 1、變電站接線方案趨于簡(jiǎn)單化 　　隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡(jiǎn)化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣

21、設(shè)備，其制造技術(shù)近年來有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時(shí)間少。特別國(guó)外一些知名廠家生產(chǎn)的超高壓斷路器均可達(dá)到20年不大修，更換部件費(fèi)時(shí)很短。為了進(jìn)一步控制工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過專家反復(fù)論證，我國(guó)少數(shù)變電站設(shè)計(jì)已逐漸采用一些新的更為簡(jiǎn)單的接線方案。 2、大量采用新的電氣一次設(shè)備 近年來電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備趨于無油化，采用SF6氣體絕緣的設(shè)備價(jià)格不斷下降，伴隨著國(guó)產(chǎn)GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，許多城網(wǎng)建設(shè)工程、用戶工程都考慮采用GIS配電裝置。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電

22、裝置也從傳統(tǒng)的形式走向無油化、真空開關(guān)、SF6開關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。　　 這些戶外高壓和超高壓組合電器共同特點(diǎn)是以SF6斷路器為核心，與其它高壓電氣設(shè)備進(jìn)行組合，形式繁多。這些設(shè)備運(yùn)行可靠性高、節(jié)省占地面積和空間、施工安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便，價(jià)格介于常規(guī)電氣設(shè)備與GIS之間，是電氣設(shè)備今后發(fā)展的一個(gè)方向，符合我國(guó)目前的國(guó)情和技術(shù)發(fā)展方向。 3、變電站占地及建筑面積減少 隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展，市區(qū)的用電負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，而城市土地十分寶貴，地價(jià)越來越昂貴。新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保等要求，追求綜合經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，所以建設(shè)形式多采用地面全戶內(nèi)型或地下等布置形式，

23、占地面積有效減少。另外，針對(duì)一些110kV及以下變電站實(shí)現(xiàn)無人值班，設(shè)計(jì)中取消了與運(yùn)行人員有關(guān)的建筑和設(shè)施，建筑面積更是大為減少。 　　4、變電站綜合自動(dòng)化技術(shù) 變電站綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。另一方面，保護(hù)本身也需要自檢查、故障濾波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢(shì)。 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)引起電力行業(yè)的

24、重視，成為變電站設(shè)計(jì)核心技術(shù)之一。 變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：⑴全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng).⑵引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 總之，變電站綜合自動(dòng)化向著使電力系統(tǒng)的運(yùn)行和控制更方便、快捷、安全、靈活的方向發(fā)展。 1.3 變電站設(shè)計(jì)的主要原則和分類 變電站設(shè)計(jì)的原則是：安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、投資合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運(yùn)行高效、，努力做到統(tǒng)一性與可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、靈活性、時(shí)效性和和諧性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。1. 統(tǒng)一性：建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，基建和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，外部形象提醒公司企業(yè)的文化特征。2. 可靠性：主接線方案安全可靠。3. 經(jīng)濟(jì)性，按照利益最大化原則，綜合考慮工程初期投資與長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)

25、用，追求設(shè)備壽命期內(nèi)最佳經(jīng)濟(jì)效益。4. 先進(jìn)性：設(shè)備選型先進(jìn)合理，占地面積小，注重環(huán)保，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可比指標(biāo)先進(jìn)。5. 適應(yīng)性：綜合考慮不同地區(qū)的實(shí)際情況，要在系統(tǒng)中具有廣泛的適應(yīng)性，并能在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)不同規(guī)模，不同形式，不同外部條件均能適應(yīng)。6. 靈活性：規(guī)模劃分合理，接口靈活，組合方案多樣，規(guī)模增減方便，能夠運(yùn)行于不同的情況環(huán)境下。7. 時(shí)效性：建立滾動(dòng)修改機(jī)制，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，不斷更新、補(bǔ)充和完善設(shè)計(jì)。8. 和諧性：變電站的整體狀況與變電站周邊人文地理環(huán)境相協(xié)調(diào) 變電站設(shè)計(jì)的分類按照變電站標(biāo)準(zhǔn)方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模3個(gè)層次進(jìn)行劃分。 （1） 按照變電站布置方式分類

26、。110kv變電站分為戶外變電站、戶內(nèi)變電站和半地下變電站3類。在變電站設(shè)計(jì)中，戶外變電站是指最高電壓等級(jí)的配電裝置、主變布置在戶外的變電站；戶內(nèi)變電站是指配電裝置布置在戶內(nèi)，主變布置在戶內(nèi)、戶外或者戶內(nèi)的變電站。半地下變電站是指主變布置在地上，其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站；地下變電站是指主變及其他主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。 （2） 按配電裝置型式分類。110kv配電裝置可再分為常規(guī)敞開式開關(guān)設(shè)備和全封閉式組合電氣2類進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （3） 按變電站規(guī)模進(jìn)行分類。例如戶外AIS變電站，可按最高電壓等級(jí)的出線回路數(shù)和主變臺(tái)數(shù)、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐

27、變電站。 1.4 選題目的及意義 本次設(shè)計(jì)旨在掌握變電站設(shè)計(jì)的基本流程。這既是對(duì)平時(shí)理論知識(shí)的考察，更是對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次實(shí)踐。通過本次設(shè)計(jì)，鞏固和加深專業(yè)課知識(shí)，掌握發(fā)電廠部分初步設(shè)計(jì)的過程，而且也可以拓寬知識(shí)面，增強(qiáng)工程觀念，培養(yǎng)變電站設(shè)計(jì)的能力，逐步提高解決問題的能力。同時(shí)對(duì)能源、發(fā)電、變電、和輸電的電氣部分有了詳細(xì)的概念，能熟練地運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如短路計(jì)算的基本理論和方法，繼電保護(hù)整定的基本理論和方法，主接線的設(shè)計(jì)，導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇以及變壓器的選擇，防雷接地保護(hù)等。 1.5 設(shè)計(jì)思路及工作方法 分四步完成： 1. 變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)（完成主接線，主變及站變的選擇：

28、包括容量計(jì)算、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選擇，繪出主接線）； 2. 短路電流計(jì)算及繼電保護(hù)整定計(jì)算； 3. 主要電氣設(shè)備選擇； 4. 配電裝置設(shè)計(jì)。 1.6 設(shè)計(jì)任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起止日期 1 查閱資料，翻譯文獻(xiàn) 大四上學(xué)期第14、15周 2 了解設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求，熟悉設(shè)計(jì)題目，收集與設(shè)計(jì)相關(guān)的資料并閱讀，完成開題報(bào)告 大四上學(xué)期第16、17、18周 3 實(shí)習(xí)，并進(jìn)行開題答辯 大四下學(xué)期第1、2周 4 初步完成電氣主接線設(shè)計(jì)，完成主接線、主變及站變的選擇（容量計(jì)算、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選擇） 第3、4周 5 完成短路計(jì)算和繼電保護(hù)整定計(jì)算

29、 第5、6、7、8周 6 完成導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇 第9、10周 7 完成防雷接地設(shè)計(jì) 第11周 8 配電裝置設(shè)計(jì) 第12周 9 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文及圖紙的繪制，準(zhǔn)備答辯 第13、14、15周 2 任務(wù)書 2.1 原始資料 一、 題目： 110KV變電站設(shè)計(jì) 二、 原始資料 （一）建設(shè)性質(zhì)及規(guī)模 本所為于某市邊緣。除以10KV電壓供給市區(qū)工業(yè)與生活用電外，并以35KV電壓向郊區(qū)工礦企業(yè)及農(nóng)業(yè)供電。其性質(zhì)為區(qū)域變電站。 電壓等級(jí)：110/35/10KV 線路回?cái)?shù)： 110KV 近期2回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回； 35KV 近期4回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回； 1

30、0KV 近期9回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回； （二）電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖 ~ =200MV Sx1=0.6 110KV 1200MVA ~ 甲交 Sx2=0.6 2（） 110KV FS市變 圖2-1電力系統(tǒng)接線圖 附注：1、 圖中，系統(tǒng)容量、系統(tǒng)阻抗均相當(dāng)于最大運(yùn)行方式： 2、最小運(yùn)行方式下：=170MVA，XS1=0.85 S2=1050MVA，XS2=0.65 3、系統(tǒng)可保證本所110KV母線電壓波動(dòng)在±5%以內(nèi)。 （三）負(fù)荷資料 電壓等級(jí) 負(fù)荷 名稱 最大負(fù)荷 MW 穿越功率 MW 負(fù)荷組成 （%

31、） 自然力率 Tmax （h） 線長(zhǎng) （km） 備注 近期 遠(yuǎn) 景 近 期 遠(yuǎn) 景 一級(jí) 二級(jí) 三級(jí) 110 KV 市系一線 15 20 12 市甲線 15 20 25 備用一 10 備用二 10 35 KV 煤礦1 1.5 2 40 3

32、0 0.9 20 煤礦2 1.5 2 40 30 0.9 20 甲鄉(xiāng)鎮(zhèn) 2 3 20 30 0.9 10 乙鄉(xiāng)鎮(zhèn) 2 2.5 20 30 0.9 20 備用1 1.5 0.9 15 備用2 2 0.9 12 0.9 均為補(bǔ)償后值 10 KV 化肥廠1 2.5 2.5 4

33、0 20 0.78 5500 2 化肥廠2 2.5 2.5 40 20 0.78 5500 2 開關(guān)廠 1 2.5 20 30 0.75 4000 3 電線電纜廠1 1 1.5 20 30 0.73 4500 2 電線電纜廠2 1 1.5 30 30 0.73 4500 2 玻璃廠 1 1 30 30 0.75 5000 2 機(jī)械廠 1 1.5 30 30 0.78 4000 3.5 食

34、品廠 1 1.5 20 30 0.8 4500 3.5 市區(qū) 1.2 2 20 40 0.8 3000 1.5 備用一 1 0.78 備用二 1 0.78 （四）地形、地質(zhì)、水文、氣象等條件 所址地區(qū)海拔185m，地勢(shì)平坦，屬輕微地震區(qū)。 年最高氣溫+40°C，年最低氣溫-10°C，年平均氣溫+12°C，最熱月平均最高 溫度+34°C。最大風(fēng)速30m/s，復(fù)水厚度為10mm，屬于我國(guó)第V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。 線路由系統(tǒng)變電所S1,南墻出發(fā)至R

35、M變電所南墻上，全長(zhǎng)共12KM，在線路3、7、9、11KM處共轉(zhuǎn)角四次。其角度為28°、6°、90°、78°。全線地質(zhì)為亞黏土地層，地耐力為2.5kg/cm2，天然容重2.7kg/cm3，土壤電阻率為100Ω。地下水位較低，水質(zhì)良好，無腐蝕作用。土壤熱阻率ρT=120°C/w，土溫20°C。 三、設(shè)計(jì)任務(wù) 1、 變電所總體分析； 2、 負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器選擇； 3、 電氣主接線設(shè)計(jì)； 4、 短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇； 5、 配電裝置設(shè)計(jì)； 6、 110KV線路保護(hù)整定計(jì)算； 7、 變壓器保護(hù)整定計(jì)算； 8、 110KV或35KV母線保護(hù)整定計(jì)算； 四、設(shè)計(jì)成品 （一

36、） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一冊(cè)（包括：電氣一次、二次部分）； （二） 設(shè)計(jì)圖紙 （1） 電氣主接線圖（*2圖）； （2） 110KV配電裝置間隔斷面圖（*2圖）； 2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1、主接線設(shè)計(jì)：分析原始資料，根據(jù)任務(wù)數(shù)的要求擬出各級(jí)電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇主接線最優(yōu)方案。 2、短路電流計(jì)算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算短路點(diǎn)計(jì)算短路電流并列表示出短路電流計(jì)算結(jié)果。 3、 主要電氣設(shè)備選擇。 4、 110kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)。 5、 進(jìn)行繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。（簡(jiǎn)略） 6、 線保護(hù)和變壓器主保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。 3 電氣主接

37、線設(shè)計(jì) 發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線和電纜等電氣設(shè)備，按一定順序連接的，用以表示生產(chǎn)、匯集和分配電能的電路，電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，代表了發(fā)電廠和變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，對(duì)運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的作用。 3.1 電氣主接線設(shè)計(jì)概述 一、對(duì)電氣主接線的基本要求 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的、嚴(yán)密的整體，各個(gè)發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日

38、常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足一下基本要求。 （1） 運(yùn)行的可靠 斷路器檢修時(shí)是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時(shí)，停電數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。 （2） 具有一定的靈活性 主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快的推出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間短，影響范圍就最小，并且再檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全。 （3） 操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不但不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡(jiǎn)單，

39、可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或者不必要的停電。 （4） 經(jīng)濟(jì)上合理 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡可能的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 （5） 具有擴(kuò)建的可能性 由于我國(guó)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(shí)還應(yīng)考慮到具有擴(kuò)建的可能性。 變電站電氣主接線的選擇，主要取決于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。 二、變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電

40、可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行和維護(hù)的方便，盡可能地節(jié)省投資，就進(jìn)取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。 電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主體。他與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大影響。因此，主接線設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素 ，正確處理他們之間的關(guān)系，合理的選擇主接線方案。 在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書或委托書是必不可少的，設(shè)計(jì)的主接線應(yīng)滿足供電可靠、靈活、經(jīng)

41、濟(jì)、留有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。 (1) 接線方式：對(duì)于變電站的電氣接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路—變壓器組或橋型接線等。若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可采用線路分支接線。在110—220kv配電裝置中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋型接線，當(dāng)出線不超過4回時(shí)，一般采用單母線接線，在樞紐變電站中，當(dāng)110—220kv出線在4回及以上時(shí)，一般采用雙母線接線。在大容量變電站中，為了限制6—10kv出線上的短路電流，一般可采用下列措施：1. 變壓器分列運(yùn)行2. 在變壓器回路中裝置分裂電抗器。3. 采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。4. 出線上裝設(shè)電抗器。 (2

42、) 斷路器的設(shè)置：根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應(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)。 (3) 為正確選擇接線和設(shè)備，必須進(jìn)行逐年各級(jí)電壓最大最小有功和無功電力負(fù)荷的平衡。當(dāng)缺乏足夠 的資料時(shí)，可采取下列數(shù)據(jù)：1. 最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的60—70%，如主要農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)則取20—30%；2. 負(fù)荷同時(shí)率取0.85—0.9，當(dāng)饋線在三回以下且其中有特大負(fù)荷時(shí)，可取0.95—1；3.　功率因數(shù) 一般取0.8；４. 線損平均取5%。 三、電氣主接線設(shè)計(jì)步驟 （1）分析原始資料 1. 本工程情況 包括變電站類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景），主變臺(tái)數(shù)及容量，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方

43、式等。 2. 電力系統(tǒng)狀況 包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃（5—10年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。 主變壓器中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合問題，他與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運(yùn)行安全以及對(duì)通信線路的干擾等。我國(guó)一般對(duì)35kv及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)，對(duì)110kv就以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，有稱大電流接地系統(tǒng)。 3. 負(fù)荷情況 包括負(fù)

44、荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷的原始資料是設(shè)計(jì)主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間（5—10年）的檢驗(yàn)。 4. 環(huán)境條件 包括當(dāng)?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響，特別是我國(guó)土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差較大，應(yīng)予以重視。 5. 設(shè)備制造情況 這往往是設(shè)

45、計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等質(zhì)量匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 （2） 主接線方案的擬定與選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，可擬定出若干個(gè)主接線方案（近期和遠(yuǎn)景）。依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2—3個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，有能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合最新技術(shù)，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)山可行的最終方案。 （3）短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇 對(duì)

46、選定的電氣主接線進(jìn)行短路電流計(jì)算，并選擇合理的電氣設(shè)備。 （4）繪制電氣主接線 對(duì)最終確定的電氣主接線，按照要求，繪圖。 3.2 電氣主接線的基本形式 主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種接線方式，它以電源和出線為主體。由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同。且各回饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯樱蚨鵀楸阌陔娔艿膮R集和分配，再進(jìn)出線較多（一般超過4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。 有匯流母線的接線

47、方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類，無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。 3.3 電氣主接線選擇 依據(jù)原始資料，經(jīng)過分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng)濟(jì)性的要求，高壓側(cè)有4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側(cè)有6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有11回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經(jīng)過分析、綜合、組合和比較，提出三種方案： 方案一：110kv側(cè)采用雙母線接線方式，35kv側(cè)采用雙母線接線方式，10kv側(cè)采用單母線分段接線方式。 110kv側(cè)采用雙母線接線方式，優(yōu)點(diǎn)是

48、運(yùn)行方式靈活，檢修母線時(shí)不中斷供電，任一組母線故障時(shí)僅短時(shí)停電，可靠性高。缺點(diǎn)是，操作復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作，檢修任一回路斷路器時(shí)，該回路仍需停電或短時(shí)停電，任一母線故障仍會(huì)短時(shí)停電，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，投資大。10kv側(cè)采用單母線分段接線方式，供給市區(qū)工業(yè)與生活用電，由于一級(jí)負(fù)荷占25%左右，二級(jí)負(fù)荷占30%左右，一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷占55%左右，采用單母線分段接線方式，優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單清晰，操作方便，造價(jià)低，擴(kuò)展性好，缺點(diǎn)是可靠性靈活性差。方案一主接線圖如下： 圖3—1 方案一主接線圖 方案二：110kv側(cè)采用雙母線接線方式，35kv側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，10kv側(cè)采用單母線分段

49、接線方式 35kv側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，優(yōu)點(diǎn)是，檢修任一進(jìn)出線斷路器時(shí)，不中斷對(duì)該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點(diǎn)是，增設(shè)旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關(guān)的數(shù)目，接線復(fù)雜，投資增大。 方案二的主接線圖如下： 圖3—2 方案二主接線圖 方案三：110kv側(cè)采用雙母線接線方式，35kv側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，10kv側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式 方案三的主接線圖如下： 圖3—3 方案三主接線圖 對(duì)于上述三種方案綜合考慮： 該地區(qū)海拔185m，海拔并不高，對(duì)變電站設(shè)計(jì)沒有特殊要求，地勢(shì)平坦，

50、屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫+40°C，年最低氣溫-10°C，年平均氣溫+12°C，最熱月平均最高溫度+34°C。最大風(fēng)速30m/s，復(fù)水厚度為10mm，屬于我國(guó)第V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。 因此110kv側(cè)采用單母線分段接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)于35kv及10kv側(cè)，采用單母線分段接線方式。 綜合各種因素，宜采用第三種方案。 4 變電站主變壓器選擇 主變壓器的選擇：再各級(jí)電壓等級(jí)的變電站中，變壓器是主要的電氣設(shè)備之一。其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)是變電站可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。特別是我國(guó)當(dāng)前的能源政策是開發(fā)、利

51、用、節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 4.1 主變壓器的選擇 一、主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 在變電站設(shè)計(jì)過程中，一般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，防止其中一臺(tái)出現(xiàn)故障或檢修時(shí)中斷對(duì)用戶的供電。對(duì)110kv及以下的終端或分支變電站，如果只有一個(gè)電源，或變電所的重要負(fù)荷有中、低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，對(duì)大型超高壓樞紐變電站，可根據(jù)具體情況裝設(shè)2—4臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量。因此，在本次設(shè)計(jì)中裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。 二、主變壓器容量的選擇 1、主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?～10年的規(guī)劃

52、負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 2、根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%（220kV及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿足全部I類負(fù)荷和大部分II類負(fù)荷(220kV及以上電壓等級(jí)的變電所，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I類負(fù)荷和II類負(fù)荷)，即 （4-1） 最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算： （4-2） 式中， —各出線的遠(yuǎn)景最

53、大負(fù)荷； m —出線回路數(shù)； —各出線的自然功率因數(shù)； —同時(shí)系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在0.8～0.95之間； —線損率，取5%。 因此，由原始材料可得： 35kv側(cè)： 10kv側(cè)： 則總的負(fù)荷為： 取=0.85，則： 則， 因此主變?nèi)萘繛椋? 三、主變壓器型號(hào)的選擇 1.相數(shù)選擇 變壓器有單相變壓器組和三相變壓器組。在330kv及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。單相變壓器組由三個(gè)單相的變壓器組成，造價(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)用高。只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件的限制時(shí)，才考慮采用單

54、相變壓器組，因此在本次設(shè)計(jì)中采用三相變壓器組。 2.繞組數(shù)選擇：在具有三種電壓等級(jí)的變電所中，如果通過主變各繞組的功率達(dá)到該 變壓器容量的15%以上，或在低壓側(cè)雖沒有負(fù)荷，但是在變電所內(nèi)需要裝無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器宜選用三繞組變壓器。 3.繞組連接方式的選擇：變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的聯(lián)結(jié)方式有星形和三角形兩種。高壓繞組為星形聯(lián)結(jié)時(shí)，用符號(hào)Y表示，如果將中性點(diǎn)引出則用ＹＮ表示，對(duì)于中＼低壓繞組則用ｙ及ｙｎ表示；高壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，用符號(hào)Ｄ表示，低壓繞組用ｄ表示。三角形聯(lián)結(jié)的繞組可以消除三次諧波的影響，而采用全星形的變壓器

55、用于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)時(shí)，三次諧波沒有通路，將引起正弦波電壓畸變，使電壓的峰值增大，危害變壓器的絕緣，還會(huì)對(duì)通信設(shè)備產(chǎn)生干擾，并對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確性和靈敏度有影響。 4.2 主變壓器選擇結(jié)果 根據(jù)以上計(jì)算和分析結(jié)果，查《發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》可得，選擇的主變壓器型號(hào)為：SFSZ9-25000/110。 主要技術(shù)參數(shù)如下： 額定容量：25000kVA 額定電壓：高壓—110±8×1.25%（kv）；中壓—38.5±2×2.5%（kv）；低壓—10.5 （kv） 連接組別：YN/yn0/d11 空載損耗：21.8（kw） 短路損耗：112.5kw 空載電流：0.53% 阻抗電壓

56、（%）：高中:；中低；高低，因此選擇SFSZ9-25000/110型變壓器兩臺(tái)。 5 短路電流計(jì)算 5.1 短路的危害 （1） 通過故障點(diǎn)的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞。 （2） 短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用，引起他們的損壞或縮短他們的使用壽命。 （3） 電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量。 （4） 破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)震蕩，甚至整個(gè)系統(tǒng)瓦解。 5.2 短路電流計(jì)算的目的 在變電站的設(shè)計(jì)中，短路計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其計(jì)算的目的主要有以下一個(gè)方面： （1） 電氣主接線的比較 （2） 選

57、擇、檢驗(yàn)導(dǎo)體和設(shè)備 （3） 在設(shè)計(jì)屋外髙型配電裝置時(shí)，需要按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)的安全距離 （4） 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 5.3 短路電流計(jì)算方法 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠工作，因此作為選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。三相短路用文字符號(hào)k表示。在計(jì)算電路圖上，將短路所考慮的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件

58、依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)做有限大容量電源，短路電路也比較簡(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出求等效總阻抗，在換算成計(jì)算電抗，根據(jù)計(jì)算曲線查出短路電流標(biāo)幺值，在換算成有名值。 5.4 短路電流計(jì)算 確定短路點(diǎn)：在本次設(shè)計(jì)過程中，為了方便選擇電氣設(shè)備及校驗(yàn)，選取的短路點(diǎn)為110kv，35kv及10kv母線。 電力系統(tǒng)接線圖為： ~ =200MV Sx1=0.6 110KV 1200MVA ~ 甲

59、交 Sx2=0.6 L2 L1 L3 L42（） 110KV FS市變 圖5-1電力系統(tǒng)接線圖 首先計(jì)算電路的參數(shù)：選取， 等值電路如下： 圖5-2 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖 三相變壓器： 則： 計(jì)算后等值電路如下 圖5-3 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖 5.4.1 110kv側(cè)母線短路計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)為： 圖5-4110kV側(cè)短路的等值電路圖 △/Y變換： 圖5-5110kV側(cè)短路的等值電路圖 Y/△變換： 圖5-6110kV側(cè)短路的等值電路圖 則有： 圖5-7110kV側(cè)短路的等值電路圖 查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，， ，， 換算成有名值為： 5

60、.4.2 35kv側(cè)母線短路計(jì)算 圖5-835kV側(cè)短路的等值電路圖 圖5-935kV側(cè)短路的等值電路圖 Y/△變換： 圖5-1035kV側(cè)短路的等值電路圖 圖5-1135kV側(cè)短路的等值電路圖 >3.45 查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，， 換算成有名值為： 5.4.3 10kv側(cè)母線短路計(jì)算 圖5-1210kV側(cè)短路的等值電路圖 圖5-1310kV側(cè)短路的等值電路圖 Y/△變換： 圖5-1410kV側(cè)短路的等值電路圖 圖5-1510kV側(cè)短路的等值電路圖 >3.45 查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，， 換算成有名值為： 6 電氣設(shè)備的選擇 在電力系統(tǒng)中，雖然各種

61、電氣設(shè)備的功能不同，工作條件各異，具體選擇方法和校驗(yàn)項(xiàng)目也不盡相同，但對(duì)它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路條件來校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。 本設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)備的選擇包括：導(dǎo)線的選擇，高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇，避雷器的選擇。 6.1 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn) 裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按導(dǎo)體截面，電暈（對(duì)110kV及以上電壓的母線），動(dòng)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性來選擇和校驗(yàn)，同時(shí)也應(yīng)注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。 一般來說，母線系統(tǒng)包括截面導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分，載流導(dǎo)體構(gòu)成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根、雙分和組合

62、導(dǎo)體等形式，因其機(jī)械強(qiáng)度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度。 導(dǎo)體的選擇校驗(yàn)條件如下： 一、導(dǎo)體截面的選擇： 1、按導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇 (6-1) 當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度不同于導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流應(yīng)該用下式修正 (6-2) 式中 —綜合修正系數(shù)。 不計(jì)日照時(shí)，裸導(dǎo)體和電纜的綜合修正系數(shù)為 (6-3) 式中, —導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱最高允許溫度，裸導(dǎo)體一般為； —導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度，

63、裸導(dǎo)體一般為。 由載流量可得，正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為 （6-4） 必須小于導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱最高允許溫度 2、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可以使年計(jì)算費(fèi)用最小。除配電裝置的匯流母線外，對(duì)于年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大，傳輸容量大，長(zhǎng)度在20米以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。經(jīng)濟(jì)截面積用下式計(jì)算： 式中， —正常運(yùn)行方式下導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計(jì)算式不考慮過負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷； —經(jīng)濟(jì)電流密度，常用導(dǎo)體的值，可根據(jù)最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)，由經(jīng)濟(jì)電流密度曲線中查出來。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面應(yīng)盡量接近上式計(jì)算出的經(jīng)濟(jì)截面積。

64、 二、導(dǎo)體的校驗(yàn)： 1、 電暈電壓校驗(yàn) 220kV采用了不小于LGJ-300或110kV采用了不小于LGJ-70鋼芯鋁絞線，或220kV采用了外徑不小于30型或110kV采用了外徑不小于20型的管形導(dǎo)體時(shí)，可不進(jìn)行電暈電壓校驗(yàn)。 2、 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 按最小截面積進(jìn)行校驗(yàn) （6-5） 當(dāng)所選導(dǎo)體截面積時(shí)，即滿足熱穩(wěn)定性要求。 6.1.1 110kv母線選擇及校驗(yàn) 按導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇： 查矩形導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量表，每相選用單條254mm矩形鋁導(dǎo)體，平放時(shí)允許電流，集膚系數(shù)為，環(huán)境溫度為34度時(shí)的允許電流為： ，滿

65、足長(zhǎng)期發(fā)熱條件要求。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路電流熱效應(yīng)： 短路前導(dǎo)體的工作溫度為： 由插值法得： 所選截面S，能滿足熱穩(wěn)定性要求 6.1.2 35kv母線選擇及校驗(yàn) 按導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇： 查矩形導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量表，每相選用單條255mm矩形鋁導(dǎo)體，平放時(shí)允許電流，集膚系數(shù)為，環(huán)境溫度為34度時(shí)的允許電流為： ，滿足長(zhǎng)期發(fā)熱條件要求。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路電流熱效應(yīng)： 短路前導(dǎo)體的工作溫度為： 由插值法得： 所選截面S，能滿足熱穩(wěn)定性要求 6.1.3 10kv母線選擇及校驗(yàn) 按導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇： 查矩形導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量表，每相選用單條125

66、8mm矩形鋁導(dǎo)體，平放時(shí)允許電流，集膚系數(shù)為.08，環(huán)境溫度為34度時(shí)的允許電流為： ，滿足長(zhǎng)期發(fā)熱條件要求。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路電流熱效應(yīng)： 短路前導(dǎo)體的工作溫度為： 由插值法得： 所選截面S，能滿足熱穩(wěn)定性要求 6.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn) 高壓斷路器的選擇，除滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并且經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面都比較厚才能確定。根據(jù)目前我國(guó)高壓斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級(jí)在10Kv～220kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，而當(dāng)少油斷路器不能滿足要求時(shí)，可以選用斷路器。 高壓斷路器選擇的技術(shù)條件如下： 1、 額定電壓選擇： （6-6） 2、 額定電流選擇： （6-7） 3、 額定開斷電流選擇： （6-8） 4、 額定關(guān)合電流選擇： （6-9） 5、 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： （6-10） 6、 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：