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1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 摘要 變電站綜合自動化系統(tǒng)自20世紀(jì)90年代以來，一直是我國電力行業(yè)中的熱點之一。它既是電力建設(shè)的需要也是市場的需要，我國每年變電站的數(shù)量以3%～5%的速度增長，每年有千百座新建變電站投入運(yùn)行；同時根據(jù)電網(wǎng)的要求，每年又有不少變電站進(jìn)行技術(shù)改造，以提高自動化水平。近幾年來我國變電站綜合自動化技術(shù)，無論從國外引進(jìn)的，還是國內(nèi)自行開發(fā)研制的系統(tǒng)，在技術(shù)和數(shù)量上都有顯著的發(fā)展。本文首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢,從負(fù)荷增長方面闡明了建站的必要性然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可

2、靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，從而完成了110kV變電站的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：變電站 ; 變壓器 ; 主接線 Abstract Integrated substation automation system since 1990s, Chinese power industry has been

3、 one of the hotspots. It is also the needs of the construction of electricity market demand, China in year of substation quantity rate of 3% ~ 5% a year, throuands of newly-constructed substations is put into operation, According to requirements of electric substation, and there are many technical r

4、enovation, in order to improve the level of automation. In recent years, our integrated substation automation technology introduced from abroad, regardless of the domestic devolope, or in the system, technology and quantity are significant development. Firstly, according to the task given system and

5、 line book all the parameters, and the load from the analysis of load development trend, load increasing illustrates the necessity of the establishment of substations built by the generalization and outlet to consider, and through the analysis of the data of load, safety, economy and reliability int

6、o consideration, determine the 110 kv and consumers 10kV power station, as well as 35kV main connection, and then through the load calculation and power supply range determines the main transformer capacity and models, and also identified with the capacity of transformer station, finally, according

7、to the model and maximum sustained working current and short circuit calculation results of high-pressure fuse, isolating switch, bus, insulator and wear casing wall, voltage transformer, the selection of current transformer substation, and completed the design of 110 kv. Keywords: substation ;

8、 Transformer ; The wiring II 目錄 1工程概況 1 1.1原始資料分析 2 1.2 對原始資料的分析計算 2 2 110KV 變電所接入系統(tǒng)設(shè)計 4 2.1 確定電壓等級及回路數(shù) 4 2.2 110kV線路導(dǎo)線的規(guī)格、型號及截面選擇 4 3 短路電流計算 6 3.1 短路電流計算的目的和條件 6 3.2短路電流計算 7 4 110kV變電所地方供電系統(tǒng)設(shè)計 12 4.1 35kVA線路設(shè)計 12 4.2 35kV B線路設(shè)計 13 4.3 10kV A線路設(shè)計 14 4.4 10kV B線路設(shè)計 15 5 110kV變電所

9、主變選擇 17 5.1主變方案選擇 17 5.2主變方案技術(shù)比較 17 5.3主變?nèi)萘?、參?shù)選擇 18 5.4主變方案經(jīng)濟(jì)比較 20 5.5所用變選擇 22 6主接線設(shè)計 23 6.1主接線選擇原則 23 6.2 110kV主接線設(shè)計 23 6.3 35kV主接線設(shè)計 26 6.4 10kV主接線設(shè)計 26 7 變電所電氣設(shè)備選擇 28 7.1 斷路器的選擇 29 7.2 隔離開關(guān)的選擇 35 7.3電流互感器的選擇 41 7.4電壓互感器選擇 49 7.5避雷器的選擇 50 7.6主母線選擇 50 7.7消弧線圈設(shè)計 52 8 繼電保護(hù)配置 53 8.

10、1主變壓器保護(hù)配置 53 8.2母線及線路保護(hù) 53 致 謝 55 參考文獻(xiàn) 56 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1供電結(jié)構(gòu)設(shè)計 供電結(jié)構(gòu)總體要求： 電氣主接線是指變配電傳輸電能的通路，這些通路中有變壓器、母線、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器以及線路等電氣設(shè)備。它們的連接方式，對供電的可靠性、運(yùn)行靈活性、檢修是否方便以及經(jīng)濟(jì)上是否合理等均起著決定性的作用，并且對電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定也有較大的影響。所以，合理確定電氣主接線方案，是變配甩所設(shè)計中的一項首要任務(wù)。 電氣主接線應(yīng)根據(jù)它在電力系統(tǒng)中的地位、回

11、路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)等條件來確定，井應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項基本要求。 （一）可靠性 〔 l ）主接線的可靠性應(yīng)包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠性，采用可靠性高的電氣設(shè)備還可以簡化接線。 ( 2 ）主接線可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實踐，所以，在確定主接線時要考慮斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電。斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時間，并要保證對一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷的供電，盡量避免全部停運(yùn)的可能性。 ( 3 ）要充分考慮煤礦用電設(shè)備對供電可靠性的要求。下列安全用電負(fù)荷的配電裝置必

12、須由兩個獨立電源供電： A：礦并主要扇風(fēng)機(jī)和分區(qū)扇風(fēng)機(jī)。 E ．井下主排水泵。 C ．立井經(jīng)常提人的絞車． 一）‘列負(fù)荷的配電裝置一般由兩回線路供電，并應(yīng)引白不同母線段： A ．礦井主提升設(shè)備。 B ．原煤生產(chǎn)系統(tǒng)的用電設(shè)備。 C ．采謀用的或大型礦井的地面空氣壓縮機(jī)。 D ．大型礦井井底車場的整流沒備。 上述用電設(shè)備之外的其他用電設(shè)備，允許單回路路供電二 （二）靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時的靈活性。 ( 1 ）調(diào)度時．序叮以靈活地投入和切除變莊器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷．滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及待殊運(yùn)行方式卜的系統(tǒng)調(diào)度要求。 ( 2 )

13、檢修時，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電。 井上地面變電站主接線結(jié)構(gòu)設(shè)計： 主變壓器一次接線：礦區(qū)或礦井變電所的主變壓器一般選用兩臺。當(dāng)一臺停止運(yùn)行時，其余主變壓器容量應(yīng)能保證礦井全部一、二級負(fù)荷用電需要。而與此相配合的接線方式有母線分段式，橋型接線，環(huán)網(wǎng)供電等，本設(shè)計由于是大容量供電，采用如圖所示的全橋式接線方式。若采用并聯(lián)運(yùn)行方式則有利于負(fù)荷分配和降低線損，但是由于線路不獨立，保護(hù)設(shè)置復(fù)雜，一般的電流，電壓保護(hù)不起作用，采用縱差保護(hù)要沿線路假設(shè)控制線，采用橫差保護(hù)當(dāng)線路不長時有較大死去，難以整定，此外，胸痛短路電流較大，對所選設(shè)

14、備的短路承受能力要求高，經(jīng)濟(jì)性差，故一般不采用此方案。若采用一路使用，一路帶點備用的方案，線路獨立，保護(hù)設(shè)置方便，簡單，容易整定，運(yùn)行較為靈活，短路電流相對較小，但由于一回線路承擔(dān)全礦負(fù)荷，線路電壓損失和功率損失都較大，故在一定條件下可以采用此方案。該方案在目前的現(xiàn)場也有運(yùn)用。本設(shè)計綜合上述兩種方案的優(yōu)點，采用兩回路分裂運(yùn)行，該方案同樣是線路獨立，保護(hù)設(shè)置方便，簡單。容易整定，而且運(yùn)行靈活，短路電流相對較少，負(fù)荷電流近似為全礦總電流的一半，故電壓損失和功率損失都比較小，等于集中了前兩種方案的優(yōu)點，所以是較優(yōu)的運(yùn)行方式。 （如圖）

15、井上10kv側(cè)一次接線：采用單母分段接線結(jié)構(gòu)，單母線用分段斷路器qf進(jìn)行，可以提高供電可靠性和靈活性。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障隔離，保障正常母線不間斷供電，不致使重要用戶停電；在本設(shè)計正常工作時，分段斷路器處于斷開狀態(tài)，電源是分裂運(yùn)行的。為了防止因電源斷開而引起的停電，應(yīng)在分段斷路器qf上裝設(shè)備用電源自動體投入裝置，在任意分段的電源斷開時，qf自動接通。此外，配電設(shè)備選用成套開關(guān)柜裝置，在與傳統(tǒng)配電設(shè)備比較，不但節(jié)約了土地資源，同時具有很好的惡劣自然環(huán)境的性能。在供電管理方面也容易實現(xiàn)變電站綜合自動化。 （如圖） 井下

16、中央變電站設(shè)計：用單母分段接線結(jié)構(gòu)，工作原理同上，在此不在累述。不過特別注意的是，由于礦井的自然環(huán)境比較惡劣，所以在選用設(shè)備的適合應(yīng)該和地面設(shè)備有所區(qū)別，一改選用礦用開關(guān)設(shè)備，防水瓦斯?jié)舛龋▎文阜侄危? （如圖） 采區(qū)變電站設(shè)計（）詳細(xì)說： （如圖） 負(fù)荷統(tǒng)計： （ 如表） 計算負(fù)荷： 一號移動變電站： 二號移動變電站： 三號移動變電站： 主排水泵： 整流設(shè)備

17、： 系統(tǒng)阻抗計算：選取基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓，，， 可求得各級基準(zhǔn)電流： 計算各個元件標(biāo)幺值： 地面： 系統(tǒng)電抗：， 主變壓器： 地面主變壓器： 35KV架空線電抗： 下井電纜： 井下重要變電站： 主變壓器選擇： 11 11 主井提升機(jī)：11 短路電流計算：

18、

19、 井下10KV： 電纜選擇： 短路計算： 高壓設(shè)備選擇 繼電保護(hù)： 過電壓及保護(hù)： 待建110 kV鹽北變電站主要用于對鹽北地區(qū)的用戶用電進(jìn)行正常供電?？紤]到鹽北地區(qū)的地理位置和以后的發(fā)展情況確定建立鹽北變電站，該變電所主要用于對一些主要用戶進(jìn)行供電，比如水廠等，為了確保供電的安全可靠性，110 kV側(cè)用內(nèi)橋接線，對于一些重要的用戶應(yīng)采用雙回路供電。 待建的鹽北變電所周圍的自然環(huán)境條件如下： （1）待建110kV鹽北變電站從相距30km的11

20、0kV東郊變電站受電。 （2）待建110kV鹽北變電站年負(fù)荷增長率為5%，變電站總負(fù)荷考慮五年發(fā)展規(guī)劃。 （3）地區(qū)氣溫: ①年最高氣溫35℃，年最低氣溫–15℃。 ②年平均氣溫15℃。 在修建給變電所的時候，應(yīng)充分考慮自然環(huán)境對變電所的電氣設(shè)備的影響，確保變電站的工作安全可靠，考慮到該地區(qū)以后的發(fā)展前景，變電所按每年5%的負(fù)荷遞增，所以要求在變電所內(nèi)要有一定的備用線路。 根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢。從負(fù)荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(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，

21、35kV，10kV的接線方式，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，最后，對高壓斷路器，隔離開關(guān)，母線，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行選擇，電力系統(tǒng)的無功功率平衡是系統(tǒng)電壓質(zhì)量的根本保證。在電力系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的自然無功負(fù)荷總大于原有的無功電源，因此必須進(jìn)行無功補(bǔ)償。 110kV變電所，采用雙回110KV線路接入系統(tǒng)。35KV、10KV配電線路均采用雙回線供電。 110kV采用內(nèi)橋接線，安裝兩臺SFPSZ9-75000/110三相三線圈變壓器。35kV、10kV母線采用單母線分段接線。 通常情況下110kV的變電所是在35kV母線和10kV母線上進(jìn)行無功補(bǔ)償。 1.1

22、原始資料分析 表1-1 待建110kV鹽北變電所各電壓級負(fù)荷數(shù)據(jù)如下表: 電壓等級 線路名稱 最大負(fù) 荷（MW） COSФ 負(fù)荷級別 供電距 離（KM） Tmax及同時率 35kV A 20 0.9 3 10 5000/0.9 B 15 0.9 2 12 造紙廠 11 0.9 3 8 化工廠 20 0.9 3 7 冶煉廠 15 0.9 2 10 10kV A 3 0.85 3 1.5 3500/0.85 B 2 0.85 3 2.5 毛紡廠 1 0.85 2 1.0 水泥廠 1.2

23、 0.85 2 1.5 紡織廠 0.8 0.85 2 1.0 水廠 2 0.85 3 1.5 1.2 對原始資料的分析計算 為滿足電力系統(tǒng)對無功的需要，需要在用戶側(cè)裝設(shè)電容器，進(jìn)行無功補(bǔ)償，使用戶的功率因數(shù)提高，35kV線路用戶功率因數(shù)提高到0.9為宜，10kV線路用戶功率因數(shù)應(yīng)不低于0.9。根據(jù)原始資料中的最大有功及調(diào)整后的功率因數(shù)，算出最大無功，可得出以下數(shù)據(jù): 表1-2 電壓 等級 線路 名稱 最大有功（MW） 最大無功（MVAr） COSФ 負(fù)荷 級別 Tmax 同時率 35KV A 20 9.19

24、0.9 3 5000 0．9 B 15 7.27 0.9 2 造紙廠 11 5.33 0.9 3 化工廠 20 9.19 0.9 3 冶煉廠 15 7.27 0.9 2 10KV A 3 1.46 0.85 3 3500 0．85 B 2 0.92 0.85 3 毛紡廠 1 0.49 0.85 2 水泥廠 1.2 0.58 0.85 2 紡織廠 0.8 0.39 0.85 2 水廠 2 0.92 0.85 3 2 110KV 變電所接入系統(tǒng)設(shè)計

25、 2.1 確定電壓等級及回路數(shù) 輸電線路電壓等級的確定應(yīng)符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級。選擇電壓等級時，應(yīng)根據(jù)輸送容量和輸電距離，以及接入電網(wǎng)的額定電壓的情況來確定，輸送容量應(yīng)該考慮變電所總負(fù)荷和五年發(fā)展規(guī)劃。因此110kV鹽北變電所的最高電壓等級應(yīng)為110kV。 110kV鹽北變電所建成后，所供用戶中存在Ⅱ、Ⅰ類重要負(fù)荷，因此110KV鹽北變電所應(yīng)采用雙回110kV線路接入系統(tǒng)。 2.2 110kV線路導(dǎo)線的規(guī)格、型號及截面選擇 由于110kV鹽北變電所距離受電110kV某變電站30KM，處于平原河網(wǎng)地區(qū)，因此應(yīng)采用架空線路，導(dǎo)線選擇LGJ型。 導(dǎo)線截面積選擇的一般方法是：先按經(jīng)濟(jì)電

26、流密度初選導(dǎo)線標(biāo)稱截面積，然后進(jìn)行電壓損失的校驗 （1）110kV鹽北變電所總負(fù)荷的計算： （2-1） （2-2） （2-3） 　 　 （2-4） （2）根據(jù)軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度表，確定Jec （2-5） 查得Jec＝1.15（A/mm2） （3）計算導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積，查附表找出S選 （2-

27、6） （4）結(jié)論：選取導(dǎo)線規(guī)格為2回LGJ－240/40 （5）對所選導(dǎo)線進(jìn)行電壓校驗； ①正常運(yùn)行時：n=2 （2-7） ＝3.8% < 10% ，符合要求。 ②故障運(yùn)行時，考慮一條回路因故障切除，另一條回路能保證全部負(fù)荷供電 （2-8） ＝7.6% < 15% ，符合要求。 結(jié)論：本變電所經(jīng)上述計算、校驗，決定采用2回LGJ－240/40導(dǎo)線接入系統(tǒng)。 3 短路電流計算 在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見也是最危險的故障是各種形式的短路。 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)

28、重故障，所謂短路是指一切不屬于正常運(yùn)行的相與相之間或相與地之間（對于大接地系統(tǒng)）發(fā)生金屬性連接的情況。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的有對稱的三相短路和不對稱的兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。在各種類型的短路中，單相短路占多數(shù)，三相短路幾率最小，但其后果最嚴(yán)重。因此，我們采取三相短路（對稱短路）來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 3.1 短路電流計算的目的和條件 3.1.1 短路電流計算的目的 在發(fā)電廠和變電站的設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)，其計算的目的有以下幾個方面： ①電氣主接線的比較。 ②選擇導(dǎo)體和電器。 ③在設(shè)計戶外高壓配電裝置時，需要按短路條件校驗軟

29、導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 ④在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路電流為依據(jù)。 ⑤接地裝置的設(shè)計，也需要用短路電流。 3.1.2短路電流計算條件 基本假定： ①正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行。 ②所有電源的電動勢相位相角相同。 ③電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行。 ④短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 ⑤不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的激磁電流。 ⑥除去短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計。 ⑦元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 ⑧輸電線路的電容忽略不計。 3.1.3 一般規(guī)定 ①驗算導(dǎo)體和電器

30、動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流沿用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮遠(yuǎn)景的發(fā)展計劃。 ②選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機(jī)的影響和電容補(bǔ)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。 3.2短路電流計算 根據(jù)公式 = 式中 ---- 所統(tǒng)計各電壓側(cè)負(fù)荷容量 ---- 各電壓等級額定電壓 ---- 最大持續(xù)工作電流

31、 = （3-1） =/ 則：10kV =14.2MVA/10kV =0.82kA 35kV =70%114.8 MVA/35kV （3-2） =1.326kA（按70%的35kV最大負(fù)荷考慮） 110kV =275(1+40%) MVA/110kV （3-3） =1.102kA（考慮變壓器事故過負(fù)荷能力的40%） 短路電流計算點的確定和短

32、路電流計算結(jié)果 35kV K4 10kV K2 K3 110kV K1 ～ ～

33、 圖3-1 等效電路圖 查表知 LGJ-240/40 X*=0.4/KM 選基準(zhǔn): =100MVA = 0.4kV K4 35kV 4 5 1

34、 2 K3 K2 10kV 3 6 K1 110kV 7 8 10 11 圖3-2 等效電路圖 當(dāng)K1點短路時: Us(1-3)%=10.5% Us(2-3)%=6.5% Us(1-2)%= 18

35、% X1= X4=1/315(18+10.5-6.5)100/50=0.140 X2= X5=1/315(10.5+6.5-18)100/50=-0.003 X6= X3=1/315(18+6.5-10.5)100/50=0.089 Xl=X*L=0.430/2=6=X7‖X8 X9=4%/100100/0.22=0.18 X10=X11=0.4/600=8.1 X12=0.1075 X13=0.0625 X14=0 X15=8.18.1/(8.1+8.1)+6=10.05 X= X12‖(X13+ X9)‖X15

36、=0.072 =1/ X=13.98 短路電流有名值: ==2.71kA 沖擊電流: =1.852.71=7.83kA 最大電流有效值: =2.711.51=4.09 短路容量: =2.71115=539.78 K2點短路時: X15=8.18.1/(8.1+8.1)+6=10.05 X17= X15‖(X9+ X13)=0.23 X= X12+ X17=0.3325 =1/ X=1/0.3325=3.01 短路電流有名值: ==7.58kA 沖擊電流: =7.581.8=19.84 最大電流有效值: =7.581.51=11.45 短路容量:

37、=7.5837.5=492.32 K3點短路時: X18=X14 +X15=10.05 X19= X12‖X18=0.106 X= (X19+ X13) =0.731 =1/ X=1/0.731=1.37 短路電流有名值: ==22.4kA 沖擊電流: =1.8522.4=58.4 最大電流有效值: =22.41.51=33.8 短路容量: =22.410.5=407.37 4 110kV變電所地方供電系統(tǒng)設(shè)計 4.1 35kVA線路設(shè)計 4.1.1確定回路數(shù) 35kV A線路所供用戶為Ⅰ類重要負(fù)荷，因此應(yīng)采用雙

38、回線路供電。 4.1.2 確定線路導(dǎo)線的規(guī)格、型號及截面選擇 由于待建110kV變電所處于平原河網(wǎng)地區(qū)，因此采用架空線路，導(dǎo)線選擇LGJ型。 ①35kV A線路總負(fù)荷的計算 ②根據(jù)Tmax查出軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度表，確定Jec Tmax= 5000(小時) 查得Jec＝1.12（A/mm2） ③計算導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積SJ，查出S選 ④結(jié)論：選取導(dǎo)線規(guī)格為2回LGJ－185/30 4.1.3對所選導(dǎo)線進(jìn)行電壓校驗 ①正常運(yùn)行時

39、：n=2 (4-1) ＝3.5% < 10% ，符合要求。 ②故障運(yùn)行時，考慮一條回路因故障切除，另一條回路能保證全部負(fù)荷供電 (4-2) ＝7% < 15% ，符合要求。 4.2 35kV B線路設(shè)計 4.2.1確定回路數(shù) 35kV B線路所供用戶為Ⅰ類重要負(fù)荷，因此應(yīng)采用雙回線路供電。 4.2.2 確定線路導(dǎo)線的規(guī)格、型號及截面選擇 由于待建110kV變電所處于平原河網(wǎng)地區(qū)，因此采用架空線路，導(dǎo)線選擇LGJ型。 ①35KV B線路總負(fù)荷的計算

40、 ②根據(jù)Tmax查出軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度表，確定Jec Tmax= 5000(小時) 查出Jec＝1.12（A/mm2） ③計算導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積，查出S選 ④結(jié)論：選取導(dǎo)線規(guī)格為2回LGJ－150/25 4.2.3對所選導(dǎo)線進(jìn)行電壓校驗； ①正常運(yùn)行時：n=2 (4-3) ＝3.7% < 10% ，符合要求。 ②故障運(yùn)行時，考慮一條回路因故障切除，另一條回路能保證全部負(fù)荷供電 (4-4) ＝7.4% < 15% ，符合要求。 依照相同的原理，可以計算出35

41、kV側(cè)的其他幾條線路的導(dǎo)線選擇規(guī)格如表4-1所示： 表4-1 35 kV側(cè)各線路導(dǎo)線型號 供電單位 導(dǎo)線型號 造紙廠 LGJ-120/25 化工廠 LGJ-185/30 冶煉廠 LGJ-150/25 4.3 10kV A線路設(shè)計 ①確定回路數(shù)，I類負(fù)荷，采用雙回路供電，即n=2 ②確定導(dǎo)線規(guī)格，采用架空線路，LGJ導(dǎo)線 ③考慮五年發(fā)展需要,線路的容量: ~S = (3+j1.46)(1+5%)5 =3.83 + j1.86 ④根據(jù)Tmax = 3500h,，查得 Jec = 1.26(A/mm2) ⑤計算導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面積：n=2

42、 選取導(dǎo)線規(guī)格為2回LGJ－95/20 ⑥對所選導(dǎo)線進(jìn)行電壓校驗 (1)按電壓損耗校驗,查得 r1=0.332, R = r1l = 0.3321.5 = 0.50 x1=0.356, X = x1l = 0.3681.5 = 0.58 (2）正常運(yùn)行時：n=2 (4-5) = 1.5 % < 10%符合要求。 3）故障運(yùn)行時：n=1 (4-6) =3%<15%符合要求。 由以上可知，所選導(dǎo)線2回LGJ-95/20，符合要求。

43、4.4 10kV B線路設(shè)計 ①確定回路數(shù)，II類負(fù)荷，采用雙回路供電，即n=2。 ②確定導(dǎo)線規(guī)格，采用架空線路，LGJ導(dǎo)線。 ③考慮五年發(fā)展需要,線路的容量: ~S = (2+j0.92)(1+5%)5 =2.55 +1.17 j ④根據(jù)Tmax = 3500h,，查得 Jec = 1.26(A/mm2) ⑤計算導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面積：n=2 選取導(dǎo)線規(guī)格為2回LGJ－70/10 ⑥對所選導(dǎo)線進(jìn)行電壓校驗 (1）按電壓損耗校驗,查得 r1=0.45, R = r1l = 0.452.5 = 1.13 x1=0.

44、368, X = x1l = 0.3682.5 = 0.92 (2）正常運(yùn)行時：n=2 (4-7) =2%<10% 符合要求。 (3)故障運(yùn)行時：n=1 (4-8) =4 %<15% 符合要求。 由以上可知，所選導(dǎo)線2回LGJ-70/10，符合要求。 依照相同的原理，可以計算出10 kV側(cè)的其他幾條線路的導(dǎo)線選擇規(guī)格如表4-2所示： 表4-2 10 kV側(cè)各線路導(dǎo)線型號 供電單位 導(dǎo)線型號 毛紡廠 LGJ-35/6 水泥廠

45、 LGJ-35/6 紡織廠 LGJ-35/6 水廠 LGJ-70/10 5 110kV變電所主變選擇 主變壓器的型式、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)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。 在選擇主變壓器容量時對重要變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變器停運(yùn)時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足Ⅰ類及Ⅱ類負(fù)荷的供電；對一般性變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%~80%。 本變電所主變

46、容量按遠(yuǎn)景負(fù)荷選擇，并考慮到正常運(yùn)行和事故時過負(fù)荷能力。 5.1主變方案選擇 方案一：單臺三相三繞組變壓器，型號SFSZ9-120000/110，電壓等級110/35/10。 方案二：兩臺三相雙繞組變壓器，其中一臺型號為SFSZ9-90000/110，電壓等級110/35；另一臺為SFSZ9-20000/110，電壓等級110/10。 方案三：四臺三相雙繞組變壓器，其中兩臺型號為SFSZ9-90000/110，電壓等級110/38.5；另兩臺型號為SFSZ9-12000/110，電壓等級110/10。 方案四：兩臺三相三繞組變壓器，型號為SFSZ9-75000/110，電壓等級110

47、/35/10。 5.2主變方案技術(shù)比較 110kV變電所有重要的Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷，為滿足運(yùn)行的可靠性和靈活性，應(yīng)選擇兩臺以上變壓器，因此選擇方案三、方案四進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析。 主變方案技術(shù)比較如表5-1所示 表5-1 主變方案技術(shù)比較 方案 比較 方案一 方案二 方案三 方案四 優(yōu)點 接線簡單、占地面積小。 接線簡單。 運(yùn)行可靠性、靈活性高，能滿足重要用戶的需要。 運(yùn)行可靠性、靈活性高，能滿足重要用戶的需要。 缺點 運(yùn)行可靠性、靈活性差，不能滿足重要用戶的需要。 運(yùn)行可靠性、靈活性差，不能滿足重要用戶的需要。 選用變壓器多，運(yùn)行維護(hù)工作量大。 5.3

48、主變?nèi)萘?、參?shù)選擇 （1）方案三，接線圖如圖5-1 35KV負(fù)荷由兩臺電壓為110kV/35kV變壓器供電，其中一臺主變事故停運(yùn)后，另一臺主變壓器的容量應(yīng)保證35kV用戶的一級和二級全部負(fù)荷的供電。 圖5-1 方案三接線圖 35KV用戶的一級和二級全部總?cè)萘浚?S35 = 89.57 (MVA), 因此可選擇兩臺SFPSZ9-90000/110型三相三繞組有載調(diào)壓變壓器，接線組別：YN, d11。 10KV負(fù)荷由兩臺電壓為110kV/10kV變壓器供電，其中一臺主變事故停運(yùn)后，另一臺主變壓器的容量應(yīng)保證10kV用戶的一級和二級全部負(fù)荷的供電。

49、 10KV用戶的一級和二級全部總?cè)萘浚?S10 = 11.08 (MVA), 因此可選擇兩臺SFSZ9-12500/110型三相三繞組有載調(diào)壓變壓器，接線組別：YN, d11。 （2）方案四接線圖如圖5-2所示 所有負(fù)荷均由兩臺電壓為110kV/35kV/10kV變壓器供電，其中一臺主變事故停運(yùn)后，另一臺主變壓器的容量應(yīng)保證所有用戶的70％全部負(fù)荷的供電。 用戶的70％全部總?cè)萘浚?S110 = 76.3 (M

50、VA), 因此可選擇SFPSZ9-75000/110型三相三繞組有載調(diào)壓變壓器，接線組別：YN,yn0, d11。 由于15％S110 = 15％109.2 (MVA)＝16.38(MVA) > S10 = 11.08 (MVA)， 15％S110 = 15％109.2 (MVA)＝16.38(MVA) < S35 = 89.57 (MVA)， 因此主變110kV、35kV、10kV三側(cè)容量分別為100％ / 100％ / 50％。 圖5-2 方案四接線 （3）主變主要技術(shù)參數(shù)選擇：方案三選擇如表5-2所示，方案四如表5-3所示 表5-2方案三主變主要技術(shù)參數(shù)選

51、擇 表5-3 方案四主變主要技術(shù)參數(shù)選擇 主變型號 額定 電壓 空載 電流 空載損耗 負(fù)載 損耗 阻抗 電壓 參考價 萬元） SFPSZ9-90000/110 110/35 0.35% 74KW 330KW 10.5 440 SFSZ9-12500/110 110/10 0.3% 18.1KW 70KW 10.5 110 表5-4 主變 額定電壓 空載 電流 空載 損耗 負(fù)載損 耗 阻抗電壓 參考價（萬元） SFPSZ9-75000/110 110/35/10

52、0.36% 98.6KW 356KW 18 587 333KW 10.5 304KW 6.5 5.4主變方案經(jīng)濟(jì)比較 5.4.1主變及其附屬設(shè)備綜合投資比較 (1)方案三：SFPSZ9-90000/110主變兩臺，2440＝880萬元 SFSZ9-12500/110主變兩臺，2110＝220萬元 110kV SF6斷路器戶外間隔四個，458.1=232.4萬元 35KV SF6斷路器戶外間隔兩個，218.8=37.6萬元 10kV 真空斷路器戶內(nèi)間隔兩個，29.1=18.2萬元 綜合投資：1

53、388.2萬元。 (2)方案四：SFPSZ9-75000/110主變兩臺，2400＝800萬元 110KV SF6斷路器戶外間隔兩個，258.1=116.2萬元 35KV SF6斷路器戶外間隔兩個，218.8=37.6萬元 10KV 真空斷路器戶內(nèi)間隔兩個，29.1=18.2萬元 綜合投資：972萬元。 5.4.2主變年運(yùn)行費(fèi)用比較 年運(yùn)行費(fèi)μ＝[（α1 ＋α2 ）Z / 100]+βΔA 式中μ—年運(yùn)行費(fèi)，元/年； α1—基本折舊費(fèi)，取4.8％； α2—大修費(fèi)，取1.4％；

54、 Z — 投資費(fèi)，元； ΔA— 年電能損耗，KW.H/年； β— 電價，元/KW.H，取0.52元/KW.H。 （1）方案三 ΔA＝33087602＋7087602＝7008000KW.H μ＝[（4.8% ＋1.4%）1388.2 / 100]+0.52700.8 ＝365.3(萬元) （2）方案四 ΔA＝（356＋333＋304）8760/2＝4349340KW.H μ＝[（4.8% ＋1.4%）972 / 100]+0.52434.9 ＝226(萬元) 5.4.3結(jié)果

55、比較結(jié)果如表5-5所示 表5-5 比較結(jié)果 方案三 方案四 綜合投資 年運(yùn)行費(fèi)用 1388.2萬元 365.3萬元 972萬元 226萬元 從表5-5比較可知，方案四比較方案三不管在綜合投資方面，還是在年運(yùn)行費(fèi)用都要經(jīng)濟(jì)，因此決定選用方案四兩臺SFPSZ9-75000/110三相三線圈變壓器。 5.5所用變選擇 （1）選擇原則：為滿足整流操作電源、強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器、無人值班等的需要，裝設(shè)兩臺所用變壓器，所用電容量的確定，一般考慮所用負(fù)荷為變電所總負(fù)荷的0.1%~0.5%,這里取變電所總負(fù)荷的0.2%計算。 S＝0.2%150000KVA＝300KVA。 (2）

56、根據(jù)選擇原則，選出110KV鹽北變電所兩臺所用變型號分別為 S9-315/10 兩繞組變壓器 額定電壓：10/0.4 接線方式：Y/Y0-12 兩臺所用變分別接于10kV母線的Ⅰ段和Ⅱ段，互為暗備用，平時半載運(yùn)行，當(dāng)一臺故障時，另一臺能夠承但變電所的全部負(fù)荷。 6主接線設(shè)計 6.1主接線選擇原則 電氣主接線得設(shè)計原則，應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，負(fù)荷性質(zhì)，出線回路數(shù)，設(shè)備特點，周圍環(huán)境及變電所的規(guī)劃容量等條件和具體情況，滿足供電可靠性，運(yùn)行靈活，操作方便，節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。具體如下: （1）變電所的高壓側(cè)接線，根據(jù)技術(shù)設(shè)計規(guī)程應(yīng)盡量采用斷路器較少或不

57、用斷路器的接線方式。 （2）在35kV配電裝置中，當(dāng)線路為3回及以上時，根據(jù)規(guī)程一般采用單母線或單母線分段接線。 （3）在10kV配電裝置中，當(dāng)線路在6回及以上時，根據(jù)規(guī)程一般采用單母線分段接線方式。 如果線路不允許停電檢修，則應(yīng)增設(shè)相應(yīng)的旁路設(shè)施。 6.2 110kV主接線設(shè)計 6.2.1方案選擇 方案一：單母線接線，其接線圖如圖7-1所示 適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機(jī)和一臺主變壓器以下三種況： （1）6-10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回； （2）35-63kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回； （3）110-220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回 單母線接線

58、接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。但不夠靈活可靠，任意元件故障或檢修，均須使整個配電裝置停電 圖6-1 單母線接線接線圖 方案二：線路－變壓器單元接線，其接線方式如圖6-2所示 圖6-2線路－變壓器單元接線 方案三：單母線分段接線，其接線圖如圖6-3所示 適用范圍： （1）6-10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。 （2）35-63kV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時。 （3）110-220kV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回時。 圖6-3單母線分段接線其接線圖 方案四：內(nèi)橋接線，其接線圖如圖6-4所示

59、 圖6-4內(nèi)橋接線接線圖 內(nèi)橋接線適用于：對一、二級負(fù)荷供電；供電線路較長；變電所沒有穿越功率；負(fù)荷曲線較平穩(wěn)，主變不經(jīng)常退出工作；終端型工業(yè)企業(yè)總降壓變電所。 6.2.2四種接線方式的技術(shù)比較比較 四種接線方式的技術(shù)比較比較如表6-1所示 表6-1 四種接線方式的技術(shù)比較比較 方案 線－變單 元接線 單母線 接線 單母分 段接線 內(nèi)橋 接線 優(yōu)點 接線簡單；安裝2臺開關(guān)，開關(guān)使用量最少，節(jié)省投資 接線簡單、清晰，操作方便。 接線簡單、清晰，操作方便。 可靠性、靈活性較高。 接線簡單、清晰，使用開關(guān)量相對較少。具有一定的 可靠性和靈活性。 缺

60、點 串聯(lián)回路任意設(shè)備故障或檢修，整個單元停電?？煽啃圆?。 可靠性、靈活性差。 安裝5臺開關(guān)，開關(guān)使用量最多，投資較大。 不適用于主變經(jīng)常投切的情況。 外橋接線的特點與內(nèi)橋接線相反，連接橋斷路器在線路側(cè)，其他兩臺斷路器在變壓器回路中，線路故障和進(jìn)行投入和切除操作時，操作較復(fù)雜，且影響一臺正常運(yùn)行的變壓器。所以外橋接線用于輸電線路短，檢修和倒閘操作以及設(shè)備故障幾率均較小，而變壓器需要經(jīng)常切換或電網(wǎng)有穿越功率經(jīng)過的變電所。分析鹽北變電所可以看出這是一座終端變電所。110kV只有兩回進(jìn)線，進(jìn)線輸電距離較長。綜合四個要求的考慮，選擇內(nèi)橋接線方式。 6.3 35kV主接線設(shè)計 35k

61、V共有10回出現(xiàn)， 35kV出線有8回及以上時，宜采用雙母線，單母分段或者雙母線帶旁路接線方。比較以上三種接線，雙母線及雙母線帶盤路接線，供電可靠性高，任一回路開關(guān)故障或檢修，或任一回線故障或檢修，都不影響用戶停電，但是倒閘操作復(fù)雜，造價高，單母線分段接線，接線簡單，操作方便，便于擴(kuò)建，在一定程度上也能提高供電可靠性，但是當(dāng)一段母線上刀閘檢修時，該段母線上全部出線都要長時停電，對于本所35KV出線用戶均為三類負(fù)荷比照多，為保證對這些用戶的供電，采用單母線分段接線方式。 6.4 10kV主接線設(shè)計 110kV變一次主接線見圖6-5 圖6-5 110kV變一次主接線圖 本所10kV出線共

62、12回線路，對于10kV系統(tǒng)，出線回路數(shù)在6回及以上時，宜采用單母線分段接線，本變電所10kV用戶負(fù)荷較輕，負(fù)荷性質(zhì)為二級，三級負(fù)荷，宜采用單母線分段接線。 7 變電所電氣設(shè)備選擇 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)備選擇時必須符合國家有關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策。技術(shù)要先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)要合理，安全要可靠，運(yùn)行要靈活，而且要符合現(xiàn)場的自然條件要求。所選設(shè)備正常時應(yīng)能可靠工作，短路時應(yīng)能承受多種短路效應(yīng)。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下兩個原則：1.按正常工作狀態(tài)選擇；

63、2.按短路狀態(tài)校驗。 按正常工作狀態(tài)選擇的具體條件： （1）額定電壓：電氣設(shè)備的最高允許工作電壓不得低于裝設(shè)回路的最高運(yùn)行電壓。一般220kV及以下的電氣設(shè)備的最高允許工作電壓為1.15Ue。所以一般可以按照電氣設(shè)備的額定電壓Ue不低于裝設(shè)地點的電網(wǎng)的額定電壓Uew: Ue≥Uew （2）額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流Ie不得低于裝設(shè)回路最大持續(xù)工作電流Imax: Ie≥Imax。計算回路的Imax應(yīng)該考慮回路中各種運(yùn)行方式下的在持續(xù)工作電流：變壓器回路考慮在電壓降低5％時出力保持不變，所以Imax＝1.05 Iet;母聯(lián)斷路器回路一般可取變壓器回路總的Imax；出線回路應(yīng)該考慮出線最

64、大負(fù)荷情況下的Imax。 按短路狀態(tài)校驗的具體條件： （1）熱穩(wěn)定校驗：當(dāng)短路電流通過所選的電氣設(shè)備時，其熱效應(yīng)不應(yīng)該超過允許值：Qy≥Qd （2）動穩(wěn)定校驗：所選電氣設(shè)備通過最大短路電流值時，不應(yīng)因短路電流的電動力效應(yīng)而造成變形或損壞：ich≦idw 選擇設(shè)備的基本原則： (1）設(shè)備按照主接線形式進(jìn)行配置 (2)按裝置位置及系統(tǒng)正常運(yùn)行情況進(jìn)行選擇，按短路情況進(jìn)行校驗 (3)所選擇設(shè)備在系統(tǒng)中最惡劣運(yùn)行方式下仍能可靠工作，動作。 (4)同類設(shè)備盡量同一型號，便于設(shè)備的維護(hù)，訂貨和相互備用 （5）考慮近期5年發(fā)展的要求 7.1 斷路器的選擇 高壓斷路器是主系統(tǒng)的重要設(shè)備之

65、一。它的主要功能是：正常運(yùn)行時，用它來倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備和線路接入電路或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)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(yùn)行，能起保護(hù)作用。斷路器選擇和校驗的原則就是：按正常工作狀態(tài)選擇，按短路狀態(tài)校驗。 7.1.1 110kV斷路器的選擇 (1)額定電壓：Ue=110kV (2)額定電流：Ie>鹽北變電所最大長期工作電流 （考慮變壓器事故過負(fù)荷的能力40%） (7-1) (3)根據(jù)有關(guān)資料選擇LW25-110/1250型斷路器 LW

66、25-110/1250型斷路器的技術(shù)參數(shù)如表7-1所示 表7-1 LW25-110/1250型斷路器的技術(shù)參數(shù)如 型號 額定電流I（A） 額定開斷電流（KA） 極限通過電流 Igf (kA) 4秒熱穩(wěn)定電流(kA) LW25-110/1250 1250 25 25 25 (4)校驗： ①Ue=110kV=UN ②I=1250A>1102A ③額定開斷電流校驗： 110kV母線三相穩(wěn)態(tài)短路電流ΣI(4) =2.71 KA LW25-110/1250斷路器的額定開斷電流＝25KA 符合要求。 ④動穩(wěn)定校驗 ： 110kV母線短路三相沖擊電流：=7.83(kA) LW25-110/1250斷路器的極限通過電流=25(kA) 符合動穩(wěn)定要求 ⑤熱穩(wěn)定校驗： β//=ΣI(0) /ΣI(4)=3.07 / 2.71=1.13 查曲線：tep＝3.6秒 110kV母線短路熱容量：=26.4(kA2S)