電氣工程設計課程設計---220kv變電站初步設計

1、<p>　　電氣工程設計（課程設計）</p><p>　　題 目：3×120MVA閩北220kV變電站初步設計 </p><p>　　（電氣主接線及所用電設計部分） </p><p>　　隊 長： </p><p>　　隊 員：

2、 </p><p>　　專業(yè)系別： 電氣工程與自動化 </p><p>　　年 級： </p><p>　　指導教師： （簽名）</p><p>　　2012 年 11

3、月 26 日</p><p>　　3×120MVA閩北220kV變電站初步設計</p><p>　　—電氣主接線及所用電設計部分</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　根據(jù)任務書設計邵武220kV變電站。該變電站主要是緩解邵武地區(qū)電網(wǎng)壓力。</p><p>　　

4、本設計的重點是220kV變電站的電氣一次部分。本設計主要分成電氣主接線的設計，短路電流的計算以及電氣設備的選擇。</p><p>　　電氣主接線部分是設計的基礎部分，本部分通過對任務書的分析確定了變電所主變壓器臺數(shù)、容量、型式，然后通過綜合比較各種接線方式的特點、各自的優(yōu)缺點，在可靠性、靈活性等技術(shù)比較后初步確定兩種較優(yōu)的接線方式再經(jīng)過綜合投資和年運行費用的經(jīng)濟比較選擇最終的接線方式。變電所所用電設計主要是確定所

5、用電電壓等級，變電所主變壓器臺數(shù)、容量與型式，設計變電所所用電接線方式并對所用電接線方式進行說明。短路電流的計算是很重要的一個部分，它為選擇斷路器，隔離開關(guān)等電氣設備做準備；電氣設備的選擇是根據(jù)短路電流的計算結(jié)果選擇線路，電流互感器，電壓互感器，斷路器，熔斷器，避雷器等電氣設備并進行校驗。</p><p>　　關(guān)鍵詞：220kV變電站，電氣主接線，短路電流，選擇，校驗 </p><p>　

6、　3 × 120MVA North Fujian preliminary design of 220 kV Substation——Main Electrical wiring design and the design of the electricity</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　According to

7、the task of designing Shaowu 220 kV substation. The substation is the main regional power grid Shaowu ease the pressure.</p><p>　　The focus of this design is 220 kV electrical substation.this design is gener

8、ally divided into two main electric cable design, calculation of the current short-circuit electrical equipment and the choice.</p><p>　　Electrical wiring the main part of the design is the basis of this par

9、t of the mission through the analysis of the main transformer substation of Taiwan, capacity, form, and then passed through a comprehensive comparison of various characteristics of the connection mode, their respective a

10、dvantages and disadvantages, reliable , Flexibility, and other technical comparison of the two preliminary determine the optimum connection mode again after the comprehensive investment and operating costs in t</p>

11、<p>　　Keywords: 220 kV substation, the main electrical wiring, short-circuit current, selection, validation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要……………………………………………………………………………………

12、……Ⅰ</p><p>　　Abstract…………………………………………………………………………………………Ⅱ</p><p><b>　　目 錄1</b></p><p>　　第1章 設計內(nèi)容2</p><p>　　1.1 設計的依據(jù)2</p><p>　　1.2 電力系統(tǒng)概

13、況2</p><p>　　第二章 電氣主接線3</p><p>　　2.1 電氣主接線設計的基本要求和基本原則3</p><p>　　2.2 變電所主變壓器臺數(shù)、容量、型式的選擇3</p><p>　　2.3 電氣主接線方案擬定及技術(shù)經(jīng)濟比較6</p><p>　　第三章 所用電接線的設計17<

14、;/p><p>　　3.1 變電所所用電電壓等級確定17</p><p>　　3.2 變電所所用變壓器臺數(shù)、容量選擇17</p><p>　　3.3 變電所所用電接線方式18</p><p>　　3.4 變電所所用電源的引接18</p><p>　　第四章 短路電流的計算19</p>&l

15、t;p>　　4.1 短路電流計算的目的和條件19</p><p>　　4.2 計算步驟及計算結(jié)果20</p><p>　　第五章 電氣設備選擇27</p><p>　　5.1 母線的選擇28</p><p>　　5.2 220kV與110kV電氣設備選擇32</p><p>　　5.3

16、10kV設備選擇41</p><p>　　第六章 電氣設備布置44</p><p>　　6.1 變電所電氣總平面布置設計要求44</p><p>　　6.2 配電裝置設計的基本要求44</p><p>　　6.3 配電裝置的分類44</p><p>　　6.4 變電所總平面布置44</p&g

17、t;<p><b>　　小 結(jié)46</b></p><p><b>　　致謝47</b></p><p><b>　　參考文獻48</b></p><p><b>　　附錄49</b></p><p><b>　　第1章

18、 設計內(nèi)容</b></p><p><b>　　1.1 設計的依據(jù)</b></p><p>　　根據(jù)《畢業(yè)設計任務書》設計邵武220kV戶外變電站。</p><p>　　1.2 電力系統(tǒng)概況</p><p>　　1.2.1電力系統(tǒng)部分概況</p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)的重要組

19、成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，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。近年來邵武地區(qū)工農(nóng)業(yè)發(fā)展飛速負荷增長快，由于閩北地區(qū)電力網(wǎng)絡早期規(guī)劃欠缺，致使邵武地區(qū)變電站電力負荷過重，為了滿足負荷發(fā)展及電網(wǎng)電力交換的需要，本設計擬建一個3×120MVA、220kV變電站，以緩解邵武地區(qū)電網(wǎng)壓力。</p><p>　　1.2.2 變電所建設規(guī)模：</p><p

20、><b>　?。?）近期規(guī)模：</b></p><p>　　主變：一臺 無功補償容量：20Mvar</p><p>　　各電壓等級出線：220kV出線：3回</p><p>　　110kV出線：5回</p><p>　　10kV出線：10回</p><p><b>　　（2

21、）遠期規(guī)模：</b></p><p>　　主變：三臺 無功補償容量：60Mvar</p><p>　　各電壓等級出線：220kV出線：6回</p><p>　　110kV出線：12回</p><p>　　10kV出線：30回</p><p>　　第2章 電氣主接線</p><p

22、>　　2.1電氣主接線設計的基本要求和基本原則</p><p>　　2.1.1電氣主接線設計的基本要求</p><p>　　(1)保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量</p><p>　　(2)具有一定的供電靈活性和方便性</p><p>　?、凫`活性：不僅在正常安全地供電，并且能滿足系統(tǒng)在事故，檢修及特殊運行方式下的調(diào)度和要求，能靈活地進行

23、運行方式的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　②方便性：力求接線簡單、清晰、明了，使運行人員操作，檢修方便，以避免誤操作。</p><p><b>　　（3）具有經(jīng)濟性</b></p><p>　?、偻顿Y?。汗?jié)約一次設備的投資；節(jié)約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以便選擇輕型，價格合理的電器設備。</p><p>　　②

24、占地面積小：電氣主接線設計要節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導線、絕緣子及安裝費用；在運輸條件許可的地方采用三相變壓器。</p><p>　?、垭娔軗p耗少、經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式，容量和臺數(shù)。</p><p>　?。?）具有擴建和發(fā)展性</p><p>　?、俨粌H要考慮近期建設的需要，而且要考慮遠景規(guī)劃。</p><p>　　②主接線設計要留有余地

25、，不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能。在擴建過渡時，一次和二次設備等所需的改造最少。</p><p>　　2.2 變電所主變壓器臺數(shù)、容量、型式的選擇</p><p>　　2.2.1 主變壓器選擇的原則：</p><p><b>　?。?）主變壓器臺數(shù)</b></p><p>　?、僭谟幸弧⒍壺?/p>

26、荷的變電所，為保證供電的可靠性，變電所宜裝設兩臺主變壓器。</p><p>　?、诋斨挥幸粋€電源或變電所可由低壓電網(wǎng)取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設一臺。</p><p>　?、蹖τ诖笮蜆屑~變電所，根據(jù)工程具體情況，可安裝2～4臺變壓器。</p><p><b>　　（2）主變壓器容量</b></p><p>　?、?/p>

27、主變壓器容量應根據(jù)5-10年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，并考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。</p><p>　　②對重要變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷允許時間內(nèi)，應滿足一類，二類負荷的供電；對一般性變電站，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能滿足全部負荷的65%。</p><p>　　2.2.2 主變臺數(shù)及容量選擇</p><p>

28、;　?。?）主變壓器臺數(shù)與容量的選擇</p><p>　　根據(jù)規(guī)程規(guī)定在變壓站一般裝設兩臺主變壓器。在本變電站中，根據(jù)5—10年的發(fā)展規(guī)劃及變壓器正常運行和事故時過負荷能力，根據(jù)原始資料預測邵武2010年最大負荷176.9MW,按規(guī)程規(guī)定選擇兩臺主變的情況下,當一臺主變壓器停運時,另一臺變壓容量應滿足全部負荷的65%,即:</p><p>　　S=0.65×Sn=0.65

29、5;176.9=114.99MW</p><p>　　所以變壓器容量應大于114.99,取120MW。根據(jù)原始資料預測2012年邵武最大負荷為205.8MW,當變壓器正常運行時兩臺變壓器容量2×120MW可滿足最大負荷要求,但當其中一臺變壓器停運時,另一臺變壓器必須滿足全部負荷的65%,即:</p><p>　　S=0.65×Sn=0.65×205.8=133

30、.77MW＞120MW,</p><p>　　即當其中一臺變壓器停運時另一臺變壓器無法滿足負荷要求，可以增加一臺變壓器。</p><p>　　校驗：當一臺變壓器停運時，其余兩臺變壓器總?cè)萘繛? ×120MW，即：</p><p>　　S=0.65×Sn=0.65×205.8=133.77MW＜2 ×120MW，</p&g

31、t;<p>　　即當其中一臺變壓器停運時另兩臺臺變壓器可以滿足負荷要求，所以選擇三臺變壓器。</p><p>　　（2）主變壓器型式選擇</p><p>　?、傧鄶?shù)：容量為300MW及以下機組單元接線的主變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對投資大、占地多、運行損耗也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復雜、增加了維修工作量。所以本變電站選用三相變

32、壓器。</p><p>　?、诶@組數(shù)：電力變壓器按每相繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式低壓繞組分裂式等型式。規(guī)程上規(guī)定在選擇繞組形式時，一般應優(yōu)先考慮三繞組變壓器，因為一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制電器和輔助設備，比兩臺雙繞組變壓器都較少。所以本變電站選擇三繞組變壓器。</p><p>　?、劾@組連接方式：變壓器三相繞組的接線組別必須和

33、系統(tǒng)電壓相位相一致，否則，不能并列運行。電力系統(tǒng)繞組的連接方式只有星形和三角形兩種。我國110kV及以上電壓，變壓器三繞組都采用YN連接；35kV及以下電壓，變壓器三相繞組都采用D連接。變電站中，考慮到系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三相諧波對電源的影響因素，主變連接組別一般都選用YN，D11常規(guī)接線。</p><p>　　④調(diào)壓方式：為了保證發(fā)電廠或變電站的供電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。通過變壓器

34、的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)變壓調(diào)整。切換方式有兩種：1、不帶電切換，稱無載調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±2×2.5%以內(nèi)。2、帶負荷切換，稱有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%，其結(jié)構(gòu)較復雜，價格較高。</p><p>　　有載調(diào)壓變壓器的優(yōu)點：</p><p>　?、?保持電壓穩(wěn)定變壓器存在阻抗, 在功率傳輸中, 將產(chǎn)生電壓降, 并隨著用戶側(cè)負荷的

35、變化而變化。系統(tǒng)電壓的波動加上用戶側(cè)負荷的變化將引起電壓較大的變動。在實現(xiàn)無功功率就地平衡的前提下, 當電壓變動超過定值時, 有載調(diào)壓變壓器在一定的延時后會動作, 對電壓進行調(diào)整, 并保持電壓的穩(wěn)定。</p><p>　?、姹ＷC電壓質(zhì)量。變壓器不但向負荷提供有功功率, 也往往同時提供無功功率, 而且一般短路阻抗也較大。隨著地區(qū)負荷變化, 如果沒有配置有載調(diào)壓變壓器, 供電母線電壓將隨之變化。</p>

36、<p>　　此外, 有載調(diào)壓變壓器可以保持電網(wǎng)運行在較高的電壓水平, 優(yōu)化了無功功率, 從而降低了線損, 提高了電網(wǎng)經(jīng)濟效益。</p><p>　　無載調(diào)壓和有載調(diào)壓區(qū)別在于無勵磁調(diào)壓開關(guān)不具備帶負載轉(zhuǎn)換檔位的能力，因為這種分接開關(guān)在轉(zhuǎn)換檔位過程中，有短時斷開過程,斷開負荷電流會造成觸頭間拉弧燒壞分接開關(guān)或短路，故調(diào)檔時必須使變壓器停電。因此一般用于對電壓要求不是很嚴格而不需要經(jīng)常調(diào)檔的變壓器。而有載

37、分接開關(guān)則可帶負荷切換檔位，因為有載分接開關(guān)在調(diào)檔過程中，不存在短時斷開過程，經(jīng)過一個過渡電阻過渡，從一個檔轉(zhuǎn)換至另一個檔位，從而也就不存在負荷電流斷開的拉弧過程，一般用于對電壓要求嚴格需經(jīng)常調(diào)檔的變壓器。</p><p>　　根據(jù)原始資料本電站為樞紐變電站，如果選用無載調(diào)壓變壓器在調(diào)壓過程中必須使變壓器停電，將會造成大面積停電，這是不允許的。而選用有載調(diào)壓變壓器，在調(diào)壓過程中不存在停電過程。所以，本變電站選用有

38、載調(diào)壓變壓器。</p><p>　　⑤冷卻方式的選擇：電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻。自然風冷卻及強迫風冷卻適用于中、小型變壓器；大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻。強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。所

39、以，選擇強迫油循環(huán)風冷卻。</p><p>　　綜上所述選取三臺型號為SFPSZ9--120000/220三相強迫油循環(huán)風冷卻、有載調(diào)壓。技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　表2-1 SFPSZ9型主變壓器技術(shù)參數(shù)表</p><p>　　型號中各符號表示意義：</p><p>　　S：三相 F：風冷卻 P：強迫油循環(huán) S：三線圈 Z：有載調(diào)壓

40、 9：設計序號</p><p>　　120000：額定容量（KVA） 220：電壓等級（kV）</p><p>　　2.3 電氣主接線方案擬定及技術(shù)經(jīng)濟比較</p><p>　　2.3.1 各級電壓接線方案的擬定原則</p><p>　?。?）6～10kV線路宜采用單母線接線或單母線分段接線，當采用單母線分段接線時，每段容量應小于25MW。對

41、于6～10kV屋內(nèi)配電裝置一般不設旁路母線。</p><p>　?。?）35～220kV線路超過兩回時，宜采用單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線、雙母線帶旁路接線。110kV線路為6回以上，220kV線路為4回以上時，宜采用雙母線接線。當不允許停電檢修設備時，可設置旁路設施。當有旁路母線時，宜采用帶專用旁路短路器的旁路母線。</p><p>　　2.3.2 各級電壓接線

42、方案的擬定</p><p>　　根據(jù)電氣主接線設計的基本要求和原則，依據(jù)《變電所設計規(guī)程》規(guī)定，對該變電所電能資料進行分析，擬訂以下接線方案：</p><p>　　（1）220kV電壓母線接線方案擬定</p><p><b>　?、匐p母線接線</b></p><p>　　圖2-1 雙母線接線</p>&l

43、t;p><b>　?、陔p母線分段接線</b></p><p>　　圖2-2 雙母線分段接線</p><p><b>　　③雙母線帶旁路接線</b></p><p>　　圖2-3 雙母線帶旁路接線</p><p><b>　?、芤慌_半斷路器接線</b></p&g

44、t;<p>　　圖2-4 一臺半斷路器接線</p><p>　?。?）110kV電壓母線接線方案擬定</p><p><b>　　①雙母線接線</b></p><p>　　圖2-5 雙母線接線</p><p><b>　?、陔p母線分段接線</b></p><p

45、>　　圖2-6 雙母線分段接線 </p><p><b>　?、垭p母線帶旁路接線</b></p><p>　　圖2-7 雙母線帶旁路接線</p><p><b>　　④一臺半斷路器接線</b></p><p>　　圖2-8 一臺半斷路器接線</p><p>　?。?/p>

46、3）10kV電壓母線接線方案擬定</p><p><b>　　單母線分段接線</b></p><p>　　圖2-9 單母線分段接線</p><p><b>　?、趩文妇€分段帶旁路</b></p><p>　　圖2-10單母線分段帶旁路</p><p>　　2.3.3 本變

47、電所可能電氣主接線方案擬定</p><p>　　表2-2 變電所電氣主接線方案</p><p>　　2.3.4 本變電所可能電氣主接線方案技術(shù)比較</p><p><b>　　（1）雙母線接線</b></p><p>　　優(yōu)點：①供電可靠性好。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母

48、線故障后，能迅速恢復供電；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荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要； ③擴建方便。像雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和符合均勻分配，不會引起原有回路的停電。</p><p>　　缺點：①倒閘操作比較復雜，在運行中隔離開關(guān)作為操作電器，容易發(fā)生誤操作；②當母線出線故障時，須短時切換較多

49、電源和負荷，當檢修出線斷路器時，仍然會使該回路停電；③配電裝置復雜，投資較多，經(jīng)濟性差。</p><p>　?。?）雙母線分段接線</p><p>　　優(yōu)點：具有雙母線接線的各種優(yōu)點，任何時候都有備用母線，有較高的可靠性和靈活性。</p><p>　　缺點：具有雙母線接線的各種缺點，以雙母線接線比較增加了母聯(lián)斷路器和分段斷路器的數(shù)量，配電裝置復雜，投資比雙母線接線大

50、，經(jīng)濟性更差。</p><p>　?。?）雙母線帶旁路接線</p><p>　　優(yōu)點：①接線清晰；②每一進出線各自接一組斷路器，互不影響；③一組母線及所連接設備故障，不影響另一組母線供電，運行靈活可靠；④兩組母線可根據(jù)各線路負荷情況，通過切換，達到兩組母線的負荷大致平衡；⑤任一組母線及所聯(lián)設備檢修，不影響供電；⑥擴建方便；⑦斷路器檢修時，可切換到旁路母線運行，線路可不停電，兩組母線也無需解

51、列運行。</p><p>　　缺點：①隔離開關(guān)數(shù)量多，切換母線操作過程比較復雜，容易造成誤操作；②繼電保護復雜不利于實現(xiàn)自動化和遠動化；③增加設備和投資，增大布置面積；④母聯(lián)斷路器故障時，需短時全廠停電，檢修時兩組母線解列或按單母線運行。</p><p>　　（4）單母線分段接線</p><p>　　優(yōu)點：①接線簡單清晰；②每一進出線回路各自連接一組斷路器，互不影響

52、；③正常運行操作由斷路器進行，便于實現(xiàn)自動化遠動化，隔離開關(guān)只作為斷路器或線路及母線檢修時隔離用，減少誤操作的可能性；④進出線回路可不相對應，電能由母線集中分別向各出線回路供電，配置靈活；⑤母線及所連接設備檢修或故障，只影響一段母線及所聯(lián)設備的回路停電。</p><p>　　缺點：①斷路器檢修，所連接回路需停電；②分段斷路器故障，暫時全廠停電，拉開隔離開關(guān)后，解列運行。</p><p>　

53、?。?）單母線分段帶旁路接線</p><p>　　優(yōu)點：具有單母線分段接線優(yōu)點，又具備旁路母線和專門的旁路斷路器，在出線斷路器檢修時，由旁路代替，滿足供電連續(xù)性的要求，增加了供電可靠性和靈活性。</p><p>　　缺點：①母線及所連接設備檢修或故障，一段母線停電；②分段斷路器故障，暫時全廠停電，拉開隔離開關(guān)后，兩段母線解列運行，檢修時也可解列運行；③隔離開關(guān)切換工作量大，繼電保護復雜不利

54、于實現(xiàn)自動化，同時增加設備和投資，增大布置面。</p><p>　?。?）一臺半斷路器接線</p><p>　　具有較高的供電可靠性和運行調(diào)度靈活性。即使母線發(fā)生故障，也只跳開與此母線相連的所有斷路器，任何回路均不停電。正常運行時兩組母線和全部斷路器都閉合，形成多環(huán)行供電，且隔離開關(guān)不作為操作電器，只承擔隔離電壓的任務，減少誤操作的幾率。對任何斷路器檢修都不用斷電，所以操作檢修方便。這種接

55、線的缺點是設備較多，特別是斷路器和電流互感器，投資大，二次控制接線和繼電保護裝置都比較復雜。</p><p>　?。?）從以上分析可以看出，單母線分段接線斷路器檢修時，所連接回路需停電；分段斷路器故障，暫時全廠停電，拉開隔離開關(guān)后，解列運行；線路故障時需停相應的變壓器，可靠性差，因此110kV側(cè)與220kV側(cè)不使用單母線分段接線方式。 </p><p>　　本變電站是為了滿足該地區(qū)

56、負荷的增長，對可靠性和靈活性要求高。雙母線接線供電可靠性好。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路; 調(diào)度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。</p><p>　　單母線分段接線具有單母線接線的所有優(yōu)點，與單母線接線相比單母線分段接線對重要用戶

57、可從不同段引出饋線，當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，僅停該段母線，非故障段母線仍可繼續(xù)工作。經(jīng)比較本變電站采用單母線分段接線方式。</p><p>　　雙母線帶旁路接線每一進出線各自接一組斷路器，互不影響；一組母線及所連接設備故障，不影響另一組母線供電，運行靈活可靠；兩組母線可根據(jù)各線路負荷情況，通過切換，達到兩組母線的負荷大致平衡；任一組母線及所聯(lián)設備檢修，不影響供電；斷路器檢修時，可切換到旁路母線運行，

58、線路可不停電，兩組母線也無需解列運行。</p><p>　　雙母線接線可以輪流檢修母線，不致中斷用戶的供電；一組母線故障后可將接在其上的回路倒閘到另組母線上，從而恢復供電，減少停電時間；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開該回路和此隔離開關(guān)相連的母線，其他回路均可通過另一組母線繼續(xù)運行，該隔離開關(guān)即可停電檢修；可用母聯(lián)斷路器代替任一回路的需要檢修斷路器，而只需短時停電。</p><p>

59、　　綜上比較雙母線接線，雙母線帶旁路接線，雙母線分段接線方式都可以滿足本變電站的要求，所以采用方案二與方案三進行經(jīng)濟比較。</p><p>　　2.3.5 待選電氣主接線方案經(jīng)濟比較</p><p>　　（1）電氣設備數(shù)目及配電裝置比較：</p><p>　　表2-3電氣設備數(shù)目及配電裝置比較表</p><p><b>　?。?）綜

60、合投資計算</b></p><p>　　綜合總投資 （萬元） 公式（2-1）</p><p><b>　　公式（2-2）</b></p><p><b>　　方案2：</b></p><p>　　主變： =3×600=1800萬元

61、</p><p>　　220kV斷路器: =10×50.5=505萬元</p><p>　　220kV隔離開關(guān): =31×4.1=127.1萬元</p><p>　　220kV CT,PT, 避雷器投資：Z =6×4.2+6×4.1+6×7.2=93萬元</p><p>　　110kV斷路器:

62、 =16×22.2=358.4萬元</p><p>　　110kV隔離開關(guān): =49×1.9=93.1萬元</p><p>　　110kV CT,PT, 避雷器投資：Z=12×1.6+12×2.6+12×3.96=97.92萬元</p><p>　　10kV側(cè)開關(guān)柜:Z=11.1×30=333萬元</

63、p><p>　　10kV避雷器:1.5×30=45萬元</p><p>　　220kV總投資：=505+127.1+93=725.1萬元</p><p>　　110kV總投資：=358.4+93.1+97.92=549.42萬元</p><p>　　10kV總投資: =333+45=378萬元</p><p>　

64、　設備總投資投資Z=1800+725.1+549.42+378=3452.52萬元</p><p>　　不明顯的附加比例系數(shù)(a):220kV取70</p><p><b>　　綜合投資： </b></p><p><b>　　方案3： </b></p><p>　　主變： =3×600

65、=1800萬元</p><p>　　220kV斷路器: =11×50.5=555.5萬元</p><p>　　220kV隔離開關(guān): =43×4.1=176.3萬元</p><p>　　220kV CT,PT, 避雷器投資：Z =6×4.2+6×4.1+6×7.2=93萬元</p><p>　　

66、110kV斷路器: =16×22.2=358.4萬元</p><p>　　110kV隔離開關(guān): =49×1.9=93.1萬元</p><p>　　110kV CT,PT, 避雷器投資：Z =12×1.6+12×2.6+12×3.96=97.92萬元</p><p>　　10kV側(cè)開關(guān)柜:Z=11.1×30=

67、333萬元</p><p>　　10kV避雷器:1.5×30=45萬元</p><p>　　220kV總投資：=555.5+176.3+93=824.8萬元</p><p>　　110kV總投資：=358.4+93.1+97.92=549.42萬元</p><p>　　10kV總投資: =333+45=378萬元</p>

68、<p>　　設備總投資投資Z=1800+824.8+549.42+378=3552.22萬元</p><p>　　不明顯的附加比例系數(shù)(a):220kV取70</p><p><b>　　綜合投資：</b></p><p>　?。?）運行期的年運行費用比較</p><p><b>　　公式（2-3

69、）</b></p><p>　　——檢修維護費率，取0.022～0.042</p><p>　　——折舊費率,取0.005～0.058</p><p>　　——損耗電能的電價,元/(kW·h)</p><p>　　——變壓器年電能損耗，kW·h</p><p><b>　　公式

70、（2-5）</b></p><p><b>　　公式（2-6）</b></p><p>　　變壓器容量分配為100/100/50</p><p>　　==0.858() </p><p>　　=0.5×0.858=0.429()</p><p>　　=2×0.858

71、=1.716()</p><p>　　由得 公式（2-7）</p><p><b>　　所以:</b></p><p>　　=210.969(kW)</p><p>　　=105.485(kW)</p><p>　　=421.938 (kW) 即:&l

72、t;/p><p>　　=2188320+1033748.8=3222068.8 (kW·h)</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　萬元</b></p><p><b>　　萬元</b></p><p><b&

73、gt;　?。?）經(jīng)濟比較</b></p><p>　　綜以上計算可得:Z方案三>Z方案二， 方案三不論是運行期的年運行費用，還是綜合總投資都比方案二大。根據(jù)原始資料，通過比較對供電可靠性要求較高，應選用技術(shù)比較好的可靠性較高的方案，再通過經(jīng)濟比較方案二投資比方案三省，故選擇方案二。</p><p>　　第3章 所用電接線的設計</p><p>　

74、　3.1 變電所所用電電壓等級確定</p><p>　　3.1.1 所用電電壓等級的確定</p><p>　　變電所的所用電負荷，一般都比較小，其可靠性要求不如發(fā)電廠那樣高。變電所的主要所用電負荷是變壓器冷卻裝置（包括風扇、油泵、水泵）、直流系統(tǒng)中的充放電裝置、空氣壓縮機、油處理設備、檢修工具及采暖、通風、照明及供水等。根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，本變電所的所用電壓等級確定為380/220V。&l

75、t;/p><p>　　3.2 變電所所用變壓器臺數(shù)、容量選擇</p><p>　　3.2.1 所用變壓器臺數(shù)選擇</p><p>　　根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，為保證供電可靠性，應設置兩臺所用變壓器，互為備用。</p><p>　　3.2.2 所用變壓器容量，型號選擇</p><p>　　所用電率為:Ky=0.1%</p&

76、gt;<p>　　主變壓器容量:為Se=3×120=360MVA</p><p>　　所用電負荷為：Sj=Ky×Se=0.1%×360000=360kVA</p><p>　　按規(guī)程規(guī)定選擇兩臺主變的情況下,當一臺主變壓器停運時,另一臺變壓容量應滿足全部負荷的65%,即:S=0.65×Sn=0.65×360=234 kVA&l

77、t;/p><p>　　所以變壓器容量應大于234 kVA,取250kVA。</p><p>　　所用變壓器選用2臺，型號為S9-250/10變壓器。技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　表3-1 S9-250/10變壓器技術(shù)參數(shù)表</p><p>　　3.2.3 所用電接說明：</p><p>　　本變電所，設置兩臺所用變壓

78、器，采用型號為S9-250/10變壓器變壓器。所用電源分別從10kV側(cè)母線上引接，低壓側(cè)電壓等級確定為380/220V,采用動力和照明混合供電方式。重要負荷分別接在兩段母線上，以保證供電可靠性。兩臺所變正常時同時供電分列運行，互為備用（暗備用）。</p><p>　　3.3 變電所所用電接線方式</p><p>　　3.3.1 所用電接線基本要求：</p><p>

79、　　（1）所用電接線應滿足正常運行的安全、可靠、靈活、經(jīng)濟和檢修、維護方便等一般要求。</p><p>　?。?）應盡量縮小所用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應盡量避免引起全所停電事故。</p><p>　　（3）充分考慮變電所正常、事故、檢修等運行方式下的供電要求。</p><p>　?。?）應便于分期擴建或連續(xù)施工，要結(jié)合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排。</p>&l

80、t;p>　　3.3.2所用電接線</p><p>　　根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，本變電所應采用兩臺所用變壓器，采用單母線分段接線方式，宜同時供電分列運行，以限制故障的范圍，提高供電可靠性。</p><p>　　3.4 變電所所用電源的引接</p><p>　　3.4.1所用電源的引接方式</p><p><b>　　（1）工作電源&l

81、t;/b></p><p>　　根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，本所采用兩臺所用變，工作電源引自主變低壓側(cè)10kV母線上，低壓側(cè)采用單母線分段，母線分為三段每兩段間由分段斷路器連接，兩臺所用變接在左右兩邊的母線上，中間母線不接所用變。如下圖所示：</p><p>　　圖3-1 單母線分段接線</p><p><b>　?。?）備用電源</b><

82、/p><p>　　備用電源有明備用和暗備用兩種方式。明備用設有專用的備用變壓器，經(jīng)常處于備用狀態(tài)，當工作電源因故斷開時，由備用電源自動投入裝置進行切換接通，代替工作電源，承擔全所負荷。暗備用不設專用的備用變壓器，而將每臺工作變壓器，相互備用。</p><p>　　本設計所用變采用兩臺工作電源同時供電，分列運行，互為備用（暗備用）。當其中任一臺變壓器因故退出運行時，該臺變壓器所承擔負荷由另一臺變

83、壓器供電。 </p><p>　　第4章 短路電流計算</p><p>　　4.1 短路電流計算的目的和條件</p><p>　　4.1.1短路電流計算的目的</p><p>　　在發(fā)電廠和變電站的設計中，短路計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面：</p><p>　?。?）電氣主接線的比較。&l

84、t;/p><p>　?。?）選擇導體和電器。</p><p>　　（3）在設計屋外高型配電裝置時，需要按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。</p><p>　?。?）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(jù)。</p><p>　?。?）接地裝置的設計，也需要用短路電流。</p><p>

85、　　4.1.2短路電流計算條件</p><p><b>　?。?）基本假定：</b></p><p>　?、僬９ぷ鲿r，三相系統(tǒng)對稱運行；</p><p>　?、谒须娫吹碾妱觿菹辔幌嘟窍嗤?；</p><p>　?、垭娏ο到y(tǒng)中的所有電源都在額定負荷下運行；</p><p>　?、芏搪钒l(fā)生在短路電流

86、為最大值的瞬間；</p><p>　　⑤不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；</p><p>　?、蕹ザ搪冯娏鞯乃p時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計；</p><p>　　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；</p><p>　?、噍旊娋€路的電容忽略不計。</p><p&g

87、t;<b>　?。?）一般規(guī)定：</b></p><p>　?、衮炈銓w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，應本工程設計規(guī)劃容量計算，并考慮遠景的發(fā)展計劃；</p><p>　　②選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響；</p><p>　?、圻x擇導體和電

88、器時，對不帶電抗器回路的計算短路點應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點；</p><p>　?、軐w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。</p><p>　　4.2計算步驟及計算結(jié)果</p><p><b>　　4.2.1計算步驟</b></p><p>　　在工程計算中，短路電流的計算常

89、采用實用曲線法。其計算步驟如下： </p><p>　　（1）選定基準電壓和基準容量，把網(wǎng)絡參數(shù)化為標么值； </p><p>　?。?）畫等值網(wǎng)絡圖；</p><p><b>　?。?）選擇短路點；</b></p><p>　?。?）按短路計算點化簡等值網(wǎng)絡圖，求出組合阻抗；</p><p>　

90、?。?）利用實用曲線算出短路電流。</p><p>　　在短路計算的基本假設前提下，選取基準容量SB = 100MVA，UB 為各級電壓平均值（230，115，10.5kV）。</p><p>　　短路點分別選取變電站的三級電壓匯流母線：220kV—K1，110kV—K2，10kV—K3。</p><p>　　4.2.2系統(tǒng)等值網(wǎng)絡圖如下</p>&l

91、t;p>　　圖4-1 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡圖</p><p>　　4.2.3繪制出等值電抗圖：</p><p>　　圖4-2 等值電抗圖</p><p>　　4.2.3 220kV側(cè)短路點短路電流計算</p><p>　　圖4-3 K1點等值電抗圖</p><p>　　當220kV母線發(fā)生三相短路時即K1點短路時,22

92、0kV側(cè)阻抗：</p><p>　　X12=X1∥X2∥X3= 0.1167∥0.1167∥0.1167 =0.0389</p><p><b>　　總的阻抗：</b></p><p><b>　　公式(4-1)</b></p><p><b>　　=</b></p>

93、;<p><b>　　短路電流有名值: </b></p><p><b>　　公式(4-2)</b></p><p>　　=101.01×0.25=25.25kA</p><p>　?。?）短路電流全電流最大有效值: 公式(4-3)</p><p><b&g

94、t;　　=37.875kA</b></p><p>　　（3）不計周期分量衰減的短路沖擊電流: 公式(4-4)</p><p><b>　　=64.08kA</b></p><p>　?。?）短路容量: 公式(4-5)</p><p>&

95、lt;b>　　=10058MVA</b></p><p>　　4.2.4 110kV母線上發(fā)生三相短路時 </p><p>　　圖4-4 K2點等值電抗圖</p><p>　　當110kV母線發(fā)生三相短路時即K2點短路時,110kV側(cè)阻抗：</p><p>　　X12 = X1∥X2 ∥X3 =0.0389</p&g

96、t;<p><b>　　總的阻抗： </b></p><p>　　（1）短路電流有名值: </p><p>　?。?）短路電流全電流最大有效值:</p><p>　?。?）不計周期分量衰減時短路沖擊電流:</p><p><b>　　（4）短路容量:</b></p>&l

97、t;p>　　4.2.5 10kV側(cè)分列運行時 ，母線側(cè)發(fā)生三相短路 </p><p>　　圖4-5 K3點等值電抗圖</p><p>　　10kV側(cè)加裝10%的電抗器，三段分列運行總阻抗：</p><p>　　10kV側(cè)分列運行時 ，母線側(cè)發(fā)生三相短路即K2點短路:</p><p>　?。?）短路電流有名值: </p>

98、<p>　?。?）路電流全電流最大有效值:</p><p>　?。?）不計周期分量衰減時的短路沖擊電流:</p><p><b>　　（4）短路容量:</b></p><p>　　4.2.6 10kV母線側(cè)并列運行時 ，母線側(cè)發(fā)生三相短路</p><p>　　圖4-6 K4點等值電抗圖</p>

99、<p>　　10kV側(cè)加裝10%的電抗器，并列運行：</p><p><b>　　總阻抗：</b></p><p><b>　　, </b></p><p>　　10kV母線側(cè)并列運行時 ，母線側(cè)發(fā)生三相短路即K4點短路:</p><p>　?。?）短路電流有名值:</p

100、><p>　　（2）路電流全電流最大有效值:</p><p>　?。?）不計周期分量衰減時短路沖擊電流:</p><p><b>　　（4）短路容量:</b></p><p>　　4.2.7 主變和10kV側(cè)加裝的電抗器之間發(fā)生短路</p><p><b>　　，</b><

101、/p><p>　　主變和10kV側(cè)加裝的電抗器之間發(fā)生短路即K5點短路:</p><p>　?。?）短路電流有名值:</p><p>　?。?）短路電流全電流最大有效值:</p><p>　?。?）不計周期分量衰減時短路沖擊電流:</p><p>　?。?）短路容量: </p><p>　　表4

102、-1短路電流計算匯總表</p><p>　　從計算結(jié)果可知，三相短路較其它短路情況嚴重，它所對應的短路電流周期分量和短路沖擊電流都較大，因此，在選擇電氣設備時，主要考慮三相短路的情況。</p><p>　　第5章 電氣設備的選擇</p><p>　　導體和電器的選擇，必須做到技術(shù)先進，安全可靠，運行方便，經(jīng)濟合理，并留由適當?shù)陌l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟的需要。

103、</p><p>　　電氣設備的選擇主要包括：母線、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、限流電抗器、避雷器等的選擇。</p><p>　　選擇的電氣設備，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。</p><p>　　在正常工作條件下所選的導體和電氣設備允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運行電壓 即 ≥；選用的電器額定電流不得低于

104、所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流；考慮周圍環(huán)境因素的影響，即考慮環(huán)境溫度修正系數(shù)。</p><p>　　電氣設備在選定后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。</p><p>　　短路電流的熱效應： 公式（5-1）</p><p>　　短路的熱穩(wěn)定條件：，</p>

105、<p>　　—短路電流產(chǎn)生的熱效應</p><p>　　—短路時導體和電器允許的熱效應</p><p>　　—t秒內(nèi)允許通過的短時熱電流</p><p>　　校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間即等效發(fā)熱時間按下式計算：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—繼電保護裝

106、置后備保護動作時間（s）</p><p>　　—斷路器全分閘時間（s）</p><p><b>　　短路動穩(wěn)定條件</b></p><p><b>　　≤，≤</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—短路沖擊電流峰值（kA

107、）</p><p>　　—短路全電流有效值（kA）</p><p>　　—電器允許的極限通過電流峰值（kA）</p><p>　　—電器允許的極限通過電流有效值（kA）</p><p><b>　　5.1 母線的選擇</b></p><p>　　選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應考慮如下內(nèi)容：&l

108、t;/p><p>　?、龠x擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式；</p><p>　?、谶x擇母線截面的大小；</p><p>　?、蹤z驗母線短路時的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；</p><p>　?、軐τ谥匾妇€和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動，為避免共振，應校驗母線自振頻率。</p><p>　　考慮環(huán)境溫度修正系數(shù)：</p>

109、<p><b>　　公式（5-2）</b></p><p>　　最大負荷持續(xù)工作電流: </p><p><b>　　公式(5-3)</b></p><p>　　由于電壓等級為220kV，易在天氣環(huán)境惡劣時發(fā)生電暈。而電暈現(xiàn)象是否容易發(fā)生和導體的外形是否光滑密切相關(guān)。因此，在電壓等級大于

110、或等于110kV時宜采用外形為圓形的導線。但是，若采用管型母線則要考慮動穩(wěn)定是否滿足要求，而且安裝也不方便。經(jīng)過選擇，220kV和110kV側(cè)采用LGJ鋼芯鋁絞線。</p><p>　　5.1.1 主母線的選擇</p><p>　?。?）220kV: </p><p><b>　　①工作電流校驗：</b></p><p>

111、;　　最大負荷持續(xù)工作電流: </p><p>　　通過計算結(jié)果,查《變電站設計手冊》可選擇2×LGJ-400型鋼芯鋁絞線，長期允許載流量為1902A，即 =1920A，最高允許溫度為70，導體截面S =501.2mm2。</p><p>　　==1902×0.894 =1700.3A > =949.99A</p><p>　　所以，2&#

112、215;LGJ-400型鋼芯鋁絞線滿足長期工作發(fā)熱要求。</p><p><b>　?、跓岱€(wěn)定校驗：</b></p><p>　　= + =0.15+0.05=0.2S</p><p>　　運行時導體最高溫度：</p><p>　　′

113、 公式(5-4)</p><p>　　=34+(70-34)(949.99/1700)2=45.28</p><p>　　查表得C=97，短路時發(fā)熱的最小導體截面：</p><p><b>　　公式(5-5)</b></p><p><b>　　= </b>&l

114、t;/p><p>　　小于所選導體截面S= 948.89 mm2 即能滿足要求</p><p><b>　?、垭姇炿妷盒ｒ?lt;/b></p><p>　　由規(guī)程可知,可不進行電暈校驗的鋼芯鋁絞線最小導體型號為LGJ-300。現(xiàn)采用的鋼芯鋁絞線型號為LGJ-400，因此可不進行電暈電壓校驗。</p><p><b>

115、　?。?）110kV:</b></p><p><b>　　①工作電流校驗：</b></p><p>　　最大負荷持續(xù)工作電流 </p><p>　　通過計算結(jié)果,查《變電站設計手冊》可選擇2×LGJ-800/100型鋼芯鋁鉸線，長期允許載流量為1402A，即=1402A,最高允許溫度70，導體截面S=896.051mm2

116、。</p><p>　　= =2×1402×0.894 =2506kA >=1900A</p><p>　　所以，2×LGJ-800/100型鋼芯鋁絞線滿足長期工作發(fā)熱要求。</p><p><b>　?、跓岱€(wěn)定校驗： </b></p><p>　　= + =0.15 +0.05 =

117、0.2S</p><p>　　運行時導體最高溫度：</p><p>　　=34+(70-34)(1897/2506)2= 54.25℃</p><p>　　查表得C=93，短路時發(fā)熱的最小導體截面：</p><p><b>　?、垭姇炿妷盒ｒ?lt;/b></p><p>　　由規(guī)程可知,可不進行電暈校

118、驗的鋼芯鋁絞線最小導體型號為LGJ-300。現(xiàn)采用的鋼芯鋁絞線型號為LGJ-800/100，因此可不進行電暈電壓校驗。</p><p><b>　?。?）10kV: </b></p><p><b>　　①工作電流校驗：</b></p><p>　　最大負荷持續(xù)工作電流 </p><p>　　通過計

119、算結(jié)果,查《變電站設計手冊》可選擇選擇雙槽型鋁母線,長期允許載流量為7550A，即=7550A,最高允許溫度70，導體截面S=6870mm2。</p><p><b>　　>3464.20A</b></p><p>　　所以，雙槽型鋁母線滿足長期工作發(fā)熱要求。</p><p>　?、跓岱€(wěn)定校驗： = + =0.15 +0.05 =0.2

120、S</p><p>　　查表得C=87，短路時發(fā)熱的最小導體截面：</p><p><b>　　③動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　計算條間應力： </b></p><p>　　取襯墊距離Lt=0.5m,</p><p><b>　　條間應力：<

121、/b></p><p><b>　　相間允許應力:</b></p><p>　　取母線相間距=70cm,</p><p><b>　　④母線共振校驗</b></p><p>　　已知鋁導體共振最大允許跨距為 =1.47（m）</p><p>　　絕緣子間距不得超過1.4

122、7m。取1.00m即滿足動穩(wěn)固性要求。</p><p>　　5.1.2 饋線的選擇</p><p><b>　　(1)220kV:</b></p><p><b>　?、俟ぷ麟娏餍ｒ灒?lt;/b></p><p><b>　　長期允許電流： </b></p><

123、p>　　通過計算結(jié)果,查《變電站設計手冊》可選擇LGJ-500型鋼芯鋁絞線，長期允許載流量為945A，即=945A, 最高允許溫度70，導體截面S=500mm2。</p><p><b>　　=158.148A</b></p><p>　　所以，LGJ-500型鋼芯鋁絞線滿足長期工作發(fā)熱要求。</p><p>　?、跓岱€(wěn)定校驗： =0.2

124、S</p><p>　　查表得C=87, 短路時發(fā)熱的最小導體截面：</p><p><b>　　③電暈電壓校驗</b></p><p>　　由規(guī)程可知,可不進行電暈校驗的鋼芯鋁絞線最小導體型號為LGJ-300?，F(xiàn)采用的鋼芯鋁絞線型號為LGJ-500，因此可不進行電暈電壓校驗。</p><p><b>　　(2