電氣工程畢業(yè)設(shè)計--變電站電氣部分設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　設(shè)計題目：159變電站電氣部分設(shè)計</p><p>　　2010 年 2月 12 日</p><p><b>　　一、畢業(yè)設(shè)計的目的</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是本專業(yè)教學(xué)計劃中的重要環(huán)節(jié)。此次畢業(yè)設(shè)計的目的是通過變電站設(shè)計實踐，綜合運(yùn)用所學(xué)

2、知識，貫徹執(zhí)行我國電力工業(yè)有關(guān)方針政策，理論聯(lián)系實際，鍛煉獨立分析和解決電力工程設(shè)計問題的能力，為未來的實際工作奠定必要的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　二、主要設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計內(nèi)容為變電站電氣一次部分和二次部分。電氣一次設(shè)計包括主變的選擇，電氣主接線設(shè)計，短路電流計算，電氣設(shè)備選擇等。主接線設(shè)計中，初選兩個可行方案中必須包含有最佳方案，

3、并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，主要是技術(shù)方面的論證，將其選出使用。</p><p>　　在短路計算中，要求計算三相短路和各種不對稱短路（單相短路接地，兩相短路，兩相短路接地）。短路計算點不宜選得過多，如不同電壓等級的母線上，出線電抗器后等。</p><p>　　變電站電氣設(shè)備種類很多，這里只對幾種主要設(shè)備進(jìn)行選擇：要求選擇斷路器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子，電壓互感器，電流互感器，避雷器，熔斷器，消弧線

4、圈等，如根據(jù)具體題目需配置其它設(shè)備可再進(jìn)一步選擇。</p><p>　　電氣二次設(shè)計主要進(jìn)行變壓器保護(hù)的整定計算，以及其他保護(hù)的規(guī)劃配置，無需整定計算。</p><p>　　設(shè)計中使用的有關(guān)數(shù)據(jù)，有些在后面已給出，若沒有給出的請參照規(guī)程，手冊自行選用合理的數(shù)值，或向指導(dǎo)老師請教。</p><p><b>　　三、重點研究問題</b></p

5、><p>　　1. 選擇本變電所主變的臺數(shù)、容量和類型。</p><p>　　2. 設(shè)計本變電所的電氣主接線，選出兩個電氣主接線方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定一個較佳方案。</p><p>　　3. 進(jìn)行短路電流計算。</p><p>　　4. 選擇和校驗所需的電氣設(shè)備。</p><p>　　5. 變壓器保護(hù)的整定計算。&

6、lt;/p><p>　　四、主要技術(shù)指標(biāo)或主要設(shè)計參數(shù)</p><p>　　1`變電所建設(shè)規(guī)模：</p><p>　　變電所電壓等級：110/35/6 Kv</p><p><b>　　與系統(tǒng)連接情況：</b></p><p>　　該變電站通過雙回65Km的110Kv線路（線路電位長度電抗0.4Ω/K

7、m）與一電廠相連，電廠機(jī)組參數(shù)：2×25MW, ｘ”d=0.13，x2=0.160，cos=0.8;發(fā)電機(jī)出口變壓器參數(shù)：2×31.5MVA，Us（%）=10.5。</p><p>　　該變電站還通過雙回100Km的110Kv線路（線路電位長度電抗0.4Ω/Km）與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)參數(shù)：最大運(yùn)行方式下，當(dāng)該變電站的110kv母線發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)送來的短路電流為4KA;最小運(yùn)行方式下，當(dāng)該變電

8、站的110kv母線發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)送來的短路電流為3.5KA。</p><p>　　進(jìn)出線回路數(shù)：（負(fù)荷均按遠(yuǎn)景考慮）</p><p>　　35Kv出線3回，每回負(fù)荷為4MW，功率因數(shù)0.85，35Kv線路總長度約120Km；</p><p>　　6Kv出線8回，每回負(fù)荷為1MW，功率因數(shù)0.85，6KV線路總長度約為9.6Km。</p><

9、p>　　35KV負(fù)荷與6KV負(fù)荷的同時率為0.8。</p><p><b>　　2.環(huán)境條件</b></p><p>　　年最高溫度：40℃；最低溫度：—10℃；最熱月平均溫度：25℃；海拔高度：150M，污穢程度中級。</p><p><b>　　五、設(shè)計成果要求</b></p><p>&

10、lt;b>　　1. 設(shè)計說明書</b></p><p>　　編制畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)規(guī)范：</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計開題報告</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書（抄錄元件有關(guān)內(nèi)容）</p><p><b>　　目錄</b></p><p>

11、;<b>　　畢業(yè)設(shè)計正文</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　專業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)翻譯（原件及譯文，漢字3000字以上）</p><p><b>　　設(shè)計計算書</b></p><p>　　要求包含所有短路計算過程和設(shè)備選型的相關(guān)計算內(nèi)容<

12、/p><p><b>　　設(shè)計圖紙</b></p><p>　　圖紙數(shù)量不少于3張；圖紙名稱：</p><p>　　電氣主接線圖（計算機(jī)繪制，A1或A2紙打?。?，為了主接線圖的完整性，要將所有主接線圖上的設(shè)備畫全，并將主要設(shè)備表上參數(shù)；</p><p>　　開關(guān)站平面布置圖（手工繪制，1號圖紙幅面）；</p>

13、<p>　　變壓器保護(hù)原理接線圖（展開圖，手工繪制，1號圖紙幅面）。</p><p>　　華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　2011 年 3 月 7 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次設(shè)計題目為110/35/6KV降壓變電所電氣部分設(shè)

14、計,該變電站是為了滿足城郊負(fù)荷增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量所建設(shè)的一所區(qū)域性降壓變電所，該變電所高壓側(cè)與系統(tǒng)和發(fā)電廠相連，中低壓側(cè)僅帶有負(fù)荷。</p><p>　　本次設(shè)計是對變電所電氣一次部分的設(shè)計及電氣二次的初步設(shè)計，設(shè)計過程可以通過對該變電所的原始資料分析首先確定變電所的電氣主接線及主變型號，然后根據(jù)電氣主接線進(jìn)行短路點的選擇并進(jìn)行短路電流計算，根據(jù)短路電流計算結(jié)果并依據(jù)變電所設(shè)計規(guī)范、參考

15、有關(guān)電力工程設(shè)計手冊，按照目前電力系統(tǒng)工程設(shè)計的新思路來選擇設(shè)備，并進(jìn)行校驗。</p><p>　　設(shè)計的主要內(nèi)容包括：電氣主接線設(shè)計、短路電流計算、電氣設(shè)備選擇與校驗（包括變壓器的選擇、斷路器及隔離開關(guān)的選擇和校驗、導(dǎo)體的選擇與校驗、電流互感器及電壓互感器的選擇與校驗等）、主變保護(hù)配置、配電裝置設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：變壓器、電氣設(shè)備、電氣主接線、短路電流</p>

16、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design of this topic is the electricity one of the 110/35/6 Kv dropping transformer substation. The transformer substation is built to meet the need for

17、 the growing load, and to improve the reliability and the electrical energy quality. And the high side of this transformer is connected with the system and the middle side is connected with the steel works to supply elec

18、tric power, but the low pressure side only has the load.</p><p>　　This design is the electric preliminary design of the transformer substation. Through the analysis of firsthand information, I determine the

19、main wiring and style of the main transformer and choice the dot of the short-circuit, and make short-circuit calculation, and basing on that and the standard of the transformer substation design, the reference related t

20、o the electric power project design hand book, and according to the new mentality of the electrical power system engineering design at pres</p><p>　　The design mainly includes: main electrical wiring design,

21、 the calculation of the short-circuit, the choose and the check of the elect equipment ( including transformer, line breaker, bus-bar, current transformer, tension transformer and so on), and the design of the setting eq

22、uipment.</p><p>　　Key words: transformer, electric equipment, main electrical wiring, short-circuit current.</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘 要 ……………………………………………………………………

23、……………………………………………………I</p><p>　　Abstract ………………………………………………………………………………………………………………………II</p><p>　　第一部分 設(shè)計說明書</p><p>　　1 概述…………………………………………………………………………………………………………………………1</p>

24、<p>　　1.1 變電站的作用 ……………………………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 變電站的負(fù)荷 ……………………………………………………………………………………………………1</p><p>　　2 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇……………………………………………………………………………2</p>

25、<p>　　2.1 概述……………………………………………………………………………………………………………………2</p><p>　　2.2 主變壓器容量的選擇 …………………………………………………………………………………………2</p><p>　　2.3 主變壓器臺數(shù)的選擇 …………………………………………………………………………………………2</p>

26、<p>　　2.4 主變壓器型式的選擇………………………………………………………………………………………… 2</p><p>　　2.4.1 主變壓器相數(shù)的選擇……………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.4.2 繞組數(shù)的選擇………………………………………………………………………………………………3</p>&

27、lt;p>　　2.4.3 主變壓器調(diào)壓方式的選擇…………………………………………………………………………… 4</p><p>　　2.4.4 連接組別的選擇……………………………………………………………………………………………4</p><p>　　2.4.5 容量比的選擇………………………………………………………………………………………………4</p><

28、;p>　　2.4.6 主變壓器冷卻方式的選擇 ……………………………………………………………………………4</p><p>　　2.4.7 變壓器的技術(shù)參數(shù)………………………………………………………………………………………5</p><p>　　3 電氣主接線設(shè)計……………………………………………………………………………………………………… 6</p><p

29、>　　3.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求 ………………………………………………………………………………6</p><p>　　3.2 電氣主接線設(shè)計的特點……………………………………………………………………………………… 6</p><p>　　3.3 各種接線形式的特點 …………………………………………………………………………………………8</p><p&g

30、t;　　3.4 電氣主接線方案的比較及確定…………………………………………………………………………10</p><p>　　4 短路電流的計算…………………………………………………………………………………………………12</p><p>　　4.1 短路的類型……………………………………………………………………………………………………… 12</p><p>

31、　　4.2 短路電流的危害 ………………………………………………………………………………………………12</p><p>　　4.3 短路計算的目的 ………………………………………………………………………………………………12</p><p>　　4.4 短路計算的步驟 ………………………………………………………………………………………………12</p><p&g

32、t;　　4.5 短路電流的計算結(jié)果…………………………………………………………………………………………13</p><p>　　5 導(dǎo)體與電氣設(shè)備的選擇………………………………………………………………………………………15</p><p>　　5.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件………………………………………………………………………………… 15</p><p>　

33、　5.1.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 ……………………………………………………………………15</p><p>　　5.1.2 按短路狀態(tài)校驗設(shè)備……………………………………………………………………………………15</p><p>　　5.2 具體電氣設(shè)備的選擇及結(jié)果………………………………………………………………………………16</p><p>　　5.

34、2.1 斷路器…………………………………………………………………………………………………………16 </p><p>　　5.2.2 隔離開關(guān)…………………………………………………………………………………………………… 17</p><p>　　5.2.3 母線……………………………………………………………………………………………………………18</p><p&g

35、t;　　5.2.4 絕緣子和穿墻套管的選擇……………………………………………………………………………19</p><p>　　5.2.5 電壓互感器…………………………………………………………………………………………………21</p><p>　　5.2.6 避雷器 ………………………………………………………………………………………………………23</p><p&

36、gt;　　5.2.7 高壓熔斷器…………………………………………………………………………………………………24</p><p>　　6 主變壓器保護(hù)的配置和整定…………………………………………………………………………………… 25</p><p>　　6.1 變壓器保護(hù)配置…………………………………………………………………………………………………25</p><p

37、>　　6.2 變壓器保護(hù)整定…………………………………………………………………………………………………25</p><p>　　6.2.1 瓦斯保護(hù)的整定………………………………………………………………………………………… 25</p><p>　　6.2.2 BCH-2縱聯(lián)差動保護(hù)的整定 ………………………………………………………………………25</p><

38、;p>　　7 配電裝置的設(shè)計………………………………………………………………………………………………………28</p><p>　　7.1 配電裝置的類型及應(yīng)用………………………………………………………………………………………28</p><p>　　7.1.1 配電裝置的類型………………………………………………………………………………………… 28</p>&l

39、t;p>　　7.1.2 配電裝置的應(yīng)用………………………………………………………………………………………… 28</p><p>　　7.2 配電裝置的設(shè)計要求及步驟………………………………………………………………………………29</p><p>　　7.2.1 配電裝置的設(shè)計要求………………………………………………………………………………… 29</p><

40、;p>　　7.2.2 設(shè)計的步驟…………………………………………………………………………………………………31</p><p>　　第二部分 設(shè)計計算書</p><p>　　三相短路電流的計算…………………………………………………………………………………………32</p><p>　　參數(shù)化簡……………………………………………………………………………………

41、…………………… 32</p><p>　　K1點短路…………………………………………………………………………………………………………33 </p><p>　　K2點短路…………………………………………………………………………………………………………35</p><p>　　K3點短路…………………………………………………………………………………………………………

42、37</p><p>　　2 不對稱短路電流的計算……………………………………………………………………………………………40</p><p>　　2.1 K1點短路…………………………………………………………………………………………………………40</p><p>　　2.2 K2點短路…………………………………………………………………………………………………

43、………46</p><p>　　2.3 K3點短路…………………………………………………………………………………………………………52</p><p>　　3 導(dǎo)體與電氣設(shè)備的選擇與校驗………………………………………………………………………………57</p><p>　　3.1 斷路器 …………………………………………………………………………………………………

44、………… 57</p><p>　　220kV側(cè)斷路器 …………………………………………………………………………………………57</p><p>　　110kV側(cè)斷路器……………………………………………………………………………………………58</p><p>　　10kV側(cè)斷路器…………………………………………………………………………………………… 58</p

45、><p>　　隔離開關(guān)……………………………………………………………………………………………………………59</p><p>　　220kV側(cè)隔離開關(guān)……………………………………………………………………………………… 60</p><p>　　220kV變壓器中性點隔離開關(guān)………………………………………………………………………60</p><p>

46、;　　110kV側(cè)隔離開關(guān)……………………………………………………………………………………… 61</p><p>　　110kV變壓器中性點隔離開關(guān)………………………………………………………………………62</p><p>　　10kV側(cè)隔離開關(guān) ………………………………………………………………………………………62</p><p>　　母線 ………………………

47、…………………………………………………………………………………………63</p><p>　　220kV側(cè)母線………………………………………………………………………………………………63</p><p>　　110kV側(cè)母線橋……………………………………………………………………………………………64</p><p>　　10kV側(cè)母線…………………………………………

48、………………………………………………………66</p><p>　　絕緣子和穿墻套管的選擇 …………………………………………………………………………………67</p><p>　　220kV側(cè)絕緣子……………………………………………………………………………………………67</p><p>　　110kV側(cè)絕緣子…………………………………………………………………………

49、…………………67</p><p>　　10kV側(cè)絕緣子 ……………………………………………………………………………………………67</p><p>　　10kV側(cè)穿墻套管的選擇………………………………………………………………………………68</p><p>　　互感器的選擇……………………………………………………………………………………………………69</p

50、><p>　　220kV側(cè)電壓互感器……………………………………………………………………………………68</p><p>　　220kV側(cè)電流互感器……………………………………………………………………………………69</p><p>　　220kV側(cè)變壓器中性點電流互感器………………………………………………………………69</p><p>　　1

51、10kV側(cè)電壓互感器……………………………………………………………………………………70</p><p>　　110kV側(cè)電流互感器……………………………………………………………………………………70</p><p>　　110kV側(cè)變壓器中性點電流互感器………………………………………………………………71</p><p>　　10kV側(cè)電壓互感器 ……………………

52、………………………………………………………………71</p><p>　　10kV側(cè)電流互感器 ……………………………………………………………………………………72</p><p>　　高壓熔斷器的選擇 ……………………………………………………………………………………………72</p><p>　　結(jié)束語…………………………………………………………………………………

53、………………………………………74</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………………………………………75</p><p><b>　　附錄 </b></p><p>　　附錄一 外文原文……………………………………………………………………………………………………76</p>&

54、lt;p>　　附錄二 外文譯文……………………………………………………………………………………………………82</p><p>　　附錄三 220kV變電站電氣主接線圖</p><p>　　附錄四 220kV配電裝置斷面圖</p><p>　　第一部分 設(shè)計說明書</p><p><b>　　1 概述</b&g

55、t;</p><p>　　1.1 變電站的作用</p><p>　　變電站是把一些設(shè)備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點，變電站主要分為升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。</p><p>　　變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶用電設(shè)備的中間環(huán)節(jié)，一般安裝有變壓器及其控制和保護(hù)裝置，其變換和分配電能的作用。</

56、p><p>　　此次所設(shè)計的變電站是一座110kv降壓變電站，是為了滿足城市近郊負(fù)荷日益增長的需要，同時也是為了提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量所建設(shè)的一所 110/35/6 Kv 區(qū)域性降壓變電站。</p><p>　　1.2 變電站的負(fù)荷</p><p>　?。?）該變電站的等級為110/35/6 KV。</p><p>　?。?） 待設(shè)計

57、變電所電源，該變電站通過雙回65Km的110Kv線路（線路電位長度電抗0.4Ω/Km）與一電廠相連；</p><p>　?。?）最大運(yùn)行方式下，當(dāng)該變電站的110Kv母線發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)送來的短路電流為4KA;最小運(yùn)行方式下，當(dāng)該變電站的110Kv母線發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)送來的短路電流為3.5KA。</p><p>　?。?）電廠機(jī)組參數(shù)：2×25MW, ｘ”d=0.13，x

58、2=0.160，cos=0.8;</p><p>　　發(fā)電機(jī)出口變壓器參數(shù)：2×31.5MVA，Us（%）=10.5。</p><p>　　2 變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇 </p><p><b>　　概述 </b></p><p>　　在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任

59、著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)，同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)

60、濟(jì)運(yùn)行的保證。</p><p>　　在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來選擇主變壓器。</p><p>　　選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。</p><p>　　2.2 主變壓器臺數(shù)的

61、選擇</p><p>　　由原始資料可知，本次所設(shè)計的變電所是110Kv降壓變電所，它是以110Kv所受功率為主，把所受的功率通過主變傳輸至35Kv及6Kv母線上。若全所停電后，將引大規(guī)模負(fù)荷斷電，影響整個地區(qū)的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。</p><p>　　為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺及三臺以上時，

62、變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔(dān)60%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。</p><p>　　2.

63、3 變壓器容量的選擇</p><p>　　主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷，5～10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷，對一般性能的變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的60%～70%。該變電所是按60

64、%全部負(fù)荷來選擇?？紤]到線路損耗為10%，并根據(jù)原始資料所給數(shù)據(jù)可得一臺主變所帶的負(fù)荷應(yīng)為</p><p>　　SN = 0.6 x (3 x 4 + 8 x 1) x 1 x(1+10%) x 0.8 = 10.56 MVA</p><p>　　2.4 主變壓器型式的選擇</p><p>　　2.4.1 主變壓器相數(shù)的選擇</p><p&

65、gt;　　當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時，在330kV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計變電所的實際情況來選擇。</p><p>　　單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。</p><p>　　本次設(shè)計的變電所，所處位置海拔較低，地勢平坦，條件限制少。本次設(shè)計的變電所選

66、用三相變壓器。</p><p>　　2.4.2 繞組數(shù)的選擇</p><p>　　在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。</p><p>　　一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電

67、所具有三種電壓等級，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。</p><p>　　在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。</p><p>　　自耦變壓器：它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時

68、，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。</p><p>　　由于本次所設(shè)計的變電所所需裝設(shè)兩臺變壓器并列運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠性。</p><p>　　分裂變壓器：約比同容量的普通變壓器貴20

69、%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。</p><p>　　普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種

70、繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。</p><p>　　2.4.3 主變壓器調(diào)壓方式的選擇</p><p>　　調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。由于該變

71、電所的電壓波動和出力變化都不大，故選擇無載調(diào)壓方式也能滿足要求。</p><p>　　2.4.4 連接組別的選擇</p><p>　　變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致。</p><p>　　2.4.5 容量比的選擇</p><p>　　由原始資料的要求容量比選擇為：100/100/50。</p><p>

72、　　2.4.6 主變壓器冷卻方式的選擇</p><p>　　主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。</p><p>　　自然風(fēng)冷卻，一般只適用于小容量變壓器。強(qiáng)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(hù)工作量較大。所以選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。</p>

73、<p>　　2.4.7 變壓器的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　根據(jù)以上條件選擇，確定采用沈陽變壓器廠型號為SFS7-16000/110的110kV三繞組無載調(diào)壓電力變壓器，具體參數(shù)如下：</p><p>　　表 2-1 主變壓器技術(shù)參數(shù)</p><p>　　3 電氣主接線的設(shè)計</p>

74、<p>　　3.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求</p><p>　　現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴(yán)密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(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，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。</p><p>　　電氣主接線必須滿足以下三項基本要求。</p><p><b>　

75、　可靠性要求</b></p><p>　　電氣主接線不僅要保證正常運(yùn)行時，還考慮到檢修和事故時，都不能導(dǎo)致一類負(fù)荷停電，一般負(fù)荷要盡量減少停電時間。為此，應(yīng)考慮設(shè)備的備用，并有適當(dāng)?shù)脑６取?lt;/p><p><b>　　靈活性要求</b></p><p>　　主接線正常運(yùn)行時可以根據(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

76、各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且在檢修時可以保證檢修人員的安全。</p><p>　　由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。</p><p><b>　　經(jīng)濟(jì)性要求</b></p><p>　　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

77、投資和年運(yùn)行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。此外，主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。</p><p><b>　　各種接線形式的特點</b></p><p>　　電氣主接

78、線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。</p><p><b>　　（1） 單母線接線</b></p><p>　　單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（

79、母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。</p><p>　　單母接線適用于：110～200kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，35～63kV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，6～10kV配電裝置的出線回路數(shù)不

80、超過5回，才采用單母線接線方式。</p><p><b>　　（2） 單母分段</b></p><p>　　用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常

81、使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。</p><p>　　單母分段適用于：110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)為3～4回，35～63kV配電裝置出線回路數(shù)為4～8回，6～10kV配電裝置出線為6回及以上。</p><p>　?。?） 單母分段帶旁路母線</p><p>　　這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35～110KV的

82、變電所，具有足夠的可靠性和靈活性。</p><p><b>　　（4） 橋形接線</b></p><p>　　當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。</p><p>　　內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時，采用內(nèi)橋式接線。當(dāng)變壓器故障時，需停相應(yīng)的線路。<

83、;/p><p>　　外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。為檢修斷路器，不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時增設(shè)并聯(lián)旁路隔離開關(guān)以供檢修斷路器時使用。當(dāng)線路故障時需停相應(yīng)的變壓器。</p><p>　　所以，橋式接線雖靠性一般但它有：使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點。</p><p>　?。?） 一個半斷路器（3/2）接線<

84、;/p><p>　　兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性，且投資大。</p><p><b>　?。?） 雙母接線</b></p><p>　　它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點，而

85、且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于110～220kV輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大。</p><p>　　雙母接線適用于：110kV～220kV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達(dá)7回，（110kV）或5回（220kV）及以上時，且一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。<

86、/p><p>　　（7） 雙母線帶旁路母線接線</p><p>　　在雙母線接線的基礎(chǔ)上，增設(shè)旁路母線。其特點是具有雙母線接線的優(yōu)點，當(dāng)線路（主變壓器）斷路器檢修時，仍有繼續(xù)供電，但旁路的倒換操作比較復(fù)雜，增加了誤操作的機(jī)會，也使保護(hù)及自動化系統(tǒng)復(fù)雜化，投資費用較大，一般為了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當(dāng)出線達(dá)到5個回路以上時，才增設(shè)專用的旁路斷路器。</p><p>　　3

87、.3 主接線的接線方式選擇</p><p><b>　　110 kV母線</b></p><p>　　110kV側(cè)進(jìn)線共為4回，電壓等級高，故可以采用的方案有雙母線接線以及單母線分段接線。</p><p><b>　　35 kV母線</b></p><p>　　35kV側(cè)出線為3回，可以采用的方案

88、有單母線接線以及單母分段接線。</p><p><b>　　6 kV母線</b></p><p>　　6 kV側(cè)出線為8回，可以采用的方案有單母分段以及單母線接線。</p><p>　　通過對以上接線方式的對比分析、篩選、組合，可保留兩種可能接線方案，具體的方案如下所示。</p><p>　　方案一：110kV側(cè)的接線方

89、式選擇分段單母線接線方式；35Kv側(cè)的接線選擇分段單母線接線方式；6Kv側(cè)的接線選擇分段單母線接線方式。</p><p>　　方案二：110kV側(cè)的接線方式選擇雙母線接線；35Kv側(cè)的接線選擇單母線接線；6Kv側(cè)的接線選擇單母線接線方式。</p><p>　　圖3-1 方案一主接線圖</p><p>　　圖3-2 方案二主接線圖</p><p

90、>　　3.4 電氣主接線方案的比較及確定 </p><p>　　對以上兩個方案可進(jìn)行如下比較：</p><p>　　表 3-1 主接線方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較</p><p>　　綜上所述，通過技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性對每個電壓等級電氣主接線方案的比較，方案一的可靠性、靈活性比方案二要高，經(jīng)濟(jì)性上也相對較好，故綜合分析，選用方

91、案一為最終設(shè)計方案，即三個電壓等級均采用分段單母線的接線方式。 </p><p>　　4 短路電流的計算</p><p>　　4.1 短路的類型</p><p>　　短路故障分為對稱短路和不對稱短路。三相短路是對稱短路，造成的危害最為嚴(yán)重，但發(fā)生的

92、機(jī)會較少。不對稱短路包括單相短路、兩相短路和兩相短路接地，其中單相短路發(fā)生的機(jī)會最多，約占短路總數(shù)中的70％以上 。本次設(shè)計的短路計算對三相對稱短路和不對稱短路分別進(jìn)行計算。</p><p>　　4.2 短路電流的危害</p><p>　　電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安。其危害主要有：</p><p>　　

93、（1） 短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜；</p><p>　?。?） 在短路點附近電壓顯著降低，造成這些地方供電中斷或影響電動機(jī)正常工作；</p><p>　　（3） 發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；</p><p>　　（4） 當(dāng)短路點離發(fā)電廠很近時，將造成發(fā)電機(jī)失步，而使整

94、個電力系統(tǒng)的運(yùn)行解裂。</p><p>　　4.3 短路計算的目的</p><p>　　為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，在設(shè)計選擇電氣設(shè)備時，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護(hù)裝置將自動地使有關(guān)斷路器跳閘。</p><p><

95、;b>　　短路計算的步驟</b></p><p>　　（1） 三相短路短路電流計算步驟如下：</p><p>　　根據(jù)變電所主接線圖畫出電氣接線圖；</p><p>　　據(jù)規(guī)定的電氣設(shè)備選擇任務(wù)，確定所用的短路計算點；</p><p>　　計算個電氣元件的標(biāo)幺值，畫出等值電路圖；</p><p>　　

96、對各計算點進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化；</p><p>　　求出計算電抗，求出各短路計算點的三相短路電流；</p><p>　　（2） 不對稱短路電流的計算方法：</p><p>　　不對稱短路電流的計算采用負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)化簡進(jìn)行計算。</p><p>　　4.5 短路電流的計算結(jié)果</p><p>　　系統(tǒng)的等值電路圖如下：&l

97、t;/p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)的等值電路圖</p><p>　　短路電流計算結(jié)果(：</p><p>　　表 4.1 三相短路電流計算結(jié)果</p><p>　　表 4.2 不對稱短路電流計算結(jié)果</p><p>

98、　　5 導(dǎo)體與電氣設(shè)備的選擇</p><p>　　5.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件</p><p>　　5.1.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備</p><p><b>　　額定電壓</b></p><p>　　在選擇電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即</p>

99、<p><b>　　(5-1)</b></p><p><b>　　額定電流</b></p><p>　　電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流，即</p><p><b>　　(5-2)</b></p>

100、;<p>　　環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響</p><p><b>　　溫度和濕度</b></p><p>　　一般高壓電氣設(shè)備可在溫度為＋20，相對濕度為90％的環(huán)境下長期正常運(yùn)行。當(dāng)環(huán)境的相對濕度超過標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)選用型號后帶有“TH”字樣的濕熱帶型產(chǎn)品。</p><p><b>　　污染情況</b></p

101、><p>　　安裝在污染嚴(yán)重，有腐蝕性物質(zhì)、煙氣、粉塵等惡劣環(huán)境中的電氣設(shè)備，應(yīng)選用防污型產(chǎn)品或設(shè)備布置在室內(nèi)。</p><p><b>　　海拔高度</b></p><p>　　一般電氣設(shè)備的使用條件為不超過1000m。當(dāng)用在高原地區(qū)時，由于氣壓較低，設(shè)備的外絕緣水平將相應(yīng)降低。因此，設(shè)備應(yīng)選用高原型產(chǎn)品或用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。現(xiàn)行電壓等級為1

102、10kV及以下的設(shè)備，其外絕緣都有一定的裕度，實際上均可使用在海拔不超過2000m的地區(qū)。</p><p><b>　　安裝地點</b></p><p>　　配電裝置為室內(nèi)布置時，設(shè)備應(yīng)選戶內(nèi)式；配電裝置為室外布置時，設(shè)備應(yīng)選戶外式。此外，還應(yīng)考慮地形、地質(zhì)條件以及地震影響等。</p><p>　　5.1.2 按短路狀態(tài)校驗設(shè)備</p&

103、gt;<p><b>　　短路熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　通常制造廠直接給出設(shè)備的熱穩(wěn)定電流（有效值）及允許持續(xù)時間t。熱穩(wěn)定條件為 (5-3)</p><p>　　式中　設(shè)備允許承受的熱效應(yīng)，;</p>

104、<p>　　所在回路的短路電流熱效應(yīng)，。</p><p><b>　　短路動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　制造廠一般直接給出設(shè)備的動穩(wěn)定峰值電流，動穩(wěn)定條件為</p><p><b>　　(5-4)</b></p><p>　　式中　所在回路的沖擊短路電流，kA；</p&g

105、t;<p>　　——設(shè)備允許的動穩(wěn)定電流（峰值），kA。</p><p>　?。?） 短路計算時間 </p><p>　　驗算熱穩(wěn)定的計算時間tk為繼電保護(hù)動作時間和相應(yīng)斷路器的全開閘時間之和，即 (5-5)</p><p>　　式中 ——繼電保護(hù)動作時間

106、；</p><p>　　——斷路器的全開閘時間。</p><p>　　注：在本次設(shè)計中熱穩(wěn)定校驗時，對于裸導(dǎo)體取tpr＝0.05s，對于電器設(shè)備取tpr＝2s，燃弧時間。 </p><p>　　5.2 具體電氣設(shè)備的選擇及結(jié)果 </p><p>　　本設(shè)計要求選擇的設(shè)備有斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器以及母線等。根據(jù)電氣設(shè)備選擇的一般原則

107、，按照正常運(yùn)行情況選擇設(shè)備，按短路情況校驗設(shè)備。同時兼顧今后的發(fā)展，選用性價比高，運(yùn)行經(jīng)驗豐富，技術(shù)成熟的設(shè)備，盡量減少選用設(shè)備的類型，以減少備品備件，也有利于運(yùn)行、檢修等工作。</p><p>　　5.2.1 斷路器</p><p><b>　　額定電壓和電流選擇</b></p><p><b>　　(5-6)</b>

108、</p><p><b>　　(5-7)</b></p><p>　　式中 、——分別為電氣設(shè)備和安裝處電網(wǎng)的額定電壓，kV</p><p>　　、——分別為電氣設(shè)備的額定電流和所在回路的最大長期工作電流，A</p><p><b>　　校驗開斷電流</b></p><p>

109、<b>　　(5-8)</b></p><p>　　式中 ——斷路器的額定開斷電流，kA</p><p>　　——斷路器實際開斷瞬間的短路全電流有效值，kA</p><p>　　當(dāng)斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時，簡化計算時可用進(jìn)行選擇，為短路電流值。</p><p><b>　　校驗動穩(wěn)定和熱</b>

110、;</p><p><b>　　(5-9)</b></p><p><b>　　(5-10)</b></p><p>　　式中 ——短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；</p><p>　　——電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間;</p><p>　　——短路沖擊電流幅值；</p

111、><p>　　——電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流峰值。</p><p>　　本設(shè)計中斷路器選擇如下所示：</p><p>　　表 5-1 斷路器型號參數(shù)</p><p>　　5.2.2 隔離開關(guān)</p><p>　　隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路

112、短路動、熱穩(wěn)定校驗的項目相同。隔離開關(guān)與斷路器相配合，所以短路熱穩(wěn)定計算時間與斷路器相同。但由于隔離開關(guān)不用接通和切斷短路電流，故無需進(jìn)行開斷電流的校驗。 </p><p>　　本設(shè)計中隔離開關(guān)選擇如下所示： </p><p>　　表 5-2 隔離開關(guān)型號參數(shù)</p><p><b>　　5.2.3

113、 母線</b></p><p><b>　　母線的選擇 </b></p><p><b>　　選型</b></p><p>　　導(dǎo)體通常由銅、鋁、鋁合金制成，載流導(dǎo)體一般使用鋁或鋁合金材料，銅導(dǎo)體只用在持續(xù)電流大，且出線位置特別狹窄或污穢對鋁有嚴(yán)重腐蝕的場所。</p><p>　　硬導(dǎo)體

114、截面常用的有矩形、槽形和管性。其中槽形導(dǎo)體機(jī)械強(qiáng)度好，載流量大集膚效應(yīng)系數(shù)較小，一般用于4000～8000A的配電裝置中。</p><p>　　導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量大小、短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。</p><p><b>　　截面積</b></p><p>　　導(dǎo)體截面積可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。對負(fù)荷利用小時數(shù)

115、大（通常指Tmax=5000h），傳輸容量大，長度在20m以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。而配電裝置的匯流母線通常在正常運(yùn)行方式下，傳輸容量不大，可按長期工作電流選擇。</p><p><b>　　母線的校驗</b></p><p><b>　　校驗電暈電壓</b></p><p>　　對110kV及以上裸導(dǎo)體，