畢業(yè)論文--110kv降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)</p><p>　　110kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二〇一二年六月 </b></p><p>　系 別電力工程系</p><p>　專業(yè)班級(jí)電氣08K5班</p><p>　學(xué)生姓名</p><

2、;p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)供電質(zhì)量的要求也日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造、拉動(dòng)內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃，城網(wǎng)110kV變電站的建設(shè)迅猛發(fā)展。如何設(shè)計(jì)城網(wǎng)110kV變電站，是成網(wǎng)建設(shè)、改造中需要研究和解決的一個(gè)重要課題。</p><p>　　變電

3、站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠與用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的中間環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)建設(shè)一座110kV降壓變電站。首先，根據(jù)主接線的經(jīng)濟(jì)可靠、運(yùn)行靈活的要求選擇各個(gè)電壓等級(jí)的接線

4、方式，在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較。選取靈活的最優(yōu)接線方式。</p><p>　　其次進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)各短路點(diǎn)計(jì)算出各點(diǎn)短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流，從三項(xiàng)短路計(jì)算中得到當(dāng)短路發(fā)生在各電壓等級(jí)的工作母線時(shí)，其短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的值。</p><p>　　最后，根據(jù)各電壓等級(jí)的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進(jìn)行設(shè)備選擇，然后進(jìn)行校驗(yàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：

5、變電站；電氣主接線；短路電流；設(shè)備選擇；校驗(yàn)</p><p><b>　　1 原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　1、變電站類型：110kV降壓變電所</p><p>　　2、電壓等級(jí)：110/10kV</p><p><b>　　3、負(fù)荷情況：</b></p><p>　

6、　最大25MW，最小16MW，Tmax = 5000小時(shí)，cosφ= 0.85</p><p>　　負(fù)荷性質(zhì)：工業(yè)生產(chǎn)用電</p><p>　　4、出線情況：(1) 110kV側(cè)：2回（架空線） LGJ—185/28km；</p><p>　　(2) 10kV側(cè)： 12回（電纜）。</p><p>　　5、系統(tǒng)情況：(1) 系統(tǒng)經(jīng)雙回線給

7、鋼廠供電；</p><p>　　(2) 系統(tǒng)110kV母線短路電流標(biāo)幺值為33（SＢ＝100MVA）</p><p>　　6、環(huán)境條件：(1)最高溫度40℃，最低溫度-25℃，年平均溫度20℃；</p><p>　　(2)土壤電阻率 ρ<400 歐米；</p><p>　　(3)當(dāng)?shù)乩妆┤?40日/年。</p><

8、;p>　　2 電氣主接線的設(shè)計(jì)與選擇</p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　主接線是變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影

9、響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。</p><p>　　2.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　發(fā)電廠的電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、發(fā)電廠的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件參數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件，并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求。對(duì)于主接線設(shè)計(jì)的基本要求，概括的說應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。</p

10、><p><b>　　2.2.1 可靠性</b></p><p>　　安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對(duì)主接線最基本要求。主接線能可靠地工作， 以保證對(duì)用戶不間斷供電。</p><p>　　評(píng)價(jià)電氣主接線可靠性的標(biāo)志是：</p><p>　　1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；</p>

11、<p>　　2）斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要求保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷和大部分二級(jí)負(fù)荷的供電；</p><p>　　3）盡量避免變電所全部停運(yùn)的可能性。</p><p><b>　　2.2.2 靈活性</b></p><p>　　電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的

12、轉(zhuǎn)換。</p><p>　　靈活性要求應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1) 操作的方便性。在服從可靠性的基本要求條件下，接線簡單，操作方便，便于運(yùn)行人員掌握，不至于在操作過程中出差錯(cuò)；</p><p>　　2) 調(diào)度的方便性。調(diào)度運(yùn)行中應(yīng)可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度

13、要求； </p><p>　　3) 擴(kuò)建的方便性?？梢匀菀椎貜某跗谶^渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過渡時(shí)，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。</p><p>　　4）檢修的方便性?？梢苑奖愕赝＿\(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對(duì)用戶的供電。</p><p><b>　　2.2.3 經(jīng)濟(jì)性</b><

14、/p><p>　　主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮：</p><p>　　1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支

15、變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器；</p><p>　　2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在不受運(yùn)輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。</p><p>　　3）電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。</p><p>　　2.3 主接線的選擇</p>

16、;<p>　　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)等的不同考慮，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案。</p><p>　　2.4 主接線方案選擇</p><p>　　2.4.1電壓110kV側(cè)接線</p><p>　?。?）采用單母線分段接線</p><p>　　圖2-1

17、 110kV單母線分段接線</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以縮小母線故障（或檢修）的停電范圍。一組母線故障后，另一組母線能迅速恢復(fù)供電，檢修任一組的母線隔離開關(guān)時(shí)只停該回路。②擴(kuò)建方便，可向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷的平均分配，不會(huì)引起原有回路的停電。③運(yùn)行靈活性高，變壓器既可以并列運(yùn)行，也可以分列運(yùn)行[2] [4]。[2] 熊信銀，朱永利

18、．發(fā)電廠電氣部分[M]．北京：中國電力出版社，2009．[4] 石磊．110kV降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)[D]．蘭州：理工大學(xué)電氣工程學(xué)院，2009．</p><p>　　缺點(diǎn)：在一段母線故障或檢修期間,該母線上所有回路均需停電。</p><p>　?。?）采用內(nèi)橋形接線</p><p>　　圖2-2 110kV內(nèi)橋形接線</p><p>　　

19、優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)橋接線在線路故障或切除、投入時(shí)，不影響其余回路工作，并且操作簡單。高壓電器少，布置簡單，造價(jià)低，經(jīng)適當(dāng)布置可較容易地過渡成單母線分段或雙母線分段接線。在高壓線路運(yùn)行操作頻繁并且不承擔(dān)電網(wǎng)穿越功率的城網(wǎng)變電站這種情況下,比較適合用這種接線方式。</p><p>　　缺點(diǎn)：在變壓器發(fā)生故障或切除、投入時(shí),要使未發(fā)生故障的線路短時(shí)停電且操作復(fù)雜。運(yùn)行靈活性和可靠性較差。</p><p>

20、　?。?）《電力工程設(shè)計(jì)手冊》規(guī)定：110kV～220kV配電裝置出線回路不超過2回時(shí)一般選用單母線接線或單母線分段接線?！峨娏ο到y(tǒng)課程設(shè)計(jì)參考資料》規(guī)定：在滿足運(yùn)行要求的條件下，變電所高壓側(cè)盡可能考慮采用斷路器較少或不用斷路器的接線。在具有兩臺(tái)主變壓器的變電所中，當(dāng)35kV～220kV線路為雙回時(shí)，若無特殊要求，該電壓級(jí)主接線均采用橋形接線。故選擇單母線分段接線和內(nèi)橋形接線兩個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較[3]。[3] 西北電力設(shè)計(jì)院．電力工

21、程設(shè)計(jì)手冊[M]．上海：科學(xué)技術(shù)出版社，1978．</p><p>　　2.4.2電壓10kV側(cè)接線</p><p>　?。?）采用雙母線接線</p><p>　　圖2-3 10kV雙母線接線</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以不停電輪流檢修任意一組母線。一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電，檢修任一組母線隔離

22、開關(guān)時(shí)只需停該回路。②調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。③擴(kuò)建方便可向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷的平均分配。</p><p>　　缺點(diǎn)：設(shè)備多，投資和占地面積大，配電裝置復(fù)雜，易發(fā)生誤操作。 </p><p>　?。?）采用手車式高壓開關(guān)柜單母線分段接線</p><

23、;p>　　圖2-4 10kV手車式高壓開關(guān)柜單母線分段接線</p><p>　　《35～110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，6～10kV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12 回及以上時(shí)，亦可采用雙母線。本變電站10kV 側(cè)線路為14 回，可采用雙母線接線或手車式高壓開關(guān)柜單母線分段接線兩種方案[5]。[5] 江蘇省電力設(shè)計(jì)院．35～110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范[M]．北京：中國電力出版社，1

24、988．</p><p>　　與（1）相比，（2）簡單清晰，調(diào)度靈活，能保證對(duì)重要用戶的供電，設(shè)備少，投資和占地小。采用手車式高壓開關(guān)柜，斷路器檢修問題可不用復(fù)雜的旁路設(shè)施來解決，大大縮短了用戶的停電時(shí)間，保證了供電可靠性。這也是目前10kV電壓等級(jí)最為常見的接線形式。</p><p>　　根據(jù)鋼廠調(diào)研的數(shù)據(jù)及具體情況的考慮，設(shè)計(jì)出的主接線圖如下：</p><p>

25、<b>　　圖2-5主接線圖</b></p><p>　　此方案：110kV側(cè)位內(nèi)橋形接線，10kV側(cè)單母分段接線。</p><p>　　內(nèi)橋接線的任一線路投入、斷開、檢修或路障時(shí)，都不會(huì)影響其他回路的正常運(yùn)行，但當(dāng)變壓器投入、斷開、檢修或故障時(shí)，則會(huì)影響另一回線路的正常運(yùn)行。橋形接線中使用斷路器臺(tái)數(shù)少，其配電裝置占地也少，能滿足變電所可靠性要求，具有一定的運(yùn)行靈活性

26、，橋形接線適用于線路為兩回、變壓器為兩臺(tái)變電站。</p><p><b>　　3 變壓器的選擇</b></p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　在各級(jí)電壓等級(jí)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)任著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況。在選擇主變壓器

27、時(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電所的自身特點(diǎn)，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。選擇主變壓器的容量，同時(shí)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(tái)數(shù)及容量。確定合理的變壓器容量是變電站安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證【】。</p><p>　　3.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇</p><p>　　由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)的變電所是郊區(qū)110kV降壓變電所，它是以110k

28、V受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸10kV母線上，再將電能分配出去。因此選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性。</p><p>　　為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。考慮到兩臺(tái)主變同時(shí)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(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān)60%～80%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，提高供

29、電的可靠性。</p><p>　　3.3 主變壓器容量的選擇</p><p>　　變電所主變?nèi)萘恳话惆?～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，對(duì)于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所最大負(fù)荷給定，所以應(yīng)按最大總負(fù)荷來選擇主變的容量，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(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過負(fù)荷

30、能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般性能的變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的60%～80%，該變電所是按70%全部負(fù)荷來選擇。因此，裝設(shè)兩臺(tái)變壓器變電所的總裝容量為： </p><p>　　當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)70%負(fù)荷的供電。因此主變壓器的容量為：</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)中110kV側(cè)電源為無限大系統(tǒng)，該側(cè)的出線負(fù)荷功率由該無限大

31、系統(tǒng)供給，不需通過主變傳送。10kV側(cè)的最大負(fù)荷25MW，最小負(fù)荷16MW，功率因素為0.85，需要從110kV側(cè)系統(tǒng)通過主變來傳送。因此，在正常運(yùn)行情況下，主變傳送的最大總?cè)萘繛?5MW。</p><p>　　已知10kV側(cè)最大負(fù)荷為25MW，5，由計(jì)算可知單臺(tái)主變的最大容量為： </p><p>　　則=0.7×=0.7×29.412=20.59MVA<

32、;/p><p>　　所以，選擇兩臺(tái)25MVA的變壓器并列運(yùn)行。</p><p>　　3.4 主變壓器型式的選擇</p><p><b>　　1、相數(shù)的選擇</b></p><p>　　當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，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(shí)，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來選擇。<

33、;/p><p>　　單相變壓器組，相對(duì)來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時(shí)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(jì)的變電所，位于市郊區(qū)，負(fù)責(zé)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)用電，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，故本次設(shè)計(jì)的變電所選用三相變壓器。</p><p><b>　　2、繞組數(shù)的選擇</b></p>

34、;<p>　　在具有兩種電壓等級(jí)的變電所，應(yīng)選擇雙繞組變壓器</p><p>　　本次所設(shè)計(jì)的變電所需裝設(shè)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺(tái)自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會(huì)影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，故不選擇自耦變壓器。</p><p>　　分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%。雖然它的短路阻抗

35、較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時(shí)，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(duì)兩端低壓母線供電時(shí)，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)。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動(dòng)范圍大，故不選擇分裂變壓器。</p><p>　　普通雙繞組變壓器：價(jià)格上

36、在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求，又能滿足調(diào)度的靈活性。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計(jì)的變電所，選擇普通雙繞組變壓器。</p><p><b>　　3、調(diào)壓方式的選擇</b></p><p>　　為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，110kV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：</p><p>　　1)樞紐

37、變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的1～1.3倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動(dòng)范圍不超過10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。</p><p>　　2)電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%～100%。</p><p>　

38、　調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(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%。</p><p>　　由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。</p><p><b>　　4、連接組別的選擇</b></p><p>　　變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則

39、不能并列運(yùn)行。</p><p>　　5、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。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，具有節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)，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。綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。<

40、;/p><p>　　3.5 主變壓器的最終確定</p><p>　　確定所選變壓器型號(hào)：SFL-25000，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：</p><p>　　表3-1主變壓器SFL-25000技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　4 短路電流計(jì)算</b></p><p><b>　　4.1 概述<

41、;/b></p><p>　　在電力系的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。</p><p>　　短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。</p><p>　　在

42、三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。</p><p>　　電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。&l

43、t;/p><p>　　4.2 短路計(jì)算的目的及假設(shè)</p><p>　　1、短路電流計(jì)算目的[7] [7] 李光哲．220kV降壓變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)[D]．廣東：廣東工業(yè)大學(xué)，2007．</p><p>　　短路電流計(jì)算是變電所電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其計(jì)算目的是：</p><p>　　1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一

44、接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。</p><p>　　2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。</p><p>　　3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。</p><p>　　4）接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短

45、路電流。</p><p>　　2、短路電流計(jì)算的一般規(guī)定</p><p>　　1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按照僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。</p><p>　　2）

46、選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。</p><p>　　3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。</p><p>　　4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。</p><p>　　3、短路計(jì)算基本假設(shè)&l

47、t;/p><p>　　1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；</p><p>　　2）所有電源的電動(dòng)勢相位角相同；</p><p>　　3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；</p><p>　　4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；</p><p>　　5）元件的電阻略去，

48、輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響；</p><p>　　6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路[8]。[8] 黃純?nèi)A．發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料[M]．北京：水利電力出版社，1987．</p><p><b>　　4、基準(zhǔn)值</b></p><p>　　高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值：&l

49、t;/p><p>　　基準(zhǔn)容量：SB= 100MVA</p><p>　　基準(zhǔn)電壓：Uav（kV） 10.5 115</p><p>　　5、短路電流計(jì)算的步驟</p><p>　　1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下；</p><p>　　2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；</p><p&

50、gt;<b>　　3）選擇短路點(diǎn)；</b></p><p>　　4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、有名值。</p><p><b>　　標(biāo)幺值：</b></p><p><b>　　有名值：</b></p

51、><p>　　5）計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值</p><p><b>　　短路容量：</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值：</b></p><p>　　4.3 短路電流計(jì)算</p><p>　　電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短

52、路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。</p><p>　　4.3.1 計(jì)算系統(tǒng)與各元件電抗</p><p>　　取基準(zhǔn)容量SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓為Uav。</p><p><b>　　變壓器阻抗電壓：</b></p>

53、<p><b>　　則變壓器電抗為：</b></p><p>　　系統(tǒng)及線路阻抗：系統(tǒng)110kV側(cè)母線短路電流標(biāo)幺值為33，則110kV側(cè)母線短路電抗為；110kV側(cè)2回架空線為LGJ-185，長度為28km，查表得電抗為0.395，則28線路電抗值為，其標(biāo)么值為。</p><p>　　4.3.2 等值網(wǎng)絡(luò)及短路電流的計(jì)算</p><

54、p><b>　　圖4-1等值網(wǎng)絡(luò)圖</b></p><p>　　1) f1點(diǎn)短路時(shí)：</p><p>　　短路電流標(biāo)幺值： </p><p>　　短路電流有名值： </p><p>　　沖擊電流： </p><p>　　全電流最大有效值： </p

55、><p>　　短路容量： </p><p>　　2) f2點(diǎn)短路時(shí)：</p><p>　　短路電流標(biāo)幺值： </p><p>　　短路電流有名值： </p><p>　　沖擊電流： </p><p>　　全電流最大有效值： </p&

56、gt;<p>　　短路容量： </p><p><b>　　5 防雷設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)</p><p>　　變電所的雷害來自兩個(gè)方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入，對(duì)直擊雷的保護(hù)，一般采用避雷針和避雷線，使所有設(shè)備都處于避雷針（線）的保

57、護(hù)范圍之內(nèi)，此外還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)不致發(fā)生反擊。</p><p>　　避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護(hù)設(shè)備，避雷針必須高于被保護(hù)物體，可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨(dú)立裝設(shè)，避雷線主要用于保護(hù)線路，一般不用于保護(hù)變電所。</p><p>　　避雷器的作用：專門用以限制過電壓的一種電氣設(shè)備，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)放電器，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)作

58、用電壓超過一定幅值時(shí)，避雷器先放電，限制了過電壓，保護(hù)了其它電氣設(shè)備。</p><p>　　5.2 主變中性點(diǎn)放電間隙保護(hù)</p><p>　　為了保護(hù)變壓器中性點(diǎn)，尤其是不接地高壓器中性點(diǎn)的絕緣，通常在變壓器中性點(diǎn)上裝設(shè)避雷器外，還需裝設(shè)放電間隙，直接接地運(yùn)行時(shí)零序電流保護(hù)起作用，動(dòng)作接地變壓器，避雷器作后備；變壓器不接地時(shí)，放電間隙和零序過電壓起保護(hù)作用，大氣過電壓時(shí)，線路避雷器動(dòng)作，

59、工程過電壓時(shí)，間隙保護(hù)動(dòng)作。因氧化鋅避雷器殘壓低，無法與放電間隙無法配合，故選用閥型避雷器。</p><p>　　5.3 避雷器的選擇</p><p>　　110kV接避雷器的選擇及校驗(yàn)：</p><p>　　由Un=110kV，查書選FCZ-110，如下表所示：</p><p>　　表7-1 FCZ-110的技術(shù)數(shù)據(jù)</p>

60、<p><b>　　檢驗(yàn)：</b></p><p><b>　　1）滅弧電壓： </b></p><p>　　其中為導(dǎo)線對(duì)地相電壓，為系數(shù)（當(dāng)導(dǎo)線對(duì)地相電壓最大時(shí)為1）</p><p>　　因?yàn)?1×110/=64.71kV，=126kV</p><p><b>　

61、　所以</b></p><p>　　2)工頻放電電壓下限：</p><p>　　因?yàn)?255kV，3.5=3.5×110/=226.47kV</p><p>　　所以 則可選此型號(hào)。</p><p>　　10kV母線接避雷器的選擇及校驗(yàn)</p><p>　　由kV，查書選FZ

62、-10型，如下表所示：</p><p>　　表7-2 FZ-10的技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　檢驗(yàn)：</b></p><p><b>　　1)滅弧電壓： </b></p><p>　　因?yàn)?=10/=5.882kV，=12.7kV</p><p><b

63、>　　所以 </b></p><p>　　2)工頻放電電壓下限： </p><p>　　因?yàn)?=26kV，=3.5×10/=20.59kV</p><p>　　所以 則可選此型號(hào)。</p><p><b>　　避雷器型號(hào)一覽表：</b></p>

64、<p>　　表7-3 各電壓等級(jí)選用避雷器型號(hào)</p><p><b>　　5.4避雷針的選擇</b></p><p>　　避雷針的設(shè)計(jì)一般有以下幾種類型：</p><p>　　1)單支避雷針的保護(hù)；</p><p>　　2)兩針避雷針的保護(hù)；</p><p>　　3)多支避雷針的保護(hù)；

65、</p><p>　　在對(duì)較大面積的發(fā)電廠和變電所進(jìn)行保護(hù)時(shí),采用等高避雷針聯(lián)合保護(hù)要比單針保護(hù)范圍大。因此，為了對(duì)本站覆蓋,采用四支避雷針。被保護(hù)變電所總長66.2m,寬63.5m,查手冊，門型架構(gòu)高15m。避雷針的擺放如下圖所示：</p><p>　　圖7-1 避雷針保護(hù)圖</p><p>　　＝＝63.5m;＝＝66.2m</p><p&g

66、t;<b>　　＝m</b></p><p>　　式中：h為避雷針高度(m)；p為高度影響系數(shù)（時(shí)，p=1;時(shí)，）</p><p>　　所以，需要避雷針的高度h為:h＝15＋91.73/7＝28.1m<30m，p=1。</p><p>　　四只避雷針分成兩個(gè)三只避雷針選擇。</p><p>　　驗(yàn)算:首先驗(yàn)算123

67、號(hào)避雷針</p><p><b>　　對(duì)保護(hù)高度:</b></p><p>　　1﹑2號(hào)針之間的高度：＝28.1－63.5/7＝19.03m＞15m/</p><p>　　2﹑3號(hào)針之間的高度：＝28.1－66.2/7＝18.64m＞15m</p><p>　　1﹑3號(hào)針之間的高度: ＝28.1－/ 7＝15m</

68、p><p>　　由上可見,對(duì)保護(hù)物的高度是能滿足要求的。</p><p><b>　　對(duì)保護(hù)寬度:</b></p><p>　　1﹑2號(hào)針的保護(hù)寬度：＝1.5 (－)＝1.5(19.03－15) ＝4.03＞0</p><p>　　2﹑3號(hào)針之間的寬度：＝1.5 (－)＝1.5(18.64－15) ＝3.64＞0</p

69、><p>　　由此可見,對(duì)保護(hù)物的寬度是能滿足要求的。</p><p>　　所以，123針是滿足要求的。</p><p>　　由于4個(gè)避雷針的擺放是長方形,所以，134針也是滿足要求的，即四支高度選為30m的避雷針能保護(hù)整個(gè)變電所。</p><p>　　在hx=15m處，每根避雷針半徑：rx =(1.5h - 2hx) p=(1.5×3

70、0-2×15) ×1=15m</p><p><b>　　6 接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　6.1 設(shè)計(jì)說明</b></p><p>　　變電站需要有良好的接地裝置，以滿足工作安全和防雷保護(hù)接地要求。一般做法是根據(jù)安全和工作接地的要求，敷設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后再在避雷針和避雷器下面

71、增加接地體，以滿足防雷接地的要求?？偟慕拥仉娮铻樗浇拥伢w接地電阻和垂直接地體接地電阻的并聯(lián)等效阻值。一般要求總的接地電阻,才能保證運(yùn)行的安全。</p><p>　　6.2 接地體的設(shè)計(jì)</p><p>　　工程實(shí)用的接地體主要由扁鋼、圓鋼、角鋼或鋼管組成，埋入地表下0.5—1m。水平接地體多用扁鋼，寬度一般為20—40mm，厚度不小于4mm，或者用直徑不小于6mm的圓鋼。垂直接地體一般用

72、（--）或鋼管，長度一般為2.5m。</p><p><b>　　6.3接地網(wǎng)的計(jì)算</b></p><p><b>　　1）垂直接地體：</b></p><p>　　式中：l是接地體長度（m）d是接地體直徑（m）。當(dāng)采用扁鋼時(shí)d=d/2,b為扁鋼的寬度。當(dāng)采用角鋼時(shí)d=0.84b，b是角鋼每邊寬度。</p>

73、<p>　　當(dāng)有n根垂直接地體時(shí)，總接地電阻可按并聯(lián)電阻計(jì)算：</p><p>　　式中：稱為利用系數(shù)，它表示由于電流互相屏蔽而使接地體不能充分利用的程度，一般為0.65—0.8。</p><p><b>　　2）水平接地體： </b></p><p><b>　?。?1-3）</b></p>&

74、lt;p>　　式中：L是接地體的總長度（m）；h是接地體埋設(shè)深度（m）；A是表示因受屏蔽影響接地體電阻增加的系數(shù)。其數(shù)值如下表</p><p>　　表11-1 因受屏蔽影響接地體電阻增加的系數(shù)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用先在地下深為h的水平面上敷設(shè)方格形狀的水平接地體，如下圖所示：（俯視圖）</p><p>　　圖8-1 接地網(wǎng)俯視圖</p>

75、<p>　　調(diào)整水平接地體的間距可以改變水平接地電阻的阻值，然后再在兩水平接地體的相交處敷設(shè)垂直接地體，如下圖所示（側(cè)視圖）</p><p>　　圖8-2接地體側(cè)視圖</p><p>　　設(shè)水平接地體的間距為4m，則應(yīng)敷設(shè)水平接地體根（[] 為取整符號(hào) ），由于，所以接地網(wǎng)比變電站小一點(diǎn)。水平接地體埋設(shè)深度取h=0.8m,采用寬度為30mm,厚度為4mm的扁鋼；垂直接地體采用

76、的角鋼，長度為2.5m，</p><p>　　垂直接地體的電阻阻值：</p><p><b>　　取得 </b></p><p>　　水平接地體的電阻值： </p><p>　　取A=2.14得： </p><p>　　總的接地電阻阻值為以上兩個(gè)電阻的并聯(lián)：</p><p&

77、gt;<b>　　滿足要求。</b></p><p>　　當(dāng)間距取5m時(shí)算得不符合要求，若間距取得比4m小，則不符合經(jīng)濟(jì)性的要求，所以取4m最好。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　黃純?nèi)A.發(fā)電廠電氣器部分課程設(shè)計(jì)參考資料[M]．北京：水利電力出版社，2008．</p><

78、;p>　　曹繩敏．電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料[M]．水利電力出版社，1995．</p><p>　　電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院．電氣工程設(shè)計(jì)手冊電氣一次部分[M]．上海：科學(xué)技術(shù)出版社，1980．</p><p>　　熊信銀．發(fā)電廠電氣部分(第三版) [M]．中國電力出版社，2004．</p><p>　　河南省電力工業(yè)局．變電所電氣設(shè)備及運(yùn)行[M]．中

79、國電力出版社，1995</p><p>　　陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析(第三版) [M]．中國電力出版社，2007．</p><p>　　唐志平.供配電技術(shù)[M]．電子工業(yè)出版社，2005．</p><p>　　電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院．電氣工程設(shè)計(jì)手冊電氣一次部分[M]．上海科學(xué)技術(shù)出版社，1980．</p><p>　　王輯祥，梁志堅(jiān)．電氣接

80、線原理及運(yùn)行[M]．中國電力出版社，2005．</p><p>　　陳生貴．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M]．重慶大學(xué)出版社，2003．</p><p>　　何仰贊．電力系統(tǒng)分析[M]．華中科技大學(xué)出版社，2002．</p><p>　　李光琦．電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版）[M]．中國電力出版社，2007．</p><p>　　丁毓山．10-220kV變

81、電所設(shè)計(jì)[M]．遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993．</p><p>　　文鋒．現(xiàn)代發(fā)電廠概論[M]．中國電力出版社，1999．</p><p>　　黃益莊．變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)[M]．中國電力出版社，2001．</p><p>　　江蘇省電力設(shè)計(jì)院．35-110kV無人值班變電所典型方案的設(shè)計(jì)[M]．中國電力出版社，2002．</p><p>　

82、　樸在林．35-110kV變電工程通用圖集[M]．中國水利水電出版社，2001．</p><p>　　姚春球．發(fā)電廠電氣部分[M]．中國電力出版社，2004．</p><p>　　狄富清．變電設(shè)備合理選擇與運(yùn)行檢修[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2006．</p><p>　　丁毓山，雷振山．中小型變電所實(shí)用設(shè)計(jì)手冊[M]．中國水利水電出版社，2000．</p>

83、<p><b>　　致謝</b></p><p>　　在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別感謝**老師給與的指導(dǎo)與幫助。從畢業(yè)題目的選取到最后論文的完成，曾多次與老師討論交流，許多問題在老師的教導(dǎo)下都迎刃而解，更重要的是在交流中學(xué)到了思考問題的角度和解決問題的方法。</p><p>　　在論文收集資料和撰寫過程中，我也得到了同學(xué)的熱心幫助和指導(dǎo)，在此向他們表示衷