畢業(yè)設計---110kv變電站電氣一次部分設計

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p>　　110KV變電站電氣一次部分設計</p><p>　　系 別 電氣工程及自動化 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及自動化 </p><p>　　年 級 2008級電氣4班 </p>

2、<p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2012年5月20日</p><p><b>　　摘 要&

3、lt;/b></p><p>　　隨著經濟的發(fā)展和現代工業(yè)建設的迅速崛起，供電系統的設計越來越全面、系統，工廠用電量迅速增長，對電能質量、技術經濟狀況、供電的可靠性指標也日益提高，因此對供電設計也有了更高、更完善的要求。設計是否合理，不僅直接影響基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產方面，它和企業(yè)的經濟效益、設備人身安全密切相關。</p><p>　　

4、變電站是電力系統的一個重要組成部分，由電器設備及配電網絡按一定的接線方式所構成，他從電力系統取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經濟的輸送到每一個用電設備的轉設場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統的設計和控制模式，才能適應現代電力系統、現代化工業(yè)生產和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機技術、現代通訊和網絡技術的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護和計量裝置及系統分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統集成

5、的技術基礎。</p><p>　　110KV變電站屬于高壓網絡，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所擔負的任務及用戶負荷等情況，選擇所址，利用用戶數據進行負荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進行短路電流計算，選擇送配電網絡及導線，進行短路電流計算。選擇變電站高低壓電氣設備，為變電站平面及剖面圖提供依據。本變電所的初步設計包括了：（1）總體方案的確定

6、（2）負荷分析（3）短路電流的計算（4）高低壓配電系統設計與系統接線方案選擇（5）繼電保護的選擇與整定（6）防雷與接地保護等內容。</p><p>　　隨著電力技術高新化、復雜化的迅速發(fā)展，電力系統在從發(fā)電到供電的所有領域中，通過新技術的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統中一個關鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術領域得到了充分的發(fā)展。</p><p>　　關鍵詞：變電站 負荷 輸電系統 配電

7、系統 高壓網絡 補償裝置</p><p>　　110kV Substation primary equipment design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with the economic development and the modern industry development

8、s of quick rising, the design of the power supply system become more and more completely and system. Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the econo

9、mic condition, power supply in quantity. Therefore they need the higher and more perfect request to the power supply. Whether Design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the e</p>

10、<p>　　The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the elect

11、ric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of power’s transport and cont

12、rol, the transformer substation must change the mode of the traditional </p><p>　　The region of 110-voltage effect many fields and should consider many problems. Analysis change to give or get an electric sh

13、ock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, choose the address, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time fol

14、lowing the choice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substation, then calculate the short-circuit electric cur</p><p>　　Key words: Substation Load Transmission

15、system Distribution High voltage network Correction equipment.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　緒 論2</b></p><

16、;p>　　第一章 電氣主接線</p><p>　　1.1 主接線的選擇3</p><p>　　1.2 110kV電氣主接線4</p><p>　　1.3 35kV電氣主接線5</p><p>　　1.4 10kV電氣主接線6</p><p>　　1.5站用電接線7</p><p

17、>　　第二章 負荷計算及變壓器選擇</p><p>　　2.1 負荷計算9</p><p>　　2.1.1負荷分類及定義9</p><p>　　2.1.2負荷組成9</p><p>　　2.2 主變臺數、容量和型式的確定11</p><p>　　2．3變電所主變壓器容量的確定12</p>

18、<p>　　2．4變電站主變壓器型式的選擇12</p><p>　　第三章 最大持續(xù)工作電流及短路電流的計算</p><p>　　3.1 各回路最大持續(xù)工作電流14</p><p>　　3.2 短路電流計算點的確定14</p><p>　　3.3 短路電流計算的目的14</p><p>　　3.4

19、短路電流計算的步驟15</p><p>　　3.5 電流計算結果16</p><p>　　第四章 主要電氣設備選擇</p><p>　　4.1 高壓斷路器的選擇20</p><p>　　4.2 隔離開關的選擇21</p><p>　　4.3 各級電壓母線的選擇22</p><p>

20、;　　4.4 絕緣子和穿墻套管的選擇22</p><p>　　4.5電流互感器的配置和選擇22</p><p>　　4.6 電壓互感器的配置和選擇23</p><p>　　4.7 各主要電氣設備選擇結果一覽表25</p><p>　　第五章 防雷保護設計</p><p>　　5.1變電站的防雷保護具有以下特點

21、26</p><p>　　5.2變電站直擊雷防護26</p><p>　　5.3侵入波過電壓防護26</p><p>　　5.4避雷針保護范圍的計算方法26</p><p>　　第六章 110 kV 變電站設計注意事項28</p><p>　　附錄Ⅰ：短路電流計算書32</p><p&

22、gt;　　附錄Ⅱ主接線圖37</p><p>　　10kV配電裝置38</p><p>　　10kV配電裝置圖39</p><p>　　附錄Ⅳ：避雷針保護范圍計算40</p><p><b>　　總 結41</b></p><p><b>　　后 記42</b>&

23、lt;/p><p>　　參 考 文 獻43</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著我國國民經濟的穩(wěn)步增長，各行各業(yè)對電網安全運行的可靠性要求也越來越高，并且供電量保持逐年增長，這對城配網的安全可靠運行要求越來越高。110kV變電站的設計擔負著很重大的使命，為城市的大型建筑和大型公用設備提綱著用電保障。變電站的主要設

24、備是開關和變壓器，還有線路問題都是變電站設計中要仔細去探究的問題，而線路問題和配電設備也是本文要論述的設計重點。</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　110KV變電站多數為城市的大型變電所，基本上是城市為了供給城市和近郊工業(yè)、農業(yè)及生活用電等而建的，因其可承受負荷大而擔當著很重要的作用。變電站做為電力系統中起著重要的連接作用，是聯系發(fā)電廠

25、與負荷的重要環(huán)節(jié)。本文為了設計過程中的概念更加容易被理解，假定杭州城郊結合部有一座將要設計投放使用的變電站，本文就是展開對這樣一個變電站的設計。為了變電站的一次設計能夠很好的接入電力系統，使電力系統安全可靠的運行，下面對本變電站做初步分析的原始數據進行分析。</p><p>　　1） 變電站類型：110KV地方降壓變電站</p><p>　　2） 電壓等級：110/10KV</p&g

26、t;<p>　　3） 線路回數：110KV：2 回，備用 2 回；10KV：13 回，備用 2 回；</p><p>　　4） 地理條件：三面抱山，一面云水。由于地處杭州所以交通方便，有充足水源，而且由于杭州地下無地震帶和地震區(qū)，所以對于防震等級的選擇可以適當降低。杭州年最高氣溫+39℃，年最低氣溫- 6℃，年平均溫度+16℃，但由于是地處城郊結合部，而且四周有山，所以此地的地面溫度比起杭州的平均溫

27、度要低1—2 度左右。最大風速35m/s，主導風向冬天為西北，夏天為東南風向。</p><p>　　5） 負荷情況：該變電站的任務主要是一、二級負荷，市內負荷主要為市區(qū)生活用電、電子工業(yè)、制造工業(yè)等工業(yè)用電；郊區(qū)負荷主要為郊區(qū)變電站及郊區(qū)的造紙、印染等工業(yè)用電。</p><p>　　6） 系統情況：根據杭州城郊結合部地區(qū)的實際情況，本變電站位于兩個電源中間，旁邊分別有杭州發(fā)電廠和九堡發(fā)電廠

28、這兩個發(fā)電廠提供電能，進而經過該變電站降壓后用于工業(yè)、農業(yè)等負荷用電，需要一定的可靠性。</p><p>　　7） 110KV供電線路的鋪設先例：目前，110kV供電線路都采用架空絕緣導體，不僅提高線路供電的可靠性，減少了合桿線路作業(yè)時的停電次數，減少維修工作量，提高線路的利用率；而且可以簡化線路桿塔結構，甚至可以沿墻敷設，既節(jié)約了線路材料，又美化了環(huán)境道路；節(jié)約了架空線路所占的空間，便于架空線路在狹小通道內穿越

29、；減少了線路電能損失，減少了導線腐蝕，延長了線路使用壽命。110kV架空配電線路的特點是農網線路多、供電半徑長、大部份為放射式樹枝型供電線路，線路間無聯絡，線路分段開關數量少，線路保護設備仍然簡陋。</p><p>　　第一章 電氣主接線</p><p>　　1.1 主接線的選擇</p><p>　　變電所主接線選擇的主要原則有以下幾點：</p>&

30、lt;p>　　1） 供電可靠性：如何保證可靠地（不斷地） 向用戶供給符合質量的電能是發(fā)電廠和變電站的首要任務，這是第一個基本要求。</p><p>　　2） 靈活性：其含義是電氣主接線能適應各種運行方式（包括正常、事故和檢修運行方式） 并能方便地通過操作實現運行方式的變換而且在基本一回路檢修時，不影響其他回路繼續(xù)運行，靈活性還應包括將來擴建的可能性。</p><p>　　3） 操作方

31、便、安全：主接線還應簡明清晰、運行維護方便、使設備切換所需的操作步驟少，盡量避免用隔離開關操作電源。</p><p>　　4） 經濟性：即在滿足可靠性、靈活性、操作方便安全這三個基本要求的前提下，應力求投資節(jié)省、占地面積小、電能損失少、運行維護費用低、電器數量少、選用輕型電器是節(jié)約投資的重要措施。</p><p>　　根據以上的基本要求對主接線進行選擇。</p><p&

32、gt;　　第一種方案：單母線分段接線</p><p>　　優(yōu)點：1） 母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。</p><p>　　2） 對雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線段上，保證對重要用戶的供電。</p><p>　　缺點：當一段母線故障或檢修時，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統的供電量

33、，并使該回路供電的用戶停電。</p><p>　　第二種方案: 橋形接線</p><p>　　110kV側以雙回路與系統相連，而變電站最常操作的是切換變壓器，而與系統聯接的線路不易發(fā)生故障或頻繁切換，因此可采用內橋式線，這也有利于以后變電站的擴建。</p><p>　　優(yōu)點：高壓電器少，布置簡單，造價低，經適當布置可較容易地過渡成單母線分段或雙母線分接線。</

34、p><p>　　缺點：可靠性不是太高，切換操作比較麻煩。</p><p>　　第三種方案：雙母線接線</p><p>　　優(yōu)點：1） 供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復供電，檢修任一組的母線隔離開關時只停該回路。</p><p>　　2） 擴建方便，可向雙母線的左右任何一個方向

35、擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷的平均分配，不會引起原有回路的停電，以致連接不同的母線段，不會如單母線分段那樣導致交叉跨越。</p><p>　　3） 便于試驗，當個別回路需要時單獨進行試驗時可將該架路分開，單獨接至一組母線上。</p><p>　　缺點：1） 增加一組母線和每回路需增加一組母線隔離開關，投資大。</p><p>　　2） 當母線故障或檢修時，隔離

36、開關作為倒換操作電器容易誤操作，為了避免隔離開關誤操作需在隔離開關和斷路之間裝設連鎖裝置。</p><p>　　對于110kV側來說，因為它要供給較多的一類、二類負荷、因此其要求有較高的可靠性。對比以上三種方案，從經濟性、可靠性等多方面因素考慮，最佳設計方案為方案（一）。具有一定的可靠性和可擴展性，而且比雙母線投資小。</p><p>　　1.2 110kV電氣主接線</p>

37、<p>　　由于此變電站是為了某地區(qū)電力系統的發(fā)展和負荷增長而擬建的。那么其負荷為地區(qū)性負荷。變電站110kV側和10kV側，均為單母線分段接線。110kV～220kV出線數目為5回及以上或者在系統中居重要地位，出線數目為4回及以上的配電裝置。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35kV～110kV系統中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線。</p><p>　　根據以上分析、組合，保留下面兩種

38、可能接線方案，如圖1.1及圖1.2所示。</p><p>　　圖1. 1單母線分段帶旁母接線</p><p>　　圖1. 2雙母線帶旁路母線接線</p><p>　　對圖1.1及圖1.2所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較，見表1-1。</p><p>　　表1-1 主接線方案比較表</p><p>　　在技術上（可靠性、靈活性）第

39、Ⅱ種方案明顯合理，在經濟上則方案Ⅰ占優(yōu)勢。鑒于此站為地區(qū)變電站應具有較高的可靠性和靈活性。經綜合分析，決定選第Ⅱ種方案為設計的最終方案。</p><p>　　1.3 35kV電氣主接線</p><p>　　本變電站 35kV 線路有 8 回，可選擇雙母線接線或單母線分段帶旁路母線接線兩 種方案，根據本地區(qū)電網特點，本變電站電源主要集中在 35kV 側，不允許停電檢修 斷路器，需設置旁路設

40、施，如圖 2.3.2 所示。方案一供電可靠、調度靈活，但是倒閘操 作復雜，容易誤操作，占地面積大，設備多，配電裝置復雜，投資大。方案二簡單清晰，操作方便，不易誤操作，設備少，投資小，占地面積小，旁路斷路器可以代替出 線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要回路特別是電源回路不停電。方案 二具有良好的經濟性，供電可靠性也能滿足要求，故 35kV 側接線采用方案二。</p><p>　　圖 1.3 35KV 電

41、壓側接線方案</p><p>　　1.4 10kV電氣主接線</p><p>　　《35～110kV 變電所設計規(guī)范》規(guī)定，當變電所裝有兩臺主變壓器時，6～10kV側宜采用分段單母線。線路為 12 回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。本變電站 10kV 側線路為 10 回，可采用雙母線接線或手車式高壓開關柜單母線分 段接線兩種方案，如圖 1.4所示。方案

42、一一般用于出線較多，輸送和穿越功率較大， 供電可靠性和靈活性要求較高的場合，設備多，投資和占地面積大，配電裝置復雜，易誤操作。方案二簡單清晰，調度靈活，不會造成全站停電，能保證對重要用戶的供 電，設備少，投資和占地小。手車式斷路器的出現和運行成功，斷路器檢修問題可不 用復雜的旁路設施來解決，而用備用的手車斷路器來替代需要檢修的工作的手車斷路 器。采用手車式高壓開關柜，可不設置旁路設施。</p><p>　　圖 1

43、.4 10kV電壓側接線方案</p><p>　　綜上所述,本變電站主接線如圖1.5所示。</p><p>　　圖 1. 5 電氣主接線簡圖</p><p>　　變電站低壓側未采用限流措施，待計算短路電流之后，再采用相應的限流措施。 最簡單的限制短路電流的方法是使變壓器低壓側分列運行。變壓器低壓側分列運行限流效果顯著，是目前廣泛采用的限流措施。在變壓器回路中裝設

44、電抗器或分裂電抗器用的很少，母線電抗器體積大、價格高且限流效果較小，出線上裝電抗器，投資最貴，且需造兩層配電裝置室，在變電站中應盡量少用。</p><p><b>　　1.5站用電接線</b></p><p>　　一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式。故提出單母線分段接線和單母線接線兩種方案。</p><p>　　上述兩種方案如圖1.6

45、及圖1.7所示。</p><p>　　圖1. 6單母線分段接線 圖1. 7單母線接線</p><p>　　對圖1.6及圖1.7所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較，見表1-2。</p><p>　　表1-2 主接線方案比較</p><p>　　經比較兩種方案經濟性相差不大，所以選用可靠性和靈活性較高的方案Ⅰ。</p&

46、gt;<p>　　第二章 負荷計算及變壓器選擇</p><p><b>　　2.1 負荷計算</b></p><p>　　2.1.1負荷分類及定義</p><p>　　1.一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經濟損失者屬于一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。</p>&

47、lt;p>　　2.二級負荷：中斷供電將造成設計局部破壞或生產流程紊亂，且較長時間才能修復或大量產品報廢，重要產品大量減產，屬于二級負荷。二級負荷應由兩回線供電。但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。</p><p>　　3.三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。</p><p><b&g

48、t;　　2.1.2負荷組成</b></p><p>　　根據任務書可知WH市有一市區(qū)變電所。WH市110KV變電站的建設將外電與市區(qū)變電所更好的連接起來，從而形成統一的供電網絡。更好的解決WH市的供電問題，同時也促進了供電網絡的形成和供電的可靠性。為了考慮本地區(qū)經濟的發(fā)展此變電站設計的最大容量為36.8MW。</p><p>　　各級負荷見以下圖表：</p>&l

49、t;p>　　1．110KV負荷情況</p><p>　　表2-1 110KV負荷</p><p>　　2．35KV負荷情況</p><p>　　表2-2 35KV負荷</p><p>　　在35kv側負荷中，耐火廠以及水泥廠1和2的Ⅰ、Ⅱ類負荷比重比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產機械的壽命縮短，水泥質量下降，造成很大的經濟損失，因此必須保

50、證其供電的可靠性。 </p><p>　　3．10KV負荷情況</p><p>　　表2-3 10KV負荷</p><p>　　在10kv負荷中，棉紡廠、印染廠、毛紡廠、針織廠、食品廠市區(qū)Ⅰ、Ⅱ類負荷比較大；若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現次品，機器損壞，甚至出現事故，對市區(qū)醫(yī)院則造成不良的社會影響，嚴重時造成重大經濟損失和人員傷亡，所以必須保證其供電可靠性。</p&

51、gt;<p>　　要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計算各側的負荷，包括站用電負荷（動力負荷和照明負荷）、10kVφ負荷、35kV負荷和110kV側負荷。</p><p>　　由公式 （2-1）</p><p>　　式中 ——某電壓等級的計算負荷</p><p>　　——同時系數（35k

52、V取0.9、10kV取0.85、35kV各負荷與10kV各負荷之間取0.9、站用負荷取0.85）</p><p>　　а%——該電壓等級電網的線損率，一般取5%</p><p>　　P、cos——各用戶的負荷和功率因數</p><p>　　1 . 站用負荷計算</p><p>　　S站=0.85×(91.5/0.85)×(

53、1+5%)</p><p>　　=96.075KVA</p><p><b>　　≈0.096MVA</b></p><p>　　2. 10kV負荷計算</p><p>　　S10KV=0.85[(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)×0.85+3/9×4]</p><

54、p><b>　　×(1+5%)</b></p><p>　　=38.675WVA</p><p>　　3. 35kV負荷計算</p><p>　　S35KV=0.9×[(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85]×(1+5%)</p><p>　　=27.448MVA&l

55、t;/p><p>　　4. 110kV負荷計算</p><p>　　S110KV=0.9×(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9) ×(1+5%)+ S站</p><p>　　=68.398+0.096</p><p>　　=68.494MVA</p><p>　　2.2 主

56、變臺數、容量和型式的確定</p><p>　　在這次變電站設計中，可以采用一臺或兩臺主變壓器，下面對單臺變壓器和兩臺變壓器進行比較：</p><p>　　表2-1 單臺變壓器和兩臺變壓器的比較</p><p>　　正常運行時，變電所負荷由110kV系統供電，考慮到重要負荷達到 47.5MW，并考慮到現今社會用戶需要的供電可靠性的要求更高，應采用兩臺容量相同的變壓器

57、并聯運行。在考慮到實際情況以后，還要對本地區(qū)的大約跳閘情況作出一個大的判斷，才能夠更好的進行設計。</p><p>　　2．3變電所主變壓器容量的確定</p><p>　　主變壓器容量確定的要求：</p><p>　?。?）主變壓器容量一般按變電站建成后5～10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10～20年的負荷發(fā)展。</p><p>　?。?/p>

58、2）根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷：對一般性變電站停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的60～70%。S=68.494MVA由于上述條件所限制。所以，兩臺主變壓器應各自承擔34.247MVA。當一臺停運時，另一臺則承擔70%為47.946MVA。故選兩臺50MVA的主變壓器就可滿足負荷

59、需求。</p><p>　　2．4變電站主變壓器型式的選擇</p><p>　　具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側雖無負荷，但在變電站內需裝設無功補償設備時，主變壓器采用三饒組。而有載調壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調壓方式，且規(guī)程上規(guī)定 對電力系統一般要求10kV及以下變電站采用一級有載調壓變壓器。故本站主變壓器選用

60、有載三圈變壓器。我國110kV及以上電壓變壓器繞組都采用Y連接；35kV采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。</p><p><b>　　故主變參數如下：</b></p><p><b>　　表2-2</b></p><p>　　第三章 最大持續(xù)工作電流及短路電流的計算</

61、p><p>　　3.1 各回路最大持續(xù)工作電流</p><p>　　根據公式 = （3.1）</p><p>　　式中 ---- 所統計各電壓側負荷容量 </p><p>　　---- 各電壓等級額定電壓</p><p>　　---- 最大持續(xù)工作電流</p><p&g

62、t;<b>　　= </b></p><p><b>　　=/</b></p><p>　　則：10kV =38.675MVA/×10KV</p><p><b>　　=2.232KA</b></p><p>　　35kV =27.448 MVA/

63、×35KV</p><p><b>　　=1.58KA</b></p><p>　　110kV =68.494 MVA/×110KV</p><p><b>　　=3.954 KA</b></p><p>　　3.2 短路電流計算點的確定</p><p&g

64、t;　　短路是電力系統中最常見的且很嚴重的故障。短路故障將使系統電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統的穩(wěn)定性，并損壞電氣設備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個電力系統的設計和運行中，都必須對短路電流進行計算。</p><p>　　3.3 短路電流計算的目的</p><p>　　在發(fā)電廠和變電站的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。短路電流計算的目

65、的主要有以下幾方面：</p><p>　　(1)在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。</p><p>　　(2)在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關設備的開斷能力和確定電抗

66、器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設備動穩(wěn)定。</p><p>　　(3)在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。</p><p>　　(4)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。</p><p>　　(5)接地裝置的設計，也需用短路電流。&

67、lt;/p><p>　　3.4短路電流計算的步驟</p><p>　　在工程設計中，短路電流的計算通常采用實用計算曲線法。其具體計算步驟如下：</p><p><b>　　繪制等值網絡。</b></p><p>　?、龠x取基準功率SB 和基準電壓VB =Vav ；</p><p>　?、诎l(fā)電機電抗用

68、 x''d ，略去網絡各元件的電阻、輸電線路的電容和變壓器的勵磁支路； </p><p>　?、蹮o限大功率電源的內電抗等于零； </p><p><b>　?、苈匀ヘ摵?。</b></p><p>　　(2)進行網絡變換。 按網絡變換的原則，將網絡中的電源合并成若干組，例如，共有 g 組，每組用一個等值發(fā)電機代表。無限大功率電源（

69、如果有的話）另成一組。求出各等值發(fā)電機對短路點的轉移電抗 x f i (i =1，2，…，g) 以及無限大功率電源對短路點的轉移電抗 x fs 。</p><p>　　(3)將前面求出的轉移電抗按各相應的等值發(fā)電機的容量進行歸算，便得到各等值發(fā)電機對短路點的計算電抗。</p><p>　　(4)由 x js1 ，x js 2 ， ，x jsg 分別根據適當的計算曲線找出指定時刻t 各等值發(fā)

70、電機提供的短路周期電流標幺值I pt1* ，I pt 2* ， ，I ptg* 。</p><p>　　(5)網絡中無限大功率電源供給的短路電流周期是不衰減的，并由下式確定</p><p>　　I ps* = x1</p><p><b>　　fs</b></p><p>　　(6)計算短路電流周期分量的有名值。<

71、;/p><p>　　第i 臺等值發(fā)電機提供的短路電流為</p><p>　　無限大功率電源提供的短路電流為：</p><p>　　短路點周期電流的有名值為：</p><p>　　式中，Vav 應取短路處電壓級的平均額定電壓；I Ni 為歸算到短路處電壓級的第i 臺等值發(fā)電機的額定電流；I B 為對應于所選基準功率SB 在短路處電壓級的基準電流。&

72、lt;/p><p>　　(7)計算短路容量和短路電流沖擊值。</p><p>　　(8)繪制短路電流計算結果表。</p><p>　　3.5 電流計算結果</p><p>　　本變電站短路電流計算結果如下：</p><p>　　三相短路電流計算電路圖及其等值網絡如圖 3.1 所示。</p><p>

73、　　圖3.1 計算電路圖及其等值網絡</p><p>　　當短路發(fā)生在 f3 點時，分變壓器低壓側并列運行和變壓器低壓側分列運行兩種情況進行計算，變壓器低壓側分列運行三相短路電流計算電路圖及其等值網絡如圖3.2 所示：</p><p>　　圖3.2 變壓器低壓側分列運行計算電路圖及其等值網絡</p><p>　　三相短路電流計算結果見表3.1。</p>

74、<p>　　表3.1 短路電流計算結果</p><p>　　注： f3 ——主變低壓側并列運行；</p><p>　　f3' ——主變低壓側分列運行。</p><p>　　第四章 主要電氣設備選擇</p><p>　　由于電氣設備和載流導體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗項目和方法也都完全不相同。但是，電氣設備和

75、載留導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。</p><p>　　電氣設備選擇的一般原則為：</p><p>　　1.應滿足正常運行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠景發(fā)展。</p><p>　　2.應滿足安裝地點和當地環(huán)境條件校核。</p><p>　　3.應力求技術先進和經濟合理。</p>

76、<p>　　4.同類設備應盡量減少品種。</p><p>　　5.與整個工程的建設標準協調一致。</p><p>　　6.選用的新產品均應具有可靠的試驗數據并經正式簽訂合格的特殊情況下選用未經正式鑒定的新產品應經上級批準。</p><p><b>　　技術條件：</b></p><p>　　選擇的高壓電器，

77、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><b>　　1.電壓 </b></p><p>　　選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運行電壓Ug,即，Umax>Ug</p><p><b>　　2.電流</b></p><p>　　選用的電

78、器額定電流Ie不得低于 所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig ，即Ie>Ig</p><p><b>　　校驗的一般原則：</b></p><p>　　1.電器在選定后應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最嚴重情況的短路電流。</p><p>　　2.用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定。<

79、;/p><p>　　3.短路的熱穩(wěn)定條件</p><p>　　Qdt——在計算時間ts內，短路電流的熱效應（KA2S）</p><p>　　It——t秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）</p><p>　　T——設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）</p><p>　　校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間Ts按下式計算&

80、lt;/p><p>　　t=td+tkd式中td ——繼電保護裝置動作時間內（S）</p><p>　　tkd——斷路的全分閘時間（s）</p><p><b>　　4.動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短時電流機械效應的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：</p><p&

81、gt;　　上式中 ——短路沖擊電流幅值及其有效值</p><p>　　——允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值</p><p><b>　　5.絕緣水平： </b></p><p>　　在工作電壓的作用下，電器的內外絕緣應保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應按電網中出現的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。</p>&l

82、t;p>　　由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據實際需要確定。</p><p>　　高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。</p><p>　　4.1 高壓斷路器的選擇</p><p>　　高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護的作用，是高壓電路中最重要

83、的電器設備。</p><p><b>　　型式選擇：</b></p><p>　　本次在選擇斷路器，考慮了產品的系列化，既盡可能采用同一型號斷路器，以便減少備用件的種類，方便設備的運行和檢修。</p><p>　　選擇斷路器時應滿足以下基本要求：</p><p>　　1.在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流，即

84、使通過短路電流，也應該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。</p><p>　　2.在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣性。</p><p>　　3.應有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。</p><p>　　4.應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結構簡單、體積小、重量輕、安裝維護方便。</p><p>　　考慮到可靠性和經濟性，方便運行維護和實現

85、變電站設備的無由化目標，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在110KV側采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關，熄弧后觸頭間隙介質恢復速度快，開斷近區(qū)故障性能好，且適于開斷

86、容性負荷電流等特點。因而被大量使用于35KV及以下的電壓等級中。所以，35KV側和10KV側采用真空斷路器。又根據最大持續(xù)工作電流及短路電流得知</p><p>　　4.2 隔離開關的選擇</p><p>　　隔離開關是高壓開關設備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。</p><p>　　選擇隔離開關時應滿足以下基本要求：</

87、p><p>　　1.隔離開關分開后應具有明顯的斷開點，易于鑒別設備是否與電網隔開。</p><p>　　2.隔離開關斷開點之間應有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。</p><p>　　3.隔離開關應具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機械強度和絕緣強度。</p><p>　　4.隔離開關在跳、合閘時的同

88、期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。</p><p>　　5.隔離開關的結構簡單，動作要可靠。</p><p>　　6.帶有接地刀閘的隔離開關，必須裝設連鎖機構，以保證隔離開關的正確操作。</p><p>　　又根據最大持續(xù)工作電流及短路電流得知</p><p>　　4.3 各級電壓母線的選擇</p>

89、<p>　　選擇配電裝置中各級電壓母線，主要應考慮如下內容：</p><p>　　1.選擇母線的材料，結構和排列方式；</p><p>　　2.選擇母線截面的大小；</p><p>　　3.檢驗母線短路時的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；</p><p>　　4.對35kV以上母線，應檢驗它在當地睛天氣象條件下是否發(fā)生電暈；</p>

90、<p>　　5.對于重要母線和大電流母線，由于電力網母線振動，為避免共振，應校驗母線自振頻率。</p><p>　　110kV母線一般采用軟導體型式。指導書中已將導線形式告訴為LGJQ-150的加強型鋼芯鋁絞線。</p><p>　　根據設計要求， 35KV母線應選硬導體為宜。LGJ—185型鋼芯鋁絞線即滿足熱穩(wěn)定要求，同時也大于可不校驗電暈的最小導體LGJ—70，故不進行電暈

91、校驗。</p><p>　　本變電所10KV的最終回路較多，因此10KV母線應選硬導體為宜。故所選LGJ—150型鋼芯鋁絞線滿足熱穩(wěn)定要求，則同時也大于可不校驗電暈的最小導體LGJ—70，故不進行電暈校驗。</p><p>　　4.4 絕緣子和穿墻套管的選擇</p><p>　　在發(fā)電廠變電站的各級電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導電體、絕緣子和金具

92、來實現的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強度和機械強度，耐熱、耐潮濕。</p><p>　　選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。</p><p>　　穿墻套管用于母線在屋內穿過墻壁和天花板以及從屋內向屋外穿墻時使用，6～35KV為瓷絕緣，60～220KV為油浸紙絕緣電容式。</p><p>　　4.5電流

93、互感器的配置和選擇</p><p><b>　　1.參數選擇</b></p><p><b>　?。?）技術條件</b></p><p>　　正常工作條件——一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側負荷，準確度等級，</p><p>　　短路穩(wěn)定性——動穩(wěn)定倍數，熱穩(wěn)定倍數&l

94、t;/p><p>　　承受過電壓能力——絕緣水平，泄露比</p><p><b>　　（2）環(huán)境條件</b></p><p>　　環(huán)境溫度，最大風速，相對濕度。</p><p><b>　　2.型式選擇</b></p><p>　　35kV以下的屋內配電裝置的電流互感器，根據安裝

95、使用條件及產品情況，采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構。</p><p>　　35kV以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結構的獨立式電流互感器，在有條件時，如回路中有變壓器套管，穿墻套管，應優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資，減少占地。</p><p>　　110KV側CT的選擇</p><p>　　根據《設計手冊》35KV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式

96、電流互感器常用L(C)系列。</p><p>　　出線側CT采用戶外式，用于表計測量和保護裝置的需要準確度。</p><p>　　當電流互感器用于測量、時，其一次額定電流盡量選擇得比回路中正常工作電流的1/3左右以保證測量儀表的最佳工作、并在過負荷時使儀表有適當的指標。</p><p><b>　　根據 ></b></p>

97、<p><b>　　〉 </b></p><p>　　選擇型號為LCWB6-110W型 </p><p>　　35KV側CT可根據安裝地點和最大長期工作電流選LCZ--35系列CT</p><p>　　4.6 電壓互感器的配置和選擇</p><p><b>　　1.技術條件</b><

98、;/p><p>　　(1)正常工作條件——一次回路電壓，一次回路電流，二次負荷，準確度等級，機械負荷</p><p>　　(2)承受過電壓能力——絕緣水平，泄露比距。</p><p><b>　　2.環(huán)境條件</b></p><p>　　環(huán)境溫度，最大風速，相對濕度，海拔高度，地震烈度。</p><p&g

99、t;<b>　　3.型式選擇</b></p><p>　?。?）6～20kV配電裝置一般采用油浸絕緣結構，在高壓開關柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結構。當需要零序電壓是，一般采用三相五住電壓互感器。</p><p>　?。?）35～110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結構電磁式電壓互感器。</p><p>　　110kV側PT的選

100、擇</p><p>　　《電力工程電氣設計手冊》248頁，35-110KV配電裝置一般采用油浸絕緣結構電磁式電式互感器，接在110KV及以上線路側的電壓互感器，當線路上裝有載波通訊，應盡量與耦合電容器結合。統一選用電容式電壓互感器。</p><p>　　35KV及以上的戶外裝置，電壓互感器都是單相的出線側PT是當首端有電源時，為監(jiān)視線路有無電壓進行同期和設置重合閘。</p>

101、<p><b>　　準確度為:</b></p><p>　　電壓互感器按一次回路電壓、二次電壓、安裝地點二次負荷及準確等級要求進行選擇。所以選用 YDR-110 型電容式電壓互感器。</p><p>　　35kV母線PT選擇： </p><p>　　35--11KV配電裝置安裝臺單相電壓互感器用于測量和保護裝置。</p>

102、<p>　　選四臺單相帶接地保護油浸式TDJJ--35型PT選用戶內式</p><p><b>　　準確度測量</b></p><p>　　準確度測量計算與保護用的電壓互感器，其二次側負荷較小，一般滿足準確度要求，只有二次側用作控制電源時才校驗準確度，此處因有電度表故選編0.5級。</p><p>　　PT與電網并聯，當系統發(fā)生短路

103、時，PT本身不遭受短路電流作用，因此不校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p>　　4.7 各主要電氣設備選擇結果一覽表</p><p>　　第五章 防雷保護設計</p><p>　　5.1變電站的防雷保護具有以下特點</p><p>　　1. 變電站屬于“集中型”設計，直接雷擊防護以避雷針為主。 </p><p>　

104、　2. 變電站設備與架空輸電線相聯接，輸電線上的過電壓波會運動至變電站，對電氣設備過程威脅。因此變電站要對侵入波過電壓進行防護，主要手段是避雷器。 </p><p>　　3. 變電站內都安裝有貴重的電氣設備，如變壓器等，這些電氣設備一旦受損，一方面會對人民的生活和生產帶來巨大損失，造成嚴重后果；另一方面，這些設備的修復困難，需要花費很長時間和大量金錢，給電力系統本身帶來重大經濟損失。所以變電站要采取周密的過電壓

105、防護措施。 </p><p>　　5.2變電站直擊雷防護</p><p>　　戶外配電裝置一般都采用避雷針做為直擊雷保護，本變電站直擊雷防護采用避雷針，變電站圍墻四角各布置1支避雷針，共布置4支避雷針，每支避雷針高30m。 </p><p><b>　　我國規(guī)定：</b></p

106、><p>　　1．110KV以上的配電裝置，一般將避雷針裝在構架上，但在土壤電阻率大于1000的地區(qū)，仍裝設獨立避雷針，以免發(fā)生反擊。</p><p>　　2．35KV及一下的配電裝置應采用獨立避雷針來保護。</p><p>　　3．60KV的配電裝置，在土壤電阻率大于500的地區(qū)宜采用獨立避雷針，在土壤電阻率小于500的土壤容許采用構架避雷針。</p>

107、<p>　　5.3侵入波過電壓防護</p><p>　　雷電波入侵(高電位侵入):架空線路遭受雷擊或感應累的影響,在線路上形成沿線路傳播的高電壓行波.此種電壓波入侵到建筑物內或進入電氣設備造成過電壓。據統計城市中雷擊事故的50%-70%是由于這種雷電波侵入造成的。因此，在工廠中應予以重視，對其危害給予足夠的防護。為防止線路侵入雷電波的過電壓，在110KV進線，10KV母線橋及10KV每段母線上分別安裝氧

108、化鋅避雷器。為保護主變壓器中性點絕緣，在主變110KV側中性點裝設氧化鋅避雷器。10KV并聯電容器根據規(guī)定裝設氧化鋅避雷器保護。</p><p>　　5.4避雷針保護范圍的計算方法</p><p>　　設避雷針的高度為h(m),被保護的物體的高度為(m),則避雷針的有效高度為，在高度上避雷針保護范圍的半徑由下式計算：</p><p><b>　　當時，

109、 </b></p><p>　　當時， </p><p>　　式子中P是考慮避雷針高度影響的修正系數，稱為高度影響系數。</p><p>　　當,,時，；按120m 計算。</p><p>　　從避雷針定點向下作45度斜線，此斜線旋轉形成的錐體，構成時的保護范圍，從地平面距避雷針1.5h處按照下步驟計算。兩針

110、之間的保護范圍由通過1，2，o,三個點的圓弧畫出o點的高度按下式計算：</p><p>　　式中的D為兩針之間的距離，p為校正系數，在o 截面上高度水平的最小保護寬度為，當時，取。為兩避雷針間的最小保護寬度。為了達到聯合保護效果，兩針間的距離之比不宜大于5。</p><p>　　避雷針保護范圍計算見附錄Ⅲ。</p><p>　　第六章 110 kV 變電站設計注意

111、事項</p><p>　　變電所是電力系統的重要組成部分，作為電力工業(yè)的基層部門，其直接影響著整個電力系統的安全與經濟運行，是聯系發(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，并為電力工業(yè)系統運行的穩(wěn)定性、可靠性、安全性和經濟性提供保證。</p><p><b>　　1 所址選擇</b></p><p>　　首先要考慮變電所所址的標高，查詢

112、有無被洪水浸淹歷史；進出線走廊應便于架空線路的引入和引出，盡量少占地并考慮發(fā)展余地；其次要列出變電所所在地的氣象條件：年均最高氣溫、最低氣溫、最大風速、覆冰厚度、地震強度、年平均雷暴日等，把這些作為設計的技術條件。</p><p><b>　　2 負荷分級</b></p><p>　　（1）一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設計損壞，且難以挽回，造成極大的政治、經

113、濟損失則屬于一級負荷。一級負荷要求有 2 個獨立電源供電。</p><p>　?。?） 二級負荷：中斷供電將造成設計局部破壞或生產流程紊亂，且較長時間才能修復或大量產品報廢，重要產品大量減產，屬于二級負荷。二級負荷應由兩回線供電，但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。</p><p>　?。?）三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允

114、許較長時間停電，可用單回線路供電。</p><p><b>　　3 負荷計算</b></p><p>　　無功計算負荷：Qca=Pcatgφ</p><p>　　有功計算負荷：Pca=Kd*P</p><p>　　視在計算負荷：Sca= Pca/cosφ</p><p>　　總的計算負荷為：Pca

115、（∑）=K∑∑Pca</p><p>　　Qca（∑）=K∑∑Qca</p><p>　　Sca（∑）= P2ca（∑）+Q2ca（∑）</p><p><b>　　4 主變臺數的確定</b></p><p>　　站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應滿足經常的負荷需要和留有 10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用

116、?？紤]到 2 臺站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當任意 1 臺變壓器因故障被斷開后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。</p><p>　　5 主變容量的選擇原則</p><p>　?。?） 主變壓器容量一般按變電所建成后 5～10 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 10～20 年的負荷發(fā)展。</p><p&