變電站課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力供應(yīng)的要求越來越高，特別是供穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電所的合理設(shè)計(jì)和配置。一個(gè)典型的變電站要求變電設(shè)備運(yùn)行可靠、操作靈活、經(jīng)濟(jì)合理、擴(kuò)建方便。本設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)的變電站位于湖北省沙洋縣后港鎮(zhèn)，該變電站有三個(gè)電壓等級(jí)分別為：110kV,35kV和10kV。其中

2、110kV電源是從相距50km的110kV興隆港變電站經(jīng)興后線受電的,此為正常情況下的受電方式，備用電源為相距50km的110kV沙洋變電站經(jīng)沙后線受電；35kV出線8回,其中2回備用；10kV線路14回，其中備用4回，2回接站用變壓器。本設(shè)計(jì)從負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算、電氣主接線設(shè)計(jì)、短電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、配電裝置等幾個(gè)方面綜合考慮，查閱了相關(guān)資料，作了詳細(xì)論述，結(jié)合所學(xué)知識(shí)按照具體要求進(jìn)行選型、設(shè)計(jì)和配置，力求做到運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單、方便

3、，經(jīng)濟(jì)合理，具有擴(kuò)建的可能性和改變運(yùn)行方式時(shí)的靈活性。使其更加貼合實(shí)際，更具現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書介紹</p><p>　　1.1變電站組成和分類</p><p>　　變電站（Substation）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(diǎn)。 變電站主要組成為：饋電線（進(jìn)線、出線）和母

4、線，隔離開關(guān)（接地開關(guān)），斷路器，電力變壓器（主變），站用變，電壓互感器TV（PT)、電流互感器TA(CT),避雷針。 </p><p>　　變電站主要可分為：樞紐變電站、終端變電站；升壓變電站、降壓變電站；電力系統(tǒng)的變電站、工礦變電站、鐵路變電站（25kV、50Hz）；500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等電壓等級(jí)的變電站；10kV開閉所；箱式變電站。 <

5、;/p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。 </p><p><b>　　1.2 資料分析：</b></p><p>　　1）變電站類型：110kv地區(qū)降壓變電站</p><p>　　2）電壓等級(jí)：110/35/10kv<

6、/p><p>　　3）線路回?cái)?shù)：110kv進(jìn)線：1回，備用1回；</p><p>　　35 kv出線：6回，備用2回；</p><p>　　10kv出線：10回，備用4回；</p><p>　　4）地理?xiàng)l件：位于湖北省沙洋縣后港鎮(zhèn)，該地區(qū)地勢(shì)平坦，交通便利，空氣污染輕微，年最高氣溫45℃，年最底氣溫-5℃，年平均氣溫 18℃，最熱月平均最高溫度為

7、30℃，土壤溫度25℃，土壤電阻率7000Ω.cm</p><p>　　5）負(fù)荷情況：35kv側(cè)都是二級(jí)負(fù)荷，10kv側(cè)既有二級(jí)負(fù)荷又有三</p><p>　　第2部分 負(fù)荷計(jì)算的統(tǒng)計(jì)計(jì)算及主變壓器的選擇</p><p><b>　　2.1負(fù)荷計(jì)算方法</b></p><p>　　三相負(fù)荷的計(jì)算方法主要有三種：需要系數(shù)法

8、、二項(xiàng)式法和利用系數(shù)法。需要系數(shù)法比較簡(jiǎn)單因而廣泛使用，但當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)少而功率相差懸殊時(shí)，需要系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果往往偏小，較適用于計(jì)算變、配電所的負(fù)荷；二項(xiàng)式法是考慮用電設(shè)備和大容量用電設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷影響的經(jīng)驗(yàn)公式，它適用于確定臺(tái)數(shù)較少而容量差別較大的低干線和分支線的計(jì)算負(fù)荷；利用系數(shù)法以概率論為理論基礎(chǔ)，分析所用用電設(shè)備在工作時(shí)的功率疊加曲線而得到的參數(shù)為依據(jù)來確定計(jì)算負(fù)荷，計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際負(fù)荷，但計(jì)算方法復(fù)雜。 </p>

9、<p>　　需要系數(shù)法：由于一個(gè)用電設(shè)備組中的設(shè)備并不一定同時(shí)工作，工作的 </p><p>　　設(shè)備也不一定都工作在額定狀態(tài)下，另外考慮到線路的損耗、用電設(shè)備本身的損耗等因素，設(shè)備或設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷等于用電設(shè)備組的總?cè)萘砍艘砸粋€(gè)小于1的系數(shù)，叫做需要系數(shù)，用Kd表示。 </p><p><b>　　式中：</b>

10、</p><p>　　K——同時(shí)使用系數(shù)，為在最大負(fù)荷工作班某組工作著的用電設(shè)備容量與接于線路中全部用電設(shè)備總額定容量之比；</p><p>　　KL——負(fù)荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實(shí)際所需功率與其額定容量之比；</p><p>　　ηwl——線路供電效率；</p><p>　　η——用電設(shè)備組在實(shí)際運(yùn)行功率

11、時(shí)的平均效率。</p><p>　　在確定了設(shè)備容量之后，可分別按下列情況按需用系數(shù)確定計(jì)算負(fù)荷。</p><p>　　(1)對(duì)1~2臺(tái)用電設(shè)備宜取</p><p>　　(2) 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 </p><p>　　(3)在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)的因素，計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)KΣ。 </p

12、><p>　　本次設(shè)計(jì)的變電站負(fù)荷的計(jì)算方法采用需要系數(shù)法具體計(jì)算過程：</p><p>　　35kV母線側(cè)：由于各負(fù)荷都是單個(gè)的，所以所有負(fù)荷的都為1，功率因數(shù)為0.9，其對(duì)應(yīng)的功角=25.84</p><p><b>　　代入公式計(jì)算可得：</b></p><p>　　拾橋鎮(zhèn)變： 5.55MVA</p>

13、<p>　　十里鋪鎮(zhèn)變: 1.44 MVA</p><p>　　蛟鎮(zhèn)變: MVA</p><p><b>　　管珰鎮(zhèn)變: </b></p><p>　　古泵鎮(zhèn)變: 5.55MVA</p><p><b>　　毛李鎮(zhèn)變: </b></p>

14、<p><b>　　10kV母線側(cè):</b></p><p>　　同35KV側(cè)負(fù)荷的計(jì)算方法一樣，代入公式可得：</p><p>　　紡織廠1： 1.11MVA</p><p>　　紡織廠2： 2.55MVA</p><p>　　紡織廠3： MVA</p><p><

15、;b>　　塑料廠： </b></p><p>　　加工廠： 2.22MVA</p><p><b>　　材料廠： </b></p><p><b>　　食品廠： </b></p><p><b>　　化工廠： </b></p>

16、<p><b>　　、、</b></p><p><b>　　、、</b></p><p><b>　　、、</b></p><p>　　2.2、無功功率補(bǔ)償：</p><p>　　功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)，功率因數(shù)也是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。

17、提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以使發(fā)、變電設(shè)備和輸出線路的供電能力得到充分的發(fā)揮，并能降低各級(jí)線路和供電變壓器的功率損耗和電壓損失，因而具有重要的意義。</p><p>　　提高功率因數(shù)的方法有：</p><p>　　(1)正確選擇電氣設(shè)備；</p><p>　　(2)電氣設(shè)備的合理運(yùn)行；</p><p>　　(3)人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)。同步調(diào)相機(jī)補(bǔ)償

18、和動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償，其中采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ悄壳坝脩魬?、企業(yè)內(nèi)廣泛采用的一種補(bǔ)償裝置。</p><p>　　因此無功功率補(bǔ)償采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償法。提高功率因數(shù)最常用的方法就是在需要無功的用電或供電設(shè)備上并聯(lián)無功補(bǔ)償電容器</p><p>　　由原來的功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)剿枰墓β室驍?shù)，需要并聯(lián)的電容器容量可用下式計(jì)</p><p>　　式中 Q——應(yīng)補(bǔ)償?shù)臒o功功率

19、，kvar；</p><p>　　分別在10kV側(cè)集中裝設(shè)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，35kV側(cè)各負(fù)荷則采用單獨(dú)就地補(bǔ)償。</p><p>　　10 kV側(cè)： 其中=0.8為有功負(fù)荷系數(shù)，、為補(bǔ)償前、后功率因數(shù)的正切值。</p><p>　　補(bǔ)償后，10 kV側(cè)負(fù)荷從110 kV母線所需的功率： </p><p><b>　　35kV側(cè)

20、：</b></p><p>　　補(bǔ)償后，10 kV側(cè)負(fù)荷從110 kV母線所需的功率： </p><p>　　2.3、主變壓器的選擇：</p><p>　　1）變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定：</p><p><b>　　變電站容量確定原則</b></p><p>　　按供電負(fù)荷和5～1

21、0年規(guī)劃負(fù)荷確定</p><p>　　（1）重要變電站按一臺(tái)停運(yùn)其余滿足負(fù)荷的供電。</p><p>　?。?）非重要變電站按一臺(tái)停運(yùn),其余變滿足全部負(fù)荷（70~80）%</p><p><b>　　變壓器的容量</b></p><p>　　,其中8%為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長率，5為符合規(guī)劃的5年。</p><

22、p><b>　　臺(tái)數(shù)的確定原則</b></p><p>　　變壓器臺(tái)數(shù)與電壓等級(jí)、接線形式、傳輸容量及與系統(tǒng)聯(lián)系緊密有關(guān)</p><p>　?。?）與系統(tǒng)聯(lián)系緊密大中站，2臺(tái)以上</p><p>　?。?）與系統(tǒng)聯(lián)系弱小型廠站，1臺(tái)；</p><p>　?。?）地區(qū)孤立的變電站或大型企業(yè)變電站設(shè)3臺(tái)變。</p

23、><p>　　結(jié)合所給資料可知，該變電站應(yīng)選用兩臺(tái)一樣，并且容量都為100MVA的主變壓器，其中一臺(tái)為備用。</p><p>　　2）變壓器相數(shù)的確定：</p><p>　　在330kV及以下的電路系統(tǒng)中，一般采用三相變壓器。</p><p><b>　　繞組數(shù)的確定：</b></p><p>　　在

24、具有三種電壓的變電所中，如果通過主變壓器的功率達(dá)到該主變壓器容量的15%及以上，或低壓側(cè)雖然無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需要裝設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置時(shí)，主變壓器宜采用三繞組變壓器。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的具體實(shí)際情況，都應(yīng)選擇三繞組變壓器。</p><p>　　3）繞組連接組號(hào)的確定：</p><p>　　變壓器三相繞組的連接組號(hào)必須和電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星型“Y”和三

25、角型“d“兩種，為保證消除三次諧波的影響，必須有一個(gè)繞組為“d”型。我國110kV及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點(diǎn)，所以都需要選擇“Y”的連接方式，而35kV經(jīng)消弧線圈接地采用Y，6～10kV側(cè)采用“d”型連接方式。</p><p>　　所以本次設(shè)計(jì)的變電站主變壓器繞組連接方式為：Y/Y/d</p><p>　　4）調(diào)壓方式的確定：</p><p>

26、　　變壓器的調(diào)節(jié)方式有兩種：無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓。無激磁調(diào)壓的調(diào)整范圍通常在±2×2.5%以內(nèi)；有載調(diào)壓的調(diào)整范圍可達(dá)30%，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，只有在一下情況才予以選用。</p><p>　　接于輸出功率變化大的發(fā)電廠的主變壓器，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器二次電壓維持在一定水平時(shí)。</p><p>　　接于時(shí)而為送端、時(shí)而為受端、具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器

27、，為保證供電質(zhì)量，要求母線電壓恒定時(shí)。</p><p>　　為了保證供電質(zhì)量，110kV及以下變壓器應(yīng)至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。因此該站的主變壓器110kV高壓側(cè)選擇有載調(diào)壓。</p><p>　　5）變壓器冷卻方式的確定：</p><p>　　油浸式電力變壓器的冷卻方式隨其型式和容量的不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)

28、冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻等。</p><p>　　中小型變壓器通常采用依靠裝在變壓器油箱上的片狀或管形輻射式冷卻器及電動(dòng)風(fēng)扇的自然風(fēng)冷卻及強(qiáng)迫風(fēng)冷卻方式散發(fā)熱量。</p><p>　　容量在31.5MVA及以上的大容量變壓器一般采用。</p><p>　　容量在350MVA及以上的特大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。</p><p>　　因

29、此主變壓器選用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。</p><p>　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)變電站確定為三繞組有載調(diào)壓變壓器，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　型號(hào)：SFSZ11-63000/110 額定容量：63000kVA 高壓：110±8×1.25%kV </p><p><b>　　第3部分 主接線</b></

30、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)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電站本身運(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)備的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大的影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。</p><p>　　3.1對(duì)電氣主接線的基本要求</p><

31、p>　　1、可靠性 在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)保證不中止供電的能力。</p><p>　　主接線可靠性的具體要求：</p><p>　　1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電.</p><p>　　2）斷路器、線路或母線故障及母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，停運(yùn)的出線回路數(shù)盡可能少和停電時(shí)間盡可能短，以及盡可能保證對(duì)一類用戶供電。</p><p>　

32、　3）發(fā)電廠或變電所全部停電的可能性要非常小。</p><p>　　4）大型機(jī)組突然停運(yùn)時(shí)，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果應(yīng)盡可能小。</p><p><b>　　2.靈活性 </b></p><p><b>　　1）操作的方便性。</b></p><p>　　2）調(diào)度方便性。主接線能適應(yīng)系統(tǒng)或本廠所

33、的各種運(yùn)行方式</p><p>　　3）擴(kuò)建方便性。具有初期—終期—擴(kuò)建的靈活方便性。</p><p><b>　　3.經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　1）投資省 設(shè)備少且廉價(jià)（接線簡(jiǎn)單且選用輕型斷路器）。</p><p>　　2）占地面積少 一次設(shè)計(jì)，分期投資,盡快發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益。</p>&

34、lt;p>　　3）電能損耗少 合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，避免兩次變壓</p><p>　　3.2主接線的基本形式</p><p>　　就是主要電氣設(shè)備常用的集中連接方式，以電源和出線為主體。用于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯樱蚨鵀楸阌陔娔艿膮R集和分配，在進(jìn)出線數(shù)較多時(shí)(一般超過4回)，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行

35、方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用開關(guān)電器較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電站。</p><p>　　常用的主接線有單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線和橋形接線</p><p><b>　　單母線接線</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)

36、備少、經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便。</p><p>　　缺點(diǎn)：①可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止運(yùn)行，造成全廠（站）長期停電。②調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分裂運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。</p><p>　　適用范圍：6～10kV配電裝置出線不超出5回時(shí)；35～60kV配電裝置出線不超出3回時(shí)；110～220kV配電裝置出

37、線不超出2回時(shí)；</p><p><b>　　單母線分段接線</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①母線發(fā)生故障時(shí)，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>　　對(duì)雙回線路供電的重要用戶，可將雙回路接于不同的母線上，保證對(duì)重要用回的供電。</p><p>　　缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線故障或

38、檢修時(shí)，必須斷開在該段上的全部電源和引出線，這樣就減少了系統(tǒng)的供電量，并使該回路供電的用戶停電。</p><p>　　適用范圍：小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置，一般每段上母線上所借發(fā)電容量為12MW左右，每段母線上出線不多于5回；變電站有兩臺(tái)主變壓器時(shí)的6～10kV配電裝置；35～63kV配電裝置出線4～8回；110～220 kV配電裝置出線4～8回。</p><p><b>

39、　　雙母線接線</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：可輪流檢修母線而不影響正常供電。檢修任一母線側(cè)格力開關(guān)時(shí)，只影響該回路供電。工作母線發(fā)生故障后，所有回路短路時(shí)停電并能迅速恢復(fù)供電。角度靈活，擴(kuò)建方便。</p><p>　　缺點(diǎn)：用于接線的設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，倒閘過程繁瑣。</p><p>　　適用范圍：進(jìn)出線回路數(shù)較多、容量較大、出線帶電抗器的6～

40、10kV配電裝置；35～63kV配電裝置出線超過8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)；110kV出現(xiàn)數(shù)為6回及以上時(shí)；220kV出線數(shù)為4回及以上時(shí)；</p><p><b>　　雙母線分段接線</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：雙母線分段接線不僅具有雙母線的各種優(yōu)點(diǎn)，并且任何時(shí)候都有備用母線，有較高的可靠性和靈活性。</p><p>　　缺點(diǎn)：較

41、雙母線增加了2臺(tái)斷路器，增加了設(shè)備的投資。</p><p>　　適用范圍：較多的應(yīng)用于220kV配電裝置，當(dāng)進(jìn)出線數(shù)為10～14回時(shí)采用三分段，15回及以上時(shí)采用四分段(二組母線均用斷路器分段)；同時(shí)在330～500kV大容量配電裝置中，出線為6回及以上時(shí)一餐采用類似的雙母線分段接線。</p><p><b>　　橋形接線</b></p><p&g

42、t;　　當(dāng)只有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，宜采用橋形接線。橋形接線根據(jù)連接斷路器的位置可以分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種。</p><p>　　內(nèi)橋接線在線路故障或切除、投入時(shí)，不影響其余回路的工作，并且操作簡(jiǎn)單；而在變壓器故障或切除、投入時(shí)，要使相應(yīng)的線路短時(shí)停電且操作復(fù)雜。因而該接線一般適用于線路較長(相對(duì)來說線路的故障幾率較大)和變壓器不需要經(jīng)常切換(如火電廠)的情況。</p><p>　　

43、外橋接線在運(yùn)行中的特點(diǎn)與內(nèi)橋接線相反，適用于線路較短和變壓器需要經(jīng)常切換的情況。</p><p>　　所以對(duì)于110kV側(cè)，結(jié)合所給資料：110kV雖然是兩回路供電，但其中一回是備用回路，110kV側(cè)負(fù)荷大多數(shù)為二級(jí)負(fù)荷，所以為了保證供電的可靠性，110kV側(cè)的母線連接方式采用單母線分段接線方式。</p><p>　　對(duì)于35kV側(cè)，其二次側(cè)有8回出線，且均為二級(jí)負(fù)荷，所以為了保證供電的可

44、靠性，35kV側(cè)的母線連接方式采用雙母線接線方式。</p><p>　　對(duì)于10kV側(cè)，出于企業(yè)將來的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)性的考慮，所以10kV側(cè)的母線連接方式也采用單母線分段接線方式。</p><p>　　本次變電站主接線圖如下：</p><p>　　第四章 短路電流的計(jì)算</p><p><b>　　4.1短路計(jì)算概述</b>

45、;</p><p>　　電力系統(tǒng)的狀態(tài)有三種：正常運(yùn)行狀態(tài)、不正常運(yùn)行狀態(tài)、短路故障。在電氣設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)，而且要考慮它發(fā)生故障時(shí)的情況，最嚴(yán)重的故障是電路乃至系統(tǒng)發(fā)生短路。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其相與相之間，中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的中性線與相線之間，都是通過符合或阻抗連接的。</p><p><b>　　1短路計(jì)算的目的</b></p>

46、<p>　　計(jì)算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流太大，必須采用限流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。</p><p>　　2短路電流計(jì)算的規(guī)定</p><p>　　電力系統(tǒng)中所用電源都在額定符合下運(yùn)行；</p><p>　　同步調(diào)相機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置(包括強(qiáng)行勵(lì)磁)；</p>

47、<p>　　短路電流為最大值的瞬間；</p><p>　　所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；</p><p>　　正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；</p><p>　　因考慮短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的作用，僅有確定短路電流的沖擊值和最大全電流的有效值時(shí)才給予考慮。</p><p>　　3最大運(yùn)行方

48、式：計(jì)算短路電流是所用的接線方式是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式(及最大運(yùn)行方式)，而不能用僅在切換過程中的能并列的接線方式。</p><p>　　4三相短路：一般按三相短路計(jì)算，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相(或兩相)接地短路較三相短路的情況嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況進(jìn)行校驗(yàn)。</p><p><b>　　4.2具體短路計(jì)算</b&

49、gt;</p><p>　　最大三相短路電流分別出現(xiàn)在d1、d2和d3短路點(diǎn)處，如下圖所示</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　、、</b></p><p><b>　　線路：、</b></p><p><b>

50、　　變壓器：</b></p><p>　　d1點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：、、</p><p><b>　　、</b></p><p>　　d 2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：、、、</p><p>　　d3點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)：、、、</p><p>　　第五部分 電氣設(shè)備選擇</p><

51、p><b>　　1導(dǎo)線的選擇</b></p><p>　　母線的選擇 選擇母線截面形狀的原則是：集膚效應(yīng)系數(shù)盡量低；散熱好；機(jī)械強(qiáng)度高；連接方便；安裝方便。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中母線的截面按長期允許電流選擇。按長期允許電流選擇時(shí)，所選母線截面積的長期允許電流應(yīng)大于裝設(shè)回路中最大持續(xù)工作電流即：</p><p><b>　

52、?。ü?-6）</b></p><p>　　式中：——導(dǎo)體所在回路中最大持續(xù)工作電流，A</p><p>　　——在額定環(huán)境溫度（=+25℃）時(shí)導(dǎo)體允許工作電流 ，A</p><p>　　K——與實(shí)際環(huán)境溫度和海拔有關(guān)的綜合校正系數(shù)</p><p>　　當(dāng)導(dǎo)體允許溫度為+70℃和不計(jì)日照時(shí)，K值可以用下試計(jì)算</p>

53、<p><b>　　（公式5-7）</b></p><p>　　式中：、分別為導(dǎo)體長期發(fā)熱允許最高溫度和導(dǎo)體裝地點(diǎn)實(shí)際環(huán)境溫度</p><p>　　該地區(qū)最熱月平均溫度為20℃，最高氣溫42℃，最低溫度為-15℃。</p><p>　　按照該地區(qū)最高氣溫的修正系數(shù)為：</p><p><b>　　

54、=0.789</b></p><p>　　110kV側(cè)母線選擇與校驗(yàn)</p><p>　　1.按導(dǎo)體發(fā)熱長期允許電流選擇母線截面，根據(jù)公式5-6有：</p><p>　　110KV側(cè)回路最大工作持續(xù)電流：</p><p>　　= ==166.05 A</p><p>　　≥ = =210.46(A)<

55、/p><p>　　2.按照導(dǎo)體最大持續(xù)工作電流,依照《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取截面為539mm2鋁錳合金管型導(dǎo)體，,其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-10所示[8]。</p><p>　　表5-10 圓管形鋁錳合金導(dǎo)體參數(shù)表</p><p><b>　　3.校驗(yàn)所選的母線</b></p><p>　?。?）由母線數(shù)據(jù)知：在母線載流量系按

56、最高允許溫度為+70℃時(shí)的載流量=1240A</p><p>　　在最高環(huán)境溫度+45℃時(shí)，母線的允許電流為:==0.789×1240=978.36A</p><p>　　且=≥=166.05A所以滿足要求。</p><p><b>　?。?）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：</b></p><p>　　正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)線最高溫度為：

57、</p><p>　　42+（70-42）=42.8℃<70℃ （公式5-8）</p><p>　　由＝42.8℃，查表[1]得C＝98A/ mm2</p><p>　　主保護(hù)位瞬時(shí)動(dòng)作，所以動(dòng)作時(shí)間=0.15s，有已選斷路器知=0.05s</p><p>　　短路時(shí)間： =0.15+0.05=0.2s＜1s</p>

58、;<p>　　所以要考慮短路電流非周期分量的影響。</p><p>　　因?yàn)?> 所以 按三相短路校驗(yàn)熱穩(wěn)定性。</p><p>　　周期電流分量的熱效應(yīng)為：</p><p>　　=15.60+0.50=16.10（kA）</p><p>　　其中—短路電流在t/2秒內(nèi)的周期分量有效值</p><p&

59、gt;　　=52.93[KA2·S]</p><p>　　非周期電流熱效應(yīng)為：</p><p>　　=0.05×=16.24[kA2·S]</p><p>　　其中，T—非周期分量熱效應(yīng)時(shí)間，查表得，T=0.05S</p><p>　　=52.93+16.24=69.17[(kA)2.S]

60、 </p><p>　　=×=×=84.86mm2<539 mm2 （公式5-9）</p><p>　　其中—集膚系數(shù)，查的取1</p><p>　　圓管形鋁錳合金導(dǎo)體（截面積539 mm2）滿足熱穩(wěn)定性的要求</p><p><b>　?。?）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：</b></p>

61、<p>　　母線自重產(chǎn)生的垂直彎矩由手冊(cè)差得均布荷載最大彎矩系數(shù)為0.125，則彎矩為：</p><p>　　=0.125××9.8=0.125×0.802×82×9.8=62.88(NM) （公式5-10）</p><p>　　集中荷載產(chǎn)生的垂直彎矩由手冊(cè)查得集中荷載最大玩具系數(shù)為0.188，則彎矩為：</p&g

62、t;<p>　　=0.188×P×9.8=0.188×15×8×9.8=221.01(NM) （公式5-11）</p><p>　　短路狀態(tài)時(shí)母線所受的最大彎矩和應(yīng)力的計(jì)算</p><p>　　短路電動(dòng)力產(chǎn)生的水平彎矩和短路電動(dòng)力：</p><p>　　===2.54kg/m

63、 （公式5-12）</p><p>　　===199.1NM （公式5-13）</p><p>　　在內(nèi)過電壓情況下的風(fēng)速產(chǎn)生的水平彎矩和風(fēng)壓：</p><p>　　===1.69kg/m （公式5-14）</p><p>　　===132.5NM （公式5-15）</p><p>　　

64、短路狀態(tài)時(shí)母線所受的最大彎矩和應(yīng)力</p><p>　　==5987N/cm2 </p><p>　　此值小于鋁錳合金的最大允許應(yīng)力8820 N/cm2，滿足要求。</p><p>　　35KV側(cè)母線選擇與校驗(yàn)</p><p>　　1.按導(dǎo)體發(fā)熱長期允許電流選擇母線截面，根據(jù)公式5-6有：</p>

65、;<p>　　35KV側(cè)回路最大工作持續(xù)電流：</p><p>　　= ==516.10 A</p><p>　　≥ ==654.12A</p><p>　　2.按照導(dǎo)體最大持續(xù)工作電流,依照《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇50×6.3矩形鋁導(dǎo)線平放，額定載流量約為740A。</p><p>　　10KV側(cè)母線選擇與校驗(yàn)&

66、lt;/p><p>　　1.按導(dǎo)體發(fā)熱長期允許電流選擇母線截面，根據(jù)公式5-6有：</p><p>　　10KV側(cè)回路最大工作持續(xù)電流：</p><p>　　= ==1818.65（A）</p><p>　　≥ = =2305（A）</p><p>　　2.按照導(dǎo)體最大持續(xù)工作電流,依照《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇125&

67、#215;8雙條矩形鋁導(dǎo)線平放，額定載流量約為2670A。</p><p><b>　　滿足熱穩(wěn)定要求。</b></p><p><b>　　進(jìn)出線的選擇</b></p><p>　　35kV側(cè)最大一回出線選擇及校驗(yàn)</p><p>　　在16回出線中，最大一回出現(xiàn)負(fù)荷為4500KVA,以最大負(fù)荷的

68、一條出線截面積的選擇計(jì)算作為依據(jù)，其他線路一定能滿足要求。</p><p>　　按按導(dǎo)體發(fā)熱長期允許電流選擇母線截面：</p><p>　　Imax ≤ KIal </p><p>　　該回出線最大持續(xù)工作電流 ：</p><p>　　Imax=1.05×=1.05×=273.1(A)</p><p&g

69、t;　　按照導(dǎo)體最大持續(xù)工作電流Imax,依照《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取截面為95/15mm2鋼芯鋁絞線其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-11所示[6]。</p><p>　　10kV側(cè)最大一回出線選擇及校驗(yàn)</p><p>　　在16回出線中，最大一回出現(xiàn)負(fù)荷為4200KVA,以最大負(fù)荷的一條出線截面積的選擇計(jì)算作為依據(jù)，其他線路一定能滿足要求。</p><p>　　按按導(dǎo)體發(fā)

70、熱長期允許電流選擇母線截面：</p><p>　　Imax ≤ KIal </p><p>　　該回出線最大持續(xù)工作電流 ：</p><p>　　Imax=1.05×=1.05×=254.9 (A)</p><p>　　按照導(dǎo)體最大持續(xù)工作電流Imax,依照《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取截面為70/10mm2鋼芯鋁絞線其技術(shù)

71、數(shù)據(jù)見表5-11所示[6]。</p><p>　　5.2 斷路器的選擇</p><p>　　5.2.1 110kV主變側(cè)斷路器的選擇</p><p>　　1.該回路為 110 kV電壓等級(jí)。</p><p>　　2.斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。</p><p>　　3.回路額定電壓Ue≥110kV的斷路器，且

72、斷路器的額定電流不得小于通過斷路器的最大持續(xù)電流</p><p>　　Imax=1.05×=1.05×=173.60 (A)</p><p>　　4.為方便運(yùn)行管理及維護(hù)，選取110kV 斷路器為LW6-110Ⅰ型SF6斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表5-1 [8]，其主要技術(shù)參數(shù)如：</p><p>　　表5-1 LW6-110Ⅰ型戶外高壓六氟化硫斷路

73、器技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　5.2.2 35kV主變側(cè)斷路器的選擇</p><p>　　35kV側(cè)斷路器選擇端口耐壓高，對(duì)同一電壓等級(jí)斷口數(shù)目少、開斷容量大、電壽命長、檢修間隔周期長的SF6斷路器。</p><p>　　1.該回路為 35 kV電壓等級(jí)。</p><p>　　2.斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。</p>

74、<p>　　3.回路額定電壓≥35kV的斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過斷路器的最大持續(xù)電流：</p><p>　　=1.05×=1.05×=496.0 (A)</p><p>　　≥ = If2 (3)=7.60 KA</p><p>　　≥=19.38 KA</p><p>　　4.根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇L

75、W8-35型戶外高壓六氟化硫斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表5-2[8]</p><p>　　表5-2 LW8-35型戶外高壓六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　5.2.3 10kV主變側(cè)斷路器的選擇</p><p>　　1.回路額定電壓Ue≥10kV的斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過斷路器的最大持續(xù)電流</p><p>　　=1.

76、05×=1.05×=1736.0 (A)</p><p>　　≥ = If3 (3)=3.47kA</p><p><b>　　≥=8.85 kA</b></p><p>　　2.根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇SN10-10Ⅲ型少油戶內(nèi)斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表5-3[8]</p><p>　　表5-3 SN10-1

77、0Ⅲ型戶內(nèi)少油斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　5.2.5 母聯(lián)斷路器的選擇</p><p>　　由于在該變電所的電氣主接線中，110KV側(cè)以及35KV側(cè)均采用雙母線接線方式，故110kV以及35KV側(cè)的母聯(lián)斷路器的選擇分別與110kV主變側(cè)以及35KV主變側(cè)斷路器的選擇相同。</p><p>　　根據(jù)額定電壓，額定電流：≥ , ≥，≥ , ≥ 進(jìn)行選擇。&

78、lt;/p><p>　　其中110KV側(cè)的母聯(lián)斷路器為：LW6-110Ⅰ型戶外高壓六氟化硫斷路器。</p><p>　　35KV側(cè)的母聯(lián)斷路器為： LW8-35型戶外高壓六氟化硫斷路器。</p><p>　　各電壓等級(jí)出線斷路器的選擇</p><p>　　5.2.6.1 110KV側(cè)出線斷路器的選擇</p><p>　　

79、110KV側(cè)出線2回，負(fù)荷最大的一回為30MVA，架空輸電線路為10km。按照其電壓等級(jí)，故選擇SF6斷路器。</p><p>　　根據(jù)額定電壓，額定電流：≥ , ≥，≥ , ≥ 進(jìn)行選擇。</p><p>　　≥=110 (kV)</p><p>　　= ==158.1 (A)</p><p>　　≥ = If4 (3)=9.66(kA

80、)</p><p>　　≥=24.62 (kA)</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇LW14-110Ⅰ型SF6，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表5-1[8] </p><p>　　5.2.6.2 35K側(cè)出線斷路器的選擇</p><p>　　根據(jù)地點(diǎn)，結(jié)構(gòu)選擇SF6斷路器。以負(fù)荷最大的支路一支路進(jìn)行選擇。根據(jù)額定電壓，額定電流：≥ , ≥，≥ , ≥

81、 有：</p><p><b>　　≥=35 (kV)</b></p><p>　　= ==81.92(A)</p><p>　　≥ = If5 (3)=6.41 (kA)</p><p>　　≥=16.35(kA)</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇LW8-35型戶外高壓六氟化硫斷路器，與35

82、KV主變側(cè)斷路器型號(hào)相同。其技術(shù)數(shù)據(jù)如表5-2。</p><p>　　5.2.6.3 10KV側(cè)出線斷路器的選擇</p><p>　　為滿足安全需要，節(jié)省投資、節(jié)約占地面積，選擇少油斷路器，以負(fù)荷最大的支路一支路進(jìn)行選擇，根據(jù)額定電壓，額定電流：≥ , ≥，≥ , ≥ 有：</p><p><b>　　≥=10( kV)</b></

83、p><p>　　= = =288.68(A)</p><p>　　≥ = If3 (3)=3.44(kA)</p><p>　　≥=8.77( kA)</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇SN10-10/630-16型少油戶內(nèi)斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表5-4[8]</p><p>　　表5-4 SN10-10/630-16型

84、戶內(nèi)少油斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　隔離開關(guān)的選擇</b></p><p>　　隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)設(shè)備。它需與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。</p><p>　　作用：隔離作用，作為電氣電氣設(shè)備或線路冷備用狀態(tài)或檢修狀態(tài)時(shí)的電氣隔用，以保證安全。倒閘操作，投入備用

85、母線和旁路母線以及改變運(yùn)行方式時(shí)常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來完成。隔離開關(guān)沒有特殊的滅弧裝置，因此只能用于分、合沒有負(fù)荷的電路，隔離開關(guān)往往與斷路器串聯(lián)聯(lián)接在配電裝置中使用，只有在斷路器處于分閘狀態(tài)下進(jìn)行分、合閘的操作。隔離開關(guān)分閘后有明顯的斷開點(diǎn)，這對(duì)于保證維護(hù)、檢修工作的安全很有意義。</p><p>　　5.3.1 110kV主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　1.根據(jù)

86、額定電壓，額定電流：≥,≥ 進(jìn)行選擇。</p><p>　　≥=110 (kV)</p><p>　　= ==166.05 (A)</p><p>　　2.根據(jù)以上數(shù)據(jù)和所選斷路器的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件，選擇GW4—110GD型隔離開關(guān)。查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得技術(shù)特性如表5-5 </p><p>　　表5-5 GW4—110GD型高壓隔離開關(guān)

87、技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　5.3.2 35kV主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　1.根據(jù)額定電壓，額定電流：≥ , ≥ 進(jìn)行選擇。</p><p><b>　　≥=35 (kV)</b></p><p>　　= ==516.10 (A)</p><p>　　2.根據(jù)以上數(shù)據(jù)和所選斷

88、路器的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件，選擇GW5-35D /1000型隔離開關(guān)。查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得技術(shù)特性如表5-6[8]</p><p>　　表5-6 GW5-35D /1000隔離開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　3.校驗(yàn)所選的隔離開關(guān)</p><p>　　5.3.3 10kV主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　1.根據(jù)額定電壓，額

89、定電流：≥ , ≥ 進(jìn)行選擇。</p><p><b>　　≥=10 KV</b></p><p>　　= ==1818.65 A</p><p>　　2.據(jù)以上數(shù)據(jù)和所選斷路器的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件，選擇GN2—10/2000型隔離開關(guān)。查《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得技術(shù)特性如表5-8[8]</p><p>　　表5-7

90、GN2—10/2000隔離開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　3.校驗(yàn)所選的隔離開關(guān)</p><p><b>　　互感器的選擇 </b></p><p>　　一. 主變110KV側(cè)電流互感器的選擇</p><p>　　一次回路電壓： =110KV</p><p>　　二次回路電流： ＞Imax=1

91、.05×=1.05×=173.60 (A)</p><p>　　根據(jù)以上兩項(xiàng)，初選LCW-110戶外獨(dú)立式電流互感器，其參數(shù)如下</p><p><b>　　1.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： </b></p><p>　　=×150×600=127.3KA>ish=6.63KA 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求</p&

92、gt;<p>　　2.熱穩(wěn)定校驗(yàn)：(Kt IN1)t</p><p>　　(Kt IN1)t = (0.6×75) 2 ×1=2025 [（KA）2s]≥＝2.62×1.1＝7.44kA2.s</p><p><b>　　滿足熱穩(wěn)定要求</b></p><p>　　綜上所述，所選LCW-110(600

93、/5) 戶外獨(dú)立式電流互感器滿足要求。</p><p>　　二. 35KV側(cè)電流互感器的選擇</p><p>　　一次回路電壓： =35KV</p><p>　　二次回路電流： ＞Imax=1.05×=1.05×=496.0 (A)</p><p>　　根據(jù)以上兩項(xiàng)，初選LCW-110戶外獨(dú)立式電流互感器，其參數(shù)如下<

94、;/p><p><b>　　1</b></p><p>　　三. 10KV側(cè)電流互感器的選擇</p><p>　　一次回路電壓： =10KV</p><p>　　二次回路電流： ＞Imax=1.05×=1.05×=1736.0 (A)</p><p>　　根據(jù)以上兩項(xiàng)，初選LFZL

95、-10電流互感器，其技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　綜上所述，所選LFZL-10 電流互感器滿足要求。</p><p><b>　　電壓互感器的選擇</b></p><p>　　110KV側(cè)母線電壓互感器的選擇</p><p>　　型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓，電能測(cè)量及繼電保護(hù)用。</p>

96、<p>　　電壓：額定一次電壓： U1n=110KV U2n=0.1/KV </p><p>　　準(zhǔn)確等級(jí)：用于保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量用，其準(zhǔn)確等級(jí)為0.5級(jí)，查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇PT的型號(hào)：JCC—110 ，其技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　35KV側(cè)母線電壓互感器的選擇</p><p>　　型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓，電能測(cè)量及

97、繼電保護(hù)用。</p><p>　　電壓：額定一次電壓： U1n=35KV U2n=0.1/KV</p><p>　　準(zhǔn)確等級(jí)：用于保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量用，其準(zhǔn)確等級(jí)為0.5級(jí)，查相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇PT的型號(hào)：JDJJ—35 最大容量1500VA</p><p><b>　　額定變比：</b></p><p>　　5.

98、6.2 10KV側(cè)母線電壓互感器的選擇</p><p>　　型式：采用戶內(nèi)式電壓互感器，用于同步、測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置。</p><p>　　電壓：額定一次電壓：</p><p>　　準(zhǔn)確等級(jí)：用于保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量用，其準(zhǔn)確等級(jí)為0.5級(jí)。</p><p>　　查《發(fā)電廠電氣部分》選定PT型號(hào)：JDZX7-10其技術(shù)參數(shù)如下：</p>

99、;<p><b>　　避雷器的選擇</b></p><p>　　1、根據(jù)變電所設(shè)備避雷器要求及主接線形式應(yīng)在下列點(diǎn)裝設(shè)避雷器</p><p>　　110kV進(jìn)線端，防止110kV線路雷電流侵入變電所</p><p>　　35kV母線，防止線路雷電流侵入變電所</p><p>　　10kV母線，防止線路雷電流