畢業(yè)設計---110kv變電站電氣部分設計

1、<p>　　分類號 編 號 </p><p><b>　　畢 業(yè) 設 計</b></p><p>　　題目 ghk110kV變電站電氣部分設計 </p><p>　　2010年5月31日<

2、;/p><p>　　本科生畢業(yè)設計任務書</p><p><b>　　一、畢業(yè)設計的目的</b></p><p>　　畢業(yè)設計是本科生培養(yǎng)方案中的重要環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計是在完成本專業(yè)全部課程的基礎上，學生綜合性地運用幾年內(nèi)所學知識去分析、解決一個問題，使學生得到一次綜合運用所學基本理論，基本知識和技能，進行工程設計或科學研究的初步訓練，進一步培養(yǎng)學生分

3、析、解決問題的能力。能夠讓學生在作完畢業(yè)設計后，感到自己的實踐動手、動筆能力得到鍛煉，增強了即將跨入社會去競爭，去創(chuàng)造的自信心。</p><p>　　通過畢業(yè)設計應使學生達到下列要求：</p><p>　　1、提高學生關于電力工業(yè)建設的政策觀念和經(jīng)濟技術觀點，以及對工程技術中的技術與經(jīng)濟問題能夠進行較全面的綜合分析能力。</p><p>　　2、學習變電站工程設計程

4、序和方法，使學生進一步獲得查閱文獻，搜集資料，調查研究，綜合分析，計算比較，設計制圖和編寫說明等多方面的訓練。</p><p>　　3、使學生鞏固和提高以往學習的理論和知識，進一步補充某些新的知識和基本技能，從而獲得綜合應用各種知識解決實際問題的鍛煉，提高理論聯(lián)系實際的能力。</p><p><b>　　二、主要設計內(nèi)容</b></p><p>

5、;<b>　?。ㄒ唬╇姎庖淮尾糠?lt;/b></p><p>　　1、電氣主接線設計；</p><p>　　2、短路電流計算及主要電氣設備選擇；</p><p><b>　　3、配電裝置設計。</b></p><p><b>　?。ǘ╇姎舛尾糠?lt;/b></p>&

6、lt;p>　　1、變壓器的保護配置設計；</p><p>　　2、變壓器保護設計；</p><p>　　3、變壓器保護整定計算；</p><p><b>　　三、重點研究問題</b></p><p>　　1、電氣主接線方案設計，包括方案論證（變壓器選擇、技術論證和經(jīng)濟比較）；</p><p>

7、;　　2、短路電流計算（包括三相短路電流計算與不對稱短路電流計算）；</p><p>　　3、電氣設備選擇計算；</p><p>　　4、變壓器保護整定計算。</p><p>　　四、主要技術指標或主要設計參數(shù)設計的原始資料</p><p>　　為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，擬建設一座110

8、/35/10kV的區(qū)域性降壓變電所，設計原始資料要求如下： 1、電壓等級：110/35/10kV 2、設計容量：擬設計安裝兩臺主變壓器。 3、進出線及負荷情況：</p><p>　　(1）、110kV側，110kV側進出線4回，其中兩回為電源進線，每回最大負荷50000KVA，功率因數(shù)為0.85，一回停運后，另一回最大可輸送100000KVA負荷；另2回為出線，本期擬建設一回，留一回作為備

9、用出線間隔，出線正常時每回最大功率為35000kVA，最小為25000kVA，功率因數(shù)為0.85，最大負荷利用時間為4200h。（110KV母線短路容量2000MVA） (2)、35kV側,35kV側出線2回，每回最大負荷12000KVA，無電源進線。負荷功率因數(shù)為0.8，最大負荷利用小時為4000h，一類負荷占最大負荷的20%，二類負荷占20%，其余為三類負荷。 (3)、l0kV側，l0kV側出線共計14回，其中2

10、回為站用變出線，無電源進線，為電纜出線，每回負荷1600kVA，負荷功率因數(shù)為0.8左右，最大負荷利用小時數(shù)為5000h以上，其中一、二類負占總最大負荷的50%。</p><p>　　4、環(huán)境條件當?shù)刈罡邭鉁?0攝氏度，最低氣溫-25攝氏度，最熱月份平均溫度23.3</p><p>　　攝氏度，變電所所處海拔高度700m。污穢程度中級。土壤熱阻率ρt=120℃·cm/w，土壤溫

11、度20℃。</p><p><b>　　五、設計成果要求</b></p><p><b>　　1、設計要求</b></p><p>　　（1）電氣主接線方案設計應合理，主接線方案論證與比較不能少于兩個方案。</p><p>　　（2）短路電流及電氣設備選擇計算方法應正確。</p>&l

12、t;p>　?。?）主接線圖形符號、線條及圖簽符合規(guī)范，接線正確，圖面布局合理，參數(shù)標注正確，圖形清晰美觀。</p><p>　　（4）論文格式應符合要求，結構嚴謹，邏輯性強，層次分明，文理通順，無錯別字，要求打印，統(tǒng)一用A4紙。</p><p>　　（5）獨立完成，嚴禁抄襲或請人代作。</p><p>　?。?）按分配時間階段完成相應任務。</p>

13、<p>　　2、畢業(yè)設計論文說明書及計算書</p><p><b>　　裝訂次序：</b></p><p>　?。?）畢業(yè)設計（論文）開題報告；</p><p>　　（2）畢業(yè)設計（論文）任務書（抄錄原件有關內(nèi)容）；</p><p><b>　?。?）目錄；</b></p>

14、<p>　?。?）畢業(yè)設計（論文）正文。</p><p>　　正文包括方案論證（變壓器選擇、技術論證和經(jīng)濟比較）、短路計算圖表、電氣設備選擇（高壓開關電器、互感器、避雷器、母線等）。</p><p><b>　?。?）計算書</b></p><p>　　3、變電所電氣主接線圖、變電所斷面圖（要求計算機繪圖[A3]一份）。</

15、p><p>　　4、專業(yè)相關文獻翻譯（原件及譯文，漢字要求3000字以上）</p><p><b>　　六、其它</b></p><p><b>　　1、參考文獻 </b></p><p>　　[1]熊銀信主編 發(fā)電廠電氣部分（第三版） 中國電力出版社 2004.8</p><

16、p>　　[2]西北電力設計院 電力工程電氣一次設計手冊 水利電力出版社 1989</p><p>　　[3]西北電力設計院 電力工程電氣二次設計手冊 水利電力出版社 1989</p><p>　　[4]陳珩主編 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 中國電力出版社 1998</p><p>　　[5]李光琦主編 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 中國電力出

17、版社 2002</p><p>　　[6]賀家李 宋從矩 合編 電力系統(tǒng)繼電保護 2003</p><p><b>　　2、時間安排</b></p><p>　　本次設計的時間共12周，各部分設計內(nèi)容的時間安排大致如下：</p><p>　　收集資料，熟悉任務 1周</p><p&g

18、t;　　方案論證比較 1周</p><p>　　短路電流計算 2周</p><p>　　電氣設備選擇計算 2周</p><p>　　計算機繪圖 2周</p><p>　　完善設計成果 1周</p><p>　　編制設計說明書

19、 1周</p><p>　　審核、校對|、翻譯資料 1周</p><p>　　答辯 1周</p><p>　　總計 12周</p><p>　　華北水利水電學院本科生畢業(yè)設計開題報告</p><p>　　2010 年 03 月

20、24 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著工業(yè)時代的不斷發(fā)展，人們對電力供應的要求越來越高，特別是供電的穩(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)性往往取決于變電站的合理設計和配置。為滿足城鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量，本文設計建設一座110kV降壓變電所，主要是對該變電所的電氣一次部分進行設計、

21、計算。</p><p>　　根據(jù)原始資料和設計要求，主要進行了電氣主接線方案設計、三相短路電流計算、主要電氣設備的選擇以及變壓器的保護設置。由于電氣主接線是變電所的主要環(huán)節(jié)，本文選出數(shù)個電氣主接線方案進行了技術經(jīng)濟綜合比較，確定了一個較佳方案，并根據(jù)此方案對全所電氣設備的選擇、繼電保護等，進行了詳細的設計和說明。</p><p>　　本設計分為兩部分：第一部分為設計說明書，說明書中介紹了個

22、所選電氣設備型號，技術參數(shù)等。第二部分為設計計算書，計算書中主要是對所選短路點進行短路電流計算及設備選型和校驗。</p><p>　　關鍵詞：變電所 電氣主接線 電氣設備</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of the industry times, people

23、 bring up higher requests to the electric power supply, especially to the stability、reliability and endurance .But the stability 、reliability and endurance of the electrical network often rely on the transformer substati

24、on’s rationality and disposition. In order to feed the evergrowing cities and towns’ load requirements, enhance the reliability and quality of power supply to consumers, this thesis designs an 110kV stepdown substation a

25、nd its ele</p><p>　　According to the original data and design requirements, mainly for the electrical wiring program design, three-phase short-circuit current, mainly electrical equipment selection and the p

26、rotection of transformer installed. Due to the fact that main electrical scheme is the main part of substation, this thesis synthetically compares several main electrical schemes from technical and economic aspects and p

27、icks up one preferable scheme. According to the chosen scheme, detailed design and instructio</p><p>　　This thesis consist of two parts, the first part is design specification, which introduces the selection

28、 electric apparatus’ type, technical parameter, etc; the second part is design calculation, which conducts short circuit current calculation, equipment lectotype, and verification on the selection short dot.</p>&

29、lt;p>　　Key Words: substation, main electrical scheme, electric apparatus目錄</p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　第一部分 設計說明書1</p><p>　　第一章

30、 電氣主接線設計1</p><p>　　1.1 110kV電氣主接線選擇2</p><p>　　1.2 35kV電氣主接線選擇4</p><p>　　1.3 10kV電氣主接線選擇5</p><p>　　第二章 變壓器選擇7</p><p>　　2.1 主變壓器的選擇7</p>

31、<p>　　2.1.1 概述7</p><p>　　2.1.2 負荷計算7</p><p>　　2.1.3 臺數(shù)的選擇7</p><p>　　2.1.4 容量選擇8</p><p>　　2.1.5 繞組數(shù)的選擇8</p><p>　　2.1.6 主變調壓方式的選擇8</p><

32、;p>　　2.1.7 連接組別的選擇8</p><p>　　第三章 短路電流計算10</p><p>　　3.1 短路電流計算的目的10</p><p>　　3.2 短路電流計算的一般規(guī)定10</p><p>　　3.3 基本假定10</p><p>　　3.4 短路電流計算點的確定和短路

33、電流計算結果11</p><p>　　第四章 主要電氣設備選擇12</p><p>　　4.1 電氣設備選擇的一般條件12</p><p>　　4.1.1 一般原則12</p><p>　　4.1.2 按正常工作條件選擇電氣設備12</p><p>　　4.1.3 按短路狀態(tài)校驗13</

34、p><p>　　4.2 母線的選擇13</p><p>　　4.2.1 母線及各回出線的選擇原則13</p><p>　　4.2.2 母線選擇結果14</p><p>　　4.3 斷路器的選擇15</p><p>　　4.3.1 斷路器與隔離開關的選擇原則15</p><p>　

35、　4.3.2 斷路器、隔離開關選擇結果16</p><p>　　4.4 電流互感器的選擇17</p><p>　　4.4.1 電流互感器的選擇原則17</p><p>　　4.4.2 電流互感器選擇結果18</p><p>　　4.5 電壓互感器的選擇18</p><p>　　4.5.1 電壓互感

36、器的選擇原則18</p><p>　　4.5.2 電壓互感器選擇結果18</p><p>　　4.6 絕緣子和穿墻套管的選擇19</p><p>　　4.6.1 絕緣子和穿墻套管的選擇原則19</p><p>　　4.6.2110kV、35kV絕緣子選擇結果20</p><p>　　4.6.310k

37、V絕緣子選擇結果20</p><p>　　4.6.410kV穿墻套管選擇結果20</p><p>　　4.7 避雷器的選擇20</p><p>　　4.7.1 母線避雷器選擇結果20</p><p>　　4.8 熔斷器的選擇21</p><p>　　4.8.1 熔斷器的選擇原則21</p>

38、;<p>　　4.8.2 熔斷器的選擇結果21</p><p>　　第五章 配電裝置設計22</p><p>　　5.1 屋內(nèi)配電裝置22</p><p>　　5.2 屋外配電裝置23</p><p>　　第六章 變壓器繼電保護24</p><p>　　6.1 概述24<

39、/p><p>　　6.2 繼電保護裝置的基本要求24</p><p>　　6.3 繼電保護裝置的一般規(guī)定24</p><p>　　6.4 變壓器繼電保護類型25</p><p>　　第七章 消弧線圈說明27</p><p>　　第二部分 計算說明書28</p><p>　　

40、第一章 短路電流計算書28</p><p>　　1.1 K1點短路電流計算29</p><p>　　1.2 K2點短路電流計算30</p><p>　　1.3 K3點短路電流計算32</p><p>　　第二章 設備選擇計算書34</p><p>　　2.1 母線的選擇計算：34<

41、/p><p>　　2.1.1 110kV側主母線34</p><p>　　2.1.2 110kV側主變壓器引接線34</p><p>　　2.1.3 35kV側主母線和主變壓器引接線34</p><p>　　2.1.4 l0kV側母線和主變壓器引接線34</p><p>　　2.1.5 110kV側出線

42、35</p><p>　　2.1.6 35kV側出線35</p><p>　　2.1.7 l0kV側出線36</p><p>　　2.2 斷路器、隔離開關的選擇計算36</p><p>　　2.2.1 110kV斷路器選擇36</p><p>　　2.2.2 35kV斷路器選擇37</p>

43、;<p>　　2.2.3 l0kV斷路器的選擇38</p><p>　　2.2.4 主變中性點隔離開關39</p><p>　　2.3 電流互感器的選擇計算39</p><p>　　2.3.1 110kV主變壓器側電流互感器的選擇39</p><p>　　2.3.2 110kV進線側電流互感器的選擇40<

44、;/p><p>　　2.3.3 110kV出線側電流互感器的選擇40</p><p>　　2.3.4 35kV主變壓器側電流互感器的選擇41</p><p>　　2.3.5 35kV出線側電流互感器的選擇42</p><p>　　2.3.6 l0kV主變壓器側電流互感器的選擇42</p><p>　　2.3

45、.7 l0kV出線側電流互感器的選擇43</p><p>　　2.4 絕緣子、穿墻套管的選擇計算44</p><p>　　2.4.1 110kV絕緣子選擇44</p><p>　　2.4.2 35kV絕緣子選擇44</p><p>　　2.4.3 10kV絕緣子選擇44</p><p>　　2.4.

46、4 10kV穿墻套管選擇45</p><p>　　第三章 繼電保護計算書46</p><p>　　3.1 主變壓器瓦斯保護46</p><p>　　3.2 變壓器復合電壓閉鎖過流保護整定計算46</p><p>　　3.3 縱差動保護的整定48</p><p>　　3.4 過負荷保護的整定50&l

47、t;/p><p><b>　　英文原文51</b></p><p><b>　　英文資料翻譯59</b></p><p><b>　　參考文獻63</b></p><p>　　第一部分 設計說明書</p><p><b>　　原始資料&l

48、t;/b></p><p>　　為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，擬建設一座110/35/10kV的區(qū)域性降壓變電所，設計原始資料要求如下： 1、電壓等級：110/35/10kV 2、設計容量：擬設計安裝兩臺主變壓器。 3、進出線及負荷情況：</p><p>　　(1）、110kV側，110kV側進出線4回，其中

49、兩回為電源進線，每回最大負荷50000KVA，功率因數(shù)為0.85，一回停運后，另一回最大可輸送100000KVA負荷；另2回為出線，本期擬建設一回，留一回作為備用出線間隔，出線正常時每回最大功率為35000kVA，最小為25000kVA，功率因數(shù)為0.85，最大負荷利用時間為4200h。（110KV母線短路容量2000MVA） (2)、35kV側,35kV側出線2回，每回最大負荷12000KVA，無電源進線。負荷功率因數(shù)為0.

50、8，最大負荷利用小時為4000h，一類負荷占最大負荷的20%，二類負荷占20%，其余為三類負荷。 (3)、l0kV側，l0kV側出線共計14回，其中2回為站用變出線，無電源進線，為電纜出線，每回負荷1600kVA，負荷功率因數(shù)為0.8左右，最大負荷利用小時數(shù)為5000h以上，其中一、二類負占總最大負荷的50%。</p><p>　　4、環(huán)境條件當?shù)刈罡邭鉁?0攝氏度，最低氣溫-25攝氏度，最熱月份平均

51、溫度23.3</p><p>　　攝氏度，變電所所處海拔高度700m。污穢程度中級。土壤熱阻率ρt=120℃·cm/w，土壤溫度20℃。</p><p>　　第一章 電氣主接線設計</p><p>　　電氣主接線是變電站電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關，并且對電氣設

52、備選擇，配電裝置布置，繼電保護和控制方式的擬訂有較大影響。因此必須正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響，通過技術經(jīng)濟比較，合理確定主接線。在選擇電氣主接線時，應以下列各點作為設計依據(jù)：變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，負荷大小和重要性等條件確定，并且滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。</p><p>　　一、可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線首先應滿足這個要求。</p><p&g

53、t;　　主接線可靠性的具體要求：</p><p>　?、贁嗦菲鳈z修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電</p><p>　?、跀嗦菲骰蚰妇€故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負荷及全部或部分二級負荷的供電。</p><p>　?、郾M量避免發(fā)電廠、變電所全部停運。</p><p><b>　　二、靈活性</b&

54、gt;</p><p>　　主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。</p><p>　?、僬{度時，應可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調度要求。</p><p>　?、跈z修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。</p>

55、;<p>　　③擴建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線，在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下投入新設備并且對一次和二次部分的改建工作量最少。</p><p><b>　　三、經(jīng)濟性</b></p><p>　　主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。</p><p><b>　　1、投資省。</

56、b></p><p>　　①主接線應力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備。</p><p>　?、谝苁估^電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備控制電纜。</p><p>　　③要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器。</p><p>　?、苋缒軡M足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求，110kV

57、及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。</p><p>　　2、占地面積小。主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。</p><p>　　3、電能損失少。經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類（比繞組、三繞組、自耦變壓器），容量、數(shù)量，要避免兩次變壓而增加電能損失。</p><p>　　1.1 110kV電氣主接線選擇</p><p>

58、;　　為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量，而擬建的。110kV～220kV出線數(shù)目為5回及以上或者在系統(tǒng)中居重要地位，出線數(shù)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(tǒng)中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線。</p><p>　　35kV-110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時宜采用擴大橋形、單母線

59、或分段單母線的接線。此變電站有4回出線。</p><p>　　根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案（見表1.1）：</p><p>　　表1.1 方案對比</p><p>　　在技術上（可靠性、靈活性）第2種方案明顯合理，在經(jīng)濟上則方案1占優(yōu)勢。鑒于此站任一回路皆可滿足供電要求。經(jīng)綜合分析，決定選第1種

60、方案為設計的最終方案。</p><p><b>　　接線方案：</b></p><p>　　圖1.1 110kV主接線示意圖</p><p>　　1.2 35kV電氣主接線選擇</p><p>　　35～110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大大橋形、單母線或分段

61、單母線的接線。35～63kV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV線路為6回及以上時，宜采用雙母線接線。此變電站有2回出線，有40%的一、二類負荷。</p><p>　　根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案（見表1.2）：</p><p>　　表1.2 方案對比</p><p>　　經(jīng)以上二種方案

62、的分析比較：</p><p>　　方案1（內(nèi)橋式接線）雖然所用設備少、節(jié)省投資，但不宜于發(fā)展。由于35kV只有2條出線，綜合以上各個方案優(yōu)缺點，決定采用單母線接線。</p><p><b>　　接線方案：</b></p><p>　　圖1.2 35kV主接線示意圖</p><p>　　1.3 10kV電氣主接線選擇

63、</p><p>　　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。此電站有14回出線，有50%的一、二類負荷。</p><p>　　根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案（見表1.3）：</p><p>　　表1.3

64、 方案對比</p><p>　　在技術上（可靠性、靈活性）第2種方案明顯合理。具有較高的可靠性和靈活性。經(jīng)分析，決定選第2種方案為設計的最終方案。 </p><p><b>　　接線方案：</b></p><p>　　圖1.3 10kV主接線示意圖</p><p>　　第二章 變壓器選擇</p>

65、;<p>　　2.1 主變壓器的選擇</p><p><b>　　2.1.1 概述</b></p><p>　　變壓器是變電所中的主要電器設備之一，它的主要作用是變換電壓以利于功率的傳輸，電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后，可以減少線路損耗，提高了經(jīng)濟效益，達到遠距離送電的目的。而降壓變壓器則將高電壓降低為用戶所需要的各級使用電壓，以滿足用戶的需要。主變壓器的容量

66、、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。因此，主變的選擇除依據(jù)基礎資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)的緊密程度，同時兼顧負荷的增長速度等方面，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)濟技術上的不合理。如主變?nèi)萘窟x擇得過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便。設備亦未能充分發(fā)揮效益。若容量選擇得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響變壓器的使用壽命。則會限制變

67、電所負荷的需要，顯然技術上是不合理的。在生產(chǎn)上電力變壓器有制成單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦、分裂變壓器等，在選擇變壓器時，要根據(jù)原始資料和所設計的變電站的自身特點，在滿足變壓器的可靠性的前提下，要充分考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。</p><p>　　2.1.2 負荷計算</p><p>　　35kV負荷：S35=2×12=24MVA</p><p>　

68、　10kV負荷：S10=12×1.6=19.2MVA</p><p>　　11kV負荷：S110=S35+S10=24+19.2=43.2MVA</p><p>　　2.1.3 臺數(shù)的選擇</p><p>　　由原始資料可知，我們本次設計的變電站是為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)負荷日益增長的需要的110kV降壓變電所，主要是接受110kV的功率，通過主變向35kV和10kV線

69、路輸送，是一個一般的地區(qū)變電站。由于出線中有多回Ⅰ類負荷，停電會對生產(chǎn)造成重大的影響。因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。</p><p>　　為了提高供電的可靠性，防止因一臺主變故障或檢修時影響整個變電站的供電，變電站中一般裝設兩臺主變壓器，互為備用，可以避免因主變檢修或故障而造成對用戶的停電。若變電站裝設三臺主變，雖然供電可靠性有所提高，但是投資較大，接線網(wǎng)絡較復雜，增大了占地面積和配電設備及繼電保護的復

70、雜性，并帶來維護和倒閘操作的許多復雜化，并且會造成中壓側短路容量過大。不宜選用輕型設備?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障的幾率較小，適合遠期負荷的增長和擴建的需要，而當一臺主變壓器故障或檢修時由另一臺主變壓器可帶全部負荷的70%，能保證正常供電，故選擇兩臺主變壓器。</p><p>　　2.1.4 容量選擇</p><p>　　按變電所所建成5～10年的規(guī)劃選擇并適當考慮遠期10－20年的發(fā)展，

71、對城郊變與城郊規(guī)劃結合。</p><p>　　根據(jù)變電所負荷性質和電網(wǎng)結構來確定，對有重要的負荷的變電所應考慮一臺主變停運時，其余主變?nèi)萘吭谟嫾斑^負荷能力后的允許時間內(nèi)能保證用戶1～2級負荷。對于一般性變電所，當一臺主變停運后，期于主變應保證全部負荷的70%～80%。</p><p>　　Se(0.7~0.8)Smax</p><p>　　(0.7~0.8)Smax

72、 = (0.7~0.8)×43.2=30.24~34.56MVA</p><p>　　故選兩臺40MVA的主變壓器就可滿足負荷需求。</p><p>　　2.1.5 繞組數(shù)的選擇</p><p>　　在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，但在變電所內(nèi)需裝設無功補償設備時，主變壓器采用三繞

73、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，比相對應的兩臺雙繞組變壓器的都較少。本次所設計的變電所具有三種電等級，中、低壓側負荷容量均為主變壓器容量的15%以上，考慮到運行維護和操作的工作量，及占地面積等因素，因此選擇三繞組變壓器。</p><p>　　2.1.6 主變調壓方式的選擇</p><p>　　變壓器的電壓調整是用分接開關切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比

74、來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換稱為無激磁調壓，調整范圍通常在±5%以內(nèi)。另一種是帶負載切換，稱為有載調壓，調整范圍可達30%。有載調壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動。且規(guī)程上規(guī)定，對于110kV的變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調壓方式，所以本次設計的變電站選擇有載調壓方式。</p><p>　　2.1.7 連接組別的選擇</p><p>　　變壓器繞組的連接方式

75、必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有Y和△。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用YO連接，35kV亦采用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>　　大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻。</p><p><b>　　故主變參數(shù)如下表：</b></p><

76、;p>　　表2.1 主變參數(shù)表</p><p>　　第三章 短路電流計算</p><p>　　電力系統(tǒng)中出現(xiàn)最多的故障形式是短路，所謂“短路”即是指載流導體互相之間發(fā)生非正常接通的情況，在中性點直接占地的系統(tǒng)中，還有相與地之間的短路。短路故障將使系統(tǒng)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

77、力系統(tǒng)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(tǒng)的設計和運行中，都必須對短路電流進行計算。</p><p>　　3.1 短路電流計算的目的</p><p>　　1）為了進行電氣主接線的確定；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）作為選擇電器

78、設備（斷路器，隔離開關、絕緣子、母線、電纜等）的依據(jù)，選擇導體和電氣；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。</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，接地裝置的設計，也需用短路電流。</p><p>　　4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需

79、以各種短路時的短路電流為依據(jù)。</p><p>　　5）進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算。</p><p>　　3.2 短路電流計算的一般規(guī)定</p><p>　　⑴驗算導體和電氣動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電氣開斷電流所用的短路電流，應根據(jù)本工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建楊后5～10年），校驗短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方

80、式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線要求。</p><p>　?、七x擇導體和電氣用的短路電流，在電氣連接回路中，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>　?、沁x擇導體和電器時，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>　?、葘w和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，以及電器的開斷

81、電流，一般按三相短路驗算。</p><p><b>　　3.3 基本假定</b></p><p>　　短路電流實用計算中，采用以下假設條件和原則：</p><p>　　1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；</p><p>　　2）所有電源的電動勢、相位角相同；</p><p>　　3）系統(tǒng)中的同步

82、和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和磁滯、渦流及導體集膚效應等影響，轉子結構完全對稱，定子三相繞組空間相差120。電氣角度。</p><p>　　4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。</p><p>　　5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中50%負荷接在高壓母線，50%負荷接在系統(tǒng)側。</p><p>　　6

83、）同步電機都具有自動調整勵磁裝置。</p><p>　　7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。</p><p>　　8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。</p><p>　　9）除計算短路電流的衰減時間常數(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>　　10）元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍

84、。</p><p>　　11）輸電線路的電容略去不計。</p><p>　　12）用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。</p><p>　　3.4 短路電流計算點的確定和短路電流計算結果</p><p>　　可能發(fā)生最大短路電流的短路電流計算點有3個，即110kV母線短路（K1點），35kV母線短路（K2）點，10kV電抗器母線短路（K3點）

85、。</p><p>　　短路電流計算結果記下表：(計算過程見計算書)</p><p>　　表3.1 短路電流計算結果</p><p>　　第四章 主要電氣設備選擇</p><p>　　電氣設備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設計的主要內(nèi)容之一，正確的選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運

86、行的重要條件，在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。</p><p>　　4.1 電氣設備選擇的一般條件</p><p>　　盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求都是相同的，電氣設備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱

87、穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p>　　4.1.1 一般原則</p><p>　?、艖獫M足正常進行、檢修、短路和過電壓情況下地要求，并考慮遠景發(fā)展</p><p>　?、茟串?shù)丨h(huán)境條件檢驗</p><p>　?、菓η蠹夹g先進和經(jīng)濟合理</p><p>　　⑷與整個工程地建設標準應協(xié)調一致</p><

88、;p>　?、赏愒O備,減少品種</p><p>　?、蔬x用新產(chǎn)品為應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格，在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應經(jīng)上級批準</p><p>　　4.1.2 按正常工作條件選擇電氣設備</p><p>　?。?）額定電壓：電氣設備的最高允許工作電壓不得低于裝設回路的最高運行電壓。規(guī)定一般電氣設備的最高允許工作電壓為1.15

89、UN,而電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓波動，一般不超過電網(wǎng)電壓UNS的1.15倍。所以一般可以按照電氣設備的額定電壓UN不低于裝設地點的電網(wǎng)的額定電壓UNS，即</p><p><b>　　UN≥UNS</b></p><p>　?。?）額定電流：導體和電器的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度θ0下，導體和電器的長期允許電流IN，應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工

90、作電流Imax，即</p><p><b>　　Imax≤IN</b></p><p>　　由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，按其相應回路的Imax=1.05IN,(IN為電器額定電流)</p><p>　　（3）環(huán)境條件對設備選擇的影響：按當?shù)丨h(huán)境條件校驗電氣設備，在選擇電氣設備或導體時要考慮設備安裝地點的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風

91、速、冰雪、相對濕度、污穢、海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗。</p><p>　　4.1.3 按短路狀態(tài)校驗</p><p>　?。?）短路的熱穩(wěn)定條件</p><p>　　式中：Qk — 在計算時間ts內(nèi)，短路電流的熱效應（KA2S）；</p><p>　　It — t秒內(nèi)設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）；</p>

92、<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。</p><p><b>　　t=td+tkd</b></p><p>　　式中：td — 繼電保護裝置動作時間內(nèi)（S）；</p><p>　　tkd — 斷路的全分閘時間（s）。</

93、p><p>　?。?）電動力穩(wěn)定校驗</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>　　式中：ish Ish — 短路沖擊電流幅值及其有效值；</p><p>　　Ies Ies — 電氣設備允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值。</p><p>　　以

94、下幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：</p><p>　　1) 用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證。</p><p>　　2) 采用有限流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定。</p><p>　　3) 裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定。</p><p>　　4.2 母線的選擇</p>&

95、lt;p>　　4.2.1 母線及各回出線的選擇原則</p><p>　　本設計的母線按最大工作電流選擇：≤ 即最大持續(xù)工作電流要小于等于在該環(huán)境溫度下的導體的長期允許載流量與實際環(huán)境溫度的修正系數(shù)之積， =/ 即最大持續(xù)工作電流與所選擇導線類型在相應的最大負荷利用小時數(shù)下的經(jīng)濟電流密度之比。</p><p>　　導線的動、熱穩(wěn)定校驗：</p><p>　　

96、按熱穩(wěn)定校驗確定母線的最小截面：</p><p>　　—為短路電流的非周期分量，</p><p>　　—短路電流周期分量，</p><p>　　—為所選擇導線的熱穩(wěn)定系數(shù)。</p><p>　　如果計算出的小于所選擇的導線截面積即滿足熱穩(wěn)定的要求。</p><p>　　動穩(wěn)定校驗： </p>

97、<p>　　其中：W—截面系數(shù) </p><p>　　—母線單位條間應力 </p><p>　　—母線短路沖擊電流 </p><p>　　—相間距離取0.75m，</p><p>　　—絕緣子跨距取1.2m </p><p>　　—截面形狀系數(shù)，在相應的形狀曲線上可以查到，只要條間應力加相間應力小于允

98、許應力即滿足動穩(wěn)定要求。</p><p>　　除配電裝置的匯流母線以外，對于全年負荷利用小時數(shù)較大，母線較長（長度超過20米），傳輸容量較大的回路，均應按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面，按S=I/?進行計算。</p><p>　　當無合適規(guī)格的導體時，導體截面可小于經(jīng)濟電流密度的計算截面。</p><p>　　4.2.2 母線選擇結果</p><p&

99、gt;　　表4.1 母線選擇結果表</p><p>　　4.3 斷路器的選擇</p><p>　　4.3.1 斷路器與隔離開關的選擇原則</p><p><b>　　斷路器的選擇原則</b></p><p>　　斷路器是變電所中重要的開關器件，具有滅弧裝置，能夠開斷短路電流和負荷

100、電流，其是母線、變壓器及線路的保護元件。</p><p>　　斷路器種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質可以分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開關技術的發(fā)展，現(xiàn)在變電所設計一般是采用六氟化硫斷路器和真空斷路器，而油斷路器基本上被淘汰。本設計選擇LW6—126I/3150六氟化硫斷路器和ZN5—10/1000室內(nèi)真空斷路器。</p><p>　　額定電壓和電流

101、的選擇</p><p>　　式中 UNS—電網(wǎng)額定電壓</p><p>　　UN —設備的額定電壓</p><p>　　IN —電氣設備的額定電流</p><p>　　Imax—電網(wǎng)的最大負荷電流。</p><p><b>　　開斷電流選擇</b></p><p>　　高

102、壓斷路器的額定開斷電流INbr不應小于實際開斷瞬間短路電流周期分量Ipt即</p><p>　　當斷路器的INbr較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時候，簡化可用INbr≥I〞， I〞為短路電流的有效值。</p><p><b>　　短路關合電流的選擇</b></p><p>　　為了保證斷路器在關合短路電流時的安全，斷路器的額定關合電流INcl不應小

103、于短路電流的最大沖擊值ish。即INcl≥ish</p><p>　　短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗</p><p>　　ies為動穩(wěn)定電流， It為斷路器熱穩(wěn)定電流， t為熱穩(wěn)定時間。</p><p><b>　　隔離開關的選擇原則</b></p><p>　　隔離開關是發(fā)電廠，變電所常用的開關器件，它與斷路器配套使用，但隔離

104、開關不能用來接通或開斷短路電流和負荷電流，其主要功能是：</p><p>　　隔離電壓，檢修時使檢修設備與電源隔離，以確保檢修安全。</p><p>　　倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以改變運行方式，常用隔離開關和斷路器協(xié)同操作來完成。</p><p>　　分合小電流，因隔離開關具有一定的分合小電流和電容電流的能力，可以用來分、合避雷器，電壓互感器，空載母線等&l

105、t;/p><p>　　隔離開關與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗項目相同，但由于隔離開關不能夠開斷、接通短路電流，故不需要進行開斷電流和關合電流的校驗。</p><p>　　4.3.2 斷路器、隔離開關選擇結果</p><p>　　表4.2 斷路器選擇結果表</p><p>　

106、　表4.3 隔離開關選擇結果表</p><p>　　4.4 電流互感器的選擇</p><p>　　4.4.1 電流互感器的選擇原則</p><p>　　種類和型式的選擇：如根據(jù)安裝地在屋內(nèi)還是屋外和其安裝型式（穿墻式，支持式，裝入式等）當電流小于400A時選用一次繞組多匝式，以提高準確度。</p><

107、;p>　　一次回路額定電壓、電流選擇：</p><p>　　，為提高準確精度，所選電流互感器盡量與相近。</p><p>　　準確等級和額定容量的選擇:為保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確等級不得低于所供測量儀表的準確等級，其選擇應遵守相關的規(guī)程?；ジ衅靼催x定準確等級所規(guī)定的額定容量應大于或等于二次側所接負荷即：</p><p>　　、分別為二次側回路中所

108、接儀表和繼電器的電流線圈電阻。為接地電阻取0.1</p><p>　　為連接導線電阻。代入求連接導線的最小截面。</p><p>　　式中、—分別為連接導線截面和計算導線。</p><p><b>　　—導線電阻率，銅</b></p><p>　　與實際的距離L有關系，本設計采用不完全星形接線，</p>

109、<p>　　（4）熱穩(wěn)定校驗： </p><p>　　為熱穩(wěn)定倍數(shù)，由所選的電流互感器參數(shù)可查出</p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗： </b></p><p>　　為動穩(wěn)定倍數(shù)，由所選的電流互感器參數(shù)可查出</p><p>　　4.4.2 電流互感器選擇結果</p><p&g

110、t;　　表4.4 電流互感器選擇結果表</p><p>　　4.5 電壓互感器的選擇</p><p>　　4.5.1 電壓互感器的選擇原則</p><p>　?。?）6-20kV一般是采用樹脂絕緣結構或油浸絕緣結構，當需要零序電壓時，一般采用三相五柱式電壓互感器，35-110kV采用由浸絕緣或氣體絕緣結構，220kV

111、以上，當容量或準確等級滿足要求時，可采用電容式電壓互感器。</p><p>　?。?）用于中性點直接接地系統(tǒng)，其輔助繞組電壓為100kV，用于中性點非直接接地系統(tǒng)時，其輔助繞組電壓為</p><p>　?。?）用于電能計量時，按計量對象準確程度采用相應準確度的電壓互感器。一般是按0.2級或0.5級，用于電壓測量不低于0.5級，用繼電保護為3P級，各準確等級應符合比值差及相位差的規(guī)定要求。&

112、lt;/p><p>　?。?）對于超高電力網(wǎng)快速保護中的電容式互感器，應具有良好的瞬時響應特性。</p><p>　　4.5.2 電壓互感器選擇結果</p><p>　　根據(jù)上述條件，選擇如下：</p><p>　　110kV母線選單相、串級式、戶外式電壓互感器。</p><p>　　35kV母線選單相、戶外式電壓互感器

113、。</p><p>　　10kV母線成套設備配套電壓互感器。</p><p>　　表4.5 電壓互感器選擇結果表</p><p>　　4.6 絕緣子和穿墻套管的選擇</p><p>　　4.6.1 絕緣子和穿墻套管的選擇原則</p><p>　　根據(jù)安裝地點的環(huán)境，選擇屋內(nèi)、屋外

114、或防污式及滿足要求的產(chǎn)品型式，一般戶內(nèi)采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需倒裝時用懸掛式。</p><p><b>　　額定電壓的選擇</b></p><p>　　無論是支柱絕緣子和穿墻套管均應符合產(chǎn)品的額定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓的要求，3-20 kV屋外支柱絕緣子和套管，當有冰雪和污穢時，宜用高一電壓等級的產(chǎn)品。</p><p>　　穿墻套管

115、的額定電流選擇與窗口尺寸配合</p><p>　　具有導體的穿墻套管的額定電流IN應大于或等于最大持續(xù)工作電流Imax。當環(huán)境溫度是40-60度時，導體的θal取85度時IN需修正：</p><p><b>　　動、熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗：</p><p>　　母線型穿墻套管不需要熱

116、穩(wěn)定校驗</p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：</b></p><p><b>　　計算跨距 </b></p><p>　　對于套管：(套管長度)</p><p><b>　　即滿足動穩(wěn)定要求，</b></p><p>　　H1為絕緣子底部到導線水平

117、中心線高度， ,b為導線支持器下片厚度，平放時b=12mm ，H絕緣子高度。</p><p>　　110kV、35kV絕緣子選擇結果</p><p>　　表4.6 110kV、35kV絕緣子結果表</p><p>　　10kV絕緣子選擇結果</p><p>　　表4.7

118、 10kV絕緣子結果表</p><p>　　10kV穿墻套管選擇結果</p><p>　　表4.8 10kV穿墻套管選擇結果表</p><p>　　4.7 避雷器的選擇</p><p>　　對220kV及以下的系統(tǒng)，一般認為雷電過電壓最危險，主要限壓措施是選用殘壓合適的避雷器，而不必采取專門限制