110kv變電站設計論文

1、<p><b>　　緒 論</b></p><p>　　變電站是電力系統的重要組成部分，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，直接影響整個電力系統的安全與經濟運行。電氣主接線是變電站設計的首要任務，也是構成電力系統的重要環(huán)節(jié)。電氣主接線的擬訂直接關系著全站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。 </p

2、><p>　　本次設計為北郊110kV 變電站設計，分為設計說明書、設計計算書、設計圖紙等三部分。本次設計屬于畢業(yè)設計，是在學習了相關的專業(yè)課程（如：《電力系統分析》、《電力系統繼電保護原理》等）的基礎上，并且對各類變電站有所了解之后開始設計的。本次設計是為了我們在走上工作崗位前對電氣工程設計有些細致的了解，并且掌握一定的工程設計方法而進行的。</p><p>　　本次設計主要包括電力系統總體

3、分析、變電站總體分析、主接線的選擇、主變壓器的選擇、站用變壓器的選擇、短路電流的計算、高壓電器設備的選擇、變電站防雷設計等。在主接線的設計時，主要從接線方式的經濟性、靈活性、可靠性三個方面進行比較。主變壓器選擇時，首先要根據現有的負荷方面考慮，其次還要考慮變電站的過負荷能力，還有變電站的發(fā)展前景等。</p><p>　　本文從主接線、短路電流計算、主要電氣設備選擇等幾方面對變電站設計進行了闡述，并繪制了電氣主接線

4、圖、電氣總平面布置圖、110KV變電站斷面圖、直擊雷防護圖等相關設計圖紙。由于本人水平有限，錯誤和不妥之處在所難免，敬請各位老師批評指正。 </p><p>　　第1章 電力系統及變電站總述</p><p><b>　　1.1 系統的構成</b></p><p>　　電力系統是由發(fā)電機、變壓器、輸配電線路和電力用戶的電器裝置連接而成的整體，它

5、完成了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電的任務。電力系統加上熱力發(fā)電廠中的熱能動力裝置、熱能用戶和水電廠的水能動力裝置，也就是加上鍋爐、汽輪機、水庫、水輪機以及原子能發(fā)電廠的反應堆等，稱為動力系統。電力系統中各種電壓的變電站及輸配電線路組成的統一體，稱為電力網。電力網的主要任務是輸送和分配電能，并根據需要改變電壓。</p><p>　　1.2 對電力系統的基本要求</p><p><b&g

6、t;　　1、滿足用電需求</b></p><p>　　滿足國民經濟各部門及人民生活不斷增長的用電需求，保障供給是電力部門的重要任務。電力工業(yè)的發(fā)展迅速，應超前于其他部門的發(fā)展速度，起到先行作用，應該竭力避免由于缺電而使工業(yè)企業(yè)不能充分發(fā)揮其生產能力的情況，應盡量滿足用戶的用電需要。</p><p>　　2、電力生產應遵循安全第一，預防為主的原則</p><p

7、>　　電力系統中發(fā)生的事故是導致供電中斷的主要原因，但是要杜絕事故的發(fā)生非常困難。由于各種用戶對供電的要求不同，我們可以按負荷的重要程度將其分為三類，以此決定保證供電的順序和接線方式。</p><p>　　一類負荷——中斷供電將造成人身事故和重大設備損壞，且難以修復，給國民經濟帶來重大損失。由于一類負荷重要，在正常運行和故障情況之下，系統接線方式必須有足夠的可靠性和靈活性，保證對 用戶的連續(xù)供電。一類負荷要

8、求有兩個以上的獨立電源供電，電源間應能自動切換，以便在任一電源發(fā)生故障時，對這類用戶的供電不至中斷。</p><p>　　二類負荷——中斷供電將造成大量減產和廢品，以至損壞設備，在經濟上造成重要損失。二類負荷需要雙回線路供電。但是當雙回線路有困難時，允許有一回專用線路供電。</p><p>　　三類負荷——不屬于一類、二類負荷的用戶均屬于三類負荷。三類負荷對供電沒有特殊要求，允許長時間停電

9、，可用單回線路供電，但是也不能隨意停電。</p><p><b>　　3、保證電能質量</b></p><p>　　電能的質量指標主要是電壓、頻率和波形等變化不得超出允許范圍。電壓容許變化的范圍是額定電壓的±5%；頻率的允許偏差為50±（0.2—0.5）Hz；波形應該是正弦波形，波形的畸變率非常小。電能質量合格，用電設備能正常并且具有最佳的技術經

10、濟效果；如果變動范圍超過允許值，雖然還沒有中斷供電，但是已經嚴重影響到產品的質量和數量，甚至會造成人身和設備故障，同時對電力系統本身的運行也有危險。因此，必須通過調頻及調壓措施來保證頻率和電壓的穩(wěn)定。</p><p>　　4、保證電力系統運行的經濟性</p><p>　　電能產生的規(guī)模很大。在其生產、輸送和分配過程中，本身消耗的能源占國民經濟能源中的比例相當大，因此，最大限度的降低每1KW

11、/h電能所消耗的能源和降低輸送、分配電能過程中的損耗，是電力部門一項極其重要的任務。電能成本的降低不僅意味著能源的節(jié)省，還將降低各用電部門的成本，對整個國民經濟帶來很大的好處?，F在最廣泛的做法是實行電力系統的經濟運行。按照最優(yōu)化原則分配發(fā)電廠、發(fā)電機組之間的發(fā)電出力及輸電和配電路徑，充分利用水力資源，盡可能采取節(jié)能降耗措施，力爭取得整個現在電力系統最大的、綜合的經濟效益。</p><p>　　1.3 變電站概述

12、</p><p>　　在電力系統不同電壓的電力網間，電壓升高、降低，是通過變壓器完成的。安裝變壓器及開關、測量、保護與控制設備的地方稱為變電站。為了保持電壓質量，有些變電站還安裝了電力系統所需要的電力電容器、靜止補償裝置或調相機等無功補償設備。</p><p>　　變電站的類型按其地位和作用、電壓、結構型式的不同等有不同的種類。</p><p><b>　

13、　第2章 原始資料</b></p><p><b>　　2.1 建站規(guī)模</b></p><p>　　本次設計要求是為滿足工業(yè)發(fā)展的需要新建一個110KV的變電站，向變電站供電的電源：</p><p>　　一個為無窮大電源，距離變電站30km；</p><p>　　另一個為2*50MW電源，距離變電站5km

14、；</p><p>　　要建變電站的一些原始數據有：</p><p>　　1、變電站類型：110KV變電站；</p><p>　　2、電壓等級：110/10KV；</p><p>　　3、主變臺數量為：2臺，16000KVA;</p><p>　　4、出線回數和傳輸容量：</p><p>　　(

15、1) 110KV出線2回</p><p>　　(2) 10KV出線10回</p><p>　　平原機械廠 2000KW；</p><p>　　開拓水泥廠ⅰ、ⅱ 各2000KW；</p><p>　　太行紡紗廠ⅰ、ⅱ 各3000KW；</p><p>　　電器設備廠

16、 1000KW；</p><p>　　鑄造廠 2000KW；</p><p>　　賓館 1000KW；</p><p>　　市化肥廠ⅰ、ⅱ 1500KW。</p><p><b>　　2.2 環(huán)境條件</b>

17、;</p><p>　　1、站址位于北郊，臨近負荷中心，交通方便；</p><p>　　2、有充足的水源平均海拔180米；</p><p>　　3、年最高氣溫：+40℃；年最低氣溫-6℃，最熱月平均最高氣溫35℃;年最熱月平均溫度為25℃。</p><p>　　4、最大風速: 30m/s,屬于我國∨級標準氣象區(qū)。</p><

18、;p>　　第3章主變壓器的選擇</p><p>　　在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯絡變壓器；只供本廠（站）使用的變壓器，稱為廠（站）用變壓器或自用變壓器。</p><p>　　3.1 變壓器容量和臺數的確定原則</p><p>　　主變壓器容量、臺數直接影響主接線的形式和配電

19、裝置的結構。它的確定除了依據傳遞容量的基本原始資料外，還應該根據電力系統5—10年發(fā)展規(guī)劃、傳輸功率大小、饋線回路數、電壓等級以及接入系統的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。如果變壓器容量選的過大，臺數過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能的損耗，設備未能充分發(fā)揮效益；若容量選的過小，將可能“封鎖”發(fā)電機剩余功率的輸出或者會滿足不了變電站負荷的需要，這在技術上是不合理的，因為每千瓦的發(fā)電設備投資遠大于每千瓦變電設備

20、的投資。</p><p>　　變電站主變壓器的容量，一般按5—10年規(guī)劃負荷來選擇。根據城市規(guī)劃，負荷性質，電網結構等綜合考慮確定其容量。對重要變電站，應該考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內，應滿足I類及II類負荷的供電；對一般性變電站，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應該能滿足全部負荷的70%—80%。</p><p>　　1、與系統有強聯系的大、中型

21、樞紐變電站，在一種電壓等級下，主變壓器應不少于兩臺。</p><p>　　2、與系統聯系較弱的中、小型變電站或與系統聯系只作為備用的可以選用一臺變壓器。</p><p>　　3、對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站可以投入三臺變壓器。</p><p>　　主變壓器容量的選擇的計算：</p><p>　　根據相關規(guī)范規(guī)定：選擇變壓器容量

22、要滿足兩個條件：</p><p>　　(1) （2）</p><p>　　其中為變電站最大負荷容量。為變電站的全部重要負荷容量。因此這個變電站的為煉鋼廠用的變電站，負荷全部為重要負荷，上述條件，滿足一個就可以。所以要選用兩臺主變壓器，這次設計的全部負荷如下：</p><p>　　表3-1 變電站負荷分析</p><p>　

23、　=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max+P6max+P7max+P8max+P9max+P10max</p><p>　　=2000+2000+2000+3000+3000+1000+2000+1000+1500+1500＝19000（KW）</p><p>　　=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max+Q6max+Q7max+Q8max+Q9m

24、ax+Q10max</p><p>　　=960+1240+960+1860+1860+750+1500+620+930+1125＝11805（KVar）</p><p>　　S10MAX===22368（KVA）</p><p><b>　　===0.85</b></p><p>　　考慮到負荷的同時率，10kV側最大

25、負荷應為：</p><p>　　=S10MAX=223680.85=19012.8(KVA)</p><p>　　根據《35-110kV變電所設計規(guī)范》3.1.2條規(guī)定“在有一、二級負荷的變電所宜裝設兩臺及以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側電力網取得足夠容量的備用電源時，可裝設一臺主變壓器。”</p><p>　　本設計為110KV變電所，10kV側為負荷，故考慮

26、安裝兩臺主變壓器。</p><p>　　若以一個元件故障作為可靠進行統計，則兩個元件及三個元件的可靠性如下：</p><p>　　（S表示可靠度，R表示故障率）</p><p>　　SII =S2+2SR=S2+2S（1-S）= 2S- S2</p><p>　　SIII = S3+3S2R= S3+3S2（1-S）= 3S2- 2S3<

27、;/p><p>　　SII- SIII =2S- S2-（3S2- 2S3）= 2S- 4S2+2S3 = 2S(S-1)2＞0</p><p>　　可見當以一個元件故障作為可靠統計的話，兩臺變壓器并聯運行的可靠度要超過三臺變壓器并聯，因此應優(yōu)先考慮安裝兩臺主變壓器。</p><p><b>　　主變容量的確定：</b></p>&l

28、t;p>　　根據《35-110kV變電所設計規(guī)范》3.1.3條規(guī)定“裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于60％的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷?！?lt;/p><p>　　故本設計滿足兩個條件：</p><p>　　1、兩臺總容量∑S≧</p><p>　　2、S≧（60－75）％</p><p>

29、　　本變電所按建成后5年進行規(guī)劃，預計負荷年增長率為7%，因此：</p><p>　　∑S＝（1+m）t=19012.8（1+0.07）5=26666(KVA)</p><p>　　式中t為規(guī)劃年限，m為增長率</p><p>　　S=60%∑S＝0.626666=15999.6(KVA)</p><p>　　查產品目錄，選擇兩臺變壓器容量一

30、樣，每臺容量為16000KVA。</p><p>　　根據以上分析結果，最終選擇型號如下：SZ9－16000/110，其型號意義及技術參數如下：</p><p>　　S Z 9 – 16000 / 110</p><p>　　高壓繞組額定電壓等級：110kV </p><p>　　額定容量：16000KVA </p><

31、p><b>　　性能水平代號</b></p><p><b>　　有載調壓方式 </b></p><p><b>　　相數：三相</b></p><p><b>　　表3.2變壓器參數</b></p><p>　　外形尺寸：6100×347

32、0×5480</p><p>　　第4章 變電站主接線基本形式的選擇</p><p>　　4.1 主接線的基本要求</p><p>　　變電站的電氣主接線是由變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線和電纜等電氣設備，按一定的順序連接的，用以表示生產和分配電能的電路。電器主接線又稱為一次接線。電器主接線圖則是用規(guī)定的設備文字符號和圖形符號，按其實際連接順序繪

33、制而成的接線圖，考慮到三相系統對稱，為了分析清晰和方便起見，通常主接線圖用單線圖表示。如果三相不盡相同，則局部可以用三線圖表示。在電器主接線圖中不僅表示了各主要設備的規(guī)格、數量，而且反映了各設備的作用、連接方式和各回路間的相互聯系，從而構成了變電站的主體。</p><p>　　對主接線的基本要求如下：</p><p>　　1、保證供電的可靠性。變電站一次接線應根據用電負荷的等級，保證在各種

34、運行方式下提高供電的可靠性。供電因事故而被迫中斷的機會越少，影響的服務越小，停電時間越短，則主接線的供電可靠性就越高。</p><p>　　2、具有一定的靈活性和方便性。主接線有的可以適應各種運行方式，并且可以靈活的進行方式轉換，不僅在正常運行時可以安全可靠的供電，而且在系統故障或設備檢修時，也能保證非故障和非檢修回路的繼續(xù)供電；改變運行方式簡便、靈活、迅速，停電的時間最短，影響范圍最小；運行中倒閘操作方便。&l

35、t;/p><p>　　3、具有經濟性。設計主接線的時候，可靠性和經濟性之間是矛盾的。欲使主接線可靠、靈活，將導致投資增加。所以必須把技術與經濟兩者綜合考慮，在滿足供電可靠、運行靈活方便的基礎上，盡量使設備的投資費用和運行費用最少。</p><p>　　主要從一下三個方面考慮：</p><p>　　1.投資省。主接線要力求簡單，以節(jié)省一次設備的使用數量；繼電保護和二次回路

36、在滿足技術要求的前提下，簡化配置、優(yōu)化控制電纜的走向、以節(jié)省二次設備和控制電纜的長度；采取措施，限制短路電流，得以選用價廉的輕型設備，節(jié)省開支。</p><p>　　2.占地面積小。主接線的選型和布置方式，直接影響到整個配電裝置的占地面積。</p><p>　　3.電能損耗小。經濟合理的選擇變壓器的類型（雙繞組、三繞組、自耦變、有載調壓等）、容量、數量和電壓等級。</p>&

37、lt;p>　　4.具有發(fā)展和擴建的可能性。在設計主接線時要留有發(fā)展的余地，不僅要考慮最終接線的實現，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工方便。</p><p>　　4.2 主接線的形式</p><p>　　主接線的形式是多種多樣的，其基本形式可以劃分如圖4.1所示。</p><p>　　根據國家有關規(guī)定：對110KV變電站的接線方式，出線為兩回，可以用單母線

38、方式，也可以用橋式接線；而單母線接線方式又可以分為單母線接線和單母線分段接線。橋式接線根據連接橋斷路器的位置又分為內橋和外橋接線兩種方式，接線形式分別簡述如下。</p><p>　　4.2.1 單母線方式接線</p><p>　　單母線接線是一種最原始、簡單的接線,單母線接線所有電源及出線均在同一母線上。其優(yōu)點是簡單明顯，采用的設備少，操作方便，便于擴建，造價低。缺點是供電的可靠性低。母線

39、及母線隔離開關等任一個元件故障或者檢修時，均需要整個配電裝置停電。因此，單母線接線方式一般只在變電站建設初期沒有重要用戶時或者出線回路數不多的單電源小容量的廠（站）中采用。單母線也可以用隔離開關分段。</p><p>　　單母線用隔離開關分段中當母線故障時，雖然全部配電裝置仍需要停電，但是可以用隔離開關將故障的母線分開后，很快恢復非故障段母線的供電。</p><p>　　所以，單母線和用隔

40、離開關分段的單母線接線只適用于出線回路少的配電裝置，并且，電壓等級越高所接的回路數越少。6—10KV級的接線回路數不超過5回；35KV—60KV級不超過3回；110—220KV級不超過2回。 </p><p>　　4.2.2 單母線分段接線</p><p>　　單母線分段接線是采用斷路器將母線分段，通常是分成兩段。單母線采用斷路器將母線分段后可以進行輪換檢修，對于重要用戶，可以從不同段引出

41、兩個回路，當一段母線發(fā)生故障時，由于分段斷路器在繼電保護作用下自動將故障迅速切除，從而保證正常母線段不間斷供電和重要用戶不停電。</p><p>　　單母線分段接線既有單母線接線的簡單明顯，方便經濟的優(yōu)點，又在一定程度上提高了供電的可靠性。但是它的缺點是當一段母線隔離開關故障或者檢修時，該段母線上的所有回路都要長時間停電，所以其連接的回路數一般可以比單母線增加一倍。6—10KV級的接線回路數為6回及以上；35KV

42、—60KV級一般為4—8回；110—220KV級為4回。</p><p>　　4.2.3. 橋式接線方式</p><p>　　當有兩臺變壓器和兩條線路時，在變壓器—線路接線的基礎上，在其中間加一連接橋，則成為橋式接線。橋式接線按照連接橋斷路器的位置，可以分為內橋和外橋接線兩種接線。橋式接線中，四個回路只有三臺斷路器，所以用的斷路器數量最少，接線也最經濟。</p><p&

43、gt;　　內橋式接線的特點是連接橋斷路器在變壓器側，其它兩臺斷路器接在線路上。因此，線路的投入和切除比較方便，并且當線路發(fā)生短路故障時，僅故障線路的斷路器調閘，不影響其他回路的運行。但是，當變壓器故障時，則與該變壓器連接的兩臺斷路器都要調閘，從而影響了一回未發(fā)生故障線路的運行。此外，變壓器的投入與切除的操作比較復雜，需要投入和切除與該變壓器連接的兩臺斷路器，也影響了一回未故障線路的運行。鑒于變壓器屬于可靠性高的設備，故障率遠較線路小，一

44、般不經常切換，因此系統中應用內橋接線的較為普遍。</p><p>　　外橋接線的特點恰好與內橋式接線相反，連接橋斷路器在線路側，其他兩臺斷路器接在變壓器的回路中。所以，當線路故障和進行投入與切除操作時，不影響其他回路運行，故外橋接線只適合于線路短，檢修和倒閘操作頻繁以及設備故障率較小，而變壓器由于按照經濟運行的要求需要經常切換的情況。此外，當電網有穿越性功率經過變電站時，也有采用外橋接線的，因為穿越性功率僅經過連

45、接橋上的一臺斷路器。</p><p>　　為了在檢修出線和變壓器回路中的斷路器時不中斷線路和變壓器的正常運行，有時再在橋行接線中附加一個正常工作時斷開的帶隔離開關的跨條。在跨條上裝設兩臺隔離開關的目的是可以輪換停電檢修任何一組隔離開關。</p><p>　　橋式接線可以展成為單母線分段或雙母線接線，但是需要設計好預留今后發(fā)展時增加的間隔位置，同時擴建時繼電保護和二次回路更改較多，需要在設計

46、時采取措施。</p><p>　　4.2.4 110KV電壓等級接線方式的確定</p><p>　　該變電所110kV出線回路為2回，且本所選擇了兩臺主變壓器，故考慮內、和單母線分段接線或雙母線分段接線。</p><p>　　4.2.5 10KV電壓等級主接線的確定</p><p>　　10KV 此電壓級出線回路數偏中，也多為直接饋線、電壓較

47、低，而且供電負荷中含有大量的一級負荷和二級負荷，為了保證供電的可靠性及靈活性，不至于對重要的電力負荷中斷供電，經過初步考慮采用單母分段主接線形式或單母分段帶旁母的主接線形式；</p><p>　　10KV電壓等級較低，綜合考慮主接線的基本要求和此電壓等級的出線回路不是太多，通過比較最后選擇方案單母分段接線，即采用單母線分段的主接線形式，這種電氣主接線能夠滿足市郊區(qū)各級電力負荷用電要求。</p>&l

48、t;p>　　圖4.2 變電站主接線</p><p><b>　　4.3 本章小結</b></p><p>　　通過本章的設計，我們對110KV、10KV的主接線進行了分析和比較，對其主接線進行了選擇，在110KV側采用單母線分段、10KV采用單母線的主接線形式，使我們了解和熟悉了各個設計的規(guī)程。</p><p>　　第5章 短路電流的計算

49、</p><p>　　5.1 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

50、、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；<

51、/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。</p><p>　　5.2 短路電流計算的一般規(guī)定 </p><p>　　1、驗算導體和電器時所用的短路電流，一般有以下規(guī)定：</p><p>　　(1).電力系統中所有電源

52、都在額定負荷下運行；</p><p>　　(2).同步電機都具有自動調整勵磁裝置(包括強行勵磁)；</p><p>　　(3).短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；</p><p>　　(4).所有電源的電動勢相位角相同；</p><p>　　(5).正常工作時，三相系統對稱運行；</p><p>　　應考慮對短路電流值

53、有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。</p><p><b>　　2、接線方式</b></p><p>　　計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。</p><p>&l

54、t;b>　　3、計算容</b></p><p>　　應按本次工程設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮本工程建成后5～10 年）。</p><p><b>　　4、短路種類</b></p><p>　　一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短

55、路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況進行校驗。</p><p><b>　　5、短路計算點</b></p><p>　　在正常接線方式時，通過電器設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。對于帶電抗器的6～10kV 出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線隔離開關之間的引線、套管時，短路計算點應該取在電抗器前。選擇其余的導體和電器時，短路計算點一般取在電抗器后。<

56、;/p><p>　　5.3 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>　　圖5.1 系統接線</b></p><p>　　1. 基準容量 =100MW 、Ud1=115KV 、Ud2=10.5KV</p><

57、p><b>　　則基準電流</b></p><p>　　I d1= =0.50KA</p><p>　　Id2 = =KA

58、 </p><p><b>　　基準電抗</b></p><p>　　X d1 = =132.25Ω</p><p>　　X d2= =1.10Ω</p><p>　　各種線形的單位電抗統一選0.4Ω/KM</p><p>　　2. 各條架空線路的電抗的標幺值：</p>

59、<p>　　X=30×0.4=0.091</p><p>　　X=30×0.4=0.091</p><p>　　X= 50×0.4=0.151</p><p>　　3.系統和發(fā)電機電抗標幺值：</p><p>　　XD1*= XD2*=14.5%=0.0024</p><p>

60、　　系統在最大、最小運行方式下對應的電抗的標幺值分別為、則</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　４．變壓器的電抗標幺值：</p><p>　　5.短路電流計算公式</p><p>　　短路電流周期分量有效值：&l

61、t;/p><p><b>　　短路沖擊電流峰值：</b></p><p>　　短路全電流最大有效值：</p><p>　　6．在最大運行方式下：</p><p>　　1.當K1點短路時：</p><p>　　圖5.2 K1點短路等效圖</p><p><b>　?。?/p>

62、</b></p><p>　　當母線電壓不變的情況下：</p><p><b>　　==5.9453</b></p><p><b>　　=2.55</b></p><p><b>　　=5.9453</b></p><p><b>

63、;　　三相短路后的容量：</b></p><p>　　2.當K2點短路時：</p><p>　　圖5.3 K2點短路等效圖</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　當母線電壓不變的情況下：</p><p><b>　　==5.7736</b>&

64、lt;/p><p><b>　　=2.55</b></p><p><b>　　=5.7736</b></p><p><b>　　三相短路后的容量：</b></p><p>　　3.當K3點短路時：</p><p>　　圖5.4 K3點短路等效圖</

65、p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　當母線電壓不變的情況下：</p><p><b>　　==6.4252</b></p><p><b>　　=2.55</b></p><p><b>　　=6.4252</b>&

66、lt;/p><p><b>　　三相短路后的容量：</b></p><p>　　4.當K4點短路時：</p><p>　　圖5.5 K4點短路等效圖</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　當母線電壓不變的情況下：</p><p>&l

67、t;b>　　==6.4252</b></p><p><b>　　=2.55</b></p><p><b>　　=6.4252 </b></p><p><b>　　三相短路后的容量：</b></p><p>　　5.由于在最大運行方式下Ｋ１、Ｋ３點查短路電

68、流曲線的查運算曲線得：</p><p>　　0秒短路電流標幺值：I=7.1，=7</p><p>　　2秒短路電流標幺值：I＝2.8，=2.7</p><p>　　4秒短路電流標幺值：I=3，=3.4</p><p><b>　　K點的短路電流：</b></p><p>　　I=7.1=2.227

69、（KA）；</p><p>　　I=2.8=0.878（KA）；</p><p>　　I=3.0=0.941（KA）；</p><p><b>　　K３點的短路電流</b></p><p>　　I=7.0=24.506（KA）；</p><p>　　I=2.7=9.279（KA）；</p&g

70、t;<p>　　I=3.4=11.685（KA）；</p><p>　　7．在最小運行方式下：僅有一臺發(fā)電機投入工作</p><p>　　1.當K1點短路時：</p><p>　　圖5.6 K1點短路等效圖</p><p>　　當母線電壓不變的情況下：</p><p><b>　　==5.611

71、6</b></p><p><b>　　=2.55</b></p><p><b>　　=5.6116</b></p><p><b>　　三相短路后的容量：</b></p><p>　　2.當K2點短路時：</p><p>　　圖5.7 K

72、2點短路等效圖</p><p>　　當母線電壓不變的情況下：</p><p><b>　　==5.4645</b></p><p><b>　　=2.55</b></p><p><b>　　=5.4645</b></p><p><b>　　

73、三相短路后的容量：</b></p><p>　　3.當K3點短路時：</p><p>　　圖5.8 K3點短路等效圖</p><p>　　當母線電壓不變的情況下：</p><p><b>　　==60.7734</b></p><p><b>　　=2.55</b>

74、;</p><p><b>　　=60.7734 </b></p><p><b>　　三相短路后的容量：</b></p><p>　　4.當K4點短路時：</p><p>　　圖5.9 K4點短路等效圖</p><p>　　當母線電壓不變的情況下：</p>&

75、lt;p><b>　　==60.7734</b></p><p><b>　　=2.55</b></p><p><b>　　=60.7734</b></p><p><b>　　三相短路后的容量：</b></p><p>　　表5.1 短路電流計算

76、值</p><p>　　第6章 高壓電氣設備的選擇</p><p>　?。?1 電氣設備選擇的總體概述</p><p>　　導體的選擇主要有：各電壓級的匯流母線、主變引下線、出線以及各電壓級的絕緣子等。電氣設備包括各電壓級的出線斷路器、旁路斷路器、分段斷路器、以及相應的隔離開關、熔斷器等。用于保護和測量用的電流互感器，包括穿墻套管、開關柜的選擇及其一次接線的編號。

77、</p><p>　　６.2 選擇導體和電器的基本條件</p><p>　　依據《導體和電器的選擇設計技術規(guī)定》: 選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓。 </p><p>　　即： </p><p><b>　　其中， </

78、b></p><p>　　一般按照選擇電氣設備的額定電壓。</p><p><b>　　對于導體：</b></p><p><b>　　對于電器：</b></p><p><b>　　的計算方法：</b></p><p><b>　　1、

79、匯流主母線</b></p><p>　?。?） 110KV主母線：按實際功率分布進行計算。</p><p>　?。?） 10kV主母線：</p><p><b>　　2、旁路母線回路</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>

80、;　　3、主變的引下線</b></p><p><b>　　4、出線</b></p><p><b>　　單回線：</b></p><p><b>　　雙回線：</b></p><p><b>　　5、母聯回路</b></p>&

81、lt;p><b>　　。</b></p><p><b>　　6、分段回路</b></p><p>　　其中：K=0.5～0.8 。</p><p>　　7、10KV并聯電容器回路</p><p>　　6.３ 導體和電器的校驗條件</p><p>　　6.３.1 電器

82、選擇的依據</p><p><b>　　1、 斷路器選擇</b></p><p>　　根據規(guī)定：35KV及以下，可選用少油、真空、多油斷路器等，應注意經濟性。35KV—220KV可選用少油、SF6、空氣斷路器等。</p><p>　　綜合考慮，盡量利用經過國家鑒定推薦使用的新產品，又110KV為檢修方便，選用SF6斷路器，10KV側采用真空斷路

83、器。</p><p><b>　　2、隔離開關的選擇</b></p><p>　　隔離開關的型式很多，按安裝地點的不同可分為屋內式和屋外式；按絕緣支柱數目可分為單柱式和雙柱式。它對配電裝置的占地面積有很大影響，選型時應根據配電裝置的特點和使用要求以及經濟技術條件來確定。</p><p>　　由于本設計中均采用手車式斷路器，故10KV側不用選隔離

84、開關。</p><p><b>　　3、電壓互感器選擇</b></p><p>　　電壓互感器是二次回路中測量和保護用的電壓源，通過它反映系統的運行狀況，它的作用是將一次高壓變?yōu)槎蝹鹊牡碗妷罕阌跍y量。</p><p><b>　　4、電流互感器選擇</b></p><p>　　目前電力系統中用的廣

85、泛是電磁式電流互感器，它的原理和變壓器相似，他的特點：一次繞組串聯在電路中，并且很少，電流取決于被測試電路的負荷電流，而與二次側電流的大小無關；二次側的電流繞組阻抗很小，所以它在近于短路的狀態(tài)下運行。</p><p>　　5、絕緣子和穿墻套管</p><p>　　6.４ 電氣設備選擇過程</p><p>　?。?4.1 消弧線圈的容量及型式的選擇</p>

86、<p>　　1、消弧線圈一般選用油浸式裝設在屋內相對<80%場所的消弧線圈。</p><p>　　2、消弧線圈的補償容量，一般按下式計算</p><p>　　Q-補償容量 K-過補償系數</p><p>　　Ue-電網額定電壓/KV Ic-電網或發(fā)電機回路的電容電流/A</p><p>　　3、電網的電容電流

87、計算：</p><p>　?。?）架空線路的電容電流可按下式計算</p><p>　　L-線路的長度 Ic-架空線路的電容電流</p><p>　?。?） 電纜線路的電容電流可按下式計算</p><p>　?。?4.2 最大長期工作電流的計算</p><p><b>　　匯流母線的I：</b&

88、gt;</p><p>　　110KV側： I =1.05I=1.05=132</p><p>　　10KV側： I =1.05I=1.05＝1443</p><p>　?。?4.3 母線選擇</p><p>　　1、110KV母線選擇</p><p>　　按導體長期發(fā)熱允許電流選擇截面</p><

89、;p>　　I K I </p><p>　　式中 ——導體所在回路中最大持續(xù)工作電流。</p><p>　　——在額定環(huán)境溫度時導體允許電流。</p><p>　　K——與實際環(huán)境溫度和海拔有關的綜合修正系數。</p><p>　　K = = =0.81</p>

90、;<p>　　I=0.81170=138（A）>132A</p><p>　　故選擇型號為LGJ-３５的鋼芯鋁絞線，長期允許載流量為170Ａ。</p><p>　　2、10KV母線選擇</p><p>　　查表可選用兩條125８mm矩形鋁導體，單條平放允許電流為1920，集膚效應系數K=1.０８，當環(huán)境溫度為+40c時查附表3得修正系數K=0.8

91、1。</p><p>　　則： I=0.811920=1552（A）>1443</p><p>　?。?4.4 110KV出線斷路器和隔離開關選擇</p><p>　?。?）110KV出線斷路器的選擇</p><p>　　I =132A </p><p>

92、;　　根據110KV出線斷路器的U，I的要求，可選SW3-110G/1200型斷路器</p><p>　　根據前面的計算部分得： I=2.227KA</p><p><b>　　I=0.878KA</b></p><p><b>　　I=0.941KA</b></p><p>　　計算周期分量熱效

93、應：</p><p><b>　　Q ==4.5</b></p><p>　　因t>1s,故不計算非周期分量的熱效應。</p><p>　　Q = Q =4.5</p><p>　?。?）110KV出線隔離開關的選擇</p><p>　　由 U=110KV</p><

94、;p><b>　　I=132A</b></p><p><b>　　Q=4.5</b></p><p><b>　　I=8.977KA</b></p><p>　　可選用GW5-110型號的隔離開關。</p><p>　　6.4.5 110KV主變引下線斷路器和隔離開關的

95、選擇</p><p><b>　　1、斷路器的選擇</b></p><p><b>　　I=132A</b></p><p>　　根據斷路器的U，I的要求，可選SW3-110G/1200型少油斷路器。</p><p>　　根據前面的計算部分得： I=2.227KA</p><p

96、><b>　　I=0.878KA</b></p><p><b>　　I=0.941KA</b></p><p>　　計算周期分量熱效應：</p><p><b>　　Q ==4.5</b></p><p>　　因t>1s,故不計算非周期分量的熱效應。</p&

97、gt;<p>　　Q = Q =4.5</p><p><b>　　2、隔離開關的選擇</b></p><p>　　由 U=110KV </p><p>　　I=132A </p><p><b>　　Q=4.5</b></p><p><b

98、>　　I=8.977KA</b></p><p>　　6.4.6 10KV出線斷路器和隔離開關的選擇</p><p>　　本次選擇以平原機械廠為例：</p><p><b>　　1.斷路器的選擇</b></p><p>　　I =（1+5）=（1+5）=128.3A</p><p&g

99、t;　　根據前面的計算部分得： I=24.56KA</p><p><b>　　I=9.279KA</b></p><p>　　I=11.685KA</p><p><b>　　I=9.702KA</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p&g

100、t;<p>　　短路時的周期分量的熱效應：</p><p>　　Q = =4=525.4</p><p>　　因t>1s,故不計算非周期分量的熱效應。</p><p>　　Q = Q =525.4</p><p>　　2.隔離開關的選擇：</p><p>　　由 U=10KV </p&

101、gt;<p><b>　　I=128.3</b></p><p><b>　　Q=525.4</b></p><p><b>　　I=9.7KA</b></p><p>　　查表可選用GN19-10/1000-80型號的隔離開關。</p><p>　　6.4.7

102、10KV分段斷路器和隔離開關的選擇</p><p><b>　　1、斷路器的選擇</b></p><p><b>　　I=1443Ａ</b></p><p>　　根據斷路器的U，I的要求，查表可選SN10-10Ⅲ/3000型斷路器。</p><p><b>　　2、隔離開關的選擇</

103、b></p><p>　　由 U=10KV </p><p>　　I=1443A </p><p><b>　　Q=525.4</b></p><p><b>　　I=9.702KA</b></p><p>　　可選用GN22-10/2000型號的隔離開關。

104、</p><p>　　6.4.8 10KV主變引下線斷路器和隔離開關的選擇</p><p><b>　　1、斷路器的選擇</b></p><p><b>　　I=1443Ａ</b></p><p>　　根據斷路器的U，I的要求，查表可選SN10-10Ⅲ/3000型斷路器。根據前面的計算部分得：

105、 I=24.56KA</p><p><b>　　I=9.279KA</b></p><p>　　I=11.685KA</p><p><b>　　I=9.702KA</b></p><p><b>　　2、隔離開關的選擇</b></p><p>　　

106、由 U=10KV </p><p>　　I=1443A </p><p><b>　　Q=525.4</b></p><p>　　I=9.702KA。</p><p>　　6.4.9 電壓互感器的選擇</p><p>　　1、110KV側電壓互感器的選擇</p><

107、p>　　根據本次設計的使用條件可選則JDR-110型式的電壓互感器。</p><p>　　2、10KV側電壓互感器的選擇</p><p>　?。?）種類和型式的選擇：三相五柱式油浸式電壓互感器</p><p>　　（2）一次額定電壓和二次額定電壓的選擇</p><p>　?。?）容量和準確級的選擇</p><p>

108、;　　互感器的額定二次容量應不小于電壓互感器的二次負荷。</p><p>　　6.4.10 支柱絕緣子和穿墻套管選擇</p><p>　　1、10KV絕緣子和穿墻套管的選擇</p><p>　　根據母線額定電壓和安裝地點選ZC-10F型。其抗彎破壞負荷F=12250N，絕緣子高度225mm。則：</p><p>　　F =F = = =1

109、13.5(N/m)</p><p>　　H=H+b+h/2=225+12+125/2=299.5mm</p><p>　　F1=0.639200=7350N</p><p>　　F= F H/H=113.5299.5/225=151.1N<7350N</p><p>　　根據工作電壓和額定電流選用CMWF2-20其長度L=625mm，F

110、=39200N</p><p>　　套管窗口尺寸為 220210>36000</p><p><b>　　計算跨度：</b></p><p>　　L=（l+ L）/2=(1+0.625)/2=0.8125m</p><p>　　套管受力 ：F1=0.639200=23520N</p><p>

111、;　　F===1510.3<23520N</p><p>　　2、110KV絕緣子選擇</p><p>　　本次設計選用ZS-110/400普通型棒式絕緣子。</p><p>　　第7章 繼電保護的配置</p><p><b>　　7.1繼電保護</b></p><p>　　選擇性：是指電力

112、系統發(fā)生故障時，保護裝置僅將故障元件切除，而使非故障元件仍能正常運行，以盡量減小停電范圍。</p><p>　　速動性：是指保護快速切除故障的性能，故障切除的時間包括繼電保護動作時間和斷路器的跳閘時間。</p><p>　　靈敏性：是指在規(guī)定的保護范圍內，保護對故障情況的反應能力。滿足靈敏性要求的保護裝置應在區(qū)內故障時，不論短路點的位置與短路的類型如何，都能靈敏地正確地反應出來。</

113、p><p>　　可靠性：是指發(fā)生了屬于它該動作的故障，它能可靠動作，而在不該動作時，它能可靠不動。即不發(fā)生拒絕動作也不發(fā)生錯誤動作。</p><p>　　7.2主變壓器保護配置及整定計算</p><p>　　7.2.1變壓器保護配置</p><p>　　變壓器的故障可以分為油箱外和油箱內兩種故障。油箱外的故障，主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路以及

114、中性點直接接地側的接地短路。這些故障的發(fā)生會危害電力系統的安全連續(xù)供電。油箱內的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損等。油箱內故障時產生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣、燒毀鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱的爆炸。</p><p>　　主保護：電流差動保護、瓦斯保護</p><p>　　后備保護：過電流保護/低壓閉鎖過電流保護

115、/復合電壓閉鎖過流保護/阻抗保護/零序過電流保護/零序過電壓保護/過負荷保護/過激磁保護。</p><p>　　7.2.2縱聯差動保護</p><p><b>　　===</b></p><p><b>　　或=</b></p><p>　　式中—高壓側電流互感器的變比；</p>&l

116、t;p>　　—低壓側電流互感器的變比；</p><p><b>　?。ㄗ儔浩髯儽龋?lt;/b></p><p>　　所以這時Ir=0，實際上，由于電流繼電器接線方式，變壓器勵磁電流，變比誤差等影響導致不平衡電流的產生，故Ir不等于0 ，針對不平衡電流產生的原因不同可以采取相應的措施來減小。</p><p>　　盡管縱聯差動保護有很多其它保護不

117、具備的優(yōu)點，但當大型變壓器內部產生嚴重漏油或匝數很少的匝間短路故障以及繞組斷線故障時，縱聯差動保護不能動作，這時我們還需對變壓器裝設另外一個主保護——瓦斯保護。</p><p><b>　　7.2.3瓦斯保護</b></p><p>　　瓦斯保護有重瓦斯和輕瓦斯之分，它們裝設于油箱與油枕之間的連接導管上。其中輕瓦斯按氣體容積進行整定，整定范圍為：250～300cm

118、3,一般整定在250cm3 。重瓦斯按油流速度進行整定，整定范圍為：0.6～1.5m/s,一般整定在1m/s 。瓦斯保護原理如圖7.3所示。</p><p>　　圖7-1瓦斯保護原理示意圖</p><p>　　7.2.4保護配置的整定</p><p>　　對于本次設計來說，變壓器的主保護有縱聯差動保護和瓦斯保護，其中瓦斯保護一般不需要進行整定計算，所以僅對縱聯差

119、動保護進行整定如下：</p><p>　　(1)避越變壓器的勵磁涌流： </p><p>　　其中為可靠系數，取1.3，而</p><p>　　為變壓器的額定電流。</p><p>　　(2)避越外部短路時的最大不平衡電流：</p><p>　　其中Ktx為電流互感器同型系數，型號相同時取0.5，型號不同時取1，這里為

120、避免以后更換設備的方便故取1；為非周期分量引起的誤差，取1；建議采用中間值0.05；取0.1； 為變壓器外部最大運行方式下的三相短路電流，由前面的計算結果知=995。</p><p>　　(3)躲過電流互感器二次回路斷線的最大負荷電流：</p><p>　　而保護基本側的動作電流?。?lt;/p><p>　　(4)確定差動繼電器的動作電流和基本側差動線圈的匝數：<

121、/p><p>　　差動繼電器的動作電流： </p><p>　　其中為電流互感器的一次側額定電流；</p><p>　　為電流互感器的二次額定電流。</p><p>　　差動線圈匝數： </p><p>　　實際整定匝數選用： </p><p>　　所以繼電器的實際動作

122、電流為： </p><p>　　保護裝置的實際動作電流為： </p><p>　　(5) 校驗保護的靈敏系數:</p><p>　　當系統在最小運行方式下,線路處開環(huán)運行發(fā)生兩相短路時,保護裝置靈敏系數最低,即:</p><p>　　顯然靈敏度滿足要求。其中是變壓器差動保護范圍內短路時總的最小短路電流有名值(歸算到基本側)。是保護的接線系數

123、,這里取1 。</p><p>　　7.3 10KV線路保護</p><p>　　本設計選擇10kV出線平原機械廠作為整定計算</p><p>　　平原機械廠 ＝2000KW，＝0.9，線路全長30公里</p><p>　　已知（由短路電流計算而得來）</p><p>　　平原機械廠線路首端在最小運行方式下＝7.3

124、KA</p><p>　　平原機械廠線路末端在最大運行方式下＝0.9KA</p><p>　　平原機械廠線路末端在最小運行方式下＝0.6KA</p><p>　　根據保護配置10kV出線有電流速斷和過電流配合保護</p><p><b>　　無時限電流速斷保護</b></p><p><b&

125、gt;　　1、動作電流：</b></p><p>　?。?）按躲過線路末端最大短路來整定</p><p>　?。?）躲過變壓器的勵磁涌流</p><p>　　考慮到CT、繼電器的誤差，為保證選擇性，選擇一個可靠性系數,一般在1.15－1.25之間，現按1.25選擇。</p><p><b>　　繼電器動作電流</b

126、></p><p>　　式中為接線系數，兩相不完全星形、三相不完全星形接線其值為1</p><p>　　選DL－11/20繼電器，其整定范圍在5－20A。</p><p><b>　　2、靈敏度檢驗</b></p><p><b>　　，滿足靈敏度要求。</b></p><