110kv終端變電站電氣部分初步設計

1、<p>　　《110kV終端變電站電氣部分初步設計》</p><p><b>　　設計說明書</b></p><p><b>　　××理工大學</b></p><p>　　電氣工程及其自動化專業(yè)</p><p><b>　　二○××年

2、15;月</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　電力工程學院 電氣工程及其自動化 專業(yè) ____級</p><p>　　學生姓名： 學號： </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）題目：110kV終端變電站電氣部分初步設計</p><p

3、>　　畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容:</p><p><b>　　電氣主接線設計；</b></p><p><b>　　所用電設計； </b></p><p><b>　　短路電流計算；</b></p><p>　　導體和設備選擇設計；</p><p>&

4、lt;b>　　配電裝置設計；</b></p><p>　　過電壓保護及防雷規(guī)劃設計；</p><p>　　繼電保護配置規(guī)劃設計；</p><p>　　繪制電氣主接線圖；配電裝置平面布置圖、斷面圖；直擊雷保護范圍圖；</p><p>　　編制設計說明書、計算書。</p><p>　　設計（論文）指導教師

5、： （簽字） </p><p>　　主 管 人： （簽字） </p><p>　　設計題目原始參數(shù)及其它</p><p>　　一、變電所的建設規(guī)模</p><p>　　1、變電所類型： 地區(qū)終端變電所 ；</p><p>　　2、變電所一次設計并建成，計劃安裝兩臺容

6、量 2 ?31.5MVA 有載調(diào)壓變壓器。</p><p>　　二、變電站與電力系統(tǒng)連接情況</p><p>　　1、待設計變電所接入系統(tǒng)電壓等級為110 kV，距系統(tǒng)110 kV變電所 50 km；</p><p>　　2、變電所在系統(tǒng)最大運行方式下的系統(tǒng)阻抗標幺值：110kV系統(tǒng)為 0.13，基準容量Sj=100MVA；</p><

7、;p>　　3、變電所在電力系統(tǒng)中所處的地理位置、供電范圍如圖所示。</p><p><b>　　三、電力負荷水平</b></p><p>　　35kV出線 10 回，距離 28 km， 每回線的輸送容量 3500 kVA，II負荷，cos? = 0.82 ，Tmax=3500h以上；</p><p>　　10kV出線共

8、12 回， III 負荷，cos?= 0.80 ，Tmax=3000h；其中 2 回線路為電纜出線，距離 3 km， 每回線路的輸送容量 1400 kVA；其余為架空線，距離 8 km，每回線路的輸送容量為 1400 kVA；</p><p>　　35/10kV側(cè)無電源；要求負荷的cos?從0.8提高到0.9；</p><p>　　所用電負荷統(tǒng)計為 63 k

9、VA。</p><p><b>　　四、環(huán)境條件</b></p><p>　　海拔 ? 1000m；本地區(qū)污穢等級2級；地震裂度? 7級 ；最高氣溫36?C；最低溫度?2.1?C；年平均溫度18?C；最熱月平均地下溫度20?C；年平均雷電日T=56日/年；其他條件不限。 </p><p><b>　　五、其 它</b>&

10、lt;/p><p>　　設計時間為五周，時間安排、資料收集、參考文獻、設計成果和其它要求等見“畢業(yè)設計指導書”。</p><p>　　正 文 目 錄 </p><p>　　前 言 --------------------------------------------------------------------------------------------

11、------6</p><p>　　一、畢業(yè)設計的目的、意義------------------------------------------------------------------------6</p><p>　　二、電氣設計的地位和作用----------------------------------------------------------------------

12、--6</p><p>　　三、本次設計的題目及參數(shù)------------------------------------------------------------------------6</p><p>　　四、對本次初步設計的要求------------------------------------------------------------------------6&

13、lt;/p><p>　　五、對畢業(yè)設計題目的分析------------------------------------------------------------------------7</p><p>　　六、對本次初步計算的基本認識------------------------------------------------------------------7</p>

14、;<p>　　變電站電氣主接線設計 ----------------------------------------------------------------9</p><p>　　電氣主接線設計知識概述------------------------------------------------------------9</p><p>　　電氣主接線的方案設計--

15、-------------------------------------------------------------12</p><p>　　確定電氣主接線圖---------------------------------------------------------------------16</p><p>　　主變和站用變選擇------------------------

16、---------------------------------------------17</p><p>　　變電站站用電設計---------------------------------------------------------------------18</p><p>　　無功補償設計------------------------------------------

17、---------------------------------19</p><p>　　第二章 短路電流計算 ---------------------------------------------------------------------------21</p><p>　　短路電流計算概述------------------------------------------

18、-------------------------21</p><p>　　短路電流計算-------------------------------------------------------------------------22</p><p>　　短路電流計算結(jié)果表---------------------------------------------------------

19、-------28</p><p>　　第三章 導體和電器選擇設計-------------------------------------------------------------------29</p><p>　　導體和電器選擇設計概述 --------------------------------------------------------29</p>

20、<p>　　導體的選擇與校驗 -----------------------------------------------------------------32</p><p>　　電器設備的選擇和校驗 -----------------------------------------------------------37</p><p>　　電器主接線成果圖-------

21、-----------------------------------------------------------47</p><p>　　第四章 變電站配電裝置設計 -----------------------------------------------------------------48</p><p>　　配電裝置設計知識概述---------------------

22、----------------------------------------48</p><p>　　配電裝置設計-------------------------------------------------------------------------52</p><p>　　配電裝置平面布置圖------------------------------------------

23、----------------------57</p><p>　　第五章 防雷保護和接地裝置設計------------------------------------------------------------59</p><p>　　變電站防雷和接地概述------------------------------------------------------------ 5

24、9</p><p>　　避雷器的配置與選擇----------------------------------------------------------------60</p><p>　　避雷針配置設計----------------------------------------------------------------------61</p><p&g

25、t;　　第六章 繼電保護配置規(guī)劃設計---------------------------------------------------------------66</p><p>　　結(jié) 論------------------------------------------------------------------------------------------------68</p>

26、<p>　　設計總結(jié)與體會------------------------------------------------------------------------------------69</p><p>　　謝 辭----------------------------------------------------------------------------------------

27、---------70</p><p>　　參考文獻 --------------------------------------------------------------------------------------------71</p><p><b>　　附 圖</b></p><p>　　變電站電氣主接線圖（A1） <

28、/p><p>　　高壓配電裝置平面圖（A1）</p><p>　　高壓配電裝置斷面圖（A1）</p><p>　　變電站直擊雷保護范圍圖</p><p><b>　　[關鍵詞] </b></p><p>　　110kV 終端變 初步設計 </p><p>　　電氣主接線

29、 短路電流 高壓設備 配電裝置 防雷保護 繼電保護</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設計是完成教學計劃、實現(xiàn)培養(yǎng)目標的重要教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)和工程實踐能力的教育過程，對學生的思想品德、工作態(tài)度、工作作風和獨立工作能力具有深遠的影響。</p><p>　　一、畢業(yè)設計的目的、意義<

30、/p><p>　　通過畢業(yè)設計的進一步系統(tǒng)學習，可以進一步鞏固和擴大對電氣工程及其自動化專業(yè)三年函授學習所掌握的相關理論知識。課本基礎理論、方法是樹立正確設計思想和設計方法的基本依據(jù)，電氣設計手冊、設計規(guī)程、典型的電氣工程設計實例資料等是設計過程中必不可少的輔助資料。</p><p>　　經(jīng)過畢業(yè)設計，所學專業(yè)理論知識將得到相當?shù)倪\用和實踐，這將使自己所學的理論知識提升到一定的運用層次，為完成

31、實際工程設計奠定扎實的基本功和基本技能。最終達到學以致用的目的。</p><p>　　二、電氣設計的地位和作用</p><p>　　電氣設計在發(fā)變電工程設計的各個階段中都起著主導作用，是工程建設的關鍵環(huán)節(jié)。做好設計工作對工程建設的工期、質(zhì)量、投資費用和建成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。設計是工程建設的靈魂。電氣一次設計的最后方案是安排工程建設項目和組織施工安

32、裝的重要依據(jù)。</p><p>　　三、本次設計的題目及參數(shù)</p><p>　　依據(jù)電力學院成教部的統(tǒng)一計劃，畢業(yè)指導教師的具體安排，在這次畢業(yè)設計中，本人承擔的課題為《110kV終端變電站電氣部分初步設計》。任務書給定的具體設計參數(shù)如下：</p><p>　　1、待設計變電所為110 kV終端變電所，距系統(tǒng)50 km；在系統(tǒng)最大運行方式下的系統(tǒng)阻抗標幺值為 0.

33、13，基準容量Sj=100MVA。</p><p>　　2、電力負荷水平：35kV出線10回，距離28 km， 每回線的輸送容量3500kVA，II負荷，cos? =0.82，Tmax=3500h以上；10kV出線共12回，III負荷，cos?=0.80，Tmax=3000h；其中2回線路為電纜出線，距離3km，每回線路的輸送容量1400kVA；其余為架空線，距離8km，每回線路的輸送容量為1400 kVA。&l

34、t;/p><p>　　3、35/10kV側(cè)無電源；要求負荷的cos?從0.8提高到0.9；所用電負荷統(tǒng)計為63kVA。</p><p>　　4、環(huán)境條件：海拔<1000m；本地區(qū)污穢等級2級；地震裂度<7級；最高氣溫36℃；最低溫度-2.1℃；年平均溫度過18℃；最熱月平均地下溫度20℃；年平均雷電日T=56日/年；其他條件不限。</p><p>　　四、對

35、本次初步設計的要求</p><p>　　根據(jù)設計任務書、設計指導書的要求，并初步分析原始數(shù)據(jù)資料后，基本明確本次變電設計任務，即在規(guī)定的時間內(nèi)完成110kV終端變初步設計。最終得出以下成果：初步設計說明書、計算書合訂本一份；完成以下設計圖：推薦方案電氣主接線圖一張（#1號）；配電裝置平面布置圖一張（#1號）；配電裝置斷面圖一張（#1號）；防雷布置圖一張（#3號）。</p><p>　　五、

36、對畢業(yè)設計題目的分析</p><p>　　①、本次設計變電站要求的程度為初步設計。</p><p>　　②、變電站的建設規(guī)模：2×31.5MVA 110kV終端變電站，變電所一次設計并建成，主變采用有載調(diào)壓變壓器。</p><p>　　③、在系統(tǒng)中的地位：本次設計的變電站為110kV終端變，在電力系統(tǒng)中，終端變劃分為一般變電站。</p>&

37、lt;p>　?、?、與電力系統(tǒng)的連接情況：本變電站連接的系統(tǒng)容量3000 MVA，本站容量占系統(tǒng)容量的：63 MVA ÷3000 MVA =2.1%（<15%），本變電站在該系統(tǒng)中不是重要負荷。</p><p>　　⑤、電力負荷水平：35kV出線10回，均為 II類負荷， 10kV出線共12回，均為III類負荷。</p><p>　　⑥、對所給設計參數(shù)做進一步分析計算，

38、可得以下具體參數(shù)：</p><p>　　35kV側(cè)負荷總?cè)萘浚?0回×3.5MVA×0.82=28.7 MVA，</p><p>　　10kV側(cè)負荷總?cè)萘浚?2回×1.4MVA×0.8＋0.063 MVA（站用） =13.5 MVA。</p><p>　　本站總負荷容量：28.7 MVA＋13.5 MVA=42.2 MVA，&

39、lt;/p><p>　　本站總負荷的70%時容量：42.2 MVA×0.7=29.5 MVA（< 單臺變壓器容量31.5MVA），</p><p>　　常年經(jīng)濟運行容量取總?cè)萘康?0%時容量：2×31.5MVA×0.7=44.1 MVA，（經(jīng)濟運行容量一般取總負荷容量的0.6～0.8，這里取為0.7）。</p><p>　　10年后總

40、負荷容量：取負荷自然增長率為4%時，10年后總負荷容量：42.2 MVA×e10×0.04=62.9 MVA。（《發(fā)電廠電氣部分》P35公式L=L0emx）</p><p><b>　　以上結(jié)果說明：</b></p><p>　　1）、本站常年經(jīng)濟運行容量與供出負荷容量基本持平，本站能保持常年經(jīng)濟運行。</p><p>　　

41、2)、滿足當一臺變壓器停運，另一臺變壓器要能承擔本站總負荷的70%以上容量的要求。</p><p>　　3)、10年后本站變壓器容量將全部被帶滿。</p><p>　　六、對本次初步計算的基本認識</p><p>　　1）、待設計變電站為一般變電站，在系統(tǒng)中不是重要負荷，負荷水平均為II類負荷以下。根據(jù)《變電站設計技術規(guī)程》、《電力工程電氣設計手冊》的相關規(guī)定，對待

42、設計變電站可靠性要求不高，對經(jīng)濟性要求相對要高些，這是本次電氣主接線初步設計的基本原則點。</p><p>　　2）、變電站電氣主接線及配電裝置畢業(yè)（初步）設計，重在設計過程、設計分析、設計思路的清晰和完整，重在撐握和運用正確的設計方法。</p><p>　　3）、由于初步設計只是解決方案問題，所以，不要求做得很詳細具體，很深入。但初步設計內(nèi)容必須完整，初步設計內(nèi)容大致包括以下幾部分：①說

43、明書，②計算書（短路電流計算及電氣設備選擇），③圖紙（主接線圖、總平面布置接線圖、斷面圖、主要設備材料匯總表），④工程概算（由概算人員完成，對工程的費用做近似估計）。</p><p><b>　　4）、主接線圖</b></p><p>　　這是最重要的一張圖紙，是所有其它圖紙的依據(jù)。主接線圖除了要表明各種電氣設備有相互聯(lián)系以外，還應表明設備的規(guī)范，防侵入電波及感應雷的

44、措施，中性點接地方式，電壓互感器及電流互感器的配置等。</p><p>　　5）、總平面布置接線圖</p><p>　　總平面布置接線圖上應清晰表明各種電氣設備的相互距離，其中包括縱向尺寸和橫向尺寸兩種，縱向尺寸反映從圍墻起經(jīng)各種設備、道路、變壓器、室內(nèi)配電裝置、出線構(gòu)架，直到另一圍墻為止的距離。橫向尺寸表達各并列間隔內(nèi)部以及間隔和間隔之間的距離等。</p><p>

45、;<b>　　6）、斷面圖</b></p><p>　　根據(jù)主接線和總平面布置方式的不同，應有相應的斷面圖，一般包括出線間隔、進線（即變壓器回路）間隔、母聯(lián)間隔、分段間隔、電壓互感器及避雷器間隔、所用電間隔等</p><p>　　7）、對變電所設計的要求</p><p>　　(1)、設計要符合各項技術經(jīng)濟政策。</p><p

46、>　　(2)、設計要做到節(jié)約用地，不占良田，少占農(nóng)田，技術先進，經(jīng)濟合理，安全可靠，確保質(zhì)量。</p><p>　　(3)、要積極推廣和采用經(jīng)生產(chǎn)實踐證明是行之有效的新技術、新設備，并盡量采用標準化構(gòu)件和系列產(chǎn)品。</p><p>　　(4)、設計要考慮到發(fā)展的可能性，其規(guī)模應按5～10年遠景來規(guī)劃。為節(jié)省一次投資，可根據(jù)實際負荷增長的需要分期建設。</p><p

47、>　　變電所電氣主接線設計</p><p>　　變電所主接線設計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，并根據(jù)本變電所在系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、負荷情況、工程特點、周圍環(huán)境條件等，確定合理的設計方案。 電氣主接線設計，一般分以下幾步：</p><p>　　擬定可行的主接線方案：根據(jù)設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，擬定出若干可行方案，內(nèi)容包括主變壓器型式、臺數(shù)和容量，以及各電壓級配電

48、裝置的接線方式等。</p><p>　　經(jīng)濟比較：依據(jù)對主接線的基本要求，從技術上論證各方案的優(yōu)、缺點，淘汰一些較差的方案，保留 2?3個技術上相當?shù)妮^好方案，進行計算，選擇出經(jīng)濟上的最佳方案后，確定最優(yōu)主接線方案。</p><p>　　短路計算：依據(jù)所確定的主接線，進行短路計算。</p><p>　　設備選擇：依據(jù)短路計算結(jié)果，選擇設備。</p>&

49、lt;p>　　繪制電氣主接線單線圖。電氣主接線一般按正常運行方式繪制，采用全國通用的圖形符號和文字代號，并將所用設備的型號、發(fā)電機主要參數(shù)、母線及電纜截面等標注在單線圖上。單線圖上還應示出電壓互感器、電流互感器、避雷器等設備的配置及其一次接線方式，以及主變壓器接線組別和中性點的接地方式等。</p><p>　　電氣主接線設計知識概述</p><p><b>　　電氣主接線設

50、計依據(jù)</b></p><p>　　變電所電氣主接線設計，以下列各點為基本設計依據(jù)：①根據(jù)畢業(yè)指導教師具體安排的課題和《設計任務書》要求；②根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用；③根據(jù)變電站的最終建設規(guī)模；④根據(jù)變電站負荷的大小和重要性；⑤根據(jù)系統(tǒng)備用容量的大??；⑥根據(jù)變電所主接線設計的具體參數(shù)。</p><p>　　電氣主接線設計的基本要求</p><p&g

51、t;<b>　　可靠性要求</b></p><p>　　供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應滿足這個要求。對可靠性應注意的問題：應重視國內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析。主接線可靠性的衡量標準是運行實踐。主接線的可靠性要包括一次部分和相應組成的二次部分在運行中可靠性的綜合。主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠程度，采用可靠性高的電氣設備可以簡化接線。要考慮所設計

52、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。主接線可靠性的具體要求如下：</p><p>　　斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電。</p><p>　　斷路器或母線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，并保證對一級負荷及全部或大部分二級負荷的供電。</p><p>　　盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。</p><p>　　大機組超高

53、壓電氣主接線應滿足可靠性的特殊要求。</p><p><b>　　靈活性要求</b></p><p>　　主接線應滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。</p><p>　　調(diào)度時，應可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)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(diào)度要求。</p><p>　　

54、檢修時，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><p>　　擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓氣或線路而不互相干擾，并且對一次和二次的改建工作量最少。</p><p><b>　　經(jīng)濟性要求</b></p><p>

55、;　　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>　　主接線應力求簡單，以節(jié)省短路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備。</p><p>　　要能使繼電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備和控制電纜。</p><p>　　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>　　如能

56、滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求，110kV及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。</p><p>　　占地面積?。褐鹘泳€設計要為配置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。</p><p><b>　　電能損失少</b></p><p>　　經(jīng)濟合理地選擇變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自藕變壓器）、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。在系統(tǒng)規(guī)

57、劃設計中，要避免建立復雜的操作樞紐，為簡化主接線，發(fā)電廠、變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。</p><p>　　6～220 kV高壓配電裝置的常用電氣主接線條文說明</p><p><b>　　單母線接線</b></p><p>　　優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。</p><p&g

58、t;　　缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障母線段分開才能恢復非故障段的供電。</p><p>　　適用范圍：一般只適用于一臺主變壓器的以下三種情況：</p><p>　　6～10 kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。</p><p>

59、;　　35～63 kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。</p><p>　　110～220 kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回。</p><p><b>　　單母線分段接線</b></p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回

60、路，有兩個電源供電。</p><p>　　當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　當一段母線或母線隔離開關發(fā)生故障該母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。</p><p>　　當出線為雙回路時，常使架空線路出

61、現(xiàn)交叉跨越。</p><p><b>　　適用范圍：</b></p><p>　　6～10 kV配電裝置的出線回路數(shù)為6回及以上時。</p><p>　　35～63 kV配電裝置的出線回路數(shù)為4～8回時。</p><p>　　110～220 kV配電裝置的出線回路數(shù)為3～4回時。</p><p>

62、<b>　　雙母線接線</b></p><p>　　雙母線的兩組母線同時工作，并通過母線聯(lián)絡斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上。由于母線繼電保護的要求，一般某一回路定與某一組母線連接，以固定連接的方式運行。</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒換操作

63、，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速灰復供電；檢修任一回路的隔離開關，只停該回路。</p><p>　　調(diào)度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上能靈活的適系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。</p><p>　　擴建方便。向雙母線的左右任一方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷均勻分配。不會引起原有回路的停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置，

64、以致連接不同的母線段時不會象單母線分段那樣導致出線交叉跨越。</p><p>　　便于試驗。當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　增加一組母線就需要增加一組母線隔離開關。</p><p>　　當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換

65、操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關誤操作，需要在隔離開關和斷路器之間裝設連鎖裝置。</p><p><b>　　適用范圍：</b></p><p>　　當出線回路數(shù)或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復供電、母線或母線設備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運行調(diào)度對接線的靈活性有一定要求時采用，各級電壓采用的具體條件如下：</p>

66、<p>　　6～10 kV配電裝置，當出線回路數(shù)較多，當短路電流較大、出線需要帶電抗器時。</p><p>　　35～63 kV配電裝置，當出線回路數(shù)超過8回時；或連接的電源較多、負荷較大時。</p><p>　　110～220 kV配電裝置的出線回路數(shù)為5回及以上時；或其在系統(tǒng)中居重要地位，出險回路數(shù)為4回及以上時。</p><p><b>

67、;　　增設旁路母線</b></p><p>　　為了保證單母線分段或雙母線的配電裝置在進出線斷路器檢修時不中斷對用戶的供電，可在需要的時候增設旁路母線，以便提高供電可靠性，減少負荷停電時間，但這會導致投資增加。</p><p>　　電氣主接線的方案設計</p><p>　　根據(jù)《變電站設計技術規(guī)程》、《電力工程電氣設計手冊》的規(guī)定，結(jié)合第一節(jié)相關條文說明

68、及前言對設計任務的分析，在理解設計任務給定參數(shù)的基礎上，擬訂本次設計各電壓等級側(cè)適合要求的若干個主接線方案，并進行技術和經(jīng)濟比較，得出最優(yōu)接線方案。</p><p>　　各電壓等級側(cè)電氣主接線的方案選擇</p><p>　　前言中已分析說明了待設變電站的特點，在對設計課題進一步分析理解的基礎上，將待定變電站各電壓等級側(cè)能滿足規(guī)程要求并適合本次設計要求的電氣主接線類型依次說明如下。</

69、p><p><b>　　10kV側(cè)：</b></p><p>　　已知出線12回，考慮要提高功率因素，必須進行電容補償，需增加2個備用回路；考慮站用電需要，10 kV出線還需增加2個備用回路，共需備用4個回路。則10 kV側(cè)出線共16回。</p><p>　　根據(jù)《35～110kV變電所設計規(guī)范》第3.2.5條的規(guī)定，規(guī)定原文“當變電所裝有兩臺主變

70、壓器時，6～10kV 側(cè)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。當6～35kV 配電裝置采用手車式高壓開關柜時不宜設置旁路設施”。</p><p>　　本設計10kV配電裝置擬用屋內(nèi)布置開關柜接線形式進出線，且為終端變，具備停電檢修斷路器的條件。因此，首先將單母線分段帶旁路接線否定。</p><p>　　本次設計的變電站，10kV側(cè)

71、入圍的電氣主接線類型有單母線分段接線與雙母線接線二種?，F(xiàn)將10 kV側(cè)二種接線方案進行可靠性、經(jīng)濟比較如下。</p><p>　　二種接線方案可靠性（優(yōu)缺點）比較如下表： </p><p>　　對于本次要求設計的變電站主接線技術可靠性而言，上述二種接線方案均能滿足接線要求，且雙母線接線方案優(yōu)于單母線分段方案。但可靠性要求不是本次設計變電站要求的重點，還需進一步做經(jīng)濟性比較后，方可確定最優(yōu)接

72、線方案。</p><p>　　二種接線方案經(jīng)濟性比較</p><p>　　（實際上，雙母線接線與單母線分段接線在經(jīng)濟上是不可比的，但為了學習主接線經(jīng)濟比較的方法，將上述兩接線議案較牽強的做經(jīng)濟比較如下。）</p><p>　　經(jīng)濟性比較是本次設計變電站要求的重點。換言之，它是取舍電氣主接線方案的重要依據(jù)。</p><p>　　在經(jīng)濟比較中，一

73、般有綜合投資（包括主要設備及配電裝置的投資）和年運行費用兩大項。本設計中，只對各方案中配電裝置不同部分的綜合投資進行比較，年運行費用比較因參數(shù)不全等原因省略不做。</p><p>　　配電裝置的綜合投資的計算，是依據(jù)各種不同母線接線形式，均按一定規(guī)模并計入相應配電設備成本投資后，計算出該配電裝置的全部投資（基礎值）；然后根據(jù)實際情況, 再計入增加或減少若干個對應回路數(shù)的投資，最終求得各入選方案的全部投資。比較過程

74、中，采用參考類似接線方案的方法。</p><p>　　參考《發(fā)電廠電氣設計》P41‘6～10kV屋內(nèi)配電裝置投資’表，取該表對應參考數(shù)據(jù)如下表：（萬元）</p><p>　　本次設計變電站10kV出線共16回, 參考上表數(shù)據(jù),分別計算上述兩方案的配電裝置的綜合投資:</p><p>　　單母線分段方案=7.5+(16－6)×0.55=13（萬元）</

75、p><p>　　雙母線接線方案=15.1+(16－6)×1.0=25.1（萬元）</p><p>　　很明顯，雙母線接線方案綜合投資多于單母線分段方案。</p><p>　　也可從配電裝置主要設備使用數(shù)量上,對上述兩方案進行分析比較如下表：</p><p>　　同樣可以看出，在主要設備的使用數(shù)量上，雙母線接線方案多于單母線分段方案。（主

76、要設備的使用數(shù)量增加是投資增加的直接原因，也是導致年運行費用增加的直接原因）。</p><p>　　10kV側(cè)主接線結(jié)論：</p><p>　　通過以上分析、比較，在本次待定變電站設計10kV側(cè)，最優(yōu)接線方案為單母線分段接線。</p><p>　　10kV母線上一共布置10kV負荷16回，均為III類負荷，功率因素cos?=0.80，經(jīng)后續(xù)補償后，可達cos?=0.

77、90，線路年利用小時數(shù)Tmax=3000h，其中，架空線路出線10回，每回線路配電距離為8km，輸送容量為1400kVA；電纜線路出線2回，每回線路配電距離3km，輸送容量1400kVA；備用回路4回。</p><p><b>　　35kV側(cè)：</b></p><p>　　35kV側(cè)已知最終出線10回，根據(jù)《35～110kV變電所設計規(guī)范》第3.2.3條、第3.2.4

78、 條的規(guī)定，規(guī)定原文“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，宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。35～63kV線路為8 回及以上時，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”；“在采用單母線分段單母線或雙母線的35 ～110kV 主接線中當不允許停電檢修斷路器時可設置旁路設施”。</p><p>　　首先將帶旁路接線方案否定，理由同

79、10kV側(cè)。</p><p>　　做進一步分析知，擴大橋形、單母線接線方案只適用于出線回路較少的接線中，對本站10回35kV出線而言，顯然不宜采用。</p><p>　　因此，35kV側(cè)入圍的接線方案只有雙母線接線和單母線分段兩種方案。</p><p>　　35kV側(cè)兩種接線方案優(yōu)缺點比較同10kV側(cè)，經(jīng)濟性比較也同10kV側(cè)。這里不重復。</p>&

80、lt;p>　　對主接線可靠性而言，雙母線接線方案優(yōu)于單母線分段方案，對經(jīng)濟性而言，單母線分段方案優(yōu)于雙母線接線方案。到底選誰呢？</p><p>　　從建設終端變電站的根本出發(fā)點來看，其目標就是為了滿足供電負荷的需要，達到多供電、多讓用戶滿意的目的。這就要求供電必須安全、可靠、穩(wěn)定，必須保證大多數(shù)用戶的正常用電需要。電氣主接線的可靠是以上一切的基礎。本次設計變電站35kV側(cè)10回負荷出線容量：10回

81、5;3.5MVA=35 MVA，占本站總?cè)萘康陌俜直葹椋?5÷63=56%，可見，35kV負荷在本站的地位很重，必須首先保證其供電可靠性，才能讓大多數(shù)用戶滿意。因此，本站35kV側(cè)電氣主接線選擇可靠性占優(yōu)的雙母線接線方案。</p><p>　　35kV側(cè)接線方案結(jié)論：</p><p>　　35kV側(cè)電氣主接線選擇雙母線接線方案。</p><p>　　35k

82、V母線共布置35kV出線10回，每回輸送距離28km，輸送容量3500kVA，均為II負荷，功率因素cost? =0.82，線路年利用小時數(shù)Tmax =3500h以上，本設計中取Tmax =4000h。</p><p><b>　　110kV側(cè)</b></p><p>　　需先確定其進線回路后，才可以選擇滿足規(guī)程要求的電氣主接線類型?，F(xiàn)將回路確定分析、計算如下。<

83、;/p><p>　　110kV側(cè)進線回路數(shù)及導線選擇</p><p>　　本變電站主變?nèi)萘繛?×31.5MVA=63 MVA，電源距離為50km，總負荷容量42.2 MVA，全年經(jīng)濟運行容量取全部容量的70%，即：63 MVA×70%=44.1 MVA。 </p><p><b>　　導線選擇</b></p>&

84、lt;p>　　根據(jù)《架空線路設計規(guī)程》要求，對年利用小時數(shù)大，傳輸容量大，長度在20m以上的導體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。其計算公式為：</p><p><b>　　S= Ig / J</b></p><p>　　式中，S為導體的經(jīng)濟截面（mm2）（待求值）, Ig為回路最大持續(xù)工作電流（A），J為經(jīng)濟電流密度（可查《發(fā)電廠電氣部分》P114圖4-26）。

85、</p><p>　　本變電站110kV進線導線按上計算公式確定經(jīng)濟截面。因任務書要求35kV線路Tmax = 3500h以上，所以，取本站110kV進線年利用小時數(shù)Tmax=4000h，查《發(fā)電廠電氣部分》P114圖4-26，得J=1.28 A/mm2，</p><p>　　按S=UI計算最大持續(xù)工作電流：</p><p>　　Ig=S÷U= 63 MV

86、A÷（×110kV）=330.7A；</p><p>　　將已知值代入計算公式：</p><p>　　S = Ig /J=330.7÷1. 28 =258（mm2）</p><p>　　查《電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料》P115 附表1-21 ‘LGJ鋼芯鋁絞線規(guī)格及長期允許載流量’表，本站110kV進線導線選用LGJ-240/3

87、0型鋼芯鋁絞線便可滿足要求，LGJ-240/30型導線參數(shù)為：計算截面為275.96 mm2（＞S=258mm2），＋80℃時他長期允許載流量為662A（＞Ig=330.7A）。</p><p>　　根據(jù)《設計規(guī)程》的相關規(guī)定，當導線所選型號高于LGJ-70時，可不做電暈電壓校驗。本設計不對LGJ-240/30型導線做電暈電壓校驗。</p><p><b>　　回路數(shù)選擇<

88、/b></p><p>　　查《電力系統(tǒng)課程設計及畢業(yè)設計參考資料》P24 表3-1‘各電壓等級線路合理輸送容量及輸送距離’表，110kV單回線路合理輸送容量為10～50 MVA（＞本站總負荷容量44.2 MVA），合理輸送距離150～50km（＞本站電源距離50km ）。</p><p>　　因此，將本站110kV進線確定為單回LGJ-240/30型導線供電，已能滿足輸送容量及輸送

89、距離要求。</p><p>　　確定110kV側(cè)電氣主接線類型</p><p>　　已知本110kV變電站進線為一個回路， 該回線帶本站2臺主變。根據(jù)《35～110kV變電所設計規(guī)范》第3.2.3條的規(guī)定，規(guī)定原文“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，宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。35～63kV線路為8 回及以上時，可采用雙

90、母線接線。110kV線路為6 回及以上時宜采用雙母線接線”。可知，滿足規(guī)程要求并適合本設計110kV側(cè)的電氣主接線類型只有單母線接線一種類型。</p><p>　　110kV側(cè)電氣主接線初選接線方案唯一，即單母線接線，其優(yōu)缺點如下表：</p><p>　　110kV側(cè)接線方案結(jié)論：</p><p>　　110kV變電站進線選定為一個回路。110 kV側(cè)電氣主接線為單

91、母線接線，該母線帶2臺31.5MVA有載高壓變壓器。</p><p><b>　　確定電氣主接線圖</b></p><p>　　以上對各電壓等級側(cè)電氣主接線已選擇，其結(jié)果是：110kV采用單母線接線，35kV采用雙母線接線，10kV采用單母線分段接線。任務書中已給定本站變壓器為2臺31.5MVA有載調(diào)壓變壓器。經(jīng)計算110kV進線一回，35kV出線10回，10kV出線

92、16回；根據(jù)以上基本參數(shù)，將本次設計變電站電氣主接線簡易圖確定如下。經(jīng)后續(xù)設計后，再進一步完善主接線圖。</p><p><b>　　主變和站用變選擇</b></p><p>　　根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》、《變電站設計技術規(guī)程》的規(guī)定，及任務書給定的參數(shù)，選擇變壓器。</p><p>　　110 kV主變壓器的選擇及主要參數(shù)</p&g

93、t;<p>　　兩臺容量 2 ?31.5MVA有載調(diào)壓變壓器，涉及110kV、35kV、10kV三個電壓等級。</p><p>　　根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》第五章‘主變壓器選擇’P217的規(guī)定，①相數(shù)選擇主要要考慮：制造條件、可靠性要求、運輸條件等因素，②繞組數(shù)量選擇主要依據(jù)：在具有三種電壓等級的變電站中，若通過主變各側(cè)繞組的功率均達該變?nèi)萘康?5%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站裝置有無功補

94、償設備時，主變宜采用三繞組變壓器。③繞組連接方式選擇主要要考慮：變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運行。在我國，電力系統(tǒng)變壓器繞組連接方式只有Y、△兩種，一般規(guī)定，110kV及以上側(cè)變壓器繞組采用Y連接，35kV側(cè)繞組也采用Y連接，35kV以下側(cè)采用△連接。④對于110kV及以下變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。</p><p>　　因此，本站主變宜選擇三相三繞組有載調(diào)壓變壓器，現(xiàn)

95、將本站主變具體型號和相關參數(shù)說明如下。</p><p>　　查《電力系統(tǒng)課程設計畢業(yè)設計參考資料》P106附表1-13‘110 kV三繞組有載調(diào)壓變壓器’表，本設計110 kV主變選擇為SFSZL7-31500/110，得以下參數(shù)。 </p><p>　　110kV主變壓器選擇結(jié)果表</p><p>　　10 kV站用變壓器的選擇及主要參數(shù)</p>

96、<p>　　本設計任務書已確定了本站站用電負荷為63 kVA。</p><p>　　按《變電站設計技術規(guī)程》的規(guī)定，變電站站用變負荷一般按Ⅱ類負荷考慮，一般采用0.4kV電壓等級供出。按上述原則確定本次設計變電站的站用變，已能滿足供電要求。</p><p>　　站用變選擇容量時，需考慮10%的備用容量，并取功率因素cos? =0.9，則本站用變最終需選擇最大容量應≥63 kVA&

97、#215;1.1/0.9=77 kVA。取80kVA</p><p>　　有載調(diào)壓變電站一般裝設兩臺站用變，因此，本站用變負荷考慮由本站10kV側(cè)的兩段母線各出一個回路供電，采用10kV雙繞組變壓器。</p><p>　　現(xiàn)將本站站用變具體型號和相關參數(shù)說明如下。</p><p>　　查《電力系統(tǒng)課程設計畢業(yè)設計參考資料》P98附表1-6‘10 kV雙繞組變壓器’表

98、，本設計10 kV站用變選擇為S9-80/10，得以下參數(shù)。 </p><p>　　10kV站用變壓器選擇結(jié)果表</p><p><b>　　變電站站用電設計</b></p><p>　　根據(jù)《電力工程設計手冊》、《變電站設計技術規(guī)程》的規(guī)定，變電站站用電負荷，其可靠性要求不如發(fā)電廠那樣高。站用電負荷一般由變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和

99、硅整流設備、空氣壓縮機、油處理設備、檢修工具以及站用采曖、通風、照明、供水等部分組成。這些負荷都不大，因此，變電站站用電一般只需0.4kV電壓等級一級供出，常采用動力與照明混合供電的方式進行。</p><p>　　本次設計任務書中，對站用電負荷未提出特殊性要求，因此，本站用電接線方案按常規(guī)設計考慮，即，0.4kV站用電母線采用低壓斷路器（自動空氣開關）進行分段，各用電負荷以低壓成套配電裝置供電，并將負荷平均地布置

100、、分配在0.4kV各段母線上，高壓側(cè)（10kV）采用高壓斷路器進行負荷控制?？紤]站用變在本站的地位和重要性，分別將本站兩臺站用變接于10kV分段母線的各段上，這樣有利于站用變互為備用。</p><p>　　以80kVA的站用電變負荷全部帶滿來確定站用負荷回路的最大電流：I=S/U=80/（×10）=4.82A?，F(xiàn)將站用電接線圖繪制如下，設備具體選型見后續(xù)章節(jié)。</p><p>&

101、lt;b>　　無功補償設計</b></p><p>　　根據(jù)任務書要求，本次設計變電站要求對10kV側(cè)進行無功補償設計。初始條件為：35/10kV側(cè)無電源，要求10kV側(cè)負荷的功率因素cos?從0.8提高到0.9。</p><p>　　根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》第九章的相關說明，無功功率包括容性無功功率及感性無功功率兩部分的內(nèi)容。因此，無功補償設計需要做電容補償、電抗補

102、償兩部分計算。</p><p><b>　　原則性條文說明：</b></p><p>　　電力系統(tǒng)的平衡是保證電壓質(zhì)量的基本條件。無功功率平衡遵循分層（如電壓）平衡的原則。對于不同電壓等級的網(wǎng)絡，無功功率平衡與補償?shù)男问绞遣煌摹?lt;/p><p>　　10kV配電線路的無功補償宜配置高壓并聯(lián)電容器，或在配電變壓器低壓側(cè)配置低壓并聯(lián)電容器，電容器

103、安裝容量不宜過大，一般約為配電變壓器總?cè)萘康?—10%，且在線路最小負荷時，不應向變電站倒送無功。</p><p>　　對于直接供電的終端變電站，安裝的最大容性無功應等于裝置所在母線上的負荷按提高功率因素所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量與主變壓器所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量之和。本設計中，不考慮主變壓器所需補償，只計算母線上所需的補償。</p><p>　　利用并聯(lián)電容器組的投切，可以滿足電網(wǎng)無功變化

104、要求時，則不需另外安裝并聯(lián)電抗補償裝置。本設計中，對此條規(guī)定無法求證。設計按常進行。</p><p>　　所需的容性無功量計算：</p><p>　　本變電站10kV母線上的有功負荷P：</p><p>　　P=12回×1.4MVA/回×0.8＋0.08 MVA（站用）=13.52MVA。</p><p>　　查《電力工程

105、電氣設計手冊》P477表9-8‘為得到所需cos?每kVA有功負荷所需補償?shù)娜菪詿o功量’表，知功率因素cos?從0.8提高到0.9時，每kVA有功負荷所需補償?shù)臒o功量為0.27Kvar/ kVA</p><p>　　則，本變電站10kV母線上所需補償?shù)娜菪詿o功量Qc為：</p><p>　　Qc=13.52kVA×103×0.27Kvar/ kVA=3650.4Kvar

106、=3.7Mvar。</p><p>　　占主變總?cè)萘康陌俜直龋?.6504÷63=0.058=5.8%。為允許的補償范圍。</p><p><b>　　電抗器</b></p><p>　　在容性補償回路中串入電抗器，可有效預防母線電壓陡然升高現(xiàn)象的發(fā)生。因此，低壓側(cè)無功補償通常采用電抗器與電容器相配合的方式進行。</p>

107、<p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　通過以上分析，本次設計變電站10kV母線上采用并聯(lián)電容器的方式對10kV側(cè)容性無功負荷進行補償，并聯(lián)電容器容量確定為2×2Mvar。采用串聯(lián)電抗器的方式對并聯(lián)電容器進行限流。</p><p>　　并分別將本站兩組補償裝置接于10kV分段母線的各段上，以便在相對運行方式時按需要分組投切。<

108、/p><p>　　查《城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設改造設備使用手冊》P141，P712，將電容器選型為單相紙膜電容器：BW212/-2000-1W，將電抗器選型為三相干式空芯電抗器：CKSCKL-1200/10-12。無功補償接線方式簡圖如下：</p><p>　　第二章 短路電流計算</p><p><b>　　短路電流計算概述</b></p>&

109、lt;p>　　一、短路電流計算的目的意義</p><p>　　電力系統(tǒng)短路的危害及種類</p><p>　　在發(fā)生短路時，由于電源供電回路的阻抗減小及突然短路時的暫態(tài)過程，使短路電流值大大增加，短路點的電弧有可能燒壞電器設備。另外，導線也會受到很大的電動力的沖擊，致使導體變形，甚至損壞。短路還會引起電網(wǎng)中電壓降低，使用戶的供電受到破壞。短路還會引起系統(tǒng)功率分布的變化，影響發(fā)電機輸出功

110、率的變化。短路種類有：三相短路；兩相短路；單相短路接地；兩相短路接地。</p><p>　　為什么進行短路電流計算</p><p>　　為使所選電器設備和導體有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應電力系統(tǒng)發(fā)展的需要， 而進行短路電流計算。</p><p>　　二、短路電流計算的基本假定和計算方法</p><p><b>

111、　　基本假定：</b></p><p>　　正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行</p><p>　　所有電源的電動勢相位角相同</p><p>　　電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行。</p><p>　　電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。</p><p>　　系統(tǒng)中所有

112、電源都在額定負荷下運行，其中50%接在高壓母線上，50%接在系統(tǒng)側(cè)。</p><p>　　短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間。</p><p>　　不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。</p><p>　　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，元件的電阻都忽略不計。</p><p>　　元件計算參數(shù)均取其定額值，不考慮參數(shù)的誤

113、差和調(diào)整范圍。</p><p>　　輸電線路的電容忽略不計。</p><p>　　用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。</p><p><b>　　計算方法</b></p><p>　　常采用短路電流運算曲線法計算參數(shù)，一般按三相短路計算。在網(wǎng)絡簡化中，對短路點具有局部對稱或全部對稱的網(wǎng)絡，同電位點可以短接，其間的電抗可以

114、略去。</p><p><b>　　三、短路點的選擇</b></p><p>　　一般選擇最大運行方式下通過電器設備的短路電流最大的那些點為短路計算點。</p><p>　　四、限制短路電流的措施</p><p>　　限制短路電流的措施有：提高系統(tǒng)的電壓等級；直流輸電；在電力系統(tǒng)的主網(wǎng)加強聯(lián)系后，將次級電網(wǎng)解環(huán)運行；在允