電氣工程畢業(yè)設計--變電站電氣部分設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 任 務 書</p><p>　　設計題目：159變電站電氣部分設計</p><p>　　2010 年 2月 12 日</p><p><b>　　一、畢業(yè)設計的目的</b></p><p>　　畢業(yè)設計是本專業(yè)教學計劃中的重要環(huán)節(jié)。此次畢業(yè)設計的目的是通過變電站設計實踐，綜合運用所學

2、知識，貫徹執(zhí)行我國電力工業(yè)有關方針政策，理論聯(lián)系實際，鍛煉獨立分析和解決電力工程設計問題的能力，為未來的實際工作奠定必要的基礎。</p><p><b>　　二、主要設計內容</b></p><p>　　設計內容為變電站電氣一次部分和二次部分。電氣一次設計包括主變的選擇，電氣主接線設計，短路電流計算，電氣設備選擇等。主接線設計中，初選兩個可行方案中必須包含有最佳方案，

3、并通過技術經濟比較，主要是技術方面的論證，將其選出使用。</p><p>　　在短路計算中，要求計算三相短路和各種不對稱短路（單相短路接地，兩相短路，兩相短路接地）。短路計算點不宜選得過多，如不同電壓等級的母線上，出線電抗器后等。</p><p>　　變電站電氣設備種類很多，這里只對幾種主要設備進行選擇：要求選擇斷路器，隔離開關，母線，絕緣子，電壓互感器，電流互感器，避雷器，熔斷器，消弧線

4、圈等，如根據(jù)具體題目需配置其它設備可再進一步選擇。</p><p>　　電氣二次設計主要進行變壓器保護的整定計算，以及其他保護的規(guī)劃配置，無需整定計算。</p><p>　　設計中使用的有關數(shù)據(jù)，有些在后面已給出，若沒有給出的請參照規(guī)程，手冊自行選用合理的數(shù)值，或向指導老師請教。</p><p><b>　　三、重點研究問題</b></p

5、><p>　　1. 選擇本變電所主變的臺數(shù)、容量和類型。</p><p>　　2. 設計本變電所的電氣主接線，選出兩個電氣主接線方案進行技術經濟綜合比較，確定一個較佳方案。</p><p>　　3. 進行短路電流計算。</p><p>　　4. 選擇和校驗所需的電氣設備。</p><p>　　5. 變壓器保護的整定計算。&

6、lt;/p><p>　　四、主要技術指標或主要設計參數(shù)</p><p>　　1`變電所建設規(guī)模：</p><p>　　變電所電壓等級：110/35/6 Kv</p><p><b>　　與系統(tǒng)連接情況：</b></p><p>　　該變電站通過雙回65Km的110Kv線路（線路電位長度電抗0.4Ω/K

7、m）與一電廠相連，電廠機組參數(shù)：2×25MW, ｘ”d=0.13，x2=0.160，cos=0.8;發(fā)電機出口變壓器參數(shù)：2×31.5MVA，Us（%）=10.5。</p><p>　　該變電站還通過雙回100Km的110Kv線路（線路電位長度電抗0.4Ω/Km）與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)參數(shù)：最大運行方式下，當該變電站的110kv母線發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)送來的短路電流為4KA;最小運行方式下，當該變電

8、站的110kv母線發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)送來的短路電流為3.5KA。</p><p>　　進出線回路數(shù)：（負荷均按遠景考慮）</p><p>　　35Kv出線3回，每回負荷為4MW，功率因數(shù)0.85，35Kv線路總長度約120Km；</p><p>　　6Kv出線8回，每回負荷為1MW，功率因數(shù)0.85，6KV線路總長度約為9.6Km。</p><

9、p>　　35KV負荷與6KV負荷的同時率為0.8。</p><p><b>　　2.環(huán)境條件</b></p><p>　　年最高溫度：40℃；最低溫度：—10℃；最熱月平均溫度：25℃；海拔高度：150M，污穢程度中級。</p><p><b>　　五、設計成果要求</b></p><p>&

10、lt;b>　　1. 設計說明書</b></p><p>　　編制畢業(yè)設計的內容及結構規(guī)范：</p><p><b>　　畢業(yè)設計開題報告</b></p><p>　　畢業(yè)設計任務書（抄錄元件有關內容）</p><p><b>　　目錄</b></p><p>

11、;<b>　　畢業(yè)設計正文</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　專業(yè)相關文獻翻譯（原件及譯文，漢字3000字以上）</p><p><b>　　設計計算書</b></p><p>　　要求包含所有短路計算過程和設備選型的相關計算內容<

12、/p><p><b>　　設計圖紙</b></p><p>　　圖紙數(shù)量不少于3張；圖紙名稱：</p><p>　　電氣主接線圖（計算機繪制，A1或A2紙打?。?，為了主接線圖的完整性，要將所有主接線圖上的設備畫全，并將主要設備表上參數(shù)；</p><p>　　開關站平面布置圖（手工繪制，1號圖紙幅面）；</p>

13、<p>　　變壓器保護原理接線圖（展開圖，手工繪制，1號圖紙幅面）。</p><p>　　華北水利水電學院本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　2011 年 3 月 7 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次設計題目為110/35/6KV降壓變電所電氣部分設

14、計,該變電站是為了滿足城郊負荷增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量所建設的一所區(qū)域性降壓變電所，該變電所高壓側與系統(tǒng)和發(fā)電廠相連，中低壓側僅帶有負荷。</p><p>　　本次設計是對變電所電氣一次部分的設計及電氣二次的初步設計，設計過程可以通過對該變電所的原始資料分析首先確定變電所的電氣主接線及主變型號，然后根據(jù)電氣主接線進行短路點的選擇并進行短路電流計算，根據(jù)短路電流計算結果并依據(jù)變電所設計規(guī)范、參考

15、有關電力工程設計手冊，按照目前電力系統(tǒng)工程設計的新思路來選擇設備，并進行校驗。</p><p>　　設計的主要內容包括：電氣主接線設計、短路電流計算、電氣設備選擇與校驗（包括變壓器的選擇、斷路器及隔離開關的選擇和校驗、導體的選擇與校驗、電流互感器及電壓互感器的選擇與校驗等）、主變保護配置、配電裝置設計。</p><p>　　關鍵詞：變壓器、電氣設備、電氣主接線、短路電流</p>

16、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design of this topic is the electricity one of the 110/35/6 Kv dropping transformer substation. The transformer substation is built to meet the need for

17、 the growing load, and to improve the reliability and the electrical energy quality. And the high side of this transformer is connected with the system and the middle side is connected with the steel works to supply elec

18、tric power, but the low pressure side only has the load.</p><p>　　This design is the electric preliminary design of the transformer substation. Through the analysis of firsthand information, I determine the

19、main wiring and style of the main transformer and choice the dot of the short-circuit, and make short-circuit calculation, and basing on that and the standard of the transformer substation design, the reference related t

20、o the electric power project design hand book, and according to the new mentality of the electrical power system engineering design at pres</p><p>　　The design mainly includes: main electrical wiring design,

21、 the calculation of the short-circuit, the choose and the check of the elect equipment ( including transformer, line breaker, bus-bar, current transformer, tension transformer and so on), and the design of the setting eq

22、uipment.</p><p>　　Key words: transformer, electric equipment, main electrical wiring, short-circuit current.</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘 要 ……………………………………………………………………

23、……………………………………………………I</p><p>　　Abstract ………………………………………………………………………………………………………………………II</p><p>　　第一部分 設計說明書</p><p>　　1 概述…………………………………………………………………………………………………………………………1</p>

24、<p>　　1.1 變電站的作用 ……………………………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 變電站的負荷 ……………………………………………………………………………………………………1</p><p>　　2 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇……………………………………………………………………………2</p>

25、<p>　　2.1 概述……………………………………………………………………………………………………………………2</p><p>　　2.2 主變壓器容量的選擇 …………………………………………………………………………………………2</p><p>　　2.3 主變壓器臺數(shù)的選擇 …………………………………………………………………………………………2</p>

26、<p>　　2.4 主變壓器型式的選擇………………………………………………………………………………………… 2</p><p>　　2.4.1 主變壓器相數(shù)的選擇……………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.4.2 繞組數(shù)的選擇………………………………………………………………………………………………3</p>&

27、lt;p>　　2.4.3 主變壓器調壓方式的選擇…………………………………………………………………………… 4</p><p>　　2.4.4 連接組別的選擇……………………………………………………………………………………………4</p><p>　　2.4.5 容量比的選擇………………………………………………………………………………………………4</p><

28、;p>　　2.4.6 主變壓器冷卻方式的選擇 ……………………………………………………………………………4</p><p>　　2.4.7 變壓器的技術參數(shù)………………………………………………………………………………………5</p><p>　　3 電氣主接線設計……………………………………………………………………………………………………… 6</p><p

29、>　　3.1 電氣主接線設計的基本要求 ………………………………………………………………………………6</p><p>　　3.2 電氣主接線設計的特點……………………………………………………………………………………… 6</p><p>　　3.3 各種接線形式的特點 …………………………………………………………………………………………8</p><p&g

30、t;　　3.4 電氣主接線方案的比較及確定…………………………………………………………………………10</p><p>　　4 短路電流的計算…………………………………………………………………………………………………12</p><p>　　4.1 短路的類型……………………………………………………………………………………………………… 12</p><p>

31、　　4.2 短路電流的危害 ………………………………………………………………………………………………12</p><p>　　4.3 短路計算的目的 ………………………………………………………………………………………………12</p><p>　　4.4 短路計算的步驟 ………………………………………………………………………………………………12</p><p&g

32、t;　　4.5 短路電流的計算結果…………………………………………………………………………………………13</p><p>　　5 導體與電氣設備的選擇………………………………………………………………………………………15</p><p>　　5.1 電氣設備選擇的一般條件………………………………………………………………………………… 15</p><p>　

33、　5.1.1 按正常工作條件選擇電氣設備 ……………………………………………………………………15</p><p>　　5.1.2 按短路狀態(tài)校驗設備……………………………………………………………………………………15</p><p>　　5.2 具體電氣設備的選擇及結果………………………………………………………………………………16</p><p>　　5.

34、2.1 斷路器…………………………………………………………………………………………………………16 </p><p>　　5.2.2 隔離開關…………………………………………………………………………………………………… 17</p><p>　　5.2.3 母線……………………………………………………………………………………………………………18</p><p&g

35、t;　　5.2.4 絕緣子和穿墻套管的選擇……………………………………………………………………………19</p><p>　　5.2.5 電壓互感器…………………………………………………………………………………………………21</p><p>　　5.2.6 避雷器 ………………………………………………………………………………………………………23</p><p&

36、gt;　　5.2.7 高壓熔斷器…………………………………………………………………………………………………24</p><p>　　6 主變壓器保護的配置和整定…………………………………………………………………………………… 25</p><p>　　6.1 變壓器保護配置…………………………………………………………………………………………………25</p><p

37、>　　6.2 變壓器保護整定…………………………………………………………………………………………………25</p><p>　　6.2.1 瓦斯保護的整定………………………………………………………………………………………… 25</p><p>　　6.2.2 BCH-2縱聯(lián)差動保護的整定 ………………………………………………………………………25</p><

38、;p>　　7 配電裝置的設計………………………………………………………………………………………………………28</p><p>　　7.1 配電裝置的類型及應用………………………………………………………………………………………28</p><p>　　7.1.1 配電裝置的類型………………………………………………………………………………………… 28</p>&l

39、t;p>　　7.1.2 配電裝置的應用………………………………………………………………………………………… 28</p><p>　　7.2 配電裝置的設計要求及步驟………………………………………………………………………………29</p><p>　　7.2.1 配電裝置的設計要求………………………………………………………………………………… 29</p><

40、;p>　　7.2.2 設計的步驟…………………………………………………………………………………………………31</p><p>　　第二部分 設計計算書</p><p>　　三相短路電流的計算…………………………………………………………………………………………32</p><p>　　參數(shù)化簡……………………………………………………………………………………

41、…………………… 32</p><p>　　K1點短路…………………………………………………………………………………………………………33 </p><p>　　K2點短路…………………………………………………………………………………………………………35</p><p>　　K3點短路…………………………………………………………………………………………………………

42、37</p><p>　　2 不對稱短路電流的計算……………………………………………………………………………………………40</p><p>　　2.1 K1點短路…………………………………………………………………………………………………………40</p><p>　　2.2 K2點短路…………………………………………………………………………………………………

43、………46</p><p>　　2.3 K3點短路…………………………………………………………………………………………………………52</p><p>　　3 導體與電氣設備的選擇與校驗………………………………………………………………………………57</p><p>　　3.1 斷路器 …………………………………………………………………………………………………

44、………… 57</p><p>　　220kV側斷路器 …………………………………………………………………………………………57</p><p>　　110kV側斷路器……………………………………………………………………………………………58</p><p>　　10kV側斷路器…………………………………………………………………………………………… 58</p

45、><p>　　隔離開關……………………………………………………………………………………………………………59</p><p>　　220kV側隔離開關……………………………………………………………………………………… 60</p><p>　　220kV變壓器中性點隔離開關………………………………………………………………………60</p><p>

46、;　　110kV側隔離開關……………………………………………………………………………………… 61</p><p>　　110kV變壓器中性點隔離開關………………………………………………………………………62</p><p>　　10kV側隔離開關 ………………………………………………………………………………………62</p><p>　　母線 ………………………

47、…………………………………………………………………………………………63</p><p>　　220kV側母線………………………………………………………………………………………………63</p><p>　　110kV側母線橋……………………………………………………………………………………………64</p><p>　　10kV側母線…………………………………………

48、………………………………………………………66</p><p>　　絕緣子和穿墻套管的選擇 …………………………………………………………………………………67</p><p>　　220kV側絕緣子……………………………………………………………………………………………67</p><p>　　110kV側絕緣子…………………………………………………………………………

49、…………………67</p><p>　　10kV側絕緣子 ……………………………………………………………………………………………67</p><p>　　10kV側穿墻套管的選擇………………………………………………………………………………68</p><p>　　互感器的選擇……………………………………………………………………………………………………69</p

50、><p>　　220kV側電壓互感器……………………………………………………………………………………68</p><p>　　220kV側電流互感器……………………………………………………………………………………69</p><p>　　220kV側變壓器中性點電流互感器………………………………………………………………69</p><p>　　1

51、10kV側電壓互感器……………………………………………………………………………………70</p><p>　　110kV側電流互感器……………………………………………………………………………………70</p><p>　　110kV側變壓器中性點電流互感器………………………………………………………………71</p><p>　　10kV側電壓互感器 ……………………

52、………………………………………………………………71</p><p>　　10kV側電流互感器 ……………………………………………………………………………………72</p><p>　　高壓熔斷器的選擇 ……………………………………………………………………………………………72</p><p>　　結束語…………………………………………………………………………………

53、………………………………………74</p><p>　　參考文獻 …………………………………………………………………………………………………………………75</p><p><b>　　附錄 </b></p><p>　　附錄一 外文原文……………………………………………………………………………………………………76</p>&

54、lt;p>　　附錄二 外文譯文……………………………………………………………………………………………………82</p><p>　　附錄三 220kV變電站電氣主接線圖</p><p>　　附錄四 220kV配電裝置斷面圖</p><p>　　第一部分 設計說明書</p><p><b>　　1 概述</b&g

55、t;</p><p>　　1.1 變電站的作用</p><p>　　變電站是把一些設備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結點，變電站主要分為升壓變電站，主網變電站，二次變電站，配電站。</p><p>　　變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶用電設備的中間環(huán)節(jié)，一般安裝有變壓器及其控制和保護裝置，其變換和分配電能的作用。</

56、p><p>　　此次所設計的變電站是一座110kv降壓變電站，是為了滿足城市近郊負荷日益增長的需要，同時也是為了提高對用戶供電的可靠性和電能質量所建設的一所 110/35/6 Kv 區(qū)域性降壓變電站。</p><p>　　1.2 變電站的負荷</p><p>　?。?）該變電站的等級為110/35/6 KV。</p><p>　　（2） 待設計

57、變電所電源，該變電站通過雙回65Km的110Kv線路（線路電位長度電抗0.4Ω/Km）與一電廠相連；</p><p>　?。?）最大運行方式下，當該變電站的110Kv母線發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)送來的短路電流為4KA;最小運行方式下，當該變電站的110Kv母線發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)送來的短路電流為3.5KA。</p><p>　?。?）電廠機組參數(shù)：2×25MW, ｘ”d=0.13，x

58、2=0.160，cos=0.8;</p><p>　　發(fā)電機出口變壓器參數(shù)：2×31.5MVA，Us（%）=10.5。</p><p>　　2 變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇 </p><p><b>　　概述 </b></p><p>　　在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任

59、著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，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，將造成經濟技術上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，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；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網絡經

60、濟運行的保證。</p><p>　　在生產上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經濟性來選擇主變壓器。</p><p>　　選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。</p><p>　　2.2 主變壓器臺數(shù)的

61、選擇</p><p>　　由原始資料可知，本次所設計的變電所是110Kv降壓變電所，它是以110Kv所受功率為主，把所受的功率通過主變傳輸至35Kv及6Kv母線上。若全所停電后，將引大規(guī)模負荷斷電，影響整個地區(qū)的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。</p><p>　　為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設兩臺主變壓器。當裝設三臺及三臺以上時，

62、變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網絡較復雜，且投資增大，同時增大了占用面積，和配電設備及用電保護的復雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復雜化。而且會造成中壓側短路容量過大，不宜選擇輕型設備?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔60%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。</p><p>　　2.

63、3 變壓器容量的選擇</p><p>　　主變容量一般按變電所建成近期負荷，5～10年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮遠期10～20年的負荷發(fā)展，根據(jù)變電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所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應保證全部負荷的60%～70%。該變電所是按60

64、%全部負荷來選擇?？紤]到線路損耗為10%，并根據(jù)原始資料所給數(shù)據(jù)可得一臺主變所帶的負荷應為</p><p>　　SN = 0.6 x (3 x 4 + 8 x 1) x 1 x(1+10%) x 0.8 = 10.56 MVA</p><p>　　2.4 主變壓器型式的選擇</p><p>　　2.4.1 主變壓器相數(shù)的選擇</p><p&

65、gt;　　當不受運輸條件限制時，在330kV以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應根據(jù)原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。</p><p>　　單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護和二次接線的復雜化，也增加了維護及倒閘操作的工作量。</p><p>　　本次設計的變電所，所處位置海拔較低，地勢平坦，條件限制少。本次設計的變電所選

66、用三相變壓器。</p><p>　　2.4.2 繞組數(shù)的選擇</p><p>　　在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的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，但在變電所內需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。</p><p>　　一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電

67、所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。</p><p>　　在生產及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。</p><p>　　自耦變壓器：它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當高壓側發(fā)生過電壓時

68、，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側電網發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產生很高的感應過電壓。</p><p>　　由于本次所設計的變電所所需裝設兩臺變壓器并列運行。電網電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側都需直接接地，這樣就會影響調度的靈活性和零序保護的可靠性。</p><p>　　分裂變壓器：約比同容量的普通變壓器貴20

69、%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當?shù)蛪簜壤@組產生接地故障時，很大的電流向一側繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產生巨大的短路機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。</p><p>　　普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調試靈活，滿足各種

70、繼電保護的需求。又能滿足調度的靈活性，它還分為無激磁調壓和有載調壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。</p><p>　　2.4.3 主變壓器調壓方式的選擇</p><p>　　調壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無勵磁調壓，調整范圍通常在±5%以內，另一種是帶負荷切換稱為有載調壓，調整范圍可達30%。由于該變

71、電所的電壓波動和出力變化都不大，故選擇無載調壓方式也能滿足要求。</p><p>　　2.4.4 連接組別的選擇</p><p>　　變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致。</p><p>　　2.4.5 容量比的選擇</p><p>　　由原始資料的要求容量比選擇為：100/100/50。</p><p>

72、　　2.4.6 主變壓器冷卻方式的選擇</p><p>　　主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。</p><p>　　自然風冷卻，一般只適用于小容量變壓器。強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。所以選擇強迫油循環(huán)風冷卻。</p>

73、<p>　　2.4.7 變壓器的技術參數(shù)</p><p>　　根據(jù)以上條件選擇，確定采用沈陽變壓器廠型號為SFS7-16000/110的110kV三繞組無載調壓電力變壓器，具體參數(shù)如下：</p><p>　　表 2-1 主變壓器技術參數(shù)</p><p>　　3 電氣主接線的設計</p>

74、<p>　　3.1 電氣主接線設計的基本要求</p><p>　　現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農業(yè)生產和人民日常生活。</p><p>　　電氣主接線必須滿足以下三項基本要求。</p><p><b>　

75、　可靠性要求</b></p><p>　　電氣主接線不僅要保證正常運行時，還考慮到檢修和事故時，都不能導致一類負荷停電，一般負荷要盡量減少停電時間。為此，應考慮設備的備用，并有適當?shù)脑６取?lt;/p><p><b>　　靈活性要求</b></p><p>　　主接線正常運行時可以根據(jù)調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在

76、各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且在檢修時可以保證檢修人員的安全。</p><p>　　由于我國工農業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。</p><p><b>　　經濟性要求</b></p><p>　　主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使

77、投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經濟效益。此外，主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。</p><p><b>　　各種接線形式的特點</b></p><p>　　電氣主接

78、線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。</p><p><b>　?。?） 單母線接線</b></p><p>　　單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（

79、母線及母線隔離開關）等故障或檢修時，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的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。</p><p>　　單母接線適用于：110～200kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，35～63kV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，6～10kV配電裝置的出線回路數(shù)不

80、超過5回，才采用單母線接線方式。</p><p><b>　?。?） 單母分段</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路；有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電，而出線為雙回時，常

81、使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建。</p><p>　　單母分段適用于：110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)為3～4回，35～63kV配電裝置出線回路數(shù)為4～8回，6～10kV配電裝置出線為6回及以上。</p><p>　　（3） 單母分段帶旁路母線</p><p>　　這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35～110KV的

82、變電所，具有足夠的可靠性和靈活性。</p><p><b>　?。?） 橋形接線</b></p><p>　　當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內橋和外橋接線。</p><p>　　內橋接線：適合于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經常切除時，采用內橋式接線。當變壓器故障時，需停相應的線路。<

83、;/p><p>　　外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經濟運行的要求需經常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。為檢修斷路器，不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時增設并聯(lián)旁路隔離開關以供檢修斷路器時使用。當線路故障時需停相應的變壓器。</p><p>　　所以，橋式接線雖靠性一般但它有：使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點。</p><p>　?。?） 一個半斷路器（3/2）接線<

84、;/p><p>　　兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復雜性，且投資大。</p><p><b>　?。?） 雙母接線</b></p><p>　　它具有供電可靠、調度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而

85、且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于110～220kV輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大。</p><p>　　雙母接線適用于：110kV～220kV雙母線接線的配電裝置中，當出線回路數(shù)達7回，（110kV）或5回（220kV）及以上時，且一般應裝設專用旁路母線。<

86、/p><p>　　（7） 雙母線帶旁路母線接線</p><p>　　在雙母線接線的基礎上，增設旁路母線。其特點是具有雙母線接線的優(yōu)點，當線路（主變壓器）斷路器檢修時，仍有繼續(xù)供電，但旁路的倒換操作比較復雜，增加了誤操作的機會，也使保護及自動化系統(tǒng)復雜化，投資費用較大，一般為了節(jié)省斷路器及設備間隔，當出線達到5個回路以上時，才增設專用的旁路斷路器。</p><p>　　3

87、.3 主接線的接線方式選擇</p><p><b>　　110 kV母線</b></p><p>　　110kV側進線共為4回，電壓等級高，故可以采用的方案有雙母線接線以及單母線分段接線。</p><p><b>　　35 kV母線</b></p><p>　　35kV側出線為3回，可以采用的方案

88、有單母線接線以及單母分段接線。</p><p><b>　　6 kV母線</b></p><p>　　6 kV側出線為8回，可以采用的方案有單母分段以及單母線接線。</p><p>　　通過對以上接線方式的對比分析、篩選、組合，可保留兩種可能接線方案，具體的方案如下所示。</p><p>　　方案一：110kV側的接線方

89、式選擇分段單母線接線方式；35Kv側的接線選擇分段單母線接線方式；6Kv側的接線選擇分段單母線接線方式。</p><p>　　方案二：110kV側的接線方式選擇雙母線接線；35Kv側的接線選擇單母線接線；6Kv側的接線選擇單母線接線方式。</p><p>　　圖3-1 方案一主接線圖</p><p>　　圖3-2 方案二主接線圖</p><p

90、>　　3.4 電氣主接線方案的比較及確定 </p><p>　　對以上兩個方案可進行如下比較：</p><p>　　表 3-1 主接線方案技術經濟比較</p><p>　　綜上所述，通過技術性和經濟性對每個電壓等級電氣主接線方案的比較，方案一的可靠性、靈活性比方案二要高，經濟性上也相對較好，故綜合分析，選用方

91、案一為最終設計方案，即三個電壓等級均采用分段單母線的接線方式。 </p><p>　　4 短路電流的計算</p><p>　　4.1 短路的類型</p><p>　　短路故障分為對稱短路和不對稱短路。三相短路是對稱短路，造成的危害最為嚴重，但發(fā)生的

92、機會較少。不對稱短路包括單相短路、兩相短路和兩相短路接地，其中單相短路發(fā)生的機會最多，約占短路總數(shù)中的70％以上 。本次設計的短路計算對三相對稱短路和不對稱短路分別進行計算。</p><p>　　4.2 短路電流的危害</p><p>　　電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_數(shù)千安。其危害主要有：</p><p>　　

93、（1） 短路電流通過電氣設備和導線必然要產生很大的電動力，并且使設備溫度急劇上升有可能損壞設備和電纜；</p><p>　　（2） 在短路點附近電壓顯著降低，造成這些地方供電中斷或影響電動機正常工作；</p><p>　?。?） 發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產生干擾；</p><p>　　（4） 當短路點離發(fā)電廠很近時，將造成發(fā)電機失步，而使整

94、個電力系統(tǒng)的運行解裂。</p><p>　　4.3 短路計算的目的</p><p>　　為了保證電力系統(tǒng)安全運行，在設計選擇電氣設備時，都要用可能流經該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證該設備在運行中能夠經受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動地使有關斷路器跳閘。</p><p><

95、;b>　　短路計算的步驟</b></p><p>　?。?） 三相短路短路電流計算步驟如下：</p><p>　　根據(jù)變電所主接線圖畫出電氣接線圖；</p><p>　　據(jù)規(guī)定的電氣設備選擇任務，確定所用的短路計算點；</p><p>　　計算個電氣元件的標幺值，畫出等值電路圖；</p><p>　　

96、對各計算點進行網絡簡化；</p><p>　　求出計算電抗，求出各短路計算點的三相短路電流；</p><p>　?。?） 不對稱短路電流的計算方法：</p><p>　　不對稱短路電流的計算采用負序、零序網絡化簡進行計算。</p><p>　　4.5 短路電流的計算結果</p><p>　　系統(tǒng)的等值電路圖如下：&l

97、t;/p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)的等值電路圖</p><p>　　短路電流計算結果(：</p><p>　　表 4.1 三相短路電流計算結果</p><p>　　表 4.2 不對稱短路電流計算結果</p><p>

98、　　5 導體與電氣設備的選擇</p><p>　　5.1 電氣設備選擇的一般條件</p><p>　　5.1.1 按正常工作條件選擇電氣設備</p><p><b>　　額定電壓</b></p><p>　　在選擇電氣設備時，一般可按照電氣設備的額定電壓不低于裝置地點電網額定電壓的條件選擇，即</p>

99、<p><b>　　(5-1)</b></p><p><b>　　額定電流</b></p><p>　　電氣設備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許電流。應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即</p><p><b>　　(5-2)</b></p>

100、;<p>　　環(huán)境條件對設備選擇的影響</p><p><b>　　溫度和濕度</b></p><p>　　一般高壓電氣設備可在溫度為＋20，相對濕度為90％的環(huán)境下長期正常運行。當環(huán)境的相對濕度超過標準時，應選用型號后帶有“TH”字樣的濕熱帶型產品。</p><p><b>　　污染情況</b></p

101、><p>　　安裝在污染嚴重，有腐蝕性物質、煙氣、粉塵等惡劣環(huán)境中的電氣設備，應選用防污型產品或設備布置在室內。</p><p><b>　　海拔高度</b></p><p>　　一般電氣設備的使用條件為不超過1000m。當用在高原地區(qū)時，由于氣壓較低，設備的外絕緣水平將相應降低。因此，設備應選用高原型產品或用外絕緣提高一級的產品?，F(xiàn)行電壓等級為1

102、10kV及以下的設備，其外絕緣都有一定的裕度，實際上均可使用在海拔不超過2000m的地區(qū)。</p><p><b>　　安裝地點</b></p><p>　　配電裝置為室內布置時，設備應選戶內式；配電裝置為室外布置時，設備應選戶外式。此外，還應考慮地形、地質條件以及地震影響等。</p><p>　　5.1.2 按短路狀態(tài)校驗設備</p&

103、gt;<p><b>　　短路熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　通常制造廠直接給出設備的熱穩(wěn)定電流（有效值）及允許持續(xù)時間t。熱穩(wěn)定條件為 (5-3)</p><p>　　式中　設備允許承受的熱效應，;</p>

104、<p>　　所在回路的短路電流熱效應，。</p><p><b>　　短路動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　制造廠一般直接給出設備的動穩(wěn)定峰值電流，動穩(wěn)定條件為</p><p><b>　　(5-4)</b></p><p>　　式中　所在回路的沖擊短路電流，kA；</p&g

105、t;<p>　　——設備允許的動穩(wěn)定電流（峰值），kA。</p><p>　?。?） 短路計算時間 </p><p>　　驗算熱穩(wěn)定的計算時間tk為繼電保護動作時間和相應斷路器的全開閘時間之和，即 (5-5)</p><p>　　式中 ——繼電保護動作時間

106、；</p><p>　　——斷路器的全開閘時間。</p><p>　　注：在本次設計中熱穩(wěn)定校驗時，對于裸導體取tpr＝0.05s，對于電器設備取tpr＝2s，燃弧時間。 </p><p>　　5.2 具體電氣設備的選擇及結果 </p><p>　　本設計要求選擇的設備有斷路器、隔離開關、互感器、避雷器以及母線等。根據(jù)電氣設備選擇的一般原則

107、，按照正常運行情況選擇設備，按短路情況校驗設備。同時兼顧今后的發(fā)展，選用性價比高，運行經驗豐富，技術成熟的設備，盡量減少選用設備的類型，以減少備品備件，也有利于運行、檢修等工作。</p><p>　　5.2.1 斷路器</p><p><b>　　額定電壓和電流選擇</b></p><p><b>　　(5-6)</b>

108、</p><p><b>　　(5-7)</b></p><p>　　式中 、——分別為電氣設備和安裝處電網的額定電壓，kV</p><p>　　、——分別為電氣設備的額定電流和所在回路的最大長期工作電流，A</p><p><b>　　校驗開斷電流</b></p><p>

109、<b>　　(5-8)</b></p><p>　　式中 ——斷路器的額定開斷電流，kA</p><p>　　——斷路器實際開斷瞬間的短路全電流有效值，kA</p><p>　　當斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時，簡化計算時可用進行選擇，為短路電流值。</p><p><b>　　校驗動穩(wěn)定和熱</b>

110、;</p><p><b>　　(5-9)</b></p><p><b>　　(5-10)</b></p><p>　　式中 ——短路電流產生的熱效應；</p><p>　　——電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間;</p><p>　　——短路沖擊電流幅值；</p

111、><p>　　——電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流峰值。</p><p>　　本設計中斷路器選擇如下所示：</p><p>　　表 5-1 斷路器型號參數(shù)</p><p>　　5.2.2 隔離開關</p><p>　　隔離開關與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路

112、短路動、熱穩(wěn)定校驗的項目相同。隔離開關與斷路器相配合，所以短路熱穩(wěn)定計算時間與斷路器相同。但由于隔離開關不用接通和切斷短路電流，故無需進行開斷電流的校驗。 </p><p>　　本設計中隔離開關選擇如下所示： </p><p>　　表 5-2 隔離開關型號參數(shù)</p><p><b>　　5.2.3

113、 母線</b></p><p><b>　　母線的選擇 </b></p><p><b>　　選型</b></p><p>　　導體通常由銅、鋁、鋁合金制成，載流導體一般使用鋁或鋁合金材料，銅導體只用在持續(xù)電流大，且出線位置特別狹窄或污穢對鋁有嚴重腐蝕的場所。</p><p>　　硬導體

114、截面常用的有矩形、槽形和管性。其中槽形導體機械強度好，載流量大集膚效應系數(shù)較小，一般用于4000～8000A的配電裝置中。</p><p>　　導體的布置方式應根據(jù)載流量大小、短路電流水平和配電裝置的具體情況而定。</p><p><b>　　截面積</b></p><p>　　導體截面積可按長期發(fā)熱允許電流或經濟電流密度選擇。對負荷利用小時數(shù)

115、大（通常指Tmax=5000h），傳輸容量大，長度在20m以上的導體，其截面一般按經濟電流密度選擇。而配電裝置的匯流母線通常在正常運行方式下，傳輸容量不大，可按長期工作電流選擇。</p><p><b>　　母線的校驗</b></p><p><b>　　校驗電暈電壓</b></p><p>　　對110kV及以上裸導體，