某經濟開發(fā)區(qū)110kv降壓變電站電氣設計-電氣工程及其自動化畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　題目：某經濟開發(fā)區(qū)110KV變電站設計 </p><p>　?。ㄓ⑽模篈nEconomic Development 110KV Substation Design</p><p>　　院 別： 自動化學院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣

2、工程及其自動化 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　日 期： </p><p>　　某經濟開發(fā)區(qū)110KV變電站設計</p>

3、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　供電系統(tǒng)的設計是隨著經濟發(fā)展和現(xiàn)代化工業(yè)建設的迅速崛起而越來越全面、系統(tǒng)。工廠的用電量，電能質量，技術和經濟條件的快速提高，供電可靠性指標也日益提高，因此對供電設計也有了更高、更完善的要求。設計是否合理不僅直接影響到基礎設施的投資，經營成本和非鐵金屬消耗將直接反映在供電的可靠性和安全生產，它和企業(yè)的經濟效益、設備人身安全密切

4、相關。</p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它由高低壓器件按一定原理順序連接起來，實現(xiàn)將高壓電能轉換成配電電壓或者將低壓發(fā)電機組電壓轉換成高壓輸電電壓。它可以實現(xiàn)變換、分配、輸送與保護等功能。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設計和控制模式，才能適應現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機技術的發(fā)展，變電站綜合自動化系統(tǒng)逐漸成為現(xiàn)代變電站的標準配置。</p&g

5、t;<p>　　110KV變電站是一個高電壓網(wǎng)絡，涉及多個方面，考慮問題也是多方面的。該地區(qū)變電站的任務和用戶負荷等情況，變電站選址，利用用戶數(shù)據(jù)進行變電站負荷計算，以確定變電站選用無功補償裝置。變電站變壓器選擇，確定變電站接線方式，從而進行短路電流計算。選擇變電站高低壓電器設備，并根據(jù)器件尺寸進行變電站平面及剖面進行設計。初步設計的變電站，包括：（1）總體方案的確定（2）負荷分析（3）短路電流計算（4）選擇高低壓配電系統(tǒng)

6、設計和系統(tǒng)布線方案（5）繼電保護選擇與正定（6）防雷和接地保護。</p><p>　　隨著高科技技術的快速發(fā)展，電力行業(yè)技術趨向高新化合復雜化。電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)也在新技術的不斷使用下變化，變電站作為電力系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)其技術發(fā)展也是一日千里。變電站設計必須緊跟潮流，不斷推陳出新，做出更好的設計。</p><p>　　關鍵詞:變電站；負荷；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)；高壓網(wǎng)絡；補償裝置</p&

7、gt;<p>　　An Economic Development 110KV Substation Design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with the economic development and the modern industry developments of quick ri

8、sing, the design of the power supply system become more and more completely and system. Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition

9、, power supply in quantity. Therefore they need the higher and more perfect request to the power supply. Whether Design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the e</p><p>　　T

10、he substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. Then transport the power to every place with safe, depend

11、able, and economical. As an important part of power’s transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern electric power system, the

12、development of modern industry and the of trend of the soci</p><p>　　At the same time following the choice of every kind of transformer, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send to

13、gether with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascertain the total project (2) load analysis(3) t

14、he calculation of the short-circuit electric current (4) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choi</p><p>　　Key words：substation;load ;transmission system ;distrib

15、ution;high voltage network;correction equipment</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1 變電站發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.1 概況1</p>

16、;<p>　　1.1.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的設計原則1</p><p>　　1.2課題來源及設計背景2</p><p>　　1.2.1 課題來源2</p><p>　　2變電站負荷計算和無功補償?shù)挠嬎?</p><p>　　2.1 變電站的負荷計算3</p><p>　　2.1.1 負荷統(tǒng)計

17、3</p><p>　　2.1.2 負荷計算4</p><p>　　2.2 無功補償?shù)哪康?</p><p>　　2.3 無功補償?shù)挠嬎?</p><p>　　3主變壓器臺數(shù)和容量的選擇9</p><p>　　3.1變壓器的選擇原則9</p><p>　　3.2變壓器臺數(shù)的選擇9&

18、lt;/p><p>　　3.3變壓器容量的選擇9</p><p>　　4主接線方案的確定12</p><p>　　4.1主接線的基本要求12</p><p>　　4.2 主接線的方案與分析13</p><p>　　4.2.1 單母線13</p><p>　　4.2.2 單母線分段接線14

19、</p><p>　　4.3電氣主接線的確定14</p><p>　　4.3.1采用內橋接線：14</p><p>　　4.3.2 110kv側的接線15</p><p>　　4.3.3 10kv側的接線19</p><p>　　4.3.4 總接線方案21</p><p>　　5短路

20、電流的計算23</p><p>　　5.1 繪制計算電路23</p><p>　　5.2 短路電流計算23</p><p>　　5.2.1 輸電線路24</p><p>　　5.2.2 變壓器24</p><p>　　5.2.3短路計算24</p><p>　　5.2.4站用變壓器低

21、壓側短路電流計算27</p><p>　　6線路及變壓器最大負荷電流Imax計算29</p><p>　　6.1線路最大負荷電流計算29</p><p>　　6.2主變進線最大負荷電流29</p><p>　　7高壓配電設備選擇30</p><p>　　7.1高壓側配電系統(tǒng)設備30</p>&

22、lt;p>　　7.1.1電器選擇的一般條件30</p><p>　　7.2高壓斷路器的選擇及校驗30</p><p>　　7.2.1高壓斷路器的主要參數(shù)30</p><p>　　7.2.2各指標校驗30</p><p>　　7.3高壓隔離開關的選擇及校驗31</p><p>　　7.3.1高壓隔離開關的

23、作用31</p><p>　　7.3.2形式結構31</p><p>　　7.3.3選擇條件31</p><p>　　7.4 110kV電流互感器的選擇32</p><p>　　7.5 110kV電壓互感器的選擇33</p><p>　　7.4高壓熔斷器的選擇及校驗35</p><p&g

24、t;　　8低壓配電設備選擇36</p><p>　　8.1母線選擇36</p><p>　　8.1.1 110kV母線選擇36</p><p>　　8.1.2 10KV 母線選擇37</p><p>　　8.2 配電設備及保護設備的選擇37</p><p>　　8.2.1斷路器、隔離開關、熔斷器的選擇方法與高

25、壓側的相同37</p><p>　　8.2.2 10kV高壓開關柜選擇38</p><p>　　8.3 變電站用電及照明39</p><p>　　9變電站二次回路方案的確定41</p><p>　　9.1 二次回路的定義和分類41</p><p>　　9.2 二次回路的操作電源41</p>&

26、lt;p>　　9.3 二次回路的接線要求42</p><p>　　9.4 電氣測量儀表及測量回路42</p><p>　　9.4.1電氣測量的任務與要求42</p><p>　　9.4.2電氣測量儀表的配置43</p><p>　　9.4.3電氣原理圖可參考附錄C43</p><p>　　9.5斷路器的

27、控制和信號回路43</p><p>　　9.6 自動裝置44</p><p>　　9.7 絕緣監(jiān)視裝置45</p><p>　　9.8 繼電保護的選擇與整定46</p><p>　　9.8.1 繼電保護的選擇要求46</p><p>　　9.8.2 繼電保護的裝置選擇與整定47</p><

28、;p>　　10防雷與接地方案的設計52</p><p>　　10.1防雷保護52</p><p>　　10.1.1直擊雷保護52</p><p>　　10.1.2侵入波保護52</p><p>　　10.2接地裝置的設計52</p><p><b>　　參考文獻54</b><

29、;/p><p><b>　　致謝55</b></p><p>　　附錄A：一次主接線圖56</p><p>　　附錄B：10KV配電裝置接線圖57</p><p>　　附錄C：二次接線圖59</p><p>　　附錄D：電氣平面布置圖60</p><p>　　附錄E：

30、電氣斷面圖61</p><p>　　附錄F：主要電氣設備表63</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 變電站發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀</p><p><b>　　1.1.1 概況</b></p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，

31、對電網(wǎng)的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用，如果仍然依靠原來的人工抄表、記錄、人工操作為主，將無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求；同時用于變電站的監(jiān)視、控制、保護，包括故障錄波、緊急控制裝置，不能充分利用微機數(shù)據(jù)處理的大功能和速度，經濟上也是一種資源浪費。而且社會經濟的發(fā)展，依賴高質量和高可靠性的電能供應，建國以來，我國的電力事業(yè)已經獲得了長足的發(fā)展。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大、電力分配的日益復雜和用戶對電能的質量的要求進一不提高，電網(wǎng)自動化

32、就顯得極為重要；近年來我國計算機和通信技術的發(fā)展及自動化技術的成熟，發(fā)展配電網(wǎng)調度與管理自動化以具備了條件。變電站在配電網(wǎng)中的地位十分重要，它擔負著電能轉換和電能重新分配的繁重任務，對電網(wǎng)的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用。因此，變電站自動化既是實現(xiàn)自動化的重要基礎之一，也是滿足現(xiàn)代化供用電的實時，可靠，安全，經濟運行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動化EMS和DMS的基礎。</p><p>　　變電站綜合自動化是將變

33、電站二次設備（包括控制、信號、測量、保護、自動裝置及遠動裝置等）利用計算機技術和現(xiàn)代通信技術，經過功能組合和優(yōu)化設計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和調節(jié)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。它是變電站的一種現(xiàn)代化技術裝備，是自動化和計算機、通信技術在變電站領域的 綜合應用，它可以收集較齊全的數(shù)據(jù)和信息。它具有功能綜合化、，設備、操作、監(jiān)視微機化，結構分布分層化，通信網(wǎng)絡光纜化及運輸管理智能化等特征。變電站的綜合自動化為變電站小型化、智能化、擴大

34、監(jiān)視范圍及變電站的安全、可靠、優(yōu)質、經濟地運行提供了現(xiàn)代化手段和基礎保證。</p><p>　　1.1.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的設計原則</p><p>　　1.在保證可靠性的前提下，合理和設置網(wǎng)絡和功能終端。采用分布式分層結構，不須人工干預的盡量下放，有合理的冗余但盡量避免硬件不必要的重復。</p><p>　　2.采用開放式系統(tǒng)，保證可用性（Interoper

35、ability）和可擴充性（Expandability）。要求不同制造廠生產的設備能通過網(wǎng)絡互連和互操作，同 時還要求以后擴建時，現(xiàn)有系統(tǒng)的硬件和軟件能較方便的與新增設備實現(xiàn)互操作。</p><p>　　1.2課題來源及設計背景</p><p>　　1.2.1 課題來源</p><p>　　本課題是來源于本人的實習單位電力監(jiān)理公司正在監(jiān)理建設的項目，經過一定的改變

36、設計形成的，具有一定的實踐性和可行性。</p><p>　　1.2.2 設計背景</p><p>　　開發(fā)區(qū)現(xiàn)有110KV變電站（區(qū)北站）一座，向全區(qū)圍內供電。站共有主變2臺，容量為40+31.5MVA，現(xiàn)有110KV線路2回。目前區(qū)北站的最大負荷為3.88萬千瓦，到2013年，開發(fā)區(qū)的用電量將達2.27億千瓦時，最大負荷達4.53萬千瓦。隨著工業(yè)的發(fā)展與工業(yè)區(qū)的開發(fā)，對電力電量的需求也相

37、應的增加，預計到2015年，全區(qū)用電量將達3.08億千瓦時，最大負荷達6.16萬千瓦；2020年，用電量將達到5.73億千瓦時，最大負荷達到11.46萬千瓦。</p><p>　　由此分析，僅靠目前僅有的一個110KV變電站是遠遠不夠滿足負荷增長需求的。若按照《城市電網(wǎng)規(guī)劃設計導則》的要求，主變容量按1.8~2.1來計算，2015年全區(qū)共需要110KV主變容量約131~150MVA，而目區(qū)北站主變容量只有80MV

38、A，還需要增加51~70MVA。為滿足用電負荷增長的需要到2015年建設新的110KV變電站是十分必要的。而且開發(fā)區(qū)現(xiàn)有的10KV線路大部分是放射形網(wǎng)，無法形成合理的環(huán)網(wǎng)和分段，結構比較單一和薄弱，供電可靠性差。加上部分線路供電半徑大、用戶多、負荷重，線路壓降過高，供電質量差，但區(qū)南變電站建成后可承擔開發(fā)區(qū)南部的用電負荷，釋放大沖站的供電能力，提高大沖鎮(zhèn)的供電可靠性、改善電能質量和降低網(wǎng)損。并且，區(qū)南站建成后，可以與區(qū)北站的10KV形成

39、環(huán)網(wǎng)，有效的提高負荷轉移能力，從而進一步提高供電可靠性。</p><p>　　綜上所述，新建110KV開發(fā)區(qū)南變電站是電源合理分布點，改善10KV配電網(wǎng)絡結構，滿足新增用電需要的必要措施。</p><p>　　2變電站負荷計算和無功補償?shù)挠嬎?lt;/p><p>　　2.1 變電站的負荷計算</p><p>　　2.1.1 負荷統(tǒng)計</p&

40、gt;<p>　　用電負荷統(tǒng)計如下表：</p><p>　　表2.1 用電負荷統(tǒng)計（單位：千瓦）</p><p>　　表2.2 負荷性質分析結果表</p><p>　　2.1.2 負荷計算</p><p>　?。?）主變壓器負荷計算</p><p>　　電力系統(tǒng)負荷的確定，對于選擇變電站主變壓器容量，電源

41、布點以及電力網(wǎng)的接線方案設計等，都是非常重要的，電力負荷應在調查和計算的基礎上進行，對于近期負荷，應力求準確、具體、切實可行；對于遠景負荷，應在電力系統(tǒng)及工農業(yè)生產發(fā)展遠景規(guī)劃的基礎之上，進行負荷預測，負荷發(fā)展的水平往往需要多次測算，認真分析影響負荷發(fā)展水平的各種因素，反復測算與綜合平衡，力求切合實際。</p><p>　　本變電站負荷分析計算如下(線損平均取 5%，功率因數(shù)取 0.9，負荷同時率?。?.9)：&

42、lt;/p><p><b>　　各組負荷的計算：</b></p><p>　　1.有功功率 P=KXΣPei</p><p>　　2.無功功率 Q=PtgФ</p><p>　　3.視在功率 S=</p><p>　　式中：ΣPei：每組設備容量之和，單

43、位為KW；KX：需要系數(shù)；CosФ:功率因數(shù)。</p><p><b>　　總負荷的計算：</b></p><p>　　1.有功功率 PΣ=K1ΣP</p><p>　　2.無功功率 QΣ= K1ΣQ</p><p>　　3.視在功率 SΣ=</p><

44、p>　　4.自然功率因數(shù)： CosФ1= PΣ/SΣ</p><p>　　式中：K1組間同時系數(shù)，取為0.85～0.9。</p><p>　　電力系統(tǒng)中的無功功率就是要使系統(tǒng)中無功電源所發(fā)出的無功功率與系統(tǒng)的無功負荷及網(wǎng)絡中的無功損耗相平衡;按系統(tǒng)供電負荷的功率因數(shù)達到0.95考慮無功功率平衡。</p><p>　　變電站所供負荷的總數(shù)：P總=35.5MW

45、</p><p>　　Q總= P總× tan(cos-10.9)=17.2Mvar</p><p>　　變電站所供一類負荷總數(shù)：P總1=6.9MW</p><p>　　變電站所供二類負荷總數(shù)：P總2=23.6MW</p><p>　　一類負荷占總負荷的百分比：δ= P總1/ P總=6.9／35.5×100%=19.44%&

46、lt;/p><p>　　二類負荷占總負荷的百分比：δ= P總2 /P總=16.9／35.5×100%=47.6%</p><p>　　考慮增長，按 8 年計算，由工程概率和數(shù)理統(tǒng)計得知，負在荷一定階段內的自然增長率是按指數(shù)規(guī)律變化的，即</p><p>　　S = S ' emx</p><p>　　式中S' — 初期

47、負荷</p><p>　　x — 年數(shù)，一般按 5～10 年規(guī)劃考慮</p><p>　　m — 年負荷增長率，由概率統(tǒng)計確定。</p><p>　　所以，考慮負荷增長以及線損，年負荷增長率取 10%，按 8 年計算，本變電站負荷為</p><p>　　S = S' ems (1 + 5%)</p><p>　

48、　=39.5× e0.1×8× (1 + 5%)</p><p><b>　　=92.3MVA</b></p><p>　?。?）站用變壓器負荷計算</p><p>　　目前采用的站用變壓器負荷計算的主要方法有：(1)換算系數(shù)法；(2)分別將每臺電動機的 kW 換算成 kVA，再考慮不同時運行情況的計算方法。本變

49、電站采用第二種計算方法。按每臺電動機的功率因數(shù)、效率、負荷系數(shù)分別由 kW 換算成 kVA，再考慮不同時運行的情況，計算出總負荷。本變電站需要計入的經常性電力負荷為：主變壓器風扇，蓄電池的充電和浮充電機組、蓄電池室通風、取暖、照明等；短時不經常及斷續(xù)不經常運行的設備如檢修負荷等不計算再內。充電機系不經常連續(xù)運行的設備，故其負荷應予以計算，但此時可考慮浮充電機不運行，不必計算。</p><p><b>　

50、　計算公式如下：</b></p><p><b>　　電力負荷：</b></p><p><b>　　照明和加熱負荷：</b></p><p><b>　　所用電總負荷：</b></p><p>　　本變電站所用變壓器選擇計算結果如表3所示。</p>

51、<p>　　表2.3 10kV變電站站用變壓器計算</p><p>　　2.2 無功補償?shù)哪康?lt;/p><p>　　無功補償?shù)哪康氖窍到y(tǒng)功率因數(shù)低，降低了發(fā)電機和變壓器的出力，增加了輸電線路的損耗和電壓損失，這一些原因是電力系統(tǒng)基本的常識，在這里不多作特別的說明。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不低于0.9（本次設計要求功率因為為0.95以上），因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前

52、提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設電容器補償。</p><p>　　2.3 無功補償?shù)挠嬎?lt;/p><p>　　1.計算考慮主變損耗后的自然因數(shù)CosФ1：</p><p><b>　　P1=PΣ+ΔPb</b></p><p><b>　　Q1=QΣ+ΔQb</b></p><p

53、>　　CosФ1= P1 /</p><p>　　2.取定補償以后的功率因數(shù)： CosФ2為0.95：</p><p>　　3.計算補償電容器的容量：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Qc——所需增加的電容器容量，kvar；</p><p>　　PL——

54、局部電網(wǎng)的實際最大負荷，kW；</p><p>　　cosφ1——無功補償前的功率因數(shù)；</p><p>　　cosφ2——無功補償后要求達到的功率因數(shù)。</p><p>　　4.計算補償電容器的個數(shù)： </p><p>　　Nc=Qc / qc</p><p>　　式中：qc單個電容器的容量，單位kavr。按

55、照計算電壓容量選擇BWF10.5-100-1式單相并聯(lián)電容，容量為100kvar：</p><p>　　Nc=5524/2100=3</p><p>　　按照3的整數(shù)倍取定補償器的個數(shù)Nc s，然后計算出實際的補償容量：</p><p>　　Qc s = Nc s * qc</p><p><b>　　Qcs=4</b>

56、</p><p>　　查手冊可選用丹東電力電容器TBB23-（2100+2100）/200M-2B并聯(lián)電容器成套裝置兩組,其規(guī)格如下：</p><p>　　表2.4 TBB10-4200BL并聯(lián)電容器成套裝置參數(shù)</p><p>　　5.計算補償以后實際的功率因數(shù)，補償后實際的功率因數(shù)大于0.9為合理</p><p>　　CosФ2= PΣ

57、/</p><p>　　∵10KV： COSφ1≥0.95 </p><p>　　∴選COSφ1=0.95來考慮：</p><p><b>　　P=35500KW</b></p><p>　　S=35500÷0.95=37368KVA</p><p>　　Q=37368

58、5;tan（cos-10.95）=12282Kvar</p><p>　　∵110KV： COSφ2≥0.90</p><p>　　∴選COSφ2=0.90來考慮;</p><p><b>　　P=35500KW</b></p><p>　　S=35500÷0.9=39444KVA</p><

59、;p>　　Q=39444×tan（cos-10.9）=19103kvar</p><p>　　表2.5 負荷計算結果表</p><p>　　3主變壓器臺數(shù)和容量的選擇</p><p>　　3.1變壓器的選擇原則</p><p>　　《35～110KV變電所設計規(guī)范》變電所的設計應根據(jù)工程的5～10年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結

60、合，以近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能。為了保證每年電容按10%的增長，并在10年內能滿足要求， 并按下例方案進行綜合考慮：</p><p>　　1.明備用方式，即2臺主變壓器的容量都滿足全部供電的要求，任何情況下都只有1臺運行，兩臺主變壓器互相備用。</p><p>　　2.暗備用方式，即2臺主變壓器的容量之和滿足全部供電的要求。正常情況下兩臺主變運行，故障

61、情況下一臺運行，因此，每臺變壓器的容量應滿足安全用電的要求,即保證Ⅰ、Ⅱ類負荷的供電，一般要求能滿足全部負荷的70%--80%。</p><p>　　3.在設計中，初期主變壓器可采用明備用方式，隨著負荷的增加和發(fā)展，后期可采用暗備用方式。</p><p>　　3.2變壓器臺數(shù)的選擇</p><p>　　1.對于大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，

62、變電站以兩臺主變壓器為宜。</p><p>　　2.對于孤立的一次變電站或大型工業(yè)專業(yè)用變電站，在設計時要考慮設三臺主變壓器的可能性。</p><p>　　3.對于規(guī)劃只住兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎宜大于變壓器容量的1-2級設計，以便符合發(fā)展時更換變壓器的容量。</p><p>　　3.3變壓器容量的選擇</p><p>　　按照上述

63、原則確定變壓器容量后，最終應選用靠近的國家的系列標準規(guī)格。變壓器容量系列有兩種，一種是按R8容量系列，它是按 的倍數(shù)增加的，如100KVA、135KVA、180KVA、240KVA、320KVA、420KVA等；另一種是國際通用的R10容量系列，它是按 的倍數(shù)增加的。如容量有100KVA、125KVA、160KVA、200KVA、250KVA、315KVA等。我國國家標準GB1094《電力變壓器》確定采用 容量系列。</p>

64、<p>　　綜合上述各種因數(shù)，確定該站主壓器采用2臺60MVA的變壓器。</p><p>　　當前我國電力系統(tǒng)基本都是三相制接線，尤其我省電力系統(tǒng)還沒有單相供電的系統(tǒng)，故為了能接入系統(tǒng)運行，并能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。所以該站選擇三相供電。結合該地區(qū)的實際情況，故采用雙卷變壓器，電壓等級為110KV與10KV。</p><p>　　因為該地區(qū)110KV電壓不是很穩(wěn)定，為了保證

65、10KV供電系統(tǒng)電壓質量，本站采用有載調壓方式，這樣才能達到隨時調整電壓的目的。冷卻方式采用自冷型冷卻方式。變壓器110KV側中性點經隔離開關接地，同時裝設避雷器保護。</p><p>　　綜合上述幾種情況，結合廠家的一些產品情況，故本站的主變壓器選用的型號：SFZ1-63000/110。</p><p>　　變電站8年規(guī)劃全部負荷Sδ=92.3MVA</p><p&g

66、t;　　變電站目前負荷S0=39.4MVA</p><p>　　變壓器的初選容量S=80%Sδ=0.80×39.4MVA=31.5MVA</p><p>　　選兩臺63000KVA的變壓器。</p><p>　　主變壓器：2×63000KVA三相雙繞組有載調壓電力變壓器。</p><p>　　電壓等級：110KV/10KV

67、</p><p>　　出線：110KV2回，10KV15回。</p><p>　　無功補償容量：2×4200kvar</p><p>　　表3.1 主變壓器的選擇</p><p><b>　　站用變壓器選擇：</b></p><p>　　變電站的站用負荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如

68、發(fā)電廠那樣高。變電站的主要負荷是變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設備、油處理設備檢修工具以及采暖、通風、照明、供水等。這些負荷容量都不太大，因此變電站的站用電壓只需0.4kV 一級，采用動力與照明混合供電方式。380V站用電母線可采用低壓斷路器（即自動空氣開關）或閘刀進行分段，并以低壓成套配電裝置供電。本變電站計算站用容量為100kVA，結合消弧裝置，選用2臺DKSC-315/10.5-100/0.4接地變壓器，互為暗備用。

69、DKSC干式的聚乙烯接地的變壓器，接地變壓器的作用是為沒有中性點的系統(tǒng)引入中性點，中性點經消弧線圈接地，副線圈可做站用變。DKSC-315/10.5-100/0.4參數(shù)如表6：</p><p>　　表3.2 站用變壓器參數(shù)</p><p><b>　　4主接線方案的確定</b></p><p>　　4.1主接線的基本要求</p>

70、<p><b>　　(1)安全性</b></p><p>　　高壓斷路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設高壓隔離開關；低壓斷路器（自動開關）的電源側及可能反饋電能的另一側，必須設低壓刀開關；裝設高壓熔斷器—負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔離開關；變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設避雷器。裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關，線路上避雷器前不必裝隔離

71、開關。</p><p><b>　　(2)可靠性</b></p><p>　　斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；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，并要保證對一級負荷及全部大部分二級負荷的供電；盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性；大機組超高壓電氣主接線應滿足可靠的特殊要求；采用綜合自動化，優(yōu)化變電所設計：國內變電所自動化發(fā)展進程分為三

72、個階段。第一階段</p><p>　　由集中配屏以裝置為核心的方式，向分散下放到開關柜以系統(tǒng)為核心的方式發(fā)展；第二階段由單一功能、相互獨立向多功能、一體化過渡；第三階段由傳統(tǒng)的一次、二次設備相對分立向相互融合方式發(fā)展。變電所綜合自動化就是在第二階段。</p><p><b>　　(3)靈活性</b></p><p>　　變配電所的高低壓母線，一

73、般宜采用單母線或單母線分段接線；兩路電源進線，裝有兩臺主變壓器的變電所，當兩路電源同時供電時，兩臺主變壓器一般分列運行；當只一路電源供電，另一路電源備用時，則兩臺主變壓器并列運行；帶負荷切換主變壓器的變電所，高壓側應裝設高壓斷路器或高壓負荷開關；主接線方案應與主變壓器經濟運行的要求相適應。</p><p><b>　　(4)經濟性</b></p><p>　　主接線方

74、案應力求簡單，采用的一次設備特別是高壓斷路器少，而且應選用技術先進、經濟適用的節(jié)能產品；由于工廠變配電所一般都選用安全可靠且經濟美觀的成套配電裝置，因此變配電所主接線方案應與所選成套配電裝置的主接線方案配合一致。柜型一般宜采用固定式；只在供電可靠性要求較高時，才采用手車式或抽屜式；中小型工廠變電所一般才用高壓少油斷路器，在需頻繁操作的場合，則應采用真空斷路器或SF6斷路器。斷路器一般采用就地控制，操作多用手力操作機構，但這只適用于三相短

75、路電流不超過6KA（10KV的SK3≤100MVA）的電路中。如短路電流較大或有遠控、自控要求時，則應采用電磁操作機構或彈簧操作機構；工廠的電源進線上應裝設專用的計量柜，其互感器只供計費的電度表用，應考慮無功功率的人工補償，使最大負荷時功率因素達到規(guī)定的要求；優(yōu)</p><p>　　化接線及布置，減少變電所占地面積</p><p>　　總之，變電所通過合理的接線、設備無油化、布置的緊湊以及

76、綜合自動化技術，并將通信設施并入主控室，簡化所內附屬設備，從而達到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設計，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運行，避免不必要的定期檢修，達到降低投資的目的。</p><p>　　4.2 主接線的方案與分析</p><p><b>　　4.2.1 單母線</b></p><p>　　(1)優(yōu)點：接線簡單清晰、

77、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置；</p><p>　　(2)缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障檢修，均需要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。</p><p>　　(3)適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器的以下三種情況：6—110KV配電

78、裝置的出線回路數(shù)不超過6回；35—63KV配電裝置的回線數(shù)不超過3回；110—220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回。</p><p>　　4.2.2 單母線分段接線</p><p>　　(1)優(yōu)點：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，分段斷路自動將故障段切斷，保障正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。</p>

79、<p>　　(2)缺點：當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停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均等擴建。</p><p>　　(3)適用范圍：6—10KV配電裝置出線回路數(shù)為6及以上時；35—63KV配電裝置出線回路數(shù)為4—8回時；110—220KV配電裝置出線回路數(shù)為3—4回時。</p><p>　　4.3電氣主接

80、線的確定</p><p>　　4.3.1采用內橋接線：</p><p>　　橋式接線相似于單母線分段接線，只有兩臺變壓器的情況下采用橋式接線，母線橋是借助于QF3，進行分段，當母線故障時，經倒閘操作可切除故障段，保證其它段繼續(xù)運行，當母線檢修可分段進行，這能始終保證一臺主變的供電，當進線電源一回發(fā)生故障，通過倒閘操作可保證兩臺主變的供電，同單母線分段結線一樣可以作分段運行，也可做并列運行，

81、采用分段運行時，各段相當于單母線運行狀態(tài)，各段母線所帶的主變壓器是分列進行，互不影響任一母線故障或檢修時，僅停止該段母線所帶變壓器的供電，兩段母線同時故障的機率很小，可以不予考慮，采用并列運行時，電源檢修無需母線停電，只需斷開電源的斷路器QF1（QF2）及其隔離開關就能保證兩臺主變壓器的供電，對本站110KV兩回供電（小于4回路）較為適合。</p><p>　　該設計的電氣主接線：</p><

82、p>　　4.3.2 110kv側的接線</p><p>　?。?）單母線分段接線</p><p>　　圖4.1單母線分段接線</p><p>　　分段的單母線的特點為:</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　a.單母線接線具有簡單、清晰、方便、經濟、安全等優(yōu)點。&l

83、t;/p><p>　　b.較之不分段的單母線供電可靠性高，母線或母線隔離開關檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關短路時，非故障母線段可以實現(xiàn)完全不停電，而后者則需短時停電。</p><p>　　c.運行比較靈活。分段斷路器可以接通運行，也可斷開運行。</p><p>　　d.可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分

84、別接引在不同分段母線上。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　a.任一分段母線或母線隔離開關檢修或故障時，連接在該分段母線上的所有進出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置仍是嚴重的缺點。</p><p>　　b.檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴要缺點。因

85、為電壓等級高的斷路器檢修時間較長，對用戶影響甚大。</p><p>　?。?）不分段的雙母線</p><p>　　圖4.2不分段的雙母線</p><p><b>　　雙母線接線的特點：</b></p><p>　　可輪流檢修母線而不影響正常供電。</p><p>　　檢修任一母線側隔離開關時，只影

86、響該回路供電。</p><p>　　工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時停電并能迅速恢復供電。</p><p>　　可利用母聯(lián)斷路器替代引出線斷路器工作。</p><p><b>　　便于擴建。</b></p><p>　　由于雙母線接線的設備較多、配電裝置復雜，運行中需要用隔離開關切換電路，容易引起誤操作；同時投資和占地面

87、積也較大。</p><p>　?。?）單母分段帶旁路接線</p><p>　　圖4.3 單母分段帶旁路接線</p><p>　　單母分段帶旁路接線的特點：</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　a.單母分段帶旁路接線方式采用母線分斷路器和旁路母線斷路器，供電可靠性比單母分

88、段接線更高，運行更加靈活，一般用在35-110kv的變電所的母線。</p><p>　　b.旁路母線是為檢修斷路器而設的，通常采用可靠性高，檢修周期長的SF6 斷路器，或氣體絕緣金屬封閉開關設備時，可取消旁路母線。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　a.單母分段帶旁路接線倒閘操作比較復雜，占地面積比較大，花費比較高

89、。</p><p>　　以上三種方案比較：方案（一）主接線供電可靠性與靈活性高，用于110KV，出線回路適合本站設計，因此此方案可行。方案（二）由于雙母線接線具有較高的可靠性，這種接線在大、中型發(fā)點廠和變電站得到廣泛的使用。用于電源較多、輸送和穿越功率較大、要求可靠性和靈活性較高的場合。因此此方案不可行。方案（三）在供電可靠性與靈活性方面能滿足本站供電要求，但考慮到接線較復雜，占地面積大且費用較高，所以也不符合要

90、求。</p><p><b>　　（4）橋式接線</b></p><p>　　兩回電源引入線分別經斷路器接入兩臺主變壓器，并在兩條電源引入線間用帶斷路器的橫向母線將它們連接起來，構成橋式接線。橋式接線分內橋式接線和外橋式接線。橋式接線中橋斷路器應經常處于閉合狀態(tài)，以使系統(tǒng)功率穿越。橋式接線具有工作可靠、靈活、使用電器少、裝置簡單清晰、建造費用低和易于發(fā)展成單母線分段接

91、線等優(yōu)點。</p><p>　　a內橋式接線：連接橋設置在靠變壓器側。內橋式接線的優(yōu)點是電源線路故障時，不影響供電；缺點是主變壓器故障時，將造成短時停電?；謴凸╇姷牟僮鞒绦驈碗s。用于線路較長、故障停電和檢修的機會多、變壓器不需經常切換的變電所。</p><p><b>　　內橋式接線</b></p><p>　　b外橋式接線：連接橋設在線路側（

92、即靠近線路斷路器），其特點是每一主變壓器回路均設有斷路器。優(yōu)缺點和內橋式相反。</p><p><b>　　4.5 外僑式接線</b></p><p>　　綜合考慮110kv側采用內橋式接線。</p><p>　　4.3.3 10kv側的接線</p><p><b>　　（1）單母線接線</b>&l

93、t;/p><p>　　圖4.4 單母線接線</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　　a接線簡單清晰、設備少、操作方便。</p><p>　　b便于擴建和采用成套配電裝置</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　

94、　a不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障或檢修均需使整個配電裝置停電。</p><p>　　b 單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需停電，在用隔離開關將故障的母線分開后才能恢復非故障段的供電。</p><p>　?。?）單母線分段接線</p><p>　　圖4.5 單母線分段接線</p><p><b&

95、gt;　　優(yōu)點：</b></p><p>　　a.具有單母線接線簡單、清晰、方便、經濟、安全等優(yōu)點。</p><p>　　b.較之不分段的單母線供電可靠性高，母線或母線隔離開關檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。與用隔離開關分段的單母線接線相比，母線或母線隔離開關短路時，非故障母線段可以實現(xiàn)完全不停電而后者則需短時停電。</p><p>　　c.運行比較靈

96、活。分段斷路器可以接通運行，也可斷開運行。</p><p>　　d.可采用雙回線路對重要用戶供電。方法是將雙回路分別接引在不同分段母線上。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　　a.任一分段母線或母線隔離開關檢修或故障時，連接在該分段母線上的所有進出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置仍是嚴重的缺點

97、。</p><p>　　b.檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴要缺點。因為電壓等級高的斷路器檢修時間較長，對用戶影響甚大。</p><p>　?。?）單母分段帶旁路接線</p><p>　　圖4.6單母分段帶旁路接線</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p>

98、<p>　　a.單母分段帶旁路接線方式采用母線分斷路器和旁路母線斷路器，供電可靠性比單母分段接線更高，運行更加靈活，一般用在35-110kv的變電所的母線。</p><p>　　b.旁路母線是為檢修斷路器而設的，通常采用可靠性高，檢修周期長的SF6 斷路器，或氣體絕緣金屬封閉開關設備時，可取消旁路母線。</p><p><b>　　缺點：</b><

99、/p><p>　　a.單母分段帶旁路接線倒閘操作比較復雜，占地面積比較大，花費比較高。以上三種方案比較：</p><p>　　單母線接線的雖接線簡單、清晰、設備少、操作方便，投資少，便于擴建，但供電可靠性差，不能滿足對不允許停電的重要用戶的供電要求，單母線分段接線在供電可靠性與靈活性方面基本能滿足本站供電要求，但考慮到接線出線較多，在確?？煽啃苑矫娌皇亲罾硐氲倪x擇，所以也不符合要求，而單母線分

100、段帶旁路接線恰好符合本站設計所須的可靠性與經濟性的要求，所以10kv側采用單母線分段帶旁路的接線。</p><p>　　4.3.4 總接線方案</p><p>　　由以上分析比較，可得變電站的主接線方案為：110KV采用內橋式接線，10KV采用單母分段接線帶旁路母線。總接線圖簡圖如圖4.7：</p><p>　　圖4.7總接線圖簡圖</p><

101、p>　　進線側設斷路器；10KV接線為單母線分段帶旁路接線，#1主變10KV側單臂進10KV母線，帶10KV出線8回，無功補償電容器組1組，消諧所用變1組，PT柜1臺；#2主變10KV側單臂進10KV母線，帶10KV出線7回，無功補償電容器1組，消諧所用變1組，PT柜1臺。</p><p>　　在110KV兩條進線的A相上各裝設一臺電容式電壓互感器供二次閉鎖采壓用。主變壓器110KV側中性點采用避雷器保護和

102、間隙保護，并可經隔離開關接地。</p><p>　　表4.1 主要電氣設備表</p><p><b>　　5短路電流的計算</b></p><p>　　供電系統(tǒng)應該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產和生活的正常進行。但是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路故障而遭到破壞。</p><p>　　所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或

103、多相載流導體接地或相互接觸并產生超出規(guī)定值的大電流。</p><p>　　造成短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞、誤動作、雷擊或過電壓擊穿等。短路電流數(shù)值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當它通過電氣設備時，設備的載流部分變形或損壞，選用設備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動機或其它設備的正常運行。</p&g

104、t;<p>　　5.1 繪制計算電路</p><p>　　圖5.1 接線圖簡圖</p><p>　　5.2 短路電流計算</p><p>　　進行計算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對值表示，這種計算方法叫做標幺值法。標幺值的概念是：</p><p><b>　　標幺值=</b></p>

105、<p>　　所謂基準值是衡量某個物理量的標準或尺度，用標幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點電抗標幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標幺值。</p><p>　　5.2.1 輸電線路</p><p>　　已知輸電線路的長度為l，每公里電抗值為X0，線路所在區(qū)段的平均電壓為Uav，則輸電線路電抗相對

106、于基準容量Sd和基準電壓Ud=Uav的標幺值為 </p><p><b>　　5.2.2 變壓器</b></p><p>　　變壓器通常給出短路電壓百分數(shù) ，得 </p><p>　　圖5.2 短路等效電路圖</p><p><b>　　5.2.3短路計算</b></p><p&

107、gt;　　1、計算各短路點點基準電流：</p><p>　　本設計選Sd=100MVA，假設兩路電源進線都是無窮大系統(tǒng)，系統(tǒng)電抗忽略不計。</p><p>　　取Ud1=116KV,則 </p><p>　　取Ud2==10.5KV,則 </p><p>　　2、計算各元件阻抗的標幺值</p><p><b>

108、;　　線路WL1： </b></p><p><b>　　線路WL2： </b></p><p>　　變壓器1T和2T： </p><p>　　3、當S1供電時的短路計算</p><p>　　求電源至短路點的總阻抗</p><p>　　K1點: </

109、p><p>　　K2點: </p><p>　　并列運行時K3點： </p><p>　　求K1點短路電源的周期分量、沖擊電流和短路容量</p><p>　　求K2點短路電源的周期分量、沖擊電流和短路容量</p><p>　　并列運行時K3點短路電源的周期分量、沖擊電流和短路容量</p&g

110、t;<p>　　4、當S2供電時的短路計算</p><p>　　（1）求電源至短路點的總阻抗</p><p>　　K1點: </p><p>　　K2點： </p><p>　　并列運行時K3點： </p><p>　?。?）求K1點短路電源的周期分量、沖

111、擊電流和短路容量</p><p>　?。?）求K2短路電源的周期分量、沖擊電流和短路容量</p><p>　?。?）求并列運行時K3點短路電源的周期分量、沖擊電流和短路容量</p><p>　　5、短路電流的計算結果如下表：</p><p>　　表5.1 短路電流計算結果表</p><p>　　5.2.4站用變壓器低壓

112、側短路電流計算</p><p>　　對于1000V以下低壓網(wǎng)絡的短路電流計算，還應考慮以下特點：</p><p>　　(1)可按無窮大容量供電的計算短路電流方法進行計算。</p><p>　　(2)因電阻值較大，感抗值較小，所以短路電流中各元件的有效電阻，包括開關和電器觸頭的接觸電阻均應計入。</p><p>　　(3)多匝電流互感器的阻抗，

113、僅當三相都裝有同樣互感器時，才予考慮。</p><p>　　(4)低壓電器元件的電阻多以m?計因而短路電流一般采用有名值計算比較方便。</p><p>　　在設計和運行實踐中，已經總結出了 1000 V 以下低壓網(wǎng)絡的短路電流計算結果，并制成表格，為簡化計算，本設計站用變壓器低壓側網(wǎng)絡的短路電流計算值直接查表，并記入表 7中。</p><p>　　表5.2 站用變壓

114、器低壓側短路電流計算結果</p><p>　　6線路及變壓器最大負荷電流Imax計算</p><p>　　6.1線路最大負荷電流計算</p><p><b>　　10kV出線：</b></p><p><b>　?。?）洗衣機廠： </b></p><p>　　（2）時代商城

115、： </p><p><b>　?。?）區(qū)醫(yī)院： </b></p><p><b>　?。?）區(qū)公安局： </b></p><p>　?。?）區(qū)中心市場： </p><p>　　（6）星空休閑中心： </p><p>　?。?）區(qū)中心小學： </p><

116、p><b>　?。?）區(qū)政府： </b></p><p>　?。?）宏發(fā)皮具廠： </p><p>　?。?0）建興牧業(yè)設備廠： </p><p>　?。?1）寬途電子廠： </p><p>　?。?2）宏興服裝廠： </p><p>　　(13)其他散戶: </p><

117、p>　　6.2主變進線最大負荷電流</p><p><b>　　110kV進線： </b></p><p><b>　　7高壓配電設備選擇</b></p><p>　　7.1高壓側配電系統(tǒng)設備</p><p>　　7.1.1電器選擇的一般條件</p><p>　　按工作

118、環(huán)境選擇：選擇戶外或戶內，若工作條件特殊，還需要選擇特殊型式；按額定電壓選擇：應該大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓，即： ；按額定電流選擇：應該等于或大于負載的長時最大工作電流，即： ；校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定性： ； 校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定性： ；校驗高壓斷路器的斷流容量（或開斷電流）：熔斷斷流容量按 校驗；</p><p>　　7.2高壓斷路器的選擇及校驗</p><p>　　高壓斷路器的