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1、華北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 110KV變電站電氣主接線設(shè)計(jì)專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2013年06月I 摘要本次設(shè)計(jì)為110kV降壓變電站電氣一次部分的初步設(shè)計(jì)，根據(jù)原始資料，以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和國(guó)家有關(guān)電力工程設(shè)計(jì)的規(guī)程、規(guī)范及規(guī)定為設(shè)計(jì)依據(jù)。變電站的設(shè)計(jì)在滿足國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，盡量考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。在本變電站的設(shè)計(jì)中，包括對(duì)變電站總體分析和負(fù)荷分析、變電站主變壓器的選擇、電氣主接線、電氣設(shè)備選擇、短路電流計(jì)算等部分的分析計(jì)算以及防雷設(shè)計(jì)。在保證供電可靠性的前提下，減少事故的發(fā)生，降低運(yùn)行費(fèi)用。本次設(shè)計(jì)正文分設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)兩個(gè)部分，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括電

2、氣主接線設(shè)計(jì)、變壓器選擇說(shuō)明、短路電流計(jì)算說(shuō)明、電氣設(shè)備選擇說(shuō)明、配電裝置設(shè)計(jì)、電氣總平面布置和防雷保護(hù)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)包括變壓器選擇、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)等，并附有電氣主接線圖及其它相關(guān)圖紙。關(guān)鍵詞：110kV變電站；短路電流；一次部分；設(shè)備選擇目錄摘要第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 原始資料11.1 變電站的基本情況11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)22 變壓器選擇32.1 變壓器繞組與調(diào)壓方式的選擇32.2 變壓器相數(shù)的選擇32.3 變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇32.4 變壓器的冷卻方式43 電氣主接線設(shè)計(jì)53.1 主接線的設(shè)計(jì)原則53.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求63.3 主接線方案的比較和確定.74 短路

3、電流計(jì)算.114.1 短路電流計(jì)算的目的114.2 短路電流計(jì)算的規(guī)定114.3 短路電流計(jì)算的步驟124.4 短路類型及其計(jì)算方法125 高壓電器選擇145.1 高壓斷路器的選擇145.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇145.3 各級(jí)電壓母線的選擇155.4 電流互感器的選擇155.5 電壓互感器的選擇165.6 避雷器的選擇166 配電裝置設(shè)計(jì)186.1 配電裝置的基本要求.186.2 配電裝置的種類及應(yīng)用.187 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)197.1 防雷保護(hù)的特點(diǎn)197.2 變電站直擊雷防護(hù)197.3 進(jìn)線保護(hù).19第二部分 計(jì)算書(shū)8 變壓器容量計(jì)算及選擇 208.1 本站負(fù)荷計(jì)算208.2 變壓器容量及型號(hào)的選

4、擇209 短路電流計(jì)算219.1 原始資料219.2 短路計(jì)算2110 高壓電器的選擇與校驗(yàn)2710.1 最大持續(xù)工作電流計(jì)算2710.2 斷路器的選擇及校驗(yàn)2710.3 隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)3010.4 電流互感器的選擇及校驗(yàn)3110.5 限流電抗器的選擇及校驗(yàn)3510.6 電壓互感器的選擇及校驗(yàn)3510.7 導(dǎo)體的選擇及校驗(yàn)3710.8 絕緣子及穿墻套管的選擇39總結(jié)40參考資料41致謝4244第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 原始資料1.1變電站的基本情況1.1.1變電站建設(shè)性質(zhì)及規(guī)模本站位于蒙城邊緣，供給城市和近郊工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活用電，系新建變電站。電壓等級(jí)：110/10kV線路回?cái)?shù)：110kV

5、：2回，備用2回10kV：13回，備用2回1.1.2 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖如下：圖1.1 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖1.1.3變電站規(guī)模和電力系統(tǒng)情況（1）變電站性質(zhì)：110kV變電站。（2）110kV最終兩回進(jìn)線四回出線。每回出線輸送容量為15MVA，本期工程2回進(jìn)線，2回出線。（3）10kV出線最終15回，本期13回，備用2回，Tmax=5500 小時(shí)，負(fù)荷同時(shí)率0.85，備用總負(fù)荷4MW,COS=0.85。（4）根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃，110kV和10kV負(fù)荷的具體參數(shù)如下表： 表1.1 110kV和10kV負(fù)荷具體參數(shù)表電壓等級(jí)負(fù)荷名稱最大穿越功率（MW）最大負(fù)荷（MW）負(fù)荷組成（%）cosTm

6、ax(h)線長(zhǎng)(km)同時(shí)率線損近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)景一級(jí)二級(jí)三級(jí)110kVBZ線1015BI線1015備用（一）10備用（二）1010kV市區(qū)一2330500.8185%5%市區(qū)二2330500.82.5食品廠11.520400.840001.75針織廠11.520400.7840001.8棉紡廠一2330400.7555001棉紡廠二印染廠一34.535400.7855002印染廠二柴油機(jī)廠一23.530400.855002.5柴油機(jī)廠二水泥廠1.5225300.835002.5機(jī)修廠1.5220300.7530002郊區(qū)變1.5215300.81.5備用一23備用二231.2 設(shè)計(jì)任務(wù) （1）

7、變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)（2）主變壓器的選擇（3）短路電流的計(jì)算（4）電氣設(shè)備的選擇（5）配電裝置及電氣總平面設(shè)計(jì)（6）防雷保護(hù)設(shè)計(jì)2變壓器選擇2.1變壓器繞組與調(diào)壓方式的選擇 （1）繞組連接方式 參考電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)和相應(yīng)規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有Y和型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個(gè)繞組是型的，我國(guó)110kV及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點(diǎn)，所以都需要選擇的連接方式，而6-10kV側(cè)采用型的連接方式。故該110kV變電站主變應(yīng)采用的繞組連接方式為：YN，。 （2）調(diào)壓方式的確定變壓

8、器的電壓調(diào)整是用分解開(kāi)關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)到+30。對(duì)于110kV及以下的變壓器，以考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。由以上知，此變電所的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。2.2 變壓器相數(shù)的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。社會(huì)日新月異，在今天科技已十分進(jìn)步，變壓器的制造、運(yùn)輸?shù)鹊纫巡怀蓡?wèn)題，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采

9、用三相變壓器。2.3變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪?fù)荷510年規(guī)劃選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1015年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，本站應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來(lái)選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。所以每臺(tái)變壓器的額定容量按，其中為變電所最大負(fù)荷選擇，即=0.738.77=27.14kVA這樣當(dāng)一臺(tái)變壓器停用時(shí)，也保證70%負(fù)荷的供電。由于一般電網(wǎng)變電所大約有25%的非重要負(fù)荷，因此采用式來(lái)

10、計(jì)算主變?nèi)萘繉?duì)變電所保證重要負(fù)荷來(lái)說(shuō)是可行的。通過(guò)計(jì)算本變電站可選擇額定容量為31.5MVA的主變壓器。為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電站一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)也增加了配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作的復(fù)雜化?？紤]到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小，且適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，故本變電站選擇兩臺(tái)主變壓器完全滿足要求。2.4變壓器的冷卻方式根據(jù)變壓器型號(hào)的不同,其冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)等。油浸自冷式就是以油的自然對(duì)流作用

11、將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對(duì)流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒(méi)有特制的冷卻設(shè)備。而油浸風(fēng)冷式是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇，利用吹風(fēng)機(jī)幫助冷卻。加裝風(fēng)冷后可使變壓器的容量增加30%35%。強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式，又分強(qiáng)油風(fēng)冷和強(qiáng)油水冷兩種。它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻器后再?gòu)?fù)回油箱。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風(fēng)扇吹風(fēng)或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。這種方式若把油的循環(huán)速度比自然對(duì)流時(shí)提高3倍，則變壓器可增加容量30%。綜上所述，110kV變電站冷卻方式宜采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。3電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、

12、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下、兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。 電氣主接線是由高壓電器通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)，并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。3.1主接線的設(shè)計(jì)原則（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線

13、的主要因素。不論是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。（2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式來(lái)確定主接線的形式以及所連接的電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。（3）考慮負(fù)荷的重要性和分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。

14、三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。（4）考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也比較高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線的可靠性、靈活性要求低。（5）考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電器主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有所不同。例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。3.2

15、主接線設(shè)計(jì)的基本要求主接線設(shè)計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性及對(duì)電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動(dòng)控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)(電氣一次部分）中有關(guān)規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求”。主接線設(shè)計(jì)的基本要求如下：3.2.1可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的運(yùn)行工作，以保證對(duì)用戶不間斷供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線，優(yōu)先

16、采用。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次設(shè)備部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的而是相對(duì)的?？赡芤环N主接線對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)另一些變電所可能就不是可靠的。評(píng)價(jià)主接線方式可靠的標(biāo)志是：（1）線路、母線（包括母線側(cè)隔離刀閘）等故障或檢修時(shí)，停電范圍的大小和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，能否保證對(duì)一類、二類負(fù)荷的供電。（2）線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。（3）變電所全部停電的可能性。（4）大型機(jī)組突然停電，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與后果。3.2.2靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，靈活性

17、主要包括以下幾個(gè)方面：（1）操作的方便性：電氣主接線應(yīng)該在滿足可靠性的條件下，接線簡(jiǎn)單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運(yùn)行人員掌握，不致在操作過(guò)程中出差錯(cuò)。 （2）調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運(yùn)行方式，并且在發(fā)生事故時(shí)，要能盡快地切除故障，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小，不致過(guò)多地影響對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。（3）擴(kuò)建的方便性：對(duì)將來(lái)要擴(kuò)建的發(fā)電廠，其接線必須具有擴(kuò)建的方便性。尤其是火電廠，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，還要考慮到從初期接線到最終接線的可能和分段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電

18、或在停電時(shí)間最短的情況下，將來(lái)能順利完成過(guò)渡方案的實(shí)施，使改造工作量最少。3.2.3經(jīng)濟(jì)性主接線的經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾，所以應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮：（1）節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，并要適當(dāng)采取限制短路電流的措施，以節(jié)省開(kāi)關(guān)電器數(shù)量、選用價(jià)廉的電器或輕型電器，以便降低投資。（2）占地面積少。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時(shí)應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對(duì)大容量發(fā)電廠或變電站，在可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。（3）電能損耗少。在發(fā)電廠或變電站中，電

19、能損耗主要來(lái)自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的形式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。3.3主接線方案的比較和確定根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)(電氣一次部分)的相關(guān)要求，110kV配電裝置出線回路數(shù)4回時(shí)，可采用單母線分段的接線、雙母線接線、單母線分段帶旁路接線，10kV配電裝置出線回路數(shù)10回及以上時(shí)，可采用單母線分段的接線和雙母線接線，在采用單母線分段或雙母線的35110kV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)有旁路母線時(shí)，首先宜采用分段斷路兼作旁路斷路器的接線。當(dāng)110kV線路6回及以上，356kV線路8回及以上時(shí)，可以裝設(shè)專用的旁路斷路器。3.3.1 110kV

20、側(cè)主接線設(shè)計(jì)（1）初選方案因本所初期設(shè)計(jì)2回進(jìn)線2回出線，最終2回進(jìn)線4回出線，故110kV變電站電氣主接線可采用單母線分段接線或單母線分段帶旁路接線。下面以這兩個(gè)方案進(jìn)行分析比較，確定其主接線的具體形式。單母線分段接線如圖2.1所示：圖3.1 單母線分段接線 單母線分段帶旁路接線圖如圖3.2所示：圖3.2 單母線分段分段斷路兼作旁路斷路器的接線（2）方案比較單母線分段接線： 當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常母線不間斷供電，不致使重要用戶停電。 兩段母線同時(shí)發(fā)生故障的機(jī)率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時(shí)，可使用隔離分段開(kāi)關(guān)。任一段母線故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電

21、，在判斷故障后，斷開(kāi)分段隔離開(kāi)關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。單母線分段帶旁路接線： 通過(guò)倒閘操作，可檢修與旁路母線相連的任一回路的出線斷路器而不停電，因固定式斷路器檢修時(shí)間較長(zhǎng)，不重要負(fù)荷停電時(shí)間長(zhǎng)。任一出線斷路器故障時(shí)，通過(guò)倒閘操作，可在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)對(duì)該線路的供電。進(jìn)線斷路器故障時(shí)，不重要負(fù)荷停電時(shí)間較長(zhǎng)。檢修母線時(shí)，非檢修段可以照常供電，并可對(duì)雙回路線路通過(guò)其一回給、類負(fù)荷供電，還可通過(guò)倒閘操作經(jīng)旁路母線對(duì)檢修段出線負(fù)荷最重要的一個(gè)用戶繼續(xù)供電。幾乎無(wú)線路全部停運(yùn)的可能，若出線全部停運(yùn)的情況，因固定式斷路器的檢修時(shí)間長(zhǎng)，則全部停運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)。正常運(yùn)行時(shí)，QFd作為分段斷路器工作，一段母線故障，QF

22、d跳開(kāi)，不會(huì)影響正常段母線供電。檢修出線斷路器，可以通過(guò)倒閘操作而不是切除線路。運(yùn)行方式改變時(shí)，倒閘操作繁瑣，不夠靈活。設(shè)備少，投資少，土建工作和費(fèi)用較少，可以兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 （3） 方案確定從技術(shù)性角度而言，兩種方案均能滿足110kV級(jí)供電可靠性和靈活性的要求，且具有擴(kuò)建方便的優(yōu)點(diǎn)，但由于斷路器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行和切斷次數(shù)都需要檢修，為了使檢修時(shí)不至于中斷回路供電，故采用分段斷路器兼作旁路斷路器的接線方式。綜合比較，本次設(shè)計(jì)在110kV母線上采用單母線分段帶旁路母線接線的形式。3.3.2 10kV側(cè)主接線設(shè)計(jì) （1）初選方案 10kV側(cè)出線回路數(shù)本期為13回，最終15回，根據(jù)規(guī)程要求和本所實(shí)際

23、情況，10kV電氣主接線可以采用單母線分段接線或雙母線接線。 （2）方案比較雙母線接線特點(diǎn)： 檢修任一組母線，不會(huì)中斷對(duì)用戶的連續(xù)供電（利用母聯(lián)倒換操作）。 一組母線故障后，該母線上的所有進(jìn)出線都要停電，但能迅速恢復(fù)供電。 檢修任一回路中的母線側(cè)QS，僅該回路停電，其余線路照常工作。 任一回路中的QF，如拒動(dòng)或因故不能操作時(shí)，可用母聯(lián)代替操作。 在特殊需要時(shí)，可以用母聯(lián)與系統(tǒng)進(jìn)行同期或解列操作 QS不僅用來(lái)隔離電壓，而且還用來(lái)倒換操作 擴(kuò)建方便。 （3）方案確定：10kV側(cè)采用單母線分段接線，供電距離短，且對(duì)重要負(fù)荷采用雙回路供電。接線簡(jiǎn)單清晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小

24、，為以后的發(fā)展和擴(kuò)建奠定了基礎(chǔ)。故采用單母線分段接線的接線方式基于上述理由，再考慮到該變電站在電力系統(tǒng)中的地位、建設(shè)規(guī)模、負(fù)荷性質(zhì)等情況，在保證供電可靠性的前提下,運(yùn)行靈活性、操作檢修方便，節(jié)約投資，確定：110kV接線采用單母線分段帶旁路母線的接線，10kV接線采用單母線分段接線。4 短路電流計(jì)算在電力供電系統(tǒng)中，對(duì)電力系統(tǒng)危害最大的就是短路。短路的形式可以分為三相短路、兩相短路、兩相短路接地、單相短路接地。在短路電流計(jì)算過(guò)程中，以便都以最嚴(yán)重的短路形式為依據(jù)。因此，本文的短路電流計(jì)算都以三相短路為例。在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通常可達(dá)數(shù)千安

25、，短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。4.1短路電流計(jì)算的目的計(jì)算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電器設(shè)備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流太大，必須采用限流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。為了達(dá)到上述目的，須計(jì)算出下列各短路參數(shù)I 次暫態(tài)短路電流，用來(lái)作為繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器額定斷流容量。應(yīng)采用（電力系統(tǒng)

26、在最大運(yùn)行方式下）繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流來(lái)計(jì)算保護(hù)裝置的整定值。isk 三相短路沖擊電流，用來(lái)檢驗(yàn)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定。I 三相短路電流有效值，用來(lái)檢驗(yàn)電器和母線的熱穩(wěn)定。S 次暫態(tài)三相短路容量，用來(lái)檢驗(yàn)斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過(guò)規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。4.2短路電流計(jì)算的規(guī)定 為了簡(jiǎn)化短路電流的計(jì)算方法，在保證計(jì)算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出以下規(guī)定：（1）所有的電源電動(dòng)勢(shì)相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢(shì)和電流是對(duì)稱的。（2）認(rèn)為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流的變化而變化。（3）輸電

27、線路的分布電容略去不計(jì)。（4）每一個(gè)電壓級(jí)采用平均電壓，這個(gè)規(guī)定在計(jì)算短路電流時(shí)，所造成的誤差很小。唯一例外的是電抗器，應(yīng)該采用加于電抗器端點(diǎn)的實(shí)際額定電壓，因?yàn)殡娍蛊鞯淖杩雇ǔ１绕渌杩勾蟮亩?，否則，誤差偏大。（5）計(jì)算高壓系統(tǒng)短路電流時(shí)，一般只計(jì)及發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗，因?yàn)檫@些元件X/3R時(shí)，可以略去電阻的影響。只有在短路點(diǎn)總電阻大于總電阻的1/3時(shí)才加以考慮，此時(shí)采用阻抗等于電抗計(jì)算。（6）短路點(diǎn)離同步調(diào)相機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)較近時(shí)，應(yīng)該考慮對(duì)短路電流值的影響。有關(guān)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，在母線上發(fā)生三相短路，短路

28、點(diǎn)的電壓立即降低。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)將變?yōu)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，母線上電壓低于電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)。（7）在簡(jiǎn)化系統(tǒng)阻抗時(shí)，距短路點(diǎn)遠(yuǎn)的電源與近的電源不能合并。（8）以供電電源為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值3,可以認(rèn)為電源容量為無(wú)限大容量的系統(tǒng),短路電流的周期分量在短路全過(guò)程中保持不變。4.3短路電流計(jì)算的步驟在工程設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算通常采用實(shí)用計(jì)算曲線法。其具體計(jì)算步驟如下：（1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算到同一基準(zhǔn)容量下；（2）繪制等值網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換；（3）選擇短路點(diǎn)；（4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看為無(wú)限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、有名值；（5）

29、計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值： 短路容量： （4.1） 短路電流沖擊值: （4.2）（6）列出短路電流計(jì)算結(jié)果。具體短路電流計(jì)算詳見(jiàn)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。4.4短路類型及其計(jì)算方法電力系統(tǒng)中可能發(fā)生的幾種形式的短路類型及其計(jì)算方法是如下： （1）三相短路電流的計(jì)算： （4.3）其有名值為： （4.4）系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的短路電流標(biāo)幺值系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的短路電流有名值歸算到短路點(diǎn)的綜合正序等值電抗。以下為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，省略下標(biāo) * 。 （2）兩相短路電流的計(jì)算： （4.5）歸算到短路點(diǎn)的負(fù)序綜合電抗 兩相短路時(shí)短路點(diǎn)的全電流其各序分量電流值為： (4.6) 分別為兩相短路時(shí)，短路點(diǎn)短路電

30、流的正負(fù)序分量 （3）兩相接地短路電流計(jì)算： （4.7） 兩相短路接地時(shí)，短路點(diǎn)故障相全電流 兩相短路接地時(shí)，短路點(diǎn)的正序電流分量 （4.8） （4.9） （4.10）分別為兩相接地短路時(shí)的負(fù)序和零序電流分量。 （4）單相接地短路電流的計(jì)算：短路點(diǎn)各序分量電流為： （4.11）5高壓電器選擇5.1 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號(hào)斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修。選擇斷路器時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求： （1）在合閘運(yùn)行時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長(zhǎng)期通過(guò)負(fù)荷電流，即使通過(guò)短

31、路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。 （2）在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。 （3）應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時(shí)間。 （4）應(yīng)有盡可能長(zhǎng)的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便。考慮到可靠性和經(jīng)濟(jì)性，方便運(yùn)行維護(hù)和實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的無(wú)由化目標(biāo)，且由于SF6斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在110kV側(cè)采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強(qiáng)、絕緣性能強(qiáng)、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長(zhǎng)而且使用可靠，不存在不安全問(wèn)題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無(wú)污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長(zhǎng)、開(kāi)距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動(dòng)

32、作快，燃弧時(shí)間短、且于開(kāi)斷電源大小無(wú)關(guān)，熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，開(kāi)斷近區(qū)故障性能好，且適于開(kāi)斷容性負(fù)荷電流等特點(diǎn)。因而被大量使用于35kV及以下的電壓等級(jí)中。所以，10kV側(cè)采用真空斷路器。5.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 隔離開(kāi)關(guān)是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來(lái)隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求： （1）隔離開(kāi)關(guān)分開(kāi)后應(yīng)具有明顯的斷開(kāi)點(diǎn)，易鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開(kāi)。 （2）隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過(guò)電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。 （3）隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。 （4

33、）隔離開(kāi)關(guān)在跳、合閘時(shí)的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時(shí)的過(guò)電壓。 （5）隔離開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作要可靠。 （6）帶有接地刀閘的隔離開(kāi)關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開(kāi)關(guān)的正確操作。5.3各級(jí)電壓母線的選擇 選擇配電裝置中各級(jí)電壓母線，主要應(yīng)考慮如下內(nèi)容： （1）選擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式； （2）選擇母線截面的大小； （3）檢驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定； （4）對(duì)35kV以上母線，應(yīng)檢驗(yàn)它在當(dāng)?shù)鼐μ鞖庀髼l件下是否發(fā)生電暈； （5）對(duì)于重要母線和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動(dòng)，為避免共振，應(yīng)校驗(yàn)?zāi)妇€自振頻率。110kV母線一般采用軟導(dǎo)體型式。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本變電所1

34、0kV的最終回路較多，因此10kV母線應(yīng)選硬導(dǎo)體為宜。故所選LMY-125型矩形鋁導(dǎo)線滿足熱穩(wěn)定要求。 5.4電流互感器選擇5.4.1一次回路電壓的選擇 為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓UMS應(yīng)在（0.811.2）UN1范圍內(nèi)變動(dòng)，即應(yīng)滿足下列條件：0.81UN1UMS1.2UN1 （4.1） 5.4.2二次回路電壓選擇 電壓互感器二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組使用。顯然，單個(gè)單相式互感器的二次繞組電壓為100V，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為100/ V；電壓互感器開(kāi)口三角形的輔助繞組電壓用于35

35、kV及以下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電壓為100/3V，而用于110kV及以上的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的為100V。 （1）容量和準(zhǔn)確級(jí)選擇電壓互感器的額定二次容量（對(duì)應(yīng)于所要求的準(zhǔn)確級(jí)），應(yīng)不小于電壓互感器的二次負(fù)荷，即SN2=S2，而二次負(fù)荷= （4.2）式中，、分別為各儀表的視在功率、用功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)。電壓互感器的具體選擇和校驗(yàn)過(guò)程見(jiàn)計(jì)算書(shū)。5.5 電壓互感器的選擇電壓互感器是二次回路中測(cè)量和保護(hù)用的電壓源，通過(guò)它反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，它的作用是將一次高壓變?yōu)槎蝹?cè)的低電壓便于測(cè)量。依據(jù)電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)電壓互感器配置的規(guī)定： (1)電壓互感器的配置與數(shù)量和配置、主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測(cè)量、

36、保護(hù)周期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器應(yīng)能在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓，周期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。 (2) 6220kV電壓等級(jí)的一組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器，旁路上是否需要裝設(shè)壓互，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)壓互的情況和需要確定。 （3）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無(wú)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)壓互。又根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定：電壓互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇和校驗(yàn)：一次回路電壓、二次電壓、二次負(fù)荷。電壓互感器的型式應(yīng)按下列使用條件選擇: （1）準(zhǔn)確度等級(jí)。 （2）繼電保護(hù)及測(cè)量的要求。 （3）320kV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。 （4）1

37、10kV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要求時(shí)，宜采用電容式電壓互感器。5.6 避雷器的選擇 避雷器是專門用以限制過(guò)電壓的一種電氣設(shè)備，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)工作電壓超過(guò)一定幅值時(shí)，避雷器先放電，限制了過(guò)電壓，保護(hù)了其它電氣設(shè)備。 （1）配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線裝設(shè)避雷器時(shí)除外。 （2）旁路母線上是否需要裝設(shè)避雷器，應(yīng)視在旁路母線投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足要求而定。 （3）220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。 （4）三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺(tái)避雷器。下列情況的變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器：

38、 （1）直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為全絕緣，但變電所為單進(jìn)線且為單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)。 （2）接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線變壓器中性點(diǎn)上。 （3）發(fā)電廠變電所35kV及以上電纜進(jìn)線段，在電纜與架空線的連接處應(yīng)裝設(shè)避雷器。 （4）SF6全封閉電器的架空線路側(cè)必須裝設(shè)避雷器。 （5）110220kV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。6 配電裝置 配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是按主接線的要求，由開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)和測(cè)量電器、母線裝置和必要的輔助設(shè)備構(gòu)成，用來(lái)接受和分配電能的裝置。 6.1配電裝置的基本要求 (1)保證運(yùn)行安全可靠； (2)便于操作、巡視和檢修； (3)保證工作人員的安全；

39、 (4)力求提高經(jīng)濟(jì)性； (5)具有擴(kuò)建的可能性。6.2 配電裝置的種類及應(yīng)用 (1)普通中型配電裝置，施工、檢修和運(yùn)行都比較方便，抗震能力好，造價(jià)比較低，缺點(diǎn)是占地面積較大。 (2)半高型配電裝置，占地面積為普通中型的47%而總投資為普通中型的98.2%，同時(shí)，該型布置在運(yùn)行檢修方面除設(shè)備上方有帶電母線外，其余布置情形與中型布置相似。 (3)高型配電裝置，一般適用于220kV及以上電壓等級(jí)。綜上所述本變電站配電裝置設(shè)計(jì)如下：本變電站有二個(gè)電壓等級(jí)，110kV側(cè)單母分段帶旁路母線接線，采用屋外中型單列布置,架空進(jìn)出線；10kV側(cè)單母線分段母線接線，采用屋內(nèi)成套高壓開(kāi)關(guān)柜布置，電纜出線。7 防雷

40、保護(hù)設(shè)計(jì)在自然界的雷擊中，會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生過(guò)電壓、損壞絕緣等，給電力用戶帶來(lái)嚴(yán)重危害。因此，必須對(duì)變電站采取防雷措施。7.1 防雷保護(hù)的特點(diǎn)(1)變電站屬于“集中型”設(shè)計(jì)，直接雷擊防護(hù)以避雷針為主；(2)變電站設(shè)備與架空輸電線相聯(lián)接，輸電線上的過(guò)電壓波會(huì)運(yùn)動(dòng)至變電站，對(duì)電氣設(shè)備過(guò)程威脅。因此變電站要對(duì)侵入波過(guò)電壓進(jìn)行防護(hù)，主要手段是避雷器；(3)變電站內(nèi)都安裝有貴重的電氣設(shè)備，如變壓器等，這些電氣設(shè)備一旦受損，一方面會(huì)對(duì)人民的生活和生產(chǎn)帶來(lái)巨大損失，造成嚴(yán)重后果；另一方面，這些設(shè)備的修復(fù)困難，需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間和大量金錢，給電力系統(tǒng)本身帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。所以變電站要采取周密的過(guò)電壓防護(hù)措施；(4)為

41、了充分發(fā)揮防雷設(shè)備的保護(hù)作用，變電站應(yīng)有良好的接地系統(tǒng)。7.2 變電站直擊雷防護(hù)戶外配電裝置一般都采用避雷針做為直擊雷保護(hù)，本變電站直擊雷防護(hù)采用避雷針，變電站圍墻四角各布置1支避雷針，共布置4支避雷針，每支避雷針高30m。本站東西向長(zhǎng)92m，南北向?qū)?5m，占地面積6900m2，110kV配電裝置構(gòu)架高12.5m，35kV終端桿高13.5m。屋內(nèi)配電裝置鋼筋焊接組成接地網(wǎng)，并可靠接地。7.3 進(jìn)線保護(hù)所謂進(jìn)線段保護(hù)是指臨近變電站12km一段線路上的加強(qiáng)型防雷保護(hù)措施。當(dāng)線路無(wú)避雷線時(shí)，這段線路必須架設(shè)避雷線；當(dāng)沿線路全長(zhǎng)架設(shè)避雷線時(shí)，則這段線路應(yīng)有更高的耐雷水平，以減少進(jìn)線段內(nèi)繞擊和反擊的概

42、率。第二部分 計(jì)算書(shū)8 變壓器容量計(jì)算及選擇8.1本站負(fù)荷計(jì)算根據(jù)初步設(shè)計(jì)原始資料計(jì)算 （8.1） 式中 某電壓等級(jí)的計(jì)算負(fù)荷Kt同時(shí)系數(shù)10kV取0.85%該電壓等級(jí)電網(wǎng)的線損率，一般取5%P、cos各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃此變電站10kV側(cè)負(fù)荷為 考慮到備用情況，因此本變電站的最終綜合用電負(fù)荷為：Sm=SC+2+2=38.77MVA8.2主變壓器容量和型號(hào)的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪?fù)荷510年規(guī)劃選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1015年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。所以每

43、臺(tái)變壓器的額定容量按選擇，即=0.738.77=27.14kVA。綜上所述根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)變電站主變確定為雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示： 表8.1 主變壓器的相關(guān)數(shù)據(jù)變壓器型號(hào)SFL7-31500/110額定容量(kVA )31500額定電壓(kV) 連接組標(biāo)號(hào)YN，d11短路阻抗% 10.5空載電流%1.1空載損耗（kVA）42.2負(fù)載損耗（ kVA）1489 短路電流的計(jì)算9.1 原始資料系統(tǒng)供電到110kv母線上，10kV側(cè)無(wú)電源，系統(tǒng)阻抗歸算到110kV側(cè)母線上UB=Uav, SB=100MVA.取基準(zhǔn)容量為：SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓為UB=Uav，又依公

44、式： ；，計(jì)算基準(zhǔn)值如出下表所示9.1： 表9.1 變電站網(wǎng)絡(luò)等值電路參數(shù)基準(zhǔn)值取值 電氣量關(guān)系式基 準(zhǔn) 值S(MVA)100U(kV)U=U11510.5I(kA)0.5025.50X()132.251.109.2 短路計(jì)算9.2.1 短路計(jì)算過(guò)程 說(shuō)明：在變電站的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在選擇和校驗(yàn)電器設(shè)備時(shí)，需要用到短路電流。其中一定要注意以下幾點(diǎn)：（1）接線方式：計(jì)算短路電流時(shí)式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，即最大運(yùn)行方式。（2）短路種類：一般按三相短路計(jì)算，在三繞組變壓器回路中單相或兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況進(jìn)行校驗(yàn)。（3）短路計(jì)

45、算點(diǎn)的選擇：短路計(jì)算點(diǎn)是指在正常接線方式時(shí)，通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。在該系統(tǒng)中分別選擇了110kV高壓側(cè)母線d1、d2、d4、, 10kV低壓側(cè)母線d3，系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖9.1。 圖9.1 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖將三角形化為Y形可得其系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖如下： 圖9.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線簡(jiǎn)圖9.2.2 各短路點(diǎn)電流短路電流計(jì)算（1） d1點(diǎn)短路時(shí)，Up=115kV,等值網(wǎng)絡(luò)如圖9.3。 圖9.3 d1點(diǎn)短路等值網(wǎng)絡(luò)圖等值網(wǎng)絡(luò)電抗的標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值：=20.83次暫態(tài)0s和4s時(shí)的短路電流相等，三相短路電流有名值為：=沖擊電流為：kim沖擊系數(shù)，取1.9。 短路全電流最大有效值為：=1.

46、51 短路容量為：S= （2）d2點(diǎn)短路時(shí)，UP=10.5kV，等值網(wǎng)絡(luò)如圖9.4。 圖9.4 d2點(diǎn)短路等值網(wǎng)絡(luò)圖等值網(wǎng)絡(luò)電抗的標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值的計(jì)算：=1.67次暫態(tài)0s和4s時(shí)的短路電流相等，三相短路電流有名值為：= =9.18kA沖擊電流為：短路全電流最大有效值為：=短路容量為：=（3）d3點(diǎn)短路時(shí)，UP=110kV，等值網(wǎng)絡(luò)如圖9.5。 圖9.5 d3點(diǎn)短路等值網(wǎng)絡(luò)圖等值網(wǎng)絡(luò)電抗的標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值：= 次暫態(tài)0s和4s時(shí)的短路電流相等，三相短路電流有名值為：= 沖擊電流為： 短路全電流最大有效值為： =短路容量為： = （4）d4點(diǎn)短路時(shí)，UP=115kV，等

47、值網(wǎng)絡(luò)如圖9.6。 圖9.6 點(diǎn)短路等值網(wǎng)絡(luò)圖等值網(wǎng)絡(luò)電抗的標(biāo)幺值：次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值：= 次暫態(tài)0s和4s時(shí)的短路電流相等，三相短路電流有名值為：= 沖擊電流為：短路全電流最大有效值為：=短路容量為：=9.2.3 短路電流計(jì)算結(jié)果表表9.2 短路電流計(jì)算結(jié)果短路點(diǎn)編號(hào)基值電壓UB (kV)基值電流iB (kA)短路電流標(biāo)幺值 (kA)短路電流有名值 (kA)短路電流沖擊值i (kA)電流最大有效值I(kA)1155.49855.9610.4628.1015.7910.50.5021.679.1823.3613.861155.49812.056.0515.409.131155.4984.11

48、22.6057.5334.3110 高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)10.1 最大持續(xù)工作電流計(jì)算10.1.1 110kV側(cè)電網(wǎng)額定電壓 進(jìn)線最大持續(xù)工作電流 實(shí)際工程設(shè)計(jì)中需要考慮規(guī)劃遠(yuǎn)景母線穿越功率的因素，而根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)工程典型設(shè)計(jì)110kV穿越功率一般設(shè)定為2倍變壓器容量，則比較上述結(jié)果，考慮到在電器設(shè)備選擇中，同一電壓等級(jí)同類電器的型號(hào)不宜過(guò)多，可以選取其中最大值作為該側(cè)各回路的最大持續(xù)工作電流值，即： I(110)=347.21A。10.1.2 10kV側(cè)電網(wǎng)額定電壓 由于10kV側(cè)加上了電抗器，工作電流按電抗器額定電流確定，則進(jìn)線最大持續(xù)工作電流為 出線最大持續(xù)工作電流應(yīng)按本側(cè)最大負(fù)荷進(jìn)行

49、考慮和選擇 即：I(10)=3000A。10.2 斷路器的選擇及校驗(yàn)10.2.1 110kV側(cè)斷路器 （1）額定電壓的選擇UN電氣設(shè)備額定電壓，UNS電網(wǎng)額定工作電壓，電氣設(shè)備最高工作電壓UmaxUg=1.15UN（Ug為電網(wǎng)最高額定工作電壓）。 （2）額定電流的選擇 IN電氣設(shè)備額定電流，Imax電器所在回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流，則 （3）開(kāi)斷電流選擇 根據(jù)UN、Imax、INbr以及安裝條件，查設(shè)備手冊(cè)，可選LW6-110/1500SF6斷路器。 （4）根據(jù)熱穩(wěn)定要求 對(duì)選定斷路器進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 取繼電保護(hù)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為最不利時(shí)間tpr =3.9s9，tin =0.

50、03s，ta=0.04s，計(jì)算時(shí)間為tk=tpr+tin+ta=3.9+0.03+0.04=3.97s1s所以可忽略非周期分量熱效應(yīng)，只需取周期分量熱效應(yīng)，即QK = QP。 (5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果與所選斷路器列表比較見(jiàn)表10.1表10.1 校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果與所選斷路器參數(shù)比較表計(jì)算結(jié)果LW6-110/1500U(kV)110U(kV)110I(A)347.21I(A) 1500(kA) 10.4I(kA) 31.5Q(kA)s432.64It(kA)s 4800(kA)29.23ies(kA) 80由以上可知，所選斷路器校驗(yàn)全部合格。10.2.3 10kV側(cè)斷路器（1）額定電壓的選擇 （

51、2）額定電流的選擇 （3）開(kāi)斷電流選擇 根據(jù)UN、Imax、INbr以及安裝條件，查設(shè)備手冊(cè)，可選ZN5-10/1000真空斷路器。（4）根據(jù)熱穩(wěn)定要求 對(duì)選定斷路器進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 取繼電保護(hù)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為最不利時(shí)間tpr =3.9s，tin =0.04s，ta=0.06s，計(jì)算時(shí)間為tk=tpr+tin+ta=3.9+0.04+0.06=4.0s1s所以可忽略非周期分量熱效應(yīng)，只需取周期分量熱效應(yīng)，即QK = QP。 （5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)=校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果與所選斷路器列表比較見(jiàn)表10.2。表10.2 校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果與所選斷路器參數(shù)比較表計(jì)算結(jié)果ZN-12/3150-40U(kV) 10U(kV)10I(A) 3000I(A)3150(kA) 29.23I(kA)40Q(kA)s653.32It(kA)s4800(kA) 28.7(kA)100由以上可知，所選斷路器校驗(yàn)全部合格。10.3 隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)10.3.1 110kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān) （1）額定電壓的選擇 （2）額定電流的選擇 （3）極限通過(guò)電流選擇根據(jù)UN、Imax、ies以及安裝條件，查設(shè)備手冊(cè)，可選GW4-110D/1