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1、 畢業(yè)設計（論文）題目名稱：110KV變電站設計院系名稱：電氣工程與自動化學院班 級：電氣本11-4班學 號：321108010431學生姓名： 指導教師： 2013 年 5月摘要 本文主要進行110KV變電站一次部分設計。首先根據任務書所給系統(tǒng)及線路和所有負荷的有關技術參數，通過對所建變電站及出線的考慮和對負荷資料分析，滿足安全性、經濟性及可靠性的要求確定了110kV、35kV、10kV側主接線的形式，然后又通過負荷計算及對供電范圍內一級負荷供電可靠性的考慮及對N-1原則的應用，確定了主變壓器臺數、容量及型號，從而得出各元件的技術參數，為以后的計算和設備選取做好準備，又進行等值網絡化簡，選擇

2、短路點做出短路等值電路并進行短路計算，根據短路電流計算結果及最大持續(xù)工作電流，對包括母線、斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器在內的電氣設備做了選擇和校驗，并根據工程情況參考與關資料確定配電裝置。根據負荷及短路計算為線路、變壓器、母線配置繼電保護并對保護進行整定計算。本文同時對變電所防雷保護尤其是侵入雷保護進行了簡單的分析并考慮了接地網的設計。最后繪出了電氣主接線圖和配電裝置圖。關鍵詞：電氣主接線 短路計算 電氣設備 變電所設計河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書AbstractThis paper designs a 110kV substation.Firstly,according t

3、o the given material, electricity line and the parameters of load ,which provided by the assignment book,through considering the substation which will be built ,analyzing load materials,confirming the Main electrical bus form of 110kV、35kV、10kV side based on security,economy and reliability,then con

4、form the numbers,volume and type of the main transformer through load calculation and supply district,thus getting the parameters of all the component,simplify electric circuit,select short point to carry on short circuit calculations operation circuit, select and check out electrical equipment, inc

5、luding bus,breaker, disconnect switch, voltage transformer, current transformer and so on,so that conform the distribution apparatus.Configurating relay protection and setting-calculation for the electricity line,transformer and bus according to the load and short calculations.At the same time,this

6、paper analyses simply lightning protection and grounding system.Finally,two pictures are given including main electrical wiring diagram and 110kV power distribution equipment sectional drawing Keywords: Substation design,Transformer,Main electrical wiring,Equipment election目錄摘 要第1章 引言11.1 變電站的作用11.1

7、.1變電站在電力系統(tǒng)中的地位11.1.2電力系統(tǒng)供電要求11.1.3電力系統(tǒng)的額定電壓21.2 我國變電站及其設計的發(fā)展趨勢及新變化31.3 變電站設計的主要原則和分類4第2章電氣主接線設計52.1 電氣主接線設計概述52.1.1對電氣主接線的基本要求52.1.2變電站電氣主接線的設計原則62.1.3電氣主接線設計步驟72.2 電氣主接線的基本形式92.3 電氣主接線選擇9第3章 變電站主變壓器選擇133.1 主變壓器的選擇133.1.1主變壓器臺數的選擇133.1.2主變壓器容量的選擇143.1.3主變壓器型號的選擇153.2 主變壓器選擇結果17第4章 短路電流計算174.1 短路的危害及

8、預防辦法18 4.2 短路電流計算的目的194.3 短路電流計算方法194.4短路電流計算204.4.1 110kV側母線短路計算234.4.2 35kV側母線短路計算264.4.3 10kV側母線短路計算27第5章 電氣設備的選擇295.1 導體的選擇和校驗295.1.1 110kv母線選擇及校驗315.1.2 35kv母線選擇及校驗325.1.3 10kv母線選擇及校驗335.2 斷路器和隔離開關的選擇及校驗345.2.1 110kV側斷路器及隔離開關的選擇及校驗355.2.2 35kV側斷路器及隔離開關的選擇及校驗375.2.3 10kV側斷路器及隔離開關的選擇及校驗395.3 電壓互感

9、器和電流互感器的選擇415.3.1 電流互感器的選擇415.3.2 電壓互感器的選擇43第6章 防雷保護446.1直擊雷保護446.2 侵入波保護456.3接地裝置的設計45第7章配電裝置467.1配電裝置概述467.1.1配電裝置的類型及其特點467.1.2配電裝置型式的選擇477.2 對配電裝置的基本要求和設計步驟487.3 屋內配電裝置487.4 屋外配電裝置49結束語51參考文獻52致謝53附錄54附錄 電氣主接線圖54第1章 引言1.1 變電站的作用1.1.1變電站在電力系統(tǒng)中的地位 電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線路、用電設備組成的網絡，它包括通過電的或機械的方式連接在網絡中的所有設備。

10、電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進行生產、變換、輸送和分配，消費稱之為電力系統(tǒng)一次部分；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如同步發(fā)電機的勵磁調節(jié)器，調速器以及繼電器等稱之為電力系統(tǒng)二次部分。 變電站是聯(lián)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。變電所根據它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類： 樞紐變電站；位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部 分，匯集多個電源，電壓為330500kV的變電站，成為樞紐，全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出項癱瘓。 中間變電站：高壓側以交換潮流為主，起系統(tǒng)變換功率的作用。或使長距離輸電線路分段，一般匯聚2

11、3個電源，電壓為220330kV，同時又降壓供當地供電，這樣的變電站起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電站。全所停電后，將引起區(qū)域電網解列。 地區(qū)變電站：高壓側一般為110或220kV，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個地區(qū)或城市的主要變電站。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。終端變電站：在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側的電壓為110kV，經降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。全所停電后，只是用戶受到損失。1.1.2電力系統(tǒng)供電要求 (1)保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產停頓，生活混亂，甚至危及人身和設備的安全，形成十分嚴重的后果。停電給國民經濟造成的損失遠遠超過電力系統(tǒng)本身的

12、損失。因此，電力系統(tǒng)運行首先應滿足可靠、持續(xù)供電的要求。 (2)保證良好的電能質量：電能質量包括電壓質量，頻率質量和波形質量這三個方面，分別以電壓偏移量、頻率偏移量和波形畸變率來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定電壓的5%，給定的允許頻率偏移為0.20.5HZ等，波形質量則以畸變率是否超過給定值來衡量。所有這些質量指標，都必須采取一定技術手段來予以保證。 (3)保證系統(tǒng)運行的經濟性：衡量電力系統(tǒng)經濟性的兩個指標是煤耗率和網損率。電能生產的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國民經濟一次能源總消耗占的比重約為70，而且在電能變換，輸送和分配時的損耗絕對值也相當可觀。因此，降低每生產一度電能損耗的能源和降低

13、變換，輸送，分配時的損耗對于提高電力系統(tǒng)的經濟性又極其重要的意義。1.1.3電力系統(tǒng)的額定電壓電力系統(tǒng)的額定電壓等級是國家根據回民經濟發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平，經全面技術經濟分析后確定的。它是確定各類用電設備額定電壓的基本依據。 (1)額定電壓是指能使電氣設備長期運行于最佳工作狀態(tài)的電壓。在系統(tǒng)中，各部分電壓等級是不同的。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S=3UI。當輸出功率一定時，電壓越高，電流越小，線路載流面積就越小，金屬的投資也越小，同時由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損耗也較小。另一方面，電壓越高，對絕緣水平的要求就越高，變壓器、開關等設備的投資也越大。綜合考慮這些因素，對應一定的

14、輸送功率和輸送距離都有一個最為經濟合理的輸電電壓，當從設備制造角度考慮，為保證產品的標準化和系列化實現設備間的互換和設備的成批生產，又不應隨意確定輸電電壓。 (2)用電設備的額定電壓：經線路向用電設備輸送電能時，由于用電設備大都是感性負荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標稱電壓與用電設備的額定電壓取值一致，使線路的實際電壓與用電設備要求的額定電壓之間的偏差不致太大。 (3)變壓器額定電壓：變壓器一次側接電源，相當于用電設備，二次側向負荷供電，有相當于電源，因此變壓器一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓，由于變壓器二次側額定電壓規(guī)定為空載時的電壓，額定負載下變壓器內部的電壓降落約為5%

15、，當供電線路較長時，為使正常運行時變壓器二次側電壓較系統(tǒng)標稱電壓高5%，以便補償線路電壓損失。變壓器二次側額定電壓較用電設備額定電壓高10%，只有當變壓器二次側與用電設備間電氣距離很近時，其二次側額定電壓才取為用電設備額定電壓的1.05倍。1.2 我國變電站及其設計的發(fā)展趨勢及新變化 我國變電站的發(fā)展趨勢變電站無人值班運行管理，早在50年代末60年代初，許多供電局就進行了無人值班的試點，當時采用的是從原蘇聯(lián)引進的有接點遠動技術，型號是SF-58,但由于技術手段不完善，管理體制不適應，認識上的種種原因，除上海、鄭州等少數地區(qū)外都沒有堅持。80年代以來，自動化技術的完善，特別是人們對變電站無人值班

16、認識的提高，鄭州、深圳、大連、廣東出現無人值班，1996年底全國有60余座，97年底有1000余座。 近年來，我國在經濟技術領域中取得了飛速發(fā)展，特別是計算機網絡技術和通信技術的發(fā)展，為我國變電站的發(fā)展起到了強有力的推動作用，越來越多的新技術新產品應用到變電站方面，具體來說，使我國變電站設計呈現以下發(fā)展趨勢： 1. 智能化 智能化變電站的發(fā)展是隨著高壓高精度的智能儀器的出現而逐漸發(fā)展的，特別是計算機高速通信網絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)和應用，使變電站的所有信息采集、傳輸實現的智能化處理提供的強大的物質和理論基礎。智能化主要體現在以下幾個方面： 緊密聯(lián)結全網。 支撐智能電網。 高電壓等級的智能化變電站

17、滿足特高壓輸電網架的要求。 中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。 遠程可視化。 裝備與設施標準化設計，模塊化安裝。 2. 數字化 通過采用現代化的精密儀器儀表，以及實時性較高的通信網絡，因此在此基礎上出現了數字化變電站，數字化變電站技術是變電站自動化技術發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對變電站自動化系統(tǒng)的各方面將產生深遠的影響。數字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經濟性、維護簡便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。 3. 裝配化 裝配式變電站采用全預制裝配結構的建筑形式，大幅縮短了設計及建設周期，減少了變電站占地面積，節(jié)約了土地資源。隨著國網公司“兩型一化”的推廣，裝配式變電站在全國各地均成功試點，成

18、為今后變電站建設的一種新型模式。依據我國的國情，電力系統(tǒng)的變電技術有了新的飛躍，我國變電站設計出現了一些新的趨勢。 1、變電站接線方案趨于簡單化隨著制造廠生產的電氣設備質量的提高以及電網可靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設備，其制造技術近年來有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時間少。 2、大量采用新的電氣一次設備 近年來電氣一次設備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、高可靠性新型設備不斷出現，設備趨于無油化，采用SF6氣體絕緣的設備價格不斷下降，伴隨著國產GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應用面不斷擴大。 3、變電站占地及建筑面積減少 隨著經

19、濟和城市建設的發(fā)展，市區(qū)的用電負荷增長迅速，而城市土地十分寶貴，地價越來越貴。新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保等要求，追求綜合經濟、社會效益，所以建設形式多采用地面全戶內型或地下等布置形式，占地面積有效減少。 4、變電站綜合自動化技術 變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。發(fā)展和完善變電站綜合自動化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。 1.3 變電站設計的主要原則和分類變電站設計的原則是：安全可靠、技術先進、投資合理、標準統(tǒng)一、運行高效，努力做到統(tǒng)一性與可靠性、先進性、經濟性、適應性、靈活性、時效性和和諧

20、性的協(xié)調統(tǒng)一。變電站設計的分類按照變電站標準方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模3個層次進行劃分。 (1)按照變電站布置方式分類。110kV變電站分為戶外變電站、戶內變電站和半地下變電站3類。在變電站設計中，戶外變電站是指最高電壓等級的配電裝置、主變布置在戶外的變電站；戶內變電站是指配電裝置布置在戶內，主變布置在戶外或者戶內的變電站。半地下變電站是指主變布置在地上，其它主要電氣設備布置在地下建筑內的變電站；地下變電站是指主變及其它主要電氣設備布置在地下建筑內的變電站。 (2)按配電裝置型式分類。110kV配電裝置可再分為常規(guī)敞開式開關設備和全封閉式組合電氣2類進行設計。 (3)按變電站規(guī)模進行分類。

21、例如戶外AIS變電站，可按最高電壓等級的出線回路數和主變臺數、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。第2章電氣主接線設計發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)動機、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線和電纜等電氣設備，按一定順序連接的，用以表示生產、匯集和分配電能的電路。電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，代表了發(fā)電廠和變電站電氣部分的主體結構，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護裝置、自動裝置和控制方式的選擇，對運行的可靠性、靈活性和經濟性起決定性的作用。2.1 電氣主接線設計概述2.1.1對電氣主接線的基本要求 現代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體，各個發(fā)電廠、變電站分工完成

22、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。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。 (1) 運行的可靠性 運行可靠性的幾個指標：斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 (2)具有一定的靈活性 主接線正常運行時可以根據調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快的推出設備。切除故障停電時間短，影響范圍就最小，并且再檢修時可以保證檢修人員的安全。 (3)操作應盡可能簡單、方便 主接線應簡單清晰、操

23、作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。過于復雜的接線不但不便于操作，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者不必要的停電。 (4)經濟上合理 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡可能的發(fā)揮經濟效益。2.1.2變電站電氣主接線的設計原則 電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行和維護的方便，盡可能地節(jié)省投資，就進取材，力爭設備元件和設計的先

24、進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。 電氣主接線的設計是發(fā)電廠或變電站電氣設計的主體。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經濟性的要求等密切相關，并對電氣設備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大影響。因此，主接線設計，必須結合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析有關影響因素 ，正確處理它們之間的關系，合理的選擇主接線方案。(1) 接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡可能采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋型接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110220kV配電裝置中，當出線

25、為2回時，一般采用橋型接線，當出線不超過4回時，一般采用單母線接線，在樞紐變電站中，當110220kV出線在4回及以上時，一般采用雙母線接線。斷路器的設置：根據電氣接線方式，每回線路均應設有相應數量的斷路器，用以完成切、合電路任務。(2) 為正確選擇接線和設備，必須進行各級電壓最大最小有功和無功電力負荷的平衡。當缺乏足夠 的資料時，可采取下列數據：1. 最小負荷為最大負荷的6070%，如主要農業(yè)負荷時則取2030%；2. 負荷同時率取0.850.9，當饋線在三回以下且有大負荷時，取0.951；3.功率因數一般取0.8； . 線損平均取5%。 我國變電所設計技術規(guī)程對主接線設計作了如下規(guī)定：在滿

26、足運行要求時，變電所高壓側應盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在110220kv變電所中，當出現為2回時，一般采用橋型接線；當出線不超過4回時，一般采用單母線分段接線；當樞紐變電所的出線在4回及以上時，一般采用雙母線。在35kV變電所中，當出線為2回時，一般采用橋型接線；當出線為2回以上時，一般采用單母線分段或單母線接線。出線回路數和電源數較多的污穢環(huán)境中的變電所，可采用雙母線接線。在610kv變電所，一般采用單母線接線或單母線分段接線。2.1.3電氣主接線設計步驟電氣主接線的設計伴隨著發(fā)電廠或變電站的整體設計進行，即按照工程基本建設程序，歷經可行性研究階段、初步設計階段、技術設計階段和

27、施工設計階段等四個階段。在各階段中隨要求、任務的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設計思路、方法和步驟基本相同。 （1）分析原始資料1. 本工程情況包括變電站類型，設計規(guī)劃容量（近期，遠景），主變臺數及容量，最大負荷利用小時數及可能的運行方式等。2. 電力系統(tǒng)狀況 包括電力系統(tǒng)近期及遠景規(guī)劃（510年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。主變壓器中性點接地方式是一個綜合問題，它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關，直接影響電網的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運行安全以及對通信

28、線路的干擾等。我國一般對35kV及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點非直接接地系統(tǒng)（中性點不接地或經消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)，以保證供電可靠性。對110kV及以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng)以防止輸電線路電壓升高而以其它方式保證供電的可靠性。3. 負荷情況包括負荷的性質及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數及輸送容量等。電力負荷的原始資料是設計主接線的基礎數據，電力負荷預測工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎。對電力負荷的預測不僅應有短期負荷預測，還應有中長期負荷預測，對電力負荷預測的準確性，直接關系著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設計成果的質量，一個優(yōu)良

29、的設計，應能經受當前及較長遠時間(510年)的檢驗。 4.設備制造情況這往往是設計能否成立的重要前提，為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電氣設備的性能、制造能力和供貨情況、價格等質量匯集并分析比較，保證設計的先進性、經濟性和可靠性。5.環(huán)境條件，包括當地的氣溫、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔高度及地震等因素，對主接線中電氣設備的選擇和配電裝置的實施均有影響。對此，應予以重視。對重型設備的運輸條件亦應充分考慮。 （2）主接線方案的擬定與選擇根據設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，根據對電源和出線回路數、電壓等級、變壓器臺數、容量以及母線結構等不同的考慮，可擬定出若干個主接

30、線方案（近期和遠景）。依據對主接線的基本要求，從技術上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個技術上相當，有可能滿足任務書要求的方案，再進行經濟比較，結合最新技術，對于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線，還應進行可靠性定量分析計算比較，最終確定出在技術上可行、經濟上合理的方案。 （3）短路電流計算和主要電氣設備選擇對選定的電氣主接線進行短路電流計算，并選擇合理的電氣設備。 （4）繪制電氣主接線對最終確定的電氣主接線，按照要求，繪圖。此外還要注意：對于工程設計，無論哪個設計階段(可行性研究、初步設計、技術設計、施工設計)，概算都是必不可少的組成部分。它不僅反映工程設計的經濟性

31、與可靠性的關系，而且為合理地確定和有效控制工程造價創(chuàng)造條件，為工程付諸實施，為投資包干、招標承包、正確處理有關各方的經濟利益關系提供基礎，概算的編制以設計圖紙為基礎，以國家頒布的工程建設預算費用的構成及計算標準、全國統(tǒng)一安裝工程預算定額、電力工程概算指標以及其他有關文件和具體規(guī)定為依據，并按國家定價與市場調整或浮動價格相結合的原則進行。概算的構成主要有以下內容： (1)主要設備器材費，包括設備原價、主要材料(鋼材、木材、水泥等)費、設備運雜費(含成套服務費)、備品備件購置費、生產器具購置費等。除設備及材料費外，其他費用均按規(guī)定在器材費上乘一系數而定。其系數由國家和地區(qū)隨市場經濟的變化在某一時期

32、內下達指標定額。(2)安裝工程費，包括直接費、間接費及稅金等。直接費指在安裝設備過程中直接消耗在該設備上的有關費用，如人工費、材料費和施工機械使用費等；間接費指安裝設備過程中為全工程項目服務，而不直接耗用在特定設備上的有關費用，如施工管理費、臨時設施費、勞動保險基金和施工隊伍調遣費用等；稅金是指國家對施工企業(yè)承包安裝工程的營業(yè)收入所征收的營業(yè)稅、教育附加和城市維護建設稅。以上各種費用都根據國家某時期規(guī)定的不同的費率乘以基本直接費來計算。 (3)其他費用，系指以上未包括的安裝建設費用，如建設場地占用及清理費、研究試驗費、聯(lián)合試運轉費、工程設計費及預備費等。所謂預備費是指在各設計階段用以解決設計變

33、更(含施工過程中工程量增減、設備改型、材料代用等)而增加的費用、一般自然災害所造成的損失和預防自然災害所采取的措施費用以及預計設備費用上漲價差補償費用等。根據國家現階段下達的定額、價格、費率，結合市場經濟現狀，對上述費用逐項計算，列表匯總相加，即為該工程的概算。 2.2 電氣主接線的基本形式 由于各個發(fā)電廠或變電站的出線回路數和電源回路數不同。且各回路饋線中所傳輸的容量也不一樣，因而為便于電能的匯集和分配，再進出線較多（一般超過4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進出線

34、回路少，不再擴建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。有匯流母線的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類，無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。2.3 電氣主接線選擇依據原始資料，經過分析，根據可靠性和靈活性經濟性的要求，高壓側有4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側有6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側有11回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經過分析、綜合、組合和比較，提出三種方案：方案一：110kV側采用雙母線接線方式，35kV側采用雙母線接線方式，10kV側采用單母線分段接線方式

35、。110kV側采用雙母線接線方式，優(yōu)點是運行方式靈活，檢修母線時不中斷供電，任一組母線故障時僅短時停電，可靠性高。缺點是，操作復雜，容易出現誤操作，檢修任一回路斷路器時，該回路仍需停電或短時停電，任一母線故障仍會短時停電，結構復雜，占地面積大，投資大。10kV側采用單母線分段接線方式，供給市區(qū)工業(yè)與生活用電，由于一級負荷占30%左右，二級負荷占30%左右，一級和二級負荷占65%左右，采用單母線分段接線方式，優(yōu)點是接線簡單清晰，操作方便，造價低，擴展性好，缺點是可靠性靈活性差。方案一主接線圖如下：圖21 方案一主接線圖方案二：110kV側采用雙母線接線方式，35kV側采用單母線分段帶旁路母線接線

36、方式，10kV側采用單母線分段接線方式，,35kV側采用單母線分段帶旁路母線接線方式，優(yōu)點是，檢修任一進出線斷路器時，不中斷對該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點是，增設旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關的數目，接線復雜，投資增大。方案二的主接線圖如下：圖22 方案一主接線圖 方案三：110kV側采用雙母線接線方式，35kV側采用單母線分段接線方式，10kV側采用雙母線接線方式。 對于上述三種方案綜合考慮： 該地區(qū)海拔185m，海拔并不高，對變電站設計沒有特殊要求，地勢平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫+40C，年最低氣溫-10C，

37、年平均氣溫+12C，最熱月平均最高溫度+34C。最大風速30m/s，覆冰厚度為10mm，屬于我國第V標準氣象區(qū)。35kVll0kV 變電所設計規(guī)范第3.2.5 條：當變電所裝有兩臺主變壓器時，6l0kV 側宜采用單母分段接線，線路為l 2回及以上時，也可采用雙母線，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。因此110kV側采用雙母線接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經濟性要求，對于35kV側采用單母線分段接線方式而10kV側采用雙母線接線形式。 綜合以上分析，本設計采用第三種方案。第3章 變電站主變壓器選擇 變壓器是電力系統(tǒng)中主要的電氣設備之一。其擔負著變換網絡電壓進行電力傳輸的重要任務，確定合

38、理的變壓器臺數、容量和型號是變電站可靠供電和網絡經濟運行的保證。3.1 主變壓器的選擇3.1.1主變壓器臺數的選擇在變電站設計過程中，一般需要裝設兩臺主變壓器，以保證對用戶供電的可靠性。對110kV及以下的終端或分支變電站，如果只有一個電源，或變電所的重要負荷有中、低壓側電網取得備用電源時，可只裝設一臺主變壓器，對大型超高壓樞紐變電站，可根據具體情況裝設24臺主變壓器，以便減小單臺容量。因此，在本次設計中裝設兩臺主變壓器。并且兩部變壓器并列運行時必須滿足以下條件： (1)并列變樂器的額定一次、二次電壓必須對應相等。即并列變壓器的電壓比必須相同，允許差值不超過10.5。如果并列變壓器的電壓比不同

39、，則并列變壓器二次繞組的回路內將出現環(huán)流，即二次電壓較高的繞組將向二次電壓較低的繞組供給電流，導致繞組過熱甚至燒毀。 (2)并列變壓器的阻抗電壓(短路電壓)必須相等。由于并列運行變樂器的負荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，如果阻抗電壓相差很大可能導致阻抗電壓小的變壓器發(fā)生過負荷現象，所以要求并列變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值不得超過110。 (3)并列變壓器的連接紀別必須相同。即所有并列變壓器一次、二次電壓的相序和相位都必須對應地相同，否則不能并列運行。假設兩臺變壓器并列運行，一臺為Yyno型連接，另一臺為Dynll型連接，則它們的二次電壓將出現30。相位差，從而在兩臺變壓器的二次繞組間產生

40、電位差，并在兩變壓器的二次側產生一個很大的環(huán)流，能使變壓器繞組燒毀。 (4)并列運行的變壓器容量比應小于3；1。即并列運行的變壓器容量應盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運行很不方便，而且在變壓器特性稍有差異時，變壓器間的環(huán)流將相當顯著，特別是容量小的變壓器容易過負荷或燒毀。由于變壓器是一種高可靠性的電器，兩部變壓器同時故障的可能性極小，不予考慮。3.1.2主變壓器容量的選擇 主變壓器選擇的依據： （1）主變容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期1020年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。 （2）根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定

41、主變的容量。判定電力系統(tǒng)安全性的一種準則。又稱單一故障安全準則。按照這一準則,電力系統(tǒng)的N個元件中的任一獨立元件（發(fā)電機、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應不造成因其他線路過負荷跳閘而導致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現電壓崩潰等事故。當這一準則不能滿足時，則要考慮采用增加發(fā)電機或輸電線路等措施。 N1原則與可靠性分析相比較,它的計算簡便,不需搜集元件停運率等大量原始數據，是一種極為簡便的安全檢查準則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應用。但對“獨立元件”的定義不盡相同，如有的公司規(guī)定為一輸電元件（線路或變壓器）和一發(fā)電機組，或者兩臺發(fā)電機組。中國某些電力部門在電網規(guī)劃中也采用了N1原

42、則，一般規(guī)定一個獨立元件為一臺發(fā)電機組，或一條輸電線路，或一臺變壓器。判斷線路是否過負荷，通常使用線路發(fā)熱條件的載流量極限值。對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應滿足60%（220kV及以上電壓等級的變電所應滿足70%）的全部最大綜合計算負荷，以及滿足全部I類負荷和大部分II類負荷(220kV及以上電壓等級的變電所，在計及過負荷能力后的允許時間內，應滿足全部I類負荷和II類負荷)，即 （4-1）最大綜合計算負荷的計算： （4-2）式中， 各出線的遠景最大負荷； m 出線回路數； 各出線的自然功率因數；同時系數，其大小由出線回路數決定，出線回路數越多其值越

43、小，一般在0.80.95之間；線損率，取5%。結合原始材料可得：35kv側：10kv側：總的負荷為： 取=0.85，則： 則， 因此主變容量為：3.1.3主變壓器型號的選擇 （1）相數選擇變壓器有單相變壓器和三相變壓器。在330kV及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。單相變壓器組由三個單相的變壓器組成，造價高、占地多、運行費用高，多用于500kV以上的變電所內，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比，價格低，占地面積小，并且運行時損耗減小1215。只有受變壓器的制造和運輸條件的限制時，才考慮采用單相變壓器組，在工程設計上在330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。因此在本次設計

44、中采用三相變壓器組。（2）繞組數選擇：變壓器按其繞組數可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當發(fā)電廠只升高一級電壓時或35kV及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器。當發(fā)電廠有兩級升高電壓時，常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡變壓器，其主要作用是實現高、中壓的聯(lián)絡。其低壓繞組接成三角形抵消三次諧波分量。110kV及以上電壓等級的變電所中，也經常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡變壓器。當中壓為中性點不直接接地電網時，只能選用普通三繞組變壓器，自耦變壓器特點是其中兩個繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。因此，當自耦變壓器用來聯(lián)系兩種電壓的網絡時，一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系，另一部

45、分可利用電的聯(lián)系。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的經濟效益非常顯著。但是，由于自耦變壓器在高壓電網和中壓電網之間有電氣連接，故具備了過電壓從一個電壓等級的電網轉移到另一個電壓等級電網的可能性。例如，高壓側電網發(fā)生過電壓時，它可通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其絕緣受到危害。如果在中壓電網出現過電壓時，它同樣進入串聯(lián)繞組，可能產生很高的感應過電壓。為了防止高壓側電網發(fā)生單相接地時，在中壓繞組其它兩相出現過電壓，要求自耦變壓器的中性點必須直接接地。 （3）調壓方式的確定 為了保證供電質量可通過切換變壓器的分接頭開關，改變變

46、壓器高壓繞組的匝數，從而改變其變比，實現電壓調整。切換方式有兩種：一種是不帶電壓切換，稱為無激磁調壓，調整范圍通常在22.5以內；另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓，調整范圍可達30，其結構復雜，價格較貴。發(fā)電廠在以下情況時，宜選用有載調壓變壓器： （1）當潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平時； （2）具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器，要求母線電壓恒定時； （3）發(fā)電機經常在低功率因數下運行時。變電所在以下情況時，宜選用有載調壓變壓器： （1）地方變電所、工廠、企業(yè)的自用變電所經常出現日負荷變化幅度很大的情況時，又要求滿足電能質量往往需要裝設有載調壓變壓器； （2）330kV及以上變

47、電站，為了維持中、低壓電壓水平需要裝設有載調壓變壓器； （3）110kV及以下的無人值班變電站，為了滿足遙調的需要應裝設有載調壓變壓器。 （4）繞組接線組別的確定 我國110kV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接；35kV采用“Y”聯(lián)接，其中性點多通過消弧線圈接地；35kV以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”聯(lián)接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。近年來，也有采用全星形接線組別的變壓器，即變壓器高、中、低三側均接成星形。這種接線零序組抗大，有利于限制短路電流，也便于在中性點處連接消弧線圈。缺點是正弦波電壓波形

48、發(fā)生畸變，并對通信設備產生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。 （5）冷卻方式的選擇 變壓器的冷卻方式主要有自然風冷卻、強迫空氣冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻、水內冷變壓器、SF6充氣式變壓器等。 3.2 主變壓器選擇結果根據以上計算和分析結果，查發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)可得，選擇的主變壓器型號為：沈陽變壓器廠生產的SFSZ9-25000/110。主要技術參數如下：額定容量：25000kVA額定電壓：高壓11081.25%（kV）；中壓38.522.5%（kV）；低壓10.5 （kV）連接組別：YN/yn0/d11空載損耗：21.8（kw）短路損耗：112.

49、5kw空載電流：1.5%阻抗電壓（%）：高中:；中低；高低，因此選擇SFSZ9-25000/110型變壓器兩臺。第4章 短路電流計算電力系統(tǒng)正常運行的破壞多半是由短路故障引起的，短路時，系統(tǒng)從一種狀態(tài)劇變到另一種狀態(tài)，并伴隨有復雜的暫態(tài)現象。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。短路的原因很多，主要由以下幾個方面： （1）元件損壞，如：設備絕緣部分自然老化或設備本身有缺陷，正常運行時 （2）擊穿短路；以及設計、安裝、維護不當所造成的設備缺陷最終發(fā)展成短路等。 （3）氣象條件惡劣。例如雷擊造成的閃絡放電或避雷動作，架空線路由大風或導線覆冰引起電桿倒塌等； （4）人為原理

50、，工作人員違反操作規(guī)程帶負荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯線造成短路或運行管理不善造成小動物進入帶電設備內形成短路事故等等。 此外還有其它原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。4.1 短路的危害及預防辦法 短路對電力系統(tǒng)危害巨大，具體表現在以下幾點 ： （1）短路回路電流劇烈增大，此電流稱為短路電流。 （2）產生電弧，燒壞故障元件本身，周圍設備，危及人身安全。 （3）短路電流，使發(fā)電機端電壓下降，也使系統(tǒng)電壓大幅下降。 （4）電力系統(tǒng)短路時，系統(tǒng)中功率分布的突然變化和電壓嚴重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)工作的穩(wěn)定性，使整個系

51、統(tǒng)被解列為幾個異步運行的部分。 （5）不對稱短路將產生負序電流和負序電壓，過大的負序電流和負序電影響汽輪發(fā)電機和異步電動機的安全運行和運行壽命。 （6）不對稱接地短路故障將產生零序電流，它會在鄰近的線路上產生感應電動勢，造成對通信線路和信號系統(tǒng)的干擾。 （7）在某些不對稱短路（如小接地電流系統(tǒng)）情況下，非故障相電壓升高，加大了系統(tǒng)的過電壓水平。 鑒于短路事故對電力系統(tǒng)的危害巨大，應減小短路的可能性，為此，要： （1）作好短路電流的計算。 （2）正確選擇繼電保護的整定值和熔體的額定電流。 （3）采用電抗器增加系統(tǒng)阻抗，限制短路電流。 （4）禁止帶負荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。 （5）帶電安裝和檢修

52、電氣設備時，要防止誤接線、誤操作，在距帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。 4.2 短路電流計算的目的 在變電站的設計中，短路計算是其中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，其計算的目的主要有以下幾個方面： （1）選擇電氣主接線時,為了比較各種接線方案，確定某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。 （2）在選擇電氣設備時,為了保證各種電氣設備和導體在正常運行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作,同時又力求節(jié)約資金。這就需要用短路電流進行校驗。 （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安全距離。 （4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時需以各種短

53、路時短路電流為依據。 短路電流計算的一般規(guī)定 ： （1）驗算導體和電器的動、熱穩(wěn)定及電器開斷電流所用的短路電流、應按工程的設計手冊規(guī)劃的容量計算、并考慮電力系統(tǒng)510年的發(fā)展。 （2）接線方式應按可能發(fā)生最大短路電流和正常接線方式，而不能按切換中可能出現的運行方式。 （3）選擇導體和電器中的短路電流，在電氣連接的電網中，應考慮電容補償裝置的充放電電流的影響。 （4）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點應選擇在正常接線方式時,Id取最大的點。對帶電抗器的610kV出線應計算兩點即電抗器前和電抗器后的Id。短路時，導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開斷電流一般按三相電流驗算，若有更嚴重的按

54、更嚴重的條件計算。4.3 短路電流計算方法 實用短路電流計算法運算曲線法。 假設：正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行 所有電源的電動勢相位角相同 系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機 電力系統(tǒng)中各元件磁路不飽和 短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流 除計算短路電流的衰減時間常數外，元件的電阻不考慮短路按類型分為三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠工作，因此作為選擇檢驗電氣設備的短路計算中，以

55、三相短路計算為主。三相短路用文字符號k表示。在計算電路圖上，將短路所考慮的額定參數都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點，短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。4.4短路電流計算 短路電流計算電力系統(tǒng)接線圖為：=200MVAXS1=0.6x1=0.6110KV1200MVA甲交Sx2=0.6 2（）110KV圖2-1電力系統(tǒng)接線圖110KVS2=1200MVA甲交XS2=0.6L2L3 L1L4 2（）110KVFS市變 確定短路點：在本次設計過程中，為了方便選擇電氣設備及校驗，選取的短路點為110kv，35kv及10kv母線。首先計算電路的參數：

56、選取， 等值電路如下：圖4-2 系統(tǒng)等值網絡圖對于三相變壓器： 則：計算后等值電路如下：圖4-3 系統(tǒng)等值網絡化簡圖4.4.1 110kV側母線短路計算網絡為：圖4-4 110kV側短路的等值電路圖/Y 變換： 圖4-5 110kV側短路的等值電路圖Y/變換：圖4-6 110kV側短路的等值電路圖則有：圖4-7 110kV側短路的等值電路查計算曲線數字表可得：，換算成有名值為：4.4.2 35kV側母線短路計算圖4-8 35kV側短路的等值電路圖4-9 35kV側短路的等值電路圖Y/變換：圖4-10 35kV側短路的等值電路圖 圖4-11 35kV側短路的等值電路圖3.45即認為周期分量不再衰

57、減查計算曲線數字表可得：，換算成有名值為：4.4.3 10kV側母線短路計算圖4-12 10kV側短路的等值電路圖圖4-13 10kV側短路的等值電路圖Y/變換：圖4-14 10kV側短路的等值電路圖圖4-15 10kV側短路的等值電路圖3.45即認為周期分量不再衰減。查計算曲線數字表可得：，換算成有名值為：第5章 電氣設備的選擇 導體和電氣設備的選擇是電氣設計的主要內容之一。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。本設計中，電氣設備的選擇包括：導線

58、的選擇，高壓斷路器和隔離開關的選擇，電流、電壓互感器的選擇，避雷器的選擇。5.1 導體的選擇和校驗 導線型號選擇的基本原則 ：架空電力線路的導線：可以采用鋼芯鋁絞線、鋁絞線、防腐鋼芯鋁絞線、鋁包鋼芯鋁絞線、鋁合金絞線、鋼芯鋁合金絞線、硬銅線一般線路大多采用鋼芯鋁絞線。導線截面選擇的基本原則 ：(1)選擇導線截面應符合電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃要求：首先要滿足架空架空線路輸送容量的要求，并考慮短期內的發(fā)展要求，所選截面最少5年內不因負荷增加而更換導線截面，其次還應滿足用戶電壓偏移的要求，最后應使所選導線截面的線路電能損耗最小。 (2)導線應具備足夠的機械強度，不能因為各種不利條件的組合而造成斷線事故。 (

59、3)最大負荷電流要小于導線的安全工作電流，不能因為電流太大而造成斷線事故。 (4)驗算導線載流量時，鋼芯鋁線的允許溫度一般采用70，大跨越可用90，鋼絞線的允許溫度一般采用120。環(huán)境溫度應采用最高氣溫月的最高平均氣溫，風速應用0.5m/s,太陽輻射功率密度應采用0.1W/cm2。裸導體應根據具體情況，按導體截面，電暈（對110kV及以上電壓的母線），動穩(wěn)定性和機械強度，熱穩(wěn)定性來選擇和校驗，同時也應注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。一般來說，母線系統(tǒng)包括截面導體和支撐絕緣兩部分，載流導體構成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根、雙分和組合導體等形式，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，

60、所以不必校驗其機械強度。導體的選擇校驗條件如下：一、導體截面的選擇： 1、按導體的長期發(fā)熱允許電流選擇 (5-1) 當實際環(huán)境溫度不同于導體的額定環(huán)境溫度時，其長期允許電流應該用下式修正 (5-2)式中，綜合修正系數。不計日照時，裸導體和電纜的綜合修正系數為 (5-3) 式中,導體的長期發(fā)熱最高允許溫度，裸導體一般為； 導體的額定環(huán)境溫度，裸導體一般為。由載流量可得，正常運行時導體溫度為 （5-4)必須小于導體的長期發(fā)熱最高允許溫度2. 按經濟電流密度選擇導線截面影響線路投資和電能損耗，為了節(jié)省投資，要求導線截面小些；為了降低電能損耗，要求導線截面大些。綜合考慮，確定一個比較合理的導線截面，稱為經濟截面積，與其對應的電流密度稱為經濟