110KV變電站電氣一次系統畢業設計

1、畢業設計(論文)論 文 題 目:變電站電氣一次系統設計專 業: 電力系統與其自動化專業LXXVI / 80 容 提 要隨著電力體制改革的進一步深化，電網建設得到了迅速發展，為了適應市場機制，提高經濟效益，促進電網安全穩定運行，越來越多的變電站實現了無人值班。實踐表明，無人值班方式增強了設備可靠性，簡化了生產管理環節，降低了電力建設造價，推動了供電網絡運行科學化管理。因此，變電站實行無人值班已成為電網發展的必然趨勢。本設計為110kV變電站電氣一次部分初步設計，采用無人值班管理模式和綜合自動化控制方式。本設計一次部分嚴格按照無人值班變電站設計規程的規定進行設計。該變電站裝設兩臺主變壓器，站電氣主

2、接線分110kV和10kV兩個電壓等級，110kV和10kV接線同樣采用單母線分段接線方式。本設計正文分設計說明書和設計計算書兩個部分：設計說明書包括概述、電氣主接線方案的比較和確定、變壓器選擇、短路電流計算說明、電氣設備與導線選擇。設計計算書包括短路電流計算、電氣設備選擇與校驗。關鍵詞：110kV變電站；電氣主接線；電氣設備SummaryWith the further in-depth of electric power system reform, electric network construction has been developed rapidly. In order to

3、adapt the market mechanism, increase economic benefit, promote the electric network being safe to be run steadily, more and more unattended substations have been realized. Practice indicates, the unattended way has strengthened the dependability of the equipment, simplified the link of production ma

4、nagement. It reduces electric power build fabrication cost and promote power network manage run scientific. So, the substation implements unattended mode has already become the inexorable development trend of electric network.This design is for the electric departmentdevice of the110kVhigh-voltage s

5、ubstation to adopt unattended management mode and integrated automation system. The designabide strictly the rules of the unattended substation design regulations. This transformer substation installs two main transformers, in the station the electrical host meets line segment 110kVand the 10kV two

6、voltages ranks, the 110kV and 10kV adoptsectionalized single bus.This main text of the design is divided into two parts, including the design instruction booklet and the design account book .The design instruction booklet includesoutline, the comparison and study-out of main connection design , tran

7、sformer choice, short-circuit current computation explanation, the selections of the electric equipments and leads.Design account book including short-circuit current computation, electrical equipment choice and verification.Key words:110kVsubstation；the electricalhost meets line；electrical equipmen

8、t緒 論隨著電力系統的不斷發展，人們對電網調度自動化系統的要求也越來越高。變電站無人值班和綜合自動化成為當前電網調度自動化領域的熱點。變電站無人值班和綜合自動化是通過計算機網絡和通信網絡對變電站實行全方位監控操作，可提高電力系統現代化管理水平，達到減人增效、增收節支的目的。變電站無人值班工作早在1958年就在我國掀起了一陣高潮。當時許多供電局在35110kV變電站進行了改造，由調度所或基地站進行遠方監視和控制。后因技術、經濟和管理體制上的種種原因，除極少數企業在技術條件很差的情況下，還在部分變電站堅持無人值班外，大部分停止了這種嘗試。經過幾十年的發展，電網裝備技術和運行管理水平、人員素質等各方

9、面取得了很大提高。這些條件為無人值班工作的推廣和普與提供了堅實的基礎。近年來，地區220kV與以下變電站一律按照無人值班的管理方式興建。國常規設計的有人值班變電站是依據原電力部頒發的變電所設計技術規程，火力發電廠，變電所二次接線設計技術規定以與國家標準變電所設計規等而設計的，變電站所有一次，二次設備，繼電保護與安全自動裝置的運行管理，是靠在變電站運行值班的人員來完成的。這樣，運行值班人員的技術水平，運行經驗與責任心，對變電站的安全運行起著至關重要的作用。而無人值班變電站就是要通過對變電站一系列的技術改造，把分散在各個變電站的運行管理變成更有效的集中管理。在無人值班變電站一次部分設計中，如設計步

10、驟、短路電流計算和設備選擇與校驗等與常規設計基本一樣。與常規設計不同的是無人值班變電站設計要求接線簡單，設備須無油化、先進化和免維護。二次部分中，無人值班變電站主要采用了“四遙”的遠方控制，它將變電站的運行狀況通過通訊網傳向遠方控制中心，由遠方調度統一控制，設備監控實現微機自動化。這樣，大大減少了工作運行人員的誤操作幾率，也使管理統一方便，更重要的是提高了自動化水平，使電網更加經濟、靈活、穩定、安全。在本次設計中，充分吸取了很多老師的教學經驗和寶貴意見，并承電力勘測提供了不少有益資料，在此一并謹致誠摯意。限于設計者的專業水平有限，難免會出現錯誤和不足之處，熱誠希望老師批評指正。第一部分 設計說

11、明書1 設計原始資料1.1待建站的基本情況1.1.1建站目的根據某地區電力系統的發展和負荷增長的需要，擬建一個110kV變電站，向該地區10kV用戶供電。1.1.2 站區自然條件（1）變站地處平原。（2）電阻率=1.79*10000/cm2（3）年最高氣溫42,平均氣溫25,最熱月土壤最高氣溫:=25。（4）污染程度：輕級（5）年雷暴日數：30日/年（6）無霜期在270天以上，多年平均降水量11001500毫米1.1.3變電站規模和電力系統情況（1）變電站性質：110kV變電站。（2）系統供電到110kV母線上，10kV側無電源，系統阻抗歸算到110kV側母線上Ub=Uav,Sb=100MVA

12、，系統110kV側時X110=0.08。（3）110kV最終兩回進線兩回出線。每回出線輸送容量為40MVA。（4）10kV出線最終18回，本期14回，備用4回，Tmax=5400小時。（5）該地區負荷情況:夏季Smax=55 MVAcosj= 0.8Smin=49 MVAcosj=0.8冬季Smax=39 MVAcosj= 0.85Smin=33MVAcosj=0.85（6）根據當地電力系統情況和遠景規劃，負荷增長率為2%， 10kV負荷的具體參數如表1.1所示。表1.110kV負荷具體參數表電壓等級回路名稱近期最大負荷（MW）功率因數Cos回路數線路長度（km）供電方式10KV1#30.85

13、110電纜2#40.8519電纜3#20.8518電纜4#40.85111電纜530.8515電纜640.8514電纜720.8016電纜830.8015電纜930.8513電纜1020.8017電纜1140.8016電纜1220.8518電纜13#30.8514電纜14#20.8515電纜15#30.8517電纜16#20.8515電纜17#40.8516電纜18#20.8514電纜1.2 設計任務（1）變電站電氣主接線的設計（2）主變壓器的選擇（3）短路電流計算（4）主要電氣設備選擇與校驗（5）屋外配電裝置的確定（6）防雷保護的確定與地網的設計2電氣主接線設計2.1電氣主接線的設計原則和要

14、求變電所電氣主接線系指變電所的變壓器，輸電線路怎樣和電力系統相連接，從而完成輸配電任務。變電所的主接線是電力系統接線組成的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統的安全、穩定、靈活、經濟運行以與變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會產生直接的影響。2.1.1主接線的設計原則（1）考慮變電所在電力系統中的地位和作用變電所在電力系統中的地位和作用是決定主接線的主要因素。不論是樞紐變電所、地區變電所、終端變電所、企業變電所還是分支變電所，由于在電力系統中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求也不同。（2）考慮近期和遠期的發展規模變電所主接線設計應根據5

15、10年電力系統發展規劃進行。應根據負荷的大小和分布、負荷增長速度以與地區網絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式來確定主接線的形式以與所連接的電源數和出線回數。（3）考慮負荷的重要性和分級和出線回數多少對主接線的影響對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需一個電源供電。（4）考慮主變臺數對主接線的影響變電所主變的容量和臺數，對變電所主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此對主接線的可靠性、靈活性的要求

16、也比較高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。（5）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電器主接線的設計要根據備用容量的有無而有所不同。例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路、變壓器的數量等，都直接影響主接線的形式。2.1.2主接線設計的基本要求根據GB50059-1992、DL/T5031-1999中有關規定：“變電所的電氣主接線應根據該變電所在電力系統中的地位，變電所的規劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接元件總數、設備特點等條件確

17、定。并綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節約和便于過渡或擴建等要求”。（1）可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的運行工作，以保證對用戶不間斷供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐，經過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線，優先采用。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次設備部分在運行中可靠性的綜合。同時，可靠性不是絕對的而是相對的。可能一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能就不是可靠的。評價主接線方式可靠的標志是：斷路器檢修時是否影響供電。線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數和停運時間的長短，以與能否保證對重要用戶的供電。變電所全部停電的可能性。有些國

18、家以每年用戶不停電時間的百分比來表示供電可靠性，先進的指標都在99.9以上。（2）靈活性主接線應滿足在調度、檢修與擴建時的靈活性。調度時，應可以靈活地投入和切除發電機可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調配電源和負荷；能夠滿足系統在事故運行方式下、檢修方式下以與特書運行方式下的調度要求。檢修時，可以方便的停運斷路器、母線與其繼電保護設備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。擴建時可以容易的從初期過渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最小。（8）經濟性經濟性主要是：投資省。 占地面積小。電能損失少。2.1.3 無人值班對主接線的基本要求（1）應在滿足供電可靠、運行靈活的基礎上，盡量做

19、到操作檢修方便，便于擴建，利于遠方監控的要求。（2）在滿足供電規劃和運行要求的前提下，宜減少電壓層次和簡化接線。（3）宜采用開斷性能與可靠性好的斷路器，一般不設旁路設施。2.2主接線方案的比較和確定根據電力工程電氣設計手冊(電氣一次部分)的相關要求，110配電裝置出線回路數4回時，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，35kV配電裝置出線回路數48時，可采用單母線分段的接線和單母線分段帶旁路接線，10kV配電裝置出線回路數10回與以上時，可采用單母線分段的接線和雙母線接線，在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110kV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當

20、有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯斷路器兼作旁路斷路器的接線。當110kV線路6回與以上時，可以裝設專用的旁路斷路器。2.2.1 110kV側主接線設計一. 初選方案因本所初期設計2回進線2回出線，最終2回進線2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。下面以這兩個方案進行分析比較，確定其主接線的具體形式。（1）單母線分段接線如圖2.1所示：圖2.1單母線分段接線 （2）單母線分段帶旁路接線圖如圖2.2所示：圖2.2 單母線分段帶旁路接線 二. 方案比較（1）單母線分段接線：當一段母線發生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常母線不間斷供電，不致

21、使重要用戶停電。兩段母線同時發生故障的機率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，可用隔離分段開關QS1。任一段母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判斷故障后，拉開分段隔離開關QS1，完好段即可恢復供電。（2）單母線分段帶旁路接線：通過倒閘操作，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間較長，不重要負荷停電時間長。任一出線斷路器故障時，通過倒閘操作，可在較短時間恢復對該線路的供電。進線斷路器故障時，不重要負荷停電時間較長。一段母線故障時，非故障段母線可以照常供電。檢修母線時，非檢修段可以照常供電，并可對雙回路線路通過其一回給、類負荷供電，還可通過倒閘操作經旁路

22、母線對檢修段出線負荷最重要的一個用戶繼續供電。幾乎無線路全部停運的可能，若出線全部停運的情況，因固定式斷路器的檢修時間長，則全部停運時間長。正常運行時，QFd作為分段斷路器工作，一段母線故障，QFd跳開，不會影響正常段母線供電。檢修出線斷路器，可以通過倒閘操作而不是切除線路。運行方式改變時，倒閘操作繁瑣，不夠靈活。設備少，投資少，土建工作和費用較少，可以兩個方向均衡擴建。 三. 方案確定從技術性角度而言，兩種方案均能滿足110kV級供電可靠性和靈活性的要求，且具有擴建方便的優點，但單母線分段帶旁路接線使用設備多（特別是隔離開關），配電裝置復雜，投資較多，經濟性較差。綜合比較，本次設計在母線上采

23、用單母線分段接線的形式。2.2.2 10kV側主接線設計一. 初選方案10kV側出線回路數本期為18回，根據規程要求和本所實際情況，10kV電氣主接線宜采用單母線分段接線或雙母線接線。二. 方案比較單母線分段接線或雙母線接缺點與110kV側一樣，故不再重復。三. 方案確定：由于本變電站10kV出線供電負荷都比較小，供電距離短，且對重要負荷采用雙回路供電。故綜上所述,在10kV側可以采用單母線分段接線即可滿足要求。通過以上的結論，10kV出線采用單母線分段接線方式。基于上述理由，再考慮到該變電站在電力系統中的地位、建設規模、負荷性質等情況，為提高供電可靠性、運行靈活性、操作檢修方便，節約投資，確

24、定：110kV接線采用單母線分段接線，10kV接線均采用單母線分段接線（電氣主接線突見附圖1）。2.3 主接線中的設備配置2.3.1 高壓斷路器的配置母線的進線和出線側一般都裝設高壓斷路器，在110kV與以下分段母線中有必要時也可以采用。23.2 隔離開關的配置（1）容量為220MW與以上大機組與雙繞組變壓器為單元連接時，其出口不裝設隔離開關，但應有可拆連接點。（2）在出線上裝設電抗器的610kV配電裝置中，當向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應各裝設一組出線隔離開關。（3）接在發電機、變壓器引出線或中性點上的避雷器不可裝設隔離開關。 （4）中性點直接接地的普通型變壓

25、器均應通過隔離開關接地；自耦變壓器的中性點則不必裝設隔離開關。（5）在斷路器兩端一般都配置隔離開關。2.3.3 接地刀閘或接地器的配置 （1）為保證電器和母線的檢修安全，35kV與以上每段母線根據長度宜裝設12組接地刀閘或接地器，每兩接地刀閘間的距離應盡量保持適中。母線的接地刀閘宜裝設在母線電壓互感器的隔離開關和母聯隔離開關上，也可裝于其他回路母線隔離開關的基座上。必要時可設置獨立式母線接地器。（2）63kV與以上配電裝置的斷路器兩側隔離開關和線路隔離開關的線路宜配置接地刀閘。2.3.4 電壓互感器的配置（1）電壓互感器的數量和配置與主接線方式有關，并應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求。電

26、壓互感器的配置應能保證在運行方式改變時，保護 裝置不得失壓，同期點的兩側都能提取到電壓。（2）旁路母線上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側裝設電壓互感器的情況和需要確定。 （3） 當需要監視和檢測線路側有無電壓時，出線側的一相上應裝設電壓互感器。 （4） 當需要在330kV與以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。（5）發電機出口一般裝設兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調整裝置需要。當發電機配有雙套自動電壓調整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設一組電壓互感器。2.3.5 電流互感器的配置 （1）凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器其數量應滿

27、足測量儀表、保護和自動裝置要求。（2）在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器：發電機和變壓器的中性點、發電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。（3）對直接接地系統，一般按三相配置。對非直接接地系統，依具體要求按兩相或三相配置。 （4）一臺半斷路器接線中，線路線路串可裝設四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設三組電流互感器。線路變壓器串，當變壓器的套管電流互感器可以利用時，可裝設三組電流互感器。2.3.6 避雷器的配置 （1）配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線裝設避雷器時除外。（2）旁路母線上是否需要裝設避雷器，應視在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離

28、是否滿足要求而定。（3）220kV與以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。（4）三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。（5）下列情況的變壓器中性點應裝設避雷器直接接地系統中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關時。直接接地系統中，變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進線且為單臺變壓器運行時。接地和經消弧線圈接地系統中，多雷區的單進線變壓器中性點上。發電廠變電所35kV與以上電纜進線段，在電纜與架空線的連接處應裝設避雷器。SF6全封閉電器的架空線路側必須裝設避雷器。110220kV線路側一般不裝設避雷器。2.4 站用電系統設計與無功補償裝置的設置2.4.1

29、站用電系統設計對無人值班變電站站用電源設計的基本要可靠性要高。因此對有兩臺或以上變壓器的無人值班變電站，宜裝設兩臺容量一樣互為備用的站用變壓器，分別接在分段母線的各段上。站用變壓器的容量主要考慮變電站正常運行時生產和檢修負荷，而不必考慮生活用電。站用變壓器的容量的選擇應經過負荷計算確定。無人值班變電站站用變壓器的型式宜采用干式變壓器或油浸式變壓器。由于干式變壓器造價高，本變電站選用油浸式變壓器。站用低壓配電宜采用額定電壓為380/220V的三相四線制、動力和照明共用的供電方式。變電站的站用電負荷，一般都比較小，其可靠性要求不如發電廠那樣高。變電站的主要站用負荷是變壓器冷卻裝置（包括風扇、油泵、

30、水泵）、直流系統中的充放電裝置和硅整流設備、空氣壓縮機、檢修工具以與采暖、通風、照明、供水等。當變電站裝有同步調相機時，還有調相機的空氣冷卻器和潤滑系統的油泵和水泵等負荷。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，采取動力和照明混合供電方式。小型變電站，大多只裝一臺站用變壓器。對大、中型變電站或裝有調相機的變電站常都裝設兩臺站用變壓器，分別接到母線的不同分段上。380V站用電母線可采用低壓斷路器（即自動空氣開關）或刀閘進行分段，并以低壓成套配電裝置供電，為了節省投資，站用變壓器高壓側亦可用高壓熔斷器代替高壓斷路器。根據以上分析，結合該變電站設計的實際情況，考慮到該變電站采用

31、交流操作與取消蓄電池而采用硅整流裝置取得直流電源，要求交流站用電源可靠、連續和電壓穩定，而且在全站停電時能繼續供電，因此本站采用10kV側單母線分段接線各段各接一臺站用變壓器來供應站用電，互為站用備用電源，以對變電站持續供電。2.4.2 無功補償裝置的設置并聯補償電容器既可裝在各級變電站，也可裝在用戶側。一般來講，供無功基荷的補償裝置應裝于用戶側，供無功峰荷的補償裝置應裝于各級變電站。變電站裝設的無功補償容量按規程要求按主變壓器容量的10%30%10配置。因為本變電站所選主變壓器的額定容量為40MVA，按其容量的20%計算，則該變電站容性無功補償容量為8MVar。每臺主變壓器10kV側裝設2組

32、4MVar并聯補償電容器，采用成套裝配式并聯補償電容器組，其具體參數如表3.1所示：表3.1 并聯補償電容器型號與主要參數型 號額定電壓kV額定容量kVar單臺容量kVar10400040003 變壓器選擇3.1 主變壓器的選擇3.1.1 主變壓器臺數的確定為保證供電的可靠性，變電站一般應裝設兩臺主變，但一般不超過兩臺主變。當只有一個電源或變電站的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設一臺主變。根據需要對該地區重要變電站安裝2臺主變。3.1.2 主變壓器容量的確定當變電站裝設兩臺與以上主變時，每臺容量的選擇應按照其中任一臺停運時，容量至少能保證站供一級負荷或為變電站全部負荷的60%75%6，通

33、常一次變電站采用70%，二次變電站采用60%。夏季Smax=55 MVA ,所以，兩臺主變壓器應各自承擔27.5MVA，當一臺停運時，另一臺則承擔70%為38.5MVA。故選兩臺40MVA的主變壓器就可滿足負荷需求。3.2 主變相數的確定主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求與運輸條件等因素。當不受運輸條件限制時，在330kV與以下的發電廠和變電所，均應采用三相變壓器。社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸等等已不成問題，故有以上規程可知，此變電所的主變應采用三相變壓器。3.3主變繞組數選擇由于變電所只有兩種電壓等級，故采用雙繞組變壓器已能滿足供電需求。

34、3.4 主變繞組連接方式變壓器的連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統采用的繞組連接方式只有Y和，我國110kV與以上電壓，變壓器繞組都采用Y連接； 35kV與以下電壓，變壓器繞組都采用連接。由以上知，此變電站110kV側采用Y接線, 10kV側采用接線。主變中性點的接地方式：選擇電力網中性點接送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、系統供電的可靠性和連續性、變壓器和發電機的運行安全以與對通信線路的干擾。主要接地方式有：中性點不接地、中性點經消弧線圈接地和直接接地。電力網中性點的接地方式，決定了變壓器中性點

35、的接地方式。電力網中性點接地與否，決定于主變壓器中性點運行方式。35kV系統，IC10A；10kV系統；IC30A（采用中性點不接地的運行方式）,所以在本設計中110kV采用中性點直接接地方式， 35kV、10kV采用中性點不接地方式。3.5 主變的調壓方式變壓器的電壓調整是用分解開關切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來實現的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調壓，調壓圍通常在+5以，另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓，調壓圍可達到+30。對于110kV與以下的變壓器，以考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調壓。由以上知，此變電所的主變壓器采用有載調壓方式。3.6 變壓器冷卻方式選擇主變一

36、般的冷卻方式有：自然風冷卻；強迫有循環風冷卻；強迫油循環水冷卻；強迫、導向油循環冷卻。小容量變壓器一般采用自然風冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環風冷卻方式。故此變電所中的主變采用強迫油循環風冷卻方式。附：主變型號的表示方法第一段：漢語拼音組合表示變壓器型號與材料第一部分：相數 S-三相 D-單相第二部分：冷卻方式 J-油浸自冷 F-油浸風冷 S-油浸水冷G-干式 N-氮氣冷卻 FP-強迫油循環風冷SP-強迫油循環水冷卻本設計中主變的型號是：SFSZ763000/110的電力變壓器，具體技術參數如表3.1所列：表3.1 主變壓器型號與主要技術參數型號 SFSZ763000/110容量63 M

37、VA容量比63 /63 /63阻抗電壓高壓110±8×1.25%中壓38. 5±2×2.5%低壓10.5聯結組標號YN,yn0,d11損耗空載84.7kW負載300 kW空載電流1.2%阻抗電壓高-中17%高-低10.5%中-低6.5 %4 短路電流計算4.1短路電流計算的目的與假定4.1.1 短路電流計算目的（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需要進行必要的短路電流計算。（2）在選擇電器設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路

38、電流計算。（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的安全距離。（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據。（5）接地裝置的設計，也需要用短路電流。4.1.2 短路電流計算需要進行以下基本假定（1）正常工作時，三相系統對稱運行。（2）所有電源的電動勢相位角一樣。（3）系統中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流與導體集膚效應等影響；轉子結構完全對稱；定子三相繞組空間位置相差120度電氣角度。（4）電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電器設備電抗值不隨電流大小發生變化。（5）電力系統中所有電源都在額定負荷下運行，其中

39、50%負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統側。（6）同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）。（7）短路發生在短路電流為最大值的瞬間。（8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。（9）除計算短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計。（10）元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整圍。（11）輸電線路的電容略去不計。（12）用概率統計法制定短路電流運算曲線。 4.2 短路計算過程說明短路計算過程說明：在變電站的電氣設計中，短路電流計算是其中一個重要環節，在選擇和校驗電氣設備時，需要用到短路電流。其中一定要注意以下幾點：（1）接線方式：計算短路電流時

40、方式，應是可能發生最大短路電流的正常接線方式，即最大運行方式。（2）短路種類：一般按三相短路計算，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重時，則應按最嚴重的情況進行校驗。4.3 短路點的選擇原則與確定4.3.1 短路點選擇原則 短路計算點是指在正常接線方式時，通過電器設備的短路電流為最大的地點。（1）驗算導體和電氣動穩定、熱穩定以與電氣開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設計規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃。（2）確定短路電流時，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。（3）選擇導體和電氣時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選

41、擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。（4）導體和電氣的動穩定、熱穩定以與電氣的開斷電流，一般按三相短路驗算。4.3.2 短路點的選擇在該系統中分別選擇了110kV高壓側母線d1、10kV低壓側母線并列運行d3三個短路點（參見短路電流計算等值網絡圖圖8.1），當10kV低壓側母線分列運行時短路點d4如圖8.5。其中在各側的斷路器、隔離開關、導體等設備的三相短路均可表示為點d1、d2、d3短路時的情況。4.4 短路計算方法因系統電抗已歸算110kV高壓側，所以本次設計使用起始次暫電流和沖擊電流的使用計算。（1）起始次暫電流就是短路電流周期分量（指基頻分量）的初值，由原始材料可知，負荷離短路點較

42、遠，可以將它們忽略不計，系統高壓側的電力系統情況未知，所以把系統高壓視為無窮大系統，所以取高壓側電勢 （5.1）（2）次暫態短路電流標么值= （5.2）（3）次暫態0s和4s時的短路電流相等，三相短路電流有名值= （5.3）（4）沖擊電流 （5.4）kim沖擊系數，取1.82。（5）短路全電流最大有效值 （5.5）（6）短路容量S= （5.6）5 導體和電氣設備選擇說明電氣設備的選擇是變電站（和發電廠）電氣設計的主要容之一，它是基本理論和實踐經驗在工程上的具體運用。本章主要簡述電氣設備的一般選擇條件和具體設備選擇原則與校驗的主要容。 5.1導體和電氣設備選擇的一般要求5.1.1 導體和電氣設備

43、選擇的一般原則（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發展的需要；（2）應按當地環境條件校驗；（3）應力求技術先進和經濟合理；（4）選擇導體時應盡量減少品種；（5）擴建工程應盡量使新老電器設備型號一致；（6）選用的新產品，均應具有可靠的數據，并經正式鑒定合格。5.1.2 導體和電氣設備選擇的一般條件正確選擇電器設備是使主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在選擇電器設備時，在保證安全、經濟遠行的前提下，積極而穩妥地采用新技術，并注意節約資金，選擇適當的電器設備。選出的電器設備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路條件進行動、熱穩定校驗。（1）按正常

44、工作額定電壓和額定電流選擇按額定電壓選擇：所選電器設備的額定電壓UN必須不低于安裝地點的電網額定工作電壓UNS，電器設備最高工作電壓UmaxUg=1.15UNS（為電網最高額定工作電壓），即（6.1）（2）按額定電流選擇：所選設備的額定電流IN必須不低于流過電氣設備的最大持續工作電流Igmax，即 （6.2）電氣設備除按額定電壓和額定電流選擇外，還應按電器設備的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求，對導體和電氣設備種類（屋外或屋）和型號與參數的選擇。同時還應按當地環境條件校核、選定。 （3）按短路情況校驗校驗電氣設備短路熱穩定用短路電流發熱數據進行校驗，即短路電流通過時間，電器設備各部件溫度（

45、或發熱效應）應不超過允許值，故滿足熱穩定條件為 （6.3）式中QK短路電流產生的熱效應； It2t短路導體和電器設備允許的熱效應；Itt秒允許通過的短時熱電流（或短時耐受電流）；t熱穩定電流的發熱時間，等于電器熱穩定計算時間或短路電流切除時間tk， tk=tpr+tin+ ta, 其中為tpr保護動作時間，tin為斷路器固有分閘時間，ta為電弧持續時間。其中短路電流熱效應的計算方法是： （6.4）式中Qp周期分量的熱效應，； （6.5）Qnp非周期分量的熱效應。當短路電流切除時間超過1s時，發熱主要由周期分量決定，可忽略非周期分量的影響，即QK= Qnp。用短路電流發熱溫度校驗，即在短路電流通

46、過的時間，最高溫度不應超過設備允許的短時發熱溫度。校驗電氣設備短路動穩定可直接算出短路沖擊電流流過設備時所產生的機械應力，此時動穩定的條件是要求不大于允許應力。當設備給了允許的沖擊電流時，則要求流過設備的短路沖擊電流不超過允許值，即 （6.6） （6.7）式中ich、ich短路沖擊電流峰值與其有效值；ies、ies允許通過的動穩定電流與其有效值。5.2 導體和電氣設備選擇的技術條件5.2.1 斷路器選擇的技術條件（1）額定電壓選擇公式見（6.1）。（2）額定電流選擇公式見（6.2）。（3）開斷電流選擇： （6.8）式中INbr斷路器的額定開斷電流；Ipt 實際開斷瞬間的短路電流周期分量；當IN

47、br比系統短路電流大很多時，也可按INbrI選擇，其中I為次暫態電流。（4）熱穩定校驗，校驗公式見公式（6.3） （5） 動穩定校驗，校驗公式見（6.7）。5.2.2 隔離開關選擇的技術條件（1）額定電壓選擇公式見（6.1）。 （2）額定電流選擇公式見（6.2）。（3）動穩定校驗，校驗公式見（6.7）。（4）熱穩定校驗，在允許t=3s或4s時間額定熱穩定電流發熱不應小于隔離開關流過最大三相短路電流時在其流過的時間發熱，即公式（6.3）。5.2.3 電流互感器選擇的技術條件（1）一次回路額定電壓選擇公式見（6.1）。（2）一次回路額定電流選擇公式見（6.2）。（3）電流互感器的基準等級，由電流互

48、感器所接表計中要求準確級最高的來確定。（4）動穩定校驗：×× （6.9）（5）熱穩定要求： （6.10）式中In1電流互感器一次回路額定電流；Kt3s(4s)熱穩定倍數；Kes3s(4s)動穩定倍數。6.2.4 電壓互感器選擇的技術條件（1）一次回路額定電壓選擇Un1，校驗公式見（6.1）。（2）二次回路額定電壓Un1：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。單個單相式電壓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0.1/kV；電壓互感器開口三角形的輔助繞組電壓用于35kV與以上的中性點不接地系統

49、的電壓為0.1/3kV，而用于110kV與以上的中性點接地系統為0.1kV。電壓互感器的準確級由安裝地點、繼電保護需要與電壓互感器二次回路所接表計準確級最高者確定。6.2.5 導線選擇的技術條件（1）導體選擇的一般要求裸導體應根據具體情況，按下列技術條件分別進行選擇和校驗：工作電流、電暈（對110kV級以上電壓的母線）、動穩定性和機械強度、熱穩定性；同時也應注意環境條件，如溫度、日照、海拔等。導體截面可以按長期發熱允許電流或經濟密度選擇，除配電裝置的匯流母線外，對于年負荷利用小時數大，傳輸容量大，長度在20以上的導體，其截面一般按經濟電流密度選擇。一般來說，母線系統包括截面導體和支撐絕緣兩部分

50、，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，所以不必校驗其機械強度。110kV與以上高壓配電裝置一般采用軟導線。（2）載流導體一般采用鋁質材料，對于持續工作電流在4000A與以下時，一般采用矩形導體；在110kV與以上高壓配電裝置，一般采用軟導體；當采用硬導體時，一般采錳合金的管形導體。（3）將匯流母線在當地常溫t=+25時最大持續工作電流為Igmax歸算到溫度為t=+40的電流 （6.11）式中K裸導體載流量在不同海拔高度與溫度下的綜合校正系數。考慮導體最高允許溫度為+80，適應于海拔高度為1500m與以下計與日照屋外的軟

51、導體，K=0.796。（4）根據導體在最高允許溫度下時的載流量對照Imax選擇其導體截面S，截面系數W，慣性半徑ri，慣性系數J。（5）根據導體在最高允許溫度下時的載流量對照選擇其導體截面S，截面系數W，慣性半徑ri，慣性系數J。（6）按短路熱穩定校驗=<S （6.12）式中 QK短路電流的熱效應；C與導體材料與發熱溫度有關的系數，可查設計手冊得相應導體材料的C值；S導體載流截面(mm2)。（7）按電暈電壓校驗（對35kV與以上電壓級母線而言）：使臨界電暈電壓大于導體裝置地點電網額定點樣，即U0UNS；其值按下式計算 （6.13）式中k三相導體等邊三角形布置取1，水平布置時取0.966；

52、mr導線表面粗糙系數，管型母線與單股導線取=0.980.93，多股膠線取mr =0.870.83；空氣相對密度；r導線半徑（cm），矩形母線為四角的曲率半徑；a相間距離（cm），其中對于該110kV變電站，結合實際變電站設計知：對于 110kV：=2.2m10，35kV：=1.3m，10kV：=0.75m。（8）按硬母線校驗動穩定計算母線自重產生的垂直彎矩Mcz （6.14）式中L母線跨距，結合實際變電站設計知，對于110kV：=8m10，35kV：=6m，10kV：=1m；q自重（kg），其計算方法為，其中r為導體密度(g/cm3)。計算集中荷載產生的垂直彎矩Mcf根據設計手冊查得相應集中荷

53、載最大彎矩系數MB： （6.15）計算短路電動力fd （6.16）式中Ich短路沖擊電流；振動系數，取=0.586。計算短路電動力產生的水平彎矩Msd （6.17）計算在過電壓情況下的風速產生的水平彎矩Msf與風壓fr。 （6.18） （6.19）式中dr風速不均勻系數；kr空氣動力系數。計算短路狀態時母線所承受的最大彎矩與應力： （6.20） （6.21）（9）按機械共振條件校驗：計算自振頻率： （6.22）式中ri 導體慣性半徑；L母線跨距7 配電裝置與電氣總平面設計7.1配電裝置設計配電裝置是指發電廠、變電站中所有開關設備、保護設備、測量設備、母線以與必要的輔助設備組成的裝置，它是集電力、結構、土建等技術于一體的裝置。其作用是接受