110kv變電站的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文).doc

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的本人所呈交的畢業(yè)論畢業(yè)論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）是我在）是我在導(dǎo)師導(dǎo)師的指的指導(dǎo)導(dǎo)下下進(jìn)進(jìn)行的研究工作行的研究工作 及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本注明引用的內(nèi)容外，本論論文（文（設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)）不包含其他個(gè)人已）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)經(jīng)發(fā)表或撰寫表或撰寫過過的研究成果。的研究成果。對(duì)對(duì)本本論論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）的研究）的研究 做出重要做出重要貢貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)說(shuō)明并表示明并表示謝謝意。意。 作者作者簽簽名：名： 日期：日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明 本本論論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）作者完全了解）作者完全了解*學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論畢業(yè)論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）的）的規(guī)規(guī) 定，學(xué)校有定，學(xué)校有權(quán)權(quán)保留保留論論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部）并向相關(guān)部門門送交送交論論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）的）的電電子版和子版和紙紙 質(zhì)質(zhì)版。有版。有權(quán)權(quán)將將論論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）用于非）用于非贏贏利目的的少量復(fù)制并允利目的的少量復(fù)制并允許論許論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)） ）進(jìn)進(jìn) 入學(xué)校入學(xué)校圖書館圖書館被被查閱查閱。學(xué)校可以公布。學(xué)校可以公布論論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。保密的）的全部或部分內(nèi)容。保密的 論論文（文（設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）在解密后適用本）在解密后適用本規(guī)規(guī)定。定。 作者作者簽簽名：名： 指指導(dǎo)導(dǎo)教教師簽師簽名：名： 日期：日期： 日期：日期： 注 意 事 項(xiàng) 1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） 2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序 清單等） ，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬(wàn)字。 3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。 4.文字、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別 字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有 圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書 寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 5.裝訂順序 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 摘要摘要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)供電質(zhì)量的要求日益加深。國(guó)家提出 了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造，拉動(dòng)內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng) 110kV 變電站建設(shè) 迅猛發(fā)展。由于建設(shè)地點(diǎn)地理?xiàng)l件的錯(cuò)綜復(fù)雜和其他客觀條件限制，如何設(shè)計(jì)城網(wǎng)和 農(nóng)網(wǎng) 110kV 變電站是國(guó)家城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)中需要研究和解決的一個(gè)重要課題。變電站 是電力系統(tǒng)的重要組成部分，變電站可靠的運(yùn)行與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。本次設(shè) 計(jì)為 110kV 變電站電氣部分初步設(shè)計(jì)，并繪制了電氣主接線圖。通過對(duì)原始資料的分 析，從可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，確定了 110kV，35kV，10kV 以及站用電 的主接線。然后又通過負(fù)荷計(jì)算確定了主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，然后，根據(jù)最大 持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，對(duì)斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感 器，母線進(jìn)行了選型和校驗(yàn)。之后，對(duì)變電站進(jìn)行了相應(yīng)的防雷保護(hù)規(guī)劃，從而完成 了一次部分的設(shè)計(jì)。最后，對(duì)變電站的主變壓器進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)規(guī)劃以及配電裝置設(shè) 計(jì)，從而完成了 110kV 電氣部分的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：變電站； 一次部分； 防雷保護(hù)；主變保護(hù) ABSTRACT With the development of economy and the improvement of peoples living standard,the requirement of power quality is increasing. The country put forward to accelerate city net and rural power grid construction and transformation, stimulating domestic demand,development plan, city net and 110kV substation construction of the rapid development ofrural power network. Due to the construction site of geographical conditions of perplexingand other objective conditions, how to design the network of city and rural 110kV substation, is a national network of city and rural construction, transformation of the need to study and solve main task.Transformer substation is an important part of power system, and its reliability is closely related with the development of national economy. The design is the preliminary design of 110 kV transformer substation electrical part ,and draw main electrical one-line diagram. The 110 kV,35kV,10 kV and the main lines are determined by analyzing the concerning load data (including its security, economy and reliability). Meanwhile, the number, capacity and type of the main transformer are made certain through the load calculation . then, according to the results of calculating of the maximum work electric current and short circuits, high voltage breaker, isolator switches, current transformer, voltage transformer and bus-bar can be selected, and After designing lightning protection , the primary design of 110 kV electricity primary system is completed .Then,the conservation programme for the main transformer is made and the power distribution unit is designed.And the design of 110 kV electricity primary system is completed. Keywords: substation; primary systerm; lightning protection; main transformer protection 目錄目錄 1 緒論.1 1.1 原始資料分析1 1.2 設(shè)計(jì)的工作應(yīng)遵循的主要原則1 1.3 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容2 1.4 本章小結(jié)2 2 電氣主接線.3 2.1 電氣主接線概述3 2.2 選擇電氣主接線時(shí)的設(shè)計(jì)原則3 2.3 變電站主接線設(shè)計(jì)的基本要求3 2.4 電氣主接線的具體設(shè)計(jì)步驟4 2.5 本變電站電氣主接線設(shè)計(jì)5 2.5.1 110kV 側(cè)主接線方案5 2.5.2 35kV 側(cè)主接線方案6 2.5.3 10kV 側(cè)主接線方案8 2.5.4 站用電接線方案.9 2.6 本章小結(jié)9 3 負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇.10 3.1 負(fù)荷分類及定義10 3.2 各側(cè)負(fù)荷的大小10 3.3 主變壓器的選擇11 3.3.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定.11 3.3.2 主變壓器容量的確定.11 3.3.3 變電站主變壓器型式的選擇.12 3.4 所用變壓器的選擇14 3.4.1 所用變臺(tái)數(shù)的確定.14 3.4.2 所用變?nèi)萘康拇_定.15 3.4.3 所用變型式的選擇.15 3.5 無(wú)功補(bǔ)償和電容器的選取15 3.6 本章小結(jié)17 4 最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算.19 4.1 各回路最大持續(xù)工作電流19 4.2 短路計(jì)算19 4.2.1 短路電流計(jì)算的目的.19 4.2.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定.19 4.2.3 短路計(jì)算基本假設(shè).20 4.3 短路計(jì)算步驟20 4.4 短路電流計(jì)算結(jié)果23 4.5 本章小結(jié)23 5 電氣設(shè)備的選擇.25 5.1 電氣設(shè)備的選擇原則25 5.2 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件25 5.3 斷路器的選擇26 5.3.1 110kV 側(cè)斷路器的選擇27 5.3.2 35kV 側(cè)斷路器選擇28 5.3.3 10kV 側(cè)斷路器選擇29 5.4 隔離開關(guān)的選擇30 5.4.1 110kV 側(cè)隔離開關(guān)31 5.4.2 35kV 側(cè)隔離開關(guān)31 5.4.3 10kV 側(cè)隔離開關(guān)32 5.5 電流互感器的選擇33 5.5.1 110kV 電流互感器的選擇34 5.5.2 35kV 側(cè)電流互感器的選擇35 5.5.3 10kV 側(cè)電流互感器35 5.6 電壓互感器的選擇36 5.6.1 電壓互感器的選擇依據(jù).36 5.6.2 110kV 側(cè)電壓互感器選擇38 5.6.3 35kV 側(cè)電壓互感器選擇38 5.6.4 10kV 側(cè)電壓互感器選擇38 5.7 母線導(dǎo)體的選擇39 5.7.1 母線的分類及特點(diǎn).39 5.7.2 110kV 側(cè)母線選擇41 5.7.3 35kV 側(cè)主母線的選擇42 5.7.4 10kV 側(cè)母線選擇43 5.8 高壓熔斷器的選擇43 5.8.1 35kV 側(cè)熔斷器選擇44 5.8.2 10kV 側(cè)高壓熔斷器選擇44 5.9 避雷器的選擇44 5.10 主要電氣設(shè)備選擇結(jié)果45 5.11 本章小結(jié)45 6 繼電保護(hù)規(guī)劃.46 6.1 變壓器保護(hù)46 6.2 線路保護(hù)47 6.2.1 110kV 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)線路保護(hù)配置47 6.2.2 35kV 及以下中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中線路保護(hù)配置47 6.3 母線保護(hù)48 6.4 本章小結(jié)48 7 變電站的防雷保護(hù).50 7.1 避雷針50 7.2 閥型避雷器51 7.3 進(jìn)線段保護(hù)51 7.4 三繞組變壓器的防雷保護(hù)52 7.5 本章小結(jié)52 8 配電裝置設(shè)計(jì).53 8.1 設(shè)計(jì)要求53 8.1.1 滿足安全凈距的要求.53 8.1.2 施工、運(yùn)行和檢修的要求.53 8.2 本站各電壓等級(jí)配電裝置設(shè)計(jì)54 8.3 本章小結(jié)54 致謝詞.55 參考文獻(xiàn).56 附錄.57 1 1 緒論緒論 1.1 原始資料分析 站址情況：群英 110kV 變電站處于焦作市山陽(yáng)區(qū)，地平，交通便利，進(jìn)出線方便， 空氣污染微輕。 環(huán)境條件：變電站選在黃沙土地上，突然電阻率 p=500 歐每米。平均海拔 200 米， 最高氣溫 40 度，最低氣溫-10 度，年平均氣溫 20 度，最熱月平均氣溫 30 度，土壤濕 度 25 度。冬季主導(dǎo)風(fēng)向：西北；最大風(fēng)速 25 米每秒；覆冰厚度 8 毫米。 系統(tǒng)情況：系統(tǒng)通過 110kV1，2 修武 T 型架空線路向變電站供電，距離 30km， 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式折算至設(shè)計(jì)變電站高壓母線的阻抗標(biāo)幺值 0.15，Sj=100MVA。系統(tǒng) 容量設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算值為 500MVA。 表 1-1 負(fù)荷情況分析 電壓等級(jí)負(fù)荷名稱 每回最 負(fù)荷 （kVA） 功率因 數(shù) 回路數(shù)供電方式線路長(zhǎng)度 東城花園50000.851架空15 槐店鄉(xiāng)90000.851架空8 耐火材料廠50000.851架空7 化肥廠100000.851架空11 白鯊針布40000.851架空3 保險(xiǎn)公司70000.851架空4 35kV 機(jī)械廠80000.851架空5 17 中20000.91架空5 醫(yī)院30000.81架空3 農(nóng)藥廠7000.821架空7 紫水小區(qū)12000.851架空4 紫旋庭院10000.81架空5 鑫鴛鴦集團(tuán)5000.81架空2 面粉廠6000.851架空5 10kV 區(qū)政府20000.851架空7 1.2 設(shè)計(jì)的工作應(yīng)遵循的主要原則 （1）變電所的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的 510 年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以 2 近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。 （2）變電所的設(shè)計(jì)，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工 程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，結(jié)合國(guó)情合理地確定設(shè)計(jì)方案。 （3）變電所的設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則。 （4）變電所的設(shè)計(jì)必須遵循國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，如35110kV 變電所 設(shè)計(jì)規(guī)范 。 1.3 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （1）原始資料分析； （2）電氣主接線的設(shè)計(jì)； （3）主變壓器的選擇； （4）無(wú)功補(bǔ)償和電容器的選取； （5）最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算； （6）主要電氣設(shè)備的選擇； （7）繼電保護(hù)規(guī)劃； （8）防雷保護(hù)設(shè)計(jì)； （9）配電裝置設(shè)計(jì)。 1.4 本章小結(jié) 國(guó)家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造，拉動(dòng)內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng) 110kV 變電站建設(shè)迅猛發(fā)展?，F(xiàn)在許多變電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，電力系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了分 級(jí)集中調(diào)度，電力企業(yè)也努力實(shí)現(xiàn)降低成本，確保安全運(yùn)行。因此，變電站的設(shè)計(jì)應(yīng) 該按照國(guó)家相關(guān)規(guī)程設(shè)計(jì)，并且考慮多方面的因素以求取得最佳的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。 3 2 電氣主接線電氣主接線 2.1 電氣主接線概述 電氣主接線又稱電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電 能的生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相連接圖。它是發(fā)電廠和變電所高電 壓大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它表明了各種 設(shè)備的數(shù)量及連接情況，決定了可能存在的運(yùn)行方式，影響運(yùn)行的可靠性和靈活性。 電氣主接線決定了電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置還決定了繼電保護(hù)和控制的方式。 2.2 選擇電氣主接線時(shí)的設(shè)計(jì)原則 主接線的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的充分了論證比較，綜合考慮各個(gè)方面的影響 因素，最終得到實(shí)際工程確認(rèn)的最佳方案。主接線設(shè)計(jì)的基本原則為：以下達(dá)的設(shè)計(jì) 任務(wù)書為依據(jù)，根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的“安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、符合國(guó)情”的電力建設(shè)與發(fā) 展的方針，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程實(shí)際的具體特點(diǎn)，準(zhǔn)確地掌握原始資 料，保證設(shè)計(jì)方案的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。 2.3 變電站主接線設(shè)計(jì)的基本要求 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求概括地說(shuō)應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面， 以下對(duì)各方面做具體介紹。 （1）可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)的首要要求。因故障或檢修，導(dǎo)致的停電機(jī)會(huì)越少、停電 影響范圍越小、停電時(shí)間越短、停電后恢復(fù)供電越快，供電可靠性就越高。 分析電力系統(tǒng)可靠性時(shí)，要考慮發(fā)電廠和變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、用 戶的負(fù)荷類型和類別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。 主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個(gè)方面： 斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；線路、斷路器或母線故障，以及母線或 母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的出線回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并保證對(duì)全部 I 類及 全部或大部分 II 類負(fù)荷的供電。盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機(jī) 組停運(yùn)時(shí)，不應(yīng)危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 （2）靈活性 電力系統(tǒng)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。靈活性應(yīng)包 括以下幾個(gè)方面： 操作的方便性：電氣主接線應(yīng)該在服從可靠性的基本要求下，接線簡(jiǎn)單，操作步 4 驟少，以便于運(yùn)行人員掌握，從而避免誤操作。 調(diào)度的方便性：正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便的改變運(yùn)行方式；在發(fā)生 故障時(shí)，要能盡快的切除故障，使停電時(shí)間最短、影響范圍最小，不致過多的影響對(duì) 用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 擴(kuò)建的方便性：對(duì)于要擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電站，其主接線應(yīng)有擴(kuò)建的方便性。尤 其是火電廠和變電站，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)有發(fā)展擴(kuò)建的余地。可以容易地從初期過渡 到其最終接線，使在擴(kuò)建過渡時(shí)，無(wú)論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。 （3）經(jīng)濟(jì)性 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該在滿足可靠 性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。 經(jīng)濟(jì)性應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： 降低一次投資：主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感 器避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過復(fù)染，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備 和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在 終端或分支變電站推廣采用質(zhì)量可靠的簡(jiǎn)單電器。 節(jié)約占地面積：主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約用地條件，以節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、 絕緣子及安裝費(fèi)用。可能的條件下，采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投建，盡快產(chǎn)生經(jīng)濟(jì) 效益。在不受運(yùn)輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡(jiǎn)化布置。 電能損耗少：在變電站中電能損耗主要來(lái)自于變壓器，經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器 的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。 2.4 電氣主接線的具體設(shè)計(jì)步驟 (1) 分析原始資料 本工程情況 變電站類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景） ，主變臺(tái)數(shù)及容量等。 電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（510 年） ，變電站在電力系統(tǒng) 中的位置和作用，本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式 等。 負(fù)荷情況 負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量 等。 環(huán)境條件 當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度等 因素，對(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。 設(shè)備供貨情況 為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電器的性能、 5 制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可 行性。 (2) 擬定主接線方案 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定出若干個(gè)主接線方案。 因?yàn)閷?duì)出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮不同，會(huì)出現(xiàn) 多種接線方案。應(yīng)依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，結(jié)合最新技術(shù)，確定最優(yōu)的技術(shù)合理、 經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。 (3) 短路電流計(jì)算 對(duì)擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)算。 (4) 主要電器選擇 包括高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線等電器的選擇。 (5) 繪制電氣主接線圖 將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。 2.5 本變電站電氣主接線設(shè)計(jì) 2.5.1 110kV 側(cè)主接線方案 依據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)最終出線回路數(shù) 24 回、主變壓器 23 臺(tái)時(shí)， 可采用線路變壓器組、橋形、擴(kuò)大橋形、單母線和單母線分段接線。因?yàn)?110kV 主接 線在系統(tǒng)中有重要地位，會(huì)直接影響本地區(qū)的供電，可靠性要求較高，并且后期可能 會(huì)根據(jù)負(fù)荷的增長(zhǎng)進(jìn)行擴(kuò)建，故選擇單母線與單母線分段接線進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)接 線方案。 單母線接線如圖 2-1 所示 圖 2-1 單母線接線圖 主要優(yōu)缺點(diǎn)：?jiǎn)文妇€接線雖然接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采 用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件(母線及母線隔離開關(guān))等故障或 6 檢修時(shí)，均需使整個(gè)配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)， 全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的 供電,并且電壓等級(jí)越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺(tái)主變壓器。 適用范圍：110220kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回；3563kV 配電裝置的 出線回路數(shù)不超過 3 回；610kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回時(shí)選用。 單母線分段接線如圖 2-2 所示 圖 2-2 單母分段接線圖 主要優(yōu)缺點(diǎn)：用斷路器，把單母線接線的母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段 引出兩個(gè)冋路，有兩個(gè)電源供電，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)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(guān) 故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空 線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 適用范圍：110220kV 配電裝置的出線冋路數(shù)為 34 回；3563kV 配電裝置的出 線回路數(shù)為 48 冋；610kV 配電裝置出線為 6 回及以上時(shí)選用。 在可靠性與靈活性方面第 II 種方案明顯合理，雖然此站僅有兩回出線，但考慮到 此站為一重要的終端變電站，需要較高的可靠性和靈活性，經(jīng)綜合分析，決定選第 II 種方案為設(shè)計(jì)的最終方案。 2.5.2 35kV 側(cè)主接線方案 依據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)35kV 配電裝置有出線 48 回時(shí)，宜采用單母線分 段接線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修時(shí)不中斷對(duì)用戶的供電，采用單母線 分段接線和雙母線接線時(shí)，可增設(shè)旁路母線。但因?yàn)殡p母線接線本身可靠性較高，故 而 35kV60kV 采用雙母線接線時(shí)，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時(shí)可設(shè)置旁路隔離開關(guān)。 綜合上述分析，篩選得到以下兩種接線方案。 單母分段接線如圖 2-3 所示 7 主要優(yōu)缺點(diǎn)：用斷路器，把單母線接線的母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段 引出兩個(gè)回路，但是此時(shí)架空線路可能出現(xiàn)交叉穿越，影星系統(tǒng)穩(wěn)定性；有兩個(gè)電源 供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)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(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線 的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建 時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 圖 2-3 單母分段接線圖 適用范圍：110220kV 配電裝置的出線冋路數(shù)為 34 回；3563kV 配電裝置的出 線回路數(shù)為 48 冋；610kV 配電裝置出線為 6 回及以上時(shí)選用。 雙母線接線如圖 2-4 所示 圖 2-4 雙母線接線圖 主要有缺點(diǎn)：它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且，檢修另一母 線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時(shí)，不裝設(shè)“跨條” ， 則該回路在檢修期需要停電。對(duì)于，110220kV 輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷 路器或母線檢修時(shí)，需要停電，而斷路器檢修時(shí)間較長(zhǎng)，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī) 定，110220kV 雙母線接線的配電裝置中，當(dāng) 110kV 出線回路數(shù)達(dá) 7 回，或 220kV 出 線回路數(shù)達(dá) 5 回時(shí)，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。 8 適用范圍：110220kV 配電裝置出線回路數(shù)為 5 回及以上時(shí)，或當(dāng) 110220kV 配 電裝置在系統(tǒng)中處于重要地位，出線回路為 4 回及以上時(shí)。3563kV 配電裝置，當(dāng)出 線回路數(shù)超過 8 回時(shí)，或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)；610kV 配電裝置，當(dāng)短路電 流較大、出線需要帶電抗器時(shí)選用。 相比而言，方案在可靠性和靈活性上優(yōu)勢(shì)明顯，然而本站中 35kV 側(cè)出線不多， 并且選用方案能滿足可靠性與靈活性的要求，且經(jīng)濟(jì)性較好，故選用實(shí)用性較好的 方案。 2.5.3 10kV 側(cè)主接線方案 依據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)10kV 配電裝置有出線 6 回以上時(shí)，宜采用單母線 分段接線，也可采用單母分段帶旁路的接線方式。 單母分段接線如圖 2-5 所示 圖 2-5 單母分段接線圖 主要優(yōu)缺點(diǎn)：?jiǎn)文妇€接線雖然接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采 用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件(母線及母線隔離開關(guān))等故障或 檢修時(shí)，均需使整個(gè)配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)， 全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的 供電,并且電壓等級(jí)越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺(tái)主變壓器。 適用范圍：110220kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回；3563kV 配電裝置的 出線回路數(shù)不超過 3 回；610kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回時(shí)選用。 單母帶旁路接線如圖 2-6 所示： 9 圖 2-6 單母帶旁路接線圖 這種接線方式適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級(jí)為 35110kV 的變電 站較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。 方案在可靠性上稍有提升，但是經(jīng)濟(jì)性上卻比比方案差，考慮到設(shè)置旁路母 線的條件所限(35kV60kV 出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時(shí)間短， 約為 23 天。)，綜合考慮而言，采用方案。 2.5.4 站用電接線方案 一般站用電接線選用接線簡(jiǎn)單且投資小的接線方式，故提出單母線分段接線。兩 臺(tái)站用變壓器分別從 10kV 母線處引接，正常情況下可分列運(yùn)行，分段開關(guān)設(shè)有自動(dòng)投 入裝置，每臺(tái)站用變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù)本段負(fù)荷的正常供電，在另一臺(tái)站用變壓器故障或 檢修停電時(shí)，工作者的站用變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù)另一段母線上的重要負(fù)荷，以保證變電站 的正常運(yùn)行。 站用電接線如圖 2-7 所示： 圖 2-7 單母線分段接線圖 綜上所述可選擇 110kV 側(cè)采用單母分段接線為主接線，35kV 側(cè)采用單母分段接線 為主接線，10kV 側(cè)采用單母分段線接線為主接線，站用電為單母分段接線。 2.6 本章小結(jié) 10 主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是本次設(shè)計(jì)的首要部分。本次主接線設(shè) 計(jì)主要考慮負(fù)荷情況（如負(fù)荷大小、出線回?cái)?shù)、負(fù)荷未來(lái)預(yù)測(cè)） ，然后按照國(guó)家相關(guān)設(shè) 計(jì)規(guī)程選出適合的兩到三種接線方案，進(jìn)而對(duì)這些接線方案進(jìn)行對(duì)比選出最適合本地 區(qū)的主接線方案。 11 3 負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇 3.1 負(fù)荷分類及定義 （1）在電力系統(tǒng)中，按重要性的不同將負(fù)荷分為三類： I 類負(fù)荷：即使短時(shí)停電也將造成人員傷亡和重大設(shè)備損壞的最重要負(fù)荷，如礦井、 醫(yī)院、電弧煉鋼爐等。其供電要求是：任何時(shí)間都不能停電。一級(jí)負(fù)荷要求有兩個(gè)獨(dú) 立電源供電。 II 類負(fù)荷：停電將造成減產(chǎn)、使用戶蒙受較大的經(jīng)濟(jì)損失的負(fù)荷，如重要的工礦 企業(yè)等。供電要求：僅在必要時(shí)可短時(shí)停電（幾分鐘到幾十分鐘） 。 III 類負(fù)荷： I、II 類負(fù)荷以外的其它負(fù)荷，必要時(shí)可長(zhǎng)時(shí)間停電。 （2）本設(shè)計(jì)中的負(fù)荷分析如下 東城花園：居民生活小區(qū)對(duì)供電無(wú)特殊要求屬于三級(jí)負(fù)荷。 槐店鄉(xiāng)：負(fù)責(zé)整個(gè)鄉(xiāng)的電力供應(yīng)，若中斷供電將大面積停電，屬于一級(jí)負(fù)荷。 耐火材料廠：若中斷供電，影響不大，所以應(yīng)屬于三級(jí)負(fù)荷。 化肥廠：化肥廠的生產(chǎn)過程伴隨著許多化學(xué)反應(yīng)過程，一旦電力供應(yīng)中止了就會(huì) 造成產(chǎn)品報(bào)廢，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，所以應(yīng)屬于一級(jí)負(fù)荷。 白鯊針布：若中斷紡織廠的電力供應(yīng)，就會(huì)引起跳線，打結(jié)，從而使產(chǎn)品不合格， 所以應(yīng)屬于二級(jí)負(fù)荷。 保險(xiǎn)公司：若中斷供電，影響不大，所以屬于三級(jí)負(fù)荷。 機(jī)械廠：機(jī)械廠的生產(chǎn)過程與電聯(lián)系不是非常緊密，若中止供電，不會(huì)帶來(lái)太大 的損失，所以應(yīng)屬于二級(jí)負(fù)荷。 17 中：學(xué)校屬于一級(jí)負(fù)荷。 醫(yī)院：若中斷供電將造成人員的生命危害，所以屬于一級(jí)負(fù)荷。 農(nóng)藥廠：農(nóng)藥廠的生產(chǎn)過程伴有化學(xué)反應(yīng)，若停電就會(huì)造成產(chǎn)品報(bào)廢，應(yīng)屬于一 級(jí)負(fù)荷。 紫水小區(qū)：生活小區(qū)屬于三級(jí)負(fù)荷。 紫旋庭院：生活小區(qū)屬于三級(jí)負(fù)荷。 鑫鴛鴦集團(tuán)：中斷供電不會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，屬于二級(jí)供電。 面粉廠：若中斷供電，影響不大，所以應(yīng)屬于三級(jí)負(fù)荷。 區(qū)政府：是國(guó)家政府屬于一級(jí)負(fù)荷。 3.2 各側(cè)負(fù)荷的大小 （3-1） n ct i=1 1+ % cos P SK 12 式中：某電壓等級(jí)的計(jì)算負(fù)荷； c S 同時(shí)系數(shù)； t K 該電壓等級(jí)的線損率；% P用戶的負(fù)荷； 負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)cos 35kV 側(cè)負(fù)荷如下： 35k =0.9 + V S（5 9+5+10+4+7+8） 0.85 (1 5%)53.36MVA 10kV 側(cè)負(fù)荷如下： 10k =0.9 (2/0.93/0.80.7/0.82 1.2/0.85 1/0.80.5/0.80.6/0.85 2/0.85) (1 5%)12.447 V S MVA 110kV 側(cè)負(fù)荷如下： 110k35k10k =+53.36+12.447=65.807 VVV SSSMVA 3.3 主變壓器的選擇 在發(fā)電廠和變電站中，用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器， 用于兩種電壓等級(jí)交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器。變壓器是變電站中的主要電 氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)， 同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，需合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。 3.3.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 主變臺(tái)數(shù)確定的要求： （1）對(duì)樞紐變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺(tái)主變 壓器為宜。 （2）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電站或大型專用變電站，在設(shè)計(jì)時(shí)可裝設(shè)三臺(tái)主變壓 器，以提高供電可靠性。 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，變電站中一般 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)，變電站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)增大了占用面積和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性， 以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化?？紤]到兩臺(tái)主變壓器同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小。 適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器 可承擔(dān) 70%的負(fù)荷保證全變電站的正常供電?？紤]到該變電站為一重要地區(qū)變電站， 與地方用電緊密聯(lián)系。故選用兩臺(tái)主變壓器，并列運(yùn)行且容量相等。 3.3.2 主變壓器容量的確定 （1）主變壓器容量一般按變電所建成后 510 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到 13 遠(yuǎn)期 1020 年負(fù)荷發(fā)展。對(duì)城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所所帶負(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)考慮到當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力 后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器 停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 7080。有以上規(guī)程可知，此變電所 單臺(tái)主變的容量為： 3510 () 0.7(53.36 12.447) 0.746.06 kVkV SSSMVA 所以應(yīng)選兩臺(tái)容量為 50MVA 的主變壓器 3.3.3 變電站主變壓器型式的選擇 選擇主變壓器型式時(shí)應(yīng)主要考慮相數(shù)，繞組數(shù)，繞組接線組別，調(diào)壓方式，及冷 卻方式等。 （1）相數(shù)的確定 主變選擇三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、運(yùn)輸條件和可靠性要求等 因素。 容量為 300MW 及以下機(jī)組單元接線的變壓器和 330kV 及以下電力系統(tǒng)中，一般 都應(yīng)選用三相變壓器。因?yàn)閱闻_(tái)變壓器組占地多、相對(duì)投資大、運(yùn)行損耗也大，同時(shí) 配電裝置復(fù)雜，維修工作量大，故本變電站選用三相變壓器。 （2）繞組數(shù)的確定 電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分 為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。 本站經(jīng) 110kV 降壓為 35kV 和 10kV 兩個(gè)電壓等級(jí)，多采用三繞組變壓器，但三繞 組變壓器的每個(gè)繞組通過容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的 15%以上，否則繞組未能充 分利用，反而不如選用兩臺(tái)雙繞組變壓器在經(jīng)濟(jì)上更為合理。 變壓器各側(cè)的功率與該主變?nèi)萘康谋戎担?高壓側(cè)：65807 0.8/50000=1.050.15 中壓側(cè)：533600.8/50000=0.8540.15 低壓側(cè)：124470.8/50000=0.1990.15 由以上可知此變電所中的主變壓器應(yīng)采用三繞組。 （3）繞組接線組別 在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制三次諧波對(duì) 電源的影響等因素，主變的接線組別一般都選用 YNd11 接線。 14 變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行。電 力系統(tǒng)常用的繞組連接方式只有星形(Y)和三角形()兩種。變壓器三相繞組的連接方 式應(yīng)根據(jù)具體工程來(lái)確定。我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用 YN 連接， 中性點(diǎn)直接接地；35kV 采用 Y 連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地；10kV 系統(tǒng)中性 點(diǎn)不接地，繞組多采用連接。 （4）調(diào)壓方式的確定 包括無(wú)激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，其調(diào)壓范圍分別在 10%（22.5%）以內(nèi)和 30%。發(fā)電廠或變電站很少采用有載調(diào)壓，220kV 及以上的降壓變壓器僅在電網(wǎng)電壓 變化較大時(shí)采用有載調(diào)壓。110kV 及以下變壓器應(yīng)至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載 調(diào)壓，因?yàn)檫@種方式容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)。 （5）冷卻方式 電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量不同而異，一般有以下幾種類型。 自然風(fēng)冷卻。一般適于 7500kVA 以下較小容量變壓器。為使熱量散發(fā)到空氣 中，裝有片狀或管形輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。 強(qiáng)迫空氣冷卻。簡(jiǎn)稱為風(fēng)冷式。容量大于 10000kVA 的變壓器，常采用人工風(fēng) 冷。 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。大容量變壓器采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，同時(shí)用冷水對(duì)油管 道進(jìn)行冷卻，帶走變壓器中熱量。 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。類似于強(qiáng)迫油循環(huán)水冷，采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，同時(shí)用 風(fēng)扇對(duì)油管進(jìn)行冷卻。 強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。它是利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯 的油道中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，而變壓器上層熱油 用潛油泵抽出，經(jīng)過水冷卻器或風(fēng)冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部， 構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。近年來(lái)大型變壓器都采用這種冷卻方式。此變壓器容量大于 10000kVA，有上面分析可知，宜選用強(qiáng)迫空氣冷卻方式，即風(fēng)冷式。 附：主變型號(hào)的表示方法 第一段：漢語(yǔ)拼音組合表示變壓器型號(hào)及材料 第一部分：相數(shù) S三相；D單相 第二部分：冷卻方式 J油浸自冷； F油浸風(fēng)冷； S油浸水冷；G干式；N氮?dú)饫鋮s； FP強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻；SP強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻 15 第三部分：繞組數(shù) S三繞組 F分裂繞組 第四部分：調(diào)壓方式 Z有載調(diào)壓 表 3-1 主變壓器參數(shù) 型 號(hào) SFSZ9-50000/110 容 量50 MVA 容 量 比100 100 100 高壓11081.25% 中壓38. 522.5%阻抗電壓 低壓10.5 聯(lián)結(jié)組號(hào) YNyn0d11 空載58.8kW 損耗 負(fù)載225kW 空載電流 0.91% 高-中10.5% 高-低17.8%阻抗電壓 中-低6.5 % 3.4 所用變壓器的選擇 變電站的站用負(fù)荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。變電站 的主要負(fù)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(shè)備、油處理設(shè)備、 檢修工具以及采暖、通風(fēng)、照明、供水等。這些負(fù)荷容量都不太大，因此變電站的站 用電壓只需 0.4kV 一級(jí)，采用動(dòng)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(dòng)空氣開關(guān)）或閘刀進(jìn)行分段，并以低壓成套配電裝置供電。 3.4.1 所用變臺(tái)數(shù)的確定 35110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)大中型變電站，通常裝設(shè)兩臺(tái)站用變壓 器。因站用負(fù)荷較重要，考慮到該變電站具有兩臺(tái)主變壓器和兩段 10kV 母線，為提高 站用電的可靠性和靈活性，所以裝設(shè)兩臺(tái)站用變壓器，分別從 110kV 側(cè)兩條分段母線 引接，并采用暗備用的方式。 16 3.4.2 所用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)荷需要和留有 10%左 右的裕度，以備加接臨時(shí)負(fù)荷之用?？紤]到兩臺(tái)站用變壓器為采用暗備用方式，正常 情況下為單臺(tái)變壓器運(yùn)行。每臺(tái)工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器 因故障被切斷后，其站用負(fù)荷則由完好的站用變壓器承擔(dān)。 S 站=96.075/(1-10%)= 106kVA 3.4.3 所用變型式的選擇 10kV 級(jí) S9 系列三相油浸自冷式銅線變壓器，是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品，是我國(guó) 國(guó)內(nèi)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較先進(jìn)的銅線系列配電變壓器。 表 3-2 站用變壓器參數(shù) 型號(hào)S9-125/10 容量（kVA）125 高壓 （kV） 10 額定電 壓低壓 （kV） 0.4 阻抗電壓4% 連接標(biāo)號(hào)Y， yn0 空載350 損耗 （W） 短路1750 空載電流1.8% 3.5 無(wú)功補(bǔ)償和電容器的選取 （1）無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔茫?電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡主要的目的是為了保證電壓質(zhì)量，無(wú)功功率遵循的是分 （電壓）層和分（供電）區(qū)就地平衡的原則。為達(dá)到就地平衡必須分層分區(qū)進(jìn)行無(wú)功 補(bǔ)償。合理的無(wú)功補(bǔ)償和有效的電壓控制，不但可保證電壓質(zhì)量，還將提高電力系統(tǒng) 安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。 進(jìn)行無(wú)功功率的就地平衡的原因是電力系統(tǒng)供電區(qū)域幅員寬廣，從降低網(wǎng)絡(luò)損耗 和改善電壓質(zhì)量考慮，無(wú)功功率不易長(zhǎng)距離輸送，負(fù)荷所需的無(wú)功功率應(yīng)盡量就地供 應(yīng)。 在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú) 17 功功率。如果電網(wǎng)中的無(wú)功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無(wú)功功率來(lái)建立正 常的電磁場(chǎng)，那么，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓 就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率， 以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需 要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的道理。 （2）無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑恚?把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能 量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量，而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷吸收能量，能量在兩種 負(fù)荷之間交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得 到補(bǔ)償，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑怼?（3）電站的無(wú)功補(bǔ)償 終端變電所的并聯(lián)電容器補(bǔ)償主要是為了提高電壓和補(bǔ)償主變壓器的無(wú)功損耗。 各組應(yīng)能隨電壓波動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切。 110kV 電壓等級(jí)的變電所一般均應(yīng)配置可投切的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，補(bǔ)償設(shè)備大部分 連接在變電所的母線上，也有的補(bǔ)償裝置是并聯(lián)或串聯(lián)在線路上。對(duì)于直接供電的變 電所，安裝的容性無(wú)功量應(yīng)約等于裝置所在母線上的負(fù)荷按提高功率因數(shù)所需補(bǔ)償?shù)?最大容性無(wú)功量。 變電所的并聯(lián)電容器裝置是電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾O(shè)備，應(yīng)優(yōu)先選用，主要是 為了提高電壓和補(bǔ)償主變壓器的無(wú)功損耗。此時(shí)，各組應(yīng)能隨電壓波動(dòng)實(shí)行自動(dòng)投切。 投切任一組電容器時(shí)引起的電壓波動(dòng)不應(yīng)超過 2.5%。 因此本站在 10kV 側(cè)增添一些電容器柜，以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，盡量達(dá)到無(wú)功功率就地 平衡。 三相交流電路功率因數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （3-2） 22 cos = 3 PPP SUI PQ 式中：P有功功率，kW； Q無(wú)功功率，kVar； S視在功率，kVA； U線電壓有效值，kV； I線電流有效值，A。 隨著電路的性質(zhì)不同，的數(shù)值在 01 之間變化，其大小取決于電路中電感、cos 18 電容及有功負(fù)荷的大小。當(dāng)時(shí)，表示電源發(fā)出的視在功率全為有功功率，即cos =1 S=P，Q=0；當(dāng)時(shí)，則 P=0，表示電源發(fā)出的功率全為無(wú)功功率，即 S=Q。所cos =0 以符合的功率因數(shù)越接近 1 越好。 （4）無(wú)功補(bǔ)償容量選擇 通常情況下 110kV 的變電所是在 35kV 母線和 10kV 母線上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 本變電所設(shè)計(jì)是在 10kV 母線上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，對(duì)系統(tǒng) 10kV 母線側(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償， 將功率因數(shù)提高至 0.92。 10kV 側(cè)補(bǔ)償前的功率因數(shù)為： 1011 cos P /S11000/124470.884 負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o(wú)功量為： 1101 Q P (tantan ) P (tan(arccos0.884)tan(arccos0.92) 11000 (0.5288 0.25)3067kVar C 由表查得選用 GR-1C-08 型，電壓為 10kV，容量 qc=270kVar 的電容器柜，則柜數(shù)： 3067 11.36 q270 C c Q N 取十二，因此本設(shè)計(jì)采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置為十二組 GR-1C-08 型，電壓為 10kV 容 量為 qc=270kVar 的電容器柜。 （5）無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)置 本次設(shè)計(jì)的并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置，采用斷路器來(lái)投切，向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的 容性無(wú)功，已補(bǔ)償多余的的感性無(wú)功，減少電網(wǎng)有功損耗和提高電壓質(zhì)量。 串聯(lián)電抗器作用如下： 降低電容器組的涌流倍數(shù)和涌流頻率，是得益于選擇回路設(shè)備和保護(hù)電容器；與 電容器容抗全調(diào)諧后，組成某次諧波的交流濾波器，可降低該次諧波電壓值；若處于 過調(diào)諧狀態(tài)下，即為一種并聯(lián)電容器裝置，并部分的降低該次諧波電壓值，提高電壓 質(zhì)量。 熔斷器作用： 本設(shè)計(jì)用噴逐式熔斷器來(lái)保護(hù)電容器。 放電裝置： 為了安全放電及繼電保護(hù)的需要，放電裝置選用專用的放電線圈。 3.6 本章小結(jié) 在各電壓等級(jí)的變電站中，變壓器是變電站中的主要電氣設(shè)備之一，它擔(dān)任著向 用戶輸送功率，或者在兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù) 19 荷增長(zhǎng)情況，本章首先對(duì)負(fù)荷情況進(jìn)行了分析計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷情況完成對(duì)主變?nèi)萘俊?臺(tái)數(shù)以及型式的選擇，以取得最佳的運(yùn)行效果。然后，對(duì) 10kV 側(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，以提 高電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)絡(luò)損耗。 20 4 最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算 4.1 各回路最大持續(xù)工作電流 （4-1） maxmax = 3 N SU I 式中：所統(tǒng)計(jì)各電壓側(cè)負(fù)荷容量 max S 各電壓等級(jí)額定電壓 N U 最大持續(xù)工作電流 max I 則最大持續(xù)工作電流為 （4- maxmax =IS3 N U 2） 各側(cè)的最大持續(xù)工作電流如下： 35kV 側(cè) max=53.36 I3 35 =k（）0. 88 A 10kV 側(cè) max=12.447 I3 10 =k（）0. 719 A 110kV 側(cè) max=65.807 I3 110 =k（）0. 345 A 表 4-1 各側(cè)最大持續(xù)工作電流結(jié)果 電壓等級(jí)（kV）1103510 最大持續(xù)工作電流(kA)0.3450.880.719 4.2 短路計(jì)算 4.2.1 短路電流計(jì)算的目的 （1）在選擇電氣主接線時(shí)，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，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 （2）為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)，都要用可能流經(jīng)該設(shè) 備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住 突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動(dòng)力的巨大沖擊。 （3）為了盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)地使有關(guān)斷路器跳 閘。為了合理配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)，需進(jìn)行短路計(jì)算。 4.2.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 （1）應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，一般為本 21 期工程建成后 510 年。 （2）確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng) 僅按在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 （3）在各種短路類型中應(yīng)選短路類型最嚴(yán)重的情況，一般按照三相短路進(jìn)行計(jì)算。 （4）在正常接線方式時(shí)通過設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。 （5）在工程設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算一般采用實(shí)用計(jì)算，即在一定的假設(shè)條件下算 出短路電流的各個(gè)分量。 4.2.3 短路計(jì)算基本假設(shè) （1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行； （2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同； （3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小 發(fā)生變化； （4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； （5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響； （6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。 4.3 短路計(jì)算步驟 所選出的 SFSZ9-50000/110 型變壓器參數(shù)。 =10.5 =17.8 =6.5 1 1 U% 1-2 U% 2-3 U% s11 11 32 3 21 22 31 3 31 32 31 2 U %1/ 2(U%U%U%)1/ 2 (10.517.86.5)10.9 U %1/ 2(U%U%U%)1/ 2 (10.56.517.8)0.40 U %1/ 2(U%U%U%)1/ 2 (17.86.510.5)6.9 s s 取基準(zhǔn)容量為：SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓為 UB=Uav又依公式（4-3）和（4-4） （4-3） BB IS3 B U （4-4） 2 BB XU B S 各側(cè)平均額定電壓分別為 10.5 kV 37kV 115kV 變壓器各側(cè)阻抗標(biāo)幺值為 11 ( TS XU100) ( B S 22 )10.9/100100/500.218 ( N TS S XU （）（） 100) ( B S 33 )0/100100/500 ( N TS S XU （）（） 100) ( B S)6.9/100100/500.138 N S（）（） 當(dāng)系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算值為 500MVA，短路電流的計(jì)算系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)如圖 4-1 所示，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)僅有系統(tǒng)側(cè)有電源，并且兩臺(tái)變壓器型號(hào)相同，各側(cè)的阻抗標(biāo)幺值 22 也相同，可以對(duì)變壓器各側(cè)阻抗進(jìn)行相應(yīng)化簡(jiǎn)，進(jìn)而對(duì)等值電抗圖進(jìn)行相應(yīng)的化簡(jiǎn)， 得到如圖 4-2 所示的等值電路圖。 XT1XT1 XT2XT2 XT3 XT3 f1 Xd f2 f3 110kV側(cè) 35kV側(cè) 10kV側(cè) 圖 4-1 系統(tǒng)等值電抗圖 X1 X2 X3 f1 Xd f2 f3 110kV側(cè) 35kV側(cè) 10kV側(cè) 圖 4-2 系統(tǒng)化簡(jiǎn)圖 化簡(jiǎn)后，圖中阻抗的標(biāo)幺值如下所示： 11 22 33 d / 20.218/ 20.109 / 20 / 20.138/ 20.069 X0.15 T T T XX XX XX 35kV 側(cè)短路時(shí)，f3 處短路時(shí)，等值電路圖如下所示： X1 X2 Xd f2 110kV側(cè) 35kV側(cè) 圖 4-3 35kV 側(cè)短路系統(tǒng)等值電抗圖 短路電流基準(zhǔn)值 23 BB IS3=100 B U3=k（37）1. 56 A 短路電流標(biāo)幺值 * 13d 1/ XXX1/ 0.1090.0690.153.049I （）（） 短路電流有名值 *3.049 1.564.756kA B III 沖擊電流 sh i =1.8 21.8 24.75612.107kAI 短路容量 3 U34.756 35288.317MVA KN S I 電流最大有效值 sh 1.