110kV變電站設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文(說明書)

110kV 變電站設(shè)計變電站設(shè)計摘要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對供電設(shè)計也有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建投資、運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。關(guān)鍵詞：變電站、負(fù)荷、輸電系統(tǒng) The 110 kV transformer substation designAbstract Along with the economic development and the modern industry developments of quick rising, 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, 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 expenses with have the metal depletion in colour metal, but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. In a word, it is close with the economic performance and the safety of the people. The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers 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 development of modern industry and the of trend of the society life.Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power. KeyKey wordswords： substation ,load ,transmission system 目錄1. 負(fù)荷分析及主變壓器選擇負(fù)荷分析及主變壓器選擇.11.1 站內(nèi) 35KV、10KV 及 0.4KV 側(cè)負(fù)荷分析 .11.2 主變壓器選擇.12. 主接線方案設(shè)計、評價、比較及選擇主接線方案設(shè)計、評價、比較及選擇.42.1 電氣主接線的概況.42.2 35KV 側(cè)主接線的設(shè)計.42.3 10KV 側(cè)主接線的設(shè)計.42.4 0.4KV 側(cè)主接線的設(shè)計.52.5 主接線方案的比較選擇.53. 短路電流計算短路電流計算.63.1 短路電流計算的目的.63.2 短路電流計算的一般規(guī)定.63.3 短路電流計算結(jié)果.73.3.1 110kV 側(cè)三相短路電流計算.73.3.2 35kV、10kV 短路電流計算按最大容量計算.73.3.3 短路電流計算結(jié)果.74. 計算部分計算部分.84.1 已知的原始數(shù)據(jù).84.2 負(fù)荷計算部分.84.3 三相短路電流計算.94.3.1 穩(wěn)態(tài)短路電流計算.94.3.2 短路沖擊電流計算.115. 電力元件及載流導(dǎo)體的選擇電力元件及載流導(dǎo)體的選擇.125.1 電力元件及載流導(dǎo)體的選擇規(guī)定.125.2 主要電氣設(shè)備的選擇.135.2.1 高壓斷路器.135.2.2 隔離開關(guān)的選擇.14 5.2.3 各級電壓母線的選擇.145.2.4 互感器的選擇.155.2.5 高壓熔斷器.175.2.6 配電裝置.175.3 設(shè)備綜合匯總表.186. 變電站的接地網(wǎng)的設(shè)計變電站的接地網(wǎng)的設(shè)計.196.1 接地分類.196.2 基本步驟.196.3 變電所的防雷保護(hù).196.4 變電所接地網(wǎng).20致謝致謝.22參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).23附錄附錄.24圖 A1： 110KV 地區(qū)變電站主接線圖.25圖 A2： 10KV 地區(qū)變電所用電接線圖.26圖 A3： 110KV 地區(qū)變電站 斷面圖 母斷兼旁斷.27 11. 負(fù)荷分析及主變壓器選擇負(fù)荷分析及主變壓器選擇1.1 站內(nèi) 35KV、10KV 及 0.4KV 側(cè)負(fù)荷分析1、35KV 側(cè) P1 =20 MVA Q1 =200.85=17MVA2、10KV 側(cè) P2 =12 MVA Q2 =120.85=10.2MVA3、0.4KV 側(cè) P3 =0.05 MVA Q3 =0.050.8=0.04MVA P =20120.05=32.05 MVA Q =17+10.2+0.04=27.24MVA所以: S=（32.052+27.242）1/2 =42.062 MVA考慮到大概線損及同時率時的容量為: S1=42.0620.81.05= 35.33MVA1.2 主變壓器選擇主變壓器在電氣設(shè)備投資中所占比例很大,同時與之相適應(yīng)的配電裝置,特別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大.因此,主變壓器的選擇對發(fā)電廠、變電站的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性影響很大.1、主變臺數(shù)的選擇對于大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。此設(shè)計中的變電所符合此情況，故主變設(shè)為兩臺。2、主變?nèi)萘康拇_定根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70-80。 2有以上規(guī)程可知，此變電所單臺主變的容量為：S=S10.8=35.330.8=28.26MVA所以應(yīng)選容量為 31500KVA 的主變壓器。3、主變相數(shù)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，在 330KV 及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。4、主變相數(shù)選擇在具有三種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償裝備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。根據(jù)以上規(guī)程，計算主變各側(cè)的功率與該主變?nèi)萘康谋戎担焊邏簜?cè)：K1=(20000+12000)*0.8/31500=0.810.15中壓側(cè)：K2=20000*0.8/31500=0.510.15低壓側(cè)：K3=12000*0.8/31500=0.30.15由以上可知此變電所中的主變應(yīng)采用三繞組。5、主變繞組連接方式變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有 y 和，高、中、低三側(cè)繞組如何要根據(jù)具體情況來確定。此變電站 110KV 側(cè)采用 Y 接線35KV 側(cè)采用 Y 連接，10KV 側(cè)采用接線主變中性點(diǎn)的接地方式：選擇電力網(wǎng)中性點(diǎn)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(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及對通信線路的干擾。主要接地方式有：中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和直接接地。電力網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，決定了變壓器中性點(diǎn)的接地方式。電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地與否，決定于主變壓器中性點(diǎn)運(yùn)行方式。 335KV 系統(tǒng)，IC10A；10KV 系統(tǒng)；IC30A（采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式） 。所以在本設(shè)計中 110KV 采用中性點(diǎn)直接接地方式。35、10KV 采用中性點(diǎn)不接地方式。6、主變調(diào)壓方式確定有載調(diào)壓變壓器與普通變壓器的差別在于:普通變壓器的調(diào)壓開關(guān)只能在停電狀態(tài)下進(jìn)行切換,有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓開關(guān)可以在運(yùn)行中帶負(fù)荷操作;普通變壓器調(diào)壓范圍較小,有載調(diào)壓變壓器調(diào)壓范圍大.由于此變電站屬于地方變電站,往往出現(xiàn)日負(fù)荷變化幅度很大的情況,為了滿足電能質(zhì)量要求,所以站內(nèi) 2 主變裝設(shè)有載調(diào)壓裝置。7、主變冷卻方式選擇主變一般的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻；強(qiáng)迫有循環(huán)風(fēng)冷卻；強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻；強(qiáng)迫、導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻。大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。故此變電所中的主變采用油浸水冷冷卻方式。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)水冷卻本設(shè)計中主變的型號是：SSZ931500/110 42. 主接線方案設(shè)計、評價、比較及選擇主接線方案設(shè)計、評價、比較及選擇在設(shè)計發(fā)電廠、變電站主接線時，在技術(shù)上應(yīng)考慮的問題是：（1）保證全系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,不因在本廠、站內(nèi)的故障造成系統(tǒng)的瓦解；（2）保證負(fù)荷、特別是重要負(fù)荷供電的可靠性及電能質(zhì)量；（3）各設(shè)備、特別要注意高、中壓聯(lián)絡(luò)變壓器的過載是否在允許范圍之類。2.1 電氣主接線的概況1、發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，對發(fā)電廠和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用，并對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。2、在選擇電氣主接線時的設(shè)計依據(jù)（1）發(fā)電廠、變電所所在電力系統(tǒng)中的地位和作用；（2）發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模；（3）負(fù)荷大小和重要性；（4）系統(tǒng)備用容量大??；（5）系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料。3、主接線設(shè)計的基本要求（1）可靠性；（2）靈活性；（3）經(jīng)濟(jì)性。2.2 35KV 側(cè)主接線的設(shè)計35KV 側(cè)配電裝置當(dāng)連接的電源較多，負(fù)荷較大時可采用雙母線接線。采用單母線分段的接線方式，有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）供電可靠性：當(dāng)一組母線停電或故障時，不影響另一組母線供電；（2）調(diào)度靈活，任一電源消失時，可用另一電源帶兩段母線；（3）擴(kuò)建方便；（4）在保證可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上，較經(jīng)濟(jì)。故 35KV 可采用單母分段連接也可采用雙母線連接。 52.3 10KV 側(cè)主接線的設(shè)計10KV 側(cè)配電裝置亦采用單母線分段的接線方式。采用單母線分段的接線方式，有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）供電可靠性：當(dāng)一組母線停電或故障時，不影響另一組母線供電；（2）調(diào)度靈活，任一電源消失時，可用另一電源帶兩段母線：（3）擴(kuò)建方便；（4）在保證可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上，較經(jīng)濟(jì)。故 10KV 側(cè)亦采用單母分段的連接方式，由于設(shè)計任務(wù)書并未詳細(xì)列出出線負(fù)荷，故設(shè)計圖只畫出兩回出線。2.4 0.4KV 側(cè)主接線的設(shè)計0.4KV 側(cè)配電裝置亦采用單母線分段的接線方式。采用單母線分段的接線方式，有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）供電可靠性：當(dāng)一組母線停電或故障時，不影響另一組母線供電；（2）調(diào)度靈活，任一電源消失時，可用另一電源帶兩段母線：（3）擴(kuò)建方便；（4）在保證可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上，較經(jīng)濟(jì)。故 0.4KV 側(cè)亦采用單母分段的連接方式，由于設(shè)計任務(wù)書并未詳細(xì)列出出線負(fù)荷,故設(shè)計圖只畫出兩回出線。2.5 主接線方案的比較選擇由以上可知，此變電站的主接線有兩種方案方案一： 35KV 側(cè)采用單母分段連接，10KV 側(cè)采用單母分段連接，0.4KV側(cè)采用單母分段連接方案二： 35KV 側(cè)采用雙母線連接，10KV 側(cè)采用單母分段連接，0.4KV側(cè)采用單母分段連接。 此兩種方案的比較 方案一 35KV、 10KV 、0.4KV 均采用單母分段連線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性的要求。 方案二雖供電更可靠，調(diào)度更靈活，但與方案一相比較，設(shè)備增多，配電裝置布置復(fù)雜，投資和占地面增大，而且，當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開 6關(guān)作為操作電器使用，容易誤操作。由以上可知，在本設(shè)計中采用第一種接線，即 35KV 側(cè)采用單母分段連線，10KV 側(cè)采用單母分段連接，0.4KV 側(cè)采用單母分段連接。 73. 短路電流計算短路電流計算3.1 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其目的是： 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。1 在選擇載流導(dǎo)體及電器元件時，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和短路情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需對有關(guān)短路電流值進(jìn)行動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和開斷能力的檢驗(yàn)。1 為選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算提供依據(jù)。2 接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。23.2 短路電流計算的一般規(guī)定按照高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程 SDJ5-854和導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定 SDGJ14-864的有關(guān)條文，對于驗(yàn)算導(dǎo)體和電器時所用短路電流，一般有以下規(guī)定：(1) 計算的基本情況1 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷可運(yùn)行； 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；所有電源的電勢相位角相同； 應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。對異步電動機(jī)的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有郊值時才予考慮。(2) 接線方式：計算短路電流時所用的接線方式，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)，而不能用僅在切換過程中可能并列的接線方式。1(3) 計算容量：應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃(一般考慮工程建成后 510 年) 1(4) 短路種類：一般按 d(3)計算，若中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的 d(1)或 d(2)較 d(3)嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重性進(jìn)行校驗(yàn)。1(5) 短路計算點(diǎn)：按正常接線方式時，通過電器元件的短路電流為最大的 8地點(diǎn)，稱為短路計算點(diǎn)。1 對于帶電抗器的 610kV 出線與廠用分支線回路，在選擇母線到母線隔離開關(guān)之間的引線、套管、短路計算點(diǎn)應(yīng)該取在電抗器前，選擇其余的導(dǎo)體和電器時，短路計算點(diǎn)一般取在電抗器后。33.3 短路電流計算結(jié)果3.3.1 110kV 側(cè)三相短路電流計算把 110kV 對側(cè)視為準(zhǔn)無限大容量系統(tǒng)、系統(tǒng)電抗基準(zhǔn)標(biāo)么值為X*=0.7(110kV 電力系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)，短路容量 1000MVA)。3.3.2 35kV、10kV 短路電流計算按最大容量計算短路電流計算結(jié)果表：分別列出 110kV、35kV 及 10kV 的 d1,d2,d3 短路電流計算結(jié)果表，以供后用。3.3.3 短路電流計算結(jié)果根椐設(shè)計的變電所電氣主接線繪制出等值電路圖，采用標(biāo)么值計算，取Sj=1000(MVA);Uj=Up 網(wǎng)絡(luò)，對選擇 10kV110kV 配電裝置的電器和導(dǎo)體，需計算出在最大運(yùn)行下流過電氣設(shè)備的短路電流，選取 d1,d2,d3 兩個短路點(diǎn)，計算過程詳見計算書，各短路電流計算結(jié)果如表 31 所示。表 3-1 d1,d2,d3 兩個短路點(diǎn)短路電流計算結(jié)果短路點(diǎn)支路平均電壓(kV)A 變電所供給的短路電流(kA)B 變電所供給的短路電流(kA)兩變電所總供給的短路電流(kA)沖擊電流(kA)d11107.177.1714.3436.567d2351.481.482.19045.58552d3107.177.1714.3436.567 94. 計算部分計算部分4.1 已知的原始數(shù)據(jù)負(fù)荷情況負(fù)荷情況0.4kV10kV35kV最大負(fù)荷（MVA）0.051220最小負(fù)荷（MVA）081.5功率因數(shù)0.80.850.85最大年利用小時（T）600040005000以上通過比較和計算知道電氣主接線及其與系統(tǒng)的連接如圖 1 所示：10kV35kV110kV圖 1 主接線示意圖根據(jù)主接線方案圖，本計算書對變電站內(nèi)可能的三個短路點(diǎn) d1d3 進(jìn)行三相短路電流計算。系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)，阻抗標(biāo)么值 X1=0.7 變壓器 1B、2B：S=31.5MVAUd1-2%=10.5，Ud1-3%=17，Ud2-3%=6Ud1%= 1/2(Ud(1-2)%+ Ud(1-3)%- Ud(2-3)%)=1/2(10.5+17-6)=10.75；Ud2%= 1/2(Ud(1-2)%+ Ud(2-3)%- Ud(1-3)%)=1/2(10.5+6-17)=-0.25；Ud3%= 1/2(Ud(2-3)%+ Ud(1-3)%- Ud(1-2)%)=1/2(6+17-10.5)=6.25；Ud%= Ud1%+ Ud2%+ Ud3%=10.75-0.25+6.25=16.75。4.2 負(fù)荷計算部分（1） 35KV 側(cè) P1 =20 MVA Q1 =200.85=17MVA（2） 10KV 側(cè) 10 P2 =12 MVA Q2 =120.85=10.2MVA（3） 0.4KV 側(cè) P3 =0.05 MVA Q3 =0.050.8=0.04MVA P =20120.05=32.05 MVA Q =17+10.2+0.04=27.24MVAP =20120.05=32.05 MVAQ =17+10.2+0.04=27.24MVA所以: S=（32.052+27.242）1/2 =42.062 MVA考慮到大概線損及同時率時的容量為： S1=42.0620.81.05= 35.33MVA4.3 三相短路電流計算4.3.1 穩(wěn)態(tài)短路電流計算計算各元件的電抗標(biāo)么值并繪制等值電路圖以標(biāo)么值進(jìn)行計算，取基準(zhǔn)容量 Sj=1000MVA，則主接線中各元件的電抗標(biāo)么值計算如下： X1=0.7 變壓器 1B、2B：X2=X5 = (10.5+17-6) =3.4120015 .311000 X3=X6 = (10.5+6-17) =020015 .311000 X4=X7 = (17+6-10.5) =1.9820015 .311000據(jù)此，可畫出等值電抗圖如圖 2： 11d3d2d171.983.41506301.98423.410.71110kV35kV10kV圖 2 等值電抗圖圖 2 可以進(jìn)一步簡化到圖 3d3d2d1800.99971.710.71110kV35kV10kV圖 3 等值電抗圖在進(jìn)行 d1 點(diǎn)短路電流計算時，將圖 3 進(jìn)行簡化，得圖 4-1 所示簡化等值電抗圖：10.72.710d1圖 4-1 簡化等值電抗圖在進(jìn)行 d2 點(diǎn)短路電流計算時，將圖 3 進(jìn)行簡化，得圖 4-2 所示簡化等值電 12抗圖：113.4d2圖 4-2 簡化等值電抗圖在進(jìn)行 d3 點(diǎn)短路電流計算時，將圖 3 進(jìn)行簡化，得圖 4-3 所示簡化等值電抗圖：110kV120.7d3圖 4-3 簡化等值電抗圖d10=d7+d9=2.7d11=d7+d9+d1=3.4d12=d9(d1+d7)/(d9+d1+d7)=0.72各短路點(diǎn)穩(wěn)態(tài)電流計算d1 點(diǎn)短路：I=7.17kA11d31151000d2 點(diǎn)短路：I=1.48kA111d31151000d3 點(diǎn)短路：I=7.17kA 121d311510004.3.2 短路沖擊電流計算d1 點(diǎn)短路沖擊電流 I=7.17kA2.55=18.2835 kAd2 點(diǎn)短路沖擊電流 I=1.48kA2.55= 3.774 kAd1 點(diǎn)短路沖擊電流 I=7.17kA2.55=18.2835 kA 135. 電力元件及載流導(dǎo)體的選擇電力元件及載流導(dǎo)體的選擇5.1 電力元件及載流導(dǎo)體的選擇規(guī)定電器及載流導(dǎo)體的選擇設(shè)計，同樣必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。據(jù)原水電部 86 年頒布的導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定 SDGJ14-86 ，對于導(dǎo)體和電器選擇的規(guī)定如下：(1) 一般原則：5 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理； 應(yīng)滿足下常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考虎運(yùn)景發(fā)展； 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 應(yīng)與整個工食物中程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致； 選擇的導(dǎo)體品種不宜太多； 選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重。新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、并經(jīng)主管單位鑒定合格。(2) 有關(guān)的幾項規(guī)定；5 母線的選擇：其在于確定母線的型式(包括母線材料、載面形狀及母線布置方式)、載面積及主要結(jié)構(gòu)尺寸(包括相間距離和絕緣子跨距)。母線的選擇中屋內(nèi)裝置常采用單片矩形鋁母線； 絕緣子的選擇：需要支持母線穿過樓板、隔墻或隔板時，應(yīng)選用套管絕緣子。不需穿墻過板的用支柱絕緣子。上述兩類都要按昭屋內(nèi)屋外環(huán)境選擇戶內(nèi)或戶外式。在從多的結(jié)構(gòu)型式中，戶內(nèi)支柱式推薦采用多棱聯(lián)合膠裝型代替過去廣泛使用的外膠裝型。戶外則推薦棒式支柱型代替較陳舊的針式產(chǎn)品。套管絕緣子在小型水電站中宜選用矩形鋁導(dǎo)體的，以節(jié)約銅材和簡化與鋁母線的聯(lián)接； 斷路器的選擇：其選型 310kV 屋內(nèi)裝置應(yīng)優(yōu)先選用輕型的戶內(nèi)少油式斷路器，110kV 電壓等級使用少油式戶外斷路器，如 SW4-110 和 SW6-110GA 等； 隔離開關(guān)的選擇：其選型，用于屋外配電裝置，電壓 35-110kV 的隔離 14開關(guān)現(xiàn)普遍使用 GW4 和 GW5 兩個系列，用于戶內(nèi)的隔離開關(guān) 6-10kV 開關(guān)柜常用 GN6、GN8 和 GN19 等系列； 高壓熔斷器的選擇：根據(jù)屋內(nèi)外環(huán)境、電壓等級和用途選型，戶外式熔斷器用作保護(hù)電壓互感器，選擇 RN6 或 RN2 型，它們均有 6kV、10kV 和35kV 等電壓等級，都屬限流型； 電壓互感器的選擇：小型水電站一般采用電磁式電壓互感器。20kV 及以下均為戶內(nèi)型。35kV 及以上的作成單相戶外油浸式(35kV 有若干戶內(nèi)澆注型)，既用于戶外，也用于戶內(nèi)。110kV 及以上的則是用瓷箱代替器身和出線套管的“串級型”； 電流互感器的選擇：根據(jù)電流互感器在主接線中的配置與用途、選擇其型式。從技術(shù)要求上，型式選擇在于：根據(jù)配置地點(diǎn)和安裝方式確定結(jié)構(gòu)型式，即戶內(nèi)式或戶外式、獨(dú)立式或裝入式、支持式或穿墻式；有適合測量或保護(hù)要求的相應(yīng)準(zhǔn)確級次；有合適的參數(shù)范圍。電壓 35kV 及以上，如有適當(dāng)?shù)呐涮自O(shè)備，應(yīng)優(yōu)先考慮選擇裝入式電流互感器以簡化布置和節(jié)約投資，其不足之處是準(zhǔn)確度級次較低。5.2 主要電氣設(shè)備的選擇5.2.1 高壓斷路器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。選擇斷路器時應(yīng)滿足以下基本要求：6在合閘運(yùn)行時應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負(fù)荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時間。應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便?？紤]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而且使用可靠，不存在不安全問題。真空斷路器由于其 15噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動作快，燃弧時間短、且于開斷電源大小無關(guān)，熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，開斷近區(qū)故障性能好，且適于開斷容性負(fù)荷電流等特點(diǎn)。因而被大量使用于 35KV 及以下的電壓等級中。所以，35KV 側(cè)和 10KV 側(cè)采用真空斷路器。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知：表 5-1 最大持續(xù)工作電流及短路電流電壓等級型號額定電壓額定電流動穩(wěn)態(tài)電流110KVLW14-100110KV2000A80KA35KVZN23-3535KV1600A63KA10KVZN28(A)-1210KV3150A40KA5.2.2 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時應(yīng)滿足以下基本要求：6隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。隔離開關(guān)斷開點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。隔離開關(guān)在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時的過電壓。隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動作要可靠。帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知：表 5-2 最大持續(xù)工作電流及短路電流電壓等級型號額定電壓額定電流動穩(wěn)態(tài)電流110KVGW4-110DW126KV1000A80KA35KVGN2-3535KV1000A52KA10KVGN22-1012KV3150A40KA5.2.3 各級電壓母線的選擇軟導(dǎo)線的選擇按回路持續(xù)工作電流的選擇電流 IgmaxIxu，即電網(wǎng)的最大持續(xù)工作電流小于等于導(dǎo)體在環(huán)境條件下的 16長期允許工作電流。按經(jīng)濟(jì)電流選擇Sj=Ig/j Sj按經(jīng)濟(jì)電流密度計算的導(dǎo)體截面（mm2）J經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2）母線的校驗(yàn)使用環(huán)境條件的校驗(yàn)：環(huán)境溫度，日照，風(fēng)速，海拔高度。技術(shù)條件的校驗(yàn)：電流的校驗(yàn)，電暈、電壓的校驗(yàn)，熱穩(wěn)定校驗(yàn)，動穩(wěn)定校驗(yàn)。母線截面積選擇：本設(shè)計中母線的截面按長期允許電流選擇。 按長期允許電流選擇時，所選母線截面積的長期允許電流應(yīng)大于裝設(shè)回路中最大持續(xù)工作電流即，IyImax Iy=kIyeIy指基準(zhǔn)環(huán)境條件下的長期允許電流K 指綜合校正系數(shù)110KV 進(jìn)線選擇：Imax= 1.0531500/(110)=173.8(A)3鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為:1.53 A/mm2Sj=Ig/j=173.8/1.53=113.59 mm2考慮一定富余度,應(yīng)選擇 LGJ-120 型鋼芯鋁絞線。35KV 母線截面選擇：Imax=1.05Ie=1.0531500/(35)=545.6(A)3鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為:1.53 A/mm2Sj=Ig/j=545.6/1.53=356 mm2考慮一定富余度,應(yīng)選擇 J-400 型鋼芯鋁絞線。10KV 母線截面選擇：Imax=1.05Ie=1.0531500/(10 )=1909.6 (A)3故應(yīng)選擇 LMY-1006 每相銅排數(shù)為 2。5.2.4 互感器的選擇互感器(包括電流互感器及電壓互感器)是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)元件,用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電,正確反映電氣設(shè)備的正 17常運(yùn)行和故障情況。6互感器的作用是:將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓(100V)和小電流(5A 和 1A),使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化,并使其結(jié)構(gòu)小巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。使二次設(shè)備與高壓部分隔離,且互感器二次側(cè)均接地,從而保證了設(shè)備和人身的安全。6電流互感器的選擇應(yīng)滿足繼電保護(hù)、自動裝置和測量儀表的要求，按照額定電流、額定電壓選擇。二次側(cè)電流必須統(tǒng)一，一般弱電系統(tǒng)用 lA，強(qiáng)電系統(tǒng)用 5A，當(dāng)配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)時，也可考慮用 lA。6根據(jù)互感器前一次電流最大電流確定互感器的一次額定電流。主變側(cè)及進(jìn)線聯(lián)絡(luò)斷路器電流互感器: Imax= 1.0531500/(110)=173.8(A)3 In1=2300A173.8A 合格 Un1=110KV=Uns=110KV 合格 選用 LCWB6-110 型電流互感器35KV 進(jìn)線及聯(lián)絡(luò)開關(guān)電流互感器: Imax=1.05Ie=1.0531500/(35)=545.6(A)3 In1=750A173.8A 合格 Un1=35KV=Uns=35KV 合格 選用 LDB-35/750 型電流互感器10KV 進(jìn)線及聯(lián)絡(luò)開關(guān)電流互感器: Imax=1.05Ie=1.0531500/(10 )=1909.6 (A)3 In1=3000A1909.6A 合格 Un1=10KV=Uns=10KV 合格 選用 LZZBJ1210/3000A 型電流互感器110KV 進(jìn)線 PT: 一次回路電壓:0.8Un1=88KVUns=110KV1.2Un1=132KV,合格 二次回路電壓:110/ V 合格3 選用 TYD-110 成套電容式電壓互感器35KV 母線 PT: 18一次回路電壓:0.8Un1=28KVSns=35KV1.2Un1= 42KV,合格二次回路電壓:100V 合格選用 JDZXW-35 型電壓互感器用熔斷器保護(hù)10KV 母線 PT:一次回路電壓:0.8Un1=8KVUns=10KV1.2Un1= 12KV,合格二次回路電壓:100V 合格選用 JSZK1-10F 型電壓互感器用熔斷器保護(hù)。5.2.5 高壓熔斷器對于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器,只需要按額定電壓及斷流容量兩項來選擇6 35KV 母線高壓熔斷器 額定電壓:Un=35KV=Uns=35KV 合格 斷流容量:Sns=2000MVAS” 合格 選用 RXW-35/0.5 型熔斷器 10KV 母線高壓熔斷器額定電壓:Un=10KV=Uns=10KV 合格 斷流容量:Sns=1000MVAS” 合格 選用 RN2-10/0.5 型熔斷器5.2.6 配電裝置配電裝置是變電站的重要組成部分。它是根據(jù)主接線的連接方式,由開關(guān)設(shè)備、保護(hù)和測量電路、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成,用來接受和分配電能的裝置。配電裝置應(yīng)滿足下列基本要求4:配電裝置的設(shè)計必須保證運(yùn)行可靠,按照系統(tǒng)和自然條件,合理選用設(shè)備,在布置上力求整齊、清晰,保證有足夠的安全距離。便于檢修、巡視和操作。安裝和擴(kuò)建方便配電裝置設(shè)計的基本步驟：根據(jù)配電裝置的電壓等級、電器的形式、出線多少和方式、有無電抗器、地形、環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的形式。 19擬定配電裝置的配電圖本電站有 4 個電壓等級,110KV 主接線配電裝置采用屋外中型雙列布置,35KV 為架空進(jìn)線采用 KYN-35Z 型金屬鎧裝高壓開關(guān)柜雙列布置,10KV 為電纜出線采用 CP800 型中置式金屬鎧裝高壓開關(guān)柜雙列布置。5.3 設(shè)備綜合匯總表表 5-3 設(shè)備綜合匯總表110KV35KV10KV高壓斷路器LW14-100ZN23-35ZN28(A)-12隔離開關(guān)GW4-110DWGN2-35GN22-10高壓熔斷器RXW-35/0.5RN2-10/0.5電壓互感器TYD-110JDZXW-35JSZK1-10F電流互感器LCWB6-110LDB-35/750LZZBJ1210/3000母線導(dǎo)體LGJ-120J-400LMY-100*6 206. 變電站的接地網(wǎng)的設(shè)計變電站的接地網(wǎng)的設(shè)計6.1 接地分類接地可分為以下三類：工作接地、保護(hù)接地、防雷接地，變電站的的接地網(wǎng)是整個主接地網(wǎng)的重要組成部分，獨(dú)立避雷針應(yīng)有單獨(dú)的接地裝置。接地系統(tǒng)由接地線和接地體組成，接地體應(yīng)盡可能地利用自然接地體，并輔以人工接地體以達(dá)到接地電阻值的要求。1防雷保護(hù)的關(guān)鍵是如何能把雷電能量安全導(dǎo)入大地，因此防雷是和接地密切相關(guān)的。變電所直擊雷防護(hù)用的避雷針和侵入波保護(hù)用的避雷器都需要接地。這種以把強(qiáng)大的雷電流安全導(dǎo)入大地為目的的接地稱為“防雷接地”。防雷接地所要求的接地電阻值通常在 130 的范圍內(nèi)。96.2 基本步驟先按實(shí)測地壤電阻率和對接地電阻的要求，進(jìn)行變電站人工接地網(wǎng)和獨(dú)立避雷針的裝置的計算，算出棒數(shù)和帶長，然后根據(jù)變電所的設(shè)備、構(gòu)架基礎(chǔ)及道路、電纜溝等的布置情況進(jìn)行接地裝置的布置設(shè)計，將接地棒、主干接地帶、分支接地帶合理地布置在畫有設(shè)備、構(gòu)架基礎(chǔ)、道路電纜溝的變電所平面圖上。16.3 變電所的防雷保護(hù)避雷針、避雷器是變電所屋外配電裝置和所區(qū)電工建筑物防護(hù)直擊雷過電壓的主要設(shè)備。變電所借助屋外配電裝置架構(gòu)上的避雷針和獨(dú)立避雷針共同組成的保護(hù)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)，主控制室和屋內(nèi)配電要采用屋頂上的避雷帶。1) 直擊雷的過電壓保護(hù)裝設(shè)獨(dú)立避雷針，為防止雷直擊變電設(shè)備及其架構(gòu)、電工建筑物，其沖擊接地電阻不宜超過 10 歐姆，為防止避雷針落雷引起的反擊事故，獨(dú)立避雷針與配電裝置架構(gòu)之間的空氣中的距離 SK不宜小于 5m，獨(dú)立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)之間的地中距離 Sd應(yīng)大于 3m。在架構(gòu)上裝設(shè)獨(dú)立避雷針，將架構(gòu)支柱主鋼筋作引下線接地。主變壓器裝設(shè)獨(dú)立避雷針各電壓等級母線橋： 裝設(shè)獨(dú)立避雷針。主控制樓：屋內(nèi)配電裝置鋼筋焊接組成接地網(wǎng)，并可靠接地。2) 雷電侵入波的過電壓保護(hù) 21對入侵波防護(hù)的主要措施：在變電所內(nèi)裝設(shè)氧化鋅避雷器以限制入侵雷電波的幅值，同時在變電所的進(jìn)線上，設(shè)進(jìn)線段保護(hù)，以限制流經(jīng)氧化鋅避雷器的雷電流和降低入侵雷電波的陡度。變電所內(nèi)必須裝設(shè)避雷器以限制雷電波入侵時的過電壓，在 ll0kV 靠近變電所 l-2kM 的進(jìn)線上架設(shè)避雷線，其耐雷水平分別不應(yīng)低于 30kA 和 75kA 保護(hù)角在 25和 30范圍內(nèi)，沖擊接地電阻在 l0 左右，以保證大多數(shù)雷電波只在此線段外出現(xiàn)，即設(shè)置進(jìn)線段保護(hù)。對于三繞組變壓器，應(yīng)在低壓側(cè)任一相繞組對地加裝一個避雷器。對于變壓器中性點(diǎn)保護(hù)，因中性點(diǎn)為直接接地，變壓器為分級絕緣，其絕緣水平為 10kV 等級，所以需在中性點(diǎn)上裝避雷器。3) 避雷器的配置進(jìn)出線設(shè)備外側(cè)；所有母線上；變壓器高壓側(cè)，盡量靠近變壓器；變壓器低壓側(cè)為 時，只裝在 B 相；主變壓器中性點(diǎn)，按其絕緣水平等級選設(shè)。4) 避雷線的配置ll0kV 及以上線路沿全長架設(shè)避雷線；10-35kV，一般設(shè) 1-2kM 的進(jìn)線段保護(hù)，以降低雷電波的陡度。表 6-1 避雷器選擇一覽表型 號安裝地點(diǎn)數(shù)量/ 組直流1mA 參考電壓kV陡度沖擊電流下殘壓kV雷電沖擊電流下殘壓kV操作沖擊電流下殘壓kVHY5W102/266110kV母線2145291260221HY5WZ42/13435kV 母線273154134114HY5WS12.7/5010kV 母線22557.55042.5Y1W60/144主變中性點(diǎn)214413786HY5WZ42/134主變35kV 側(cè)273154134114HY5WZ12.7/45主變10kV 側(cè)22451.84538.3HY5W102/266110kV出線2145291260221HY5WZ42/13435kV 出線473154134114HY5WZ12.7/4510kV 出線122451.84538.3 226.4 變電所接地網(wǎng) 為了使變電所所有電力設(shè)備都能可靠接地，沿屋內(nèi)外，場地周圍均敷設(shè)以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)。接地體材料用 440 扁鋼，接地體間相距為10m。接地極用 50 鐵管（或 16 鐵棒） ，長度為 2.5m，垂直埋入地下，接地上端距地表 200300mm，并與接地網(wǎng)連接在一起，形成一總的接地網(wǎng)絡(luò)。7其總的接地電阻應(yīng)小于 10。在建設(shè)工程完畢后，仍需進(jìn)行接地電阻值的測量，如不滿足，則再增加埋設(shè)接地體，直到合乎要求為止。接地網(wǎng)布置成如下圖所示的方孔接地網(wǎng)，均壓帶數(shù) n = 6.圖 6-1 方孔接地網(wǎng)外接地網(wǎng)的外絕緣應(yīng)閉合，外絕緣的角應(yīng)做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于均壓帶間距的一半。接地網(wǎng)的敷設(shè)深度宜為 0.6。m 23參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1李玉盛發(fā)電廠、變電站電氣部分1996 年 4 月第一版重慶大學(xué)出版社2戈東方電力工程電氣設(shè)備手冊1998 年 10 月第一版 中國電力出版社3范溪普發(fā)電廠電氣部分1995 年 11 月第一版中國電力出版社4華智明電力系統(tǒng)1997 年 6 月第一版重慶大學(xué)出版社5樸在林變電所電氣部分2002 年 10 月第一版中國水利水電出版社6戈東方電力工程電氣設(shè)計手冊1989 年 12 月第一版 中國電力出版社7電力工程制圖標(biāo)準(zhǔn)KL5028-93(94 年 7 月 1 日起施行) 8電氣設(shè)計規(guī)范中國建筑工業(yè)出版社 1996-129何仰贊電力系統(tǒng)分析華中科技大學(xué)出版社10電氣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編中國計劃出版社 1993-1111 GB50060-92，35110kV 高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范12 GB50059-92，35kV-110kV 變電所設(shè)計規(guī)范13 SDJ161-85，電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程14 SDJ5-85，高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程15 SDJ14-85，導(dǎo)體和電氣選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定16 S.H.Horowitz, A.G.PhadkeAdaptive transmission System Relaying197317 John Wiley & Chapman & Hall.C.Concodia.Synchronous Machines. 198418 John Wiley & Sons.B.M.Weedy.Electric Power System. 1987 24附錄附錄圖 A1： 110KV 地區(qū)變電站主接線圖圖 A2： 10KV 地區(qū)變電所用電接線圖圖 A3： 110KV 地區(qū)變電站 斷面圖 母斷兼旁斷 25圖 A1： 110KV 地區(qū)變電站主接線圖變電站主接線圖110kV地區(qū)變電站繪 圖校 對修改日期王明誠核 對批 準(zhǔn)修 改 人羅澤勇審 定0.4kV10kV110kVA站進(jìn)線B站進(jìn)線張第 1 頁1第日 期張1共圖A1圖 號35kV 26圖 A2： 10KV 地區(qū)變電所用電接線圖 圖 號張所用電接線圖日 期第 1 頁張第11共10kV 地 區(qū) 變 電 所核 對繪 圖校 對修改日期批 準(zhǔn)修 改 人羅澤勇審 定10kV380/220V#1所用變至外接電源10kV380/220V#2所用變圖 A2 27圖 A3： 110KV 地區(qū)變電站 斷面圖 母斷兼旁斷A-A 剖面B-B 剖面C-C 剖面110KV線路斷面圖 母斷兼旁斷