《kv變電所設(shè)計(jì)》word版.docx

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緒 論 我國目前所使用的交流電能主要是由交流發(fā)電機(jī)提供的。由于受絕緣水平的限制，發(fā)電機(jī)輸出端發(fā)出的電壓一般低于30 kV。用這樣低的電壓將電能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送事實(shí)上是不可能的。為此，需要利用升壓變壓器將電壓升高后，再將電能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，到用電負(fù)荷所在地區(qū)以后，用電設(shè)備多是低壓設(shè)備，所以用高電壓將電能輸送到用電地區(qū)后，還必須利用降壓變壓器降低電壓，才能供給用戶使用。因此，變電站在電力生產(chǎn)過程中是一個重要的環(huán)節(jié)。 在電力系統(tǒng)中，變電站主要擔(dān)負(fù)著電壓變換這一重要任務(wù)，其作用主要有提高輸電電壓，減少電能損失。電能在輸送的過程中，由于電流的熱效應(yīng)，就要產(chǎn)生電能損失，且電能轉(zhuǎn)化為熱能的損失與電流的平方成正比。因此，當(dāng)輸送功率一定時，提高輸電電壓就可減小電流，電網(wǎng)就會相應(yīng)減少電能損失。降低電壓，分配電能。電能經(jīng)過升壓輸送到用電地區(qū)后，用戶很難使用高電壓的電氣設(shè)備，因此，需要降壓變電站把電壓降低再分配到用戶供用戶使用。集中電能、控制電力流向。一個電網(wǎng)多數(shù)由多個電源點(diǎn)提供電能，這些電能的集中必須通過樞紐升壓變電站來實(shí)現(xiàn)。在用電地區(qū)，根據(jù)負(fù)荷情況，再由降壓變電站來控制電力的流向。調(diào)整電壓，提高電壓質(zhì)量，滿足用戶的要求。通過變電站的變壓器調(diào)壓裝置和無功補(bǔ)償設(shè)備，既可使用戶得到穩(wěn)定的電壓，也可以提高線路的輸電功率。 此次設(shè)計(jì)的220KV變電站，對該地區(qū)的電網(wǎng)優(yōu)化配置資源的能力將顯著增強(qiáng)。該站的建成，可以滿足市區(qū)生產(chǎn)及生活的供電要求，在設(shè)計(jì)過程中考慮到該市工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的發(fā)展，并可滿足5-10年的遠(yuǎn)景供電需求。 作為新建站，除了能夠滿足用電的需求的基本條件外，還必須考慮到自身的建站經(jīng)濟(jì)性、調(diào)度的靈活性和可靠性，并易于擴(kuò)建和升級改進(jìn)成微機(jī)綜合自動化。 關(guān)于此課程，目前國內(nèi)外較先進(jìn)的是變電站綜合自動化。其一般為無人值班，有人職守，四謠設(shè)計(jì)，采用綜合自動化實(shí)現(xiàn)控制、保護(hù)、測量和遠(yuǎn)動等功能。微機(jī)控制，通過“遠(yuǎn)方”“就地”轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)就地（就地單元控制）、遠(yuǎn)方（站內(nèi)控制室微機(jī)及調(diào)度中心）兩種控制方式，用微機(jī)實(shí)現(xiàn)模擬操作，待確認(rèn)后再執(zhí)行控制命令。測量元件和保護(hù)元件接各自獨(dú)立的CT，全部四謠量送至調(diào)度中心，站內(nèi)通信采用大量通信網(wǎng)等。 變電站綜合自動化的發(fā)展將是以后變電站發(fā)展的主導(dǎo)方向，它不但節(jié)省了人力、物力、財(cái)力，而且從更大程度上可以保證供電質(zhì)量，提高供電的可靠性。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化建設(shè)發(fā)展越加完善，尤其是在電力系統(tǒng)變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控中，廣泛采用了最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和圖像處理等技術(shù)。傳統(tǒng)的變電站視受技術(shù)發(fā)展的局限，只能進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)視，簡單的報(bào)警信息傳輸，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸視頻信號，對于前端具體情況的了解、事件的確認(rèn)是非常困難的，無形中降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。尤其是現(xiàn)在電力系統(tǒng)為提高勞動生產(chǎn)率，增強(qiáng)競爭力，在變電站系統(tǒng)平常的生產(chǎn)過程大量采用無人值守模式。而對于變電站這樣的行業(yè)來說，遠(yuǎn)程、實(shí)時的監(jiān)控是行業(yè)系統(tǒng)安全運(yùn)作必備的前提條件。 220KV變電站初步設(shè)計(jì) 第1章 概述 1.1 概述 隨著社會的發(fā)展，電能被日益廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常生活中。電能可以方便的轉(zhuǎn)化為期他形式的能源，例：機(jī)械能、熱能、光能、磁能等，并且電能的輸送和分配易于實(shí)現(xiàn)，可以輸送到需要它的人和工作場所和生活場所。電能的應(yīng)用規(guī)模也很靈活以電能作為動力，可以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)的機(jī)械化和自動化。保證產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高勞動生產(chǎn)率。同時提高電氣化程度以電能代替其它形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑 電力工業(yè)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)與其它工業(yè)的區(qū)別在于： （一）、與國民經(jīng)濟(jì)各部門的關(guān)系非常密切。 （二）、電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行方式過度到另一種運(yùn)行方式的過度，過程非常短促。 （三）、電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)實(shí)際上同時完成的不能大量儲存。 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的重要紐帶，是將電能從產(chǎn)品變成商品的中間環(huán)節(jié)。它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)。對國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著極其重要的作用。 本次所設(shè)計(jì)變電站擔(dān)負(fù)著向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電及變電所附近的地區(qū)負(fù)荷供電，承擔(dān)著該市的輸變電任務(wù)。根據(jù)《電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》中的有關(guān)部分，特別是： 第1.0.2條：系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在國家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進(jìn)一步研究提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體方案；應(yīng)合理利用能源，合理布局電源和網(wǎng)絡(luò)，使發(fā)、輸、變電及無功建設(shè)配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)自動裝置設(shè)計(jì)及下一級電壓的系統(tǒng)等創(chuàng)造條件。設(shè)計(jì)方案應(yīng)技術(shù)先進(jìn)、過度方便、運(yùn)行靈活、切實(shí)可行，以經(jīng)濟(jì)、可靠、質(zhì)量合格和充足的電能來滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門與人民生活不斷增長的需要。 第1.0.6條：系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水平可為今后第五年至第十年的某一年，并應(yīng)對過度年進(jìn)行研究（五年內(nèi)逐年研究），遠(yuǎn)景水平可為第十年至第十五年的某一年，且宜與國民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃的年份相一致。系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)審查后，二至三年進(jìn)行編制，但有重大變化時，應(yīng)及時修改。 該市郊220KV變電站是地區(qū)性城市變電站，它由系統(tǒng)同時向煉鋼廠和地區(qū)負(fù)荷供電，系統(tǒng)總?cè)萘繛椋篠1=200MW，S2=40MW，S3=2100MW，同時向變電站供電，變電站與系統(tǒng)聯(lián)系較為緊密，在整個系統(tǒng)中占有重要地位。 1.2 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容 變電所是聯(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。這就要求變電所的一次部分經(jīng)濟(jì)合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運(yùn)行工作，為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。故本次220KV變電站設(shè)計(jì)主要為電氣一次部分設(shè)計(jì)。 電氣一次部分設(shè)計(jì)主要包括變電所總體分析、電力系統(tǒng)分析、主接線的選擇、主變的選擇、所用變的選擇、無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置和防雷保護(hù)等內(nèi)容。本部分設(shè)計(jì)主要參考了《電氣一次部分設(shè)計(jì)手冊》、《電氣一次部分設(shè)備手冊》等，按照有關(guān)的技術(shù)規(guī)程和工程實(shí)例進(jìn)行的。 1.3 本次設(shè)計(jì)的任務(wù) 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是220KV的變電站的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括電氣的一次部分的設(shè)計(jì)和計(jì)算。在一次部分中，要對電力系統(tǒng)和變電站進(jìn)行總體分析，然后確定變電站電氣主接線的型式，并在此過程中進(jìn)行系統(tǒng)的無功補(bǔ)償、調(diào)壓計(jì)算、短路電流計(jì)算以及電氣設(shè)備的選擇。在具體計(jì)算后，還要為建造變電站進(jìn)行配電裝置及電氣總平面的布置設(shè)計(jì)，使建站合理化，并進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，保證安全。 第2章 變電站分析 2.1 變電站總體分析 水力、火力及核能等發(fā)電站發(fā)出的的電能，由于經(jīng)濟(jì)上的原因把電壓升高，用輸電線送到變電站，在這里把電壓降低，用輸電線再送到其他變電站，或通過輸電線和配電線路送到用戶。這樣，在變電站除了把輸電線送來的電壓和電流進(jìn)行變換，集中和分配外，為了使電能的質(zhì)量良好以及設(shè)備安全，進(jìn)行電壓調(diào)整、電力潮流控制以及輸配電線和變電站的保護(hù)。 2.2 變電站設(shè)計(jì)要求 1.變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的5—10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行做到遠(yuǎn)，近期結(jié)合。以近期為主，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.變電站的設(shè)計(jì)，必須以全出發(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，綜合國情合理地確定設(shè)計(jì)方案。 3.變電站的設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則。 4.變電站設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。 該變電所是一個220KV地區(qū)性城市變電所，向市區(qū)的煉鋼廠及附近地區(qū)負(fù)荷供電，它由系統(tǒng)1（容量為200MVA）和系統(tǒng)2（容量為40MVA）和系統(tǒng)3（容量為2100MVA）供電，同時向變電站供電，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密。 （1）建設(shè)的必要性 該所位于市郊的工礦企業(yè)集中區(qū)的中心，為滿足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活需要，決定再此建設(shè)此區(qū)域性變電所。 （2）建設(shè)規(guī)模 根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的規(guī)模如下: 電壓等級：220/110/10KV 線路回?cái)?shù)：220KV近期3回， 遠(yuǎn)景發(fā)展2回； 110KV 近期2回， 遠(yuǎn)景發(fā)展2回； 10KV 近期10回， 遠(yuǎn)景發(fā)展2回。 2.3 電力系統(tǒng)接線圖 圖2-1 2.4 負(fù)荷分析 根據(jù)負(fù)荷允許停電程度的不同，可以將負(fù)荷分為三個等級，即一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。負(fù)荷等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。 如果停電，一級負(fù)荷將造成人身傷亡或會引起對周圍環(huán)境嚴(yán)重污染；對工廠將造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，如重要的大型的設(shè)備損壞，重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴(yán)重的政治影響。二級負(fù)荷會造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報(bào)廢或減產(chǎn)；還可能引起社會秩序混亂或較嚴(yán)重的政治影響。三級負(fù)荷造成的損失不大或不會造成直接經(jīng)濟(jì)損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷等級不同，對供電的要求也不相同：對于一級負(fù)荷，必須有二個獨(dú)立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電。對特別重要的一級負(fù)荷應(yīng)該由二個獨(dú)立電源點(diǎn)供電。對于二級負(fù)荷，一般要有兩個獨(dú)立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負(fù)荷供電。對于三級負(fù)荷，一般只需一個電源供電。 在110kv負(fù)荷中煉鋼廠的一類負(fù)荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產(chǎn)機(jī)械的壽命縮短和一定的經(jīng)濟(jì)損失.因此要盡可能保證其供電可靠性。 在10kv負(fù)荷中，汽車廠，電機(jī)廠，煉油廠一類負(fù)荷比較大；若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機(jī)器損壞，甚至出現(xiàn)事故，嚴(yán)重時造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。 第3章 主變的選擇 3.1 主變選擇 變壓器是變電所中最重要的和最貴重的是設(shè)備，變壓器的選擇在變電所中是比較重要的。它是變電站中關(guān)鍵的一次設(shè)備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理輸送，分配和利用。 變壓器的分類方法比較多，按功能分有升壓變壓器和降壓變壓器，按相數(shù)分有單相和三相變壓器，按繞組導(dǎo)體的材質(zhì)分有銅繞組和鋁繞組變壓器，按冷卻方式和繞組絕緣分有油浸式，干式兩大類，其中油浸式變壓器又有油浸自冷式，油浸風(fēng)冷式，油浸水冷式和強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻式等。而干式變壓器又有澆注式，開啟式，充氣壓（SF6）等。按用途又可分為普通變壓器和特種變壓器，按調(diào)壓方式分有無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。安裝在總降壓變電所的變壓器通常被稱為主變壓器，6~10KV/0.4KV的變壓器常被叫做配電變壓器。 在選擇變壓器時，應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器，如S9系列或S10系列。高損耗變壓器已被淘汰，不在采用，在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全的場所，應(yīng)選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器，供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨(dú)立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器（S9，S10-M，S11，S11-M等）；對于高建筑，地下建筑，發(fā)電廠化工等單位對消防要求較高的場所，宜采用干式電力變壓器（SC，SCZ，SG3，SG10，SC6等）；對電網(wǎng)電壓波動較大的，為改善電能質(zhì)量應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器（SZ7，SFSZ。SGZ3等）降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定。 主變壓器的選擇原則 選擇主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考率下列原則： 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求,對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所,應(yīng)采用兩臺變壓器,以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時,另一臺變壓器對一二級負(fù)荷繼續(xù)供電.對只有二級負(fù)荷而無一級負(fù)荷的變電所,也可以只采一臺變壓器,但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源或另有自備電源。 （1） 對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所也可以考慮采用兩臺變壓器。 （2）除上述兩種情況外,一般車間變電所宜采用一臺變壓器.但是負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所,雖為三級負(fù)荷,也可以采用兩臺變壓器。 （3） 在確定變電所主要變壓器臺數(shù)時,應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展留有一定的余地。 3.1.1 變壓器容量的選擇 主變?nèi)萘窟x擇應(yīng)考慮：（參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》一中的第五章 ） （1）主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變?nèi)萘?，對有重要?fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺主變壓器停運(yùn)時，其余主變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變停運(yùn)時，其余主變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60％。 (3)同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。（主要考慮備用品，備件及維修方便。） 由計(jì)算結(jié)果得知應(yīng)選擇容量為SSP-360000/220型。 3.1.2 主變臺數(shù)的考慮原則及臺數(shù)的選擇： （1）對大城市的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，裝兩臺主變?yōu)橐恕? （2）對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮裝三臺的可能性。 （3）對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的1-2級設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時更換主變。 由以上分析知應(yīng)選擇兩臺主變。 3.2 變壓器型式的選擇 3.2.1 相數(shù)的選擇 由相應(yīng)規(guī)程規(guī)定，若站址地勢開闊，交通運(yùn)輸方便，也不是由于容量過大而無法解決制造問題宜采用三相變壓器，結(jié)合以上分析，此變電所應(yīng)采用三相變壓器。 3.2.2 繞組數(shù)和繞組連接方式的選擇 參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》和相應(yīng)的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電所中，如果通過主變各繞組的功率達(dá)到該變壓器容量的15％以上，或在低壓側(cè)雖沒有負(fù)荷，但是在變電所的實(shí)際情況，由主變?nèi)萘窟x擇部分的計(jì)算數(shù)據(jù)，明顯滿足上述情況。故該市郊變電所主變選擇三繞組變壓器。 參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》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，必須有一個繞組是△型的，我國110KV及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中型點(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。 故該市郊變電所主變應(yīng)采用的繞組連接方式為： 。 3.2.3 主變阻抗和調(diào)壓方式的選擇 參考《電力系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)手冊》和相應(yīng)規(guī)程中指出：變壓器各側(cè)阻抗值的選擇必須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定，潮流方向，無功分配，繼電保護(hù)，短路電流，系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并列運(yùn)行等的方面進(jìn)行綜合考慮，并應(yīng)以對工程起決定性作用的因素來確定。 變壓器的阻抗選擇實(shí)際上是指三個繞組在變壓器鐵心中纏繞的位置，由此變壓器可以分為升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)兩種類型。 調(diào)壓方式是指采用有載（帶負(fù)荷）調(diào)壓還是手動（不帶負(fù)荷）調(diào)壓方式。規(guī)程規(guī)定：在能滿足電壓正常波動情況下可以采用手動調(diào)壓方式（手動調(diào)壓方式的變壓器便宜、維修方便）。近年來隨著對電壓質(zhì)量的要求的提高和有載調(diào)壓變壓器的質(zhì)量的提高，作為城市變電站，一般也都用有載調(diào)壓方式。 綜合以上分析本設(shè)計(jì)中此變電站的主變宜采用有載調(diào)壓方式。 3.2.4 主變壓器的冷卻方式 根據(jù)型號有：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。按一般情況，220KV變電站宜選用自然風(fēng)冷式。 3.2.5 變壓器各側(cè)電壓的選擇 作為電源側(cè)，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，即保證在10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應(yīng)保證在額定值，所以，電源側(cè)的主變電壓按10%額定電壓選擇，而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇。所以，對于220KV的變電站，考慮到要選擇節(jié)能新型的，220KV側(cè)應(yīng)該選220KV,110KV側(cè)選115kv。 10KV側(cè)選10.5KV。 3.2.6 全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決 在110KV及以上的中型點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時的短路電流，有一部分變壓器的中性點(diǎn)采用不接地的方式，因而需要考慮中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)問題。220KV，110KV側(cè)采用分級絕緣的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，并且選用與中性點(diǎn)絕緣等級相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)。10KV側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點(diǎn)都采用全絕緣。 第4章 電氣主接線設(shè)計(jì) 4.1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)書為依據(jù)，以國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、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，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。 設(shè)計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，我們要重視電氣主接線的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)化的自動裝置，從而導(dǎo)致投資費(fèi)用的增加。因此，主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。一般應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮： （1）投資省 主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量，降低投資；要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以便選用價(jià)廉的電器或輕型電器；二次控制與保護(hù)方式不應(yīng)過于復(fù)雜，以利于和節(jié)約二次設(shè)備及電纜的投資。 （2）占地面積少 主接線設(shè)計(jì)要為配電布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，經(jīng)可能使占地面積減少。同時應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對大容量發(fā)電廠或變電所，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)電廠或變電所中，正常運(yùn)行時，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量、和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。 因此,主接線的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng),發(fā)電廠或變電站的具體情況,全面分析正確處理好各方面的關(guān)系,通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,合理的選擇主接線方案。決定電壓等級和出線回?cái)?shù)。因此,發(fā)電廠和變電站的主接線必須滿足以下基本要求: 1. 根據(jù)發(fā)電廠變電站在電力系統(tǒng)中的地位,作用和用戶性質(zhì),保證必要的供電可靠行和電能質(zhì)量的要求。 2.應(yīng)力求接線簡單,運(yùn)行靈活和操作方便。 3.保證運(yùn)行,維護(hù)和檢修的安全和方便。 4.應(yīng)盡量降低投資,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。 5.滿足擴(kuò)建的要求,實(shí)現(xiàn)分期過度。 我們在比較各種電氣主接線的優(yōu)劣時，主要考慮其可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三個方面。我們可以遵循以下原則來滿足其可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性。首先，在比較主接線可靠性的時候，應(yīng)從以下幾個方面考慮： （1）斷路器檢修時，能否不影響供電； （2）線路、斷路器或母線故障時以及母線或隔離開關(guān)檢修時，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對Ⅰ、Ⅱ類用戶的供電； （3）變電站全部停電的可能性； （4）大型機(jī)組突然停電時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果因素。 其次，電氣主接線在滿足可靠性與靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)主要從以下幾個方面考慮，來滿足其經(jīng)濟(jì)性： （1）投資?。? （2）占地面積?。? （3）電能損耗少； （4）擴(kuò)建和擴(kuò)展的可能性。 4.2 主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求 變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。 4.3 接線設(shè)計(jì) 結(jié)合本變電站的實(shí)際情況，220KV側(cè)有3回出線，110KV側(cè)有2回出線，10KV側(cè)有12回出線.該變電站在整個電力網(wǎng)絡(luò)中處于重要的地位，各側(cè)均不允許斷電。故可對各電壓等級側(cè)主接線設(shè)計(jì)方案作以下處理： （1）220KV側(cè) 根據(jù)要求可以草擬以下兩種方案： 列表對以上兩種方案進(jìn)行比較： 方案 項(xiàng)目 方案I 單母分段 方案II 單母分段帶旁母接線 可 靠 性 用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路, 保證不間斷供電，可靠；檢修出線斷路器，可以不停電檢修，供電可靠性高 用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠 靈 活 性 當(dāng)一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電 當(dāng)一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電 經(jīng) 濟(jì) 性 接線簡單，增加了設(shè)備,投資較方案Ⅱ高 接線簡單,運(yùn)行設(shè)備少，投資少，年運(yùn)行費(fèi)用少 由以上比較結(jié)果知，這兩種方案都有較好的可靠性和靈活性。由于本變電站在整個系統(tǒng)中占有較重要的地位，要求保證某些重要的用戶不可中斷供電，故要求系統(tǒng)有更好的供電可靠性，綜合考慮，220KV側(cè)宜采用方案2。 （2）110KV側(cè) 根據(jù)要求可以草擬以下兩種方案： 列表對以上兩種方案進(jìn)行比較： 方案 項(xiàng)目 方案I單母分段帶旁母接線 方案II 單母分段 可 靠 性 用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路, 保證不間斷供電，可靠；檢修出線斷路器，可以不停電檢修，供電可靠性高 用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,可靠，適合用于屋內(nèi)布置，可采用手車式斷路器，這樣可保證進(jìn)出線檢修時不中斷供電 靈 活 性 當(dāng)一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電 當(dāng)一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電，且擴(kuò)建方便 經(jīng) 濟(jì) 性 占地面積大，多一旁路增加了投資 占地面積小，但小車投資多 表中分析可以知道，110KV 電壓級，綜合考慮主接線的基本要求，合理考慮市區(qū)電力負(fù)荷的基本情況以及市區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況，通過比較，最后選擇第(1)方案，即采用單母分段的電氣主接線形式。這種主接線形式能夠滿足市郊對電力負(fù)荷的用電要求，考慮了今后隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有擴(kuò)建的可能，另外，在此用電負(fù)荷中有少量的一級負(fù)荷和二級負(fù)荷。因此，選擇了單母線分段帶旁母的主接線形式。 （3）10KV側(cè) 列表對以上兩種方案進(jìn)行比較： 基本要求/方案 方案（Ⅰ）單母分段 方案（Ⅱ）單母分段帶旁母接線 可 靠 性 無論檢修斷路器或變壓器故障時，均不會造成重要的電力負(fù)荷停電。使用的電氣設(shè)備比較多，出現(xiàn)故障的幾率也比較大。 具有較強(qiáng)的供電可靠性。選擇輕型的電氣設(shè)備。 使用的設(shè)備比較少，出現(xiàn)故障的幾率比較底。 靈 活 性 電氣主接線的結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)度靈活性較差。易于擴(kuò)建和擴(kuò)展。 運(yùn)行方式相對簡單，并且具有較好的靈活性。易于擴(kuò)建和實(shí)現(xiàn)自動化。 經(jīng) 濟(jì) 性 使用的電氣設(shè)備多，投資大，年運(yùn)行費(fèi)用高。占地面積比較大。 使用的設(shè)備相對少，投資少，年運(yùn)行費(fèi)用不高。占地面積比較小。 由表中分析可以知道，10KV 電壓級，綜合考慮主接線的基本要求，合理考慮市區(qū)電力負(fù)荷的基本情況以及市區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況，通過比較，最后選擇第(Ⅱ)方案，即采用雙母線接線的電氣主接線形式。這種主接線形式能夠滿足市區(qū)各級電力負(fù)荷的用電要求，考慮了今后隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有擴(kuò)建和擴(kuò)展的可能，另外，由于進(jìn)出線回路數(shù)比較多，且各回路出線的負(fù)荷等級中一，二級負(fù)荷較多。綜上分析可以得出：市區(qū)新建變電站的電氣主接線形式為，220KV電壓級采用單母線分段帶旁母的主接線形式，110KV電壓級采用單母線分段帶旁母的主接線形式10KV電壓級采用單母線分段帶旁母主接線形式。變電站電氣主接線圖詳見附錄。 第5章 短路電流的計(jì)算 供電系統(tǒng)要求正常的不間斷對用電負(fù)荷供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。然而，由于各種原因也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破壞。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)最多的故障形式是短路。所謂短路既是指載流導(dǎo)體相與相之間發(fā)生非正常接觸情況，在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中還有各相與地之間的短路。同時論述了短路電流的計(jì)算及電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。 造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是設(shè)備長期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身質(zhì)量低劣，絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，或設(shè)備質(zhì)量合格，絕緣合乎要求而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損壞而造成短路。 工作人員由于違反安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，或者誤將低電壓設(shè)備接入較高的電壓的電路中，也可能造成短路。 短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大的多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬安甚至幾千萬安。如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害： 1） 短路時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其它元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。 2） 短路時電路的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 3） 短路時保護(hù)裝置動作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路電越靠近電源，停電范圍越大，造成的損失也越大。 4） 嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。 5）不對稱短路包括單相短路和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變電磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動作。 由此可見，短路的后果十分嚴(yán)重，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算，以便正確的選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不至損壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計(jì)算短路電流。 在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，其中兩相接地短路實(shí)質(zhì)是兩相短路。按短路電路得對稱性來分，三相短路屬對稱性短路其他形式為不對稱性短路。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。但一般情況下特別是遠(yuǎn)離電源的供電系統(tǒng)中，三相短路地短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴(yán)重。為了是電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此，作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。實(shí)際上，不對稱短路也可以按對稱分量發(fā)將不對稱的短路電流分解為對稱的正序、負(fù)序和零序分量，然后按對稱量來分析和計(jì)算，所以對稱的三相短路分析計(jì)算也是不對稱短路分析計(jì)算的基礎(chǔ)。因此，本文的短路電流計(jì)算都以三相短路為例。 5.1 短路電流的計(jì)算目的 5.1.1 短路電流的危害 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安，短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動力，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機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。 5.1.2 計(jì)算短路電流的目的 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，用來做為繼電保護(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)在最大運(yùn)行方式下）繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計(jì)算保護(hù)裝置的整定值。 — 三相短路沖擊電流，用來檢驗(yàn)電器和母線的動穩(wěn)定。 I— 三相短路電流有效值，用來檢驗(yàn)電器和母線的熱穩(wěn)定。 S″— 次暫態(tài)三相短路容量，用來檢驗(yàn)斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。 5.2 短路電流的計(jì)算 5.2.1 短路電流計(jì)算結(jié)果 表5-1短路點(diǎn)電流計(jì)算結(jié)果 類別 短路點(diǎn) K1 13.68 12.74 12.77 12.77 34.82 K2 5.746 4.57 4.595 4.597 14.627 K3 17.19 17.19 17.19 17.19 43.75 5.2.2短路電流的計(jì)算過程 一般情況下，最大短路電流出現(xiàn)在三相短路的情況下，實(shí)際上應(yīng)該將各短路點(diǎn)短路時的電流值計(jì)算出并進(jìn)行比較，以得出最大的短路電流值。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，我們按最嚴(yán)重母線短路來考慮，在母線上三相短路電流最大，因此，設(shè)三個短路電流計(jì)算點(diǎn)，即k1、k2、K3。k1位于220KV母線上；k2位于110kv母線上；k3位于10kv母線上，一般短路電流在兩臺變壓器并聯(lián)時處于最大值，因此我們這里主要介紹在兩臺變壓器并聯(lián)情況下的短路電流。 原理圖為： （a） (b) （１）取SB=100MVA，UB為各電壓級的平均額定電壓Uav，利用式計(jì)算書各元件的電抗。 發(fā)電機(jī) G1～G4： 發(fā)電機(jī) G5、G6： 系 統(tǒng) S： 變壓器 T1～T4： 變壓器 T5、T6： 主變壓器 T7、T8： 架空線路 L13、L14、L15： 等值電路如圖（a）所示。 （２） 當(dāng)Ｋ１短路時： (Ⅰ)網(wǎng)絡(luò)化簡，求轉(zhuǎn)移阻抗。 　　　　　　　　　　 （c） Xl８，Xl３串聯(lián)得Xz１；Xl９，Xl４串聯(lián)得Xzz,見圖（d）。 (d) (Ⅱ) 利用Y—△轉(zhuǎn)換法，將等值電路化簡為圖（e）所示 （e） 　　　　　　　　　　 Xz０為Ｓ對K１的轉(zhuǎn)移阻抗，Xz３為Ga對K１的轉(zhuǎn)移阻抗，Xz４為Gb對K２的轉(zhuǎn)移阻抗。 (Ⅲ)各電源的計(jì)算電抗，用式 計(jì)算 (Ⅳ) ， 查運(yùn)算曲線表得。 則 =13.68（KA） 當(dāng)tk =1.2s時 （３） 當(dāng) K2 點(diǎn)短路時 (f) 利用 法等效 （g） 查運(yùn)算曲線字表得 I′II=3.159 I′III=0.485 其中 即: 當(dāng)tk =1.2s時 = 4.597（KA） （４） 當(dāng)K3點(diǎn)短路時 利用 法等效 各電源的計(jì)算阻抗為 查運(yùn)算曲線字表得 I′III=0.292 由于 其中 即 當(dāng)tk =1.2s時 第6章 電氣設(shè)備選擇 6.1 概述 6.1.1 電氣設(shè)備選擇 6.1.1.1 本次設(shè)計(jì)中電氣選擇的主要任務(wù) （1）導(dǎo)體和絕緣子 導(dǎo)體的選擇主要有：各電壓級的匯流母線及各電壓級的絕緣子等。 （2）電氣設(shè)備 電氣設(shè)備包括各電壓級的斷路器、旁路斷路器、分段斷路器、以及相應(yīng)的隔離開關(guān)、熔斷器等。用于保護(hù)和測量用的電流互感器，包括穿墻套管選擇及其一次接線的編號。 6.1.1.2 選擇導(dǎo)體和電器的一般原則 根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》SDGJ14-86第1.1.2條規(guī)定： （1）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理； （2）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路、過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展； （3）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校準(zhǔn)； （4）選擇的導(dǎo)體品種不宜過多； （5）應(yīng)與整個工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致； （6）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。 6.2 選擇導(dǎo)體和電器的技術(shù)條件 6.2.1 按長期工作條件選擇 參考《導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 第1.1.3條: 選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓。 即： 其中， 一般按照 選擇電氣設(shè)備的額定電壓。 第1.1.4條: 選用導(dǎo)體的長期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流，由于高壓開路電器沒有連續(xù)過載能力，在選擇其額定電流時，應(yīng)滿足各中可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。在斷路器、隔離開關(guān)、空氣自然冷卻限流電抗器等電器各部分的最大允許發(fā)熱溫度，不超過《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》GB763-74所規(guī)定的數(shù)值情況下，當(dāng)這些電器使用在環(huán)境溫度高于+40℃（但不高于+60℃）時，環(huán)境溫度每增加1℃，減少額定電流的1.8%；當(dāng)使用在環(huán)境溫度低于+40℃時，環(huán)境溫度每降低1℃，增加額定電流的0.5%，但其最大過負(fù)荷不得超過額定電流的20%。 即：對于導(dǎo)體： 對于電器： * 的計(jì)算方法 1．匯流主母線 ① 220KV主母線：按實(shí)際功率分布進(jìn)行計(jì)算 ② 110KV主母線： ③ 10kV主母線： 2．旁路母線回路 3．主變的引下線 4．出線 單回線： 雙回線： 5．母聯(lián)回路 6．分段回路 （K=0.5～0.8 ） 6.3 導(dǎo)體和電器的選取及校驗(yàn)條件 6.3.1 導(dǎo)體的選擇 6.3.1.1 母線的選擇 參考《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》： 第2.1.3條：載流導(dǎo)體宜采用鋁質(zhì)材料，下列場所可選用銅質(zhì)材料的硬導(dǎo)體。 （1）持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)、變壓器出線端部或采用硬鋁導(dǎo)體穿墻套管有困難時； （2）污穢對銅腐蝕較輕微而對鋁有較嚴(yán)重腐蝕的場所。 第2.3.1條：20KV以下回路的正常工作電流在4000A及以下時，宜采用矩形導(dǎo)體，在4000-8000A時，宜選用槽形導(dǎo)體。 110KV及以上高壓配電裝置，當(dāng)采用硬導(dǎo)體時，宜選用鋁合金管形導(dǎo)體。 6.3.1.2 10KV出線電纜選擇 （1）依據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》電力電纜應(yīng)按下列條件選擇和校驗(yàn): a. 電纜芯線材料及型號 b. 額定電壓 c. 截面選擇 d. 允許電壓降校驗(yàn) e. 熱穩(wěn)定校驗(yàn) f. 電纜的動穩(wěn)定由廠家保證，可不必校驗(yàn)。 （2）電纜芯線材料及型號選擇 電纜芯線有銅芯和鋁芯，國內(nèi)工程一般選用鋁芯，電纜的型號應(yīng)根據(jù)其用途，敷設(shè)方式和使用條件進(jìn)行選擇，該市變電站10KV出線選用三相鋁芯電纜。 （3）電壓選擇：電纜的額定電壓應(yīng)大于等于所在電網(wǎng)的電壓。 （4）截面選擇：電力電纜截面一般按長期發(fā)熱允許電流選擇，當(dāng)電流的最大負(fù)荷利用小時數(shù)大于5000小時且長度超過20m時，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。 6.3.2 電器選擇 6.3.2.1 斷路器選擇 按照《電力工程設(shè)計(jì)手冊》高壓斷路器選擇規(guī)定：斷路器型式的選擇除應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定選擇斷路器。 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》（電氣一次部分）第6—2節(jié)規(guī)定：35KV及以下，可選用少油、真空、多油斷路器等，應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性。35KV—220KV可選用少油、SF6、空氣斷路器等。 綜合考慮，盡量利用經(jīng)過國家鑒定推薦使用的新產(chǎn)品，又220KV為檢修方便，選用SF6斷路器，110KV也選用SF6斷路器，10KV側(cè)采用真空斷路器。 6.3.2.2 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)電器，它需要與斷路器配套使用。但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。 隔離開關(guān)的型式較多，按安裝地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式；此外，還有V形隔離開關(guān)。隔離開關(guān)的型式對配電裝置的布置和占地面積有很大影響。隔離開關(guān)選型時應(yīng)根據(jù)配電裝置特點(diǎn)和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來決定。本變電站選擇操作靈活有經(jīng)濟(jì)的手車式隔離開關(guān)。 由于本設(shè)計(jì)中采用手車式斷路器， 除10KV以外、220KV、110KV側(cè)均選用隔離開關(guān)。 6.3.2.3 電壓互感器選擇 依據(jù)《電力工程設(shè)計(jì)手冊》對電壓互感器配置的規(guī)定： a. 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)滿足測量、保護(hù)周期和自動裝置的要求。電壓互感器應(yīng)能在運(yùn)行方式改變時，保護(hù)裝置不得失壓，周期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。 b. 6～220KV電壓等級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。 c.當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)壓互。 根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》SDGJ14-86： 第10.0.1條：電壓互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇和校驗(yàn) a. 一次回路電壓 b. 二次電壓 c.二次負(fù)荷 d. 準(zhǔn)確度等級 e. 繼電保護(hù)及測量的要求 第10.0.3條：電壓互感器的型式應(yīng)按下列使用條件選擇： a. 3～20KV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。 b. 110KV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足要求時，宜采用電容式電壓互感器。 第10.0.7條：用于中型點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為100V，用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為100/3V。 根據(jù)以上原則，可選擇電壓互感器。 6.3.2.4 電流互感器選擇 根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第9.0.3條： 3～20KV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，應(yīng)根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。 35KV及以上配電裝置的電流互感器，宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，在有條件時，應(yīng)采用套管式電流互感器。 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》（電氣一次部分）第2—8節(jié)： a. 凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器。 b. 發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等也應(yīng)裝設(shè)電流互感器。 c. 對直接接地系統(tǒng)，按三相配置；對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相裝配。 6.3.2.5 絕緣子 根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第11.0.7條：屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子, 屋外支柱絕緣子需倒裝時, 采用懸掛式支柱絕緣子。 屋內(nèi)支柱絕緣子宜采用聯(lián)合膠裝的的采用多棱式支柱絕緣子。 6.3.2.6 穿墻套管 根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第11.0.8條:屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導(dǎo)體穿墻套管,對于母線型穿墻套管應(yīng)校核窗口允許穿過的母線尺寸。高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種。瓷絕緣的穿墻套管適用于交流電壓6～35kv系統(tǒng)，油紙電容式絕緣適用于交流電壓60～500kv中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。 6.3.2.7 接地刀 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》（電氣一次部分）第2—8節(jié)： （1）為保證電器和母線的檢修安全，35KV及以上每段母線根據(jù)長度宜裝設(shè)1～2組接地刀或接地器，兩組接地刀間的距離應(yīng)盡量保持適中，母線的接地刀宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上和母聯(lián)隔離開關(guān)上。 （2）63KV及以上配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)宜配置接地刀閘。 （3）旁路母線一般裝設(shè)一組接地刀閘，設(shè)在旁路隔離開關(guān)的旁路母線側(cè)。 （4）63KV及以上主變壓器進(jìn)線隔離開關(guān)的主變壓器側(cè)宜裝設(shè)一組接地刀閘。 6.4 電氣設(shè)備表 （1）導(dǎo)體選擇一覽表 項(xiàng)目 電壓 級別 主母線 主變引下線 負(fù)荷出線 220KV LGJ-300 LGJ—300 / 110KV LGJ-300 LGJ—300 / 10KV LMY矩形母線 LMY矩形母線 ZLQ2三芯電纜 (2)斷路器和隔離開關(guān)選擇一覽表 設(shè)備 項(xiàng)目 斷路器 隔離開關(guān) 220KV LW1—220/2000 GW4—220/630 110KV SW4—110/1000 GW4—110D/600—50 10KV SN10-10/3000 / (3)電壓互感器與電流互感器 電壓級別 設(shè)備類型 220KV 110KV 10KV 電壓互感器 JCC1-220 JCC2-110 JSJW-10 電流互感器 LCWB7—220 LCWB7--110B/300 / (4)絕緣子和穿墻套管 電壓級別 設(shè)備類型 220KV 110KV 10KV 絕緣子 ZS-220/4 ZS-110/4 ZN-10/4 穿墻套管 CRLQ1-220/1200 CRLQ1-110/600 CWWL-10/2000-2 6.5電氣設(shè)備選擇具體計(jì)算書 6.5.1 220KV電氣設(shè)備的選擇與驗(yàn)算 （１） 匯流母線的Imax 220KV側(cè)： 110KV側(cè)： 故220KV，110KV側(cè)選用LGJ-300型導(dǎo)線。 （２） K1點(diǎn)短路數(shù)據(jù)見表一 （３）220KV出線斷路器、隔離開關(guān)、互感器的選擇。 (Ⅰ) 220KV出線斷路器的選擇 根據(jù)220KV出線斷路器的UNS、Imax要求，查表可選LW1—220/2000型六氟化硫斷路器。 根據(jù)已知數(shù)據(jù)效核如下： (a) 工作電流： IN = 2000 A > Imax=273.74 A (b) 開斷能力： Idu = 31.5 KA > I’’k = 13.68 KA (c) 關(guān)合能力： Igu = 80 KA >ish=34.82 KA (d) 熱穩(wěn)定： Ig = 31.5 KA 由選擇結(jié)果表可見各項(xiàng)條件均能滿足，故選LW1—220/2000型六氟化硫斷路器合格。 (Ⅱ) 隔離開關(guān)的選擇 由 UNS = 220KV Imax = 273.74A 查表可選GW4—220/630型隔離開關(guān)。 根據(jù)以知數(shù)據(jù)效核如下： (a) 工作電流： Imax = 273.74 A < 630A (b) 動 穩(wěn) 定： ich = 34.82KA < 80KA (c) 熱 穩(wěn) 定： IK4 = 31.5KA 由以上結(jié)果可見所選隔離開關(guān)GW4—220/630合格。 (Ⅲ)電流互感器的選擇 220KV電流互感器選用LCWB7—220 型。技術(shù)數(shù)據(jù)見表二 表 二 項(xiàng) 目 型號 額 定 電 壓 （KV） 最高工作 電壓 （KV） 額定一次 電流 （A） 額定二次電流 （A） 額定熱穩(wěn)定電流（KA*S） LCWB7—220 220 252 2*600 5 2*21--5 6.5.2 110KV出線斷路器、隔離開關(guān)、互感器的選擇 6.5.2.1 110KV斷路器的選擇 Imax = 220.44A 根據(jù)110KV出線斷路器的UNS，Imax要求，查參數(shù)表可選SW4—110/1000型少油斷路器。 由前面的計(jì)算數(shù)據(jù)： 校核： (a) 工作電流： IN = 1000A > Imax=220.44A (b) 開斷能力： < 18.4 KA (c) 動穩(wěn)定： ich = 14.627KA < 55KA (d) 熱穩(wěn)定： 由選擇結(jié)果可見各項(xiàng)條件均能滿足要求，故選擇SW4—110/1000型少油斷路器合格。 6.5.2.2 隔離開關(guān)的選擇 選用GW4—110D/600—50型號隔離開關(guān)。額定電壓UN = 110KV，額定電流 IN=600KA，動穩(wěn)定電流ich = 50KA.。 校 驗(yàn)： （a） 工作電流： Imax = 220.44A < 600A （b） 動穩(wěn)定： ich = 14.627KA < 50KA （c） 熱穩(wěn)定： 由此可見所選GW4—110D/600—50型號隔離開關(guān)合格。 6.5.2.2 電壓和電流互感器的選擇 依電壓互感器的選擇條件我們分別選出220KV、110KV、10KV壓互型號分別為：JCC1-220型油浸式、JCC2-110型油浸式、JSJW-10型三相五柱電壓互感器它們二次側(cè)電壓均為5A。 電流互感器的選擇： 線路保護(hù)： 選用 LCWB—110B/300，0.2/P/P級 主變保護(hù)： 選用 LCWB—110/300，0.5/D1/D2級 6.5.3絕緣子和穿墻套管選擇 220KV側(cè)支柱絕緣子所選型號為：ZS-220/4型普通型棒式支柱絕緣子，穿墻套管選CRLQ1-220/1200型。 110KV側(cè)支柱絕緣子所選型號為：ZS-110/4型普通型棒式支柱絕緣子，穿墻套管選CRLQ1-110/600型。 10KV側(cè)支柱絕緣子所選型號為：ZS-10/4型普通型棒式支柱絕緣子，穿墻套管選CWWL-10/2000-2型。 第7章 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì) 7.1 概論 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，繼電保護(hù)的裝設(shè)應(yīng)符合可靠性及安全性、選擇性、靈敏性、速動性四個基本要求。設(shè)計(jì)應(yīng)滿足繼電保護(hù)和安全自動裝置方面的技術(shù)規(guī)程。供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)是保證安全供電的重要工具。 電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)以及必要時增設(shè)的輔助保護(hù)。 主保護(hù)—能快速并有選擇地切除被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的故障。 后備保護(hù)—在主保護(hù)或斷路器拒絕動作時切除故障。后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備和近后備兩種形式。其中： 遠(yuǎn)后備指當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒絕動作時，由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備； 近后備指當(dāng)主保護(hù)拒絕動作時，由本設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備；當(dāng)斷路器拒絕動作時，由斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。 輔助保護(hù)—當(dāng)需要加速切除線路故障或消除方向元件的死區(qū)時，可采用由電流速斷構(gòu)成的輔助保護(hù)。 7.1.1繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原則 （1）當(dāng)被保護(hù)原件發(fā)生短路或足以破環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況時，保護(hù)裝置應(yīng)動作于跳閘；在發(fā)生不正常運(yùn)行時，保護(hù)裝置應(yīng)動作于信號。 （2）為保證系統(tǒng)非故障部分的正常供電，保護(hù)裝置應(yīng)以足夠小的動作時限去切除故障。 （3）系統(tǒng)故障時，保護(hù)裝置要有選擇地動作于跳閘，在必須加快動作時，可無選擇性跳閘，而有自動重合閘來補(bǔ)救保護(hù)的無選擇性動作。 （4）選擇保護(hù)方式時，不考慮可能性很小的故障類型和運(yùn)行方式。 （5）保護(hù)裝置的電壓回路斷線時，如可能造成保護(hù)裝置的誤動作，則應(yīng)裝設(shè)電壓回路斷線閉鎖裝置并發(fā)出信號。 （6）在表示保護(hù)裝置動作的出口上應(yīng)裝設(shè)信