1、摘 要 變電站是改變電壓的場(chǎng)所。為了把發(fā)電廠發(fā)出來(lái)的電能輸送到較遠(yuǎn)的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘姡接脩舾浇侔葱枰央妷航档?，這種升降電壓的工作靠變電站來(lái)完成。變電站的主要設(shè)備是開關(guān)和變壓器。按規(guī)模大小不同，稱為變電所、配電室等。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力供應(yīng)的要求越來(lái)越高，特別是供電的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。然而電網(wǎng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性往往取決于變電站的設(shè)計(jì)和配置。出于對(duì)這幾方面的綜合考慮，本論文設(shè)計(jì)了一個(gè)35kv的降壓變電站。本次設(shè)計(jì)首先對(duì)負(fù)荷進(jìn)行了分析與計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷的大小選取主變壓器型號(hào)，然后根據(jù)主接線的經(jīng)濟(jì)可靠、運(yùn)行靈活的要求，為各電壓等級(jí)選擇接線方式，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)

2、方面進(jìn)行比較，靈活選取最優(yōu)的接線方式。設(shè)計(jì)中還進(jìn)行了短路電流的計(jì)算與高壓設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，如高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、高壓熔斷器、電壓互感器、電流互感器等。此外設(shè)計(jì)還進(jìn)行了防雷保護(hù)的計(jì)算與整定來(lái)保障整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。關(guān)鍵詞：35kv變電站，變壓器，防雷保護(hù)abstractthe substation is a place to change voltage. in order to make the electric energy transport from the power plants to distant places, the voltage must be taken rise

3、 to become high voltage, and then according to the users demand, the voltage should be reduced correspondingly. above the work is completed by the substation .the main equipments of substation are switchgears and transformers. according to the different scale of the substation, the place is called p

4、ower substation or power distribution room,etc.with the development of modern industry, the demand of power supply is increasingly become higher and higher, especially the power supply safety, reliability and stability. however, the security, reliability and stability of power system are often depen

5、ds on the substations design and configuration. by considering the several aspects, this thesis de- signed a 35kv step-down substation.first, this design has carried on the analysis and calculation of the load, according to the size of the load select the main transformer model, then according to th

6、e main-wirings requirements of economical, reliable, and flexible to select the connection mode for different voltage level. compare in the aspects of technology and economy, select the optimal way of wiring flexibly. the design also carried out the calculation of short-circuit current as well as th

7、e selection and checking of the high pressure equipment, such as high-voltage circuit breaker, high-voltage isolator, high-voltage fuse, voltage transformer, current transformer, etc. in addition, this paper also including the design and setting calculation of lightning protection to guarantee the s

8、ecurity of the whole system.key words: 35kvsubstation，transformer，lightning protection目錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展概述11.2 變電站建設(shè)的必要性11.3 本設(shè)計(jì)的目的和意義1第2章 負(fù)荷計(jì)算與變壓器選擇22.1 負(fù)荷計(jì)算的必要性22.2 負(fù)荷計(jì)算的方法22.2.1估算法22.2.2 需要系數(shù)法32.2.3二項(xiàng)式法32.3 變電站原始資料及分析42.4 主變壓器的選擇82.4.1 主變壓器容量的確定原則82.4.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定原則92.5 功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)

9、償92.5.1 計(jì)算功率因數(shù)的方法92.5.2 提高功率因數(shù)的方法102.5.3 并聯(lián)電容器補(bǔ)償11第3章 電氣主接線方案的確定153.1 電氣主接線的基本要求153.2 電氣主接線方案的比較153.2.1 35kv側(cè)接線方案的確定153.2.2 10kv側(cè)接線方案的確定17第4 章 短路電流計(jì)算184.1短路電流計(jì)算的意義184.2 短路電流的計(jì)算方法184.2.1 標(biāo)幺制法184.2.2 各元件阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算194.2.3 三相短路電流的計(jì)算20第5章 變電站電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)235.1電氣設(shè)備選擇的意義及原則235.1.1 電氣設(shè)備選擇的意義235.1.2 電氣設(shè)備選擇的一般原則23

10、5.2高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)245.2.1 35kv側(cè)高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)245.2.2 10kv側(cè)高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)255.3 高壓隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)275.3.1 35kv側(cè)高壓隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)275.3.2 10kv側(cè)高壓隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)285.4 高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)295.4.1 35kv側(cè)高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)305.4.2 10kv側(cè)高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)305.5 互感器的選擇與校驗(yàn)315.5.1 電流互感器的選擇與校驗(yàn)315.5.2 電壓互感器的選擇33第6章 母線及輸電線的選擇與校驗(yàn)356.1輸電線的選擇與校驗(yàn)356.1.1 輸電線選擇的一般原則356.1

11、.2 35kv進(jìn)線的選擇356.2 母線的選擇與校驗(yàn)376.2.1母線選擇的一般原則376.2.2 35kv側(cè)母線的選擇與校驗(yàn)386.2.3 10kv側(cè)母線的選擇與校驗(yàn)39第7 章 變電站的防雷保護(hù)417.1 變電站防雷保護(hù)的意義417.2 變電站雷電過(guò)電壓的種類417.3 雷電過(guò)電壓的保護(hù)措施417.3.1 避雷針的裝設(shè)417.3.2 避雷器/線的裝設(shè)42第8章 繼電保護(hù)的配置448.1 輸電線路的保護(hù)配置448.1.1 相間短路保護(hù)的配置448.1.2 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的配置458.1.3 單相接地保護(hù)458.1.4 輸電線路的保護(hù)配置結(jié)果458.2 變壓器的保護(hù)468.3 母線保護(hù)46第9章

12、結(jié)論48致謝49參考文獻(xiàn)50附錄51第1章 緒論 1.1 我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展概述電能是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最方便的能源。電能具有許多優(yōu)點(diǎn)，它可以方便的轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，例如熱能、光能、機(jī)械能、化學(xué)能等；它的輸送和分配利于實(shí)現(xiàn)；它的應(yīng)用方式也很靈活。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)勁動(dòng)力，成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、穩(wěn)定發(fā)展的能源保障。截至2012年底，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到114491萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)7.8%；發(fā)電量49774億千瓦時(shí)，比上年增長(zhǎng)5.22%。電力工業(yè)將很快實(shí)現(xiàn)新的跨越，預(yù)計(jì)到2015年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到6.5億千瓦，到2020年達(dá)到9.5億到10億千瓦。1.2

13、 變電站建設(shè)的必要性電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、電力線路和電能用戶組成的一個(gè)整體。改革開放30年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)快速的發(fā)展，電力行業(yè)作為我國(guó)的能源支柱產(chǎn)業(yè)也實(shí)現(xiàn)了新的跨越。新時(shí)期新形勢(shì)，電力工業(yè)的發(fā)展面臨著空前的機(jī)遇，變電站是接受電能、變換電壓和分配電能的場(chǎng)所，其在電力系統(tǒng)中的作用尤其重要。因而，為了適應(yīng)這一新形勢(shì)，新的變電站建設(shè)勢(shì)在必行。1.3 本設(shè)計(jì)的目的和意義畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的教育過(guò)程，對(duì)自己思想品德、工作態(tài)度、工作作風(fēng)和獨(dú)立工作能力具有深遠(yuǎn)的影響，其目的和意義是：（1）通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使自己進(jìn)一步鞏固加深所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)。 （2） 結(jié)合課題的需

14、要培養(yǎng)獨(dú)立工作、獨(dú)立思考并運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題以及獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力。 （3）通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)加強(qiáng)對(duì)繪圖、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)方法、編輯設(shè)計(jì)文件、使用規(guī)范化手冊(cè)、規(guī)程等最基本的工作實(shí)踐能力的培養(yǎng)。 第2章 負(fù)荷計(jì)算與變壓器選擇2.1 負(fù)荷計(jì)算的必要性負(fù)荷計(jì)算是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的計(jì)算，是正確選擇電力系統(tǒng)中導(dǎo)線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等的基礎(chǔ)。也是保障電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行必不可少的環(huán)節(jié)。因此，負(fù)荷計(jì)算是變電站電氣設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)，負(fù)荷計(jì)算的確定是否合理，將直接影響到電氣設(shè)計(jì)和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。2.2 負(fù)荷計(jì)算的方法工程上依據(jù)不同的計(jì)算目的，針對(duì)不同類型的用戶和不同類型的負(fù)荷，在

15、實(shí)踐中總結(jié)了各種負(fù)荷的計(jì)算方法：估算法、需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法等。2.2.1估算法估算法也稱指標(biāo)法。在做設(shè)計(jì)任務(wù)書或初步設(shè)計(jì)階段，尤其當(dāng)需要進(jìn)行方案比較式按估算法計(jì)算比較方便。（1）單位產(chǎn)品耗電量法 一直某企業(yè)年產(chǎn)量和每個(gè)產(chǎn)品的單位耗電量，那么企業(yè)全年用電量 有功計(jì)算負(fù)荷為 (2-1)式中， 為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。（2）負(fù)荷密度法已知某車間生產(chǎn)面積和負(fù)荷密度指標(biāo)時(shí)，車間平均負(fù)荷為 （2-2）車間計(jì)算負(fù)荷為 （2-3）式中，為有功負(fù)荷系數(shù)。2.2.2 需要系數(shù)法所謂需要系數(shù)法就是利用需用系數(shù)來(lái)確定用電戶或用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法。在所計(jì)算的范圍內(nèi)，用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷并不等于其設(shè)備容量，兩者之間

16、存在一個(gè)比值關(guān)系，所以需引進(jìn)需要系數(shù)，即 （2-4）式中， 為需要系數(shù)；為設(shè)備容量。對(duì)于用電戶或一組用電設(shè)備，當(dāng)在大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，所安裝的所有用電設(shè)備（不包括備用）不可能全部同時(shí)運(yùn)行，也不可能全部以額定負(fù)荷運(yùn)行；再加之線路在輸送電力時(shí)必有一定的損耗，而用電設(shè)備本身也有損耗，所以需引入一個(gè)線路平均效率； 用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時(shí)運(yùn)行，故需引入一個(gè)同時(shí)系數(shù)故需用系數(shù)可表示為 （2-5） 式中，為設(shè)備同時(shí)系數(shù)；為設(shè)備加權(quán)平均負(fù)荷系數(shù)；為設(shè)備組的各用電設(shè)備的加權(quán)平均效率；為供電線路的平均效率。2.2.3二項(xiàng)式法（1）單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷二項(xiàng)式的基本公式及其應(yīng)用 ： （2-6）式中，為該組用電設(shè)

17、備的總?cè)萘?；b,c為二項(xiàng)系數(shù)（可查表取值）；為x臺(tái)最大設(shè)備的總?cè)萘?，?dāng)設(shè)備組的設(shè)備總臺(tái)數(shù)n2x時(shí)，取最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)x=，且按“四舍五入”的修約規(guī)則取為整數(shù)，當(dāng)只有一臺(tái)設(shè)備時(shí)，??；tan為設(shè)備功率因數(shù)角的正切值（可查表取值）。（2）多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷考慮到用電設(shè)備各組的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)，所以在確定總計(jì)算負(fù)荷時(shí)應(yīng)取最大的一組用電設(shè)備作為附加負(fù)荷，再加上各組用電設(shè)備的平均負(fù)荷，即 （2-7） 式中，為各組有功平均負(fù)荷之和； 為各組中最大的一個(gè)有功附加負(fù)荷； 為各組無(wú)功平均負(fù)荷之和； 為的那一組設(shè)備的正切值。 b,c,x,均可查表得知。三種方法的比較：估算法適用于設(shè)計(jì)任務(wù)書或初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行

18、方案比較的情況；需要系數(shù)法適用于設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、總?cè)萘繅虼蟆](méi)有特大型用電設(shè)備的情況；二項(xiàng)系數(shù)法適用于設(shè)備臺(tái)數(shù)較少、容量差別懸殊的分支干線的計(jì)算。經(jīng)上述比較，本設(shè)計(jì)宜選用需要系數(shù)法確定總計(jì)算負(fù)荷。 2.3 變電站原始資料及分析某企業(yè)因規(guī)模擴(kuò)建，要求設(shè)計(jì)一座35kv降壓變電所，以10kv電纜向各車間供電，tmax=5000h，各饋線負(fù)荷如下表所示。表2-1 全所負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表設(shè)備序號(hào)負(fù)荷等級(jí)電壓kv最大單機(jī)容量kw工作設(shè)備臺(tái)數(shù)工作設(shè)備總?cè)萘縦w需用系數(shù)功率因數(shù)cos離變電所的距離km12101258810000.700.780.52210100788000.720.800.33110155108130

19、00.800.820.4431055968300.720.750.8521040927800.850.85所內(nèi)62105515816000.750.851.0721075657500.820.851.2831040403500.780.820.4 （續(xù)表）931030343200.750.840.651031030353250.800.811.31131040423800.780.800.91231030322900.800.831.8設(shè)計(jì)自然條件：（1） 變電所所在地土質(zhì)為黑土；（2） 風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，最大風(fēng)級(jí)8級(jí)；（3） 凍土厚度0.35m；（4） 最熱月室外最高氣溫月平均：；（5） 最熱月

20、室內(nèi)最高氣溫月平均：；（6） 最熱月土壤最高氣溫月平均：。本設(shè)計(jì)可由距離變電站10km、電壓等級(jí)為35kv的公用電源干線取得工作電源。下面使用需要系數(shù)法根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 計(jì)算10kv側(cè)母線補(bǔ)償前總的計(jì)算負(fù)荷，查表得，則2.4 主變壓器的選擇2.4.1 主變壓器容量的確定原則主變?nèi)萘窟x擇一般按變電所建成以后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期1020年發(fā)展。根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)決定主變?nèi)萘?。?）裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的情況 變壓器的額定容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備的額計(jì)算負(fù)荷,考慮

21、到變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及負(fù)荷發(fā)展應(yīng)留有一定容量裕度，因此 (2-8) (2) 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的情況 兩臺(tái)主變壓器中的任意一臺(tái)容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件任一臺(tái)變壓器單獨(dú)工作時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷，即 （2-9）任一臺(tái)變壓器單獨(dú)工作時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷60%70%的要求，即 （2-10）2.4.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定原則 用電設(shè)備負(fù)荷中有一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，但在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上比較合理時(shí)，也可考慮裝設(shè)多于兩臺(tái)； 對(duì)地區(qū)性孤立的一次變或大工業(yè)的專用變電所，裝三臺(tái)主變。 對(duì)于用電設(shè)備中只存在三級(jí)負(fù)荷的變電站，應(yīng)裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，負(fù)荷較大時(shí)也可裝設(shè)兩臺(tái)。本設(shè)計(jì)中由于存在一、二級(jí)

22、負(fù)荷，故應(yīng)考慮裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器由于故可選擇兩臺(tái)sz9-6300/35型號(hào)的主變壓器表2-2 sz9-6300/35型變壓器具體參數(shù)額定容量(kva)聯(lián)結(jié)組別損耗(kw)外形尺寸（mm）6300yd11空載負(fù)載長(zhǎng)寬高短路阻抗（）空載電流6.5536.93850257033006.50.92.5 功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一項(xiàng)重要電氣指標(biāo)。提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以使發(fā)、變電設(shè)備和輸電線路的供電能力得到充分的發(fā)揮并能降低各級(jí)線路和供電變壓器的供電損失和電壓損失，因而具有重要的意義。用戶中絕大多數(shù)用電設(shè)備如電力變壓器、感應(yīng)電機(jī)及交流接觸器等，它們都要從電網(wǎng)吸收大量無(wú)功電

23、流來(lái)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而降低功率因數(shù)，功率因數(shù)太低將會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)電壓損失增大、電能損耗增加、供電設(shè)備利用率下降的不利影響。因此，電力用戶的功率因數(shù)必須要達(dá)到一定水平（一般要達(dá)到0.9以上），低于這一水平就要進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。2.5.1 計(jì)算功率因數(shù)的方法功率因數(shù)是由負(fù)荷和電源電壓來(lái)決定的，因此功率因數(shù)的計(jì)算方法有多種，如瞬時(shí)功率因數(shù)、平均功率因數(shù)、最大負(fù)荷功率因數(shù)等。（1）瞬時(shí)功率因數(shù)瞬時(shí)功率因數(shù)指在某一時(shí)刻的功率因數(shù)，可有功率因數(shù)表直接讀出也可在同一時(shí)間的有功功率表、電壓表、電流表的讀數(shù)計(jì)算得到，即 （2-11）式中，p為有功功率表的三相功率讀數(shù)（kw），u為電壓表測(cè)得的線電壓讀數(shù)（v），

24、i為電流表測(cè)得的線電流讀數(shù)（a）。瞬時(shí)功率因數(shù)用來(lái)觀察用電設(shè)備功率因數(shù)的變化情況，從而來(lái)確定功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)姆椒?。?）最大負(fù)荷功率因數(shù)最大負(fù)荷功率因數(shù)指在計(jì)算負(fù)荷的情況下得到的功率因數(shù)，即 （2-11）（3）平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)為在某段時(shí)間內(nèi)的功率因數(shù)，計(jì)算如下 （2-12）式中，為有功功率表的讀數(shù)，是某段時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（kwh）；為無(wú)功功率表的讀數(shù)，是某段時(shí)間內(nèi)消耗的無(wú)功電能（kvarh）。2.5.2 提高功率因數(shù)的方法當(dāng)功率因數(shù)達(dá)不到規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)首先考慮提高自然功率因數(shù)再進(jìn)行人工補(bǔ)償。（1）提高自然功率因數(shù)自然功率因數(shù)指不裝設(shè)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置時(shí)的實(shí)際功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的提高

25、是指不裝設(shè)任何功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，采取科學(xué)措施降低用電設(shè)備的無(wú)功功率因數(shù)需求量，使電力系統(tǒng)總功率因數(shù)提高?？梢酝ㄟ^(guò)以下方法來(lái)提高自然功率因數(shù)。 合理選擇電動(dòng)機(jī)的規(guī)格、型號(hào) 避免電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間空載運(yùn)行 定期進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的維護(hù) 合理選擇變壓器的規(guī)格、型號(hào) 改進(jìn)交流接觸器使其節(jié)電運(yùn)行（2）功率因數(shù)的人工補(bǔ)償自然功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)姆秶邢?，因此還需進(jìn)行人工功率補(bǔ)償，主要方法有以下幾種。 并聯(lián)電容器。該方法為有級(jí)補(bǔ)償，具有有功損耗小，運(yùn)行維護(hù)方便，按需增減電容器的補(bǔ)償容量等優(yōu)點(diǎn)。 同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償。目前，同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁裝置已經(jīng)十分成熟，采用同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。 動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?？紤]到一些容量

26、較大的沖擊性負(fù)荷造成的電網(wǎng)電壓波動(dòng)惡劣，功率因數(shù)劇變，一般的自動(dòng)投切裝置相應(yīng)較慢的因素，可以使用容量大、響應(yīng)快的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償。目前，采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)姆椒ㄝ^為普遍。因此，本設(shè)計(jì)也按并聯(lián)電容器補(bǔ)償來(lái)進(jìn)行計(jì)算。2.5.3 并聯(lián)電容器補(bǔ)償（1）補(bǔ)償容量的確定在10kv側(cè)母線補(bǔ)償一般采用固定補(bǔ)償?shù)姆椒?，其補(bǔ)償容量不隨負(fù)荷的變化進(jìn)行投切。補(bǔ)償容量計(jì)算方法如下 （2-13）式中，為補(bǔ)償容量；為平均有功負(fù)荷，= ，為有功負(fù)荷系數(shù)（一般取0.70.75）；為補(bǔ)償前平均功率因數(shù)正切值；為補(bǔ)償后平均功率因數(shù)正切值。（2）補(bǔ)償電容器臺(tái)數(shù)的確定根據(jù)補(bǔ)償容量可以確定補(bǔ)償電容器的臺(tái)數(shù)，其計(jì)算方法如下 （

27、2-14）式中，為每個(gè)電容器的額定容量（kvar）。通過(guò)上式計(jì)算得到的數(shù)值n還需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正，其取值應(yīng)取相近偏大的整數(shù)，若是單相電容器，還應(yīng)取為3的倍數(shù)。本設(shè)計(jì)中對(duì)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)囊笫窃?0kv側(cè)母線上進(jìn)行固定補(bǔ)償，使35kv側(cè)母線功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。計(jì)算如下（1）補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 10kv側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為 10kv側(cè)的功率因數(shù)為 =0.81 變壓器的功率損耗為 =+=+ =6.55+36.9 =51.89kw=63000.1=637.21var35kv側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為 35kv側(cè)的功率因數(shù)為 （2）確定補(bǔ)償容量現(xiàn)要求在35kv側(cè)的功率因數(shù)不低于0.9，而補(bǔ)償裝置安裝在10kv

28、側(cè)，考慮到變壓器損耗，可設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.94來(lái)計(jì)算補(bǔ)償容量。=0.76=0.36= =0.755688.7（0.76-0.36）=1706.61kvar故可選擇型號(hào)bwf-10.5-120-1w的并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，所需臺(tái)數(shù)為故臺(tái)數(shù)n應(yīng)取15實(shí)際補(bǔ)償容量為 （3）補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷與功率因數(shù)10kv側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為 變壓器損耗為=+=6.55+36.9=41.34kw=63000.08=523.04kvar35kw側(cè)總計(jì)算負(fù)荷為 35kv側(cè)功率因數(shù)為 滿足要求。第3章 電氣主接線方案的確定3.1 電氣主接線的基本要求電氣主接線是由高壓電器通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的

29、電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。主接線設(shè)計(jì)代表了變電所電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它的連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。電氣主接線的要求具體表現(xiàn)為：（1）可靠性 主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對(duì)用戶供電的可靠性及供電質(zhì)量，特別是保證對(duì)重要負(fù)荷的供電。（2）靈活性 主接線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況，當(dāng)部分設(shè)備檢修或工作情況發(fā)生變化時(shí)，能夠通過(guò)倒閘操作，做到調(diào)度靈活，不中斷地向用戶供電。在擴(kuò)建時(shí)應(yīng)能很方便的從初期建設(shè)到最終接線。（3）經(jīng)濟(jì)性 主接線系統(tǒng)應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便，在保證滿足技術(shù)條件的要求下，做到經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)省投

30、資。3.2 電氣主接線方案的比較3.2.1 35kv側(cè)接線方案的確定考慮到變電站供電可靠性的要求及本設(shè)計(jì)中用電負(fù)荷的性質(zhì)，35kv側(cè)宜采用雙回架空線路進(jìn)線?，F(xiàn)擬定幾種接線方案進(jìn)行論證比較并最終確定最優(yōu)接線方案。方案 單母線分段接線對(duì)于具有雙回線路供電的線路，通常采用單母線分段接線，如圖3-1所示，可以采用斷路器對(duì)母線進(jìn)行分段。這種接線方式既可以分段單獨(dú)運(yùn)行，也可以并列同時(shí)運(yùn)行。這種接線方式具有供電可靠性較高，對(duì)重要用戶可以從不同分段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一條母線發(fā)生故障時(shí)還能保證另一條母線的正常供電；操作靈活，接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行操作方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，當(dāng)母線出現(xiàn)故障或檢修時(shí)，將有5

31、0%的用戶停電。方案 內(nèi)橋式接線內(nèi)橋式接線是指在兩高壓側(cè)進(jìn)線間連接一個(gè)斷路器，該斷路器跨接在進(jìn)線斷路器的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，如圖3-2所示。該種接線方式對(duì)電源進(jìn)線操作方便，但對(duì)變壓器回路操作不方便。因此，內(nèi)橋式接線適用于電源進(jìn)線線路較長(zhǎng)、變壓器不需要經(jīng)常操作、無(wú)穿越功率的終端變電站。 方案 外橋式接線外橋式接線是指在兩高壓側(cè)進(jìn)線間連接一個(gè)斷路器，該斷路器跨接在進(jìn)線斷路器的外側(cè)，靠近電源側(cè)，如圖3-3所示。該種接線方式對(duì)變壓器操作方便，但對(duì)電源進(jìn)線操作不方便。因此，外僑式接線適用于電源進(jìn)線線路較短、變壓器操作頻繁、有穿越功率的中間變電站。 經(jīng)過(guò)綜合比較分析，方案優(yōu)于方案、，既保證了供電的可靠性，又

32、具有操作靈活方便、運(yùn)行投資少的優(yōu)點(diǎn)。3.2.2 10kv側(cè)接線方案的確定由于本設(shè)計(jì)的一次側(cè)為雙回線路進(jìn)線并且具有兩臺(tái)變壓器，故二次側(cè)應(yīng)采用單母線分段的接線方式，如圖3-4所示。這種接線方式可以實(shí)現(xiàn)較高的供電可靠性，并且具有所用設(shè)備少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)、靈活的優(yōu)點(diǎn)。 第4 章 短路電流計(jì)算4.1短路電流計(jì)算的意義供配電系統(tǒng)中的短路，是指不同相之間，相對(duì)中線或地線之間的直接金屬性連接。短路是電力系統(tǒng)中常發(fā)生的故障，短路電流直接影響電器的安全，危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。三相交流系統(tǒng)的短路類型主要有單相短路、兩相短路、兩相接地短路、三相短路，其中，三相短路最為嚴(yán)重。進(jìn)行短路電流計(jì)算可以為母線、線纜、電氣設(shè)

33、備的選擇，繼電保護(hù)整定，采取限流措施等提供主要數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)對(duì)不同點(diǎn)的短路電流進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算。4.2 短路電流的計(jì)算方法電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，只要求出短路電流周期分量有效值，就可計(jì)算有關(guān)短路的所有物理量。短路電流的計(jì)算方法主要用有名制法和標(biāo)幺制法，而供配電系統(tǒng)具有多個(gè)電壓等級(jí)，用有名制法計(jì)算短路電流時(shí)須將所有元件的阻抗歸算到統(tǒng)一電壓等級(jí)，這樣一來(lái)，計(jì)算尤為不便。因而，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常采用標(biāo)幺制法。4.2.1 標(biāo)幺制法所謂標(biāo)幺值就是用相對(duì)值表示元件的物理量，即 （4-1） 標(biāo)幺值是一個(gè)相對(duì)值，沒(méi)有單位。電壓、電流、容量、阻的標(biāo)幺值分別為 、基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流、基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)阻抗也應(yīng)遵循功率方程

34、和電壓方程。所以，4個(gè)基準(zhǔn)值中只有兩個(gè)是獨(dú)立的，通常選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓作為給定值，然后計(jì)算出基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)阻抗，即 （4-2） （4-3）基準(zhǔn)值的選取時(shí)任意的，但是為了計(jì)算方便，通常取100mva為基準(zhǔn)容量，取線路平均額定電壓為基準(zhǔn)電壓為給定值，即， 。本變電所的短路電流計(jì)算采取簡(jiǎn)單的方法，全部按照全分裂運(yùn)行（35kv和10kv母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開）情況進(jìn)行計(jì)算。不考慮故障時(shí)并列運(yùn)行情況下的短路。4.2.2 各元件阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算在計(jì)算短路電流之前，應(yīng)先計(jì)算出各元件的阻抗的標(biāo)幺值。該設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)圖如下取基準(zhǔn)容量sd=100mva，基準(zhǔn)電壓ud=uav，則各元件阻抗標(biāo)幺值為線路l1 、l2

35、變壓器t1 、t1 線路l3-l14阻抗計(jì)算過(guò)程略，現(xiàn)將其計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)于下列表格中 表4-1 各線路阻抗標(biāo)幺值線路序號(hào)阻抗標(biāo)幺值線路序號(hào)阻抗標(biāo)幺值l50.036l110.435（續(xù)表）l60.022l120.029l70.029l130.236l80.290l140.470l90l150.326l100.360l160.654.2.3 三相短路電流的計(jì)算由圖4-1所示的供電系統(tǒng)圖可以做出短路電流計(jì)算等效電路圖，即（1）k1點(diǎn)三相短路時(shí) 短路回路總阻抗的標(biāo)幺值 k1點(diǎn)所在電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電流 k1點(diǎn)短路電流各量 （2）k2點(diǎn)三相短路時(shí) 短路回路總阻抗的標(biāo)幺值 k2點(diǎn)所在電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電流 k2點(diǎn)短

36、路電流各量（3）k3點(diǎn)三相短路時(shí) 短路回路總阻抗的標(biāo)幺值 k3點(diǎn)所在電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電流 k3點(diǎn)短路電流各量 表4-2 各點(diǎn)三相短路參數(shù)匯總表短路點(diǎn)序號(hào)短路電流有效值ik（ka）短路沖擊電流ish（ka）三相短路容量s（mva）k15.3813.72345k23.749.5468k33.639.2666第5章 變電站電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)5.1電氣設(shè)備選擇的意義及原則5.1.1 電氣設(shè)備選擇的意義電氣設(shè)備的選擇是變電站設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，其選擇合理與否將直接影響整個(gè)系統(tǒng)能否安全可靠的運(yùn)行。因此，電氣設(shè)備的選擇對(duì)整個(gè)變電站的設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。5.1.2 電氣設(shè)備選擇的一般原則電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)

37、備是在一定的電壓、電流、頻率和工作環(huán)境條件下運(yùn)行的。電氣設(shè)備的選擇不僅要滿足在正常工作時(shí)能夠安全可靠運(yùn)行，適應(yīng)所處位置環(huán)境的要求，而且要滿足在短路故障時(shí)不致?lián)p壞的條件。另外，在技術(shù)合理的情況下要滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)情況與供應(yīng)能力統(tǒng)籌兼顧，條件允許時(shí)優(yōu)先選用先進(jìn)設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下原則。（1）按環(huán)境條件和工作要求選擇設(shè)備型號(hào)（2）按正常工作條件選擇電氣設(shè)備的額定電壓和額定電流 額定電壓的選擇 電氣設(shè)備的額定電壓不應(yīng)低于其所在線路的電壓，即 （5-1） 額定電流的選擇 電氣設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于通過(guò)他的最大負(fù)荷電流或計(jì)算電流，即 或 （5-2） （3）按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)

38、穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電氣設(shè)備的極限通過(guò)電流應(yīng)不低于設(shè)備安裝處的短路沖擊電流，即 （5-3） 熱穩(wěn)定性的校驗(yàn) 電氣設(shè)備所允許的短時(shí)發(fā)熱不應(yīng)小于設(shè)備安裝處的最大短路發(fā)熱，即 （5-4）式中，為電氣設(shè)備的t秒熱穩(wěn)定電流,t為熱穩(wěn)定時(shí)間。（4）開關(guān)電器斷流能力校驗(yàn) 開關(guān)電器（如斷路器、負(fù)荷開關(guān)、熔斷器等）負(fù)責(zé)切斷短路電流等工作，必須可靠切斷通過(guò)的最大短路電流。因此，開關(guān)電器必須校驗(yàn)其斷流能力，其斷流容量不應(yīng)小于設(shè)備安裝點(diǎn)的最大三相短路容量，即 （5-5）或 式中，、為開關(guān)電器的最大開斷容量和開斷電流。5.2高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，其選擇應(yīng)滿足工作可靠、有足夠

39、的開斷能力、動(dòng)作迅速、能夠自動(dòng)重合閘、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理的基本要求。5.2.1 35kv側(cè)高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)（1）變壓器一次側(cè)計(jì)算電流的計(jì)算(2) 根據(jù)設(shè)備的工作環(huán)境、額定電壓、額定電流初選高壓斷路器的型號(hào)，查表得表5-1 主變一次側(cè)斷路器參數(shù)型號(hào)額定電壓（kv）額定電流（a）開斷電流（ka）極限通過(guò)電流峰值（ka）熱穩(wěn)定電流（ka）固有分閘時(shí)間（s）合閘時(shí)間（s）ln2-35351600256325（4s）0.060.15(3) 各主要參數(shù)的校驗(yàn) 熱穩(wěn)定性的校驗(yàn) 由于 ，故熱穩(wěn)定性符合要求。 動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)由于 ,故動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。 斷流能力的校驗(yàn)由于 ，故斷流能力符合要求。表5-2

40、高壓斷路器選擇校驗(yàn)表序號(hào)ln2-35選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)合格135kv35 kv合格21600a105.00a合格325ka5.382ka合格463ka13.72ka合格52500ka2s46.60 ka2s合格5.2.2 10kv側(cè)高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)(1) 變壓器二次側(cè)計(jì)算電流的計(jì)算(2) 根據(jù)設(shè)備的工作環(huán)境、額定電壓、額定電流初選高壓斷路器的型號(hào)，查表得表5-3 主變二次側(cè)斷路器參數(shù)型號(hào)額定電壓（kv）額定電流（a）開斷電流（ka）極限通過(guò)電流峰值（ka）熱穩(wěn)定電流（ka）固有分閘時(shí)間（s）合閘時(shí)間（s）zn5-10/63010630205020（2s）0.05

41、0.1(3) 各主要參數(shù)的校驗(yàn) 熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)由于 ，故熱穩(wěn)定性符合要求。 動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)由于 ,故動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。 斷流能力的校驗(yàn)由于 ，故斷流能力符合要求。表5-3 高壓斷路器選擇校驗(yàn)表序號(hào)zn5-10/630選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)合格110kv10 kv合格2630a353.19a合格（續(xù)表）320ka3.74ka合格450ka9.54ka合格5800ka2s22.38ka2s合格5.3 高壓隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn) 高壓隔離開關(guān)主要用于電氣隔離而不能分?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流和短路電流，故對(duì)其進(jìn)行選擇時(shí)只需考慮額定電壓、額定電流及其動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)。5.3.1 35k

42、v側(cè)高壓隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)(1) 根據(jù)設(shè)備的工作環(huán)境、額定電壓、額定電流初選高壓隔離開關(guān)型號(hào)，查表得表5-4 主變一次側(cè)隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓（kv）最高工作電壓（kv）額定電流（a）10s熱穩(wěn)定電流（ka）動(dòng)穩(wěn)定電流（ka）gn1-35/6303540.56301450(2) 各主要參數(shù)的校驗(yàn) 熱穩(wěn)定性的校驗(yàn) 設(shè)由于 ，故熱穩(wěn)定性符合要求。 動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)由于 ,故動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。表5-5 高壓隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)表序號(hào)ln2-35選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)合格135kv35 kv合格2630a105.00a合格350ka13.72ka合格41960ka2s46.60ka

43、2s合格5.3.2 10kv側(cè)高壓隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)（1）根據(jù)設(shè)備的工作環(huán)境、額定電壓、額定電流初選高壓隔離開關(guān)型號(hào)，查表得表5-6 主變一次側(cè)隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)額定電壓（kv）最高工作電壓（kv）額定電流（a）5s熱穩(wěn)定電流（ka）動(dòng)穩(wěn)定電流（ka）gn-10t/4001011.54001440(2) 各主要參數(shù)的校驗(yàn) 熱穩(wěn)定性的校驗(yàn) 設(shè)由于 ，故熱穩(wěn)定性符合要求。 動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)由于 ,故動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。表5-7 高壓隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)表序號(hào)gn-10t/400選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)合格110kv10 kv合格2400a353.19a合格340ka9.54ka合格49

44、80ka2s22.38ka2s合格5.4 高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)熔斷器沒(méi)有觸頭，其分?jǐn)喽搪冯娏骱笕垠w熔斷，因此不需要校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，只需校驗(yàn)斷流能力。高壓熔斷器的選擇應(yīng)遵循以下原則。(1) 熔斷器的額定電壓應(yīng)等于線路的額定電壓，即 (5-6) (2) 熔體的額定電流不應(yīng)小于線路的計(jì)算電流，即 （5-7)(3) 熔斷器的額定電流不應(yīng)小于熔體的額定電流,即 (5-8) (4) 熔斷器斷流能力的校驗(yàn) 對(duì)于限流式熔斷器，需斷開的短路電流是,其斷流能力應(yīng)滿足 (5-9)對(duì)于無(wú)限大容量系統(tǒng)，。 對(duì)于非限流式熔斷器，需斷開的短路電流是，其斷流能力上限應(yīng)滿足 (5-10) 斷流能力下限應(yīng)滿足 （5-11）

45、5.4.1 35kv側(cè)高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)(1) 根據(jù)設(shè)備的工作環(huán)境、額定電壓、額定電流初選高壓熔斷器型號(hào)，查表得表5-8 35kv側(cè)熔斷器參數(shù)型號(hào)額定電壓（kv）最高工作電壓（kv）額定電流（a）額定斷流容量（mva）rn2-353540.50.51000(2) 各主要參數(shù)的校驗(yàn)由于 ,故斷流能力符合要求。表5-9 高壓熔斷器選擇校驗(yàn)表序號(hào)rn2-35選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)合格135kv35kv合格228.57ka5.38ka合格5.4.2 10kv側(cè)高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)(1) 根據(jù)設(shè)備的工作環(huán)境、額定電壓、額定電流初選高壓熔斷器型號(hào)，查表得表5-10 10kv側(cè)熔

46、斷器參數(shù)型號(hào)額定電壓（kv）最高工作電壓（kv）額定電流（a）額定斷流容量（mva）rn2-101011.50.51000(2) 各主要參數(shù)的校驗(yàn)由于 ,故斷流能力符合要求。表5-11 高壓熔斷器選擇校驗(yàn)表序號(hào)rn2-10選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)合格110kv10kv合格2100ka3.74ka合格5.5 互感器的選擇與校驗(yàn)互感器是電流互感器與電壓互感器的合稱，它是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件?；ジ衅鲗?shí)質(zhì)上是一種特殊的變壓器，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理與變壓器基本相同，它可以分別向測(cè)量?jī)x表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，正確反應(yīng)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況?；ジ衅鞯淖饔檬牵海?/p>

47、1）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，供給測(cè)量?jī)x表及繼電器的線圈；（2）使測(cè)量?jī)x表、繼電器等二次設(shè)備與一次高電壓部分隔離，且互感器二側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全；（3）使儀表核電電氣標(biāo)準(zhǔn)化。5.5.1 電流互感器的選擇與校驗(yàn)電流互感器選擇的一般原則有：（1）型號(hào)的選擇 根據(jù)設(shè)備安裝地點(diǎn)條件和工作要求選擇電流互感器的型號(hào)；（2）額定電壓的選擇 電流互感器的額定電壓不應(yīng)低于裝設(shè)點(diǎn)線路的額定電壓；（3）變比的選擇 電流互感器一次側(cè)額定電流為202000a，二次側(cè)的定電流均為5a。計(jì)量用電流互感器一次側(cè)額定電流不應(yīng)低于裝設(shè)點(diǎn)線路的計(jì)算電流，即，保護(hù)用電流互感器應(yīng)將變比選大些；（4）準(zhǔn)確度的選擇 計(jì)量用電流互感器的準(zhǔn)確度應(yīng)選為0.20.5級(jí)