1、廣平礦區35kV電房設計摘要隨著國民經濟的快速發展和現代工業建設的不斷推進，對電力系統的要求也在不斷提高，因此對于電力系統的重要組成部分-電房的設計也要不斷推陳出新，因為只有這樣才能滿足不斷增長的用電負荷要求，以及適應復雜多變的用電環境。對于企業而言，進行技術革新，提高產品的利用率，降低產品的能耗，就顯得更加尤為重要。本次畢業設計是廣平礦區35kV電房設計，主要是針對蘇橋煤礦的用電需求，該地區供電電壓低，用電管理比較混亂，嚴重影響了礦井生產建設，因此建設這項工程是根據礦區生產和建設的需要，對地方經濟的協調發展具有非常重要的意義。本次畢業設計是從工程的角度出發，依照工廠供電系統設計的原則和方法，

2、同時遵循國家的最新標準和設計規范，在分析任務書上規定的負荷資料同時，并結合實際生產的具體情況，綜合考慮各個方面的要素，從而確定電氣主接線的設計以及主變壓器的容量，臺數、接線方式以及中性點運行方式。然后在此基礎上對系統進行短路點設置，從而進行短路電流計算，并根據其計算結果對斷路器、互感器、熔斷器等高壓電器以及母線、架空線路進行選型和校驗。此外還要對整個系統進行接地裝置和防雷規劃，從而完成電氣一次部分設計。關鍵詞：電房設計，電氣主接線，短路電流計算，設備選型The Design of 35kV Electricity Room in Guangping Mining AreaABSTRACTWit

3、h the rapid development of economy and the modern industrial construction, the require of power system is constantly improving. Therefore, the design of electric room which is an important part of power system is also need to improve constantly. Only in this way can we meet the need of growing elect

4、ricity loads and adapt to the complex and changing electricity environment. Speaking of the enterprise， innovation, improving the utilization rate of production, reducing the energy consumption of production, becomes even more important. This graduation design is the design of 35kV electricity room

5、in Guangping mining area which mainly aims at the electricity demand of SuQiao coal. The power supply voltage of this area is very low and the power management is chaotic，which seriously impact the production and construction. Therefore, the construction of this project is according to the need of p

6、roduction and construction of mine, also it have an important meaning in the coordinated development of local economy.This design start from the perspective of engineering, according to the principle and method of the design of power supply system of factory，While follow the latest national standard

7、s and design specification. On the analysis of load material which is ruled on mission book, and combining the actual situation of production，considering various factors， so as to determine the design of main electrical wiring, the capacity and sets of main transformer and the working way of neutral

8、 point. Then，after this basis, work for short-circuit point setting short-circuit current calculation, and conduct selection and calibration of circuit breaker， transformer， fuse etc high voltage apparatus and generatrix and overhead lines according to the calculation results. In addition, setting t

9、he grounding device and the planning of lightning protection to the whole system, thus the electrical design of primary side is substantially completed.Keywords: electrical systems design , Main electrical wiringShort-circuit current calculation, Equipment selection目 錄摘要IABSTRACTII第一章 緒論11.1 本課題的背景與

10、意義11.2 本課題的目的與任務11.3 本課題的現狀與發展11.4 本課題的主要內容2第二章 主接線的設計32.1 引言32.2 電氣主接線的設計原則32.3 電氣主接線的設計要求32.4 方案的擬訂及比較42.4.1 方案一 單母線接線42.4.2 方案二 單母線分段接線52.4.3 方案三 單母線分段帶旁路母線接線62.4.4 方案四 橋形接線62.5 電氣主接線選擇72.5.1 負荷等級劃分72.5.2 方案分析72.6 小結8第三章 變壓器的設計93.1 引言93.2 主變壓器臺數的選擇93.3 主變壓器容量的確定93.3.1 主變壓器容量的選擇93.3.2 主變壓器容量的校驗103

11、.4 主變壓器型式的選擇113.4.1 相數選擇113.4.2 繞組數選擇113.4.3 繞組連接方式選擇113.4.4 調壓方式選擇113.4.5 冷卻方式選擇123.5 站用變壓器的設計123.6 小結13第四章 短路電流的計算144.1 引言144.2 短路電流計算的基本假設144.3 短路電流計算過程144.3.1 短路點的設置144.3.2 求各元件的電抗標么值154.4 小結22第五章 電氣設備的選擇與校驗235.1 引言235.2 電氣設備選型的原則235.3 斷路器的選擇與校驗23斷路器的選擇23斷路器的校驗255.4 隔離開關選擇與校驗265.4.1 隔離開關的選擇265.4

12、.2 隔離開關的校驗265.5 高壓熔斷器的選擇和校驗275.6 電壓互感器的選擇和校驗285.7 電流互感器的選擇和校驗28電流互感器的選擇285.7.2 電流互感器的校驗295.8 母線及架空線的選擇和校驗305.8.1 母線的選擇與校驗305.8.1.1 母線的選擇（按長期發熱允許電流選擇）305.8.1.2 母線的校驗315.8.2 35kV架空線路的選擇與校驗325.8.2.1 35kV架空線路的選擇（按經濟電流密度選擇）325.8.2.2 35kV架空線路的校驗（按最大長期工作電流校驗）335.9 電氣設備選型匯總345.10 小結34第六章 接地裝置與防雷設計366.1 引言36

13、6.2 接地概述366.2.1 接地的要求366.2.2 接地的種類366.3 防雷設計376.3.1 避雷器的選擇376.3.2 直擊雷保護386.3.2.1 保護對象386.3.2.2 防雷措施386.3.3 感應雷保護386.4 小結39結論40致謝42參考文獻43附錄144第一章 緒論1.1 本課題的背景與意義電力工業是國民經濟發展的基礎工業和先行工業，為國民經濟快速、穩定發展提供足夠的動力，其發展水平可以說是反映國家經濟發展水平的重要標志之一。電房是電力系統的一個重要組成部分，是電力系統中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調整電壓的電力設施，是電力系統中電能傳輸必不可少的環節。

14、本次畢業設計中電房位于福建省永安煤業公司蘇橋煤礦后山，建設此工程是根據礦區生產和建設的需要，結合礦區所在地的實際情況并充分考慮社會化、市場化，對地方經濟的協調發展具有重要意義。對于一座煤礦工程而言，供電設計質量， 會直接影響到日后礦區的生產與發展。若能建設一個高質量的供電系統，則有利于工業的快速發展，可以大大增加產量，提高勞動生產率，改善工人的勞動條件，加強保護措施，有利于實現生產過程自動化。因此，本課題的設計對于發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。1.2 本課題的目的與任務本課題的目的與任務是對廣平礦區35kV電房進行一次系統設計，根據大學的理論知識與相關參考文獻的查閱，并對實

15、際工程資料的分析，樹立工程觀念，了解現代新型變電所發電、變電和輸電的電氣部分特點，新理論、新技術和新設備在變電所電氣系統中的應用，從而掌握電房一次系統設計的內容和方法，并在分析、計算和解決實際工程能力等方面得到鍛煉，為將來從事電氣設計工作積累經驗。1.3 本課題的現狀與發展電房的研究，國外一些發達國家進行得比中國要早的多，因此其技術也領先于中國。對于這一領域，電力系統變電所綜合自動化，是當今社會發展的趨勢。變電所綜合自動化系統就是將變電所的繼電保護裝置、控制裝置、測量裝置、信號裝置綜合為一體，以全微機化的新型二次設備替代機電式的二次設備，用不同的模塊化軟件實現機電式二次設備的各種功能，用計算機

16、局部網絡通信替代大量信號電纜的連接，通過人機接口設備實現變電所的綜合自動化管理、監視、測量、控制及打印記錄等所有功能，以實現功能綜合化、結構微機化、操作監視屏幕化、運行管理智能化。國外變電站綜合自動化系統的研究工作始于70年代，在1975年日本就開始研究用于配電變電站的數字控制，并于1980年開始商品化。之后世界各國越來越重視這方面的研究工作，參與的國家和公司越來越多，如德國西門子公司、ABB公司、AEG公司，美國的GE公司、西屋公司，法國的阿爾斯通公司等。其中德國西門子公司于1985年研制成功第一套綜合自動化LSA678系統，此后在德國和歐洲陸續投運了300多套該系統。在我國，隨著經濟的蓬勃

17、發展，電網的規模越來越大，電壓越來越高，因而要求更多地采用遠方集中控制，即采用自動化控制模式，以提高勞動生產率和運行可靠性，這樣也直接促進了我國對變電站綜合自動化的研究。根據國家電力公司對農村電網建設與改造技術原則的總體要求，電網建設與改造要同調度自動化、配電自動化、變電所無人值班、無功優化結合起來，以逐步實現電網自動化。近幾年來，大規模集成電路技術和通信技術迅猛發展，16位、32位單片機及Pentium微處理器問世，網絡技術，現場總線等的出現，使得變電站綜合自動化系統的功能不斷完善1。1.4 本課題的主要內容本課題是廣平礦區35kV電房設計。論文共分為六章，分別對電房一次設計的各個方面進行闡

18、述。 第一章主要介紹了課題的背景與意義，闡述了電房設計對電力系統的重要意義。還介紹了本課題在國內外的歷史與發展概況，了解到電房的發展歷程，也從中看出了電房的巨大潛力和發展空間。此外，還介紹了本課題的主要內容、目的與任務。第二章先講述了主接線在電房設計中具有重要意義，并概述了四種常見的主接線形式，對此分別列舉了其優缺點，然后根據實際工程，從可靠性、靈活性和經濟性出發，對四種接線形式進行綜合比較，最終確定本設計的主接線型式為單母線分段接線。第三章根據文獻規范要求與對實際工程的負荷資料分析，并考慮到未來510年遠期的規劃，從而確定主變壓器的臺數為兩臺，容量為8000kVA。確定主變壓器的型式之后，再

19、對主變壓器的相數、繞組數、繞組連接方式、調壓方式、冷卻方式等進行選擇并確定。此外，對站用變的臺數、容量和型式進行選擇。第四章概述了短路電流計算的必要性和其基本假設。另外分析與確定短路點的位置，并分別從最大運行方式和最小運行方式下進行計算。本課題短路電流的計算方法是用標幺值法，計算出總電抗值，并推導出短路電流值與沖擊電流值等。第五章是電房設計的重要內容，也是難點所在。本章所涉及到的電氣設備包括斷路器、隔離開關、高壓熔斷器、互感器、母線及架空線。先通過額定電壓、電流等參數初定設備的型號，并根據第四章短路電流的計算結果對設備進行校驗，并考慮到是否符合實際工程情況，才最終確定下來。第六章大致介紹了接地

20、裝置的概念、要求與種類，以及防雷設計的意義，避雷器的選擇和直擊雷、感應雷的保護措施。本章中著重講到接地裝置與防雷設計并非絕對的，不能一概而論，需要因地制宜。第二章 主接線的設計2.1 引言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，成為傳輸強電流、高電壓的網絡。主接線的確定對電力系統整體及發電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。因此，主接線是一個綜合性的問題，必須正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經濟比較，合理確定主接線的方案。2.2 電氣主接線的設計原則在選擇

21、電氣主接線型式時，應以下列各點作為設計依據：（1）發電廠、變電所在電力系統的地位和作用；（2）發電廠、變電所的分期和最終建設規模；（3）負荷大小和重要性；（4）系統備用容量大??；（5）系統專業對電氣主接線提供的具體資料2。2.3 電氣主接線的設計要求對于電氣主接線的要求，大致有以下幾點：（1）可靠性：主接線的接線形式必須保證供電可靠，這是其最基本的要求。在分析可靠性時要考慮到發電廠、變電所在電力系統中的地位和作用，用戶的負荷性質和類別，設備制造水平等等?？煽啃砸笥幸韵聨追矫妫?斷路器檢修時，不影響對系統的供電； 斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停電回路數和停電時間，并對一級負荷和大部

22、分二級負荷保持不間斷供電； 盡量避免發電廠、變電所全部停電的可能性； 大型機組突然停運時，盡可能保持對電力系統的穩定運行。（2） 靈活性：電氣主接線要能適應各種運行狀態，并能靈活地進行運行方式的轉換。對于靈活性的要求有： 調度時，可靈活的投入和切除發電機、變壓器及線路，調配電源和負荷，滿足系統在各種運行方式的調度； 檢修時，可方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，不致影響電力網的運行； 擴建時，容易從初期接線過渡到最終接線，改造工作量較少，盡可能不影響連續供電或停電時間較短。（3）經濟性：電氣主接線應該在滿足可靠性和靈活性的基礎上，再考慮其經濟性。經濟性的要求如下： 投資省，電氣主接線應簡單

23、清晰，盡量節省一次、二次設備和控制電纜投資，盡量限制短路電流，選擇價格合理的電氣設備； 占地面積小，電氣主接線的設計要為配電裝置的布置創造條件，盡量使占地面積減?。?電能損耗少，經濟合理的選擇變壓器的型式（如雙繞組、三繞組或自耦變壓器）、容量和臺數，避免因兩次變壓而增加電能損失。2.4 方案的擬訂及比較2.4.1 方案一 單母線接線圖2-1 單母線接線G電源進線；QF斷路器； W母線；QS隔離開關；QE接地開關；WL出線只有一組母線的接線稱為單母線接線。在變電所中，其供電電源是變壓器或高壓進線回路。單母線接線中母線既可以保證電源并列工作，也可以保證任何一條出線都可以從電源G1或G2中獲得電能。

24、每條回路中都裝有斷路器和隔離開關，可以開斷或接通電路。各回路輸送功率不一定會相等，應盡量使負荷均衡地分配到母線上，以減少功率在母線上的傳輸。優點：接線簡單清晰，設備較少，經濟性好，操作比較方便，便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：可靠性和靈活性較差，當主要電氣元件出現故障或進行檢修時，必須斷開它所接的電源，所有回路均要停止運行，這樣會使整個配電裝置停電。此外，單母線接線調度不方便，電源只能并列運行，而不能分列運行，若線路側發生短路時，有較大的短路電流產生。2.4.2 方案二 單母線分段接線圖2-2 單母線接線單母線分段接線對重要用戶來說可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。單母線是用分段

25、斷路器QFD進行分段的，為了防止因電源斷開而引起的停電，可以在分段斷路器QFD上安裝備用電源自動投入裝置，這樣在任一分段的電源斷開時，會將QFD自動接通。優點：供電可靠性較高，單母線分段有兩個電源供電。當一段母線發生故障，分段斷路器會自動將故障段切除，而正常段母線則繼續供電，這樣保證不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線內停止供電。若出線為雙回路時，常使架空出線呈交叉跨越，使整個母線系統可靠性受到限制。此外占地面地大，投資較多。2.4.3 方案三 單母線分段帶旁路母線接線圖2-3 單母線分段帶旁路母線接線單母線分段帶旁路母線接線常采用以分段斷路器兼

26、作旁路斷路器的接線。兩段母線均可帶旁路母線，正常運行時旁路母線W2不帶電，以單母線分段方式進行。當QF1作為旁路斷路器運行時，1、2段母線可分別按單母線方式運行，也可以通過隔離開關QS5合并為單母線運行。優點：供電可靠性和靈活性高。增設旁路母線可以在檢修出線斷路器時不會中斷該回路供電。缺點：增設旁路母線，即多裝了價格高的斷路器和隔離開關，增加了投資，占地面積大，操作也相對復雜。2.4.4 方案四 橋形接線圖2-4 橋形接線（1）內橋線路的特點： 線路操作方便； 正常運行時變壓器操作復雜； 橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元間失去聯系。內橋接線試用于兩回進線兩回出線且線路較長，故障可

27、能性較大和變壓器不需要經常切換運行方式的發電廠和變電站中。（2）外橋接線的特點： 變壓器操作方便； 線路投入與切除時，操作復雜； 橋回路故障或檢修時全廠分列為兩部分，使兩個單元之間失去聯系。外橋接線適用于兩回進線兩回出線且線路較短，故障可能性較小和變壓器需要經常切換，且線路有穿越功率通過的發電廠和變電站中。2.5 電氣主接線選擇2.5.1 負荷等級劃分根據用電設備在工業生產中的作用，以及供電中斷對人身和設備安全的影響，電力負荷通常可分為三個等級：一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡，或重大設備損壞難以修復帶來極大的政治經濟損失；二級負荷：中斷供電將造成設備局部破壞，或生產流程紊亂且需較長時間才能恢

28、復，或大量產品報廢、重要產品大量減產造成較大經濟損失；三級負荷：不屬于一級和二級負荷的一般電力負荷3-6。 2.5.2 方案分析本設計的變電所位于福建省永安煤業公司蘇橋煤礦后山，主要負責向煤礦供電，煤礦大部分是井下作業，比如煤礦工人從礦井中的進出等等，煤礦變一旦停電就可能造成人身死亡等重大事故，所以應該屬于一級負荷。對于方案一，單母線接線可靠性低，當母線故障時，各出線均要全部停電，因此不能滿足一級負荷供電的要求，故不采納；對于方案四，橋形接線只適合二進二出的情況，而本工程是四條進線三回出線，因此也并不適合；對于方案二和方案三來說，都可以保證供電的可靠性，方案二適合3560kV主接線時，出線回路

29、小于8回；方案三適合進出線不多，容量不大的中小型發電廠和電壓為35110kV的變電所，均符合主接線設計的要求，相比之下，方案三的供電可靠性要比方案二高，但由于加設旁路母線也帶來了倒閘操作復雜等負面影響，即方案三靈活性要低于方案二。從經濟性來講，方案三多了旁路母線，即多裝了斷路器和隔離開關，其投資大大超過了方案二，且根據參考文獻7可知：當635kV配電裝置采用手車式高壓開關柜時，不宜設置旁路母線。因此綜合考慮，本設計的主接線為單母線分段形式。其主接線圖見附圖。2.6 小結本章主要介紹四種常用的電氣主接線基本形式，分別列舉其優缺點，并從可靠性、靈活性、經濟性三個方面進行綜合比較，最終確定了單母線分

30、段接線形式。而電氣主接線的確定將對主要電氣設備的選擇、配電裝置布置等的擬定起著決定性的關系，為下面章節奠定了基礎。第三章 變壓器的設計3.1 引言在變電所中，用來向電力系統或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。只供本所用的照明、保護、微機、試驗和其他日常及應急的變壓器，稱為站用變壓器。所謂的主變壓器是整個電房一次設計中最重要的設備之一。合理選擇主變壓器不僅可以減少投資，減少運行電能的損耗，而且可以提高供電可靠性，改善電網穩定性能，此外還影響到以后的擴建。因此主變壓器的選擇需要進行全方位考慮，既要滿足近期負荷的需求，也要考慮到未來的擴建方案。3.2 主變壓器臺數的選擇由參考文獻7可知：在有一、二

31、級負荷的變電所中，宜裝設兩臺主變壓器，當技術經濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變壓器。若變電所可由中、低壓側電力網取得足夠容量的備用電源時，可裝設一臺主變壓器。（1）對大城市郊區的一次變電所，在中、低壓側已構成環網的情況下，變電所以裝設兩臺主變為宜；（2）一般情況下220kV及以下的變電所裝設2臺主變壓器。本工程的負荷為一級負荷，而且不止一條進線，為了保證對礦區的供電可靠性，確定本設計選用兩臺主變壓器。3.3 主變壓器容量的確定3.3.1 主變壓器容量的選擇根據工程上煤礦區對本變電所供電負荷的資料，最大負荷可達6300kW，此外還要考慮到主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規劃負荷選擇。 因

32、此可預估10年后滿足最大負荷的主變壓器容量為： （3-1）式中：Kt負荷同時率（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各負荷與10kV各負荷之間取0.9、站用負荷取0.85），本設計取0.9；%負荷年增長率，本設計取6%； n年限，本設計取10；%電壓等級電網的線損率，一般取5%；P各用戶的最大負荷； cos功率因數。由參考文獻7可知： 在有兩臺及以上主變壓器的變電所中，宜裝設兩臺容量相同可互為備用的所用變壓器。如能從變電所外引入一個可靠的低壓備用所用電源時，亦可裝設一臺所用變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于60%的全部負荷，并保證用戶的一

33、、二級負荷。因此本設計中：0.6×11846.46kVA=7107.876 kVA考慮到本礦區的發展情況，礦井不斷延伸，負荷不斷增加，因此選擇變壓器的型號為SZ10-8000/35，即額定容量為8000kVA。3.3.2 主變壓器容量的校驗根據工程資料：本工程位于福建省永安煤業公司蘇橋煤礦后山，空氣污染輕微，海拔800米，最高氣溫40，最低氣溫5，平均氣溫34，土壤溫度25。則：0.6×11846.46/0.975=7290.13kVA<8000kVA即選擇變壓器的容量滿足要求。3.4 主變壓器型式的選擇3.4.1 相數選擇容量為300MW及以下機組單元連接的主變壓器

34、和330kV及以下電力系統中，一般都應選用三相式變壓器。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式變壓器投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結構較簡單，運行維護較方便。因此本項目35kV電房設計在滿足供電可靠性的前提下，為減少投資，故選用三相變壓器。3.4.2 繞組數選擇國內電力系統中采用的變壓器按其繞組數分有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等變壓器，對深入引進負荷中心，具有直接從高壓變為低壓供電條件的變電站，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。本設計變電所有35kV、10kV兩個電壓等級且是一座降壓變電所，宜選用雙繞組普通式變壓器。3.4.3 繞組連接方式選擇

35、變壓器繞組連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統中采用的繞組連接方式只有“Y”連接和“D”連接，在我國110kV及以上電壓側，變壓器三相繞組都采用“YN”連接，35kV側采用“Y”接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV及以下電壓，變壓器繞組都采用“D”連接。為了考慮系統或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素，根據以上繞組連接方式的原則，本設計選用“Y，d11”常規連接的變壓器連接組別。3.4.4 調壓方式選擇為了確保變電所供電量，電壓必須維持在允許范圍內，這就要求對變壓器進行調壓。所謂的調壓是通過用分接開關切換變壓器的分接頭，改變變壓器高壓側繞組匝數，從而

36、改變其變比，實現電壓調整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調壓，變壓器分接頭較少，且必須在停電情況下才能調節，調整范圍通常在±22.5%以內；另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓，變壓器分接頭較多，且分接頭可帶負荷調節，調整范圍可達30%，但其結構較復雜，價格較貴，并且有載調壓變壓器不能并聯運行，因為有載分接開關的切換不能保證同步工作9。根據本設計變壓器配置，應選用無載調壓。3.4.5 冷卻方式選擇（1）自然風冷卻：一般適用于7500kVA及以下小容量變壓器，為使熱量散發到空氣中，裝有片狀或管型輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。（2）強迫空氣冷卻：容量10000kVA的變壓器，在絕

37、緣允許的油箱尺寸下，當有輻射器的散熱裝置仍達不到要求時，常采用人工風冷。在輻射器管間加裝數臺電動風扇，用風吹冷卻器，使油迅速冷卻，加速熱量散出，風扇的啟?？梢宰詣涌刂疲嗫扇斯げ僮?。（2）強迫油循環水冷卻：在單方面加強表面冷卻還達不到預期的冷卻效果時，可采用潛油泵強迫油循環，讓水對油管道進行冷卻，把變壓器中熱量帶走。在水源充足的條件下，采用這種冷卻方式散熱效率高，有利于節省材料、減少變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統和有關附件且對冷卻器的密封性能要求較高。（4）強迫油循環導向風冷卻：利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯的油管中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，二變壓器上

38、層熱油用潛油泵抽出，經過水冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構成變壓器的油循環。（5）水內冷變壓器：變壓器繞組用空心導體制成，在運行中將純水注入空心繞組中，借助水的不斷循環將變壓器中熱量帶走，但水系統比較復雜且變壓器價格比較高8。本設計變電所主變壓器的容量為8000kVA，根據上述資料，為使主變的冷卻方式既能達到預期的冷卻效果，且又簡單、經濟，因此選用強迫空氣冷卻方式。3.5 站用變壓器的設計站用變壓器的選擇主要考慮高壓變壓器和啟動備用變壓器的選擇，其內容包括變壓器的臺數、型式、額定電壓、容量和阻抗。為了正確選擇站用變壓器容量，首先應對主要用電設備的容量、數量及運行方式有一定的了解，

39、最后確定變壓器的容量。（1） 額定電壓站用電壓器的額定電壓應根據廠用電系統的電壓等級和電源引接處的電壓確定，變壓器一、二次額定電壓必須與引接電源電壓和網絡的電壓相一致。本變電站的站用變壓器接在高壓側，所以選擇35/0.4kV 。（2） 臺數和型式本次設計選擇一臺雙繞組的站用變壓器。（3） 容量的確定本次設計的站用電負荷已經給定為45kVA，查表可選擇變壓器型號為：S9 -50/35，其參數如下：表3-1 站用變壓器型式額定容量(kVA)高壓(kV)高壓調節范圍（%）低壓(kV)連接組空載損耗（kW）短路損耗（kW）短路電壓(%)空載電流(%)503550.4Y，yn00.302.036.51.

40、83.6 小結本章主要是對主變壓器臺數、容量和型式的確定，確定合理的主變壓器關系到是否可以安全可靠供電以及電網的經濟運行。因此，在確保安全可靠供電的基礎上，確定變壓器的經濟容量，對于提高電網的經濟運行將具有極其重要的意義。第四章 短路電流的計算4.1 引言短路是指電力系統在運行中相與相之間或相與地之間發生非正常的連接。產生短路的主要原因是電氣部分中載流的相間絕緣或相對地絕緣被破壞，系統中將出現比正常運行時的額定電流大許多的短路電流。短路故障將使系統電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且還會破壞電力系統的穩定性，并損壞電氣設備。因此，短路的問題一直是電房設計的基本問題之一，

41、無論從設計、制造、安裝、運行和維護檢修等各方面來說，短路電流的計算都是必須的。通常工程設計中主要是計算三相短路電流。4.2 短路電流計算的基本假設考慮到現代電力系統的實際情況，要進行準確的短路計算是相當復雜的，同時對解決大部分實際問題，并不要求十分精確的計算結果。這種近似計算法在電力工程中被稱為短路電流實用計算，其計算結果稍偏大。短路電流實用計算的基本假設如下：（1）正常工作時，三相系統對稱運行；（2）電力系統中所有電源的電動勢相位、相角相同；（3）電力系統中的所有電源都在額定負荷下運行；（4）變壓器的勵磁電流和電阻、架空線的電阻和相對地電容均略去，都用純電抗表示；（5）電力系統中各元件的磁路

42、不飽和；（6）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流9。4.3 短路電流計算過程4.3.1 短路點的設置短路電流計算的主要目的之一是為了選擇電氣設備并進行相關的校驗，本設計是按照三相短路進行短路電流計算。在主接線中可能發生最大短路電流的短路電流計算點有2個，即10kV母線短路（K1點），35kV母線短路（K2點）。具體如下圖所示：圖4-1 短路點設置圖根據工程資料，令：（1）電力系統：S=；（2） 架空線路（即進線1、2）：單位電抗值：，線路長： L=10km； （3）變壓器容量：，短路阻抗：。4.3.2 求各元件的電抗標么值選取基準容量，基準電壓，令=100MVA， 變壓器： （4-1）線

43、路： （4-2）（1）當K1點發生短路時，等值電路圖如下：圖4-2 K1點等值電路圖最大運行方式下電源至短路點的總電抗為： （4-3）無限大容量電源： 短路電流周期分量的標么值： （4-4）短路電流值： （4-5）沖擊電流值： （4-6）式中為沖擊系數，這里取1.8短路全電流最大有效值：（4-7）短路容量： （4-8） 最小運行方式下電源至短路點的總電抗為： （4-9）無限大容量電源： 短路電流周期分量的標么值： （4-10）短路電流值： （4-11）沖擊電流值： （4-12）短路全電流最大有效值：（4-13）短路容量： （4-14）（2）當K2點發生短路時，等值電路圖如下：圖4-3 K2點等

44、值電路圖最大運行方式下電源至短路點的總電抗為： （4-15）無限大容量電源： 短路電流周期分量的標么值： （4-16）短路電流值： （4-17）沖擊電流值： （4-18）短路全電流最大有效值：（4-19）短路容量： （4-20）最小運行方式下電源至短路點的總電抗為： 無限大容量電源： 短路電流周期分量的標么值：（4-21）短路電流值： （4-22）沖擊電流值： （4-23）短路全電流最大有效值：（4-24）短路容量： （4-25）4.4 小結本章主要是進行短路電流的計算。進行短路電流計算的主要目的之一是選擇電氣設備。在變電所中，各種電氣設備必須能夠承受短路電流的作用，不會因過熱或電動力的影響而

45、損壞。例如，斷路器的選擇，必須能斷開可能通過的最大短路電流；母線校驗短路時要能夠承受最大應力等等。此外接地裝置的選擇也與短路電流的計算結果密切相關。第五章 電氣設備的選擇與校驗5.1 引言電氣設備的選擇與校驗是電房設計的主要內容之一。合理的選擇電氣設備是保證電氣主接線和配電裝置達到安全、可靠、經濟運行的重要條件。電氣裝置中的電氣設備和載流導體，在正常運行或短路時，都必須保證其可靠性。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，保證安全、可靠、經濟，此外還要符合現場的自然條件要求，靈活地運行。5.2 電氣設備選型的原則由于電氣設備及載流導體用途和工作條件的不同，因此它們的選擇條件和校驗項目也并不相同。

46、但是其在正常運行和短路時都必須可靠地工作，這樣其選擇具有共同的原則：（1）應滿足正常運行、短路等各種情況下可靠性的要求并考慮遠期發展；（2）應滿足使用環境條件的校核；（3）應力求技術先進及經濟合理；（4）與工程的建設標準協調相對應。5.3 斷路器的選擇與校驗斷路器是電力系統中最重要的開關設備，其具有完善的滅弧裝置，能夠熄滅在開斷電路時所產生的電弧。因此斷路器不僅可以在正常情況下切斷高壓電路的空載電流和負載電流，而且可以在系統發生故障時，能夠和保護裝置、自動裝置相配合，迅速地切除故障電流，以減少停電范圍，防止事故擴大，保證系統安全運行。5.3.1 斷路器的選擇（1）種類與型式的選擇按照斷路器采用

47、的滅弧介質及其工作原理不同，可分為油斷路器（多油和少油）、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。斷路器型式的選擇，要根據實際工程的具體情況，應在全面了解其使用環境的基礎上，結合產品的價格和運行設備的使用情況加以確定。對于斷路器型式的選擇，一般可按下表所列原則進行選型10。表5-1 斷路器選擇條件安裝使用場合可選擇的主要型式需注意的技術特點配電裝置35kV及以下少油斷路器真空斷路器多油斷路器用量大，注意經濟實用性，多用于屋內或成套高壓開關柜內，采用多油或老型號少油斷路器需注意產品質量和重合閘影響。電纜線路開斷應無重燃35kV220kV少油斷路器SF6斷路器空氣斷路器開斷220kV空載長線時

48、，過電壓水平不應超過允許值，開斷無重燃，有時斷路器的兩側為互不聯系的電源330kV及以上少油斷路器SF6斷路器空氣斷路器當采用單相重合閘或綜合重合閘時，斷路器應能分項操作，考慮適應多種開斷的要求，斷路器要能在一定程度上限制操作過電壓，開斷無重燃，分合閘時間要短，技術條件要求較輕的場合可用少油型綜合考慮，本設計選擇真空斷路器。（2） 額定電壓選擇： ：斷路器的工作電壓； ：電網工作電壓。本工程：=35kV（3） 額定電流選擇： ：斷路器的額定電流； ：最大持續工作電流。35kV側高壓斷路器的最大長期工作電流計算如下：控制8000kVA變壓器的斷路器: （5-1）控制母線分段的斷路器，其最大長期工

49、作電流一般為該母線上最大一臺發電機或一組變壓器的持續工作電流，因此： （5-2）（4）開斷電流的選擇： ：斷路器的額定開斷電流，即在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流； ：斷路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量。本工程：=10.688kA （5）短路關合電流的選擇： ：斷路器的額定關合電流； ：三相短路電流的沖擊值。本工程：27.203kA。通過以上數據的分析，可選擇型號為ZW7-40.5的真空斷路器，其具體參數見下表：表5-2 斷路器的型式型號額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流（kA）額定短時耐受電流（kA）額定峰值耐受電流（kA）額定關合電流（kA）分閘時間（ms）合閘時間（

50、ms）ZW7-40.540.5 2000 31.5 kA31.5(4S)80 80 206520755.3.2 斷路器的校驗（1）斷路器短路熱穩定校驗校驗電氣設備的熱穩定性，就是校驗設備的載流部分在短路電流的作用下，其金屬導電部分的溫度不應超過材料的最高允許值。熱穩定的計算時間： （5-3）式中： 后備保護動作時間，本設計取3秒； 斷路器固有分閘時間，本設計取0.04秒； 斷路器開斷電弧持續時間，本設計取0.04秒。 周期分量熱效應： （5-4）由于>1s，故不計非周期分量熱效應，短路電流引起的熱效應斷路器： 因此，即符合要求。（2）斷路器的動穩定校驗動穩定是電氣設備承受短路電流機械效應

51、的能力。斷路器額定峰值耐受電流：=80kA，而沖擊電流：=27.203kA。因此，即符合要求。5.4 隔離開關選擇與校驗隔離開關是高壓開關的一種，主要用于隔離電源、起著安全保護的作用。因為沒有專門的滅弧裝置，所以不能切斷負荷電流和短路電流。但是它有明顯的斷開點，可以有效的隔離電源，通常與斷路器配合使用。隔離開關型式的選擇，其技術條件與斷路器相同，應根據配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合的技術經濟比較，然后確定。其選擇的技術條件與斷路器選擇的技術條件相同。5.4.1 隔離開關的選擇表5-3 隔離開關的型式型號額定電壓（kV）額定電流（A）極限通過電流峰值（kA）熱穩定電流（kA）操動機構

52、型號GW4-40.5（D）40.512505020（4S）CS17G5.4.2 隔離開關的校驗（1）隔離開關短路熱穩定校驗由斷路器選型可知短路電流引起的熱效應： 隔離開關：因此 ，即符合要求。（2）隔離開關的動穩定校驗隔離開關額定峰值耐受電流：=50kA，而沖擊電流：=27.203kA因此，即符合要求。5.5 高壓熔斷器的選擇和校驗熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設備免受過載電流的損害，高壓熔斷器在變電所中常用于保護電力電容器配電線路和配電變壓器，而在電廠中多用于保護電壓互感器。（1）額定電壓選擇：（2）額定電流的選擇：式中：熔斷器的額定電流；熔體的額定電流。根據上述條件，高壓熔斷器初選結果見下表：表5-4 高壓熔斷器的型式型號額定電壓(kV)額定電流(A)斷流容量(MVA)備注RW10-35/0.5350.52000保護電壓互感器（3）開斷電流校驗 對于沒有限流作用的熔斷器選擇時用沖擊電流有效值校驗，對于有限流作用的熔斷器選擇時，因為在電流過最大值之前已截斷，故可不計非周期分量的影響，而采用校驗。 （5-5）故符合要求。5.6 電壓互感器的選擇和校驗電壓互感器的選擇是根據額定電壓、裝置種類、構造型式、準確度以及按副邊負載選擇。而副邊負荷是在確定二次回路方案以后方可計算。故互感器初選型式如下表所示：表5-5