-.z.畢業(yè)設計題目110kV變電站電氣部分設計學院電力學院專業(yè)電氣工程及其自動化****指導教師2010年5月31日-.z.水利水電學院本科生畢業(yè)設計任務書一、畢業(yè)設計的目的畢業(yè)設計是本科生培養(yǎng)方案中的重要環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計是在完成本專業(yè)全部課程的基礎上，學生綜合性地運用幾年所學知識去分析、解決一個問題，使學生得到一次綜合運用所學基本理論，基本知識和技能，進行工程設計或科學研究的初步訓練，進一步培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力。能夠讓學生在作完畢業(yè)設計后，感到自己的實踐動手、動筆能力得到鍛煉，增強了即將跨入社會去競爭，去創(chuàng)造的自信心。通過畢業(yè)設計應使學生達到下列要求：1、提高學生關于電力工業(yè)建設的政策觀念和經(jīng)濟技術觀點，以及對工程技術中的技術與經(jīng)濟問題能夠進行較全面的綜合分析能力。2、學習變電站工程設計程序和方法，使學生進一步獲得查閱文獻，搜集資料，調(diào)查研究，綜合分析，計算比較，設計制圖和編寫說明等多方面的訓練。3、使學生鞏固和提高以往學習的理論和知識，進一步補充*些新的知識和基本技能，從而獲得綜合應用各種知識解決實際問題的鍛煉，提高理論聯(lián)系實際的能力。二、主要設計容（一）電氣一次部分1、電氣主接線設計；2、短路電流計算及主要電氣設備選擇；3、配電裝置設計。（二）電氣二次部分1、變壓器的保護配置設計；2、變壓器保護設計；3、變壓器保護整定計算；三、重點研究問題1、電氣主接線方案設計，包括方案論證（變壓器選擇、技術論證和經(jīng)濟比較）；2、短路電流計算（包括三相短路電流計算與不對稱短路電流計算）；3、電氣設備選擇計算；4、變壓器保護整定計算。四、主要技術指標或主要設計參數(shù)設計的原始資料為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，擬建設一座110/35/10kV的區(qū)域性降壓變電所，設計原始資料要求如下：

1、電壓等級：110/35/10kV

2、設計容量：擬設計安裝兩臺主變壓器。

3、進出線及負荷情況：(1）、110kV側(cè)，110kV側(cè)進出線4回，其中兩回為電源進線，每回最大負荷50000KVA，功率因數(shù)為0.85，一回停運后，另一回最大可輸送100000KVA負荷；另2回為出線，本期擬建設一回，留一回作為備用出線間隔，出線正常時每回最大功率為35000kVA，最小為25000kVA，功率因數(shù)為0.85，最大負荷利用時間為4200h。（110KV母線短路容量2000MVA）

(2)、35kV側(cè),35kV側(cè)出線2回，每回最大負荷12000KVA，無電源進線。負荷功率因數(shù)為0.8，最大負荷利用小時為4000h，一類負荷占最大負荷的20%，二類負荷占20%，其余為三類負荷。

(3)、l0kV側(cè)，l0kV側(cè)出線共計14回，其中2回為站用變出線，無電源進線，為電纜出線，每回負荷1600kVA，負荷功率因數(shù)為0.8左右，最大負荷利用小時數(shù)為5000h以上，其中一、二類負占總最大負荷的50%。4、環(huán)境條件當?shù)刈罡邭鉁?0攝氏度，最低氣溫-25攝氏度，最熱月份平均溫度23.3攝氏度，變電所所處海拔高度700m。污穢程度中級。土壤熱阻率ρt=120℃·cm/w，土壤溫度20℃。五、設計成果要求1、設計要求（1）電氣主接線方案設計應合理，主接線方案論證與比較不能少于兩個方案。（2）短路電流及電氣設備選擇計算方法應正確。（3）主接線圖形符號、線條及圖簽符合規(guī)，接線正確，圖面布局合理，參數(shù)標注正確，圖形清晰美觀。（4）論文格式應符合要求，結(jié)構嚴謹，邏輯性強，層次分明，文理通順，無錯別字，要求打印，統(tǒng)一用A4紙。（5）獨立完成，嚴禁抄襲或請人代作。（6）按分配時間階段完成相應任務。2、畢業(yè)設計論文說明書及計算書裝訂次序：（1）畢業(yè)設計（論文）開題報告；（2）畢業(yè)設計（論文）任務書（抄錄原件有關容）；（3）目錄；（4）畢業(yè)設計（論文）正文。正文包括方案論證（變壓器選擇、技術論證和經(jīng)濟比較）、短路計算圖表、電氣設備選擇（高壓開關電器、互感器、避雷器、母線等）。（5）計算書3、變電所電氣主接線圖、變電所斷面圖（要求計算機繪圖[A3]一份）。4、專業(yè)相關文獻翻譯（原件及譯文，漢字要求3000字以上）六、其它1、參考文獻[1]熊銀信主編發(fā)電廠電氣部分（第三版）中國電力2004.8[2]西北電力電力工程電氣一次設計手冊水利電力1989[3]西北電力電力工程電氣二次設計手冊水利電力1989[4]珩主編電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中國電力1998[5]光琦主編電力系統(tǒng)暫態(tài)分析中國電力2002[6]賀家宋從矩合編電力系統(tǒng)繼電保護20032、時間安排本次設計的時間共12周，各部分設計容的時間安排大致如下：收集資料，熟悉任務1周方案論證比較1周短路電流計算2周電氣設備選擇計算2周計算機繪圖2周完善設計成果1周編制設計說明書1周審核、校對|、翻譯資料1周答辯1周總計12周-.z.華北水利水電學院本科生畢業(yè)設計開題報告2010年03月24日學生龔宏科**200607127專業(yè)電氣工程及其自動化題目名稱ghk110kV變電站電氣部分設計課題來源模擬主要容一、主要設計容（一）電氣一次部分1、電氣主接線設計；電氣主接線的設計確定主接線的形式對變電站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、供電可靠性、運行靈活性、檢修是否方便以及經(jīng)濟性等都起著決定性作用。變電所的主接線應根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。主接線必須滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。供電可靠性是指能夠長期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力，我們可以進行定量評價。靈活性的基本要滿足調(diào)度時靈活性的要求，滿足檢修時靈活性的要求以及滿足擴建時靈活性的要求，大的電力工程往往要分期建設，從最初的主接線過渡到最終的主接線，每次過渡都應該比較方便，對已運行部分影響小，改建的工程量不大。根據(jù)任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，根據(jù)對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構等不同的考慮，可以擬定出若干個主接線方案。依據(jù)對主接線的基本要求，從技術上淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2個技術上相當，又能滿足任務書要求的方案，再進行經(jīng)濟性、可靠性、可操作性等比較，最終確定出在技術上合理、經(jīng)濟上可行的方案。2、短路電流計算及主要電氣設備選擇；短路電流的計算及電氣設備的選擇根據(jù)電力系統(tǒng)接線圖及本所電氣主接線圖，制定短路計算等值網(wǎng)絡圖，擬訂必要的短路計算點，用實用計算法或上機計算出選擇電氣設備所需的各組短路電流。并將計算值列表備用。所必須的知識點包括：a短路電流的計算方法；b設計常以三相短路作為電氣設備的選擇方法；c根據(jù)短路計算網(wǎng)絡的具體情況，可按同一變比法或按個別變化法計算短路電流。應選擇的電氣設備如下：各電壓等級的母線、絕緣子、斷路器、隔離開關、電壓及電流互感器。按正常情況下選擇電氣設備，按短路情況下校驗電氣設備的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定等。對于軟母線來說不用校驗其動穩(wěn)定，對于開關來說不用校驗其開斷能力。對選擇的主接線進行短路電流計算（三相短路、兩相短路、單相接地短路）。對斷路器、隔離開關、母線、電流互感器、電壓互感器、熔斷器、限流電抗器、支柱絕緣子、穿墻套管、避雷器、消弧線圈進行合理的選擇并進行校驗。3、配電裝置設計。（二）電氣二次部分根據(jù)計算出的短路電流和線路接線方式，進行變壓器和線路保護的整定。1、變壓器的保護配置設計；2、變壓器保護設計；3、變壓器保護整定計算；三、重點研究問題1、電氣主接線方案設計，包括方案論證（變壓器選擇、技術論證和經(jīng)濟比較）；2、短路電流計算（包括三相短路電流計算與不對稱短路電流計算）；3、電氣設備選擇計算；4、變壓器保護整定計算。采用的主要技術路線或方法導體的選擇母線型式選擇應根據(jù)發(fā)電機容量、電站環(huán)境、不知場地、安裝與維護等方面的要求，通過技術經(jīng)濟比較確定。變壓器的選擇型式的選擇：變壓器的形式會直接的影線到電氣主接線的形式，所以應綜合考慮選擇三相還是單相，三繞組或是雙繞組，中壓側(cè)或低壓側(cè)帶不帶分裂繞組等。容量的確定：根據(jù)要求確定變壓器的容量。臺數(shù)的確定：根據(jù)進出線負荷大小和負荷類型，來選擇變壓器的臺數(shù)。二、電氣主接線的方案設計變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，負荷大小和重要性等條件確定，并且滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。三、短路電流計算運用運算曲線法、對稱分量法等方法進行短路電流計算。四、電氣設備選擇設備的選擇包括選型和確定技術參數(shù)。設備的選型和技術參數(shù)應能保證發(fā)電廠的安全運行和向系統(tǒng)供電的可靠性，應盡量選用輕型設備和常用產(chǎn)品。在一個發(fā)電廠，應盡量減少設備和材料的種類，即盡量減少設備的類型。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)下校驗其短路的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。五、對重點研究問題進行分析，并找出解決辦法。六、在設計過程中，通過搜集資料、向老師同學請教以及比較分析法等方法，運用計算機、電子計算器等工具，完成設計容。了解并掌握110kV降壓變電所的國外現(xiàn)狀特點和發(fā)展前景，查閱資料，結(jié)合電力系統(tǒng)方向所學專業(yè)課程以及他人的設計、研究成果，掌握變電所設計的過程和方法，并歸納、創(chuàng)新出自己的研究方案。根據(jù)各地不同情況，在借鑒已建110kV降壓變電所設計經(jīng)驗的基礎上，對110kV降壓變電所所址的選擇、電氣主接線、二次接線的設計、電氣設備的平面布置、電氣設備選型、防火、防雷、接地、防電磁輻射、防噪聲等方面提出一系列設計思路。預期的成果及形式（1）畢業(yè)設計論文開題報告；（2）畢業(yè)設計論文任務書（3）目錄；（4）畢業(yè)設計論文正文。正文包括方案論證（變壓器選擇、技術論證和經(jīng)濟比較）、短路計算圖表、電氣設備選擇（高壓開關電器、互感器、避雷器、母線等）。（5）計算書3、變電所電氣主接線圖、變電所斷面圖（要求計算機繪圖[A3]一份）。4、專業(yè)相關文獻翻譯（原件及譯文，漢字要求3000字以上）時間安排收集資料，熟悉任務1周方案論證比較1周短路電流計算2周電氣設備選擇計算2周計算機繪圖2周完善設計成果1周編制設計說明書1周審核、校對|、翻譯資料1周答辯1周總計12周指導教師意見簽名：年月日備注-.z.摘要隨著工業(yè)時代的不斷發(fā)展，人們對電力供應的要求越來越高，特別是供電的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電站的合理設計和配置。為滿足城鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量，本文設計建設一座110kV降壓變電所，主要是對該變電所的電氣一次部分進行設計、計算。根據(jù)原始資料和設計要求，主要進行了電氣主接線方案設計、三相短路電流計算、主要電氣設備的選擇以及變壓器的保護設置。由于電氣主接線是變電所的主要環(huán)節(jié)，本文選出數(shù)個電氣主接線方案進行了技術經(jīng)濟綜合比較，確定了一個較佳方案，并根據(jù)此方案對全所電氣設備的選擇、繼電保護等，進行了詳細的設計和說明。本設計分為兩部分：第一部分為設計說明書，說明書中介紹了個所選電氣設備型號，技術參數(shù)等。第二部分為設計計算書，計算書中主要是對所選短路點進行短路電流計算及設備選型和校驗。關鍵詞：變電所電氣主接線電氣設備ABSTRACTWiththedevelopmentoftheindustrytimes,peoplebringuphigherrequeststotheelectricpowersupply,especiallytothestability、reliabilityandendurance.Butthestability、reliabilityandenduranceoftheelectricalnetworkoftenrelyonthetransformersubstation’srationalityanddisposition.Inordertofeedtheevergrowingcitiesandtowns’loadrequirements,enhancethereliabilityandqualityofpowersupplytoconsumers,thisthesisdesignsan110kVstepdownsubstationanditselectricprimarypart.Accordingtotheoriginaldataanddesignrequirements,mainlyfortheelectricalwiringprogramdesign,three-phaseshort-circuitcurrent,mainlyelectricalequipmentselectionandtheprotectionoftransformerinstalled.Duetothefactthatmainelectricalschemeisthemainpartofsubstation,thisthesissyntheticallyparesseveralmainelectricalschemesfromtechnicalandeconomicaspectsandpicksuponepreferablescheme.Accordingtothechosenscheme,detaileddesignandinstructionarecarriedoutabouttheelectricapparatusselection,relayprotection,andsoforth.Thisthesisconsistoftwoparts,thefirstpartisdesignspecification,whichintroducestheselectionelectricapparatus’type,technicalparameter,etc;thesecondpartisdesigncalculation,whichconductsshortcircuitcurrentcalculation,equipmentlectotype,andverificationontheselectionshortdot.KeyWords:substation,mainelectricalscheme,electricapparatus-.z.目錄TOC\o"1-4"\h\z\u摘要IIABSTRACTII第一部分設計說明書2第一章電氣主接線設計21.1110kV電氣主接線選擇21.235kV電氣主接線選擇21.310kV電氣主接線選擇2第二章變壓器選擇22.1主變壓器的選擇22.1.1概述22.1.2負荷計算22.1.3臺數(shù)的選擇22.1.4容量選擇22.1.5繞組數(shù)的選擇22.1.6主變調(diào)壓方式的選擇22.1.7連接組別的選擇2第三章短路電流計算23.1短路電流計算的目的23.2短路電流計算的一般規(guī)定23.3基本假定23.4短路電流計算點的確定和短路電流計算結(jié)果2第四章主要電氣設備選擇24.1電氣設備選擇的一般條件24.1.1一般原則24.1.2按正常工作條件選擇電氣設備24.1.3按短路狀態(tài)校驗24.2母線的選擇24.2.1母線及各回出線的選擇原則24.2.2母線選擇結(jié)果24.3斷路器的選擇24.3.1斷路器與隔離開關的選擇原則24.3.2斷路器、隔離開關選擇結(jié)果24.4電流互感器的選擇24.4.1電流互感器的選擇原則24.4.2電流互感器選擇結(jié)果24.5電壓互感器的選擇24.5.1電壓互感器的選擇原則24.5.2電壓互感器選擇結(jié)果24.6絕緣子和穿墻套管的選擇24.6.1絕緣子和穿墻套管的選擇原則2、35kV絕緣子選擇結(jié)果2絕緣子選擇結(jié)果2穿墻套管選擇結(jié)果24.7避雷器的選擇24.7.1母線避雷器選擇結(jié)果24.8熔斷器的選擇24.8.1熔斷器的選擇原則24.8.2熔斷器的選擇結(jié)果2第五章配電裝置設計25.1屋配電裝置25.2屋外配電裝置2第六章變壓器繼電保護26.1概述26.2繼電保護裝置的基本要求26.3繼電保護裝置的一般規(guī)定26.4變壓器繼電保護類型2第七章消弧線圈說明2第二部分計算說明書2第一章短路電流計算書21.1K1點短路電流計算21.2K2點短路電流計算21.3K3點短路電流計算2第二章設備選擇計算書22.1母線的選擇計算：22.1.1110kV側(cè)主母線22.1.2110kV側(cè)主變壓器引接線22.1.335kV側(cè)主母線和主變壓器引接線22.1.4l0kV側(cè)母線和主變壓器引接線22.1.5110kV側(cè)出線22.1.635kV側(cè)出線22.1.7l0kV側(cè)出線22.2斷路器、隔離開關的選擇計算22.2.1110kV斷路器選擇22.2.235kV斷路器選擇22.2.3l0kV斷路器的選擇22.2.4主變中性點隔離開關22.3電流互感器的選擇計算22.3.1110kV主變壓器側(cè)電流互感器的選擇22.3.2110kV進線側(cè)電流互感器的選擇22.3.3110kV出線側(cè)電流互感器的選擇22.3.435kV主變壓器側(cè)電流互感器的選擇22.3.535kV出線側(cè)電流互感器的選擇22.3.6l0kV主變壓器側(cè)電流互感器的選擇22.3.7l0kV出線側(cè)電流互感器的選擇22.4絕緣子、穿墻套管的選擇計算22.4.1110kV絕緣子選擇22.4.235kV絕緣子選擇22.4.310kV絕緣子選擇22.4.410kV穿墻套管選擇2第三章繼電保護計算書23.1主變壓器瓦斯保護23.2變壓器復合電壓閉鎖過流保護整定計算23.3縱差動保護的整定23.4過負荷保護的整定2英文原文2英文資料翻譯2參考文獻2-.z.第一部分設計說明書原始資料為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，擬建設一座110/35/10kV的區(qū)域性降壓變電所，設計原始資料要求如下：

1、電壓等級：110/35/10kV

2、設計容量：擬設計安裝兩臺主變壓器。

3、進出線及負荷情況：(1）、110kV側(cè)，110kV側(cè)進出線4回，其中兩回為電源進線，每回最大負荷50000KVA，功率因數(shù)為0.85，一回停運后，另一回最大可輸送100000KVA負荷；另2回為出線，本期擬建設一回，留一回作為備用出線間隔，出線正常時每回最大功率為35000kVA，最小為25000kVA，功率因數(shù)為0.85，最大負荷利用時間為4200h。（110KV母線短路容量2000MVA）

(2)、35kV側(cè),35kV側(cè)出線2回，每回最大負荷12000KVA，無電源進線。負荷功率因數(shù)為0.8，最大負荷利用小時為4000h，一類負荷占最大負荷的20%，二類負荷占20%，其余為三類負荷。

(3)、l0kV側(cè)，l0kV側(cè)出線共計14回，其中2回為站用變出線，無電源進線，為電纜出線，每回負荷1600kVA，負荷功率因數(shù)為0.8左右，最大負荷利用小時數(shù)為5000h以上，其中一、二類負占總最大負荷的50%。4、環(huán)境條件當?shù)刈罡邭鉁?0攝氏度，最低氣溫-25攝氏度，最熱月份平均溫度23.3攝氏度，變電所所處海拔高度700m。污穢程度中級。土壤熱阻率ρt=120℃·cm/w，土壤溫度20℃。第一章電氣主接線設計電氣主接線是變電站電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)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訂有較大影響。因此必須正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響，通過技術經(jīng)濟比較，合理確定主接線。在選擇電氣主接線時，應以下列各點作為設計依據(jù)：變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，負荷大小和重要性等條件確定，并且滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。一、可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線首先應滿足這個要求。主接線可靠性的具體要求：①斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電②斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負荷及全部或部分二級負荷的供電。③盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運。二、靈活性主接線應滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。①調(diào)度時，應可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。②檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。③擴建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線，在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下投入新設備并且對一次和二次部分的改建工作量最少。三、經(jīng)濟性主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。1、投資省。①主接線應力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備。②要能使繼電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備控制電纜。③要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器。④如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求，110kV及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。2、占地面積小。主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。3、電能損失少。經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類（比繞組、三繞組、自耦變壓器），容量、數(shù)量，要避免兩次變壓而增加電能損失。1.1110kV電氣主接線選擇為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量，而擬建的。110kV～220kV出線數(shù)目為5回及以上或者在系統(tǒng)中居重要地位，出線數(shù)目為4回及以上的配電裝置。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35kV～110kV系統(tǒng)中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路母線。35kV-110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。此變電站有4回出線。根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案（見表1.1）：表1.1方案對比單母線分段接線單母線分段接線帶旁路母線用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電。當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴建時需向兩個方向均衡擴建。簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展足夠的可靠性和靈活旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電當母線發(fā)生故障或檢修時，僅斷開該段電源和變壓器，非故障段仍可繼續(xù)工作。占地大、設備多、投資大在技術上（可靠性、靈活性）第2種方案明顯合理，在經(jīng)濟上則方案1占優(yōu)勢。鑒于此站任一回路皆可滿足供電要求。經(jīng)綜合分析，決定選第1種方案為設計的最終方案。接線方案：圖1.1110kV主接線示意圖1.235kV電氣主接線選擇35～110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大大橋形、單母線或分段單母線的接線。35～63kV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV線路為6回及以上時，宜采用雙母線接線。此變電站有2回出線，有40%的一、二類負荷。根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案（見表1.2）：表1.2方案對比橋接線單母線接線兩臺斷路器1DL和2DL接在電源出線上，線路的切除和投入是比較方便。當線路發(fā)生故障時，僅故障線路的斷路器斷開，其它回路仍可繼續(xù)工作。當變壓器故障時，如變壓器1B故障，與變壓器1B連接的兩臺斷路器1DL和3DL都將斷開，當切除和投入變壓器時，操作也比較復雜。較容易影響有穿越功率的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，橋接線適用于故障較多的長線路，且變壓器不需要經(jīng)常切換運行方式的變電所。簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展設備簡單可靠性差經(jīng)以上二種方案的分析比較：方案1（橋式接線）雖然所用設備少、節(jié)省投資，但不宜于發(fā)展。由于35kV只有2條出線，綜合以上各個方案優(yōu)缺點，決定采用單母線接線。接線方案：圖1.235kV主接線示意圖1.310kV電氣主接線選擇當變電所裝有兩臺主變壓器時，6～10kV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。此電站有14回出線，有50%的一、二類負荷。根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案（見表1.3）：表1.3方案對比雙母線帶旁路母線接線單母線分段帶旁路母線接線運行可靠、運行方式靈活、便于事故處理、易擴建母聯(lián)斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作倒閘操作復雜，容易誤操作母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展可靠性、靈活性差旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電當母線發(fā)生故障或檢修時，僅斷開該段電源和變壓器，非故障段仍可繼續(xù)工作。在技術上（可靠性、靈活性）第2種方案明顯合理。具有較高的可靠性和靈活性。經(jīng)分析，決定選第2種方案為設計的最終方案。接線方案：圖1.310kV主接線示意圖第二章變壓器選擇2.1主變壓器的選擇2.1.1概述變壓器是變電所中的主要電器設備之一，它的主要作用是變換電壓以利于功率的傳輸，電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后，可以減少線路損耗，提高了經(jīng)濟效益，達到遠距離送電的目的。而降壓變壓器則將高電壓降低為用戶所需要的各級使用電壓，以滿足用戶的需要。主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構。因此，主變的選擇除依據(jù)基礎資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)的緊密程度，同時兼顧負荷的增長速度等方面，并根據(jù)電力系統(tǒng)5~10年發(fā)展規(guī)劃，綜合分析，合理選擇。否則，將造成經(jīng)濟技術上的不合理。如主變?nèi)萘窟x擇得過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便。設備亦未能充分發(fā)揮效益。若容量選擇得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響變壓器的使用壽命。則會限制變電所負荷的需要，顯然技術上是不合理的。在生產(chǎn)上電力變壓器有制成單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦、分裂變壓器等，在選擇變壓器時，要根據(jù)原始資料和所設計的變電站的自身特點，在滿足變壓器的可靠性的前提下，要充分考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。2.1.2負荷計算35kV負荷：S35=2×12=24MVA10kV負荷：S10=12×1.6=19.2MVA11kV負荷：S110=S35+S10=24+19.2=43.2MVA2.1.3臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次設計的變電站是為滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)負荷日益增長的需要的110kV降壓變電所，主要是接受110kV的功率，通過主變向35kV和10kV線路輸送，是一個一般的地區(qū)變電站。由于出線中有多回Ⅰ類負荷，停電會對生產(chǎn)造成重大的影響。因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了提高供電的可靠性，防止因一臺主變故障或檢修時影響整個變電站的供電，變電站中一般裝設兩臺主變壓器，互為備用，可以避免因主變檢修或故障而造成對用戶的停電。若變電站裝設三臺主變，雖然供電可靠性有所提高，但是投資較大，接線網(wǎng)絡較復雜，增大了占地面積和配電設備及繼電保護的復雜性，并帶來維護和倒閘操作的許多復雜化，并且會造成中壓側(cè)短路容量過大。不宜選用輕型設備。考慮到兩臺主變同時發(fā)生故障的幾率較小，適合遠期負荷的增長和擴建的需要，而當一臺主變壓器故障或檢修時由另一臺主變壓器可帶全部負荷的70%，能保證正常供電，故選擇兩臺主變壓器。2.1.4容量選擇按變電所所建成5～10年的規(guī)劃選擇并適當考慮遠期10－20年的發(fā)展，對城郊變與城郊規(guī)劃結(jié)合。根據(jù)變電所負荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構來確定，對有重要的負荷的變電所應考慮一臺主變停運時，其余主變?nèi)萘吭谟嫾斑^負荷能力后的允許時間能保證用戶1～2級負荷。對于一般性變電所，當一臺主變停運后，期于主變應保證全部負荷的70%～80%。Se(0.7~0.8)Sma*(0.7~0.8)Sma*=(0.7~0.8)×43.2=30.24~34.56MVA故選兩臺40MVA的主變壓器就可滿足負荷需求。2.1.5繞組數(shù)的選擇在具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電所需裝設無功補償設備時，主變壓器采用三繞組變壓器，因為一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制電器和輔助設備，比相對應的兩臺雙繞組變壓器的都較少。本次所設計的變電所具有三種電等級，中、低壓側(cè)負荷容量均為主變壓器容量的15%以上，考慮到運行維護和操作的工作量，及占地面積等因素，因此選擇三繞組變壓器。2.1.6主變調(diào)壓方式的選擇變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整圍通常在±5%以。另一種是帶負載切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整圍可達30%。有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動。且規(guī)程上規(guī)定，對于110kV的變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓方式，所以本次設計的變電站選擇有載調(diào)壓方式。2.1.7連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有Y和△。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用YO連接，35kV亦采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地，35kV以下電壓，變壓器繞組都采用△連接。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻。故主變參數(shù)如下表：表2.1主變參數(shù)表型號額定電壓(kV)連接組別阻抗電壓(%)空載電流(%)損耗(KW)容量比高壓中壓低壓高低高中中低空載負載SFSZ9-40000/110110±8×1.25%38.5±2×2.5%10.5YNyn0d1117.010.56.50.7348.2189100/100/50第三章短路電流計算電力系統(tǒng)中出現(xiàn)最多的故障形式是短路，所謂“短路”即是指載流導體互相之間發(fā)生非正常接通的情況，在中性點直接占地的系統(tǒng)中，還有相與地之間的短路。短路故障將使系統(tǒng)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，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個電力系統(tǒng)的設計和運行中，都必須對短路電流進行計算。3.1短路電流計算的目的1）為了進行電氣主接線的確定；在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定*一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。2）作為選擇電器設備（斷路器，隔離開關、絕緣子、母線、電纜等）的依據(jù)，選擇導體和電氣；在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離，接地裝置的設計，也需用短路電流。4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。5）進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算。3.2短路電流計算的一般規(guī)定⑴驗算導體和電氣動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電氣開斷電流所用的短路電流，應根據(jù)本工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建后5～10年），校驗短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線要求。⑵選擇導體和電氣用的短路電流，在電氣連接回路中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。⑶選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。⑷導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。3.3基本假定短路電流實用計算中，采用以下假設條件和原則：1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；2）所有電源的電動勢、相位角相同；3）系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和磁滯、渦流及導體集膚效應等影響，轉(zhuǎn)子結(jié)構完全對稱，定子三相繞組空間相差120。電氣角度。4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中50%負荷接在高壓母線，50%負荷接在系統(tǒng)側(cè)。6）同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置。7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。9）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計。10）元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整圍。11）輸電線路的電容略去不計。12）用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。3.4短路電流計算點的確定和短路電流計算結(jié)果可能發(fā)生最大短路電流的短路電流計算點有3個，即110kV母線短路（K1點），35kV母線短路（K2）點，10kV電抗器母線短路（K3點）。短路電流計算結(jié)果記下表：(計算過程見計算書)表3.1短路電流計算結(jié)果短路點基準電壓(kV)短路電抗標幺值短路電流I〞(KA)沖擊電流ich(KA)沖擊電流有效值Ich(KA)短路容量Sd(MVA)K11150.0510.0525.5115.182000K2370.13711.428.917.2729.7K310.50.21725.364.238.2459.6第四章主要電氣設備選擇電氣設備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設計的主要容之一，正確的選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件，在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。4.1電氣設備選擇的一般條件盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求都是相同的，電氣設備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。4.1.1一般原則⑴應滿足正常進行、檢修、短路和過電壓情況下地要求，并考慮遠景發(fā)展⑵應按當?shù)丨h(huán)境條件檢驗⑶應力求技術先進和經(jīng)濟合理⑷與整個工程地建設標準應協(xié)調(diào)一致⑸同類設備,減少品種⑹選用新產(chǎn)品為應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格，在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應經(jīng)上級批準4.1.2按正常工作條件選擇電氣設備（1）額定電壓：電氣設備的最高允許工作電壓不得低于裝設回路的最高運行電壓。規(guī)定一般電氣設備的最高允許工作電壓為1.15UN,而電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓波動，一般不超過電網(wǎng)電壓UNS的1.15倍。所以一般可以按照電氣設備的額定電壓UN不低于裝設地點的電網(wǎng)的額定電壓UNS，即UN≥UNS（2）額定電流：導體和電器的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度θ0下，導體和電器的長期允許電流IN，應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Ima*，即Ima*≤IN由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，按其相應回路的Ima*=1.05IN,(IN為電器額定電流)（3）環(huán)境條件對設備選擇的影響：按當?shù)丨h(huán)境條件校驗電氣設備，在選擇電氣設備或?qū)w時要考慮設備安裝地點的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風速、冰雪、相對濕度、污穢、海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗。4.1.3按短路狀態(tài)校驗（1）短路的熱穩(wěn)定條件式中：Qk—在計算時間ts，短路電流的熱效應（KA2S）；It—t秒設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）；t—設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）。校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間Ts按下式計算。t=td+tkd式中：td—繼電保護裝置動作時間（S）；tkd—斷路的全分閘時間（s）。（2）電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是導體和電器承受短時電流機械效應的能力，稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件是：式中：ishIsh—短路沖擊電流幅值及其有效值；IesIes—電氣設備允許通過動穩(wěn)定電流的幅值和有效值。以下幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：1)用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證。2)采用有限流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定。3)裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定。4.2母線的選擇4.2.1母線及各回出線的選擇原則本設計的母線按最大工作電流選擇：≤即最大持續(xù)工作電流要小于等于在該環(huán)境溫度下的導體的長期允許載流量與實際環(huán)境溫度的修正系數(shù)之積，=/即最大持續(xù)工作電流與所選擇導線類型在相應的最大負荷利用小時數(shù)下的經(jīng)濟電流密度之比。導線的動、熱穩(wěn)定校驗：按熱穩(wěn)定校驗確定母線的最小截面：—為短路電流的非周期分量，—短路電流周期分量，—為所選擇導線的熱穩(wěn)定系數(shù)。如果計算出的小于所選擇的導線截面積即滿足熱穩(wěn)定的要求。動穩(wěn)定校驗：其中：W—截面系數(shù)—母線單位條間應力—母線短路沖擊電流—相間距離取0.75m，—絕緣子跨距取1.2m—截面形狀系數(shù)，在相應的形狀曲線上可以查到，只要條間應力加相間應力小于允許應力即滿足動穩(wěn)定要求。除配電裝置的匯流母線以外，對于全年負荷利用小時數(shù)較大，母線較長（長度超過20米），傳輸容量較大的回路，均應按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面，按S=I/?進行計算。當無合適規(guī)格的導體時，導體截面可小于經(jīng)濟電流密度的計算截面。4.2.2母線選擇結(jié)果表4.1母線選擇結(jié)果表安裝地點型號安裝地點型號110kV側(cè)主母線LGJ—210/35110kV側(cè)出線LGJ—185/30110kV側(cè)主變壓器引接線LGJ—50/835kV側(cè)出線LGJ—185/3035kV側(cè)主母線和主變壓器引接線LGJ—300/40l0kV側(cè)出線LGJ—95/20l0kV側(cè)主母線和主變壓器引接線80×10矩形鋁母4.3斷路器的選擇4.3.1斷路器與隔離開關的選擇原則斷路器的選擇原則斷路器是變電所中重要的開關器件，具有滅弧裝置，能夠開斷短路電流和負荷電流，其是母線、變壓器及線路的保護元件。斷路器種類和型式選擇：按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可以分為油斷路器，壓縮空氣斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器，隨著開關技術的發(fā)展，現(xiàn)在變電所設計一般是采用六氟化硫斷路器和真空斷路器，而油斷路器基本上被淘汰。本設計選擇LW6—126I/3150六氟化硫斷路器和ZN5—10/1000室真空斷路器。額定電壓和電流的選擇式中UNS—電網(wǎng)額定電壓UN—設備的額定電壓IN—電氣設備的額定電流Ima*—電網(wǎng)的最大負荷電流。開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr不應小于實際開斷瞬間短路電流周期分量Ipt即當斷路器的INbr較系統(tǒng)短路電流電流大很多的時候，簡化可用INbr≥I〞，I〞為短路電流的有效值。短路關合電流的選擇為了保證斷路器在關合短路電流時的安全，斷路器的額定關合電流INcl不應小于短路電流的最大沖擊值ish。即INcl≥ish短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗ies為動穩(wěn)定電流，It為斷路器熱穩(wěn)定電流，t為熱穩(wěn)定時間。隔離開關的選擇原則隔離開關是發(fā)電廠，變電所常用的開關器件，它與斷路器配套使用，但隔離開關不能用來接通或開斷短路電流和負荷電流，其主要功能是：隔離電壓，檢修時使檢修設備與電源隔離，以確保檢修安全。倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以改變運行方式，常用隔離開關和斷路器協(xié)同操作來完成。分合小電流，因隔離開關具有一定的分合小電流和電容電流的能力，可以用來分、合避雷器，電壓互感器，空載母線等隔離開關與斷路器相比，額定電壓，額定電流選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗項目相同，但由于隔離開關不能夠開斷、接通短路電流，故不需要進行開斷電流和關合電流的校驗。4.3.2斷路器、隔離開關選擇結(jié)果表4.2斷路器選擇結(jié)果表電壓等級(kV)1103510型號LW36-126LW8-40.5ZN21-10UN(kV)1103510最高額定工作電壓(kV)12640.512額定電流(A)315016001250額定開斷電流(KA)4031.531.5額定關合電流(KA)1008080額定峰值耐受電流(KA)1008080熱穩(wěn)定電流有效值(KA)(4S)4031.531.5表4.3隔離開關選擇結(jié)果表電壓等級型號UN(kV)額定電流(A)動穩(wěn)定電流峰值(KA)熱穩(wěn)定電流有效值(KA)(4S)110GW5-110/630110630502035GW4-35/1250351250502010GN19-101012508031.54.4電流互感器的選擇4.4.1電流互感器的選擇原則種類和型式的選擇：如根據(jù)安裝地在屋還是屋外和其安裝型式（穿墻式，支持式，裝入式等）當電流小于400A時選用一次繞組多匝式，以提高準確度。一次回路額定電壓、電流選擇：，為提高準確精度，所選電流互感器盡量與相近。準確等級和額定容量的選擇:為保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確等級不得低于所供測量儀表的準確等級，其選擇應遵守相關的規(guī)程。互感器按選定準確等級所規(guī)定的額定容量應大于或等于二次側(cè)所接負荷即：、分別為二次側(cè)回路中所接儀表和繼電器的電流線圈電阻。為接地電阻取0.1為連接導線電阻。代入求連接導線的最小截面。式中、—分別為連接導線截面和計算導線。—導線電阻率，銅與實際的距離L有關系，本設計采用不完全星形接線，（4）熱穩(wěn)定校驗：為熱穩(wěn)定倍數(shù)，由所選的電流互感器參數(shù)可查出動穩(wěn)定校驗：為動穩(wěn)定倍數(shù)，由所選的電流互感器參數(shù)可查出4.4.2電流互感器選擇結(jié)果表4.4電流互感器選擇結(jié)果表電壓等級(kV)安裝地點型號額定電流比110主變壓器側(cè)LCW-110300/5進線側(cè)LCW-110600/5出線側(cè)LCW-110300/535主變壓器側(cè)LB-35750/5出線側(cè)LB-35400/510主變壓器側(cè)LZZBJ9-101500/5出線側(cè)LZZBJ9-10800/54.5電壓互感器的選擇4.5.1電壓互感器的選擇原則（1）6-20kV一般是采用樹脂絕緣結(jié)構或油浸絕緣結(jié)構，當需要零序電壓時，一般采用三相五柱式電壓互感器，35-110kV采用由浸絕緣或氣體絕緣結(jié)構，220kV以上，當容量或準確等級滿足要求時，可采用電容式電壓互感器。（2）用于中性點直接接地系統(tǒng)，其輔助繞組電壓為100kV，用于中性點非直接接地系統(tǒng)時，其輔助繞組電壓為（3）用于電能計量時，按計量對象準確程度采用相應準確度的電壓互感器。一般是按0.2級或0.5級，用于電壓測量不低于0.5級，用繼電保護為3P級，各準確等級應符合比值差及相位差的規(guī)定要求。（4）對于超高電力網(wǎng)快速保護中的電容式互感器，應具有良好的瞬時響應特性。4.5.2電壓互感器選擇結(jié)果根據(jù)上述條件，選擇如下：110kV母線選單相、串級式、戶外式電壓互感器。35kV母線選單相、戶外式電壓互感器。10kV母線成套設備配套電壓互感器。表4.5電壓互感器選擇結(jié)果表安裝地點型號額定電壓(kV)原線圈副線圈輔助線圈110kV110/0.1/0.135kVJD*N-3535/0.1/0.1/310kVJDZ*-1010/0.1/0.1/34.6絕緣子和穿墻套管的選擇4.6.1絕緣子和穿墻套管的選擇原則根據(jù)安裝地點的環(huán)境，選擇屋、屋外或防污式及滿足要求的產(chǎn)品型式，一般戶采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需倒裝時用懸掛式。額定電壓的選擇無論是支柱絕緣子和穿墻套管均應符合產(chǎn)品的額定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓的要求，3-20kV屋外支柱絕緣子和套管，當有冰雪和污穢時，宜用高一電壓等級的產(chǎn)品。穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸配合具有導體的穿墻套管的額定電流IN應大于或等于最大持續(xù)工作電流Ima*。當環(huán)境溫度是40-60度時，導體的θal取85度時IN需修正：動、熱穩(wěn)定校驗穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗：母線型穿墻套管不需要熱穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗：計算跨距對于套管：(套管長度)即滿足動穩(wěn)定要求，H1為絕緣子底部到導線水平中心線高度，,b為導線支持器下片厚度，平放時b=12mm，H絕緣子高度。110kV、35kV絕緣子選擇結(jié)果表4.6110kV、35kV絕緣子結(jié)果表電壓等級型號額定電壓(kV)額定機械負荷(KN)公稱結(jié)構高度H(mm)絕緣距離(mm)110HJ*-110/70110701250100035HJ*-35/70357063038010kV絕緣子選擇結(jié)果表4.710kV絕緣子結(jié)果表型號額定電壓(kV)機械破壞負荷(KN)(不小于)總高H(mm)彎曲拉伸ZL-10/1610161618510kV穿墻套管選擇結(jié)果表4.810kV穿墻套管選擇結(jié)果表型號額定電壓(kV)額定電流(A)套管長度(mm)機械破壞負荷（kg）熱穩(wěn)定電流(kA)(5s)CLD-101020005802000404.7避雷器的選擇對220kV及以下的系統(tǒng)，一般認為雷電過電壓最危險，主要限壓措施是選用殘壓合適的避雷器，而不必采取專門限制部過電壓的措施。避雷器的滅弧電壓必須高于避雷器安裝點的最高工作電壓，確保能夠順利熄滅工頻續(xù)流電弧。3-220kV發(fā)電廠的配電裝置先普通閥型，即FZ型號的，及以下需要限制操作過電壓的電站配電裝置選磁吹閥型，即FCZ型號的。避雷器的配制原則：1）配電裝置的每組母線上均應裝設避雷器，就近接入主接地網(wǎng)，并加設集中接地裝置。2）三繞組變壓器中壓側(cè)或低壓側(cè)可能會開路運行時，應在其出線處設置一組避雷器。4.7.1母線避雷器選擇結(jié)果表4.9母線避雷器選擇結(jié)果表電壓等級型號額定電壓(kV)滅弧電壓(kV,有效值)工頻放電電壓(kV,有效值)預放電時間1.5～20μs沖擊放電電壓幅值(kV,不大于)5kV沖擊電流(波形10/20μs)下的殘壓幅值(kV)≥≤110FZ-11011012625431237537535FZ-3535418410413413410FZ-101012.7263145454.8熔斷器的選擇4.8.1熔斷器的選擇原則高壓熔斷器選擇的具體技術條件如下：（1）電壓：Ug≤Un；（2）電流：Igma*≤If2n≤If1n式中：If1n—熔斷器的額定電流；If2n—熔體的額定電流。（3)斷流容量：Ich（I"）≤Ikd式中：Ich—三相短路沖擊電流的有效值；Ikd—熔斷器的開斷電流。高壓熔斷器熔體在滿足可靠性和下一段保護選擇性的前提下，當在本段保護圍發(fā)生短路時，應能最短時間切斷故障，以防熔斷時間過長而加劇被保護電器的損壞。保護電壓互感器的熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量選擇。（4）根據(jù)保護動作選擇性的要求校驗熔體的額定電流，應保證前后兩級熔斷器之間，或熔斷器與電源側(cè)繼電保護之間，以及熔斷器與負荷側(cè)繼電保護之間動作的選擇性。4.8.2熔斷器的選擇結(jié)果表4.10熔斷器選擇結(jié)果表安裝地點型號額定電壓最高電壓額定電流35kVRW5-35Ⅰ3540.510010KvRN2-10/0.51011.50.5第五章配電裝置設計配電裝置是發(fā)電廠開關站的重要組成部分。它是由于各種開關電器、保護電器、測量電器、母線和必要的輔助設備根據(jù)主接線圖中的連接順序組裝而成，用來對電能進行匯集、分配和控制。配電裝置分為屋配電裝置和屋外配電裝置。在現(xiàn)場組裝的配電裝置，又稱為裝配式；在工廠預先把各種電器安裝柜中，成套運至安裝地點，則稱為成套配套裝置。此外還有由新型的SF6全封閉組合電器構成的配電裝置。無論選用哪種形式的配電裝置，應滿足以下基本要求：配電裝置的設計必須貫徹執(zhí)行國家有關方針、政策，因地制宜，充分利用地形，盡量減少土石方工程量，盡可能不占或少占農(nóng)田。在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料，降低造價。合理選擇設備，布置力求整齊、清晰，保證有足夠的安全距離。保證運行可靠。巡視、操作和檢修設備安全方便。考慮施工、安裝和擴建的方便。5.1屋配電裝置屋配電裝置的結(jié)構除與電氣主接線形式、電壓等級、母線容量、斷路器形式、出線回路數(shù)、出現(xiàn)方式、有無電抗器等有密切關系外，還與施工、檢修條件、運行經(jīng)驗和習慣有關。隨著新設備和新技術的應用，運行、檢修經(jīng)驗的不斷豐富，配電裝置的結(jié)構和形式也在不斷地發(fā)展、更新。屋配電裝置按其布置形式的不同，可分為單層、二層和三層。單層式是把所有的設備布置在一層，占地面積較大，通常采用成套開關柜。二層式是將線路出現(xiàn)電抗器、斷路器等較重電氣設備布置在底層，而母線及母線隔離開關等設備布置在上層，而母線及母線隔離開關等設備布置在上層，占地面積較少。但結(jié)構復雜，造價較高。三層式我國已很少采用。屋配電裝置的布置應注意以下幾點：①同一回路的電器和導體應布置在一格間隔，以保證檢修安全和限制故障圍；②盡量將電源進線布置在每段母線的中部，這樣使母線截面流過的電流較小；③較重的設備布置在下層；④要充分利用間隔的空間；⑤布置對稱，便于操作；⑥容易擴建；⑦配電裝置中須設置必要的通道。用來維護和搬運各種電氣設備的通道稱為維護通道；運行人員對斷路器進行操作控制的通道稱為操作通道；僅和防爆小室相通的通道稱為防爆通道；⑧配電裝置室的門應向外開，并應裝彈簧鎖，相鄰配電裝置室之間如有門時，應能向兩個方向開啟；⑨配電裝置室可以開窗采光和通風，但應采取防止雨雪和小動物進入室的措施。處于空氣污染、多臺風的地區(qū)的配電裝置，可開窗采光而不可通風。配電裝置室應按事故排煙要求，裝設足夠的通風裝置。綜上所述，該變電站10kV采用單層配電裝置。5.2屋外配電裝置屋外配電裝置根據(jù)電氣設備和母線的配置高度和重疊情況，可分為中型、半高型和高型。中型布置的特點是將所有電器都安裝在同一水平面，并裝在一定高度的基礎上，以保證地面上工作人員的安全活動。高型和半高型配電裝置的母線和電器分別裝在幾個不同高度的水平面上，并重疊布置。凡是將一組母線與另一組母線重疊布置，就稱高型配電裝置。如果僅將母線與斷路器、電流互感器等重疊布置，則稱為半高型配電裝置。高型和半高型配電裝置可大量節(jié)省占地面積，在110kV及220kV系統(tǒng)中的到了廣泛應用。由于該變電站地處8度地震區(qū)，因此，在選擇配電裝置時，還應考慮地震的影響，高烈度地震區(qū)配電裝置的選擇應考慮以下幾點：地震烈度為8度及以上的地區(qū)，35kV及以上電壓等級配電裝置宜選用屋外式配電裝置。屋外式配電裝置中型布置方案比高型、半高型布置方案的抗震性能好。地震烈度為8度及以上的地區(qū)，220kV及以上電壓級配電裝置宜優(yōu)先采用分相中型配電裝置。地震烈度為8度及以上地區(qū)，220kV及以上電壓級配電裝置不宜采用棒式支柱絕緣子支持的管形母線配電裝置。綜上所述，該變電站110kV、35kV采用分相中型配電裝置。第六章變壓器繼電保護6.1概述繼電保護裝置是能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種裝置。電力系統(tǒng)在運行中，往往會因電氣設備的絕緣的損壞，操作失誤等原因，造成短路事故或異常運行狀態(tài)，尤其是短路事故，會給供電系統(tǒng)及電氣設備帶來嚴重的危害。因此，為了迅速有效的排除電力系統(tǒng)及電氣設備發(fā)生的事故，防止造成嚴重后果，需要采用繼電保護裝置加以保護，以保證電力系統(tǒng)安全運行。6.2繼電保護裝置的基本要求選擇性：有選擇的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)中無故障部分仍能繼續(xù)安全運行。速動性：保護動作力求迅速，快速切出故障，減少故障部分對電氣設備的影響。可靠性：保護裝置在保護圍發(fā)生它應該動作的故障時，保護不應該拒動，而在不應該動作時，不應該誤動。靈敏性：對于該保護裝置保護圍發(fā)生的任何故障，均能敏銳感覺，迅速動作。6.3繼電保護裝置的一般規(guī)定繼電保護裝置和自動裝置應盡快的切除斷路故障，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行，限制故障設備的損壞程度，減少停電損失。動作于跳閘的基點保護，應有選擇性。保護裝置和自動裝置應力求簡單，使用的元件和觸點盡量少，接線簡單，維護要方便。各電力設備和線路的保護裝置除作本身的主保護外，如果可能還應盡量作為相鄰設備和線路的后備保護，當按動作遠離不能保護相鄰設備和線路時，則應裝設單獨的后備保護。保護裝置的靈敏系數(shù)，應根據(jù)不利的運行方式和故障類型進行計算，并要滿足要求。保護裝置用的電流互感器，其誤差不應大于10%。在電力設備正常運行的情況下，當電壓互感器的二次回路短線或發(fā)生其他故障時，應有防止繼電保護誤動的措施。在保護裝置回路應裝設指示信號，指示信號應能顯示保護裝置個組成部分的動作情況。(9)保護裝置可根據(jù)實際情況選擇交流或直流操作電源，其操作電源應符合規(guī)定要求。6.4變壓器繼電保護類型電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響。同時大容量的電力變壓器也是十分貴重的元件，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設性能良好，工作可靠的繼電保護裝置。變壓器的部故障可以分為油箱和油箱外部故障兩種。油箱的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒毀等，對變壓器來講，這些故障都是十分危險的，因為油箱部故障時產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化，從而可能引起爆炸，因此，這些故障都是十分危險的，應改盡快加以切除。油箱外部故障，主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。上述接地短路均系對中性點直接接地電力網(wǎng)的一側(cè)而言。變壓器的不正常狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地引起的過電流和中性點過電壓；由于負荷超過額定容量引起的過負荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。此外，對大容量變壓器，由于額定工作時的磁通密度相當接近于鐵心的飽和磁通密度，因此在過電壓或低頻率等異常運行方式下，還會發(fā)生變壓器的過勵磁故障。根據(jù)上述故障類型和不正常運行狀態(tài)，對變壓器應裝設下列保護。1、瓦斯保護對變壓器油箱的各種故障以及油面的降低，應裝設瓦斯保護，它反應于油箱部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。應裝設瓦斯保護的變壓器容量界限是：800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間油浸式變壓器。2、縱差動保護或電流速斷保護對變壓器繞組、套管及引處線上的故障，應根據(jù)容量的不同，設縱差動保護或電流速斷保護。上述保護動作后均應跳開變壓器各側(cè)的斷路器。縱差動保護適用于：并列運行的變壓器，容量為6300KVA以上時;單獨運行的變壓器；容量為10000KVA以上時；發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，容量為6300KVA以上時。電流速斷保護用于10000KVA以下的變壓器，且其過電流保護的時限大于0.5S時。對于2000KVA以上的變壓器，當電流速斷保護的靈敏性不能滿足要求時，也應裝設縱差動保護。3、外部相間短路時應采用的保護過電流保護，一般用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負荷電流；復合電壓起動的過電流保護，一般用于大容量升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器上；負荷電流及單相式低電壓起動時的過電流保護，一般用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器；阻抗保護，對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器，當采用上述措施不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。4、外部接地短路時，應采用的保護對中性點直接接地的電網(wǎng)，由外部接地短路引起的短路過電流時，如變壓器中性點接地運行，應裝設零序方向保護。5、過負荷保護對400KVA以上的變壓器，當數(shù)臺變壓器并列運行或單獨運行并為其他負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。6、過勵磁保護高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流的升高，應裝設過勵磁保護。7、其他保護對變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應按現(xiàn)行變壓器標準要求，裝設可作用信號或動作于跳閘的裝置。本次設計選擇整定單元接線主變壓器保護，該接線形式下主變壓器容量確定為40MW，為三繞組變壓器，繞組連接采取y/y/d接線，中性點可選擇接地。根據(jù)上述可能發(fā)生的故障類型和不正常運行狀態(tài)，對變壓器應裝設下列保護，①瓦斯保護②縱差動保護③復合電壓閉鎖過電流保護④過負荷保護第七章消弧線圈說明主變110kV側(cè)采用中性點直接接地，35kV側(cè)采用非直接接地，當電容電流大于10A時，系統(tǒng)發(fā)生單相接地時將產(chǎn)生弧光過電壓，對供電可靠性和電氣設備構成威脅，故應裝設消弧線圈：架空線路的電容電流變壓器至母線的線路電容電流：變電所增加的接地電容電流：總的電容電流因此本變電站35kV側(cè)中性點采用經(jīng)消弧線圈接地。消弧線圈的選擇容量的確定所以選擇型號為*D-550/35的消弧線圈。第二部分計算說明書第一章短路電流計算書圖1.1接線圖圖1.2電路圖選基準:SB=100MVAUB為各電壓等級平均額定電壓。1.1K1點短路電流計算圖1.3K1點短路故障分量網(wǎng)絡圖當K1點三相短路時：已知短路容量為Sd=2000MVA所以，短路電流有名值：短路電流的標幺值:短路阻抗標幺值：短路發(fā)生在變電站110KV側(cè)母線上,故取Kch=1.8沖擊電流有效值:沖擊電流：當K1點a相接地短路：當k1點b.c相短路：當K1點b.c相短路接地：各序阻抗為純電抗1.2K2點短路電流計算圖1.4K2點短路故障分量網(wǎng)絡圖當K2點三相短路：由變壓器的參數(shù)可得：各繞組等值電抗標么值為:短路發(fā)生在變電站35KV側(cè)母線上,故取Kch=1.8短路電流標幺值：短路電流有名值:沖擊電流:沖擊電流有效值:短路容量:當K2點a相接地短路：當k2點b.c相短路：當K2點b.c相短路接地：各序阻抗為純電抗1.3K3點短路電流計算圖1.3K3點短路故障分量網(wǎng)絡圖當K3點三相短路時：變壓器10kV側(cè)為三角形接法，故無零序電流短路發(fā)生在變電站10KV側(cè)母線上,故取Kch=1.8短路電流標幺值：短路電流有名值:沖擊電流:沖擊電流有效值:短路容量:當K3點a相接地短路：當k3點b.c相短路：當K3點b.c相短路接地：各序阻抗為純電抗第二章設備選擇計算書2.1母線的選擇計算：2.1.1110kV側(cè)主母線對于ll0kV側(cè)主母線按照發(fā)熱選取，本次設計的110kV側(cè)的電源進線為兩回，每回最大可輸送50000kVA負荷，最大持續(xù)工作電流按最大負荷算：110kV側(cè)主母線：Igma*＝1.05Ie＝1.05S/×Ue＝(1.05×100000)/(×110)＝551.11(A)查設備手冊表選擇LGJ—210/35鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度70度的長期載流量為577A，滿足最大工作電流的要求。校驗不作要求，故在此不作校驗。2.1.2110kV側(cè)主變壓器引接線110kV側(cè)主變壓器引接線按主變壓器的持續(xù)工作電流計算選取。ll0kV側(cè)主變壓器回路：Igma*＝1.05Ie＝1.05S/×Ue＝(1.05×40000)/(×110)＝220.44(A)查設備手冊表選擇LGJ—50/8鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度70度的長期載流量為234A，滿足最大工作電流的要求。校驗不作要求，故在此不作校驗。2.1.335kV側(cè)主母線和主變壓器引接線對于35kV側(cè)主母線按照發(fā)熱選取，本次設計的35kV側(cè)出線2回，每回最大負荷12000kVA，主變壓器的容量為40000kVA，所以最大持續(xù)工作電流按最大負荷主變壓器的持續(xù)工作電流計算：Igma*＝1.05Ie＝1.05S/×Ue＝(1.05×40000)/(×35)＝692.82(A)查設備手冊表選擇LGJ—300/40鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度70度的長期載流量為735A，對于35kV側(cè)主母線和主變壓器引線都滿足最大工作電流的要求。校驗不作要求，故在此不作校驗。2.1.4l0kV側(cè)母線和主變壓器引接線Igma*＝1.05Ie＝1.05S/×Ue＝(1.05×40000/2)/(×10)＝1212.44(A)查設備手冊表選擇80×10單片矩形鋁母平放，平放時長期允許載流量為1411A。按d3點的短路條件校驗：熱穩(wěn)定：短路時間：,后備保護時間取4S，則。則短路電流熱效應：查表取70℃時，C＝87計算Smin：（Ks=1.05）Smin＝/C＝63.9mm2所選矩形母線80×10＝800mm2，故滿足熱穩(wěn)定要求。動穩(wěn)定的校驗：取支持跨距：L=1m，相間距離：a＝50cm＝0.5m，震動系數(shù)：β＝1截面系數(shù)：W＝bh2/6＝10×10-3×(80×10-3)2/6＝10.666×10-6m3導體所受電動力：Fma*=FB=1.73×10-7lich2/a=1.73×10-7×1×462802/0.5=741.08(N)導體所受的最大彎距：M=?phl2/10=741.08×12/10=74.108(Nm)導體最大相間應力：σph=M/W=74.108/（10.666×10-6=6.95×106（Pa）硬鋁的最大允許應力ρma*=70×106(pa)，故能滿足要求。2.1.5110kV側(cè)出線110kV側(cè)的出線按主變壓器的持續(xù)工作電流計算，按經(jīng)濟電流密度進行選取。Igma*＝1.05Ie＝1.05S/×Ue＝(1.05×35000)/(×110)＝192.89(A)Tma*=4200,查表得：鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟電流密度為：J=1.18A/mm2查設備手冊表選擇LGJ—185/30型鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度70度的長期允許載流量為539A，滿足最大工作電流的要求。校驗不作要求，故在此不作校驗。2.1.635kV側(cè)出線Igma*＝1.05Ie＝1.05S/×Ue＝(1.05×12000)/(×35)＝207.85(A)Tma*=4000,查表得：鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟電流密度為：J=1.24A/mm2查設備手冊表選擇LGJ—185/30鋼芯鋁合金絞線，在最高允許溫度70度的長期允許載流量為539A，滿足最大工作電流的要求。校驗不作要求，故在此不作校驗。2.1.7l0kV側(cè)出線Igma*＝1.05Ie＝1.05S/×Ue＝(1.05×1600)/(×10)＝96.99(A)Tma*=4200,查表得：鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟電流密度為：J=1.06A/mm2查設備手冊表選擇LGJ—95/20鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度70度的長期允許載流量為357A，滿足最大工作電流的要求。校驗不作要求，故在此不作校驗。2.2斷路器、隔離開關的選擇計算2.2.1110kV斷路器選擇K1點的短路參數(shù)：Igma*＝1.05Ie＝1.05S/×Ue＝(1.05×100000)/(×110)＝551.11(A)UN=110kVI〞＝10.05KAish=25.51KA斷路器及隔離開關的選擇根據(jù)線路的電壓及最大工作電流及斷路器在屋外等因素，且現(xiàn)在一般是采