第第頁XX變電站電氣一次部分初步設計TOC\o"1-2"\h\u1原始資料分析 11.1負荷的估測表 11.2變電站的工作范圍和性質 12電氣主接線設計 22.1主接線設計的基本條件 22.2電氣主接線的確定比較 22.3電氣主接線的最終方案確定 42.4中性點運行方式 53主變壓器的確定 53.1主變壓器的確定原則 53.2主變壓器的確定 53.3主變壓器的選型 73.4站用變壓器的確定 74短路電流的計算 84.1短路電流計算的目的 84.2短路電流計算的步驟 84.3基準值選取 94.4各元件參數標幺值計算 94.5220kV母線短路電流計算 124.6110kV母線短路電流計算 144.810kV母線短路電流計算 164.9短路電流計算結果 185導體和電氣設備的確定 185.1隔離開關和高壓斷路器的確定和校驗 185.2電壓互感器和電流互感器的確定與校驗 285.3導體的確定和校驗 335.4電氣設備選型匯總 366配電裝置 376.1對配電裝置的基本條件 376.2配電裝置的類型 376.3配電方式的采用 387防雷保護設計 397.1防雷保護設計 397.2避雷針的配置 39參考文獻 40

摘要：首先依照原始資料的分析情況確定了各個電壓側的主接線方式。再依照負載的大小及其主接線的方式來確定了主變壓器。接著確定了基準值，然后由短路等值正序電抗圖確定了各個短路點，緊接著進行了、和側短路點的短路電流的計算，再依照短路電流計算結果確定了所需的電氣設備和導線的型號。最后對變電站進行了一次防雷保護與配電設備的簡單設計，完成了本次德昌小高變電站電氣一次部分初步設計。關鍵詞：變電站的主接線方式的確定主變壓器容量和型號的確定短路電流的計算防雷保護配電裝置1原始資料分析圖1-1原始資料系統接線圖1.1負荷的估測表表1-1負荷的估測表1.2變電站的工作范圍和性質 本變電站是由兩回進線提供了所需電能，然后有三類負荷，第一類負荷是系統，第二類負荷是攀鋼廠，第三類負荷是個的用戶。每一個負荷都是兩回出線供電。所以一共有回出線。2電氣主接線設計2.1主接線設計的基本條件可靠性、靈活性和經濟性是主接線三大根本條件。可靠性可靠性就是指如何保證系統主接線的可靠地正常運行工作，保障系統持續的穩定供電。具體條件：對用戶的持續供電在檢修時也應該保證盡量避免變電站全部停電靈活性靈活性是指一個變電站在建成以后，能夠很好地方便于對其進行一次周期性的檢修。具體條件：檢修時能快速準確停運相關設備，不影響對用戶的供電能靈活調度，使變壓器快速進入另一種運行狀態可以安全過度到最終接線方案經濟性經濟性的大概含義是花費更少的錢，達到更好的效果。2.2電氣主接線的確定比較圖2-1是方案一的電氣主接線圖。圖2-1主接線方案一方案一：和側采取的接線方式是單母線分段接線，側采取的接線方式是雙母線接線。其主要的幾個優點之處就是：采用雙母線的連接線容易于直接實現整個城鎮內的重要基礎電力設施都能夠持續可靠地受到供電。同樣變電站所在地地區及其周邊的經濟社會政治經濟和其他社會文化發展都不會因母線故障而斷電進而發生受到任何不良影響。其最大的主要缺點之處就是：和側的單母線分段式連接線方式在前期對于設備的維護保養還有設備的管理投入對比單母線接線來說也多了不少，后期如果想要擴建難度系數就比較高了。側的兩條供電母線進行設備的連接安裝還有平時對它的保養維護的費用較為太多，操作對比單母線接線來說復雜了不少，投入相對來說也多了不少。圖2-2是方案二的電氣主接線圖。圖2-2主接線方案二方案二：側采取的接線方式是單母線分段接線，和側采取的接線方式是雙母線接線。其主要的優點在于：和系統的運行的可靠性和穩定性對于只是單母線接線這種接線方式來說有明顯的提高，因為有另外一組備用母線的存在。2.3電氣主接線的最終方案確定因為側需要確保電能輸送的可靠，還要方便在資金允許的情況下，擴建或者更換設備。而和是因為它們的負荷不是一類負荷，沒有必要連續不間斷地穩定提供電流，如果采取了雙母線接線，那成本實在是太高了。不經濟，放棄了。所以這次德昌小高鄉變電站的電氣主接線方案最終確定的是方案一，即側采取的接線方式是雙母線連接，而和側采取的接線方式是單母線分段接線。2.4中性點運行方式翻閱相關技術資料詳細了解后知道：在目前我國的交流電力系統中，的交流電力系統一般是一種主要采用兩個中性點有效方式接地的供電方式；一般都是采用非中性接地。所以，本級變電站和的兩個中性點應是采用兩個中性點有效進行接地的方式，的兩個中性點則應該是直接采取了不有效接地的方式。3主變壓器的確定3.1主變壓器的確定原則提高電壓等級是一個非常好的方法，這個方法通常是拿來降低電能在傳輸過程中自身能量的損耗。而變壓器就是讓電壓等級的發生變化的不二法門。3.1.1主變壓器臺數的確定通常像德昌小高這種變電站確定兩臺主變壓器最為合適。一臺使用，一臺備用。3.1.2主變壓器容量的確定主動式變壓器的負荷容量主要是依照當地待規劃建設的水力變電站和它所在區或地區的水力電網針對今后年的負荷容量來進行規劃和計算的。3.2主變壓器的確定3.2.1變壓器臺數的確定主變電站在我國都算是一個較為重要的變電站。本次設計的變電站按照一般設計原則來說，每臺機組都應該安裝兩臺主變壓器。3.2.2變壓器容量的確定式中，依照原始資料可以得到下面的信息：側：側：因為至少要考慮五年的時間，所以其年電力負荷計算公式為:式中，3.2.3主變壓器繞組連接方式的確定依照這本設計手冊我們可以知道，主電源變壓器與電源繞組之間的高壓連接處理方法大致相同可以詳細劃分為星形連接和三角形連接這兩種方式。3.3主變壓器的選型由最終的電力供電系統容量的計算和后我們可以得到，滿足本次發電站條件的主變壓器參數如表3-1所示：表3-1主變壓器參數表3.4站用變壓器的確定通常我們可以直接讓臺變壓器它們互相作對方的備用。依照前面的計算結果我們已經知道了本次變電站的總負荷為：∴依照這本手冊，本次設計我們選出的站用變壓器的參數如表3-2所示：表3-2站用變壓器參數表4短路電流的計算4.1短路電流計算的目的在我們進行電氣主接線確定工作中，需要考慮通過對各接線方案的短路和計算。在我們進行這些電氣設施的選型工作中，需要通過短路計算來確保設備在任何情況下都能進行正常的作業。檢驗電氣設備動穩定性和熱穩定性，確定繼電保護定值。4.2短路電流計算的步驟（1）通過算法計算各個電流元件的基準電抗值和目標電壓數值，并將其數值折算公式為在相同的電流基準電壓容量下；（2）給系統制訂等值網絡圖；（3）確定短路點；（4）將網絡方法進行了化簡，計算得出所要計算的電抗，通過檢查所要計算的曲線數據來求出一個短路周期電流的目標數值，其中所要計算的曲線數據僅作到為止，當時我們就可以近似地確定，因為在一個短路周期內電流的目標數值已經不會因為時間而發生改變，直接依照如下式進行計算。（5）表中列出的短路電流進行計算和分析并得到結果。4.3基準值選取在我翻閱了以后，通過查表我得到了不同的電壓等級下常見的基準值如表4-1。表4-1常用基準值（）4.4各元件參數標幺值計算4.4.1架空線路：對線路進行計算時時，與此與此同時，令所以進而得到了：同理可推得4.4.2發電機：對發電機容量為時，令所以進而得到了：同理可推得4.4.3雙繞組變壓器對變壓器容量為時，令所以進而得到了：同理可推得4.4.4三繞組變壓器因為在本次設計中我們所確定的主變壓器的型號為，所以我們可以得出：再依照上面的計算公式可以計算得出：可以用上面的辦法計算得到這些元器件的負序電抗的標幺值，然后這樣就可以畫出有標幺值的正序電抗的阻抗圖。如圖4-1所示圖4-1短路等值正序電抗圖在這張圖里面是雙繞組變壓器的正序阻抗，和是電源的正序阻抗，是架空線路的正序阻抗，和是三繞組變壓器的正序阻抗。點是側短路點，點是側短路點，點是側短路點。所以分別對，和點進行短路電流計算。4.5220kV母線短路電流計算在之間發生了三相短路之后，正序電流阻抗圖簡化后就成了圖4-2。圖4-2正序阻抗圖（1）將在經過了星形與三角形的一個轉移內阻電抗進行的變換后，把它們的網絡精簡化后也就可以直接得到一個參數相應的星形轉移內阻電抗，最終我們依照計算結果得到了一個轉移內阻電抗變換結果圖顯示如圖4-5所示。圖4-3正序阻抗圖由圖可知，（2）經過計算，我們得到了它們當中的一個轉移阻抗后，這個時候就需要計算得到一個側的短路輸出電流時所需要的各種電源轉移阻抗，經過這個計算出來的阻抗就可以得到轉移電源的阻力，計算的公式如所示：由（1）我們可以得到了這樣我們就可以得到：（3）查到的結果做成了表4-2。表4-2汽輪發電機計算曲線數字表（4）因為在各種汽輪機組的短路工作周期內及其電流容量變化速度呈連續衰減增加趨勢，所以對遭受沖擊的短路電流和最大值的短路電流容量均確定應在時刻之內進行綜合考慮：依照計算出在時刻時的短路電流的有名值，就能憑借短路電流的有名值計算出短路容量和沖擊電流。它們的計算公式如下所示：計算出的結果：，4.6110kV母線短路電流計算在之間發生了三相短路之后，正序電流阻抗圖簡化后就成了圖4-4所示圖4-4正序阻抗圖（1）將通過星形與三角形之間的變換后，得到了新的電抗，然后我們再把它們兩個合并得到了新的電抗。最后我們把網絡精簡化后也就可以直接得到一個參數相應的星形轉移內阻電抗，最終我們依照計算結果得到了一個轉移內阻電抗變換結果圖顯示如圖4-5。圖4-5正序阻抗圖依照上面的正序阻抗圖我們可以得到：（2）在我們得到了其中一個轉移阻抗后，就需要對側進行轉移阻抗的計算，在它短路的時候。由公式可以計算得出：當時，計算公式表示為：（3）我們首先把側的短路電流值當作是計算的基準。公式為：依照公式和可以求得短路沖擊電流和短路容量：4.810kV母線短路電流計算在之間發生了三相短路之后，正序電流阻抗圖簡化后就成了圖4-6所示：圖4-6正序阻抗圖（1）計算的過程和點的一樣。將通過星形與三角形之間的變換后，得到了新的電抗，然后我們再把它們兩個合并得到了新的電抗。最后我們把網絡精簡化后也就可以直接得到一個參數相應的星形轉移內阻電抗。（2）當時，計算公式表示為：（3）我們首先把側的短路電流值當作是計算的基準。公式為：依照公式和可以求得短路沖擊電流和短路容量：4.9短路電流計算結果本變電站的短路電流的計算結果如表4-3所示。表4-3短路電流計算結果表5導體和電氣設備的確定選型主要內容有：。并且對其中的各種確定性導體及部分專用電氣控制裝置元件進行了校熱穩定和導體運動穩定。5.1隔離開關和高壓斷路器的確定和校驗式中5.1.1220kV側隔離開關和斷路器的確定和校驗一、斷路器的確定和校驗變電站側的為主變壓器總量的計算，而我們的主變壓器有兩臺，所以：按照上面的計算的結果，再翻閱之后，確定出來的符合條件的高壓斷路器的型號是，參數如表5-1：表5-1高壓斷路器參數表（2）斷路器的熱穩定的校驗方式如下：首先假設主保護的動作時間為，再假設后備保護的動作時間為。與此同時再查看表5-1數據里面我們可以直接得出額定開斷時間的時間為，還能直接得出固有分閘的時間為。所以再通過翻閱相關資料找到以下公式，并帶入表5-3中的數據可以求出短路時間因為上訴求出來的短路時間是大于的，如下驗證所示：，因而可以忽略不計非周期熱效應，由此我們可以得到短路電流的熱效應相當于周期分量的熱效應這個結論是正確的。那么由此可以清晰的知道其周期分量熱效應為依照公式可得：與此與此同時，依照表5-1的數據我們可以得出：因為，因此符合斷路器的熱穩定的校驗。依照表5-1數據得。變電站側的短路進行計算分析結果得。因為，因此符合斷路器的動穩定的校驗。二、隔離開關的確定和校驗依照上面的計算結果，確定了一種符合條件的隔離開關，它的參數如表5-2：表5-2隔離開關參數表依照表5-2數據，得因為，因此符合隔離開關的熱穩定校驗。依照表5-2數據，與此同時可知因此符合隔離開關的動穩定的校驗。5.1.2110kV側斷路器、隔離開關的確定和校驗變電站側的綜合設置量和功率容量應當直接采用該站各側的總負荷容量來對其進行能量綜合，依照最初的統計資料，我們可以得到：。按照上面的計算結果，再翻閱，確定出來了符合條件的高壓斷路器的型號是，參數如表5-3：表5-3高壓斷路器參數表斷路器的熱穩定的校驗方式如下：首先假設主保護的動作時間為，再假設后備保護的動作時間為。與此同時再查看表5-3數據里面我們可以直接得出額定開斷時間的時間為，還能直接得出固有分閘的時間為。所以再通過翻閱相關資料找到以下公式，并帶入表5-3中的數據可以求出短路時間因為上訴求出來的短路時間是大于的，如下驗證所示：，因而可以忽略不計非周期熱效應，由此我們可以得到短路電流的熱效應相當于周期分量的熱效應這個結論是正確的。那么由此可以清晰的知道其周期分量熱效應為與此同時依照表5-3的數據，我們得到了：因為，因此符合斷路器的熱穩定的校驗。依照表5-3數據得。變電站側的短路進行計算分析結果得。因為，因此符合斷路器的動穩定的校驗。二、隔離開關的確定和校驗依照上面的計算結果再翻閱，確定的滿足條件的隔離開關的參數如表5-4：表5-4隔離開關參數表依照表5-4數據，得因為，因此符合隔離開關的熱穩定的校驗。依照表5-4數據得。與此同時可知因此符合隔離開關的動穩定的校驗。5.1.310kV側斷路器、隔離開關的確定和校驗變電站側的綜合設置量和功率容量應當直接采用該站各側的總負荷容量來對其進行能量綜合，依照最初的統計資料，我們可以得到：。按照上面的計算結果，再翻閱，確定出來了符合條件的高壓斷路器的型號是，參數如表5-5：表5-5高壓斷路器參數表斷路器的熱穩定的校驗方式如下：首先假設主保護的動作時間為，再假設后備保護的動作時間為。與此同時再查看表5-5數據里面我們可以直接得出額定開斷時間的時間為，還能直接得出固有分閘的時間為。所以再通過翻閱相關資料找到以下公式，并帶入表5-5中的數據可以求出短路時間因為上訴求出來的短路時間是大于的，如下驗證所示：因而可以忽略不計非周期熱效應，由此我們可以得到短路電流的熱效應相當于周期分量的熱效應這個結論是正確的。那么由此可以清晰的知道其周期分量熱效應為與此同時依照表5-5數據，得因為，因此符合斷路器的熱穩定的校驗。依照表5-3數據得。變電站側的短路進行計算分析結果得。因為，因此符合斷路器的動穩定的校驗。二、隔離開關的確定和校驗依照上面的計算結果翻閱，所選用的符合條件的隔離式開關的參數如表5-6：表5-6隔離開關參數表依照表5-6數據，得因為，因此符合隔離開關的熱穩定的校驗。依照表5-6數據得與此同時可知因此滿足隔離開關的動穩定的校驗。5.2電壓互感器和電流互感器的確定與校驗5.2.1220kV側電流互感器、電壓互感器的確定和校驗一、電流互感器的確定和校驗依照上面我們計算出來的結果，我們確定了符合條件的電流電壓互感器，它的參數如表5-7所示。表5-7電流互感器參數表校驗方法和斷路器還有隔離開關它們的相同，先計算出來各個分量的熱效應熱效應：與此同時依照表5-7數據，我們得到了：因為，因此符合電流互感器的熱穩定的校驗。依照表5-7數據得。變電站側的短路進行計算分析結果得。因為，因此符合電流互感器的動穩定的校驗。二、電壓互感器的確定側配電裝置應該是屋外的，所以它的二次側工作電壓應該滿足，這一條件。依照這個需求，確定了一種符合條件的電壓互感器類型，參數如表5-8。表5-8電流互感器參數表5.2.2110kV側電流互感器、電壓互感器的確定和校驗一、電流互感器的確定和校驗依照上面計算出來的結果，我們選出了一種符合條件的電流互感器，參數如表5-9。表5-9電流互感器參數表與此同時依照表5-9數據，我們得到了：因為，因此符合電流互感器的熱穩定的校驗。依照表5-9數據變電站側的短路進行計算分析結果得。因為，因此符合電流互感器的動穩定的校驗。二、電壓互感器的確定側配電裝置應該是屋外的，所以它的二次側工作電壓應該滿足，這一條件。依照這個需求，確定了一種符合條件的電壓互感器類型，參數如表5-10表5-10電流互感器參數表5.2.310kV側電流互感器、電壓互感器的確定和校驗一、電流互感器的確定和校驗因為側的配電裝置一般是屋內的。所以依照上面的計算結果，我們確定了一種符合條件的電流電壓互感器，參數如表5-11。表5-11電流互感器參數表與此同時依照表5-11數據，我們得到了：因為，因此符合電流互感器的熱穩定的校驗。依照表5-11數據變電站側的短路進行計算分析結果得。因為，因此符合電流互感器的動穩定的校驗。二、電壓互感器的確定側配電裝置是屋內的，所以它的二次側的電壓應該滿足：。依照這個需求，我們確定了一種符合條件的電流互感器，參數如表5-12。表5-12電流互感器參數表5.3導體的確定和校驗5.3.1導體的選型因為和側都是屋外配電裝置。對比之前國內同電壓等級變電站的母線的設計，我們可以選擇鋼芯鋁導線。而側是屋內配電裝置，我們可以選擇矩形鋁導線。當我們選擇的導線是鋼芯鋁絞線的時候，僅僅只用進行熱穩定校驗。但是在計算以下矩形鋁導線連接導體的實際允許工作電流時，我們引入了平行溫度修正校驗值的溫度修正調整系數值為，以實際工作溫度，實際工作海拔高度采取以下的溫度校驗作為其實際確定的工作溫度修正系數的計算依據。5.3.2導體截面積確定計算公式為：式中，計算公式為：式中，5.3.3電暈電壓校驗及其以上電壓等級的各種裸導體在實際使用的時候都應該考慮是否有可能在天氣是下雨或者是下雪的情況下，導體本身發生全面電暈。以這個為標準來進行電流校驗，公式如下：式中，5.3.4穩定校驗計算導體的最小縱向截面積需要導體在短路時的熱量和穩定性的系數。式中，5.3.5220kV側母線確定和校驗一、220kV母線的確定當時，取。再依據，我們可以很輕松地推出：我們可以令線性導體最高允許工作溫度為=，然后我在翻閱了之后，確定了母線型號為鋼芯鋁絞線。二、220kV母線的校驗在取值為的情況下計算導體熱傳動穩定性的截面積的時候，不能忽略內部集膚傳動效應，此時的應該為：所以我們確定的導體和它的最小截面積都能夠符合熱傳動穩定性的設計要求。5.3.6110kV側母線確定和校驗一、110kV母線的確定當時，取。再依據，我們可以很輕松地推出：在翻閱了之后，確定了母線型號是鋼芯鋁絞線。二、110kV母線的校驗在取值為的情況下計算導體熱傳動穩定性的截面積的時候，不能忽略內部集膚傳動效應，此時的應該為：所以我們確定的導體和它的最小截面積都能夠符合熱傳動穩定性的設計要求。5.3.710kV側母線確定和校驗一、10kV母線的確定當時，取。再依據，我們可以很輕松地推出：在翻閱了之后，確定了母線是厚度為的矩形鋁母線。二、10kV母線的校驗在取值為的情況下計算導體熱傳動穩定性的截面積的時候，不能忽略內部集膚傳動效應，此時的應該為：所以我們確定的導體和它的最小截面積都能夠符合熱傳動穩定性的設計要求。5.4電氣設備選型匯總表5-13電氣設備匯總6配電裝置6.1對配電裝置的基本條件6.2配電裝置的類型6.2.1屋外配電裝置對于該裝置的條件布置必須是安裝在同一水平面上，而且對于各種有電流的原件都離地的距離必須大于或者等于離地面的安全高度。它的優點有：可以減少在作業時發生的沒有必要的錯誤，對于該電站日常的維護或是檢修有很大幫助。它的缺點有：該裝置占地面積比較大這樣相對于經濟性來說就不劃算了，總的來說就經濟性不高。依照去變電站實地考察和上網查資料得知中型配電器裝置一般都應用于的變電站的設計中。對于該裝置實際了解可得，它的優點就是可以減少占地面積從而來節約經濟資本。然而它的缺點就是由于建設時所需要消耗的鋼材，造價較高，而且運行時不方便在出現故障的時候維修也挺麻煩。依照了解再上網翻閱相關資料可知高型配電器裝置主要適合于電壓等級的變電所的設計。半高型配電開關式母線布設主要應用是將兩條配電開關直接安裝到位于比它本身要高一級的配電開關水平面上，和其他裝置相連形成比較良好的配電布局方式。它的最大優缺點主要體現在于以上兩種不同的產品類型。半高式交流配電控制設備主要用于適合在交流電壓控制等級的大型交流變電站。6.2.2屋內配電裝置對于該裝置的了解可得：它的優點：與其他的電動機相比對于工人的安全能有更好的保障還要就是可以減少占地面積從而來提高經濟性。缺點就是：該裝置的結構比較復雜只有很少的人才知應用并不廣泛。6.3配電方式的采用對于本次設計的高壓變電站總共分為、和這幾種電壓標準。而且每側都用了屋外和屋內的配電方式來進行布局得到的。對于和側：這個方式主要使用中型屋外配電系統裝置，因為使用這種裝置可以使該工程設計方案施工變得清晰明確，方便快捷，可以避免在工作途中發生的錯誤，而且對于后期的維修有很大的便利。與于其他兩種交流配置類型模式相比較，因為配置側是具有低負荷的交流配置裝置模式項目并不符合我們所條件的條件，所以只能考慮另外一種交流配電系統設備。對于側：這個方式一般來說主要是采用屋外式箱型配電系統設備或其中的半高型箱式配電系統設備。因為半高型號的配電維護設備與中型號的配電維護裝置相比，后者對于經濟性要更為好一些。但是對于采用較高型的其他配電維護設備來說，它的經濟性也比較可觀，但是因為側的最大負荷與側的最大負荷沒有什么可比性，其中的優勢顯而易見，為了使經濟性變得更好，所以在這里一般優先考慮半高型號的配電維護設備。對于側：家用電氣設備均采用了單層式屋內配置，結合家用電氣設備的選型結果最后確定了型戶內移動式高壓開關柜。7防雷保護設計7.1防雷保護設計電力系統中會遭遇的自然雷害極有可能是從兩個主要因素結合而引起。一種方法就是用電雷直接擊