优秀毕业设计论文：电气工程及其自动化110KV变电站设计

'毕业设计（论文）题目110KV变电站设计学院广东工业大学自动化学院专业电气工程及其自动化学号姓名kIxkIxsixkIxxTxxTxZTxXTXxT%指导教师sixsixvlxsixXTSXTS✓TS✓JXXJX广东工业大学继续教育学院制目录摘要3 引言31第一章设计说明书41.1绪论41.2负荷分析及主变选择41.3变电所主接线的选择51.4变电所的所用电接线的设计61.5无功补偿101.6短路电流计算111.7配电装置选择与总平面布置141.8电气设备选择151.9电力系统继电保护配置211.10防雷设计232第二章各参数计算书242.1主变容量的确定242.2所用变压器容量选择242.3无功补偿容量的选择242.4短路电流计算242・5电气设备的选择262.6防雷计算29结论30 小结与致谢30参考文献31附图一、发电厂电气主接线图32附图二、10kV配电装置图33附图三、llOkV进出线断面图34摘要本论文主要阐述了llOkV降压变电站的设计，设计的内容包括电气的一次部分和二次部分的设计和计算。在一次部分中，要对电力系统和变电站进行总体分析，然后确定变电站电气主接线的形式，并在此过程屮进行系统的无功补偿、短路电流计算以及电气设备的选择。在具体计算后，还要为建造变电站进行配电装置及电气总平面的布置设计，使建站合理化。在二次部分屮，要综合考虑保护的方式、系统运行的方式和短路点的选择，在此基础上进行整定计算。在设计过程中要绘制相关图纸，包括主接线等较重耍图纸并掌握其内容。众所周知，变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继屯保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计为llOkV变电站电气一次部分初步设计，分为设计说明书、设计计算书、设计图纸等三部分。所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图、电气总平面布置图、站用电系统图等相关设计图纸。由于本人水平冇限，错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。引言本次设计是在毕业设计任务书的基础上进行的。综合系统的考核三年来所学专业理论技术知识，旨在提高自己的技术水平，综合能力，以达到理论联系实际，学有所用，学冇所成的目的。设计中依据《电力工程电气设计手册》、《变屯所设计规程》、《发电厂变电所电气部分》、《导体和电器选择设计技术规程》、《变电所电气部分设计指导书》、《继电保护及安全自动装置技术规程》、《35〜110KV变电所设计规范》、《3~10KV高压配电装置设计规范》等国家的技术规程，对木设计变电站进行经济技术上的选择，主要是电气一次系统。通过木次对变压器、主接线的选择及短路电流计算、高压设备的选择，达到理论联系实际的目的。由于木人掌握的知识有限、又无设计经验，设计中难免存在不足及错误，恳请大家批评指正。 第一章设计说明书1绪论1.1本次设计的核心内容因为变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的重要作用。这就要求我们所要设计的变电站的电气一次部分经济合理，电气二次部分运行安全可靠!只有设计这样的变电站才能正常的运行工作。故本次110RV降压变电站电气部分设计主要分为电气一次部分设计和电气二次部分设计两部分。1.1.1电气一次部分的设计电气一次部分设计主耍包括负荷分析，主变压器的选择，主接线选择，所用变压器的选择，无功补偿的设计，短路电流的计算，电气设备的选择等内容。本部分的设计是参考了各类相关资料，按照有关的技术规程和工程实例进行的。1.1.2电气二次部分设计电气二次部分设计主要包括变压器主保护设计，变压器后备保护设计，所用变压器保护设计等主耍内容。木部分的设计是参考了各类相关资料，按照有关的技术规程和工程实例进行的。1.2本次设计的目的本次设计属于毕业设计，是在学习了相关专业书籍（如《发电厂电气设备》，《电力系统分析》，《电力系统继电保护原理》等等），本次设计是为了对具体的工程设计有细致的了解，并掌握一定的工程设计方法而设的。在本次设计中，同学们在老师细心指导下，自己亲自动手进行设计方案比较，计算，查找相关资料等技术设计过程，对此有了深入细致的了解，为以后的工作打下了坚实的基础。2.负荷分析及主变选择2.1负荷分析：2.1.1负荷情况:负荷名称最大负荷KWCOS①回路数供电方式线路长度KM市镇变160000.91架空15市镇变270000.921架空8煤矿变45000.852架空10化肥厂43000.882架空7砖厂50000.851架空11镇区变10000.93架空5机械厂8000.892电缆2纺织丿j7000.891电缆3纺织厂28000.882架空7纺织厂32000.881架空4制药厂1000.91架空5某某学校5000.882架空2 备注：35kV电压等级下共有出线5冋，其屮一级负荷为两冋，分别为煤矿变和化肥厂；二级符合为三回，分别为市镇变1、市镇变2和砖厂。10kV屯压等级下共有出线7回，其中一级负荷为四回，分别为镇区变、机械厂、纺织厂2、某某学校。二级负荷为三回，分别为纺织厂1、纺织厂3和制药厂。1.1.2系统综合最大用电负荷：电力系统在一定时段内（如一年、一天）的最大负荷值称为该时段的系统综合最大用电负荷。时段内其余负荷值称为系统综合用电负荷。系统中各屯力用户的最大负荷值不可能都出现在同一时刻。因此，系统综合最大用电负荷值一般小于全系统各用户最大负荷值的总和，BPPSmax=KOSPimax式中PSmax-系统综合最大用电荷。K0-同时率，K0W1。工Pimax-各用户最大负荷的总和。同时率的大小与用户多少、各用户特点有关，一般町根据实际统计资料或查设计手册确定。2.1.3同时系数的确定：确定配电所母线的最大负荷时，所采用的冇功负荷同时系数如下：1、计算负荷小于5000千瓦。0.9~1・02、计算负荷为5000^10000千瓦。0.853、计算负荷超过10000千瓦。0.80[2]2.2主变压器的选择：2.2.1由于系统通过双M110KV架空线路供电，故选择两台主变压器具冇较大的灵活性和可靠性，变电所接线较简单。规定在断开一台时，其余主变压器的容量应满足下列两个条件：一、不应小于60%的全部负荷；二、应保证用户的一、二级负荷鉴于目前变压器产品容量是采用R10系列分级的，逐级容量的增大系数为1.259,因此，按保证60%全部负荷计算选择时，实际选定的变压器容量可冇约C1.2倍的增长，其实际容量可达全部负荷的60%~72%。[3]2.2.2绕组数口的选择：具有三种电压的变电所屮，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15%以上或低压侧虽无负荷但需装设无功补偿设备时，均宜选用三绕组变压器。[4]2.2.3330RV以下的主变压器一般采用三相式变压器，容量按投运后5、10年的预期负荷选择o[5]2.2.4由于我国电力不足，缺电严重，电网电压波动较大。变压器的有载调压是改善电压质量、减少电压波动的冇效手段。对电力系统，一般要求llOkV及以卜•变电所至少采用一级有载调压变压器。[6]但是，是否需耍有载调压通过潮流计算才能判断，然而，潮流计算不屈丁这次设计范围Z内，故在此不需考虑调压。2.2.5绕组连接方式：我国HOkV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压，变压器绕组都采用△连接。[7]2.2.6自耦变压器是否需要？自耦变压器与同容量的普通变压器相比具有很多优点。如消耗材料少，造价低；有功和无功损耗少，效率高；由于高屮压线圈的自耦联系，阻抗小,对改善系统稳定性冇一定作用；还可扩大变压器极限制造容量，便利运输和安装。以下情况一般经常使用自偶变压器：(1)、单机容量在125MW及以卜：且两级升高电压均为直接接地系统，其送电方向主要由低压送向高、中压侧，或从低压和中压送向高压侧，而无高压和低压同时向中压侧送电要求者。(2)、当单机容量在200MW及以上时，用来作高压和屮压系统之间联络用的变压器。(3)、在220kV及以上的变电所中，宜优先选用门耦变压器。[9] 变压器型号中字母代表的含义：S-在第一位表示三相，在第三、第四则表示三绕组F-代表油浸风冷Z-代表有载调压J-代表油浸自冷L-代表铝绕组或防雷P-代表强油循环风冷D-代表门耦，在第一位表示降压，在末位表示升压X-代表消弧圈所选主变压器的型号为：SFS10-20000/110高压KV屮压KV低压KV连接组别标号阻抗电压％高中高低中低17~18升10.5降10.5升17~18降6.5升6.5降损耗KV空载电流外形轨距纵向/横向空载短路长宽高26.6125636045204320铜川整流变压器厂特点及名称：损耗较低、节能效果较好的三相铜线三绕组油浸式电力变压器。2.2.7主变压器冷却方式：主变一般釆用的冷却方式有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环冷却变压器，在发电厂水源充足的情况下，为压缩占地面积，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却。近年来随着变压器制造技术的发展，在大容量变压器中采用了强迫油循环导向冷却方式。它是用潜油泵将冷油压入线圈之间和铁芯的油道中，故此冷却方式效率更高。[8]3、变电所主接线的选择变电所电气主接线是指变电所的主变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电所的主接线是电力系统接线组成屮的一个重要组成部分。主接线的确定，对屯力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。3.1主接线设计的基本要求：1、可靠性。所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量口J靠性的客观标准是运行实践。评价主接线可靠性的标志是：a、断路器检修时是否影响供电；b、线路、断路器、母线故障和检修时，停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；c、变电所全部停电的可能性；d、冇些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在99.9%以上。2、灵活性。a、调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特姝运行方式下的调度要求;b、检修耍求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修,但不致影响对用户的供电；c、扩建耍求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备，改造量都会变得最小。3、经济性：投资省、占地面积小、能量损失小。[11]3.2、主接线的设计原则：1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用。2、考虑近期和远期的发展规模。3、考虑负荷的重要性分级和岀线回数多少对主接线的影响。4、考虑主变台数对主接线的影响。5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。2.3主接线的基本接线型式冇以下几种接线方式及其优缺点的比较： 2.3.1单母线接线：（I）优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。（II）缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段。但当一段母线故障吋，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，方能恢复非故障段的供电。（III）适用范围：6〜10KV配电装置出线回路数不超过5回；35-63KV配电装置岀线回路数不超过3110〜220KV配电装置的岀线回路数不超过两回。单母线分段接线（I）优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个冋路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不使重要用户停电。（II）缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当岀线为双回路时，常使架空线路岀现交叉跨越;扩建时需两个方向均衡扩建；（III）适用范围：6〜10KV配电装置出线冋路数为6冋及以上时；35〜63KV配电装置出线冋路数为4〜8冋时；110〜220KV配电装置的出线冋路数为3〜4冋时。3.3.2：双母线接线:双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定的方式运行。（I）优点：1、供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2、调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统屮各种运行方式调度和潮流变化的需要。3、扩建方便。向左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有冋路的停电。4、便于试验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。（II）缺点：1、增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。2、当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，须在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。3、适用范围。当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较人，母线故障后要求迅速恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性冇一定耍求时采用。6〜10kv配电装置，当短路电流较大，出线需要带电带电抗器时；35〜63kv配电装置，当岀线冋路数超过8冋时，或连接的电源较多，负荷较大吋；110〜220kv配电装置，出线回路数为5回及级以上时。双母线分段接线：当220kv进出线回路数甚多时，双母线需要分段，分段原则是1、当进岀线回路数为10〜14回时，在一组母线上用断路器分段；2、当进岀线冋路数为15冋及以上时，两组母线均用断路器分段；3、在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器；4、为了限制220kv母线短路电流或系统解裂运行的要求，可根据需要将母线分段；变压器-线路单元接线：1、优点：接线最简单，设备最少，不需耍高压配电装置。2、缺点：线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时线路停运3适用范围：只冇一台变压器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时。3.3.3：桥形接线：两回变压器-线路单元接线相连，接成桥形接线。分为内桥和外桥两种接线,是长期开环运行的四角形接线（一）内桥形接线1、优点：高压断路器数量少，四个冋路只需三台断路器；2、缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一冋线路的暂时停运；桥联断路器检修时，两个冋路须解裂运行；出线断路器检修时，线路需长时期停运，为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上需加装两组隔离开关，桥联断路器检修时，也可利用此跨条；3、适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。（二）外桥形接线1、优点：同内桥形接线；2、缺点:线路的切除和投入较复杂，需动作两台 断路器，并冇一台变压器暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装止常断开运行的跨条。桥联断路器检修时，也可利用此跨条；3、适用范围：适用于较小容量的发电厂或变电所，并且变压器的切换较为繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜釆用外桥形接线；1.4主接线初步设计方案根据上述对主接线的基本接线型式的功能及优缺点的分析，卜•面有我们初步设计冇两个技术合理的方案供比较选择：单母线分段接线双母线接线3.4.1可靠性：一段母线发生故障，自动装置可以保证正常母线不间断供电。重要用户可以从不同分段上引接。出线回路数较多，断路器故障或检修较多,母联断路器长期被占用，对变电站不利。3.4.2灵活性：母线由分段断路器进行分段。当一段母线发生故障时，由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作。1•各个电源和各个冋路负荷可以任意分配到某一组母线上，2.能灵活的适应系统屮各种运行方式的调度和潮流变化的需要。3.当母线故障或检修时，4.隔离开关作为倒换操作电器，5•容易误操作。3.4.3经济性：当进岀线回路数相同的情况下，单母线分段接线所用的断路器和隔离开关少于双母线接线。总结：对比两种接线方式，从口J靠性、灵活性、经济性以及可扩建性等几方面考虑，我认为单母线分段接线方式较适合本设计耍求，故高、中、低压三侧均采用单母线分段接线方式。2.变电所的所用电接线的设计 4.1所用负荷统计表如下:表1：序号名称额定容量(kW)负荷类型1通信4经常、连续2#1,#2主变压器冷却装置4.4经常、连续3llOkV操动机构1.5断续、短时435kV操动机构0.825断续、短时510kV操动机构0.825断续、短时6充电整流器7.5经常、连续7监控电源1经常、连续8保护电源1经常、连续9动力电源15不经常、断续10预留暧通电源5经常、连续11二次设备室通风2.46经常、连续小计动力负荷P143.51表2：序号名称额定容量(kW)负荷类型1llOkV加热1.5经常、连续235kV加热0.9经常、连续310kV加热1.7经常、连续小计加热负荷P24.1表3：序号名称额定容量(kW)负荷类型135kV配电装置室照明4短时、连续210kV配电装置室照明4短时、连续3屋外配电装置室照明6短吋、连续4二次设备室照明3短时、连续小计照明负荷P3172.2变电站自用电：给变电站内部各用电负荷供电的电源系统。通常出自用电变压器及其高压侧的电气设备、高压导线、低压口用电配电屏，低压配电线等组成。自用电负荷一般包括：主变压器冷却系统的负荷，深井泵和消防水泵负荷，照明及动力负荷，断路器和隔离开关操动机构的负荷，电焊及动力检修负荷，同步调相机的动力负荷。给自用电系统供电的电源，包括工作电源和备用电源。对220kV及以卜•变电站，通常都具有两台主变压器，变电站门用电系统需要的两个独立工作电源，分别从两台主变压器第三绕组引接，一般不再单独设置备用电源，而是利用两个工作电源互为备用。4.3自用电变压器的选择：需要考虑的内容：1、台数；2、容量；3、阻抗；4、损耗；5、高压和低压侧额定电压。 4.3.1自用电变压器台数及容量的选择：220kV及以下变电所的自用电变压器台数等于工作电源的数量，一般为两台。每台自用电变压器的容量按全变电所负荷再加一台调相机的负荷来选择。4.3.2自用电变压器阻抗的选择：220RV及以下变电所的自用电变压器的阻抗一般按止常值选择，即阻抗方分数为6%〜8%。4.3.3自用电变压器损耗的选用：自用电变压器耍求尽量采用低损耗的节能型变压器。220RV及以下变电所，选用正常阻抗或低阻抗自用电变压器。4.3.4高压侧调压方式：取决于对主变压器第三绕组电压质量的要求。当主变压器第三绕组只有口用电变压器和低压出线，没有其它干扰源时，电压波动能够在允许范围Z内，此时自用电变压器高压侧无载调压装置共冇+5%、+2.5%、0、-2.5%、-5%五级电压抽头。当主变压器第三绕组除了口用电变压器、低压岀线以外，述有同步调相机吋，调相机在启动过程中电压波动较大。为了保证自用电低压侧母线的电压质量，则要求自用电变压器高压侧设置4X2.5%冇载调压装置。共有九级电压抽头，其调压范围大，并具有带负荷调节电压的功能。高低压侧额定电压：自用电变压器高压侧直接从主变压器第三绕组引接，因此它的高压侧电压等于主变压器第三绕组的电压。自用电变压器低压侧的电压在中国均采用380V,是带一条屮性线的三相四线制系统。所选的自用电变压器的型号为S9-80/10.[12]额定容量额定电压(kV)连接组标号损耗(kV)空载电流阻抗电压质量(kg)轨距高压低压短路空载器身油总体4.4自用电高、低压侧电气设备：自用电高压侧一般都采用10~35kV户内高压电气设备，目询都选用高压成套开关柜。220kV及以卜•变电所用电高压侧的短路电流水平一般均小于10~35kV户内断路器的额定最大开断电流，可以按常规方法选择冇关的高压电气设备。变电所自用电低压侧一般都采用380V低压配电屏。所需要的空气断路器、接触器、刀闸、熔断器、母线支柱绝缘子等各种低压电气设备都安装在配电屏内，按照不同的负荷性质、容量以及配电线数量，选择各种标准配电屏。4.5自用电系统接线：6用电高压侧分别直接接入主变压器第三绕组或变电所以外的电源，口用电系统高压侧接线，比较简单。自用电系统低压侧接线一般都采用分段接地，重要的自用电负荷采用双回路供电，即将它们分别接在两段母线上。220kV及以下变电所，一般只有两台门用电变压器，分别接入不同的工作母线段，正常运行时屮间的分段断路器断开，两段工作母线分开运行。当一台自用电变压器故障时，继电保护动作，将故障的自用电变压器断开，同吋分段断路器合闸，全部工作母线由另一台无故障的自用电变压器供电。[13]2.无功补偿5.1什么是叫无功补偿？在交流电力系统中，我们就可看成为有功电源负荷和无功电源负荷两个并存 且不可分割的电力系统，在运行、设计、监测、管理屮，借助功率因数把有功系统和无功系统冇机地联系起來，形同一个整体。如果说交流系统运行的目的是传输和消费能源，那么无功系统运行就是为此而不可缺少的手段。它的存在保持了交流电力系统的电压水平，保证了电力系统的稳定运行和用户的供电质量，并使电网传输电能的损失最小。如果无功电源不足，也就是无功并联补偿容量不能满足无功负荷的需要，无功电源和无功负荷处于低电压的平衡状态。由于电力系统运行电压水平低，将给电力系统带來了一系列危害：1、设备出力不足；2、电力系统损耗增加；3、设备损坏；4、电力系统稳定度降低。5.2无功补偿的重要性及作用电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力系统安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品的质量是非常重要的。用户消耗的无功功率是它有功功率的50%〜100%,同时电力系统本身消耗的无功功率可达用户的10%〜30%。另外变压器中存在励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗，两部分无功损耗，无功功率的不足将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定遭到破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，因此要进行无功补偿。2.短路电流计算6.1为什么要进行短路电流计算？电力系统由于设备绝缘破坏，架空线路的线间或对地面导电物短接，或雷击大气过电压以及工作人员的误操作，都可能造成相与相、相与地之间导电部分短接，短路电流高达几万安、几十万安培。这样大的电流所产生的热效应及机械效应，会使电气设备损坏，人身安全受到威胁，由于短路时系统电压骤降，设备不能止常运行。单相接地在屮性点直接接地系统屮，对邻近通信设备将产生严重的干扰和危险影响，所以电力系统必须进行短路故障计算。另外，对于电气设备的规格选择，继电保护的调整整定，对载流导体发热和电动力的核算，都需要对系统短路故障进行计算o[14]6.2对称短路计算通常三相短路（对称短路）是系统屮最严重的故障。因此，在电气设备检验时一般用三相短路电流，只有在两相稳态短路电流大于三相稳态短路电流的特殊情况下，才用两相稳态短路电流来校验设备或导体的热稳定。工程屮三相短路计算一般采用实用的计算方法。根据设计推荐的电气主接线及其与系统的连接如下图1.1所示：/110kV10kV35kV 41.9835kV3.413.4130d2乡60V——7d31.9810kV图1.1根据主接线方案图，本计算书对变电站内可能的三个短路点dPd3进行三和短路电流计算。1、假设已知的原始数据无穷大系统，系统阻抗标么值X尸0.7变压器IB、2B：S二31.5MVAUZi-n%=10.5,UZr-m%=17,UZn-m%=62、三相短路电流计算1)计算各元件的电抗标么值并绘制等值电路图以标么值进行计算，取基准容量Sj=1000.MVA,则主接线屮各元件的电抗标么值计算如卜•：Xl=0.7变压器IB、2B：X・2二X?二丄(10.5+17-6)巴四二3.4120031.5X3二X。二丄(10.5+6-17)型2二020031.5X.FX7=—(17+6-10.5)1222二1.9820031.5据此，可画出等值电抗图如图1・2：10.7dl110kV图1.2 图2可以进一步简化到图1.3 10.7HOkV1.71d310kV90.9935kV图1.3在进行dl点短路电流计算时，将图3进行简化，得图1.4所示简化等值电抗图：10.7dl10图1.4在进行d2点短路电流计算时，将图3进行简化，得图1.5所示简化等值电抗图:111.4d2图1.5在进行d3点短路电流计算时，将图3进行简化，得图4-3所示简化等值电抗图: 12、0.7d34llOkVdl点短路:100011573二7.17kAd2点短路:1000115希二1.48kAd3点短路:1000115侖=7.17kA/图1.6dl0=d7+d9=2.7dll二d7+d9+dl二3.4dl2=d9(dl+d7)/(d9+dl+d7)=0.72)各短路点稳态电流计算2.配电装置选择与总平面布置发电厂和变电所电气主接线屮，所装开关电器、载流导体以及保护和测量电器等设备，按一定要求建造而成的屯工建筑物，称为配电装置。它的作用是接受屯能和分配电能，所以它是发电厂和变电所的重要组成部分。依据《高压配电装置设计技术规程》SDJ-85屮第1.0.1条规定：高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修的要求，合理的制定布置方案和选用设备，并积极慎重地采用新的布置，新设备和新材料，使设计技术先进，经济合理，可靠运行，巡视方便，同时注意节约。配电装置按电气装置的地点，可分为屋外和屋内配电装置；按组装方式，可分为现场组装以及在制造厂将开关电器等接线要求组装成套后运行金现场安装使用的配电装置，屋内配电装置是将电气装置安装在屋内，它的特点是占地面积小，运行维护和操作条件好，电气设备受污染和气候条件影响小，但需要造房屋，投资较大。屋外特点是土建工程量小，投资小，建造工期短，易扩建，但占地面积大，运行维护条件较差，易受污染和气候条件影响。在变电所中，一般35kv及以下，采用屋内配电装置，llOkv及以上采用屋外配电装置。本设计中35kv装置选用户外配置。安全净距——根据《高压配电装置设计规范》笫4.1.1~4・1.5规定：屋外配电装置电气设备绝缘体最低部位距地小于2.5m时，应装设固定遮拦。屋外配电装置使用软件导体时，带电部分至接地部分之间的屯气距离应按规程选择，校验。屯气设备外绝缘最低部位，距地小于2.3m时，应装设固定遮拦。屋外配电装置的上而或下而，不应冇照明，通信和信号线路架空跨越穿过屋内配电装置。带电部分的上面不应敷设照明和动力线路。各电压级配电装置的选择，根据《高压配电装置技术规程》SDJ—85：10kv配电装置采用屋内布置。岀线不带屯抗器，即采用成套开关柜单层布置，针对于可靠性，采用双列布置。采用GZG-1A固定开关柜的单层双母线单列布置。35kv采用屋外布置，用JYN1-35 开关柜单母分段带旁母线接线。llOkv采用屋外半高型，双列布置。其特点：构架较低，不需专设上层的操作维护走道，占地面积较屮型省，钢材消耗比高型少，又检修方便。配电装置的电气平面图见附图。2.电气设备的选择8.1电气设备选择的相关要求8.1.1、选择的原则1）、应满足正常运行、检修、短路、和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。2）、应按当地环境条件校核。3）、应力求技术先进和经济合理4）、与整个工程的建设标准应协调一致。5）、同类设备应尽量减少种类。6）、选用的新产品均应具有可靠的实验数据。8.1.2电气设备和载流导体选择的一般条件1）按止常工作条件选择A.额定电压：所选电气设备和电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高运行电压B.额定电流：所选电气设备的额定电流I。，或载流导体的长期允许电流I”不得低于装设回路的最大持续工作电流I吨。计算回路的最大持续工作电流I喰时，应考虑冋路在各种运行方式下的持续工作电流，选用最大者。2）按短路状态校验A.热稳定校验：当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值,QdWQy,QdWllt,t=tb+tdf校验电气设备及电缆（3-6KV厂用馈线电缆除外）热稳定时，短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。B.动稳定校验：订冬九，IchWk,用熔断器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定;电缆不校验动稳定；3）短路校验时短路电流的计算条件所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算，并应考虑电力 系统的远景发展规划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式；短路的种类一般按三和短路校验；对于发电机岀口的两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路屮的单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重情况校验。8.1.3主要电气设备的选择1、高压断路器高压断路器在高压冋路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基木要求：（1）.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。⑵.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。⑶•应有足够的断路能力和尽可能短的分断时间。⑷•应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并耍求结构简单、体枳小、垂量轻、安装维护方便。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，11由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一冇发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级屮。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等级型号额定电压额定电流动稳态电流110KVLW14-100110KV2000A80KA35KVZN23-3535KV1600A63KA10KVZX28(A)-1210KV3150A40KA2、隔离开关的选择 隔离开关是高压开关设备的一•种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求：⑴.隔离开关分开后应具冇明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。⑵•隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。⑶•隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。（4）.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。⑸.隔离开关的结构简单，动作要可靠。（6）.带有接地丿J闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的止确操作。乂根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等级型号额定电压额定电流动稳态电流11OKVGW4-110IIDW126KV1000A80KA35KVGN2-3535KV1000A52KA1OKVGN22-1012KV3150A40KA3、各级电压母线的选择（1）.软导线的选择A、按冋路持续工作电流的选择电流IgmaxWlxu,即电网的最大持续工作电流小于等于导体在环境条件下的长期允许工作电流。B按经济电流选择Sj=Ig/jSj—按经济电流密度计算的导体截面（nin）2）J—经济电流密度（A/mm2）⑵.母线的校验A使用环境条件的校验a环境温度b日照c风速d海拔高度 B技术条件的校验a电流的校验b电晕、电压的校验c热稳定校验d动稳定校验⑶母线截面积选择：本设计中母线的截面按长期允许电流选择。按长期允许电流选择时，所选母线截而积的长期允许电流应大于装设回路小最大持续工作电流即，―L=klyeb指基准环境条件下的长期允许电流K指综合校止系数110KV进线选择：Imax=1.05*[31500/(31/2*110)1=173.8(A)钢芯铝绞线的经济电流密度为:1.53A/mm2Sj=Tg/j=173.8/1.53=113.59mm2考虑一定富余度,应选择LGJ-120型钢芯铝绞线。35KV母线截面选择：1^=1.05Ie=l.05*[31500/(3"2*35)]二545・6(A)钢芯铝绞线的经济电流密度为:1.53A/mm2Sj=Ig/j=545.6/1.53=356mm2考虑一定富余度,应选择J-400型钢芯铝绞线。10KV母线截面选择：Imax=l.05Ie=l.05*[31500/(31/2*10)1=1909.6(A)故应选择LMY-100*6每相铜排数为2o4、互感器的选择互感器(包括电流互感器及电压互感器)是一次系统和二次系统联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。互感器的作用是:将一次冋路的高电压和人电流变为二次冋路标准的低电压(100V)和小电流(5A和1A),使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构小巧、价格便宜和便于屏内安装。使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。 电流互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，按照额定电流、额定电压选择。二次侧电流必须统一，一般弱电系统用1A,强电系统用5A,当配电装置距离控制室较远时，也可考虑用lAo根据互感器前一次电流最大电流确定互感器的一次额定电流。主变侧及进线联络断路器电流互感器：Imax=1.05*[31500/(3"X110)]二173・8(A)I沪2X300AN173.8A合格Unl=110KV=Uns=110KV合格选用LCWB6-110型电流互感器35KV进线及联络开关电流互感器：Imax=l.05L=l.05*[31500/(3虫*35)]二545・6(A)Inl=750A^173.8A合格Uni二35KV二Uns二35KV合格选用LDB-35/750型电流互感器10KV进线及联络开关电流互感器：Imax=l.05Ie=l.05*[31500/(3l/2*10)1=1909.6(A)I沪3000A21909.6A合格Uni二10KV二Uns二10KV合格选用LZZBJ12—10/3000A型电流互感器110KV进线PT:一次回路电压：0.8Unl=88KVS”合格选用RXW-35/0.5型熔断器⑵10KV母线高压熔断器额定电压：Un二10KV=Uns=10KV合格断流容量:Sns=1000MVA>S"合格选用RN2-10/0.5型熔断器9、配电装置的设计9.1配电装置是变电站的重要组成部分：它是根据主接线的连接方式，由开关设备、保护和测量电路、母线和必要的辅助设备组建而成，用來接受和分配电能的装置。9.2配电装置应满足下列基本要求：⑴配电装置的设计必须保证运行町靠,按照系统和自然条件，合理选用设备，在布置上力求整齐、清晰，保证有足够的安全距离.⑵便于检修、巡视和操作.⑶安装和扩建方便配电装置设计的基本步骤：⑴根据配电装置的电压等级、电器的形式、出线多少和方式、有无电抗器、地形、环境条件等因索选择配电装置的形式⑵拟定配电装置的配电图本电站有4个电压等级,110KV主接线配电装置采用屋外中型双列布置,35KV为架空进线采用KYN-35Z型金属铠装高压开关柜双列布置，10KV为电缆出线采用CP800型屮置式金属铠装高压开关柜双列布置.2.3设备综合汇总表 110KV35KV10KV高斥断路器LW14-100ZN23-35ZN28(A)-12隔离开关GW4-110IIDWGN2-35GN22-10高压熔断器RXW-35/0.5RN2-10/0.5电压互感器TYD-110JDZXW-35JSZK1-10F电流互感器LCWB6-110LDB-35/750LZZBJ1210/3000母线导体LGJ-120J-400LMY—100*6发电厂和变电所电气主接线屮，所装开关电器、载流导体以及保护和测量电器等设备，按一定要求建造而成的电工建筑物，称为配电装置。它的作用是接受电能和分配电能，所以它是发电厂和变电所的重要组成部分。依据《高压配电装置设计技术规程》SDJ-85中第1.0.1条规定：高压配屯装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，并根据电力系统条件，自然坏境特点和运行检修的要求,合理的制定布置方案和选用设备，并积极慎重地釆用新的布置，新设备和新材料,使设计技术先进，经济合理，可靠运行，巡视方便，同时注意节约。配电装置按电气装置的地点，可分为屋外和屋内配电装置；按组装方式，可分为现场组装以及在制造厂将开关电器等接线耍求组装成套后运行至现场安装使用的配电装置，屋内配电装置是将电气装置安装在屋内，它的特点是占地面积小，运行维护和操作条件好，电气设备受污染和气候条件影响小，但需要造房屋，投资较大。屋外特点是土建工程量小，投资小，建造工期短，易扩建，但占地面积大，运行维护条件较并，易受污染和气候条件影响。在变电所中，一般35kv及以卞，采用屋内配电装置，1102及以上采用屋外配电装置。本设计中352装置选用户外配置。安全净距——根据《高压配电装置设计规范》第4.1.T4.1.5规定：屋外配电装置电气设备绝缘体最低部位距地小于2.5m时，应装设固定遮拦。屋外配电装置使用软件导体时，带电部分至接地部分之间的电气距离应按规程选择，校验。电气设备外绝缘最低部位，距地小于2.3m时，应装设固定遮拦。屋外配电装置的上面或下面，不应有照明，通信和信号线路架空跨越穿过屋内配屯装置。带屯部分的上面不应敷设照明和动力线路。齐电压级配电装置的选择，根据《高压配电装置技术规程》SDJ—85：lOkv配电装置采用屋内布置。出线不带电抗器，即采用成套开关柜单层布置，针对于可靠性，采用双列布置。采用GZG—1A固定开关柜的单层双母线单列布置。35kv采用屋外布置，用JYN1-35开关柜单母分段带旁母线接线。1102采用屋外半高型，双列布置。其特点：构架较低，不需专设上层的操作维护走道，占地面积较屮型省，钢材消耗比高型少，又检修方便。配电装置的电气平面图见附图。10.电力系统继电保护配置2.1对继电保护的基本要求根据《继电保护和安全自动装置技术规程》SDJ6-83屮，第2.1.1条规定：电力系统中电力设备和线路应装设短路故障和杲常运行保护装置。电力设备和线路的保护应有主保护和后备保护，必要时可在增设辅助保护。1、主保护：满足系统稳定和设备安全要求，冇选择地切除被保护设备和全线路故障。 2、后备保护：主保护断路器拒动时，用来切除故障的保护。冇近后备和远后备之分。（1）远后备（2）:当主保护断路器拒动吋，（3）由相邻电力设备（4）或线路的保护实现后备（5）。（6）近后备（7）:当主保护拒动吋，（8）由本电力设备（9）或线路另一套保护实现后备（10）；当断路器拒动时，（11）冇断路器失灵保护实现后备（12）o3、辅助保护：为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。根据《继电保护和安全自动装置技术规程》SDJ6-83第2.1.2条规定：继电保护应满足可靠性、选择性、灵活性和速动性的要求。SDJ6-83第2.1.3条规定：在拟定保护装置和制定保护配置方案时，对稀有故障，可根据对电网影响程度和后果采取相应的措施，使保护装置能正确工作，对两种稀有故障同时出现的情况可不予考虑。10.2选择保护配置及构成方案的基本原则当确定继电保护及构成方案时应考虑以下几个方面：电力设备和电力网的结构和运行特点；故障岀现的概率和可能岀现的后果；电力系统近期发展情况；经济上的合理性；国内外的成熟经验。对导致继电保护和安全口动装置不能保证电力系统安全的电力运行的电力网结构形式、变压器主接线形式和运行方式，已根据继电保护和安全自动装置的要求限制使用，或辅以适当措施。为了方便运行管理和性能配合，统一电力网和安全门动装置的形式不宜品种过多，电力系统中各电力设备和线路的继电保护和安全自动装置凡能满足可靠性，选择性，灵活性和速动性要求的，均应保留。10.3电力变压器的保护对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：一、绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；二、绕组的匝间短路；三、外部相间短路引起的过电流；四、屮性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；五、过负荷；六、油面降低；七、变压器温度升高或油箱床力升高或冷却系统故障。2.43〜63kV中性点非直接接地电力网中线路的保护：对3~63kV线路的卜•列故障或异常运行，应装设相应的保护装置：一、相间短路；二、单相接地；三、过负荷。2.5110KV中性点直接接地电力网中线路的保护：对110RV线路的下列故障，应装设相应的保护配置；一、单相接地短路；二、相间短路。10.6母线的保护：对于发电厂和主要变电所的3〜10kV母线及并列运行的双母线，在下列情况下应装设专用母线保护：一、须快速而冇选择地切除一段或一组母线上的故障，才能保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时；二、当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路吋;对3〜10kV分段母线易采用不完全电流差动保护，保护装置应接入有屯源支路的电流。保护装置应由两段组成，第一段可采用无时限或带时限的电流速断，当灵敏系数不符耍求时，可釆用电流闭锁电压速断；第二段可采用过电流保护。当灵敏系数不符合要求时，可将一部分负荷较大的配电线路接入差动冋路。对发电厂和变电所的35〜11ORV电压的母线，在下列情况下应装设专用的母线保护：一、llOkV双母线；二、110kV单母线，重要的发电厂或变电所的35〜63kV母线，根据系统稳定要求或为保证重要用户最低允许电压要求，需耍快速地切除母线上的故障。10.7电力电容器的保护：3kV及以上的并联补偿电容器组的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：一、电容器内部故障及其引出线短路；二、电容器组和断路器Z间连接线短路；三、电容器组中某一故障电容器 切除后所引起的过电压；四、电容器组的单相接地；五、电容器组过电压;六、所连接的母线失压。10.8自动重合闸3〜HOkV电力网中，在下列情况下，应装设自动重合闸装置：一、3kV及以上的架空线路和电缆与架空的混合线路，当用电设备允许且无备用电源自动投入时；二、旁路断路器和兼作旁路的母联或分段断路器。对单侧电源线路的自动重合闸方式的选择应符合下列规定：一、采用一次重合闸；二、当屯力网由几段串联线路构成时易采用重合闸前加速保护动作或顺序自动重合闸。10.9备用电源和备用设备的自动投入装置下列情况可装设备用电源或备用设备的口动投入装置（以下简称口动投入装置）:（-）、由双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用；（二）、发电厂、变电所和配电所内有互为备用的母线段；（三）、发电厂、变电所内冇备用变压器；（四）、变电所内有两台所用变压器；（五）、生产过程中某些重要机组有备用机组。10.10自动低频减载装置电力网中变电所和配电所，根据电力系统运行耍求，应装设有足够数量的自动减载装置。当因事故发生功率缺额时，应由自动低频减载装置断开一部分次要负荷。11•防雷设计雷电所引起的人气过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电器设备的安全。运行经验证明，当前变电所屮采用的防雷保护措施是可靠的，但是雷电参数和电器设备的冲击放电特性具有统计性，故防雷措施也是和对的，而不是绝对的。变电所的保护对象：A类：电工装置，包括屋内外配电装置、主控制楼、组合导线和母线桥等。B类：需要采取防雷措施的建筑物和构造物，按着在发生火花时能否引起爆炸或火灾，以及由此可能引起破坏范围乂可分为三类：凡是在建筑物长期保存或经常发生瓦斯、蒸汽、尘埃与空气的混合物，可能引起电火屁发生爆炸，以及引起房屋破坏和人身事故者。同1的条件，但在因屯火花发生爆炸时，不致引起巨大的破坏或人身事故者。凡遭受直击雷时，仅有火灾及机械破坏危害，且对建筑物内部的人冇危害者。C类：不需专门防雷保护的建筑物。在变电所屮的建筑物装设直击保护装置，诸如屋内外配电装置，主控室等。电工装置的防雷措施：110kv的屋外配电装置，将避雷针装在配屯装置的构架上,对于10kv和35kv的屋内配电装置，为防止雷击时引起反击闪络的可能，采用独立的避雷针。主变压器用独立的避雷针。屋外组合导线，采用独立的避雷针。（注:根据《电力设备过电压保护技术规程》SDJ7-76规定：第70条:独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，避雷针及其接地装置与道路或击入口等的距离房顶上；避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。（1）地中：避雷针与最近配电装置接地网距离。S20.3R式中R—避雷针709螺fl的接地电阻。任何情况下,S不得小于3m。（2）空气中:S$0.3R+0.lh式中h—被保护物考虑点的高度，m0在任何情况下，S不得小于3mollOkv的屋外配电装置，将避雷线连接在配电装置的出线门型构架上。《电力设备过电压保护技术规程》SDJ7-79中规定第80条：大接地短路电流系 统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置。第83条：与架空线路联络连接的三绕组变压器绝缘的10kv绕组，如冇开路运行的可能，应采用防止静电感应电压危害该绕组的措施。在其中一相出线上装设一只阀型避雷器。故避雷器的设置应（1）llOkv.35kv.10kv每段母线上均装设一个避雷器。（2）变压器三侧一相上装一个避雷器。（3）llOkv中性点装设一个避雷器。其选择结果为:llOkv：FCZ-110J；35kv：FZ-35；10kv：FS-lOo 第二章：计算部分12.主变容量的确定：35kV母线上：(同时系数取0.8)PSmax=K0SPimax==24.3MVA10kV母线上：(同时系数取0.9)PSmax=KOSPimax==4.22MVAPeM(24・3+4.22)X6O%X1.1=18.8232MVA主变压器容量可选20MVA.选主变的型号为SFS10-20000/110.13.所用变压器容量选择根据SDJ2《220〜500kV变电所所用点设计技术规程》中公式计算，cosd)—般取0.6.；S二0.85Pl+P2+P3/cos(i)二二69.429(KVA)所用变压器容量可选80KVA.选所用变压器的型号为S9-80/10.14.无功补偿容量的选择进行无功电力平衡要考虑远近期需求，合理布局。无功负荷和无功电源就近平衡的原则。在110RV变电站应根据计算结果确定电容器装置的总容量，一般按主变容量的10〜30%配置。本次设计，按主变容量的15%来选我们选用单台电容器为：BFW211/-100-1W型，15.短路电流计算15.1三相短路电流计算计算方法：短路电流的计算方法此处采用运算曲线法中的同一法计算。各元件参数计算，形成标幺等值网络。以标么值进行计算，取基准容量Sj=1000.MVA,则主接线屮各元件的电抗标么值计算如下：XI二0.7变压器IB、2B：X2=X5=—(10.5+17-6)型2二3・4120031.5 L需(10-5+6-17)1000.3L5"佥(17+6-10-5)10003L5dl0=d7+d9=2.7dll=d7+d9+dl=3.4dl2二d9(dl+d7)/(d9+dl+d7)=0.7则各短路点稳态电流计算dl点短路：I二丄X丄啤二7.17kAdl115V3d2点短路：I二丄X」啤二1.48kAdll115希d3点短路：1=—X^2L=7.17kAdl2115V315.2两相短路电流的计算dl(2)短路吋附加电抗Xf二0.195Xjs*二(0.195+0.195)二1.95查附图(三)t=0sI*二0.56t=lsI*二0.53t=2s1*二0.53Ie===2.51KA所以;I“二0.56*2.51二1.41KA11=0.53*2.51=1.33KA12=0.53*2.51二1.33KA冲击电流ich=*1.8*1.41=3.589KAlch=1“=1.81Kd2(2)短路时附加电抗Xf=0.195+0.2625=0.4575Xjs*二0.4575=4.575>3按无限大容量计算I“二I**Ij二二].71KA冲击电流ich二2.55*1.71二4.36KAlch=1“=2.19KAd3(2)短路时附加电抗Xf二0.195+0.2625+0.1625=0.62Xjs*二(0.62+0.62)=6.2>3按无限大容量计算I“二1**1j二0.806=4.43KA冲击电流ich二2.55*4.43二11.3KAIch二1“=5.67KA14.3单相短路电流的计算dl(1)短路吋X0二X1+X2二0.2625+0.1625二0.425附加电抗Xf二0.195+0.425Xjs*二(0.195+0.195+0.425)=4.075>3按无限大容量计算1“=]**]j二=0.616KA二0 =1.98 冲击电流ich二2.55*0.616二1.571KAIch=I“=0.789KAd2(2)短路时X0=Xl+X2=0.2625+0.1625=0.425附加电抗Xf=0・195+0.2625+0.425Xjs*二(0.195+0.2625+0.8825)=6.7>3按无限大容量计算I“二1**1j二=1.164KA冲击电流ich=2.55*1.164=2.968KAIch=I“=1.49KA12.电气设备的选择16.1母线的选择：1.木掀材料和截面形状的选择目前母线材料广泛采用铝材，因为铝电阻率较低，冇一定的机械强度、质量轻、价格较低。我国铝的储量丰富。铜虽有较好的性能，但价格贵，我国储量不多。所以只冇在一些特殊场合，如工作电流较大、位置特别狭窄，、环境对铝冇严重腐蚀的情况下才用铜材，在这里用铝材。硕母线截面形状一般有矩形、榊形和管形，炬形母线散热条件好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大，所以单条矩形母线截面最大不超过1250平方厘米。当工作电流大于最大单条矩形母线的允许电流时，每相可用2-4条矩形母线并列使用。但由于临近效应的影响，多条矩形母线的允许电流并不随条数成比例增加。矩形母线一般只用于电压在35kv及以下、电流在400A及以下的配电装置中。槽形母线的机械强度较好，集肤效应较小。在4000-8000A时，一般选用槽形口县。管形母线集肤效应小，机械强度高，管内可用水或风冷却，因此町用于8000A以上的大电流木锹。此外，I员I形母线表面光滑，电晕放电电压高，因此110KV以上的配电装置多用管形母线。在本设计屮，10、35KV汇流母线用矩形母线，110KV汇流母线用管形。16.1.1汇流母线的选择。10kV选用矩形截面铝母线。①按长期允许电流选择母线截面。出主接线分析口J知，母线最人持续工作屯流不超过一台主变压器的最大持续工作电流，故母线最大持续工作电流为lmax=1154.73AO由产品目录中选用每相一条的矩形铝母线。查表可知：在最高温度40°C时，长期允许电流，故可选用矩形截面铝母线。②热稳定校验。计算热稳定最小允许截面短路持续时间，因t>ls,故可不考虑非周期分量热效应，所以短路屯流热效应为计算母线短路而通过最大持续工作电流时的工作温度为°C,按70°C取热稳定系数087。热稳定最小允许截而为，所选母线截而为，故能满足热稳定要求。③动稳定校验。10kV母线三相短路时短路冲击电流中间相母线所受最大电动力为(6〜10kV配电装置中，母线水平布置时,a约为250〜350mm,在此计算中为了得到最人电动力，取沪250mm。),根据计算结果看出能够满足动稳定要求，故选用矩形铝母线。15.2.235kV汇流母线的选择：选用矩形截而铝母线。Imax=327.7A,由产品目录中选用毎相一条母线，在最高温度为40°C时，<期允许最大持续电流为375A>327.7A。故可选用矩形截面铝母线。16.1.2110kV汇流母线的选择：选用管形铝母线。Imax=142.84A,由产品目录中选用每相一条d/D为13/16,截面为68.2mm2的母线，在最高温度为40°C时，长期允许最大持续电流为239A>142.84Ao故可选用d/D为13/16,截面为68.2nuii2的管形截面铝母线。A选SN10-10I/630型户内式少油断路器。选GN19-10/400型户内高压隔离开关。 16.1.335kV母线进线侧:Uew二35kV,lmax=327.7A选LN2-35型户内高压断路器。选GN1-35型户内高压隔离开关。16.1.435kV母线出线侧:Uew=35kV,Imax=118.73A选LN2-35型户内高压断路器。选GN1-35型户外高压隔离开关。16.1.5110kV母线进线侧:Uew二llOkV,Imax=142.84A选SW3-110/1000型户外高压少油断路器。选GW4-110/630型户外高压隔离开关。16.1.6110kV母线出线侧:Uew二llOkV,Imax=105.43A选SW3-110/1000型户外高压少油断路器。选GW4-110/630型户外高压隔离开关。16.4电流互感器的选择：16.4.110kV出线上的电流互感器的选择:①选择电流互感器的型号。出线最大工作电流Imax=43.25A,乂因为6〜10kV屋内配电装置，可选用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器o由产品目录中查得型号为LFZ-10型电流互感器。其额定参数为：Ue=10kV,Icl=200A,Ic2=5Ao铁芯准确度为0.5级，额定二次负荷阻抗Ze2二0.4Q。短时热稳定电流倍数Kr=90；动稳定倍数Kd=160o②选择0.5级侧的二次连接导线的截面。U相所接各仪表电流线圈的总电阻为工Rdl二二0.14(Q)二次导线采用铜导线，电流互感器为不完全星形接线，连接导线的计算长度，故导线截而由于变电所屮应采用铜芯控制电缆，根据机械强度要求，选择二次连接导线截面为1・5nnn2o③热稳定校验，故不计非周期分量热效应，故短路电流热效应为满足热稳定要求。④动稳定校验。三相短路冲击电流能满足动稳定要求。故选用LFZ-10型贯穿式浇注绝缘结构的电流互感器。16.4.2主变10kV侧及10kV母线分段回路上的电流互感器的选择Imax=1154.73A,由产品目录中查得型号为LDZ-10型贯穿式环氧树脂浇注绝缘结构户内型电流互感器。16.4.335kV出线侧电流互感器的选择因为35kV及以上配电装置一般选用油浸瓷箱式绝缘结构的电流互感器。lmax=118.73A,由产品目录中查得型号为LABN1-35型电流互感器。16.4.4主变35kV侧及35kV母线分段回路上的电流互感器的选择Imax二327.7A,由产品口录屮查得型号为LABN1-35型电流互感器。16.4.5110kV出线侧电流互感器的选择Imax二142.84A,由产品目录中查得型号为LB-110型电流互感器。16.4.6主变110kV侧及110kV母线分段回路上的电流互感器的选择:Imax=105.43A,由产品目录中查得型号为LB-110型电流互感器。16.5电压互感器的选择 (1)型式：电压互感器的型式应根据使用条件选择6~20kv屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器35、110kv配电装置,一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。(2)一次电压U1：1.lUn>U>0.9UnUn为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动范围，即为±10%Un(3)二次电压：电压互感器二次电压，应根据情况按表5-8选用二次电压U2n(4)准确等级：电压互感器应在哪一等级下工作，需要根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。用于发电机、变压器、调相机、厂用(所用)馈线，出线等回路中的屯度表供所有让算屯费的屯度表，其准确等级耍求为0.5级。供运行监视估算的电度表、功率表和电压继电器等，其准确等级要求一般为1级。用于估计被测量数值的表，如电压表等，其准确等级一般耍求较低，一般为3级就可。在电压互感器二次冋路，同一冋路接有儿种不同型式和用途表时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。(5)二次负荷S2：S2WSnSn是对应在测量仪表所耍求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。S2是二次负荷。它与测量仪表的类型数量和接入电压互感器的接线方式有关。16.5.110kV母线上：选择电压互感器型号为JSZX-10型。中性点非冇效接地系统中，屯压互感器常因铁磁谐振大量烧毁，而JSZX-10型电压互感器改进了原三相五柱式电压互感器的不合理结构，捉高了抗谐振防烧毁的能力。采用环氧树脂浇注绝缘，铁芯由一只单相双柱式和一只三相三柱式铁芯组成。JSZX-10釆用分相浇注。Ul=10kV,Un=10000V=10kVo所以，1.lUn=llkV>Ul>0.9Un=9kV16.5.2保护电压互感器的高压熔断器的选择：此高压熔断器只需按额定电压和开断电流选择。选择专供保护电压互感器用的高压熔断器，型号为RN2-10型。额定电压为10kV,其额定断流容量为1000MVA>160.95MVA.故满足要求。15.5.335kV母线上:选JDJJ-3515.5.4llOkV母线上：选JCC-11017.防雷计算计算步骤:①由bx=l.5(hO-hx)NO算出避雷针高度h②ha二h-hx可得ha③由rx=l.6ha/(1+hx/h)得到保护半径④l±bx=1.5(h-D/7-hx)可得保护范围最小宽度本设计中hx=10.5由bx=l.5(hO-hx)NO得hOMhx因为h0二h-D/7pMhx所以h-67.3/7210.5得h^l9.9m故口J取h=20m则ha二h-hx二20T0.5=9.5m则保护半径rx=1.6ha/(1+hx/h)=1.6*9.5/(1+10.5/20)=9.9710m则保护范围最小宽度bxl=1.5(h-D/7-hx)=1.5(20-48/7-10.5)=2.7mbx2二1.5(20-43/7-10.5)二3.4m 结论在本次毕业设计中，我的设计题目是110RV降压变电站电气部分设计。在老师的辛勤指导下，我系统的学习了有关变电站一次，二次设计的知识，并掌握T110RV降压变电站电气部分设计的一般步骤和方法。通过对此变电站所承担的负荷分析，结合变电站设计规程和实际情况，确定了木次设计的主接线方案。木设计对110RV母线、35RV母线、10RV母线均选用了单母线分段的接线方式，一段母线发生故障，自动装置可以保证正常母线不间断供电。重要用户可以从不同分段上引接。母线由分段断路器进行分段。当一段母线发生故障吋，由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作。从可靠性、灵活性、经济性以及可扩建性等几方血考虑，我认为单母线分段接线方式较适合本设计要求，故高、中、低压三侧均采用单母线分段接线方式。在主接线方案确定以后，进行了无功补偿、短路电流计算、设备选择。根据力求可靠、经济，以及符合电力设备发展现状的要求，结合该变电站的现状，先后对主变，站用变，断路器，电流互感器，电压互感器进行了选择和校验，使之符合国家规程的规定，运行可靠，经济合理。同时，结合上面的计算和分析，根据该站所处自然环境等特点以及运行、检修的要求，选择10kV为屋内布置单层结构,llOkV.35kV采用屋外普通中型配电装置。对于总平面设计，要因地制宜，充分利用荒地、劣地，不占或少占良山的思想，设计总平面布置图，要使变电所的总体设计轮廓明朗。至此，llOkV降压变电站电气部分设计的一次设计完成。小结与致谢经过近2个月的努力，这次函授学习最后一个环节——毕业设计的论文部分终于完成了。毕业设计是对三年来所学知识的综合考察，不仅要求全面掌握所学知识，述要能够综合运用，并结合自学有关知识才能完成。所以，经过这次毕业设计，在这些方面都有了很大的进步和提高。本次毕业设计的课题是《地区110KV变电站电气一次部分设计》。这个课题的内容与我们所学的齐门专业课程都有一定的联系。但由于时间有限，只进行了初步设计，涉及的内容比较少，尽管如此，在设计过程中，在老师和有关专业人员的指导和帮助下，得以顺利进行，提高了我的业务素质和工作能力。再次感谢武小梅老师在这次毕业设计过程中给予我的帮助，有了这次毕业设计的经历，为我今后的工作垫定了基础，指导我深入钻研业务知识，在今后的工作屮继续努力钻研，取得成绩。 4参考文献参考文献[1]《现代化变电所（站）运行全书》・中国物价出版社.P6[2]同济大学电气工程系编.《工厂供电》•屮国建筑工业出版社.P22[3]中华人民共和国国家标准GB《35^110kV变电所设计规范》•国家技术监督局与中华人民共和国建设部联合发布.P43[4]《新编电气工程师实用手册》上册.中国水利水电岀版社.P304[5]《新编电气工程师实用手册》上册•中国水利水电出版社.P304[6]能源部西北电力设计院编.《电力工程电气设计手册电气二次部分》•水利电力出版社.P216[7]中华人民共和国国家标准GB《35〜llOkV变电所设计规范》.国家技术监督局与中华人民共和国建设部联合发布・P43[8]能源部西北电力设计院编.《电力工程电气设计手册电气一次部分》•水利电力出版社.P216[9]《中国电力百科全书第二版电力系统卷》•中国电力出版社.P217[10]中小型变电所实用设计手册.[11]《电气设备实用手册.[上]》・中国水利水电岀版社.P184[12]《中国电力百科全书•第二版•输电与配电卷》•中国电力岀版社P37~P38.[13]《电气运行》•中国水利水电出版社.P191[14]《新编电气工程师实用手册上册》.中国水利水电出版社.P288〜P289O[15]《3~10KV高压配电装置设计规范》[16]《35^110KV变电所设计规范》[17]《继电保护及安全口动装置技术规程》5附录1、附图：二层二通道双母线分段、出线带电抗器的10kV配电装置图2.附图：110kV进出线断面图3附图：主接线图 附图二：二层二通道双耸线分段、出线带电抗器的10kY配电装過图 4.0|z6063.C1.8a.o6.05.51710130.155J.06.0「2厂-诗沦2.55.54.54.54.04.56.5——*5.D2.55.54.54.55.52.583.0r1道路1,2,9——林线I、II和旁路林线10一—录波器14-—出线门形驾18-一架空地线3,4,7,8—隔离开关1115-—支柱绝缘了11稍口电彳卜命5——少油断路器12-—避雷器16-—总式绝缘了6—电流互感器13-—中央门形架17-—母线构架附图三：110kV进出线断面图 HOkVifi线〈二)-^eH»■■4!e07as"■N■:e:UI-IWIn«w>-ictrh«nlOkVHi135kVIK空【必szw电保护06出线B!$«饯B1*2岀线BA1出铁Bp?出仪*e出钱人咋出线A«4岀线A03岀块AM岀tiAfl出找人忻用零保护^Lfwatt03岀线BIII出ttBun*3出05岀*2出设片电气主接线图_fIJMHI7M比叫(h«l共貳声）Kfw指呂:武小悔'