畢業(yè)設(shè)計（論文）-220,110,10kv變電所電氣部分設(shè)計.doc

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1、目 錄摘 要3ABSTRACT4前言41.1電氣主接線計61.2主變壓器容量臺數(shù)及型號概述101.3主變壓器臺數(shù)選擇101.4主變壓器容量的選擇11 1.5主變壓器型號的選擇111.6主變壓器調(diào)壓方式的選擇131.7主變壓器容量的計算141.8主變壓器的技術(shù)參數(shù)142 短路電流的算152.1 述152.2 短路電流計算目的假設(shè)與計算求152.3 短路電流的算173 電氣設(shè)備的選擇與算273.1線路選型述273.2 220、110、10線路選型303.3 配電裝置選擇與要求范363.4 斷路器與隔離開關(guān)的擇413.5 互感器的型473.6 支持絕緣子和穿墻套管的擇543.7 繼電保護(hù)配置劃554

2、 避雷器的型號擇594.1 述594.2 防雷保護(hù)計604.3 避雷器的型625 結(jié)636 參考獻(xiàn)64220、110、10、變電站一次部分設(shè)計摘 要 220KV變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進(jìn)行短路電流計算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進(jìn)行短路電流計算。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計包括了：（1）總體方案的確定（2）負(fù)荷分析（3）短路電流的計算（4）高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)接線

3、方案選擇（5）繼電保護(hù)的選擇與整定（6）防雷與接地保護(hù)等內(nèi)容。隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。關(guān)鍵詞 變電站、變壓器、接線、高壓網(wǎng)絡(luò)、配電系統(tǒng)The designing of the primary part of 220、110、10kv step downSubstationABSTRACT220KV substation belongs to the high voltage network, the area substation inv

4、olved more, consider the issue, analysis of the substation and tasks such as user load, choice of the site, the use of user data load calculation, determine the user reactive power compensation device. At the same time, the choice of a variety of transformers, substations to determine the connection

5、 mode, and then carry out short-circuit current calculation, the choice Songpei networks and wiring, short-circuit current calculation. Selection of transformer substation in high and low voltage electrical equipment for a substation, plane and profile provides a basis. The preliminary design of the

6、 substation, include: (1) determine the overall program (2) analysis of the load (3) short-circuit current calculation (4) high and low voltage power distribution system design and system wiring options (5) relay protection and the choice of setting (6)Lightning protection and grounding protection e

7、tc.With the power of new and high technology, the complexity of the rapid development of power system, from generation to the power supply in all areas, through the use of new technologies, are constantly changing. Substation power system as a key link in the same new technology fully development.Ke

8、y Words: substation electrical main wiring; short-circuit current calculation;One-time equipment; mine-protection前 言本設(shè)計位山東建筑大學(xué)熱能與動力工程2008屆畢業(yè)設(shè)計，畢業(yè)題目為：濟(jì)南市某220KV變電所電氣一次部分設(shè)計。此設(shè)計任務(wù)旨在體現(xiàn)我們對專業(yè)課程知識的掌握程度，培養(yǎng)我們對本專業(yè)課程知識的綜合運用能力。設(shè)計任務(wù)： 根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座220kV區(qū)域變電所。該所建成后與110kV和220kV電網(wǎng)相連，并供給近區(qū)用戶供電。原始資料： 1、確定本變電所的電壓等級為220/

9、110/10KV，220KV是本變電所的電源電壓，110KV和10KV是二次電壓；本變電站年負(fù)荷增長率為5%，變電站總負(fù)荷考慮五年發(fā)展規(guī)劃。2、變電所位于濟(jì)南市， 地勢平坦，交通便利，空氣污染輕微，區(qū)平均海拔57.8米，最高氣溫43，最低氣溫-19.7，年平均氣溫27.6，最熱月平均最高氣溫32.3，土壤溫度28.7。 3表1、待建變電所各電壓級負(fù)荷數(shù)據(jù)電壓等級線路標(biāo)號最大負(fù)荷（MW）功率因數(shù)110KVA所150.85同時率K1=0.9Tmax=5000小時B所100.8C所100.8造紙廠60.8化工廠150.8醫(yī)院60.8510KV站甲20.9同時率K1=0.85Tmax=3500小時站乙

10、10.9毛紡廠10.9水泥廠10.9紡織廠10.9水廠20.9圖1、待建變電所與系統(tǒng)接線圖設(shè)計結(jié)果與要求：一、圖紙1、繪制變電所電氣主接線圖2、繪制110KV配電裝置出線間隔斷面圖及配置圖3、繪制10KV配電裝置出線間隔斷面圖及配置圖計算以及電氣部分選擇部分包括有：1）負(fù)荷分析及主變壓器的選擇。2）電氣主接線的設(shè)計。3）變壓器的運行方式以及中性點的接地方式。4）無功補償裝置的形式及容量確定。5）短路電流計算6）各級電壓配電裝置設(shè)計。7）各種電氣設(shè)備選擇。三、設(shè)計計算說明書可由設(shè)計說明和設(shè)計計算兩部分組成。設(shè)計計算部分可由計算表格和公式組成，要求表格有編號，公式有編號。說明書要求闡明設(shè)計者的設(shè)計

11、意圖和思想，以及設(shè)計者引用的設(shè)計依據(jù)。四、各圖紙均有編號，標(biāo)題欄中各項均應(yīng)該填寫完整。主接線圖中設(shè)備及導(dǎo)線型號要標(biāo)注清楚。各電壓等級斷面圖中設(shè)備及安全凈距尺寸要按照高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程的規(guī)定標(biāo)注清楚。要求圖面排列整齊、布置合理。1：電氣主接線設(shè)計1.1：電氣主接線概述主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)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(jì)性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系(1)。我國變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ

12、2-79規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)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(kuò)建。一、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。1、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，并要求保證對一級負(fù)荷全部和大部分二級負(fù)荷的供電；（3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。二、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時的靈活性。（1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，

13、投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求；（2）為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電；（3）為了擴(kuò)建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過渡時，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。三、經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格

14、合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器；（2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。（3）電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。 主接線的接線方式選擇電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而本所各電壓等級進(jìn)出線均超過四回，采用有母線連接。1、單母線接線單母線接線雖然接

15、線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。單母接線適用于：110200KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，3563KV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回，才采用單母線接線方式，故不選擇單母接線。2、單母分段用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路

16、；有兩個電源供電。當(dāng)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。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建，單母分段適用于：110KV220KV配電裝置的出線回路數(shù)為34回，3563KV配電裝置的出線回路數(shù)為48回，610KV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。3、單母分段帶旁路母線這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35110KV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。4、橋形接線當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線

17、路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時，采用內(nèi)橋式接線。當(dāng)變壓器故障時，需停相應(yīng)的線路。外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。為檢修斷路器LD，不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時增設(shè)并聯(lián)旁路隔離開關(guān)以供檢修LD時使用。當(dāng)線路故障時需停相應(yīng)的變壓器。所以，橋式接線，可靠性較差，雖然它有：使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點，但是一般系統(tǒng)把具有良好的可靠性放在首位，故不選用橋式接線。5、一個半斷路器（3/2）接線兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它

18、具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性，且投資大。6、雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110K220KV輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110KV220KV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達(dá)7回，（110KV）或5回（220KV）時，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。7、雙母線分段

19、接線雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段。為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。當(dāng)110KV出線為7回及以上，220KV出線在4回以下時，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷

20、路器及配電裝置間隔。1.2 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇概述在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)，同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運行的保證。在生產(chǎn)上電力變壓器

21、制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。1.3 主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次所設(shè)計的變電所是市郊區(qū)220KV降壓變電所，它是以220KV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至110KV及10KV母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個市區(qū)的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般

22、裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備。考慮到兩臺主變同時發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。1.4 主變壓器容量的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷，510年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該

23、所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷，對一般性能的變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%80%。該變電所是按70%全部負(fù)荷來選擇。因此，裝設(shè)兩臺變壓器變電所的總裝容量為：se = 2（0.7PM） = 1.4PM。當(dāng)一臺變壓器停運時，可保證對60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可保證98%負(fù)荷供電，而高壓側(cè)220KV母線的負(fù)荷不需要通過主變倒送，因為

24、，該變電所的電源引進(jìn)線是220KV側(cè)引進(jìn)。其中，中壓側(cè)及低壓側(cè)全部負(fù)荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為：Se = 0.7（S+S）。1.5 主變壓器型式的選擇一、主變壓器相數(shù)的選擇當(dāng)不受運輸條件限制時，在330KV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計變電所的實際情況來選擇。單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。本次設(shè)計的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計的變電所選用三相變壓器。二、繞組數(shù)

25、的選擇在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高

26、壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護(hù)，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計的變電所所需裝設(shè)兩臺變壓器并列運行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為8%，故不選擇自耦

27、變壓器。分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有

28、載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。1.6 主變調(diào)壓方式的選擇為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，220KV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：樞紐變電所二次側(cè)母線的運行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的11.3倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運行電壓控制在水平的波動范圍不超過10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。電網(wǎng)任一點的運行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%100%。調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激

29、磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。四、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。五、容量比的選擇由原始資料可知，110KV中壓側(cè)為主要受功率繞組，而10KV側(cè)主要用于所用電以及無功補償裝置，所以容量比選擇為：100/100/50。六、主變壓器冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套

30、水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。所以，選擇強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。主變?nèi)萘康拇_定計算本設(shè)計任務(wù)中220kv側(cè)電源為無限大系統(tǒng)，該側(cè)的6回出線負(fù)荷功率由該無限大系統(tǒng)供給，不需通過主變傳送.1.7 主變壓器容量計算：110KV容量計算：10kv處：總?cè)萘繛镾=68.3+7.55=75.85七變壓器的技術(shù)參數(shù)根據(jù)以上條件選擇，結(jié)合電壓器安全檢驗：1、（0.70.8）=67.7677.44mw2、(n-1)SS+S則可選擇220kv三相三繞組無激磁調(diào)壓電力電壓器1.8 主變壓器的技術(shù)參數(shù)：額定容量（KVA）90000調(diào)壓范圍（高壓側(cè)）22.5%短路損耗（kw）570空載損耗(k

31、w)130電壓組合(KV)高壓中壓低壓22012110.5升壓結(jié)構(gòu)容量比（%）10050100阻抗電壓（%）高-中中-低高-低22-247-912-14降壓結(jié)構(gòu)容量比（%）10050100阻抗電壓（%）高-中中-低高-低12-147-922-24表1.12 短路電流計算2.1 概述在電力系的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路

32、有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性(2)。2.2 短路計算的目的及假設(shè)一、短路電流計算是變電所電氣設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算目的是：1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計算。2）在選擇電氣設(shè)備

33、時，為了保證設(shè)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(jìn)行全面的短路電流計算。3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。5）按接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。二、短路電流計算的一般規(guī)定1）驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2）選擇導(dǎo)體和

34、電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電機(jī)的影響和電容補償裝置放電電流的影響。3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。4）導(dǎo)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。三、短路計算基本假設(shè)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）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負(fù)荷的影響；6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。四、基準(zhǔn)值高壓短路電流計算一般

35、只計算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計算，為了計算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：= 100MVA基準(zhǔn)電壓：Vg（KV） 10.5 115 230五、短路電流計算的步驟1）計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；3）選擇短路點；4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值： = 有名值： = 5）計算短路容量，短路電流沖擊值短路容量：S = 3短路電流沖擊值： = 2.552.3 計算短路電流1） 網(wǎng)絡(luò)圖化簡取Sd=100MVA,Ud=230kv,R=0.4 見圖 2.1

36、 圖2.1 將圖進(jìn)一步三角變星型化簡為，如圖 圖2.2 將圖進(jìn)一步可化簡為如圖所示： 圖2.3 將星形變?yōu)槿切稳鐖D所示為： 圖2.4由星形變?yōu)榫W(wǎng)行，如圖所示為： 圖2.5將轉(zhuǎn)移電抗化為各電源到短路點的計算電抗：220Kv處短路時：1、電源供給在短路點處產(chǎn)生的短路電流：先求以電源容量為基準(zhǔn)容量，以短路點平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值。 對應(yīng)的查的附錄OS曲線為=2.58 =1.6202KA在0.5s時查的曲線對應(yīng)的為 在1.0s時： 1、 由電源供給在短路處產(chǎn)生的短路電流為： 由附錄查的OS曲線為 在0.5s時查的曲線對應(yīng)的 為 在1.0s時： 2、 由電源供給在短路處產(chǎn)生的短路電流為：由附錄

37、查的OS曲線為 在0.5s時查的曲線對應(yīng)的 為 在1.0s時： 3、 由電源在短路處產(chǎn)生的短路電流為：由附錄查的OS曲線為 在0.5s時查的曲線對應(yīng)的在1.0s時 則短路點處總的三相短路電流為：短路點處的短路容量為：求三相短路沖擊電流 當(dāng)于110kv短路時： 圖2.6 圖2.7將轉(zhuǎn)移電抗化為各電源到短路點時的計算電抗： 1、 電源供給在短路點處產(chǎn)生的短路電流:0s時 0.5s時 1.0s時 2、 電源供給在短路點處產(chǎn)生的短路電流:0s時 0.5s時 1.0s時 3、電源供給在短路點處產(chǎn)生的短路電流: 0s時 0.5s時 1.0s時 4、電源供給在短路點處產(chǎn)生的短路電流: 0s時 0.5時 1.

38、0s時 短路點總的三相短路電流短路點處的短路容量：三相短路沖擊電流（取）10KV短路時： 圖2.8 圖2.9 將轉(zhuǎn)移電抗化為各電源到短路點時的計算電抗： 1、 電源供給在短路點處產(chǎn)生的短路電流： 0s時 0.6s時 1.2s時 2、電源供給在短路點處產(chǎn)生的短路電流 0s時 0.6s時 1.2s時 3、電源供給在短路點處產(chǎn)生的短路電流 0s時 0.6s時 1.2s時 4、電源供給在短路點處產(chǎn)生的短路電流 0s時 0.6s時 1.2s時 短路點總的三相短路電流： 短路點的短路容量： 三相短路沖擊電流：（取）3 電氣設(shè)備的選擇與計算 3.1 線路選型概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一，

39、正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)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(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 電氣設(shè)備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行的需要。 電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行(3)。一、一般原則 1）應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要

40、； 2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； 4）選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種； 5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號一致； 6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。二、技術(shù)條件 1、按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣 1）電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運行電壓即 一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在220KV及以下時為1.15Ve，而實際電網(wǎng)運行的一般不超過1.1Ve。 2）電流導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度Q 0下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流Iy應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流即 由于變壓器在電壓降低5%時，出力保

41、持不變，故其相應(yīng)回路的= 1.05（為電器額定電流）。 3）、按長期發(fā)熱允許電流選擇截面首先需求出最大長期工作電流；溫度修正系數(shù) 則滿足長期發(fā)熱要求。這里，和分別為額定環(huán)境溫度和實際環(huán)境溫度.2、按短路情況校驗 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗，一般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。 2）、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面 式中：SJ經(jīng)濟(jì)截面（mm2）；J經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2），查有關(guān)手冊。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面還必須按長期發(fā)熱進(jìn)行校驗。 3）、按電暈電壓校驗

42、 63KV及以下電壓可不校驗電暈電壓；對110KV及以上電壓的母線應(yīng)校驗?zāi)妇€電暈電壓。但對于在海拔1000m以下地區(qū)，導(dǎo)線若不小于教材表33中的相應(yīng)規(guī)格，可不必驗算電暈條件。 4）、熱穩(wěn)定校驗 利用最小截面法校驗。滿足熱穩(wěn)定要求的最小截面。 只要實際截面,則熱穩(wěn)定滿足。上式中，Kt為集膚系數(shù)，對于鋼芯鋁絞線Kt=1，矩形截面導(dǎo)體的Kf可查表，C為熱穩(wěn)定系數(shù)，可由表3.1查取 表1、各種起始溫度下值起始溫度（0）40455055606570758085鋁材99979593918987858382銅材186183181179176174171169166161 表3.15）、按三相短路進(jìn)行動穩(wěn)定校

43、驗（對于硬母線） 一般情況下三相短路時導(dǎo)體產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力最大，故按三相短路電流來校驗硬導(dǎo)體的動穩(wěn)定。 這里只介紹每相單條矩形母線情況。采用三相母線垂直布置，母線豎放，絕緣子跨距L=1.2m，相間距離a=0.5m，這里暫不計共振影響，即=1。 沖擊電流 =2.55I(A) 單位長度上的相間電動力 最大彎矩 按彎矩 （三相母線垂直布置，母線豎放） 相間應(yīng)力 動穩(wěn)定校驗條件 簡化計算：滿足動穩(wěn)定要求的絕緣子最大允許跨矩 （m） 若實際絕緣子跨距L，則動穩(wěn)定滿足(4)。3.2 220、110、10kv母線與用戶線的選擇最大長期工作電流的確定：變壓器： 220kv處： 110KV處： 10KV處：主母線

44、及母聯(lián)回路：取母線上最大一臺發(fā)電機(jī)或變壓器的。則110kv處的雙母線接線與母聯(lián)回路上的最大長期工作電流為：376.406A則10kv處的雙母線接線與母聯(lián)回路上的最大長期工作電流為：457.694A一、用戶線 ：單回 A所：B所：C所：造紙廠：化工廠：醫(yī)院：10kv處用戶線，單回：水廠，站甲：站乙，毛紡廠，水泥廠，紡織廠：由于變電所位于濟(jì)南，最高氣溫，最低氣溫為，年平均氣溫，最熱月平均最高氣溫為。二、硬母線及軟導(dǎo)體的選擇 硬母線及軟導(dǎo)體應(yīng)按照長期發(fā)熱允許電流選擇截面和按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面。1、 按長期發(fā)熱允許電流選擇截面由于母線及用戶線的最大長期工作電流已經(jīng)算出，則可以直接計算溫度修正系數(shù)：

45、溫度修正系數(shù) 則滿足長期發(fā)熱要求(2)。220kv母線可以選擇： 表3.2型號類型標(biāo)稱截面截面鋁鋼截面比直流電阻拉斷力(kg)截流量（A）LGJ120116.35.30.2554310281 滿足長期發(fā)熱要求。 表3.2110kv母線可以選擇： 表3.3型號類型標(biāo)稱截面截面鋁鋼截面比直流電阻拉斷力(kg)截流量（A）LGJ400382.45.30.077813400570則滿足長期發(fā)熱要求。110kv用戶線可以選擇：A所：型號類型標(biāo)稱截面截面鋁鋼截面比直流電阻拉斷力(kg)截流量（A）LGJ2522.86.01.289790104則滿足長期發(fā)熱要求。 表3.4B所，C所： 表3.5型號類型標(biāo)稱

46、截面截面鋁鋼截面比直流電阻拉斷力(kg)截流量（A）LGJ1615.36.01.92653082則滿足長期發(fā)熱要求。造紙廠，醫(yī)院： 表3.6型號類型標(biāo)稱截面截面鋁鋼截面比直流電阻拉斷力(kg)截流量（A）LGJ1010.66.02.77436765則滿足長期發(fā)熱要求?；S： 表3.7型號類型標(biāo)稱截面截面鋁鋼截面比直流電阻拉斷力(kg)截流量（A）LGJ3537.06.00.7961190138則滿足長期發(fā)熱要求。所以，A所與化工廠可以合用一條鋼芯鋁絞線（選用最大載流量的一根化工廠），而其余四所可以選用相同一根鋼芯鋁絞線（B所）2、 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面：年計算費用最小時所對應(yīng)的導(dǎo)體截面應(yīng)到

47、是最合適的，稱之為經(jīng)濟(jì)截面。110kv時：,對應(yīng)的J為1.07按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面，通常會大于按最大長期工作電流選擇的截面，同時其允許截流量還應(yīng)當(dāng)大于特殊運行方式下可能出現(xiàn)的短時過負(fù)荷值。則110kv可選擇型號為： 表3.8型號類型標(biāo)稱截面截面鋁鋼截面比直流電阻拉斷力(kg)截流量（A）LGJ400382.45.30.077813400570熱穩(wěn)定校驗： C可取87則：實際截面40031.52 滿足熱穩(wěn)定要求。則110kv母線及母線回路與變壓器引下線規(guī)格為： 表3.9型號類型標(biāo)稱截面截面鋁鋼截面比直流電阻拉斷力(kg)截流量（A）LGJ400382.45.30.07781340057010kv硬母線選擇：由于，所以選擇槽型母線規(guī)格為： 表3.10截面尺寸雙槽導(dǎo)體截面（）雙槽容許電流（A）銅母線集膚效應(yīng)系數(shù)（）H抗彎B抗彎高度 h(mm)寬度b(mm)截面系數(shù)慣性矩慣性半徑截面系數(shù)慣性矩慣性半徑15065357070001.075745605.6514.7681.97 熱穩(wěn)定校驗： 則： 熱穩(wěn)定校驗成功。 動穩(wěn)定校驗： 單位長度上的相間電動力 最大彎矩：按彎矩：則： 動穩(wěn)定滿足要求。10kv用戶線規(guī)格為：水廠，站甲： 表3.11型號類型標(biāo)稱截面截面鋁鋼截面比直流電阻拉斷力(kg)截流量（A）LGJ3537.06.00.7961190138