110KV變電站設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目名稱：110KV變電站設(shè)計(jì)院系名稱：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院班 級(jí)：電氣本11-4班學(xué) 號(hào)：321108010431學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2013 年 5月摘要 本文主要進(jìn)行110KV變電站一次部分設(shè)計(jì)。首先根據(jù)任務(wù)書(shū)所給系統(tǒng)及線路和所有負(fù)荷的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過(guò)對(duì)所建變電站及出線的考慮和對(duì)負(fù)荷資料分析，滿足安全性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性的要求確定了110kV、35kV、10kV側(cè)主接線的形式，然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算及對(duì)供電范圍內(nèi)一級(jí)負(fù)荷供電可靠性的考慮及對(duì)N-1原則的應(yīng)用，確定了主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)，從而得出各元件的技術(shù)參數(shù)，為以后的計(jì)算和設(shè)備選取做好準(zhǔn)備，又進(jìn)行等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，選擇短路點(diǎn)做出短路等值電路并進(jìn)行短路計(jì)算，根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果及最大持續(xù)工作電流，對(duì)包括母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器在內(nèi)的電氣設(shè)備做了選擇和校驗(yàn)，并根據(jù)工程情況參考與關(guān)資料確定配電裝置。根據(jù)負(fù)荷及短路計(jì)算為線路、變壓器、母線配置繼電保護(hù)并對(duì)保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。本文同時(shí)對(duì)變電所防雷保護(hù)尤其是侵入雷保護(hù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析并考慮了接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)。最后繪出了電氣主接線圖和配電裝置圖。關(guān)鍵詞：電氣主接線 短路計(jì)算 電氣設(shè)備 變電所設(shè)計(jì)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)AbstractThis paper designs a 110kV substation.Firstly,according to the given material, electricity line and the parameters of load ,which provided by the assignment book,through considering the substation which will be built ,analyzing load materials,confirming the Main electrical bus form of 110kV、35kV、10kV side based on security,economy and reliability,then conform the numbers,volume and type of the main transformer through load calculation and supply district,thus getting the parameters of all the component,simplify electric circuit,select short point to carry on short circuit calculations operation circuit, select and check out electrical equipment, including bus,breaker, disconnect switch, voltage transformer, current transformer and so on,so that conform the distribution apparatus.Configurating relay protection and setting-calculation for the electricity line,transformer and bus according to the load and short calculations.At the same time,this paper analyses simply lightning protection and grounding system.Finally,two pictures are given including main electrical wiring diagram and 110kV power distribution equipment sectional drawing Keywords: Substation design,Transformer,Main electrical wiring,Equipment election目錄摘 要第1章 引言11.1 變電站的作用11.1.1變電站在電力系統(tǒng)中的地位11.1.2電力系統(tǒng)供電要求11.1.3電力系統(tǒng)的額定電壓21.2 我國(guó)變電站及其設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)及新變化31.3 變電站設(shè)計(jì)的主要原則和分類4第2章電氣主接線設(shè)計(jì)52.1 電氣主接線設(shè)計(jì)概述52.1.1對(duì)電氣主接線的基本要求52.1.2變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則62.1.3電氣主接線設(shè)計(jì)步驟72.2 電氣主接線的基本形式92.3 電氣主接線選擇9第3章 變電站主變壓器選擇133.1 主變壓器的選擇133.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇133.1.2主變壓器容量的選擇143.1.3主變壓器型號(hào)的選擇153.2 主變壓器選擇結(jié)果17第4章 短路電流計(jì)算174.1 短路的危害及預(yù)防辦法18 4.2 短路電流計(jì)算的目的194.3 短路電流計(jì)算方法194.4短路電流計(jì)算204.4.1 110kV側(cè)母線短路計(jì)算234.4.2 35kV側(cè)母線短路計(jì)算264.4.3 10kV側(cè)母線短路計(jì)算27第5章 電氣設(shè)備的選擇295.1 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn)295.1.1 110kv母線選擇及校驗(yàn)315.1.2 35kv母線選擇及校驗(yàn)325.1.3 10kv母線選擇及校驗(yàn)335.2 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)345.2.1 110kV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)355.2.2 35kV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)375.2.3 10kV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)395.3 電壓互感器和電流互感器的選擇415.3.1 電流互感器的選擇415.3.2 電壓互感器的選擇43第6章 防雷保護(hù)446.1直擊雷保護(hù)446.2 侵入波保護(hù)456.3接地裝置的設(shè)計(jì)45第7章配電裝置467.1配電裝置概述467.1.1配電裝置的類型及其特點(diǎn)467.1.2配電裝置型式的選擇477.2 對(duì)配電裝置的基本要求和設(shè)計(jì)步驟487.3 屋內(nèi)配電裝置487.4 屋外配電裝置49結(jié)束語(yǔ)51參考文獻(xiàn)52致謝53附錄54附錄 電氣主接線圖54第1章 引言1.1 變電站的作用1.1.1變電站在電力系統(tǒng)中的地位 電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過(guò)電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對(duì)電能進(jìn)行生產(chǎn)、變換、輸送和分配，消費(fèi)稱之為電力系統(tǒng)一次部分；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等稱之為電力系統(tǒng)二次部分。 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類： 樞紐變電站；位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個(gè)部 分，匯集多個(gè)電源，電壓為330500kV的變電站，成為樞紐，全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出項(xiàng)癱瘓。 中間變電站：高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)變換功率的作用。或使長(zhǎng)距離輸電線路分段，一般匯聚23個(gè)電源，電壓為220330kV，同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)毓╇?，這樣的變電站起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電站。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。 地區(qū)變電站：高壓側(cè)一般為110或220kV，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電站。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。終端變電站：在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)的電壓為110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。全所停電后，只是用戶受到損失。1.1.2電力系統(tǒng)供電要求 (1)保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備的安全，形成十分嚴(yán)重的后果。停電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行首先應(yīng)滿足可靠、持續(xù)供電的要求。 (2)保證良好的電能質(zhì)量：電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量，頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量這三個(gè)方面，分別以電壓偏移量、頻率偏移量和波形畸變率來(lái)衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定電壓的5%，給定的允許頻率偏移為0.20.5HZ等，波形質(zhì)量則以畸變率是否超過(guò)給定值來(lái)衡量。所有這些質(zhì)量指標(biāo)，都必須采取一定技術(shù)手段來(lái)予以保證。 (3)保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性：衡量電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的兩個(gè)指標(biāo)是煤耗率和網(wǎng)損率。電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)一次能源總消耗占的比重約為70，而且在電能變換，輸送和分配時(shí)的損耗絕對(duì)值也相當(dāng)可觀。因此，降低每生產(chǎn)一度電能損耗的能源和降低變換，輸送，分配時(shí)的損耗對(duì)于提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性又極其重要的意義。1.1.3電力系統(tǒng)的額定電壓電力系統(tǒng)的額定電壓等級(jí)是國(guó)家根據(jù)回民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。它是確定各類用電設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。 (1)額定電壓是指能使電氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行于最佳工作狀態(tài)的電壓。在系統(tǒng)中，各部分電壓等級(jí)是不同的。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S=3UI。當(dāng)輸出功率一定時(shí)，電壓越高，電流越小，線路載流面積就越小，金屬的投資也越小，同時(shí)由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損耗也較小。另一方面，電壓越高，對(duì)絕緣水平的要求就越高，變壓器、開(kāi)關(guān)等設(shè)備的投資也越大。綜合考慮這些因素，對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)合理的輸電電壓，當(dāng)從設(shè)備制造角度考慮，為保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互換和設(shè)備的成批生產(chǎn)，又不應(yīng)隨意確定輸電電壓。 (2)用電設(shè)備的額定電壓：經(jīng)線路向用電設(shè)備輸送電能時(shí)，由于用電設(shè)備大都是感性負(fù)荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓與用電設(shè)備的額定電壓取值一致，使線路的實(shí)際電壓與用電設(shè)備要求的額定電壓之間的偏差不致太大。 (3)變壓器額定電壓：變壓器一次側(cè)接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，二次側(cè)向負(fù)荷供電，有相當(dāng)于電源，因此變壓器一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓，由于變壓器二次側(cè)額定電壓規(guī)定為空載時(shí)的電壓，額定負(fù)載下變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%，當(dāng)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，為使正常運(yùn)行時(shí)變壓器二次側(cè)電壓較系統(tǒng)標(biāo)稱電壓高5%，以便補(bǔ)償線路電壓損失。變壓器二次側(cè)額定電壓較用電設(shè)備額定電壓高10%，只有當(dāng)變壓器二次側(cè)與用電設(shè)備間電氣距離很近時(shí)，其二次側(cè)額定電壓才取為用電設(shè)備額定電壓的1.05倍。1.2 我國(guó)變電站及其設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)及新變化 我國(guó)變電站的發(fā)展趨勢(shì)變電站無(wú)人值班運(yùn)行管理，早在50年代末60年代初，許多供電局就進(jìn)行了無(wú)人值班的試點(diǎn)，當(dāng)時(shí)采用的是從原蘇聯(lián)引進(jìn)的有接點(diǎn)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，型號(hào)是SF-58,但由于技術(shù)手段不完善，管理體制不適應(yīng)，認(rèn)識(shí)上的種種原因，除上海、鄭州等少數(shù)地區(qū)外都沒(méi)有堅(jiān)持。80年代以來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)的完善，特別是人們對(duì)變電站無(wú)人值班認(rèn)識(shí)的提高，鄭州、深圳、大連、廣東出現(xiàn)無(wú)人值班，1996年底全國(guó)有60余座，97年底有1000余座。 近年來(lái)，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)域中取得了飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)變電站的發(fā)展起到了強(qiáng)有力的推動(dòng)作用，越來(lái)越多的新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用到變電站方面，具體來(lái)說(shuō)，使我國(guó)變電站設(shè)計(jì)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)： 1. 智能化 智能化變電站的發(fā)展是隨著高壓高精度的智能儀器的出現(xiàn)而逐漸發(fā)展的，特別是計(jì)算機(jī)高速通信網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，使變電站的所有信息采集、傳輸實(shí)現(xiàn)的智能化處理提供的強(qiáng)大的物質(zhì)和理論基礎(chǔ)。智能化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 緊密聯(lián)結(jié)全網(wǎng)。 支撐智能電網(wǎng)。 高電壓等級(jí)的智能化變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。 中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。 遠(yuǎn)程可視化。 裝備與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化安裝。 2. 數(shù)字化 通過(guò)采用現(xiàn)代化的精密儀器儀表，以及實(shí)時(shí)性較高的通信網(wǎng)絡(luò)，因此在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了數(shù)字化變電站，數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。 3. 裝配化 裝配式變電站采用全預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的建筑形式，大幅縮短了設(shè)計(jì)及建設(shè)周期，減少了變電站占地面積，節(jié)約了土地資源。隨著國(guó)網(wǎng)公司“兩型一化”的推廣，裝配式變電站在全國(guó)各地均成功試點(diǎn)，成為今后變電站建設(shè)的一種新型模式。依據(jù)我國(guó)的國(guó)情，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)有了新的飛躍，我國(guó)變電站設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些新的趨勢(shì)。 1、變電站接線方案趨于簡(jiǎn)單化隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡(jiǎn)化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設(shè)備，其制造技術(shù)近年來(lái)有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時(shí)間少。 2、大量采用新的電氣一次設(shè)備 近年來(lái)電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、高可靠性新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備趨于無(wú)油化，采用SF6氣體絕緣的設(shè)備價(jià)格不斷下降，伴隨著國(guó)產(chǎn)GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用面不斷擴(kuò)大。 3、變電站占地及建筑面積減少 隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展，市區(qū)的用電負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，而城市土地十分寶貴，地價(jià)越來(lái)越貴。新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保等要求，追求綜合經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，所以建設(shè)形式多采用地面全戶內(nèi)型或地下等布置形式，占地面積有效減少。 4、變電站綜合自動(dòng)化技術(shù) 變電站綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢(shì)。 1.3 變電站設(shè)計(jì)的主要原則和分類變電站設(shè)計(jì)的原則是：安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、投資合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運(yùn)行高效，努力做到統(tǒng)一性與可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、靈活性、時(shí)效性和和諧性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。變電站設(shè)計(jì)的分類按照變電站標(biāo)準(zhǔn)方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模3個(gè)層次進(jìn)行劃分。 (1)按照變電站布置方式分類。110kV變電站分為戶外變電站、戶內(nèi)變電站和半地下變電站3類。在變電站設(shè)計(jì)中，戶外變電站是指最高電壓等級(jí)的配電裝置、主變布置在戶外的變電站；戶內(nèi)變電站是指配電裝置布置在戶內(nèi)，主變布置在戶外或者戶內(nèi)的變電站。半地下變電站是指主變布置在地上，其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站；地下變電站是指主變及其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。 (2)按配電裝置型式分類。110kV配電裝置可再分為常規(guī)敞開(kāi)式開(kāi)關(guān)設(shè)備和全封閉式組合電氣2類進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (3)按變電站規(guī)模進(jìn)行分類。例如戶外AIS變電站，可按最高電壓等級(jí)的出線回路數(shù)和主變臺(tái)數(shù)、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。第2章電氣主接線設(shè)計(jì)發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、母線和電纜等電氣設(shè)備，按一定順序連接的，用以表示生產(chǎn)、匯集和分配電能的電路。電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，代表了發(fā)電廠和變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，對(duì)運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的作用。2.1 電氣主接線設(shè)計(jì)概述2.1.1對(duì)電氣主接線的基本要求 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的、嚴(yán)密的整體，各個(gè)發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。 (1) 運(yùn)行的可靠性 運(yùn)行可靠性的幾個(gè)指標(biāo)：斷路器檢修時(shí)是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時(shí)，停電數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。 (2)具有一定的靈活性 主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快的推出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間短，影響范圍就最小，并且再檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全。 (3)操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。過(guò)于復(fù)雜的接線不但不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過(guò)于簡(jiǎn)單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或者不必要的停電。 (4)經(jīng)濟(jì)上合理 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡可能的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。2.1.2變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行和維護(hù)的方便，盡可能地節(jié)省投資，就進(jìn)取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。 電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主體。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大影響。因此，主接線設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素 ，正確處理它們之間的關(guān)系，合理的選擇主接線方案。(1) 接線方式：對(duì)于變電站的電氣接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋型接線等。若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可采用線路分支接線。在110220kV配電裝置中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋型接線，當(dāng)出線不超過(guò)4回時(shí)，一般采用單母線接線，在樞紐變電站中，當(dāng)110220kV出線在4回及以上時(shí)，一般采用雙母線接線。斷路器的設(shè)置：根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務(wù)。(2) 為正確選擇接線和設(shè)備，必須進(jìn)行各級(jí)電壓最大最小有功和無(wú)功電力負(fù)荷的平衡。當(dāng)缺乏足夠 的資料時(shí)，可采取下列數(shù)據(jù)：1. 最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的6070%，如主要農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)則取2030%；2. 負(fù)荷同時(shí)率取0.850.9，當(dāng)饋線在三回以下且有大負(fù)荷時(shí)，取0.951；3.功率因數(shù)一般取0.8； . 線損平均取5%。 我國(guó)變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程對(duì)主接線設(shè)計(jì)作了如下規(guī)定：在滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在110220kv變電所中，當(dāng)出現(xiàn)為2回時(shí)，一般采用橋型接線；當(dāng)出線不超過(guò)4回時(shí)，一般采用單母線分段接線；當(dāng)樞紐變電所的出線在4回及以上時(shí)，一般采用雙母線。在35kV變電所中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋型接線；當(dāng)出線為2回以上時(shí)，一般采用單母線分段或單母線接線。出線回路數(shù)和電源數(shù)較多的污穢環(huán)境中的變電所，可采用雙母線接線。在610kv變電所，一般采用單母線接線或單母線分段接線。2.1.3電氣主接線設(shè)計(jì)步驟電氣主接線的設(shè)計(jì)伴隨著發(fā)電廠或變電站的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、方法和步驟基本相同。 （1）分析原始資料1. 本工程情況包括變電站類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景），主變臺(tái)數(shù)及容量，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。2. 電力系統(tǒng)狀況 包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃（510年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。主變壓器中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合問(wèn)題，它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運(yùn)行安全以及對(duì)通信線路的干擾等。我國(guó)一般對(duì)35kV及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)，以保證供電可靠性。對(duì)110kV及以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng)以防止輸電線路電壓升高而以其它方式保證供電的可靠性。3. 負(fù)荷情況包括負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷的原始資料是設(shè)計(jì)主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間(510年)的檢驗(yàn)。 4.設(shè)備制造情況這往往是設(shè)計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等質(zhì)量匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。5.環(huán)境條件，包括當(dāng)?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。對(duì)此，應(yīng)予以重視。對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件亦應(yīng)充分考慮。 （2）主接線方案的擬定與選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，可擬定出若干個(gè)主接線方案（近期和遠(yuǎn)景）。依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，有可能滿足任務(wù)書(shū)要求的方案，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合最新技術(shù)，對(duì)于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線，還應(yīng)進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定出在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的方案。 （3）短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇對(duì)選定的電氣主接線進(jìn)行短路電流計(jì)算，并選擇合理的電氣設(shè)備。 （4）繪制電氣主接線對(duì)最終確定的電氣主接線，按照要求，繪圖。此外還要注意：對(duì)于工程設(shè)計(jì)，無(wú)論哪個(gè)設(shè)計(jì)階段(可行性研究、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì))，概算都是必不可少的組成部分。它不僅反映工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性的關(guān)系，而且為合理地確定和有效控制工程造價(jià)創(chuàng)造條件，為工程付諸實(shí)施，為投資包干、招標(biāo)承包、正確處理有關(guān)各方的經(jīng)濟(jì)利益關(guān)系提供基礎(chǔ)，概算的編制以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，以國(guó)家頒布的工程建設(shè)預(yù)算費(fèi)用的構(gòu)成及計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)、全國(guó)統(tǒng)一安裝工程預(yù)算定額、電力工程概算指標(biāo)以及其他有關(guān)文件和具體規(guī)定為依據(jù)，并按國(guó)家定價(jià)與市場(chǎng)調(diào)整或浮動(dòng)價(jià)格相結(jié)合的原則進(jìn)行。概算的構(gòu)成主要有以下內(nèi)容： (1)主要設(shè)備器材費(fèi)，包括設(shè)備原價(jià)、主要材料(鋼材、木材、水泥等)費(fèi)、設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)(含成套服務(wù)費(fèi))、備品備件購(gòu)置費(fèi)、生產(chǎn)器具購(gòu)置費(fèi)等。除設(shè)備及材料費(fèi)外，其他費(fèi)用均按規(guī)定在器材費(fèi)上乘一系數(shù)而定。其系數(shù)由國(guó)家和地區(qū)隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的變化在某一時(shí)期內(nèi)下達(dá)指標(biāo)定額。(2)安裝工程費(fèi)，包括直接費(fèi)、間接費(fèi)及稅金等。直接費(fèi)指在安裝設(shè)備過(guò)程中直接消耗在該設(shè)備上的有關(guān)費(fèi)用，如人工費(fèi)、材料費(fèi)和施工機(jī)械使用費(fèi)等；間接費(fèi)指安裝設(shè)備過(guò)程中為全工程項(xiàng)目服務(wù)，而不直接耗用在特定設(shè)備上的有關(guān)費(fèi)用，如施工管理費(fèi)、臨時(shí)設(shè)施費(fèi)、勞動(dòng)保險(xiǎn)基金和施工隊(duì)伍調(diào)遣費(fèi)用等；稅金是指國(guó)家對(duì)施工企業(yè)承包安裝工程的營(yíng)業(yè)收入所征收的營(yíng)業(yè)稅、教育附加和城市維護(hù)建設(shè)稅。以上各種費(fèi)用都根據(jù)國(guó)家某時(shí)期規(guī)定的不同的費(fèi)率乘以基本直接費(fèi)來(lái)計(jì)算。 (3)其他費(fèi)用，系指以上未包括的安裝建設(shè)費(fèi)用，如建設(shè)場(chǎng)地占用及清理費(fèi)、研究試驗(yàn)費(fèi)、聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、工程設(shè)計(jì)費(fèi)及預(yù)備費(fèi)等。所謂預(yù)備費(fèi)是指在各設(shè)計(jì)階段用以解決設(shè)計(jì)變更(含施工過(guò)程中工程量增減、設(shè)備改型、材料代用等)而增加的費(fèi)用、一般自然災(zāi)害所造成的損失和預(yù)防自然災(zāi)害所采取的措施費(fèi)用以及預(yù)計(jì)設(shè)備費(fèi)用上漲價(jià)差補(bǔ)償費(fèi)用等。根據(jù)國(guó)家現(xiàn)階段下達(dá)的定額、價(jià)格、費(fèi)率，結(jié)合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀，對(duì)上述費(fèi)用逐項(xiàng)計(jì)算，列表匯總相加，即為該工程的概算。 2.2 電氣主接線的基本形式 由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同。且各回路饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，再進(jìn)出線較多（一般超過(guò)4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而與有母線的接線相比，無(wú)匯流母線的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。有匯流母線的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類，無(wú)匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。2.3 電氣主接線選擇依據(jù)原始資料，經(jīng)過(guò)分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng)濟(jì)性的要求，高壓側(cè)有4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側(cè)有6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有11回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經(jīng)過(guò)分析、綜合、組合和比較，提出三種方案：方案一：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用雙母線接線方式，10kV側(cè)采用單母線分段接線方式。110kV側(cè)采用雙母線接線方式，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，檢修母線時(shí)不中斷供電，任一組母線故障時(shí)僅短時(shí)停電，可靠性高。缺點(diǎn)是，操作復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作，檢修任一回路斷路器時(shí)，該回路仍需停電或短時(shí)停電，任一母線故障仍會(huì)短時(shí)停電，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，投資大。10kV側(cè)采用單母線分段接線方式，供給市區(qū)工業(yè)與生活用電，由于一級(jí)負(fù)荷占30%左右，二級(jí)負(fù)荷占30%左右，一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷占65%左右，采用單母線分段接線方式，優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單清晰，操作方便，造價(jià)低，擴(kuò)展性好，缺點(diǎn)是可靠性靈活性差。方案一主接線圖如下：圖21 方案一主接線圖方案二：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，10kV側(cè)采用單母線分段接線方式，,35kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，優(yōu)點(diǎn)是，檢修任一進(jìn)出線斷路器時(shí)，不中斷對(duì)該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點(diǎn)是，增設(shè)旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的數(shù)目，接線復(fù)雜，投資增大。方案二的主接線圖如下：圖22 方案一主接線圖 方案三：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用單母線分段接線方式，10kV側(cè)采用雙母線接線方式。 對(duì)于上述三種方案綜合考慮： 該地區(qū)海拔185m，海拔并不高，對(duì)變電站設(shè)計(jì)沒(méi)有特殊要求，地勢(shì)平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫+40C，年最低氣溫-10C，年平均氣溫+12C，最熱月平均最高溫度+34C。最大風(fēng)速30m/s，覆冰厚度為10mm，屬于我國(guó)第V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。35kVll0kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范第3.2.5 條：當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，6l0kV 側(cè)宜采用單母分段接線，線路為l 2回及以上時(shí)，也可采用雙母線，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。因此110kV側(cè)采用雙母線接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)于35kV側(cè)采用單母線分段接線方式而10kV側(cè)采用雙母線接線形式。 綜合以上分析，本設(shè)計(jì)采用第三種方案。第3章 變電站主變壓器選擇 變壓器是電力系統(tǒng)中主要的電氣設(shè)備之一。其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)是變電站可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。3.1 主變壓器的選擇3.1.1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以保證對(duì)用戶供電的可靠性。對(duì)110kV及以下的終端或分支變電站，如果只有一個(gè)電源，或變電所的重要負(fù)荷有中、低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，對(duì)大型超高壓樞紐變電站，可根據(jù)具體情況裝設(shè)24臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量。因此，在本次設(shè)計(jì)中裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。并且兩部變壓器并列運(yùn)行時(shí)必須滿足以下條件： (1)并列變樂(lè)器的額定一次、二次電壓必須對(duì)應(yīng)相等。即并列變壓器的電壓比必須相同，允許差值不超過(guò)10.5。如果并列變壓器的電壓比不同，則并列變壓器二次繞組的回路內(nèi)將出現(xiàn)環(huán)流，即二次電壓較高的繞組將向二次電壓較低的繞組供給電流，導(dǎo)致繞組過(guò)熱甚至燒毀。 (2)并列變壓器的阻抗電壓(短路電壓)必須相等。由于并列運(yùn)行變樂(lè)器的負(fù)荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，如果阻抗電壓相差很大可能導(dǎo)致阻抗電壓小的變壓器發(fā)生過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，所以要求并列變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值不得超過(guò)110。 (3)并列變壓器的連接紀(jì)別必須相同。即所有并列變壓器一次、二次電壓的相序和相位都必須對(duì)應(yīng)地相同，否則不能并列運(yùn)行。假設(shè)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，一臺(tái)為Yyno型連接，另一臺(tái)為Dynll型連接，則它們的二次電壓將出現(xiàn)30。相位差，從而在兩臺(tái)變壓器的二次繞組間產(chǎn)生電位差，并在兩變壓器的二次側(cè)產(chǎn)生一個(gè)很大的環(huán)流，能使變壓器繞組燒毀。 (4)并列運(yùn)行的變壓器容量比應(yīng)小于3；1。即并列運(yùn)行的變壓器容量應(yīng)盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運(yùn)行很不方便，而且在變壓器特性稍有差異時(shí)，變壓器間的環(huán)流將相當(dāng)顯著，特別是容量小的變壓器容易過(guò)負(fù)荷或燒毀。由于變壓器是一種高可靠性的電器，兩部變壓器同時(shí)故障的可能性極小，不予考慮。3.1.2主變壓器容量的選擇 主變壓器選擇的依據(jù)： （1）主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?10年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變的容量。判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則。又稱單一故障安全準(zhǔn)則。按照這一準(zhǔn)則,電力系統(tǒng)的N個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)不造成因其他線路過(guò)負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿足時(shí)，則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。 N1原則與可靠性分析相比較,它的計(jì)算簡(jiǎn)便,不需搜集元件停運(yùn)率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡(jiǎn)便的安全檢查準(zhǔn)則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應(yīng)用。但對(duì)“獨(dú)立元件”的定義不盡相同，如有的公司規(guī)定為一輸電元件（線路或變壓器）和一發(fā)電機(jī)組，或者兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組。中國(guó)某些電力部門(mén)在電網(wǎng)規(guī)劃中也采用了N1原則，一般規(guī)定一個(gè)獨(dú)立元件為一臺(tái)發(fā)電機(jī)組，或一條輸電線路，或一臺(tái)變壓器。判斷線路是否過(guò)負(fù)荷，通常使用線路發(fā)熱條件的載流量極限值。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%（220kV及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿足全部I類負(fù)荷和大部分II類負(fù)荷(220kV及以上電壓等級(jí)的變電所，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I類負(fù)荷和II類負(fù)荷)，即 （4-1）最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算： （4-2）式中， 各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷； m 出線回路數(shù)； 各出線的自然功率因數(shù)；同時(shí)系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在0.80.95之間；線損率，取5%。結(jié)合原始材料可得：35kv側(cè)：10kv側(cè)：總的負(fù)荷為： 取=0.85，則： 則， 因此主變?nèi)萘繛椋?.1.3主變壓器型號(hào)的選擇 （1）相數(shù)選擇變壓器有單相變壓器和三相變壓器。在330kV及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。單相變壓器組由三個(gè)單相的變壓器組成，造價(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)用高，多用于500kV以上的變電所內(nèi)，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比，價(jià)格低，占地面積小，并且運(yùn)行時(shí)損耗減小1215。只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件的限制時(shí)，才考慮采用單相變壓器組，在工程設(shè)計(jì)上在330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。因此在本次設(shè)計(jì)中采用三相變壓器組。（2）繞組數(shù)選擇：變壓器按其繞組數(shù)可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當(dāng)發(fā)電廠只升高一級(jí)電壓時(shí)或35kV及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器。當(dāng)發(fā)電廠有兩級(jí)升高電壓時(shí)，常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器，其主要作用是實(shí)現(xiàn)高、中壓的聯(lián)絡(luò)。其低壓繞組接成三角形抵消三次諧波分量。110kV及以上電壓等級(jí)的變電所中，也經(jīng)常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡(luò)變壓器。當(dāng)中壓為中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)時(shí)，只能選用普通三繞組變壓器，自耦變壓器特點(diǎn)是其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。因此，當(dāng)自耦變壓器用來(lái)聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系，另一部分可利用電的聯(lián)系。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級(jí)的普通變壓器比較，自耦變壓器的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。但是，由于自耦變壓器在高壓電網(wǎng)和中壓電網(wǎng)之間有電氣連接，故具備了過(guò)電壓從一個(gè)電壓等級(jí)的電網(wǎng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電壓等級(jí)電網(wǎng)的可能性。例如，高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，它可通過(guò)串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其絕緣受到危害。如果在中壓電網(wǎng)出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，可能產(chǎn)生很高的感應(yīng)過(guò)電壓。為了防止高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，在中壓繞組其它兩相出現(xiàn)過(guò)電壓，要求自耦變壓器的中性點(diǎn)必須直接接地。 （3）調(diào)壓方式的確定 為了保證供電質(zhì)量可通過(guò)切換變壓器的分接頭開(kāi)關(guān)，改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電壓切換，稱為無(wú)激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在22.5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，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。發(fā)電廠在以下情況時(shí)，宜選用有載調(diào)壓變壓器： （1）當(dāng)潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平時(shí)； （2）具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器，要求母線電壓恒定時(shí)； （3）發(fā)電機(jī)經(jīng)常在低功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)。變電所在以下情況時(shí)，宜選用有載調(diào)壓變壓器： （1）地方變電所、工廠、企業(yè)的自用變電所經(jīng)常出現(xiàn)日負(fù)荷變化幅度很大的情況時(shí)，又要求滿足電能質(zhì)量往往需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器； （2）330kV及以上變電站，為了維持中、低壓電壓水平需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器； （3）110kV及以下的無(wú)人值班變電站，為了滿足遙調(diào)的需要應(yīng)裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器。 （4）繞組接線組別的確定 我國(guó)110kV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接；35kV采用“Y”聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地；35kV以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”聯(lián)接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。近年來(lái)，也有采用全星形接線組別的變壓器，即變壓器高、中、低三側(cè)均接成星形。這種接線零序組抗大，有利于限制短路電流，也便于在中性點(diǎn)處連接消弧線圈。缺點(diǎn)是正弦波電壓波形發(fā)生畸變，并對(duì)通信設(shè)備產(chǎn)生干擾，同時(shí)對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度均有影響。 （5）冷卻方式的選擇 變壓器的冷卻方式主要有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫空氣冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、水內(nèi)冷變壓器、SF6充氣式變壓器等。 3.2 主變壓器選擇結(jié)果根據(jù)以上計(jì)算和分析結(jié)果，查發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)可得，選擇的主變壓器型號(hào)為：沈陽(yáng)變壓器廠生產(chǎn)的SFSZ9-25000/110。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：25000kVA額定電壓：高壓11081.25%（kV）；中壓38.522.5%（kV）；低壓10.5 （kV）連接組別：YN/yn0/d11空載損耗：21.8（kw）短路損耗：112.5kw空載電流：1.5%阻抗電壓（%）：高中:；中低；高低，因此選擇SFSZ9-25000/110型變壓器兩臺(tái)。第4章 短路電流計(jì)算電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的破壞多半是由短路故障引起的，短路時(shí)，系統(tǒng)從一種狀態(tài)劇變到另一種狀態(tài)，并伴隨有復(fù)雜的暫態(tài)現(xiàn)象。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。短路的原因很多，主要由以下幾個(gè)方面： （1）元件損壞，如：設(shè)備絕緣部分自然老化或設(shè)備本身有缺陷，正常運(yùn)行時(shí) （2）擊穿短路；以及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路等。 （3）氣象條件惡劣。例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷動(dòng)作，架空線路由大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等； （4）人為原理，工作人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯(cuò)線造成短路或運(yùn)行管理不善造成小動(dòng)物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等等。 此外還有其它原因，例如挖溝損傷電纜，鳥(niǎo)獸跨接在裸露的載流部分等。4.1 短路的危害及預(yù)防辦法 短路對(duì)電力系統(tǒng)危害巨大，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn) ： （1）短路回路電流劇烈增大，此電流稱為短路電流。 （2）產(chǎn)生電弧，燒壞故障元件本身，周圍設(shè)備，危及人身安全。 （3）短路電流，使發(fā)電機(jī)端電壓下降，也使系統(tǒng)電壓大幅下降。 （4）電力系統(tǒng)短路時(shí)，系統(tǒng)中功率分布的突然變化和電壓嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)工作的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)被解列為幾個(gè)異步運(yùn)行的部分。 （5）不對(duì)稱短路將產(chǎn)生負(fù)序電流和負(fù)序電壓，過(guò)大的負(fù)序電流和負(fù)序電影響汽輪發(fā)電機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行和運(yùn)行壽命。 （6）不對(duì)稱接地短路故障將產(chǎn)生零序電流，它會(huì)在鄰近的線路上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，造成對(duì)通信線路和信號(hào)系統(tǒng)的干擾。 （7）在某些不對(duì)稱短路（如小接地電流系統(tǒng)）情況下，非故障相電壓升高，加大了系統(tǒng)的過(guò)電壓水平。 鑒于短路事故對(duì)電力系統(tǒng)的危害巨大，應(yīng)減小短路的可能性，為此，要： （1）作好短路電流的計(jì)算。 （2）正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流。 （3）采用電抗器增加系統(tǒng)阻抗，限制短路電流。 （4）禁止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。 （5）帶電安裝和檢修電氣設(shè)備時(shí)，要防止誤接線、誤操作，在距帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。 4.2 短路電流計(jì)算的目的 在變電站的設(shè)計(jì)中，短路計(jì)算是其中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，其計(jì)算的目的主要有以下幾個(gè)方面： （1）選擇電氣主接線時(shí),為了比較各種接線方案，確定某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(jì)算。 （2）在選擇電氣設(shè)備時(shí),為了保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體在正常運(yùn)行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作,同時(shí)又力求節(jié)約資金。這就需要用短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。 （3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地安全距離。 （4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)需以各種短路時(shí)短路電流為依據(jù)。 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 ： （1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器的動(dòng)、熱穩(wěn)定及電器開(kāi)斷電流所用的短路電流、應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)劃的容量計(jì)算、并考慮電力系統(tǒng)510年的發(fā)展。 （2）接線方式應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流和正常接線方式，而不能按切換中可能出現(xiàn)的運(yùn)行方式。 （3）選擇導(dǎo)體和電器中的短路電流，在電氣連接的電網(wǎng)中，應(yīng)考慮電容補(bǔ)償裝置的充放電電流的影響。 （4）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí),Id取最大的點(diǎn)。對(duì)帶電抗器的610kV出線應(yīng)計(jì)算兩點(diǎn)即電抗器前和電抗器后的Id。短路時(shí)，導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開(kāi)斷電流一般按三相電流驗(yàn)算，若有更嚴(yán)重的按更嚴(yán)重的條件計(jì)算。4.3 短路電流計(jì)算方法 實(shí)用短路電流計(jì)算法運(yùn)算曲線法。 假設(shè)：正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行 所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同 系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)均為理想電機(jī) 電力系統(tǒng)中各元件磁路不飽和 短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流 除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)外，元件的電阻不考慮短路按類型分為三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠工作，因此作為選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。三相短路用文字符號(hào)k表示。在計(jì)算電路圖上，將短路所考慮的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。4.4短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算電力系統(tǒng)接線圖為：=200MVAXS1=0.6x1=0.6110KV1200MVA甲交Sx2=0.6 2（）110KV圖2-1電力系統(tǒng)接線圖110KVS2=1200MVA甲交XS2=0.6L2L3 L1L4 2（）110KVFS市變 確定短路點(diǎn)：在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了方便選擇電氣設(shè)備及校驗(yàn)，選取的短路點(diǎn)為110kv，35kv及10kv母線。首先計(jì)算電路的參數(shù)：選取， 等值電路如下：圖4-2 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖對(duì)于三相變壓器： 則：計(jì)算后等值電路如下：圖4-3 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖4.4.1 110kV側(cè)母線短路計(jì)算網(wǎng)絡(luò)為：圖4-4 110kV側(cè)短路的等值電路圖/Y 變換： 圖4-5 110kV側(cè)短路的等值電路圖Y/變換：圖4-6 110kV側(cè)短路的等值電路圖則有：圖4-7 110kV側(cè)短路的等值電路查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為：4.4.2 35kV側(cè)母線短路計(jì)算圖4-8 35kV側(cè)短路的等值電路圖4-9 35kV側(cè)短路的等值電路圖Y/變換：圖4-10 35kV側(cè)短路的等值電路圖 圖4-11 35kV側(cè)短路的等值電路圖>3.45即認(rèn)為周期分量不再衰減查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為：4.4.3 10kV側(cè)母線短路計(jì)算圖4-12 10kV側(cè)短路的等值電路圖圖4-13 10kV側(cè)短路的等值電路圖Y/變換：圖4-14 10kV側(cè)短路的等值電路圖圖4-15 10kV側(cè)短路的等值電路圖>3.45即認(rèn)為周期分量不再衰減。查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為：第5章 電氣設(shè)備的選擇 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇是電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不相同，但對(duì)它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)備的選擇包括：導(dǎo)線的選擇，高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇，避雷器的選擇。5.1 導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn) 導(dǎo)線型號(hào)選擇的基本原則 ：架空電力線路的導(dǎo)線：可以采用鋼芯鋁絞線、鋁絞線、防腐鋼芯鋁絞線、鋁包鋼芯鋁絞線、鋁合金絞線、鋼芯鋁合金絞線、硬銅線一般線路大多采用鋼芯鋁絞線。導(dǎo)線截面選擇的基本原則 ：(1)選擇導(dǎo)線截面應(yīng)符合電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃要求：首先要滿足架空架空線路輸送容量的要求，并考慮短期內(nèi)的發(fā)展要求，所選截面最少5年內(nèi)不因負(fù)荷增加而更換導(dǎo)線截面，其次還應(yīng)滿足用戶電壓偏移的要求，最后應(yīng)使所選導(dǎo)線截面的線路電能損耗最小。 (2)導(dǎo)線應(yīng)具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不能因?yàn)楦鞣N不利條件的組合而造成斷線事故。 (3)最大負(fù)荷電流要小于導(dǎo)線的安全工作電流，不能因?yàn)殡娏魈蠖斐蓴嗑€事故。 (4)驗(yàn)算導(dǎo)線載流量時(shí)，鋼芯鋁線的允許溫度一般采用70，大跨越可用90，鋼絞線的允許溫度一般采用120。環(huán)境溫度應(yīng)采用最高氣溫月的最高平均氣溫，風(fēng)速應(yīng)用0.5m/s,太陽(yáng)輻射功率密度應(yīng)采用0.1W/cm2。裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按導(dǎo)體截面，電暈（對(duì)110kV及以上電壓的母線），動(dòng)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性來(lái)選擇和校驗(yàn)，同時(shí)也應(yīng)注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。一般來(lái)說(shuō)，母線系統(tǒng)包括截面導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分，載流導(dǎo)體構(gòu)成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根、雙分和組合導(dǎo)體等形式，因其機(jī)械強(qiáng)度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度。導(dǎo)體的選擇校驗(yàn)條件如下：一、導(dǎo)體截面的選擇： 1、按導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇 (5-1) 當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度不同于導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流應(yīng)該用下式修正 (5-2)式中，綜合修正系數(shù)。不計(jì)日照時(shí)，裸導(dǎo)體和電纜的綜合修正系數(shù)為 (5-3) 式中,導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱最高允許溫度，裸導(dǎo)體一般為； 導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度，裸導(dǎo)體一般為。由載流量可得，正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為 （5-4)必須小于導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱最高允許溫度2. 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面影響線路投資和電能損耗，為了節(jié)省投資，要求導(dǎo)線截面小些；為了降低電能損耗，要求導(dǎo)線截面大些。綜合考慮，確定一個(gè)比較合理的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面積，與其對(duì)應(yīng)的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)