110kV 降壓變電站一次系統(tǒng)設計

110kV 降壓變電站一次系統(tǒng)設計,110kV,降壓變電站一次系統(tǒng)設計,kv,降壓,變電站,一次,系統(tǒng),設計 x ……………………. ………………. ………………… 山東農(nóng)業(yè)大學 畢 業(yè) 設 計 110kV 降壓變電站一次系統(tǒng)設計 院 部 機械與電子工程學院 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化5班 屆 次 2015屆 學生姓名 董　琪 學 號 20110797 指導教師 劉興華 二О一五年六月一日 裝 訂 線 ……………….……. …………. …………. ……… I 目 錄 摘要 I Abstract II 引言 1 1 電氣主接線方案的選擇 1 1.1 電氣主接線設計 1 1.1.1 主接線的設計原則 1 1.1.2 主接線的設計要求 1 1.1.3 擬定主接線方案 2 1.1.4 原始資料 4 1.1.5 擬定方案 5 1.2 電氣主接線方案的確定 5 1.2.1 主接線方案的可靠性比較 5 1.2.2 主接線方案的靈活性比較 7 1.2.3 主接線方案的經(jīng)濟性比較 7 1.2.4 主接線方案的確定 7 2 變壓器的確定 8 2.1 主變壓器容量、臺數(shù)及型號的選擇 8 2.1.1 主變壓器的選擇 8 2.2 所用變壓器容量、臺數(shù)及型號的選擇 10 2.2.1 所用變壓器臺數(shù)及容量的確定 10 2.2.2 所用電源引接方式 11 2.2.3 所用變的選擇 11 3 短路電流計算 11 3.1 短路電流計算的目的 11 3.2 短路電流計算的一般規(guī)定 12 3.2.1 計算的基本情況 12 3.2.2 接線方式 12 3.2.3 計算容量 12 3.2.4 短路種類 12 3.2.5 短路計算點 12 3.3 短路電流計算 12 3.3.1 選擇計算短路點 12 3.3.2 畫等值網(wǎng)絡圖 12 3.3.3 計算 12 4 設備的選擇與校驗 16 4.1 設備選擇的原則和規(guī)定 16 4.1.1 設備選擇的一般原則 16 4.1.2 設備選擇的有關規(guī)定 17 4.2 導線的選擇和校驗 17 4.2.1 導線的選擇 17 4.2.2 導線的校驗 19 4.3 斷路器的選擇和校驗 19 4.3.1 斷路器選擇的技術條件 19 4.3.2 斷路器型式和種類的選擇 21 4.3.3 斷路器的選擇和校驗 21 4.4 隔離開關的選擇和校驗 22 4.4.1 隔離開關的選擇及校驗原則 22 4.4.2 隔離開關的選擇及校驗 23 4.5 互感器的選擇及校驗 24 4.5.1 電壓互感器的選擇 24 4.5.2 電流互感器的選擇 24 4.5.3 電流互感器的校驗 25 4.6 避雷器的選擇及校驗 26 4.6.1 型式 26 4.6.2 金屬氧化物避雷器選擇原則 26 5 屋內(nèi)外配電裝置設計 27 5.1 配電裝置的設計要求 27 5.1.1 配電裝置應滿足的基本要求 27 5.1.2 配電裝置的安全凈距 28 5.2 配電裝置的選型、布置 28 5.2.1 屋外配電裝置選擇原則 28 5.2.2 屋外配電裝置選擇 29 5.2.3 10kV屋內(nèi)配電裝置選擇 29 6 防雷及接地系統(tǒng)設計 29 6.1 防雷系統(tǒng) 29 6.1.1 hx=11m的保護范圍 29 6.1.2 hx=7m的保護范圍 30 6.2 變電站接地裝置 31 6.2.1 接地裝置要求 31 6.2.2 接地網(wǎng)的扁鋼尺寸要求 31 6.2.3 接地裝置選擇 31 7 變電站總體布置 31 7.1 總體規(guī)劃 31 7.2 總平面布置 31 7.2.1 總平面布置的主要內(nèi)容 31 7.2.2 總平面布置的基本原則 31 參考文獻 33 致謝 34 附錄 35 Contents Abstract II Introduction 1 1 The choice of electrical main wiring scheme 1 1.1 Electrical main wiring design 1 1.1.1 Design principle of main wiring 1 1.1.2 Main wiring design requirements 1 1.1.3 Main wiring scheme 2 1.1.4 Source 4 1.1.5 Plan 5 1.2 Determination of electrical main wiring scheme 5 1.2.1 Reliability comparison of main wiring scheme 5 1.2.2 The flexibility of main wiring scheme 7 1.2.3 Economic comparison of main wiring schemes 7 1.2.4 Determination of main wiring scheme 7 2 Determination of transformer 8 2.1 The main transformer capacity and number and type selection 8 2.1.1 Selection of main transformer 8 2.2 Volume, number and types of transformer used in the choice of 10 2.2.1 By determine the number and capacity of transformers 10 2.2.2 Lead connection mode 11 2.2.3 Variable selection used 11 3 Calculation of short-circuit current 11 3.1 The purpose of short-circuit current calculation 11 3.2 General rules for calculation of short-circuit current 12 3.2.1 Basic situation of calculation 12 3.2.2 Connection mode 12 3.2.3 Computational capacity 12 3.2.4 Short-circuit type 12 3.2.5 Short-circuit calculation point 12 3.3 Calculation of short-circuit current 12 3.3.1 Select the short-circuit point 12 3.3.2 Drawing equivalent network diagram 12 3.3.3 Calculation 12 4 Selection and verification of equipment 16 4.1 The principle and regulations of equipment selection 16 4.1.1 General principles for equipment selection 16 4.1.2 The relevant provisions of the choice of equipment 17 4.2 Wire selection and verification 17 4.2.1 Wire selection 17 4.2.2 Calibration of wire 19 4.3 Selection and verification of circuit breaker 19 4.3.1 Technical conditions for selecting circuit breakers 19 4.3.2 Choice of type and type of circuit breaker 21 4.3.3 Selection and verification of circuit breaker 21 4.4 Isolation switch selection and verification 22 4.4.1 Isolation switch selection and calibration principle 22 4.4.2 Isolation switch selection and verification 23 4.5 Selection and verification of transformer 24 4.5.1 The choice of voltage transformer 24 4.5.2 The choice of current transformer 24 4.5.3 Calibration of current transformer 25 4.6 Selection and verification of arrester 26 4.6.1 Type 26 4.6.2 Metal oxide arrester selection principle 26 5 Design of power distribution equipment inside and outside the house 27 5.1 Distribution equipment design requirements 27 5.1.1 Basic requirements for distribution equipment 27 5.1.2 Distribution device security clearance 28 5.2 Distribution equipment selection and layout 28 5.2.1 Selection principle of distribution equipment outside the house 28 5.2.2 Outdoor distribution equipment selection 30 5.2.3 10kV power distribution device selection 30 6 Lightning protection and grounding system design 29 6.1 Lightning protection system 29 6.1.1 Hx=11m protection range 29 6.1.2 Hx=7m protection range 30 6.2 Substation grounding device 31 6.2.1 Earthing device requirements 31 6.2.2 Grounding flat size requirements 31 6.2.3 Earthing device selection 31 7 Substation general layout 31 7.1 Overall planning 31 7.2 General layout 31 7.2.1 Main contents of total plane layout 31 7.2.2 Basic principles of general layout 31 Reference 33 Thank 34 Appendix 35 110KV降壓變電站一次系統(tǒng)設計 董琪 （山東農(nóng)業(yè)大學 電氣工程及其自動化 泰安 271018） 摘要：本文是對110kV 變電站電力系統(tǒng)進行總體分析，然后進行計算和初步設計，確定了變電站電氣一次系統(tǒng)主接線的形式。該變電站設有兩臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為 110kV、35kV 和 10kV 三個電壓等級。本次設計進行了電氣主接線的設計和選擇、短路電流計算、主要電氣設備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關、互感器、避雷器等）、各電壓等級配電裝置設計、防雷保護接地系統(tǒng)設計和變電站總體布置。本設計以《電力工程電氣設計手冊》、《35～110kV高壓配電裝置設計規(guī)范》等規(guī)范規(guī)程為依據(jù)，設計的內(nèi)容符合國家有關經(jīng)濟技術政策，所選設備全部為國家推薦的新型產(chǎn)品，技術先進、運行可靠、經(jīng)濟合理。 關鍵詞：一次系統(tǒng) 變壓器 短路電流 設計  110 kv step-down substation system design Qi Dong (Electric Engineering and Automation College of Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong 271018) Abstract This article is to overall of 110 kv substation of power system analysis, and then the calculation and preliminary design, determines the electric substation main wiring in the form of a system. The substation equipped with two sets of the main transformer, station NaZhu wiring is divided into 110 kv, 35 kv and 10 kv voltage grade three. The design of the main electrical wiring design and selection, short-circuit current calculation, the main electrical equipment selection and calibration (including circuit breaker, isolating switch, current transformer, lightning arrester, etc.), the voltage level distribution equipment design, lightning protection design and general arrangement of substation grounding system. This design is to "electrical engineering electrical design manual", "35 ~ 110 kv high-voltage power distribution equipment design code specifications such as discipline as the basis, the content of the design in conformity with the relevant economic and technological policies of the state, the selected equipment for all countries recommend new products, advanced technology, reliable operation, economic and reasonable Keywords: primary system; transformer; short-circuit current; design 引言 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，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。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全廠（所）電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。 本次設計為110kV變電站一次系統(tǒng)初步設計，所設計的內(nèi)容力求概念清楚，層次分明。本文在撰寫的過程中，得到老師和同學大力協(xié)助和建議，在此致以衷心的感謝。 由于時間所限，設計書難免存在不足之處，敬請各位老師批評指正并提出寶貴意見。 1 電氣主接線方案的選擇 1.1 電氣主接線設計 在發(fā)電廠和變電站中，發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、電抗器、電容器、互感器、避雷器等高壓電氣設備，以及將它們連接在一起的高壓電纜和母線，構成了Times New Roman、五號、居中 電能生產(chǎn)、匯集和分配的電氣主回路，這個電氣回路被稱為電氣一次系統(tǒng)，又稱為電氣主接線。 電氣主接線是變電站設計的主體，采用何種主接線形式，與電力系統(tǒng)原始資料，變電站本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求等密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護的控制方式的擬定等都有直接的影響。因此，電氣主接線的設計必須根據(jù)電力系統(tǒng)、變電站的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關系，通過技術經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案。 1.1.1 主接線的設計原則 以下達的設計任務書為依據(jù)，根據(jù)國家現(xiàn)行的“安全可靠、經(jīng)濟適用、符合國情”的電力建設與發(fā)展方針，嚴格按照技術規(guī)定和標準，結(jié)合工程實際的具體特點，準確地掌握原始資料，保證設計方案的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。 1.1.2 主接線的設計要求 1.1.2.1 可靠性： 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，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。 （1）斷路器檢修時,能否不影響供電。 （2）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 （3）變電站全部停電的可能性。 （4）滿足對用戶的供電可靠性指標的要求。 1.1.2.2 靈活性： （1）調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。 （2）檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設備進行安全檢修，且不影響對用戶的供電。 （3）擴建要求。應留有發(fā)展余地，便于擴建。 2.1.2.3 經(jīng)濟性： （1）投資省。主接線應力求簡單，有時應采取限制短路的措施，繼電保護和二次回路不過分復雜； （2）占地面積小。主接線設計應使配電裝置占地較少； （3）電能損失小。應避免迂回供電。主變壓器的型號、容量、臺數(shù)的選擇要經(jīng)濟合理。 1.1.3 擬定主接線方案 主接線的基本形式，概括地可分為兩大類： （1）有匯流母線的接線形式：單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、增設旁路母線或旁路隔離開關。 （2）無匯流母線的接線形式：變壓器—線路單元接線、橋形接線、角形接線等。 1.1.3.1 幾種接線方式 1.1.3.1.1 單母線接線 優(yōu)點：接線簡單清晰，設備少，投資省，運行操作方便，且便于擴建。 缺點：可靠性及靈活性差。 適用范圍：只有一臺主變壓器，10kV出線不超過5回，35kV出線不超過3回，110kV出線不超過2回。 1.1.3.1.2 單母線分段接線 優(yōu)點： （1）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。 （2）當一段母線故障時，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。 缺點： （1）當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該母線的回路都要在檢修期間停電。（2）當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。C擴建時需兩個方面擴建。 適用范圍：適用于6~10kV配電裝置出線6回及以下，35~60kV配電裝置出線4~8回，110~220kV配電裝置少于4回時。 1.1.3.1.3 雙母線分段接線。 由于當進出線總數(shù)超過12回及以上時，方在一組母線上設分段斷路器，根據(jù)原始資料提供的數(shù)據(jù)，此種接線方式過于復雜，故不作考慮。 1.1.3.1.4 雙母線接線。 優(yōu)點：供電可靠，調(diào)度靈活，擴建方便，便于檢修和試驗。 缺點：使用設備多，特別是隔離開關，配電裝置復雜，投資較多，且操作復雜容易發(fā)生誤操作。 適用范圍：出線帶電抗器的6~10kV出線，35~60kV配電裝置出線超過8回或連接電源較多，負荷較大時，110kV~220kV出線超過5回時。 1.1.3.1.5 增設旁路母線的接線。 由于6~10kV配電裝置供電負荷小，供電距離短，且一般可在網(wǎng)絡中取得備用電源，故一般不設旁路母線；35~60kV配電裝置，多為重要用戶，為雙回路供電，有機會停電檢修斷路器，所以一般也不設旁路母線；采用單母線分段式或雙母線的110~220kV配電裝置一般設置旁路母線，設置旁路母線后，每條出線或主變間隔均裝設旁路隔離開關，這樣一來，檢修任何斷路器都不會影響供電，將會大幅度提高供電可靠性。 優(yōu)點：可靠性和靈活性高，供電可靠。 缺點：接線較為復雜，且操作復雜，投資較多。 適用范圍： （1）出線回路多,斷路器停電檢修機會多； （2）多數(shù)線路為向用戶單供，不允許停電，及接線條件不允許斷路器停電檢修時。 1.1.3.1.6 變壓器—線路單元接線。 優(yōu)點：接線簡單，設備少，操作簡單。 缺點：線路故障或檢修時，變壓器必須停運；變壓器故障或檢修時，線路必須停運。 適用范圍：只有一臺變壓器和一回線路時。 1.1.3.1.7 橋形接線：分為內(nèi)橋和外橋兩種。 （1） 內(nèi)橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四回路只需三臺斷路器，線路的投入和切除比較方便。 缺點：1）變壓器的投入和切除較復雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路暫時停運；2）出線斷路器檢修時，線路需長時間停運；3）連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。 適用范圍：容量較小的變電站，并且變壓器容量不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高的情況。 （2）外橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的外側(cè)。 優(yōu)點：設備少，且變壓器的投入和切除比較方便。 缺點：1）線路的投入和切除較復雜，需動作兩臺斷路器，且影響一臺變壓器暫時停運；2）變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運；3）連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解列運行。 適用范圍：容量較小的變電站，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較低的情況，當電網(wǎng)中有穿越功率經(jīng)過變電站時，也可采用此種接線。 1.1.3.1.8 角形接線 由于保證接線運行的可靠性，以采用3~5角為宜。 優(yōu)點： （1）投資少，斷路器數(shù)等于回路數(shù)； （2）在接線的任一段發(fā)生故障時，只需切除這一段及其相連接的元件，對系統(tǒng)影響較小； （3）接線成閉合環(huán)形，運行時可靠、靈活； （4）每回路都與兩臺斷路器相連接，檢修任一臺斷路器時都不致中斷供電； （5）占地面積小。 缺點：在開環(huán)、閉環(huán)兩種運行狀態(tài)時，各支流通過的電流差別很大，使電器選擇困難，并使繼電保護復雜化，且不便于擴建。 適用范圍：出線為3~5回且最終規(guī)模較明確的110kV以上的配電裝置中。 綜上所述八種接線形式的優(yōu)缺點，結(jié)合原始資料所給定的條件進行分析，擬定主接線方案。 1.1.4 原始資料 1.1.4.1 電壓等級：110/35/10kV 1.1.4.2 出線回路數(shù)： 110kV側(cè)　　　2回（架空線）LGJ-300/35km 35kV側(cè)　　　 6回（架空線） 10kV側(cè)　　　 12回（其中電纜4回） 1.1.4.3 負荷情況 35kV側(cè)：最大38/MW，最小20MW，， 10kV側(cè)：最大27MW，最小18MW，， 負荷性質(zhì)：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電 1.1.4.4 系統(tǒng)情況 （1）系統(tǒng)經(jīng)雙回路給變電站供電。 （2）系統(tǒng)110kV母線短路容量為3000MVA。 （3）系統(tǒng)110kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求。 1.1.4.5 環(huán)境條件： 年最高溫度：39℃ 年最低溫度：-15℃ 海拔高度：100m 雷暴日數(shù)：30日/年 土質(zhì)：粘土、土壤電阻率歐.米 1.1.5 擬定方案 結(jié)合所提供的數(shù)據(jù)，權衡各種接線方式的優(yōu)缺點，將各電壓等級適用的主接線方式列出： 1.1.5.1 110kV只有兩回出線，且作為降壓變電站，110kV側(cè)無交換潮流，兩回線路都可向變電站供電，亦可一回向變電站供電，另一回作為備用電源。所以，從可靠性和經(jīng)濟性來定，110kV部分適用的接線方式為內(nèi)橋接線和單母線分段兩種。 1.1.5.2 35kV部分可選單母線分段及單母線分段兼旁路兩種。 1.1.5.3 10kV部分定為單母線分段。 1.1.5.4 擬定兩種主接線方案： 方案I：110kV采用內(nèi)橋接線，35kV采用單母線分段接線，10kV為單母線分段接線。 方案II：110kV采用單母線分段接線，35kV采用單母線分段兼旁路接線，10kV為單母線分段接線。 繪出方案I、方案II的單線圖如下圖。 圖1-1 方案I接線圖 圖1-2 方案II接線圖 1.2 電氣主接線方案的確定 1.2.1 主接線方案的可靠性比較 110kV側(cè)： 方案I：采用內(nèi)橋接線，當一條線路故障或切除時，不影響變壓器運行，不中斷供電；橋連斷路器停運時，兩回路將解列運行，亦不中斷供電。且接線簡單清晰，全部失電的可能性小，但變壓器二次配線及倒閘操作復雜，易出錯。 方案II：采用單母線分段接線，任一臺變壓器或線路故障或停運時，不影響其它回路的運行；分段斷路器停運時，兩段母線需解列運行，全部失電的可能稍小一些，不易誤操作。 35kV側(cè)： 方案I：單母線分段接線，檢修任一臺斷路器時，該回路需停運，分段開關停運時，兩段母線需解列運行，當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不致失電，另一段母線上其它線路需停運。 方案II：單母線分段兼旁路接線，檢修任一臺斷路器時，都可用旁路斷路器代替；當任一母線故障檢修時，旁路斷路器只可代一回線路運行，本段母線上其它線路需停運。 10kV側(cè)：由于兩方案接線方式一樣，故不做比較。 1.2.2 主接線方案的靈活性比較 110kV側(cè)： 方案I：操作時，主變的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，擴建方便。線路的投入和切除比較方便。 方案II：調(diào)度操作時可以靈活地投入和切除線路及變壓器，而且便于擴建。 35kV側(cè)： 方案I：運行方式簡便，調(diào)度操作簡單靈活，易于擴建，但當開關或二次檢修時線路要停運，影響供電。 方案II：運行方式復雜，調(diào)度操作復雜，但可以靈活地投入和切除變壓器和線路，能滿足在事故運行方式，檢修方式及特殊運行方式下的調(diào)度要求，較易于擴建。 10kV側(cè)：兩方案相同。 1.2.3 主接線方案的經(jīng)濟性比較 將兩方案主要設備比較列表如下： 表1-1 兩種方案設備比較表 項目 方案 主變壓器（臺） 110kV斷路器（臺） 110kV隔離開關（組） 35kV斷路器（臺） 35kV隔離開關（組） 10kV設備 I 2 3 8 8 16 相同 II 2 5 10 8 27 相同 從上表可以看出，方案I比方案II少兩臺110kV斷路器、兩組110kV隔離開關，11組35kV隔離開關，方案I占地面積相對少一些（35kV側(cè)無旁路母線），所以說方案I 比方案II綜合投資少得多。 1.2.4 主接線方案的確定 對方案I、方案II的綜合比較列表，對應比較一下它們的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性，從中選擇一個最終方案（因10kV側(cè)兩方案相同，不做比較）。 表1-2 兩種方案綜合比較列表 方案 項目 方案I 方案II 可 靠 性 （1）簡單清晰，設備少 （2）35kV母線故障或檢修時，將導致該母線上所帶3回出線全停 （3）任一主變或110kV線路停運時，均不影響其它回路停運 （4）各電壓等級有可能出現(xiàn)全部停電的概率不大 （5）操作簡便，誤操作的機率小 （1）簡單清晰，設備多 （2）35kV母線檢修時，旁路斷路器要代該母線上的一條線路，給重要用戶供電，任一回路斷路器檢修，均不需停電 （3）任一主變或110kV線路停運時，均不影響其它回路停運 （4）全部停電的概率很小 （5）操作相對簡便，誤操作的機率大 靈 活 性 （1）運行方式簡單，調(diào)度靈活性強 （2）便于擴建和發(fā)展 （1）運行方式復雜，操作煩瑣，特別是35kV部分 （2）便于擴建和發(fā)展 經(jīng) 濟 性 （1）高壓斷路器少，投資相對少 （2）占地面積相對小 （1）設備投資比第I方案相對多 （2）占地面積相對大 通過以上比較，經(jīng)濟性上第I方案遠優(yōu)于第II方案，在可靠性上第II方案優(yōu)于第I方案，靈活性上第I方案遠不如第II方案 該變電站為降壓變電站，110kV母線無穿越功率，選用內(nèi)橋要優(yōu)于單母線分段接線。又因為35kV及10kV負荷為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電，在供電可靠性方面要求不是太高，即便是有要求高的，現(xiàn)在35kV及10kV全為SF6或真空斷路器，停電檢修的幾率極小，再加上電網(wǎng)越來越完善，N+1方案的推行、雙電源供電方案的實施，第I方案在可靠性上完全可以滿足要求，第II方案增加的投資有些沒必要。 經(jīng)綜合分析，決定選第I方案為最終方案，即110kV系統(tǒng)采用內(nèi)橋接線、35kV系統(tǒng)采用單母分段接線、10kV系統(tǒng)為單母線分段接線。 2 變壓器的確定 2.1 主變壓器容量、臺數(shù)及型號的選擇 2.1.1 主變壓器的選擇 2.1.1.1 主變?nèi)萘亢团_數(shù)的確定原則 主變壓器的臺數(shù)和容量，應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。 在有一、二級負荷的變電站中宜裝設兩臺變壓器，當技術經(jīng)濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變。如變電站可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時，可裝設一臺主變。對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中壓側(cè)構成環(huán)網(wǎng)的情況下，宜裝設兩臺變壓器。 裝設兩臺及以上主變的變電站，當斷開一臺時，其余主變的容量不應小于70-80%的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。 電力潮流變化大和電壓偏移大的變電站，在普通變壓器不能滿足電力系統(tǒng)和用戶對電壓質(zhì)量的要求時，應采用有載調(diào)壓變壓器。 主變壓器容量一般按照變電站建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10-20年的負荷發(fā)展。 對引入至負荷中心、具有直接從高壓將為低壓供電條件的變電站，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變電站，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的1-2級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。 2.1.1.2 主變壓器臺數(shù)的確定 主變壓器的臺數(shù)和容量，應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質(zhì)、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。由于本變電站出線較多，負荷較重，為了提高供電可靠性，盡量減少由于停電帶來的損失，因此，本變電站安裝兩臺主變壓器。 2.1.1.3 調(diào)壓方式的確定： 據(jù)設計任務書中：系統(tǒng)110kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求，且為了保證供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，保持電壓的穩(wěn)定，所以應選擇有載調(diào)壓變壓器。 2.1.1.4 電壓等級的確定： 本變電站有三個電壓等級，一次側(cè)為110kV，二次側(cè)為35kV和10 kV，且沒有制造、運輸?shù)确矫娴奶厥庖?，故選用三繞組變壓器。 2.1.1.5 主變壓器容量的確定 主變壓器容量一般按變電站建成后5~10年的規(guī)劃負荷選擇，亦要根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構來確定主變壓器的容量。對裝設兩臺主變壓器的變電站，每臺變壓器容量應按下式選擇： =0.7 。因?qū)σ话阈宰冸娬荆斠慌_主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證70~80%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力40%。由于一般電網(wǎng)變電站大約有25%為非重要負荷，因此，采用 =0.7 確定主變是可行的。 由原始資料知： 35kV側(cè)，， 10kV側(cè)，， 所以，在其最大運行方式下： 參考《電力工程電氣設計手冊》選擇兩臺三相三繞組風冷有載調(diào)壓變壓器兩臺，型號為：SFSZ10-63000型變壓器。 2.1.1.6 容量校驗 起始負荷系數(shù)=實際最小負荷額定容量=（20+18）63=0.603 變壓器允許過負荷系數(shù)=實際最大負荷額定容量=（38+27）63=1.032 另外,《工廠電氣設備手冊》P244規(guī)定:自然油循環(huán)的變壓器過負荷系數(shù)不應超過1.5。 綜上, 并查《工廠電氣設備手冊》P244變壓器過負荷曲線圖(圖2-1)可以得出過負荷時間。 圖2-1 變壓器過負荷曲線圖 可見：此變壓器能滿足過負荷要求， 可以選用此型號的變壓器。 所選變壓器主要技術參數(shù)如下表： 表2-1 選定變壓器主要技術參數(shù)表 型號 額定電壓(kV) 空載損耗(kW) 空載電流(%) 接線組別 阻抗電壓 SFSZ10 -63000 110±8×1.25%/ 38.5±2×2.5%/ 10.5 84.7 1.2 ,, 高-中 高-低 中-低 17.5 10.5 6.5 2.2 所用變壓器容量、臺數(shù)及型號的選擇 2.2.1 所用變壓器臺數(shù)及容量的確定 2.2.1.1 確定依據(jù) 《電力工程電氣設計手冊》中規(guī)定：“樞紐變電站及總?cè)萘吭?30kVA及以上的變電站及有水冷卻或強迫油循環(huán)冷卻的主變壓器及裝有同步調(diào)相機的變電站應裝設兩臺所用變。” 2.2.1.2 所用變壓器所帶負荷的統(tǒng)計 不經(jīng)常短路及不經(jīng)常斷續(xù)運行的負荷不計入計算負荷 表2-2 所用變壓器所帶負荷統(tǒng)計表 序號 名稱 容量（kW） cosφ 備注 1 主變風扇 10 0.51 2 蓄電池通風 1.7 0.72 3 室內(nèi)配電室通風 4.4 0.62 4 操作機構加熱 10 1 5 硅整流充電器 20 0.78 6 其它 30 0.8 2.2.1.3 所用變壓器容量的確定（負荷同時率取0.85）： 2.2.2 所用電源引接方式 根據(jù)規(guī)定，所內(nèi)有較低電壓母線時，一般由此類母線上引接1-2個所用電源。故本所從35kV、10kV母線上各引接一個所用電源。變電站所用電壓為400V，且400V電壓等級接線方式為中性點直接接地。 2.2.3 所用變的選擇 2.2.3.1 35kV所用變 型號：S9-100/35 額定電壓：38.500±5%/0.4 聯(lián)結(jié)組別：Y.yn0 2.2.3.2 10kV側(cè)所用變 型號：SC10-100/10 額定電壓：10±2×2.5%/0.4 聯(lián)結(jié)組別：Yyno 3 短路電流計算 3.1 短路電流計算的目的 （1）電氣主接線的比較與選擇。 （2）選擇斷路器等電氣設備或?qū)@些設備提出技術要求。 （3）為繼電保護的設計以及調(diào)試提供依據(jù)。 （4）評價并確定網(wǎng)絡方案，研究限制短路電流的措施。 （5）分析計算送電線路對通訊設施的影響. 3.2 短路電流計算的一般規(guī)定 3.2.1 計算的基本情況 （1）系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。 （2）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 （3）所有電源的電動勢相位角相同。 （4）應考慮對短路電流值有影響的所有元件。 3.2.2 接線方式 計算短路電流時所用的接線方式，應是最大運行方式，不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 3.2.3 計算容量 按該設計規(guī)劃容量計算。 3.2.4 短路種類 均按三相短路計算。 3.2.5 短路計算點 在正常運行方式時，通過電氣設備的短路電流為最大的地點。 3.3 短路電流計算 3.3.1 選擇計算短路點 在下圖中，d1，d2，d3分別為選中的三個短路點 3.3.2 畫等值網(wǎng)絡圖 見圖3-1 3.3.3 計算 3.3.3.1 系統(tǒng)電壓等級為110kV、35kV、10kV，基準容量=100MVA，系統(tǒng)110kV母線系統(tǒng)短路容量為3000MVA，110kV側(cè)為雙回LGJ-300/35km架空線供電。 3.3.3.2 視系統(tǒng)為無限大電流源，故暫態(tài)分量等于穩(wěn)態(tài)分量，即， 3.3.3.3 主變?yōu)镾FSZ10-63000型變壓器，基準容量=100MVA 基準電壓 基準電流 圖3-1 等值網(wǎng)絡圖 基準電抗 ∴對側(cè)110kV母線短路容量Skt的標幺值為 ∴對側(cè)110kV母線短路電流標幺值 ∴對側(cè)110kV系統(tǒng)短路阻抗標幺值 查《電力工程電氣設計手冊》第189頁對于LGJ-300線路 ∴ d1、d2、d3點的等值電抗值計算公式： 其中：—變壓器高壓與中壓繞組間短路電壓 —變壓器高壓與低壓繞組間短路電壓 —變壓器中壓與低壓繞組間短路電壓 由變壓器參數(shù)表得知，繞組間短路電壓值分別為： 主變額定容量 所以 標么值: 已知110kV系統(tǒng)折算到110kV母線上的等值電抗 當d1點短路時 其中：短路電流周期分量有效值 ：起始次暫態(tài)電流 ：t=∞時穩(wěn)態(tài)電流 ：短路容量 當d2點短路時 當d3點短路時 表3-1短路電流計算結(jié)果表 短路點 基準電壓(kV) 基準電流(kA) 電壓等級(kV) 計算電抗 額定電流(kA) T=0時刻短路電流周期分量 穩(wěn)態(tài)短路電流 短路電流沖擊值(kA) 最大電流有效值(kA) 短路容量(kVA) 標么值 有名值(kA) 標么值 有名值(kA) 公式 = / ×/ d1 115 0.502 110 0.084 0.32 11.91 5.98 11.91 5.98 15.25 9.08 1189.9 d2 37 1.56 35 0.224 0.98 4.46 6.958 4.46 6.958 17.74 10.58 445.9 d3 10.5 5.5 10 0.167 3.47 5.988 32.9 5.988 32.9 83.90 50 598.32 額定電流計算 因 所以 4 設備的選擇與校驗 4.1 設備選擇的原則和規(guī)定 導體和設備的選擇設計，應做到技術先進，經(jīng)濟合理，安全可靠，運行方便和適當?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。 4.1.1 設備選擇的一般原則 （1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。 （2）應力求技術先進和經(jīng)濟合理。 （3）選擇導體時應盡量減少品種。 （4）應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。 （5）擴建工程應盡量使新老電器型號一致。 （6）選用的新產(chǎn)品，均應有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 4.1.2 設備選擇的有關規(guī)定 4.1.2.1 技術條件： 選擇的高壓電器，應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。 4.1.2.1.1 長期工作條件 （1）電壓：選用的電器允許的最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓，即＞，當額定電壓在220kV及以下時為1.15 。 表4-1 額定電壓與設備最高電壓 受電設備或系統(tǒng)額定電壓 供電設備額定電壓 設備最高電壓 10 10.5 11.5 35 38.5 40.5 110 121 126 （2）電流：選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig，即Ie≥Ig。由于高壓電器沒有明顯的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種方式下回路持續(xù)工作電流。 （3）機械負荷：所選電器端子的允許負荷，應大于電器引下線在正常運行和短路時的最大作用力。 4.1.2.1.2 短路穩(wěn)定條件 （1）校驗的一般原則 電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定檢驗，檢驗的短路電流，一般取三相短路時的短路電流。 （2）短路的熱穩(wěn)定條件： ＞ —在計算時間tjs秒內(nèi)，短路電流的熱效應（kA2.S） —t秒內(nèi)設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA） t—設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（S） （3）短路的動穩(wěn)定條件 ≥ ≥ —短路沖擊電流幅值（kA） —短路沖擊電流有效值（kA） —電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值（kA） —電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流有效值（kA） （4）絕緣水平 在工作電壓和過電壓下，電氣的內(nèi)、外絕緣應保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應通過絕緣配合計算選用適當?shù)碾妷罕Ｗo設備。 4.1.2.2 環(huán)境條件 選擇導體和電阻時，應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。 原始資料提供環(huán)境條件如下： 年最高溫度+39℃，最低氣溫-15℃。 4.2 導線的選擇和校驗 載流導體一般采用鋁質(zhì)材料比較經(jīng)濟，110kV及以上高壓配電裝置一般采用軟導線，當負荷電流較大時，應根據(jù)負荷電流選用較大截面的導線。矩形導線一般只用于35kV及以下，電流在4000A及以下時；槽形導體一般用于4000~8000A的配電裝置中；管形導體用于8000A以上的大電流母線。 4.2.1 導線的選擇 4.2.1.1 按回路最大持續(xù)工作電流選擇： 其中Ig.max—導體回路持續(xù)工作電流（A） Ixu—相應于導體在某一運行溫度、環(huán)境條件下長期允許工作電流（A） 若導體所處環(huán)境條件與規(guī)定載流量計算條件不同時，載流量應乘以相應的修正系數(shù)。 4.2.1.2 按經(jīng)濟電流密度選擇 其中， Sj—按經(jīng)濟電流密度計算得到體截面（mm2） j—經(jīng)濟電流密度（A/ mm2） 4.2.1.3 分別對各電壓等級的導線進行計算選擇。 4.2.1.3.1 110kV系統(tǒng)： 由于連引線與110kV進線所承受的電流相同，故110kV所有連引線與進線選擇型號相同的導線，即LGJ-300型（長期允許載流量770A>2*330A）。 4.2.1.3.2 35kV系統(tǒng)： （1）進線(母線)： 查《電力工程電氣設計手冊》第336頁表8-6，按最高允許溫度為+70℃，當?shù)丨h(huán)境溫度最高為+30℃，修正系數(shù)K=0.94 所以導線的最大載流量 查《電力工程電氣設計手冊》第412頁表8-4，得LGJ-630/55型導線（長期允許載流量1204A） （2）出線： 按經(jīng)濟電流密度選擇 由于t=6000，查軟導線經(jīng)濟電流密度表(《電力工程電氣設計手冊》第377頁)，得 所以 查表得LGJ-185/30型導線(長期允許最大載流量515A) 4.2.1.3.2 10kV系統(tǒng) 進線：由于按主變額定容量計算太大，故按10kV側(cè)Pmax=27MW計算，cosφ=0.85 查《電力工程電氣設計手冊》第336頁表8-6，按最高允許溫度為+70℃，當?shù)丨h(huán)境溫度最高為+30℃，修正系數(shù)K=0.94 所以導線的最大載流量 查《電力工程電氣設計手冊》第333頁表8-2，得矩形導體125*10單條（長期允許載流量2089A） 出線：每回出線8MW，得 架空線路： 由于t=6000，查軟導線經(jīng)濟電流密度表(《電力工程電氣設計手冊》第377頁)，得 所以 查《電力工程電氣設計手冊》第411頁表8-4得LGJ-185型導線，長期允許最大載流量543A＞524.9 A，能滿足負荷需求。 電纜出線： 查《電力工程電氣設計手冊》第934頁表17-5得雙根YJLV-3*185，長期允許最大載流量562A＞524.9 A 4.2.2 導線的校驗 4.2.2.1 按電暈電壓校驗： 110kV及以上電壓的線路，變電站母線均應以當?shù)貧庀髼l件下晴天不出現(xiàn)全面電暈為控制條件，使導線安裝處的最高工作電壓小于臨界電暈電壓，即Ug≤U0。 因當110kV軟導線超過LGJ-70時，可不進行電暈校驗（由《電力工程電氣設計手冊》查得），由于所選導線為LGJ-300型，故不進行電暈電壓校驗。 4.2.2.2 短路熱穩(wěn)定校驗： 裸導線熱穩(wěn)定校驗公式為 其中：Smin—根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導體最小允許載面（mm2） C—熱穩(wěn)定系數(shù)，查表得C=87 tdz—短路電流等值時間 kf—集膚效應系數(shù)。軟導線取1，矩形母線取1.4 110kV側(cè) 35kV側(cè) 10kV側(cè) 故熱穩(wěn)定校驗合格。 4.2.2.3 電力電纜的校驗 4.2.2.3.1 熱穩(wěn)定校驗 由于電纜芯線一般系多股膠線構成，截面在400 mm2以下時，KS≈1，滿足電纜熱穩(wěn)定的最小截面可簡化為 式中η—計及電纜芯線充填物熱容量隨溫度變化以及絕緣散熱影響的校正系數(shù)，對于3~6kV廠用回路，η取0.93，35kV及以上回路可取1.0。 Qt—短路熱效應 C—熱穩(wěn)定系數(shù) Q—電纜芯單位體積的熱容量，鋁芯取,對銅芯取 ； α—電纜芯在20℃時的電阻溫度系數(shù)，鋁芯為0.00403(1/℃); 銅芯為 0.00393 J/(cm3.℃)；； K—20℃時電纜芯線的集膚效應系數(shù)，S≤100mm2的三芯電纜K=1，對YJV-3*185電力電纜K=1.008 ρ20—電纜芯在20℃時的電阻系數(shù)，鋁芯取0.031*10-4(Ω．Cm2/cm)；對銅芯取0.0184*10-4(Ω．Cm2/cm) θm—電纜芯線在短路時的最高允許溫度（℃）； θp—35kV及以下電纜芯在短路前的實際運行溫度（℃）， θ0—電纜敷設地點的環(huán)境溫度（℃） θH—電纜芯線在額定負荷下最高允許溫度（℃） Ig—電纜實際計算電流（A） Ixu—電纜長期允許工作電流（A） 4.2.2.3.2 熱穩(wěn)定校驗 《電力工程電氣設計手冊》第937頁表， 故熱穩(wěn)定校驗合格。 4.3 斷路器的選擇和校驗 4.3.1 斷路器選擇的技術條件 （1）電壓：（為電網(wǎng)工作電壓） （2）電流： （3）開斷電流（或開斷容量）：（或） —斷路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量 —斷路器額定開斷電流 —斷路器額定t秒的開斷容量 —斷路器額定開斷容量 （4）短路關合電流選擇： （5）動穩(wěn)定校驗： （6）熱穩(wěn)定校驗： 4.3.2 斷路器型式和種類的選擇 按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、S