220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì)梁慧媛

220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì)梁慧媛,220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì),梁慧媛,kv,地區(qū),變電所,電氣,一次,初步設(shè)計(jì) 華北電力大學(xué)科技學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 學(xué)生姓名： 梁慧媛 班級(jí)： 電氣07k6 所在系別： 電力系 所在專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)（論文）題目： 220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 楊用春 2011年 3 月 20 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 一、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫不低于2000字的文獻(xiàn)綜述。（另附） 二、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 要解決的問題： （1）變電站電氣主接線的初步設(shè)計(jì)，包括：完成主接線 ；主變壓器 及站變的選擇；及其容量計(jì)算、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選擇； （2）初選方案的短路電流的計(jì)算； （3）主要的電氣設(shè)備的選擇； （4）母線和導(dǎo)線的選擇； （5）避雷保護(hù)的設(shè)計(jì)； （6）電氣主接線圖的繪制。 采用的手段： （1）認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，并且將任務(wù)書中的內(nèi)容進(jìn)行分析； （2）對(duì)所學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)，以便順利進(jìn)行設(shè)計(jì)； （3）設(shè)計(jì)過程中不清楚的地方向老師咨詢和查閱相關(guān)的資料文獻(xiàn)； （4）在設(shè)計(jì)過程中要注意與同學(xué)和老師交流. 三、指導(dǎo)教師意見： 1． 對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語： 2．對(duì)學(xué)生前期工作情況的評(píng)價(jià)（包括確定的研究方法、手段是否合理等方面）： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 文獻(xiàn)綜述 一.研究的目的和意義 近幾年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力工業(yè)的騰飛，但是電力生產(chǎn)過程有別于其他工業(yè)生產(chǎn)過程，要求其供需嚴(yán)格保持其動(dòng)態(tài)平衡，一旦失去平衡生產(chǎn)過程就會(huì)收到破壞，甚至造成電力系統(tǒng)的瓦解，無法維持正常供電。因此，人們對(duì)電力的認(rèn)識(shí)越來越重視，用電已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的重要因素。而變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著變換電壓的等級(jí)、分配電能、調(diào)整電壓等作用，對(duì)電力的生產(chǎn)和分配有著舉足輕重的作用。但現(xiàn)實(shí)中由于隔離開關(guān)和斷路器較多，線路復(fù)雜，以及人為因素經(jīng)常會(huì)造成誤操作而引起更大的事故，因此，如何防止變電站的誤操作已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。 為適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地區(qū)都在研究和興建一系列的用配電裝置，此外還需要緊密結(jié)合我國的基本國情，從電力系統(tǒng)全局著眼，需要設(shè)計(jì)出一系列負(fù)荷我國各地區(qū)的用以地區(qū)供電的變電站，來協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和各個(gè)階段有關(guān)的各項(xiàng)任務(wù)，以求得為國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民的生活提供充足、可靠和高質(zhì)量的電能。本次課題設(shè)計(jì)就是根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)已有的生產(chǎn)條件，結(jié)合實(shí)際情況，選用了一套系統(tǒng)擬建設(shè)一座220kV的地區(qū)變電所。 本次設(shè)計(jì)不僅可以達(dá)到熟練掌握變電站的相關(guān)知識(shí)的目的，而且通過設(shè)計(jì)過程，不但可以進(jìn)一步鞏固專業(yè)課的有關(guān)內(nèi)容，而且還可以拓寬知識(shí)面，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力和變電站設(shè)計(jì)的能力，為大學(xué)生進(jìn)入社會(huì)工作奠定了一個(gè)好的基礎(chǔ)。同時(shí)，通過運(yùn)用這些知識(shí)，可以對(duì)能源、發(fā)電、變電和輸電等電氣部分的概念和相關(guān)設(shè)備有更加直接具體的了解。 二. 國內(nèi)外研究進(jìn)展與現(xiàn)狀 電力系統(tǒng)的變電站可以分為發(fā)電廠的變電站和電力網(wǎng)的變電站兩大類。而電力網(wǎng)的變電站又可分為樞紐變電站、區(qū)域變電站、配電變電站。常規(guī)變電站的組成裝置不僅功能不同，實(shí)現(xiàn)的原理和技術(shù)也完全不同，因而長期以來形成了不同的專業(yè)和相應(yīng)的技術(shù)管理部門。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國電力需求急速增長，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和人民生活水平的提高，使得電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，高電壓、大機(jī)組、長距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)的趨勢，使得電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，各級(jí)調(diào)度中心要求獲得更多的信息，以便及時(shí)掌握電網(wǎng)和變電站的情況。變電站便發(fā)展到采用無人值班管理模式，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能性，從而提高運(yùn)行的可靠性。 當(dāng)今變電所的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)完善。通過電力系統(tǒng)科技規(guī)劃及其電網(wǎng)建設(shè)與改造工程的實(shí)施，改善了電力系統(tǒng)布局，提高了電網(wǎng)的供電能力和自動(dòng)化水平，降低了電網(wǎng)損耗，很大程度上改變了電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不盡合理，網(wǎng)架薄弱，多數(shù)縣級(jí)電網(wǎng)為單電源供電，中低壓線路供電半徑過長的不合理局面。各地區(qū)變電所 的供電能力、安全性、可靠性及電能質(zhì)量水平都獲得了較大幅度的提高。 電網(wǎng)中變電所的裝備水平和科技含量明顯提高。電力系統(tǒng)大力推廣新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝，取得了顯著效果。節(jié)能型配電變壓器占有率達(dá)95.5%以上，35kV 及以上電壓等級(jí)有載調(diào)壓主變壓器占有率達(dá)到60%以上；實(shí)現(xiàn)開關(guān)無油化的35 kV及以上變電所占有率達(dá)到58.8%；微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化裝置占有率達(dá)90%以上，無人值班的35 kV及以上變電所占有率達(dá)49.5%；35 kV及以上小型化變電所占有率達(dá)25.6%；推廣使用了782個(gè)35 kV箱式變電所；非晶合金配電變壓器和調(diào)容配電變壓器得到了應(yīng)用；基本淘汰了高耗能配電變壓器、過勵(lì)磁變壓器、鋁線圈變壓器、多油開關(guān)、閥型避雷器、電磁型保護(hù)裝置。 通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。隨著通信技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化變電技術(shù)得到了快速發(fā)展，從1995年德國提出制定IEC61850的設(shè)想開始，我國就一直關(guān)注IEC61850的發(fā)展。自2000年起將其轉(zhuǎn)化為工作重點(diǎn)之一。2006年以來，相繼有采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站投入運(yùn)行，從110kV到550kV，從單一廠家到多家集成。它的特征主要是：一次設(shè)備智能化；二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化；符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。即數(shù)字化變電站內(nèi)的全部信息做到數(shù)字化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使得各種設(shè)備和功能能共享同一的信息平臺(tái)。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡便性方面均比常規(guī)的變電站有大幅度的提升。對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 目前，國內(nèi)各網(wǎng)省公司都進(jìn)行了數(shù)字化變電站試點(diǎn)，數(shù)字化變電站試點(diǎn)已經(jīng)較為充分，且國內(nèi)對(duì)數(shù)字化變電站工程實(shí)踐的探索正在縱向深入發(fā)展。未來，在智能電網(wǎng)建設(shè)的大背景下，數(shù)字化變電站的快速發(fā)展將是必然趨勢，但也要與電子通信技術(shù)的發(fā)展緊密聯(lián)合。 三.參考文獻(xiàn) [1] 范錫普.發(fā)電廠電氣部分.水利電力出版社，1995 [2] 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析.中國電力出版社，1995 [3] 華田生.發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備的運(yùn)行.中國電力出版社，2000 [4] 戈東方.電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 電氣一次部分.中國電力出版社，1989 [5] 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分.中國電力出版社，2004 [6] 陳衍.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.中國電力出版社，1995 [7] 周澤存等.高電壓技術(shù).中國電力出版社，2005 [8] 曹繩敏.電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料.水利電力出版社，1995 [9] 電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè).中國電力出版社，1998 [10] 卓樂友.電力工程電氣設(shè)計(jì)200例.中國電力出版社，2004 [11] 雷振山.中小型變電所實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè).中國水利水電出版，2000 [12] 華智明.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算.重慶大學(xué)出版社，1996 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文) 題 目 220kV地區(qū)變電所電氣 一次初步設(shè)計(jì) 系 別 電力工程系 專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化07k6班 學(xué)生姓名 梁慧媛 指導(dǎo)教師 楊用春 二○一一年六 II 220kV地區(qū)變電所電氣一次初步設(shè)計(jì) 摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，對(duì)電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高。為了保證供配電要求，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要越來越全面、系統(tǒng)，而供電系統(tǒng)的核心部分是變電所，因此設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所是極為重要的。 本文針對(duì)220kV變電所的特點(diǎn)，闡述了220kV變電所的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟，并進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算和校驗(yàn)。本次所設(shè)計(jì)的變電站是地區(qū)變電站，變電站最后規(guī)模：容量為2×120MVA，容量比為100/100/50，采用三相三繞組有載調(diào)壓變壓器。220kV側(cè)本期進(jìn)線有2回，110kV本期出線6回，10kV出線，本期8回，主接線形式為220kV主接線采用雙母線接線，110kV主接線采用雙母線接線，10kV采用單母線分段接線。本變電站配電裝置為：220kV、110kV采用改進(jìn)半高型配電裝置，10kV采用屋內(nèi)成套配電裝置，220kV及110kV均采用斷路器單列布置。 本次設(shè)計(jì)論文是以我國現(xiàn)行的各有關(guān)規(guī)范規(guī)程等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，所設(shè)計(jì)的是一次初步設(shè)計(jì)，根據(jù)任務(wù)書提供原始資料，參照有關(guān)資料及書籍，對(duì)各種方案進(jìn)行比較而得出。文中介紹的220kV變電站的設(shè)計(jì)方法、思路及新技術(shù)的應(yīng)用可以作為相關(guān)設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)。 關(guān)鍵詞：變電站；設(shè)計(jì)方法；電氣主接線；配電裝置 DESIGN OF THE 220kV SUBSTATION Abstract With the economic development and the modern industry developments of quick rising, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition. In order to guarantee the power supply requirements,the design of the power supply system should become more and more completely and systematic. Because the power supply system，s hard core is a transformer substation, designing and constructing a security and economical transformer substation is great importance. The text aims at the characteristics of the 220 kV substations, elaborates design way of thinking, designs step of the 220 kV substation and carries on the related calculation. This time designs the transformer substation is the local transformer substation. The transformer substation final scale: The capacity is 2*120MVA, the capacity changes into 100/100/50, uses three-phase three-winding on-load tap-changing transformer. The 220kV side that issue comes beyond a line has 2, the 110kV which issue goes beyond 6 lines, the 10kV going beyond a line, this issue 8, the main wiring form is 220kV main wiring useing the double bus segment connecting. 110kV and the 10kV uses the single bus bar partition wiring. This transformer substation power distribution equipment is: 220kV, 110kV use improved half-power distribution unit, 10kV use house set within power distribution equipment, 220kV and 110kV use the circuit breaker single row arrangement. This basis of the design is our country present technical standards and each related standard regulations and so on, designs is a preliminary design, provides the firsthand information according to the project description, the reference pertinent data and the books, carries on the comparison to each kind of plan to obtain.The text introduces the design method on way of thinking and new technique of the 220 kV substations which can be the theories of related design. Keywords: substation; method of design; Electrical main wiring; supply and distribution electricity 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 1 1 前言 1 2 變電站的原始資料分析 1 2.1 變電站的類型 1 2.2 變電站的電壓等級(jí) 1 2.3 負(fù)荷情況 1 2.4 進(jìn)出線情況 1 2.5 系統(tǒng)情況 1 2.6 環(huán)境條件 1 3 變電站的設(shè)計(jì) 2 3.1 電氣主接線的選擇 2 3.1.1 電氣主接的線設(shè)計(jì)要求 2 3.1.2 電氣主接線設(shè)計(jì)原則 2 3.1.3 設(shè)計(jì)主接線的基本要求 2 3.2 主接線方式的初步選擇 3 3.2.1 幾種主接線方式簡介 3 3.2.2 選擇初步設(shè)計(jì)方案 5 3.3 主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及形式的選擇 9 3.3.1 概述 9 3.3.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 10 3.3.3 主變壓器容量的選擇 10 3.3.4 主變壓器型式的選擇 10 3.3.5 主變壓器確定 12 4 變電站短路電流計(jì)算 13 4.1 概述 13 4.2 短路電流計(jì)算的目的 13 4.3 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 13 4.4 短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值 14 4.5 短路電流計(jì)算步驟 14 4.6 短路電流計(jì)算 14 5 變電站電氣設(shè)備的選擇 17 5.1 概述 17 5.2 斷路器的選擇 18 5.2.1 概述 18 47 5.2.2 斷路器的選擇計(jì)算 18 5.3 隔離開關(guān)的選擇 20 5.4 高壓熔斷器的選擇 22 5.5 互感器的選擇 23 5.5.1 概述 23 5.6 母線的選擇 26 5.6.1 概述 26 5.6.2 母線的選擇計(jì)算 26 5.7.1 絕緣子選擇條件 28 5.7.2 絕緣子選擇 28 5.8 穿墻套管的選擇 29 5.9 避雷器的選擇 29 5.9.1避雷器的選擇條件 29 5.9.2避雷器的選擇 30 5.10 最佳方案的確定 31 5.10.1 概述 31 5.10.2 計(jì)算綜合投資 31 5.10.3 計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用 32 5.11 無功補(bǔ)償及補(bǔ)償裝置的選擇 33 5.11.1 概述 33 5.11.3 補(bǔ)償裝置容量的選擇 35 6 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 36 6.1 概述 36 6.2 電氣總平面布置 40 7 變電站的保護(hù)設(shè)計(jì) 42 7.1 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) 42 7.2 避雷針的配置原則 42 7.3 變電站的防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 42 結(jié)論 44 參考文獻(xiàn) 45 致謝 46 1 前言 近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，用電也成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一，各地都在興建一系列的供配電裝置。變電站的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行的根本任務(wù)，是在國家發(fā)展計(jì)劃的統(tǒng)籌規(guī)劃下，合理的開發(fā)和利用能源，用最少的支出(含投資和運(yùn)行成本)為國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活提供充足、可靠和高質(zhì)量的電能。變電站由發(fā)、送、變、配等不同環(huán)節(jié)以及相應(yīng)的通信、安全自動(dòng)、繼電保護(hù)和調(diào)度自動(dòng)化等系統(tǒng)組成，它的形成和發(fā)展，又經(jīng)歷了規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行等不同階段。但現(xiàn)代變電站是一個(gè)十分龐大而又高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，在各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)之間和各個(gè)環(huán)節(jié)之間，既相互制約又能在一定條件下相互支持和互為補(bǔ)充。為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，需要密切結(jié)合我國的實(shí)際條件，從電力系統(tǒng)的全局著眼，瞻前顧后，需要設(shè)計(jì)出一系列的符合我國各個(gè)地區(qū)的用以供電的變電站，用以協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和各階段有關(guān)的各項(xiàng)工作，以求取得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合效益。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就在于進(jìn)一步鞏固和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力，達(dá)到理論與實(shí)際相聯(lián)系，使所學(xué)過的專業(yè)知識(shí)具體化、形象化。本次設(shè)計(jì)可作為對(duì)所有專業(yè)課程的一次綜合能力考核。內(nèi)容為220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并根據(jù)變電所設(shè)計(jì)的基本原理設(shè)計(jì)，務(wù)求掌握常規(guī)變電所的電氣一次系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)過程。通過對(duì)原始資料的分析、主接線的選擇及比較、短路電流的計(jì)算、主要電器設(shè)備的選擇及校驗(yàn)、線路圖的繪制以及避雷器、避雷針的選擇等步驟、最終確定了220kV變電站所需的主要電器設(shè)備、主接線圖以及變電站防雷保護(hù)方案。 2 變電站的原始資料分析 2.1 變電站的類型 220kV地區(qū)變電所 2.2 變電站的電壓等級(jí) 220/110/10 kV 2.3 負(fù)荷情況 110kV側(cè)：最大100MW，最小80MW， 5300小時(shí)， 0.90 10 kV側(cè)：最大23MW，最小18MW， 5200小時(shí)， 0.85 2.4 進(jìn)出線情況 220kV側(cè)：進(jìn)線2回； 110kV側(cè)：出線6回；10kV側(cè)：出線8回(電纜) 2.5 系統(tǒng)情況 1）系統(tǒng)經(jīng)雙回線（LGJ—240/30km）給變電所供電； 2）220kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求； 3）220kV母線短路電流標(biāo)幺值為25（SB=100MVA）； 4）110kV和10kV線路對(duì)端無電源。 2.6 環(huán)境條件 1）最高溫度40°C，最低溫度-25°C，年平均溫度20°C； 2）土壤電阻率 ρ<400歐米； 3）當(dāng)?shù)乩妆┤?35日/年。 3 變電站的設(shè)計(jì) 3.1 電氣主接線的選擇 3.1.1 電氣主接的線設(shè)計(jì)要求 變電站電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，直接影響電力生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性、靈活性，同時(shí)對(duì)全站電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方面都有決定性的作用，關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問題。它必須經(jīng)過技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的充分論證比較，綜合考慮各個(gè)方面的影響因素，最終得到實(shí)際工程確認(rèn)的最佳方案?，F(xiàn)將變電站電氣主接線設(shè)計(jì)的有關(guān)原則和要求簡述如下。 3.1.2 電氣主接線設(shè)計(jì)原則 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、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、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則[4]。 在本次設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)任務(wù)書中給出的負(fù)荷，進(jìn)出線數(shù)，電壓等級(jí)，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)計(jì)算得出給出變電站的容量、變壓器的臺(tái)數(shù)、主要設(shè)備的型號(hào)。校驗(yàn)設(shè)備是否符合要求、電力系統(tǒng)參數(shù)和對(duì)電氣設(shè)備的具體要求，以及設(shè)計(jì)變電站的大小面積。原始資料是設(shè)計(jì)的依據(jù)，必須進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，從而可以初步擬定一些主接線方案。設(shè)計(jì)的主接線應(yīng)滿足供電可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)、留有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。 3.1.3 設(shè)計(jì)主接線的基本要求 我國《變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2－79規(guī)定：變電站的主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運(yùn)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。 1）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)量是電氣主接線最基本的要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。 主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個(gè)方面： ①斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電； ②線路、斷路器或母線故障時(shí)，以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)出線回路數(shù)和停電時(shí)間，并要求保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷全部及全部或大部分二級(jí)用戶的供電； ③盡量避免變電站全部停運(yùn)的可靠性。 2）靈活性：電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個(gè)方面。 ①調(diào)度的方便性：可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷使能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求； ②檢修的方便性：可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不至于影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對(duì)用戶的供電； ③擴(kuò)建的方便性：對(duì)將來要擴(kuò)建的變電站，其設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，還要考慮到從初期過渡到其最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使在擴(kuò)建過渡時(shí)，改造工作量最小。 3）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。 ①一次投資?。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；要適當(dāng)采取限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用廉價(jià)的電器或輕型電器，以便降低投資； ②占地面積?。褐鹘泳€要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時(shí)應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對(duì)大容量的變電站，在可能和允許條件下采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。在不受運(yùn)輸條件許可下，都采用三相變壓器，以簡化布置。 ③電能損失少：在變電站中，電能的損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，盡量避免兩次變壓而增加電能的損失。 3.2 主接線方式的初步選擇 3.2.1 幾種主接線方式簡介 1） 單母線接線如下：（圖3－1） ① 優(yōu)點(diǎn)：接線簡單，操作方便，設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便。 ② 缺點(diǎn)：可靠性差。母線或者母線隔離開關(guān)檢修或者故障時(shí)，所有回路都要停止運(yùn)行，造成全站長期停電。 ③ 使用范圍：一般在只用在出現(xiàn)回路較少，并且沒有重要負(fù)荷的發(fā)電廠和變電站中。 圖3-1 單母線接線 2） 單母線分段接線如下所示：（圖3－2） 圖3-2 單母線分段接線 ① 優(yōu)點(diǎn)：母線分段后，對(duì)主要用戶可從不同段供電，保證供電的可靠性，另外，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。 ② 缺點(diǎn)：當(dāng)母線故障時(shí)，該段母線的回路都要停電，同時(shí)擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 ③ 適用范圍： A、變電站有兩臺(tái)主變是的6－10kV配電裝置。 B、35－63kV配電裝置的出線回路數(shù)為4～8回時(shí)。 C、110～220kV配電裝置的出線路數(shù)為3～4回時(shí)。 3） 雙母線接線如下所示：（圖3－3） ① 優(yōu)點(diǎn)：具有供電可靠，調(diào)度靈活，擴(kuò)建方便，便于試驗(yàn)。 ② 缺點(diǎn)：增加一組母線，每一回路增加一組母線隔離開關(guān)，從而增加投資，也容易造成誤操作。 ③ 適用范圍： A、6-10kV配電裝置當(dāng)短路電流較大，出線需要裝設(shè)電抗器時(shí)。 B、35-60kV配電裝置的出線回路數(shù)超過8回路時(shí)。 C、110kV出線數(shù)為6回及以上時(shí)。 D、220kV配電裝置的出線回路數(shù)為4回及以上時(shí)。 圖3-3 雙母線接線 4）需裝設(shè)旁路母線的情況： 為了能使采用單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時(shí)，不致中斷該回路供電，可增設(shè)旁路母線。 旁路母線的設(shè)置原則： ①采用分段單母線或雙母線的110-220kV配電裝置，當(dāng)斷路器不允許停電檢修時(shí)，一般需裝設(shè)旁路母線。 ②35-60kV配電裝置中，一般不設(shè)旁路母線。 ③6-10kV配電裝置，可不設(shè)旁路母線。 3.2.2 選擇初步設(shè)計(jì)方案 1）方案一：220kV、110kV、10kV均采用單母線分段接線，（如圖3-4） 圖3-4 方案一 ① 其特點(diǎn)是：當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電，接線簡單，操作方便，設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好。 ② 其缺點(diǎn)是：可靠性很差，任何一段母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，所涉及的回路都要停止工作，也就是要長期停電，同時(shí)擴(kuò)建時(shí)需要向兩個(gè)方向均衡發(fā)展，靈活性差。 2）方案二：220kV采用雙母線接線，110kV、10kV采用單母線分段接線，（如圖3-5） ① 其特點(diǎn)是：與單母分段相比，當(dāng)220KV側(cè)一組母線故障時(shí)，能迅速恢復(fù)供電，檢修任何回路的隔離開關(guān)或母線時(shí)，均可通過另一組母線繼續(xù)運(yùn)行，其可靠性高于方案一，且調(diào)度靈活，擴(kuò)建方便，施工中不會(huì)造成原有回路停電。 ② 其缺點(diǎn)是：220kV側(cè)增加一組母線，每一回路增加一組母線隔離開關(guān)，從而增加了投資，也容易造成誤操作。此外，110kV側(cè)可靠性較差。 圖3-5 方案二 3）方案三：220kV，110kV采用雙母線接線，10kV采用單母線分段接線（如圖3-6） 圖3-6 方案三 ① 其特點(diǎn)是：110kV側(cè)的雙母提高了可靠性，縮小母線故障時(shí)的停電范圍，有較高的可靠性和靈活性且沒有增加較多的投資。 ② 其缺點(diǎn)是：增加了配電裝置和投資，增加了線路的復(fù)雜性。 4）方案四：220kV側(cè)雙母線母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器，110kV側(cè)采用單母分段帶專用旁路斷路器接線，10kV采用單母線分段接線（如圖3-7） 圖3-7 方案四 ① 其特點(diǎn)是：220kV用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使回路不致停電，系統(tǒng)的可靠性更高。 ② 其缺點(diǎn)是：110kV側(cè)出線6回，最大負(fù)荷23MW，負(fù)荷較小，用專用旁路斷路器沒有必要，增加了較多的投資。 5）方案五：220kV側(cè)雙母線母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器，110kV采用雙母線接線，10kV采用單母線分段接線（如圖3-8） ①其特點(diǎn)是：整個(gè)母線安全系統(tǒng)可靠性得到進(jìn)一步提高，在故障及檢修時(shí)，220kV、110kV、10kV側(cè)供電能力得到更多保障，系統(tǒng)的可靠性、靈活性進(jìn)一步提高，相比方案四投資減少，設(shè)備較少。 ②其缺點(diǎn)是： 220kV側(cè)增加了一條旁路，檢修出線斷路器時(shí)，接線復(fù)雜化，檢修出線斷路器時(shí)的倒閘操作復(fù)雜，容易引起操作失誤。 圖3-8 方案五 對(duì)以上五種方案相比較，根據(jù)原始資料，220kV進(jìn)線2回，為了整個(gè)變電站的安全可靠性和考慮到以后變電站的發(fā)展規(guī)劃，220kV宜選用雙母線接線，110kV出線6回，最大負(fù)荷100MW，回路數(shù)不多，負(fù)荷不是很大，兼顧到可靠性和經(jīng)濟(jì)性，可選單母線帶旁路接線，10kV出線8回，最大負(fù)荷23MW，出線數(shù)不多且負(fù)荷比較小，如果采用雙母線，將大大增加投資成本和增加系統(tǒng)復(fù)雜性，所以可以選擇單母線分段接線，其安全可靠性也可以得到保障。 綜上所述，經(jīng)過初步技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，本站選用方案三和方案五作為預(yù)備方案。 3.3 主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及形式的選擇 3.3.1 概述 在各電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，它擔(dān)任著向用戶輸送功率，及在兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷的增長情況，并需根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年的發(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。如果主變壓器容量過大，臺(tái)數(shù)過多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且還會(huì)增加運(yùn)行電能損耗，給運(yùn)行和檢修帶來不便，設(shè)備也未必能充分發(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(yùn)行，且可能“封鎖”發(fā)電機(jī)剩余功率的輸出或者滿足不了變電站負(fù)荷的需要，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容量是變電站安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 在生產(chǎn)上，電力變壓器分為單相、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(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電站的自身特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，從經(jīng)濟(jì)性方面來選擇主變壓器。 3.3.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮該變電站以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量，為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響其供電，變電站中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電站的可靠性雖然有所提高，但使接線網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜，占用面積增大，投資增大，同時(shí)配電設(shè)備及用電保護(hù)復(fù)雜化，以及帶來維護(hù)和倒閘操作等許多工作的復(fù)雜化。而且還會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備?？紤]到兩臺(tái)主變壓器同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小，且當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電站的正常供電，故一般選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，對(duì)于大型樞紐變電所，根據(jù)工程具體情況，可安裝2-4臺(tái)主變壓器。 3.3.3 主變壓器容量的選擇 變電站的主變壓器容量一般應(yīng)按5-10年規(guī)劃負(fù)荷來選擇。對(duì)重要變電站，需要考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足一級(jí)及二級(jí)負(fù)荷的供電；對(duì)一般性變電站，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70％以上。 對(duì)裝兩臺(tái)變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器額定容量一般按下式選擇 PM為變電所最大負(fù)荷。這樣，當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)70％負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力30%，則可保證對(duì)91%負(fù)荷的供電。 110kV側(cè)負(fù)荷的最大容量計(jì)算: 10kV側(cè)負(fù)荷的最大容量計(jì)算： 通過變壓器容量計(jì)算： 一臺(tái)主變應(yīng)承擔(dān)的系統(tǒng)容量為： 考慮到變電站以后的擴(kuò)建情況，決定選擇主變的容量為。 3.3.4 主變壓器型式的選擇 1） 相數(shù)的選擇 選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)變電站的基本數(shù)據(jù)以及所設(shè)計(jì)變電站的實(shí)際情況來選擇。容量為300MW及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。 單相變壓器組，相對(duì)來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時(shí)配電裝置以及繼電保護(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。但是，由于變壓器的制造條件和運(yùn)輸條件的限制，特別是大型變壓器需要考察其運(yùn)輸可能性。若受到限制，則可選用單相變壓器組。 本次設(shè)計(jì)的變電站，所址建在平原地區(qū)，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)葪l件限制，故本次設(shè)計(jì)的變電站應(yīng)選用三相變壓器。 2） 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級(jí)的變電站，可以采用2臺(tái)雙繞組變壓器或一臺(tái)三繞組變壓器。一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少。故機(jī)組容量為125MW及以下的變電所多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個(gè)繞組的通過容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的15%以上，否則繞組不能充分利用，反而不如2臺(tái)雙繞組變壓器在經(jīng)濟(jì)上更加合理。 本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級(jí)，考慮到運(yùn)行維護(hù)中安裝調(diào)試靈活，操作上滿足各種繼電保護(hù)的需求，工作量少及占地面積小，價(jià)格適宜等因素，故本次設(shè)計(jì)的變電所選擇三繞組變壓器。 3）主變調(diào)壓方式的選擇 為了保證變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。當(dāng)無功充足時(shí)，可采用改變變壓器的分接頭實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。但是，當(dāng)電網(wǎng)無功容量不足造成電壓偏低時(shí)，變壓器調(diào)壓僅是各站之間無功容量的再分配。 調(diào)壓方式分為兩種，一種是不帶負(fù)荷切換，稱為無載調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±2×2.5%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。 由于該變電站的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。 4) 連接組別的選擇 變壓器三相繞組的聯(lián)結(jié)組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組聯(lián)結(jié)方式有星形和三角形。因此，變壓器三相繞組的聯(lián)結(jié)方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。 在變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及三次諧波對(duì)電源的影響等因素，主變壓器聯(lián)接組號(hào)一般都選用YNd11常規(guī)接線。 全星形接線雖然有利于并網(wǎng)時(shí)相位一致的優(yōu)點(diǎn)，而且全星形接法，零序電流沒有通路，相當(dāng)于與外電路斷開，即零序阻抗相當(dāng)于無窮大，對(duì)限制單相及兩相接地短路都有利，同時(shí)便于接消弧線圈限制短路電流。但是用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)時(shí)，三次諧波無通路，將引起正弦波的電壓畸變，并對(duì)通訊造成干擾，也影響保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度[5]。我國規(guī)定110kV以上的電壓等級(jí)的變壓器繞組常選用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，而且還要考慮到三次諧波的影響，會(huì)使電流、電壓畸變。采用三角形接法可以消除三次諧波的影響。 所以本設(shè)計(jì)選擇接線方式。 5) 冷卻方式的選擇 主變壓器的冷卻方式隨其形式和容量的不同而異，一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻[6]。 自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻方式：一般只適用于中、小型變壓器[6]。 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻：一般用于容量在31.5MVA及以上的大容量變壓器。具有散熱效率高，節(jié)約材料，減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)，但是它要以水源充足為前提，且要有一套水冷卻系統(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，本設(shè)計(jì)選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。 3.3.5 主變壓器確定 綜上所述，并經(jīng)查閱相關(guān)設(shè)備手冊(cè)，主變壓器確定為： 選擇兩臺(tái)主變壓器，選擇型號(hào)為：SFPSZ7 —120000/220 額定電壓： 高壓220±8×1.5% kV，中壓121 kV，低壓11kV 阻抗電壓%： 高—中：14.0kV 高—低：23.0kV 中—低：7.0 kV 容量比為： 100/100 /50 連接組別： YN ，yn0，d11 空載損耗： 118 kW 負(fù)載損耗： 425 kW 空載電流： 0.8% 4 變電站短路電流計(jì)算 4.1 概述 電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運(yùn)行中必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見的危險(xiǎn)故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)槎搪冯娏鲿?huì)直接影響電氣設(shè)備的安全，危害主接線的運(yùn)行。 短路是電力系統(tǒng)中較常發(fā)生的故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：單相接地短路，三相短路，兩相短路和兩相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都屬于不對(duì)稱短路[9]。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路發(fā)生的概率最大，兩相短路較少，三相短路的機(jī)率最小。三相短路雖然很少發(fā)生，但是一旦發(fā)生其情況便會(huì)比較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 4.2 短路電流計(jì)算的目的 短路電流計(jì)算的目的主要有以下幾個(gè)方面： 1）在選擇電氣主接線時(shí)，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(jì)算。 2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。 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)地的安全距離。 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)的短路電流為依據(jù)。 5）接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。 4.3 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 1）計(jì)算的基本情況 ①電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行； ②短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間； ③所有電源的電動(dòng)勢相位角相同。 2）接線方式 計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式應(yīng)，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式即最大運(yùn)行方式，而不能用在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 3）計(jì)算容量 應(yīng)按本設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的長期發(fā)展規(guī)劃，一般考慮建成后5至10年。 4）短路種類 一般按三相短路計(jì)算。 5）短路計(jì)算點(diǎn) 在正常接線方式時(shí)，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。 4.4 短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值 高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值： 基準(zhǔn)容量： 基準(zhǔn)電壓： 4.5 短路電流計(jì)算步驟 1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并換算到同一基準(zhǔn)值得標(biāo)幺電抗。 2）繪制系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。 3）選擇計(jì)算短路點(diǎn)。 4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看成為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減，求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流的標(biāo)幺值、有名值。 標(biāo)幺值： （4-1） 有名值： （4-2） 5）計(jì)算短路容量、短路電流沖擊值 短路容量： （4-3） 短路電流沖擊值： （4-4） 6）求出短路電流計(jì)算結(jié)果。 4.6 短路電流計(jì)算 本設(shè)計(jì)的方案三和方案五的短路電流計(jì)算相同。 取，變壓器各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算如下： 1）各繞組的短路電壓分別為： 2）各繞組的電抗標(biāo)幺值計(jì)算如下： 由于變壓器電抗沒有負(fù)值，所以 3) 等值電路圖及簡化圖如圖（4-1） 圖4-1 等值電路簡化圖a、b 各繞組等值電抗標(biāo)么值為： 4）當(dāng)f1點(diǎn)短路時(shí) ， 短路電流有名值： 沖擊電流： 全電流最大有效值： 5）當(dāng)f2點(diǎn)短路時(shí) 短路電流有名值： 沖擊電流： 全電流最大有效值： 6）當(dāng)f3點(diǎn)短路時(shí) 短路電流有名值： 沖擊電流： 全電流最大有效值： 5 變電站電氣設(shè)備的選擇 5.1 概述 導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計(jì)是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇電氣設(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(shí)，在保證安全、可靠的前提下，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，積極穩(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(shí)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(yùn)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(yùn)行的需要。 電氣設(shè)備必須按正常運(yùn)行情況進(jìn)行選擇，并按短路條件來校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定，并按環(huán)境條件校核電氣設(shè)備的基本使用條件。 5.1.1 電氣設(shè)備的選擇原則 電氣設(shè)備選擇的一般原則是： 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)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； 2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn)； 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(shí)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(hào)一致； 6）選用的新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，且經(jīng)正式鑒定合格。[9] 5.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件： 1）按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器 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(yùn)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(shí)為1.15，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的一般不超過1.1。 ②電流：導(dǎo)體和電器的長期允許電流應(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(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的= 1.05（為電器額定電流）。 2）按短路情況校驗(yàn) 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)取三相短路時(shí)的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 ① 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足熱穩(wěn)定條件為： （5-1） —短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) —短路時(shí)導(dǎo)體和電器允許的熱效應(yīng) ——t秒內(nèi)允許通過的短時(shí)熱電流 驗(yàn)算熱穩(wěn)定時(shí)間： —斷電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 110kV以下導(dǎo)體和電纜一般采用主保護(hù)時(shí)間 110kV以上導(dǎo)體電器和充油電纜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 —相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間 ②短路的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為： （5-2） — 短路沖擊直流峰值（kA） — 短路沖擊電流有效值（kA） 、—電器允許的極限通過電流峰值及有效值（kA） 5.2 斷路器的選擇 5.2.1 概述 變電站中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在變電站電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常以繼電保護(hù)的方式配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。故斷路器形式的選擇，除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。 5.2.2 斷路器的選擇計(jì)算 5.2.2.1 220kV側(cè)斷路器 1）額定電壓選擇： （電網(wǎng)工作電壓） 2）額定電流選擇： （最大持續(xù)工作電流） 考慮到變壓器在電壓降低5%時(shí)其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的即： 3）按開斷電流選擇： 4）按短路開斷電流選擇： 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇SW4-220型斷路器，其參數(shù)如表5-1： 表5-1 SW4-220型斷路器參數(shù) 型號(hào) 電壓（kV） 額定電流（A） 額定斷開電流（kA） 斷開容量（MVA） 極限通過電流（kA） 熱穩(wěn)定電流（5S） 合閘時(shí)間（S） 固有分閘時(shí)間（S） 額定 最大 額定 重新 最大 有效 SW4-220 220 252 1000 18.4 7000 6000 55 32 21 0.25 0.06 5）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： 滿足要求 6）校驗(yàn)熱穩(wěn)定： 取 t=5s查周期分量等值時(shí)間曲線，查得= 4.4 S 故 滿足要求 5.2.2.2 110kV側(cè)斷路器 1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 3）按開斷電流選擇： 4）按短路開斷電流選擇： 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇SW4-110型斷路器，其參數(shù)如表5-2： 表5-2 SW4-110型斷路器參數(shù) 型號(hào) 電壓（kV） 額定電流（A） 額定斷開電流（kA） 斷開容量（MVA） 極限通過電流（kA） 熱穩(wěn)定電流（5S） 合閘時(shí)間（S） 固有分閘時(shí)間（S） 額定 最大 額定 重新 最大 有效 SW4-110 110 126 1000 18.4 3500 3000 55 32 21 0.25 0.06 5）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： 滿足要求 6）校驗(yàn)熱穩(wěn)定： 取 t=5s查周期分量等值時(shí)間曲線，查得= 4.4 S 故 滿足要求 5.2.2.3 10kV側(cè)斷路器 1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 3）按開斷電流選擇： 4）按短路開斷電流選擇： 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇SN4-10G型斷路器，其參數(shù)如表5-3： 表5-3 SN4-10G型斷路器參數(shù) 型號(hào) 電壓（kV） 額定電流（A） 額定斷開電流（kA） 斷開容量（MVA） 極限通過電流（kA） 熱穩(wěn)定電流（5S） 合閘時(shí)間（S） 固有分閘時(shí)間（S） 額定 最大 額定 重新 最大 有效 SN4-10G 10 5000 105 1800 300 173 120 0.65 0.15 5）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： 滿足要求 6）校驗(yàn)熱穩(wěn)定： 取 t=5s查周期分量等值時(shí)間曲線，查得=4.4 S 故 滿足要求 5.3 隔離開關(guān)的選擇 5.3.1 概述 隔離開關(guān)是發(fā)電廠與變電站中主系統(tǒng)的重要開關(guān)電器。隔離開關(guān)的主要功能是保證高壓電氣設(shè)備及其裝置在檢修工作時(shí)的安全，不能用于切斷、投入負(fù)荷電流或開斷短路電流，僅可允許用于不產(chǎn)生強(qiáng)大電弧的某些切換操作。 隔離開關(guān)配置在主接線上時(shí)，保證了線路或設(shè)備檢修時(shí)形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時(shí)，必須遵守倒閘操作順序。送電時(shí)，首先合上母線隔離開關(guān)，其次合上線路側(cè)隔離開關(guān)，最后合上斷路器，停電則與上述相反。 隔離開關(guān)的配置： 1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯斷口，與電源側(cè)隔離； 2）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地； 3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)1—2組接地刀閘或接地器； 4）按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)； 5）當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如果費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。[11] 5.3.2 隔離開關(guān)選擇計(jì)算 隔離開關(guān)形式的選擇，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定。其選擇的技術(shù)條件與斷路的選擇條件1、2、4、5相同。為了維護(hù)及操作方便， 220kV、110kV、10kV都選同類型。 5.3.2.1 220kV側(cè)隔離開關(guān) 1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇戶外GW7－220-600型隔離開關(guān)，其參數(shù)如表5-4： 表5-4 GW7－220-600型隔離開關(guān)參數(shù) 型號(hào) 額定電壓（kV） 額定電流（A） 動(dòng)穩(wěn)定電流（kA） 熱穩(wěn)定電流（kA） GW7-220-600 220 600 55 21（5） 3）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： 滿足要求 4）校驗(yàn)熱穩(wěn)定：跟斷路器一樣：=4.45S 滿足要求 5.3.2.2 110kV側(cè)隔離開關(guān) 1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇戶外GW5－110G-1000型隔離開關(guān)，其參數(shù)如表5-5： 表5-5 GW5－110G-1000型隔離開關(guān)參數(shù) 型號(hào) 額定電壓（kV） 額定電流（A） 動(dòng)穩(wěn)定電流（kA） 熱穩(wěn)定電流（kA） GW5-110G-1000 110 1000 83 25（4） 3）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： 滿足要求 4）校驗(yàn)熱穩(wěn)定：跟斷路器一樣：=4.45S 滿足要求 5.3.2.3 10kV側(cè)隔離開關(guān) 1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇戶外GN10-10T-4000型隔離開關(guān)，其參數(shù)如表5-6： 表5-6 GN10-10T-4000型隔離開關(guān)參數(shù) 型號(hào) 額定電壓（kV） 額定電流（A） 動(dòng)穩(wěn)定電流（kA） 熱穩(wěn)定電流（kA） GN10-10T-4000 10 4000 160 75（5） 3）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： 滿足要求 4）校驗(yàn)熱穩(wěn)定：跟斷路器一樣：=4.45S 滿足要求 5.4 高壓熔斷器的選擇 熔斷器是最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。按安裝條件及用途選擇不同類型的高壓熔斷器，屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電站中常用于保護(hù)電力電容器、配電線路和配電變壓器，也可常用于保護(hù)電壓互感器。對(duì)一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)額定電壓。對(duì)于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及斷流量來選擇[12]。 10kV電壓互感器高壓熔斷器的選擇，如表5-7： 表5-7 10kV電壓互感器高壓熔斷器 安裝地點(diǎn) 型號(hào) 電壓等級(jí) 額定電流 斷流容量 組數(shù) 10kV電壓互感器 RN2-10 10kV 0.5A 1000MVA 2 5.5 互感器的選擇 5.5.1 概述 互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器，正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況。包括電壓互感器和電流互感器，其作用是： 第一，將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格便宜。 第二，使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。 1）電流互感器的特點(diǎn)： ①一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測量電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)； ②電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。 2）電壓互感器的特點(diǎn)： ①容量很小，類似于一臺(tái)小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上需要有較高的安全系數(shù)； ②二次側(cè)所接測量儀表和繼電器電壓線圈阻抗很大，互感器近似于空載狀態(tài)下運(yùn)行，即開路狀態(tài)。 3）互感器的配置： ①為滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在變壓器出線、母線分段及所有斷路器回路中均裝設(shè)電流互感器； ②在未設(shè)斷路器的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器，如：發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)； ③對(duì)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配制。對(duì)三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配制； ④60～220kV電壓等級(jí)的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器； ⑤當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路有關(guān)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器[12]。 5.5.2 電流互感器選擇計(jì)算 5.5.2.1 220kV側(cè)電流互感器 1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可以初步選擇LCLWD1-220型電流互感器，其參數(shù)為表5-8： 表5-8 LCLWD1-220型電流互感器參數(shù) 型號(hào) 額定電流比 級(jí)次組合 準(zhǔn)確級(jí)次 1S熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) LCLWD1-220 4*300/5 0.5 60 60 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足要求 4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足要求 5.5.2.2 110kV側(cè)電流互感器 1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可以初步選擇LCWD-110型電流互感器，其參數(shù)為表5-9： 表5-9 LCWD-110型電流互感器參數(shù) 型號(hào) 額定電流比 級(jí)次組合 準(zhǔn)確級(jí)次 1S熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) LCWD-110 2*600/5 0.5 34 60 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足要求 4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足要求 5.5.2.3 10kV側(cè)電流互感器 1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可以初步選擇LMC-10-4000型電流互感器，其參數(shù)為表5-10： 表5-10 LMC-10-4000型電流互感器參數(shù) 型號(hào) 額定電流比 級(jí)次組合 準(zhǔn)確級(jí)次 1S熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) LMC-10 4000/5 0.5/3 3 75 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：滿足要求 4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足要求 5.5.2 電壓互感器的選擇計(jì)算 1）電壓互感器的容量和準(zhǔn)確級(jí) 電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，功率負(fù)荷因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差的最大值。 由于電壓互感器本身有勵(lì)磁電流和內(nèi)阻抗，導(dǎo)致測量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與二次負(fù)荷有關(guān)，所以同一臺(tái)電壓互感器對(duì)應(yīng)于不同的準(zhǔn)確級(jí)便有不同的額定二次容量，通常額定容量是指對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確級(jí)的容量[14]。 2）一次額定電壓選擇 一次繞組額定電壓應(yīng)根據(jù)互感器的高壓側(cè)接線方式來確定其相電壓或相間電壓。為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.1~0.9）范圍內(nèi)變動(dòng)，即應(yīng)滿足： 1.1>>0.9 3）二次額定電壓選擇 電壓互感器的二次側(cè)額定電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組使用，應(yīng)滿足保護(hù)和測量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求，電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按表5-11擇： 表5-11 電壓互感器二次側(cè)額定電壓 接 線 型 式 電網(wǎng)電壓 （kV） 型 式 二次繞組電壓（kV） 接成開口三角形輔助繞組電壓（kV） 一臺(tái)PT不完全星形接 線方式 3~35 單相式 100 無此繞組 Yo/ Yo/△ 110J~500J 單相式 100/ 100 3~60 單相式 100/ 100/3 3~15 三相五柱式 100 100/3（相） 4）電壓互感器的種類和形式 電壓互感