110kV變電站電氣部分設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 電氣工程及其自動(dòng)化

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 110kV變電站電氣部分設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 電子信息學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化2010級(jí)1班 摘 要隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電力系統(tǒng)的供電可靠性和穩(wěn)定性的要求日益提高。變電站是連接電力系統(tǒng)的重要組成部分，是一種變換電壓、接收和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，在電力系統(tǒng)中有著極其重要的作用。變電站的安全可靠運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文根據(jù)收集的原始材料進(jìn)行110kV變電站的設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括：查找、搜集了110kV變電站相關(guān)的基本資料，并通過(guò)對(duì)基本資料進(jìn)行分析，確定了主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)；通過(guò)對(duì)變電站主接線(xiàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，確定了

2、110kV變電站主接線(xiàn)的類(lèi)型；通過(guò)對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算，得到各電壓等級(jí)側(cè)的短路電流值，并以此對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、母線(xiàn)、避雷器、高壓熔斷器等設(shè)備進(jìn)行了選型，確定主要電氣設(shè)備的型號(hào)及參數(shù)，并進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，然后根據(jù)最大負(fù)荷電流確定繼電保護(hù)裝置，從而完成了110kV變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：110kV變電站，電氣主接線(xiàn)，主變壓器，設(shè)備選型ABSTRACTAlong with the continuous developing of agriculture and industry in our country, every walk of lifes demand of

3、 reliability and stability towards electric power system .Substation is a very important part of power system, take the task of transforming voltage, receiving and distributing the power, controlling the power flow and adjusting thevoltage of power. Its a crucial point to the stable operation of the

4、 power system that the substation works safely.This paper which according to the collection of the raw material, main focus on the designing of primary power system in 110kV substation. The main contents include: searching and collectingthebasicinformation related to the 110kV substation,andthe basi

5、c data analysis,to determine thecapacity, the type, andthe number of main transformer. Through to the comprehensive information of the substitution that the main connection program of the transformer stations wiring is designed and confirmed. Based on the short circuit calculation,the short circuits

6、 are obtained and the preparation for equipment selection is made. This paper completed the selection of main electrical equipment, includes: circuit-breaker, disconnecting switch, potential transformer, current transformer, busbar, lighting arrestor，high voltage fuse etc. The models of main electri

7、cal equipments is confirmed, and the thermal stability section test and the dynamic stability test are checked, then according the maximumload current to determine therelay protection device. Thus completing thepart of 110kV electrical substation design.KEYWORDS: 110kV power substation，main electric

8、al connection，main transformer，selecting of equipments. 目 錄第1章緒 論11.1 課題背景11.2 課題研究的目的及意義21.3本文的主要研究?jī)?nèi)容2第2章 變電站的原始資料32.1 變電站建設(shè)規(guī)模32.2 變電站選址概況32.3 變電站運(yùn)行方式32.4 變電站周?chē)h(huán)境條件42.5 負(fù)荷計(jì)算42.5.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義42.5.2負(fù)荷分析與計(jì)算52.6 無(wú)功補(bǔ)償62.6.1無(wú)功補(bǔ)償裝置72.6.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算8第3章 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)93.1 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求及原則93.1.1 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求93.1.2 電氣主接線(xiàn)

9、設(shè)計(jì)的基本原則93.2 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本形式及其特點(diǎn)103.3 各側(cè)主接線(xiàn)方案的擬定113.3.1 110kV側(cè)主接線(xiàn)方案123.3.2 10kV側(cè)主接線(xiàn)方案133.3.3 本設(shè)計(jì)變電站主接線(xiàn)14第4章 主變壓器的選擇154.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇154.2 主變壓器容量的選擇154.3主變壓器相數(shù)的確定154.4主變壓器繞組數(shù)的確定164.5主變壓器聯(lián)接組號(hào)的確定164.6主變壓器冷卻方式的確定164.7主變壓器調(diào)壓方式的確定164.8主變壓器型號(hào)的確定17第5章 變電站短路電流計(jì)算185.1 短路計(jì)算的目的及原則185.1.1 短路電流計(jì)算的目的185.1.2 短路電流計(jì)算的原則195

10、.2 短路電流計(jì)算205.2.1 k1 點(diǎn)短路 （110kV側(cè)短路電流計(jì)算）205.2.2 k2 點(diǎn)短路（10kV側(cè)短路電流計(jì)算）21第6章 主要電氣設(shè)備的選擇226.1 電氣設(shè)備選擇的一般方法226.2 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇236.2.1 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的主要功能236.2.2 高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)246.2.3 高壓斷路器的種類(lèi)266.2.4 隔離開(kāi)關(guān)的配置266.2.5 110kV側(cè)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的選擇276.2.6 10kV側(cè)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的選擇306.3 高壓熔斷器的選擇336.3.1 熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)336.3.2 高壓熔斷器的校驗(yàn)346.4 母線(xiàn)的選擇356.

11、4.1 裸導(dǎo)體選擇的一般要求356.4.2 110kV母線(xiàn)的選擇366.4.3 10kV母線(xiàn)的選擇376.5 電流互感器的選擇386.5.1 電流互感器種類(lèi)和形式386.5.2 一次回路額定電壓和電流的選擇386.5.3 準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇386.5.4 110kV側(cè)電流互感器的選擇386.5.5 10kV側(cè)電流互感器選擇396.6 電壓互感器的選擇406.6.1 電壓互感器的種類(lèi)和形式406.6.2 一次額定電壓和二次額定電壓的選擇416.6.3 電壓互感器接線(xiàn)方式選擇416.6.4 容量和準(zhǔn)確級(jí)選擇416.6.5 電壓互感器選型416.7 支柱絕緣子的選擇426.7.1 110kV側(cè)絕

12、緣子選擇426.7.2 10kV側(cè)絕緣子選擇43第7章 過(guò)電壓保護(hù)及防雷接地457.1 直擊雷的過(guò)電壓保護(hù)457.2 雷電侵入波的過(guò)電壓保護(hù)457.3避雷器的配置467.4 避雷線(xiàn)的配置46第8章 總結(jié)47參考文獻(xiàn)48附 錄49致 謝51第一章 緒 論1.1 課題背景我國(guó)現(xiàn)正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段，工業(yè)生產(chǎn)能力迅速發(fā)展，人民生活水平也大大提高，部分地區(qū)出現(xiàn)高密度負(fù)荷，電網(wǎng)建設(shè)與城市建設(shè)密切相關(guān)，一些矛盾也日漸突出。而針對(duì)人口較集中、空間局限性大的一些地區(qū)甚至出現(xiàn)原規(guī)劃站址與未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)不適應(yīng)的現(xiàn)象，因此在合理利用現(xiàn)有站址環(huán)境的基礎(chǔ)上建設(shè)可持續(xù)發(fā)展電網(wǎng)顯得尤為重要，是需要研究和解決的一個(gè)重要課

13、題。變電站從電力系統(tǒng)受電，再經(jīng)過(guò)變壓，最后合理分配電能，是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在電網(wǎng)中占有舉足輕重的位置。尤其在110kV變電站的建設(shè)中，土地資金等資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，存在著重復(fù)建設(shè)、改造困難、工頻電磁輻射、無(wú)線(xiàn)電干擾、噪聲等環(huán)保問(wèn)題以及電能質(zhì)量差等問(wèn)題，這些已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運(yùn)行質(zhì)量的因素，違背了我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以在110kV變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要采用節(jié)約資源的設(shè)計(jì)方案，最核心的部分就是變壓器選型以及母線(xiàn)接線(xiàn)方式的選取。接線(xiàn)方式的選取是否合理，不僅直接關(guān)系到整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，也直接影響后期的安裝和維護(hù)。針對(duì)不同的供電和用電情況，選取合適的接線(xiàn)方式具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意

14、義和經(jīng)濟(jì)效益?？偟膩?lái)說(shuō)，變電所主接線(xiàn)應(yīng)該滿(mǎn)足以下基本要求：保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量；具有一定的方便性和靈活性；具有經(jīng)濟(jì)性，建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用少，占地面積??；配網(wǎng)自動(dòng)化，變電所無(wú)人化，簡(jiǎn)化主接線(xiàn)；具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。在目前供電系統(tǒng)中，隨著變壓器制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，采用大容量變壓器，已經(jīng)不是難題，但是隨著容量改造，占地面積越來(lái)越大，且仍無(wú)法滿(mǎn)足負(fù)荷高增長(zhǎng)的需求。先進(jìn)的供電系統(tǒng)是智能供電的時(shí)代，認(rèn)清和適應(yīng)變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，城市電網(wǎng)將貫徹資源節(jié)約、環(huán)境友好的原則，在安全可靠的前提下，突出體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，合理性，先進(jìn)性，依靠科技進(jìn)步，縮小與世界先進(jìn)水平之間的差距，使設(shè)計(jì)方案更緊湊、更集約

15、、更高效。1.2 課題研究的目的及意義 本課題的研究目的在于通過(guò)對(duì)110kV變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握變電站設(shè)計(jì)的基本流程，鞏固加深專(zhuān)業(yè)知識(shí)，增強(qiáng)工程觀(guān)念，逐步提高解決問(wèn)題的能力。明確能源、發(fā)電、變電和輸電的電氣部分的概念，能熟練運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)及計(jì)算，能夠按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求和有關(guān)技術(shù)規(guī)程設(shè)計(jì)出供電可靠、接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰、操作方便、運(yùn)行靈活、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，并且具有可擴(kuò)建性的變電站。1.3本文的主要研究?jī)?nèi)容本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：（1）對(duì)所搜集的110kV變電站的原始材料數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析計(jì)算；（2）設(shè)計(jì)了l10kV側(cè)和10kV側(cè)的電氣主接線(xiàn)；（3）對(duì)110kV側(cè)主變壓器進(jìn)行了選型；（4）

16、對(duì)所設(shè)計(jì)的110kV變電站的短路電流進(jìn)行了計(jì)算；（5）對(duì)110kV側(cè)和10kV側(cè)的主要電氣設(shè)備進(jìn)行了選型；（6）對(duì)所設(shè)計(jì)的110kV變電站的防雷接地進(jìn)行了設(shè)計(jì)。第二章 變電站的原始資料2.1 變電站建設(shè)規(guī)模 110kV為單母分段接線(xiàn)，GIS組合電器室內(nèi)二層布置，110kV 進(jìn)出線(xiàn)各2個(gè)間隔，2個(gè)PT間隔，2個(gè)母聯(lián)間隔；主變?yōu)閮膳_(tái)有載調(diào)壓變壓器，110/10kV 25000kVA，2臺(tái)同時(shí)運(yùn)行或一用一熱備，主變各側(cè)容量比為100/100；10kV系統(tǒng)為單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，10kV進(jìn)線(xiàn)2回，10kV饋線(xiàn)20回，母聯(lián)1回；10kV PT 2個(gè)，10kV接地變壓器(消弧線(xiàn)圈) 出線(xiàn)2回，10kV動(dòng)力變壓器

17、出線(xiàn)2回，10kV電容器出線(xiàn)4回。待建變電站建設(shè)規(guī)模如表2-1所示：表2-1 待建變電站建設(shè)規(guī)模序號(hào)項(xiàng)目最終規(guī)模本期規(guī)模1主變壓器222110kV出線(xiàn)22310kV出線(xiàn)882.2 變電站選址概況按照電力先行的原則，依據(jù)本地區(qū)遠(yuǎn)期符合發(fā)展規(guī)劃，決定在本地區(qū)建設(shè)一座中型110kV降壓變電站。該變電站周邊已建成鴻飛小區(qū)、萬(wàn)千百貨、航空產(chǎn)業(yè)基地等，變電站其他方向空地已被房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商擬建商品住房，根據(jù)城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則中對(duì)于環(huán)境影響的要求，該地區(qū)屬于II類(lèi)地區(qū)（已居住、企業(yè)為主的區(qū)域），對(duì)周?chē)h(huán)境要求較高。該變電站的建設(shè)滿(mǎn)足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活需求，改善并提高供電水平，同時(shí)與其他地區(qū)的變電站形成環(huán)

18、網(wǎng)，保證本地供電的質(zhì)量和可靠性。2.3 變電站運(yùn)行方式110kV兩回進(jìn)線(xiàn)運(yùn)行方式：2回同時(shí)分列運(yùn)行，或一回運(yùn)行，另一回?zé)醾?，按此設(shè)置進(jìn)線(xiàn)備自投和分段備自投裝置。變壓器運(yùn)行方式：兩臺(tái)同時(shí)分列運(yùn)行，或一回運(yùn)行，另一回?zé)醾?，設(shè)置主變備自投裝置。10kV運(yùn)行方式：正常時(shí)兩段母線(xiàn)同時(shí)分列運(yùn)行，當(dāng)只有一臺(tái)主變運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)可以合上，設(shè)置進(jìn)線(xiàn)備自投和分段備自投裝置。110kV主變壓器110kV側(cè)中性點(diǎn)接地方式：根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度要求可直接接地或不接地；10kV側(cè)中性點(diǎn)接地方式：不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地。2.4 變電站周?chē)h(huán)境條件周?chē)諝鉁囟茸罡邷囟龋?0，最低溫度：-5；最熱月平均最高氣溫32；環(huán)境相對(duì)濕度：63%(

19、年平均）；市區(qū)平均海拔高度：400m；此地區(qū)無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象，土壤電阻率7000m；安裝地點(diǎn)、方式 ：戶(hù)內(nèi)，二次設(shè)備間組屏安裝或分散安裝。2.5 負(fù)荷計(jì)算2.5.1負(fù)荷計(jì)算的目的和意義計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇電力系統(tǒng)供電線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)截面、變壓器容量、開(kāi)關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的重要依據(jù)，根據(jù)已知的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。它是電力設(shè)備設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行電力配套設(shè)計(jì)時(shí)總有一定的裕度，即使電動(dòng)機(jī)功率完全符合機(jī)械計(jì)算的配套要求，在工廠(chǎng)中使用的情況不同，也會(huì)影響到電力負(fù)荷的大小，如不同的生產(chǎn)階段，不同的材料，不同的熟練程度，不同的時(shí)期，電氣負(fù)荷都是有差別的，其他的變化與很多隨機(jī)

20、因素有關(guān)。但是這種電氣計(jì)算負(fù)荷還必須認(rèn)真地確定，因?yàn)樗臉?biāo)準(zhǔn)程度直接影響到整個(gè)工廠(chǎng)企業(yè)供電設(shè)計(jì)地質(zhì)量。如計(jì)算過(guò)高將增加供電設(shè)備地容量浪費(fèi)有色金屬，增加初投資。計(jì)算過(guò)低則可能使供電元件過(guò)熱，加速其絕緣損壞，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常,還會(huì)給工程擴(kuò)建帶來(lái)很大的困難。更有甚者，由于工廠(chǎng)企業(yè)是國(guó)家電力的主要用戶(hù)，以不合理的工廠(chǎng)計(jì)算負(fù)荷為基礎(chǔ)的國(guó)家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將會(huì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)很大的浪費(fèi)和危害，例如由于計(jì)算結(jié)果的偏大，我國(guó)不少工廠(chǎng)企業(yè)投產(chǎn)后的幾年內(nèi)，在已經(jīng)達(dá)到其正常產(chǎn)量的條件下，變壓器的負(fù)荷率仍不足 50%，這除了意味著變壓器安裝容易被積壓了 50%60%以外，還使用有色金屬消耗量增加了75%1

21、00%，浪費(fèi)了大量開(kāi)關(guān)設(shè)備和電纜、導(dǎo)線(xiàn)，積壓了物資和資金，而且使電力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行質(zhì)量受到影響，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)很大的損失。負(fù)荷計(jì)算的目的是為了掌握用電情況，合理選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導(dǎo)線(xiàn)、電纜、變壓器、開(kāi)關(guān)等。負(fù)荷計(jì)算過(guò)小，則依次選用的設(shè)備和載流部有過(guò)熱的危險(xiǎn)，輕者使線(xiàn)路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。負(fù)荷計(jì)算偏大，則造成設(shè)備的浪費(fèi)和投資的增大。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段1。2.5.2負(fù)荷分析與計(jì)算根據(jù)負(fù)荷允許停電的程度不同將電力負(fù)荷分為三級(jí)：一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身事故、設(shè)備損壞，將產(chǎn)生廢品，使社會(huì)秩序長(zhǎng)期不能

22、恢復(fù)，人民生活發(fā)生混亂等。如：工廠(chǎng)大型機(jī)器、主要設(shè)備造成損壞甚至爆炸，火災(zāi)和中毒等給人民的生命造成威脅。必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去供電后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。二級(jí)負(fù)荷：中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，使人民生活受到影響。一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去供電后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。三級(jí)負(fù)荷：中斷供電后造成損失不大或不會(huì)直接造成經(jīng)濟(jì)損失，一般只需一個(gè)電源供電2。10kV側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2-2所示。1、有功功率計(jì)算 (2-1) (2-2) (2-3)2、無(wú)功功率計(jì)算 (2-4) (2-5) (2-6) 3、視在功率計(jì)算 (2-7)4、功率因數(shù)計(jì)算

23、 (2-8) (2-9)表2-2 10kV側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表出線(xiàn)有功功率(kW)無(wú)功功率(kVar)配電站I644.94211.870.95配電站II1881.1800.030.95配電站III1778.7646.480.90配電站IV441330.750.95城市酒店371.09337.430.90李家村7203740.90研究所50400.90萬(wàn)千百貨7865760.90鴻飛小區(qū)17838470.90醫(yī)院5642190.95宏業(yè)集團(tuán)458635060.90航空產(chǎn)業(yè)基地1250296830.902.6 無(wú)功補(bǔ)償電力系統(tǒng)中有許多根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備，如變壓器、電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)爐等。都是依靠

24、磁場(chǎng)來(lái)傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負(fù)載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)約占全部負(fù)荷的50%以上。電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率很大，必須有足夠的無(wú)功電源，才能維持一定的電壓水平，滿(mǎn)足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。電力系統(tǒng)中的無(wú)功電源由三部分組成：（1）發(fā)電機(jī)可能發(fā)出的無(wú)功功率（一般為有功功率的40%50%）。（2）無(wú)功功率補(bǔ)償裝置（并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機(jī)）輸出無(wú)功功率。（3）110kV及以上電壓線(xiàn)路的充電功率。電力系統(tǒng)中如無(wú)功功率小，將引起供電電網(wǎng)的電壓降低。電壓低于額定電壓值時(shí)，將使發(fā)電、送電、變電設(shè)備均不能達(dá)到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導(dǎo)致電網(wǎng)震蕩而解裂，造成大面積停電，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。電壓下

25、降到額定電壓值的60%70%時(shí)，用戶(hù)的電動(dòng)機(jī)將不能啟動(dòng)甚至造成燒毀，所以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償是非常有必要的3。2.6.1無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功補(bǔ)償裝置分為串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置兩大類(lèi)。并聯(lián)補(bǔ)償裝置又可分為同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、靜補(bǔ)裝置等幾大類(lèi)。 同期調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)勵(lì)磁時(shí)運(yùn)行，它向系統(tǒng)提供可無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無(wú)功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強(qiáng)勵(lì)補(bǔ)償容性無(wú)功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國(guó)經(jīng)常在樞紐變電所安裝同步調(diào)相機(jī)，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。靜止補(bǔ)償器有電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無(wú)功功率，電抗器可吸收無(wú)功功率，根據(jù)電壓需要，向電網(wǎng)提供快速無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)的容性

26、和感性的無(wú)功，降低電壓波動(dòng)和波形畸變率，全面提高電壓質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工頻過(guò)電壓的功能。其運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，功耗小，能做到分相補(bǔ)償，對(duì)沖擊負(fù)荷也有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但設(shè)備造價(jià)太高，本設(shè)計(jì)中不宜采用。電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線(xiàn)上。既可集中安裝，又可分散裝設(shè)來(lái)接地供應(yīng)無(wú)功功率，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小4。綜合比較以上三種無(wú)功補(bǔ)償裝置后，選擇并聯(lián)電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置，并且采用集中補(bǔ)償?shù)姆绞健?.6.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算已知補(bǔ)償容量為：則，補(bǔ)償后的最大無(wú)功功率為： (2-10)視在功率為： (2-11)功率因數(shù)為： (2-12)若

27、考慮變壓器損耗，已知有功功率P=244.45kW，無(wú)功功率Q=1222.2kVar，則：最大有功功率為： (2-13)最大無(wú)功功率為： (2-14)視在功率為： (2-15)功率因數(shù)為： (2-16)第三章 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)3.1 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求及原則3.1.1 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求1、安全性。應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。例如對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電氣設(shè)備的外殼必須可靠接地，防止接觸觸電。 2、可靠性。應(yīng)滿(mǎn)足各級(jí)電力負(fù)荷的連續(xù)供電要求。例如對(duì)于重要負(fù)荷應(yīng)采用雙電源或雙回路供電。3、靈活性。在滿(mǎn)足安全可靠的前提下，應(yīng)滿(mǎn)足在運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修等各

28、種方式下的運(yùn)行要求，并能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。在調(diào)度時(shí)，可以靈活地投入或切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線(xiàn)路等元件，合理調(diào)配電源和負(fù)荷。在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線(xiàn)及二次設(shè)備，并方便地設(shè)置安全措施，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行和對(duì)其他用戶(hù)的供電。而且還要接線(xiàn)簡(jiǎn)單，操作方便，利于檢修和維護(hù)，考慮到符合的發(fā)展還應(yīng)方便擴(kuò)建。4、經(jīng)濟(jì)性。主接線(xiàn)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)用最小，選用技術(shù)先進(jìn)而又經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能設(shè)備，降低電能損耗和有色金屬的消耗量，盡量節(jié)省占地面積，使變電站盡快的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益5。3.1.2 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本原則1、考慮變電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位變電站在電力系

29、統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線(xiàn)的主要因素。變電站不管是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電所、還是分支變電所，由于他們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的作用和地位不同，對(duì)主接線(xiàn)的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。2、考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)該根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來(lái)確定主接線(xiàn)的形式以及所連接電源數(shù)和出線(xiàn)回?cái)?shù)。3、考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線(xiàn)回?cái)?shù)多少對(duì)主接線(xiàn)的影響對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，并且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)

30、一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只須一個(gè)電源供電。4、考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線(xiàn)的影響變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線(xiàn)的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)于大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線(xiàn)的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所其傳輸容量小，對(duì)主接線(xiàn)的可靠性、靈活性的要求低。5、考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線(xiàn)的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有所不同。如，當(dāng)斷路器或母線(xiàn)檢修時(shí)，是否允許線(xiàn)路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線(xiàn)路故障時(shí)允許切除線(xiàn)路、變壓器的數(shù)

31、量等，都直接影響主接線(xiàn)的形式6。3.2 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本形式及其特點(diǎn)電氣主接線(xiàn)的基本形式可分兩大類(lèi)：有匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式和無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式。在電廠(chǎng)或變電站的進(jìn)出線(xiàn)較多時(shí)（一般超過(guò)4回），為便于電能的匯集和分配，采用母線(xiàn)作為中間環(huán)節(jié)，可使接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰、運(yùn)行方便、有利于安裝和擴(kuò)建。缺點(diǎn)是有母線(xiàn)后配電裝置占地面積較大，使斷路器等設(shè)備增多。無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)使用開(kāi)關(guān)電器少，占地面積少，但只適用于進(jìn)出線(xiàn)回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的電廠(chǎng)和變電站。有匯流母線(xiàn)的主接線(xiàn)形式包括單母線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)。單母線(xiàn)又分為單母線(xiàn)不分段、單母線(xiàn)有分段、單母線(xiàn)分段帶旁路母線(xiàn)等形式；雙母線(xiàn)又分為雙母線(xiàn)無(wú)分段、雙母線(xiàn)有分段、帶旁路

32、母線(xiàn)的雙母線(xiàn)和二分之三接線(xiàn)等方式。無(wú)匯流母線(xiàn)的主接線(xiàn)形式主要有單元接線(xiàn)、擴(kuò)大單元接線(xiàn)、橋式接線(xiàn)和多角形接線(xiàn)等。選擇母線(xiàn)主接線(xiàn)形式，應(yīng)考慮以下內(nèi)容：1、變電站的高壓側(cè)接線(xiàn)，應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線(xiàn)方式，在滿(mǎn)足繼電保護(hù)的要求下，也可以在地區(qū)線(xiàn)路上采用分支接線(xiàn)，但在系統(tǒng)主干網(wǎng)上不得采用分支接線(xiàn)。 2、在6-10kV配電裝置中，出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò)5回時(shí)，一般采用單母線(xiàn)接線(xiàn)方式，出線(xiàn)回路數(shù)在6回及以上時(shí)，采用單母分段接線(xiàn)，當(dāng)短路電流較大，出線(xiàn)回路較多，功率較大，出線(xiàn)需要帶電抗器時(shí)，可采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)。 3、在35-66kV配電裝置中，當(dāng)出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò)3回時(shí)，一般采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，當(dāng)出線(xiàn)回路數(shù)為

33、48回時(shí)，一般采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，若接電源較多、出線(xiàn)較多、負(fù)荷較大或出線(xiàn)回路超過(guò)8回時(shí)，采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)。4、在110-220kV配電裝置中，出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò)2回時(shí)，采用單母線(xiàn)接線(xiàn)；出線(xiàn)回路數(shù)為34回時(shí)，采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)；出線(xiàn)回路數(shù)在5回及以上，一般采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)。 5、當(dāng)采用SF6等性能可靠、檢修周期長(zhǎng)的斷路器，以及更換迅速的手車(chē)式斷路器時(shí)，均可不設(shè)旁路設(shè)施7。 3.3 各側(cè)主接線(xiàn)方案的擬定在對(duì)原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)電氣主接線(xiàn)的安全性、可靠性、靈活性、及經(jīng)濟(jì)性等基本要求，綜合考慮在滿(mǎn)足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭(zhēng)使其為技術(shù)先進(jìn)、供電可靠安全、經(jīng)濟(jì)合理的主接線(xiàn)方案。供電可靠性是變電所的首

34、要問(wèn)題，主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)保證變電所能滿(mǎn)足負(fù)荷的需要，同時(shí)要保證供電的可靠性。變電所主接線(xiàn)可靠性擬從以下幾個(gè)方面考慮：1、斷路器檢修時(shí)，不影響連續(xù)供電；2、線(xiàn)路、斷路器或母線(xiàn)故障及在母線(xiàn)檢修時(shí)，造成饋線(xiàn)停運(yùn)的回?cái)?shù)多少和停電時(shí)間長(zhǎng)短，能否滿(mǎn)足重要的I、II類(lèi)負(fù)荷對(duì)供電的要求；3、變電所有無(wú)全所停電的可能性。此外，主接線(xiàn)應(yīng)具有足夠的靈活性，適應(yīng)多種運(yùn)行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便，高度靈活，檢修安全，擴(kuò)建發(fā)展方便?？傊?，電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)從可靠性與經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，辯證統(tǒng)一，在滿(mǎn)足技術(shù)要求前提下，盡可能投資省、占地面積小、電能損耗少、年費(fèi)用（投資與運(yùn)行）為最小8。3.3.1 110

35、kV側(cè)主接線(xiàn)方案110kV側(cè)主接線(xiàn)預(yù)選方案主要有單母線(xiàn)分段接線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)兩種，如圖3-1、圖3-2所示：A方案：?jiǎn)文妇€(xiàn)分段接線(xiàn) B方案：雙母線(xiàn)接線(xiàn) 圖3-1單母線(xiàn)分段接線(xiàn)圖 圖3-2雙母線(xiàn)接線(xiàn)圖表3-1 110kV側(cè)主接線(xiàn)方案分析A方案B方案1）當(dāng)一段母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí),僅故障母線(xiàn)停止工作,另一段母線(xiàn)仍繼續(xù)工作；2）對(duì)雙回路供電的重要用戶(hù),可將雙回路分別接于不同母線(xiàn)分段上,以保證對(duì)重要用戶(hù)的供電；3)一段母線(xiàn)發(fā)生故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)在該段母線(xiàn)上的全部電源和引出線(xiàn)，這樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回線(xiàn)路供電的用戶(hù)停電；4)任一出線(xiàn)的開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，該回線(xiàn)路必須停止工作；5)當(dāng)出線(xiàn)為雙回線(xiàn)路時(shí)，會(huì)使

36、架空線(xiàn)出現(xiàn)交叉跨越。 1)檢修母線(xiàn)時(shí)，電源和出線(xiàn)可以繼續(xù)工作，不會(huì)中斷對(duì)用戶(hù)的供電；2)檢修任一母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi)該回路；3)工作母線(xiàn)發(fā)生故障后，所有回路能迅速恢復(fù)供電；4)可利用母聯(lián)開(kāi)關(guān)代替出線(xiàn)開(kāi)關(guān)；5)便于擴(kuò)建；6)雙母線(xiàn)接線(xiàn)設(shè)備較多，配電裝置復(fù)雜，投資、占地面積較大,運(yùn)行中需要隔離開(kāi)關(guān)切斷電路,容易引起誤操作；7)經(jīng)濟(jì)性差。結(jié)論：A方案一般適用于110KV出線(xiàn)為3、4回的裝置中；B方案一般適用于110KV出線(xiàn)為5回及以上或者在系統(tǒng)中居重要位置、出線(xiàn)4回及以上的裝置中。綜合比較A、B兩方案，所以選擇A方案單母分段接線(xiàn)為110KV側(cè)主接線(xiàn)方案。3.3.2 10kV側(cè)主接線(xiàn)方案 110k

37、V側(cè)主接線(xiàn)預(yù)選方案主要有單母線(xiàn)接線(xiàn)和單母線(xiàn)分段接線(xiàn)兩種，如圖3-1、圖3-2所示：A方案：?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn) B方案：?jiǎn)文妇€(xiàn)分段接線(xiàn) 圖3-3單母線(xiàn)接線(xiàn) 圖3-4單母線(xiàn)分段接線(xiàn)表3-2 10kV側(cè)主接線(xiàn)方案分析A方案B方案1)接線(xiàn)簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少、投資小、運(yùn)行操作方便且利于擴(kuò)建，但可靠性和靈活性較差;2)當(dāng)母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)發(fā)生故障或檢修時(shí)；各回路必須在檢修或故障消除前的全部時(shí)間內(nèi)停止工作；3)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，該回路停止工作。1)母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線(xiàn)停止工作，另一母線(xiàn)仍繼續(xù)工作；2)對(duì)雙回路供電的重要用戶(hù)，可將雙回路分別接于不同母線(xiàn)分段上，以保證對(duì)重要用戶(hù)的供電；3)當(dāng)一段母線(xiàn)發(fā)生故障或檢修時(shí)

38、，必須斷開(kāi)在該段母線(xiàn)上的全部電源和引出線(xiàn)，這樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回線(xiàn)路供電的用戶(hù)停電；4)任一出線(xiàn)的開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，該回線(xiàn)路必須停止工作；5)當(dāng)出線(xiàn)為雙回線(xiàn)時(shí)，會(huì)使架空線(xiàn)出現(xiàn)交叉跨越。結(jié)論：B方案一般適用于10kV出線(xiàn)為6回及以上的裝置中，所以綜合比較A、B兩方案,選擇B方案單母線(xiàn)分段接線(xiàn)為10kV側(cè)主接線(xiàn)方案?？偨Y(jié)：由于此變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和復(fù)合增長(zhǎng)而擬建的，所以負(fù)荷為地區(qū)性負(fù)荷。變電站110kV側(cè)和10kV側(cè)，均采用單母分段接線(xiàn)。3.3.3 本設(shè)計(jì)變電站主接線(xiàn)本設(shè)計(jì)變電站主接線(xiàn)如圖3-5：圖3-5變電站主接線(xiàn)第四章 主變壓器的選擇4.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇主變壓器的容

39、量和臺(tái)數(shù)直接影響主接線(xiàn)的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除了依據(jù)原始資料的要求之外，還要根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃、輸送功率的大小、饋線(xiàn)回路的數(shù)量、電壓等級(jí)和接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合合理的分析和選擇。若主變?nèi)萘窟x得過(guò)大或者臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資、增大占地面積，而且增加了運(yùn)行電能損耗；若選的容量過(guò)小則可能封鎖發(fā)電機(jī)剩余功率的輸出或者滿(mǎn)足不了變電站負(fù)荷的要求。所以在選擇變電站主變壓器時(shí)，容量一般按510年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)選擇。對(duì)于只供給類(lèi)、III類(lèi)負(fù)荷的變電站，原則上只裝設(shè)一臺(tái)變壓器。對(duì)于重要的變電站需要考慮當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量要在過(guò)負(fù)荷允許的范圍內(nèi)，應(yīng)滿(mǎn)足類(lèi)和類(lèi)負(fù)荷的供電；對(duì)于一般的

40、變電站，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變應(yīng)能滿(mǎn)足全部負(fù)荷的70%80%。對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電站，如果中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜，以提高供電的可靠性9。4.2 主變壓器容量的選擇 主變壓器容量選擇一般以變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷為依據(jù)，并適當(dāng)考慮到1020年的符合發(fā)展。根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。對(duì)于兩臺(tái)變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量按計(jì)算負(fù)荷的80%選擇。即，所以變壓器的容量應(yīng)選25MVA。4.3主變壓器相數(shù)的確定容量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。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對(duì)來(lái)說(shuō)投資

41、大、占地多、運(yùn)行消耗大，配電裝置結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，增加了維修工作量。待設(shè)計(jì)變電所為110kV降壓變電所，在滿(mǎn)足供電可靠性，同時(shí)減少投資，應(yīng)選用三相變壓器。4.4主變壓器繞組數(shù)的確定電力變壓器按照每相繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組形式；按照電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等形式。最大機(jī)組容量125MW及一下的發(fā)電廠(chǎng)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(guò)容量需達(dá)到該變壓器額定容量的15%及以上，否則繞組不能充分利用，不如選擇兩臺(tái)雙繞組變壓器經(jīng)濟(jì)合理。因?yàn)楸疚脑O(shè)計(jì)的變電站只有兩種電壓等級(jí)，所以選用雙繞組變壓器。4.5主變壓器聯(lián)接組號(hào)的確定并列運(yùn)行的條件是變壓器的連接

42、組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，電力系統(tǒng)采用的聯(lián)結(jié)方式只有星形（Y）和三角形()兩種，因此對(duì)于三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)，110kV及以上電壓等級(jí)，三相繞組都采用“YN”連接，35kV及以下采用“Y”連接；對(duì)于三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采用“”連接，若低電壓側(cè)電壓等級(jí)為380/220V，則三相繞組采用“YN”連接，在變電站中，為了限制三次諧波，我們選用“YNd11”常規(guī)連接的變壓器連接組別。4.6主變壓器冷卻方式的確定主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(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)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。一般容量在31.5MVA及以下的小容量變壓器采用自然風(fēng)冷卻或強(qiáng)迫風(fēng)

43、冷卻的方式，考慮到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性要求及維護(hù)工作量，首選自然風(fēng)冷冷卻方式。4.7主變壓器調(diào)壓方式的確定為了保證發(fā)電廠(chǎng)或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在一定范圍內(nèi)。通過(guò)變壓器的分接開(kāi)關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變變比，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。普通型的變壓器調(diào)壓范圍小，僅為5%，而且當(dāng)調(diào)壓要求的變化趨勢(shì)與實(shí)際相反（如逆調(diào)壓）時(shí)，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭方法就無(wú)法滿(mǎn)足要求。另外，普通變壓器的調(diào)整很不方便，而有載調(diào)壓變壓器可以解決這些問(wèn)題。它的調(diào)壓范圍較大，一般在15%以上，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)反送功率，要求母線(xiàn)電壓恒定，保證供電質(zhì)量情況下，有載調(diào)壓變壓器可以實(shí)現(xiàn)，特別是在潮流方向不

44、固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時(shí)，有載調(diào)壓可解決，因此選用有載調(diào)壓變壓器10。4.8主變壓器型號(hào)的確定綜上所述，應(yīng)選擇110kV三相雙繞組風(fēng)冷式銅芯有載調(diào)壓變壓器兩臺(tái)，其參數(shù)如表4-1所示：表4-1 110kV三相雙繞組風(fēng)冷式銅芯有載調(diào)壓變壓器變壓器型號(hào)額定容量（kVA） 額定電壓（kV）連接組標(biāo)號(hào) 損耗（kW）阻抗電壓（）空載電流（）高壓低壓空載負(fù)載SFZ7-25000/1102500011081.25%11YN,d1135.512310.51.1第五章 變電站短路電流計(jì)算5.1 短路計(jì)算的目的及原則在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生故障，其中大多數(shù)是短路故障。在發(fā)生短路時(shí)，由于

45、電源供電回路的阻抗減小以及突然短路時(shí)的暫態(tài)過(guò)程，使短路回路中的短路電流值大大增加，可能超過(guò)該回路的額定電流許多倍，對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和電氣設(shè)備危害很大。因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)備的選擇以及系統(tǒng)運(yùn)行中，都應(yīng)該著眼盡量限制所影響的范圍。短路問(wèn)題是電力技術(shù)方面的基本問(wèn)題之一，無(wú)論從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)檢修等各方面來(lái)說(shuō)，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，事先進(jìn)行短路計(jì)算。5.1.1 短路電流計(jì)算的目的1、選擇電氣設(shè)備。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，電氣設(shè)備，如開(kāi)關(guān)電氣、母線(xiàn)、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動(dòng)力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，這就需要進(jìn)行全面的短

46、路電流計(jì)算。2、電氣主接線(xiàn)方案的比較和選擇。在發(fā)電廠(chǎng)和變電所的主接線(xiàn)設(shè)計(jì)中，為了比較各種接線(xiàn)方案或確定某一接線(xiàn)是否需要采取限制短路電流的措施等，在比較和評(píng)價(jià)方案時(shí)，短路電流計(jì)算是必不可少的內(nèi)容。3、在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線(xiàn)的相間和相對(duì)地的安全距離。4、通信干擾。在設(shè)計(jì)110KV及以上電壓等級(jí)的架空輸電線(xiàn)時(shí)，要計(jì)算短路電流，以確定電力線(xiàn)對(duì)臨近架設(shè)的通信線(xiàn)是否存在危險(xiǎn)及干擾影響。5、選擇繼電保護(hù)裝置并且進(jìn)行整定計(jì)算。在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，都必須對(duì)電力系統(tǒng)各種短路故障進(jìn)行計(jì)算和分析，而且不僅要計(jì)算短路點(diǎn)的短路電流，還要計(jì)算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布，并要作多種

47、運(yùn)行方式的短路計(jì)算。6、短路電流計(jì)算還有很多其他目的，如確定中性點(diǎn)的接地方式，驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，計(jì)算軟導(dǎo)線(xiàn)的短路搖擺，輸電線(xiàn)路分裂導(dǎo)線(xiàn)間隔棒所承受的向心壓力等11。5.1.2 短路電流計(jì)算的原則1、用來(lái)驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開(kāi)斷電流的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)本期工程建成后510年的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線(xiàn)方式，而不應(yīng)僅按在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線(xiàn)方式。2、用來(lái)選擇導(dǎo)體和電器的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響以及電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。3、選擇導(dǎo)體和電器時(shí)

48、，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線(xiàn)方式下短路電流最大的地點(diǎn)。4、導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開(kāi)斷電流一般按兩相短路驗(yàn)算。選擇電氣設(shè)備時(shí)，通常用三相短路電流；校驗(yàn)繼電保護(hù)動(dòng)作靈敏度時(shí)用兩相短路、單相短路電流或或單相接地電流。工程設(shè)計(jì)中主要計(jì)算三相短路電流。目前在電力變電站建設(shè)工程設(shè)計(jì)中，計(jì)算短路電流的方法通常是采用實(shí)用曲線(xiàn)法，其步驟如下：選擇要計(jì)算短路電流的短路點(diǎn)位置。按選好的設(shè)計(jì)接線(xiàn)方式畫(huà)出等值電路圖網(wǎng)絡(luò)圖。在網(wǎng)絡(luò)圖中，首選去掉系統(tǒng)中所有負(fù)荷支路，線(xiàn)路電容，各元件電阻；選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓Ub（一般取各級(jí)的平均電壓）；將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)么電抗；由上面的推

49、斷繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖。對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看為無(wú)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，即轉(zhuǎn)移電抗。求其計(jì)算電抗。由運(yùn)算曲線(xiàn)查出短路電流的標(biāo)么值。計(jì)算有名值和短路容量。計(jì)算短路電流的沖擊值。對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看為無(wú)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)算短路電流標(biāo)幺值、有名值；計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值。繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表12。5.2 短路電流計(jì)算根據(jù)前述的步驟，針對(duì)本變電所的接線(xiàn)方式，把主接線(xiàn)圖畫(huà)成等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖4-1所示：圖5-1 等值網(wǎng)絡(luò)圖5.2.1 k1 點(diǎn)短路 （110kV側(cè)短路電流計(jì)算）110kV側(cè)兩回

50、出線(xiàn)均采用電纜型號(hào)為64/110kV-YJLWO2-1500，電纜長(zhǎng)為0.2km，電纜阻抗為。電纜阻抗： (5-1) 短路容量: (5-2) 則三相短路電流周期分量有效值： (5-3)三相短路沖擊電流最大值： (5-4) 短路沖擊電流有效值： (5-5) 5.2.2 k2 點(diǎn)短路（10kV側(cè)短路電流計(jì)算） (5-6) (5-7)電纜線(xiàn)路上電壓損耗不得超過(guò)母線(xiàn)電壓的10%，因此，出線(xiàn)電纜阻抗最大值為：。則三相短路電流周期分量有效值為： (5-8)三相短路沖擊電流最大值： (5-9)短路沖擊電流有效值： (5-10)三相短路容量為： (5-11)第六章 主要電氣設(shè)備的選擇6.1 電氣設(shè)備選擇的一般

51、方法盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件不同，具體選擇方法也不完全相同，但對(duì)它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按照正常的工作條件進(jìn)行選擇，并且按照短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。1、按照正常工作條件選擇電氣設(shè)備（1）額定電壓。通常規(guī)定，一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.11.15倍，而電網(wǎng)運(yùn)行電壓的波動(dòng)范圍，一般不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可以按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓的條件選擇。（2）額定電流。電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。額定電流應(yīng)不小于該回路的各種合理運(yùn)行方式下

52、的最大持續(xù)工作電流。（3）環(huán)境條件對(duì)電氣設(shè)備選擇的影響。當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過(guò)一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。2、按短路狀態(tài)校驗(yàn)（1）短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)，短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度應(yīng)該不超過(guò)允許值，滿(mǎn)足熱穩(wěn)定條件。（2）電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)，電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件。同時(shí)，應(yīng)該按照電氣設(shè)備在特定的工程安裝使用條件，對(duì)電氣設(shè)備的機(jī)械負(fù)荷能力進(jìn)行校驗(yàn)，即電氣設(shè)備的端子允許負(fù)載應(yīng)該大于設(shè)備引線(xiàn)在短路時(shí)的最大電動(dòng)力。以下幾種情況可以不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或者動(dòng)穩(wěn)定：A用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，

53、其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。B采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。C裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可以不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。（3）短路電流計(jì)算條件。為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并且在一定時(shí)期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗(yàn)算用的短路電流應(yīng)該按照下列條件確定。A容量和接線(xiàn)。按照工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并且考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃；其接線(xiàn)應(yīng)該采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線(xiàn)方式，但不考慮在切換過(guò)程中可能短時(shí)并列的接線(xiàn)方式。B短路種類(lèi)。一般按照三相短路驗(yàn)算，若其他種類(lèi)短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)該按照最嚴(yán)重的情況驗(yàn)算。C計(jì)算短路點(diǎn)。在計(jì)算電路圖中，同電

54、位的各短路點(diǎn)的短路電流值相等，但是通過(guò)各支路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的不同位置而不同。在校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，必須確定出電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體處于最嚴(yán)重情況的短路點(diǎn)，使通過(guò)的短路電流校驗(yàn)值為最大。（4）短路計(jì)算時(shí)間。A熱穩(wěn)定短路計(jì)算時(shí)間。該時(shí)間用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備在短路狀態(tài)下的熱穩(wěn)定，其值為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間之和。B短路開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間。該時(shí)間為主保護(hù)時(shí)間和斷路器固有分閘時(shí)間之和13。6.2 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇6.2.1 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的主要功能高壓斷路器在正常運(yùn)行時(shí)倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線(xiàn)路接入電路或退出運(yùn)行，起控制作用；當(dāng)設(shè)備或者線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，能夠快速切除故障回

55、路、保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。高壓斷路器最大特點(diǎn)是能夠斷開(kāi)電氣設(shè)備中負(fù)荷電流和短路電流。高壓隔離開(kāi)關(guān)保證高壓電氣設(shè)備及裝置在檢修工作時(shí)的安全，不能用于切斷、投入負(fù)荷電流或者開(kāi)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。6.2.2 高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)1、額定電壓（）額定電壓是指斷路器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)能夠承受的正常工作電壓，額定電壓必須滿(mǎn)足： （6-1）2、最高工作電壓由于電網(wǎng)不同地點(diǎn)的電壓可能高出額定電壓10%左右，所以制造廠(chǎng)規(guī)定了斷路器的最高工作電壓。3、額定電流（）額定電流是指銘牌上標(biāo)明的斷路器可長(zhǎng)期通過(guò)的工作電流。斷路器長(zhǎng)期通過(guò)額定電流時(shí)，各部分的發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許的值

56、。額定電流也決定了斷路器觸頭及導(dǎo)電部分的截面。 （6-2）4、額定開(kāi)斷電流（）額定開(kāi)斷電流是指斷路器在額定電壓下能夠正常開(kāi)斷的最大短路電流的有效值。它表征斷路器的開(kāi)斷能力。開(kāi)斷電流與電壓有關(guān)。當(dāng)電壓不等于額定電壓時(shí)，斷路器能可靠切斷的最大短路電流有效值，稱(chēng)為該電壓下的開(kāi)斷電流。當(dāng)電壓低于額定電壓時(shí)，開(kāi)斷電流比額定開(kāi)端電流有所增大。高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流，不小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量，即： （6-3）5、額定斷流容量（）額定斷流容量也表征斷路器的開(kāi)斷能力。在三相系統(tǒng)中，它和額定開(kāi)斷電流的關(guān)系為：= （6-4）斷路器所在電網(wǎng)的額定電壓斷路器的額定開(kāi)斷電流由于不是殘壓，故額定斷流容量不是斷

57、路器開(kāi)斷時(shí)的實(shí)際容量。6、關(guān)合電流（）保證斷路器能關(guān)合短路而不致于發(fā)生觸頭熔焊或者其他損傷，所允許按通的最大短路電流。斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊電流，即： （6-5）7、動(dòng)穩(wěn)定電流（）動(dòng)穩(wěn)定電流是指斷路器在合閘位置時(shí)，允許通過(guò)的短路電流最大峰值。它是斷路器的極限通過(guò)電流，其大小由導(dǎo)電和絕緣等部分的機(jī)械強(qiáng)度所決定，也受觸頭的結(jié)構(gòu)形式的影響。滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件為： （6-6）或 （6-7）8、熱穩(wěn)定電流（）熱穩(wěn)定電流是指在規(guī)定的某一段時(shí)間內(nèi)，允許通過(guò)斷路器的最大短路電流。熱穩(wěn)定電流表明了斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的條件為： （6-8）9、全開(kāi)斷（分閘）時(shí)間（）全開(kāi)

58、斷時(shí)間是指斷路器接到分閘命令瞬間起到各相電弧完全熄滅為止的時(shí)間間隔，它包括斷路器固有分閘時(shí)間和燃弧時(shí)間，即：=+ （6-9）斷路器固有分閘時(shí)間是指斷路器接到分閘命令瞬間到各相觸頭剛剛分離的時(shí)間；燃弧時(shí)間是指斷路器觸頭分離瞬間到各相電弧完全熄滅的時(shí)間。 全開(kāi)斷時(shí)間是表征斷路器開(kāi)斷過(guò)程快慢的主要參數(shù)。越小，越有利于減小短路電流對(duì)電氣設(shè)備的危害、縮小故障范圍、保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。6.2.3 高壓斷路器的種類(lèi)1、油斷路器采用油作滅弧介質(zhì)，按絕緣結(jié)構(gòu)分為多油式與少油式斷路器。多油式斷路器的油同時(shí)兼作滅弧介質(zhì)和帶電體與不帶電體之間的絕緣介質(zhì)，耗油量大，現(xiàn)已淘汰。而少油斷路器的油只做滅弧和觸頭間弧隙的絕緣介質(zhì)，斷路器中的帶電導(dǎo)體與接地部件之間的絕緣主要采用瓷件，有量少，占地小，廉價(jià)，已有長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，目前在我國(guó)10220kV電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。由于油斷路器的開(kāi)斷性能差，且110kV電壓以上產(chǎn)品為積木式，多斷口的結(jié)構(gòu)，很難實(shí)現(xiàn)斷口電壓均衡，因而其在500kV及以上電壓等級(jí)禁止運(yùn)用。2、真空斷路器 利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度滅弧，具有滅弧時(shí)間快、低噪聲、高壽命以及可頻繁操作的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在35kV及以下配電裝置中獲得廣泛的采用。真空斷路器切斷短路電流及分合電動(dòng)機(jī)負(fù)荷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生截流過(guò)電壓，需采用氧化鋅避雷器等過(guò)電壓保護(hù)措施。3、壓縮空氣斷路器 采用壓縮空氣作滅弧介質(zhì)，具有大容量下開(kāi)斷能力強(qiáng)及開(kāi)斷時(shí)