【正文】 tric current of largest lasting job, make the circuit to protect, the voltage transformer is protected, the bus bar is protected, prevent the thunder from protecting. Thus finished electric designs of the part two times of 110kV.河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 5 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目 ： 焦作市群英 110KV變電站電氣（二次部分）設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)： 電氣一次部分 （ 1）：變電站總體分析 （ 2）：負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器選擇 （ 3）：電氣主接線設(shè)計(jì)； （ 4）：短路電流計(jì)算及主要電氣設(shè)備選擇； （ 5）：配電裝置及電氣總平面布置設(shè)計(jì)。 電氣二次部分 要求：決定保護(hù)方案，對(duì)各種保護(hù)的整定計(jì)算、分析和論證。 設(shè)計(jì)原始資料 群英 110KV 變電站處于焦作市山陽(yáng)區(qū)，地平、交通便利，進(jìn)出線方便， 空氣污染輕微；待設(shè)計(jì)變電所選在黃沙土地上，土壤電阻率 P≤500Ω *M。平均海拔 200 米，最高氣溫 40℃ ，最低 10℃ ，年平均氣溫 20℃ ，最熱月平均氣溫 30℃ ，土壤溫度 25℃ 。冬季主導(dǎo)風(fēng)向：西北；最大風(fēng)速： 25m/s；覆冰厚度：≤ 8mm。系統(tǒng)通過(guò) 110KV I、 II修馬 T 架空線路向變電站供電，距離 30KM，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式折算至設(shè)計(jì)變電站高壓母線的阻抗標(biāo)幺值 ， jS =100MVA。系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算值為 500MVA。 表 11 負(fù)荷情況 電壓 負(fù)荷 名稱 每回最 大負(fù)荷（ KW） 功率因數(shù) 回路數(shù) 供電方式 線路長(zhǎng)度（ km） 35KV 東城花園 5000 1 架空 15 槐店鄉(xiāng) 9000 1 架空 8 耐火材料廠 5000 1 架空 7 化肥廠 10000 1 架空 11 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 6 白鯊針布 4000 1 架空 3 保險(xiǎn)公司 7000 1 架空 4 機(jī)械廠 8000 1 架空 5 10KV 17中 2020 1 架空 5 醫(yī)院 3000 1 架空 3 農(nóng)藥 廠 700 1 架空 7 紫水小區(qū) 1200 1 架空 4 紫弦庭苑 1000 1 架空 5 鑫鴛鴦集團(tuán) 500 1 架空 2 面粉廠 600 1 架空 5 區(qū)政府 2020 1 架空 7 二、 原始資料分析 為了計(jì)算用電負(fù)荷情況， 據(jù)原始資料中最大有功及功率因數(shù)，算出最大無(wú)功，得出以下數(shù)據(jù) : 電壓 負(fù)荷 名稱 最大有功功率（ MW） 最大無(wú)功功率（ MVAr） 功率因數(shù) 回路數(shù) 線路長(zhǎng)度（ km） 35KV 東城花園 5 1 15 槐店鄉(xiāng) 9 1 8 耐火材料廠 5 1 7 化肥廠 10 1 11 白鯊針布 4 1 3 保險(xiǎn)公司 7 1 4 機(jī)械廠 8 1 5 10KV 17中 2 1 5 醫(yī)院 3 1 3 農(nóng)藥廠 1 7 紫水小區(qū) 1 4 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 7 紫弦庭苑 1 1 5 鑫鴛鴦集團(tuán) 1 2 面粉廠 1 5 區(qū)政府 2 1 7 對(duì)待建變電站的總體負(fù)荷分析 ， 按系統(tǒng)最大運(yùn)行方式 分析情況如下 ： 4 8 ( M W )87410595P 35 ????????? 1 1 ( M W )20 . 60 . 511 . 20 . 732P 10 ??????????)3 0 . 1 2 ( M V A r4 . 9 64 . 3 42 . 8 46 . 2 03 . 1 05 . 5 83 . 1 0Q 35 ????????? )7 . 1 9 ( M V A1 . 2 40 . 3 70 . 3 80 . 7 50 . 7 40 . 4 92 . 2 50 . 9 7Q 10 r??????????5 9 ( M W )PPP 1035110 ???? )3 7 . 3 1 ( M V AQ 1035110 r???? 由以上式子可以得出： )( 2235 MWj ????? )( 2210 MWj ????? 6 9 .8 1 ( M W )SSS 1035110 ??? 三、 一次部分的相關(guān)設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì)中的一次部分 設(shè)備選擇來(lái)自于耀偉同學(xué)的《 焦作市群英 110KV變電站電氣（一 次部分）設(shè)計(jì) 》，本設(shè)計(jì)中不詳細(xì)寫出選擇設(shè)備的相關(guān)過(guò)程，這里直接寫出型號(hào)和相關(guān)參數(shù)。 一、 主變壓器的選擇 極其參數(shù) 在一次 設(shè)計(jì)中選擇的變壓器型號(hào)為 SFSZ950000/110， 根據(jù)變壓器的型號(hào)可知，該變壓器是三相三繞組式 變壓器。 變壓器的基本參數(shù)如下 ： 表 31 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 8 型號(hào) 額定 容量（ KVA） 額定電壓（ KV） 連接組別 阻抗電壓（ %） 空載電流（ %） 損耗 （ KW） 高 壓 中 壓 低 壓 高低 高 中 中低 空 載 負(fù)載 SFSZ950000/110 50000 110177。8% 177。 2 % YN yn0 d11 18 225 依據(jù)以上參數(shù)進(jìn)行 阻抗 折 算 ， 計(jì)算過(guò)程 過(guò)程如下： 1 12 31 231% ( % % % )2s s s sU U U U? ? ?=11 2 12 23 311% ( % % % )2s s s sU U U U? ? ?= 3 23 31 121% ( % % % )2s s s sU U U U? ? ?=7 2 211 % 11 (110 ) 100 100 ( 50)SNTNUUXS?? ? ? ?? 2 222% 0 . 5 ( 1 1 0 ) 1 . 2 11 0 0 1 0 0 ( 5 0 )SNT NUUX S ??? ? ? ? ??（ 記為 0? ） 2 233% 7 ( 1 1 0 ) 1 6 . 9 41 0 0 1 0 0 ( 5 0 )SNT NUUXS?? ? ? ?? 二、 電氣主接線設(shè)計(jì)及其參數(shù) 電氣主接線的設(shè)計(jì)要求 主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)變電站設(shè)計(jì)中非常重要的一部分，無(wú)論是一次部分還河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 9 是二次部分都是必不可少的。 “ 變電所主接線形式應(yīng) 根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。 ”（《 35～ 110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條） 主接線設(shè)計(jì)的基本要求為： (1)供電可靠性。主接線的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足這一要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求停電范圍小，恢復(fù)供電快。 (2)適應(yīng)性和靈活性。能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平變化；改變運(yùn)行方式時(shí)操作方便，便于變電所的擴(kuò)建。 (3)經(jīng)濟(jì)性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，要盡量節(jié)省建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用，減少用地面積 。 (4)簡(jiǎn)化主接線。配網(wǎng)自動(dòng)化、變電所無(wú)人化是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展必然趨勢(shì)，簡(jiǎn)化主接線為這一技術(shù)全面實(shí)施，創(chuàng)造更為有利的條件。 (5)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。同類型變電所采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，有利于系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備檢修。 在一次部分設(shè)計(jì)中采用的 方案 是 ： 110KV側(cè) 采用單母分段式接線 35KV側(cè)及 10KV側(cè)均采用單母分段式接線 選擇此種接線形式的分析與評(píng)價(jià)： 優(yōu)點(diǎn)： 用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電； 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和不致使大面積停電。 缺點(diǎn)： 當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的問(wèn)路都要在檢修期間內(nèi)停電； 當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越； 擴(kuò)建時(shí)向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 系統(tǒng)接線圖如下： 圖（ 31） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 10 四、 短路電流計(jì)算 一、 概述 短路的原因 1）電氣設(shè)備或 載流導(dǎo)體 等因絕緣老化、遭受機(jī)械損傷， 雷擊、過(guò)電壓 等原因 引起絕緣損壞； 2）架空線路因大風(fēng)、 導(dǎo)線覆冰引起電桿倒塌等，或因鳥獸跨接裸體導(dǎo)體等； 變壓器 T 1 變壓器 T 2系統(tǒng)一系統(tǒng)二110 KV 母線35 KV 母線10 KV 母線河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 11 3）電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝、 維護(hù)不良 等 所致的設(shè)備缺陷引發(fā)的短路； 4）運(yùn)行人員違反安全 操作規(guī)程而誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，線路或設(shè)備檢修后不拆除接地線直接 加上電壓等 。 計(jì)算短路電流的目的 計(jì)算短路電流的目的 有：保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行、 正確選擇 電氣設(shè)備、校驗(yàn)電氣設(shè)備。 避免在短路電流損壞電氣設(shè)備，如果短路電流過(guò)大，需采用限流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。而該變電站原短路電流由于是在不考慮電纜電阻的情況下計(jì)算的 ,這樣會(huì)致使在選擇和校驗(yàn)設(shè)備上產(chǎn)生誤差，造成設(shè)備損壞和運(yùn)行不當(dāng)。所以 ,為了變電站更加安全的運(yùn)行 ,在短路電流上我們需考慮電 纜電阻。 短路電流的危害 所謂短路，就是電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地直接發(fā)生通路的情況。在電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在回路中短路電流比額定電流大幾倍至幾十倍。短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升，有可能致使損壞設(shè)備和電纜；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響其正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，會(huì)造成發(fā)電機(jī)失去同步，致使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。 短路 的 種類 1）三相短路。 2）兩 相短路。 3）兩相短路接地。 4）單相短路（接地）。 三相短路是對(duì)稱短路，此時(shí)三相電流和三相電壓仍然是對(duì)稱的，只是三相電流特大。除三相短路外的其他短路都是不對(duì)稱性短路，每相電流和電壓數(shù)值不相等，相角也不同。 短路電流的暫態(tài)過(guò)程 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，由于短路回路存在著電感，電流不能突變，因此有一個(gè)暫態(tài)過(guò)程。短路電流隨時(shí)間變化，最后達(dá)到穩(wěn)定值。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 12 短路全電流 id由對(duì)稱的周期分量 zi 和不對(duì)成的非周期分量 fi 兩部分合成，即 d z fi i i??。周期分量 zi 先開始衰減，然后逐漸增加到穩(wěn)態(tài)值 i? 。非周期分量按指數(shù)規(guī)律衰減，其衰減時(shí)間常數(shù)為 。 計(jì)算各短路電流的目的 1） 短路沖擊電流 chi ：用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線的動(dòng)穩(wěn)定。 2） 短路全電流最大有效值 Ich（第一周期短路全電流有效值）：用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線的動(dòng)穩(wěn)定。 3）超瞬變短路電流有效值 I′：用來(lái)作繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器的短流量。 4） 短路后 秒后的短路電流周期分量有效值 ：用來(lái)校驗(yàn)斷路器的斷流量。 5）穩(wěn)態(tài)短路電流有效值 I? ：用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流部分的熱穩(wěn)定。 6） 短路后 后的短路容量 ：用來(lái)校驗(yàn)斷路器的遮斷容量。 二、 短路計(jì)算 計(jì)算系統(tǒng)電抗 短路電流的標(biāo)幺值計(jì)算法 短路電流計(jì)算 ,根據(jù)電力 系統(tǒng)的實(shí)際情況 ,可以采用標(biāo)幺值或有名值計(jì)算 ,那 種方法方便就采用那種方法 .在高壓系統(tǒng)中通常采用標(biāo)幺值計(jì)算 . 所謂標(biāo)幺值 ,是實(shí)際值與基準(zhǔn)值之比 . 標(biāo)幺值沒(méi)有單位 .設(shè)所選頂 \定的基準(zhǔn)值電壓 ,基準(zhǔn)電流 ,基準(zhǔn)容量及基準(zhǔn)電抗分別為 jU ,jI , jS , jX ,則這一元件的各已知量的標(biāo)幺值分別為 j jUU U? ?,J jSS S? ?, 3 jJ JjUIIIIS? ?? 233/3j j jj j j jjjI X I X SXXXX U UUI? ? ? ? ? 式 中： S、 U、 I、 X以有名單位表示的容量 (MVA)、 電壓 (KV)、 電流 (KA) 、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 13 電抗 ??? ； jS 、 jU 、 jI 、 jX 以基準(zhǔn)量表示的容量 (KVA)、 電壓 (KV)、 電流 (KA)、電抗 ??? 。 基準(zhǔn)容量的選擇：在設(shè)計(jì)任務(wù)書里已經(jīng)規(guī)定 Sj=100MVA； 基準(zhǔn)電壓的選擇： 為了計(jì)算方便 選為各電壓等級(jí)的平均額定電壓，即 Uj=Up