【正文】 ??????????????49第一章 緒 論第一節(jié) 選題背景電力已成為人類歷史發(fā)展的主要動力資源，要科學合理的使用及分配電力，必須從工程的設計來提高電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和運行效率，從而達到降低成本，提高經(jīng)濟效益的目的。變電站是電力系統(tǒng)配電傳輸不可缺少的重要組成部分，它直接影響整個電力網(wǎng)絡的安全和電力運行的經(jīng)濟成本，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)電廠變電所電氣部分的主體，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方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起著決定的作用。目前，110KV、35KV 常規(guī)變電站在城農(nóng)網(wǎng)中仍占有較大的比重，其一次、二次設備都比較落后，繼電保護裝置多為電磁式繼電器組合而成，一般只具有當?shù)乜刂乒δ?，多為有人值班運行方式。隨著電網(wǎng)運行自動化系統(tǒng)的提高,變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)揮著越來越強大的作用,少人或無人值守變電站將成為今后變電運行的主流方式，對原有電站及新建電站實現(xiàn)無人值守勢在必行。對設計人員來講，我們只有不斷提高自身素質(zhì)，才能跟得上電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，為電力事業(yè)的興盛盡一點微薄之力。第二節(jié) 選題意義變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。變電站起變換電壓作用的設備是變壓器，除此之外，變電站的設備還有開閉電路的開關設備，匯集電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護裝置和防雷保護裝置、調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有無功補償設備。本設計針對變電站進行設計，設計內(nèi)容包括：變壓器臺數(shù)和容量的選擇、主接線的選擇、短路電流的計算、主要電器設備的選擇和校驗、繼電保護及變電站防雷等。通過對 110KV 降壓變電所電氣部分的設計，使我明白其目的在于使我們通過這次畢業(yè)設計，能夠得到各方面的充分訓練，結合畢業(yè)設計任務加深了對所學知識內(nèi)在聯(lián)系的理解，并能靈活的運用。第三節(jié) 變電站發(fā)展概況隨著計算機技術的飛速發(fā)展，微型計算機技術在電力系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用，它集變電站中的控制、保護、測量、中央信號、故障錄波等功能于一身， 替代了原常規(guī)的突出式和插件式電磁保護、晶體管保護、集成電路保護。常規(guī)控制、保護裝置已逐步從電力系統(tǒng)中退出，取而代之的則是這種新型的微機監(jiān)控方式，它運用了自動控制技術、微機及網(wǎng)絡通信技術，經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設計，組成計算機的軟硬件設備代替人工,利用變電站中的遠動終端設備來完成對站中設備的遙信、遙測、遙調(diào)、遙控即四遙功能。這就為實現(xiàn)變電站無人值守提供了前提條件。變電站、所綜合自動化和無人值守是當今電網(wǎng)調(diào)度自動化領域中熱門的話題，在當今城、農(nóng)網(wǎng)建設改造中正被廣泛采用。第四節(jié) 設計原始資料一、 變電站的出線變電站的電壓等級為 110kV/35kV/10kV，設兩臺主變，變電站最終規(guī)模的進出線回路數(shù)為：110kV：2 回（雙電源進線）35kV：6 回（終端用戶）10kV： 12 回（終端用戶）二、 負荷情況35kV、10kV 負荷情況見下表。表 11 負荷情況表電壓等級 負荷級別 最大負荷（MW） 合計負荷（MW）I 8II 835kVIII 420I 7II 510kVIII 416站用電 I 三、 線路長度110kV： 架空線，170 公里35kV： 架空線，76 公里10kV： 架空線，27 公里3第二章 電氣主接線設計及短路電流計算第一節(jié) 電氣主接線設計及主變壓器容量選擇一、 電氣主接線方案初選根據(jù) GB5005992《35—110KV 變電站設計規(guī)范》 ，設計任務書中站給資料中要求，變電站的主接線，應根據(jù)變電站在電力網(wǎng)中的地位，出線回路數(shù)，設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應滿足供電可靠，運行靈活，操作檢修方便，節(jié)約投資和便于擴建，同時應滿足以下條件：1．當能滿足運行要求時，變電站高壓側宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。2．35—110KV 線路為兩回以下時，宜采用橋形，線路變壓器組線路分支接線。3．當變電站裝有兩臺主變時，6—10KV 側宜采用分段單母線。線路 12 回及以下時，變電站 10KV 可用雙母線；當不許停電檢修斷路器時，可裝設旁路設施。4．接在母線上的：避雷器和電壓互感器可合用一組隔離開關，對接在變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設隔離開關。根據(jù)以上要求初步選擇主接線如下：（一） 方案一（接線圖見：附錄 A）1．110KV 側、35KV 側和 10KV 側均采用單母分段的接線方式。2．主變?nèi)萘考芭_數(shù)的選擇：2 臺主變?nèi)萘肯嗤?。（二?方案二（接線圖見：附錄 A）1．110KV 側采用橋形接線，35KV 側和 10KV 側采用單母分段的接線。2．主變?nèi)萘考芭_數(shù)的選擇：2 臺主變?nèi)萘客桨敢?。二?主接線方案比較綜上所述，由于方案二采用橋形接線，使用的斷路器比方案一少。主變臺數(shù)、型號、參數(shù)均相同，同時又不降低用電和供電可靠性，又符合現(xiàn)場實際和設計規(guī)程的要求，從經(jīng)濟角度考慮選擇方案二比較合適，達到了工程造價較低，同時考慮了變電站隨著負荷的增加，進行擴建和增容的可能性，因為橋式接線在負荷增加時，可很方便的改造為單母線分段，以適應負荷增加和供電可靠性的要求。同時，從技術角度，方案一中斷路器 斷路器 4 之間及母線發(fā)生短路，則斷路器 斷路器 斷路器 5 分別跳閘，即所有負荷由 1 號主變承擔；方案二中當斷路器 3 至變壓器繞組內(nèi)及斷路器 2 右側發(fā)生短路，則斷路器 斷路器 3 及變壓器中、低側分別跳閘，即所有負荷由 1 號主變承擔。再如，方案一如母線發(fā)生短路，斷路器 斷路器 斷路器 3 分別跳閘，2 號主變停止向負荷供電；方案二中內(nèi)橋4斷路器 2 側母線發(fā)生短路，斷路器 斷路器 2 號主變中、低壓側分別跳閘，停止向負荷供電。由以上分析，方案一和方案二在技術上是相當?shù)?，而從?jīng)濟上講，方案一比方，所以，最終確定方案二為本設計的主接線。三、 主變壓器的選擇1. 運行主變壓器的容量應根據(jù)電力系統(tǒng) 10—20 年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇。由于任務書給定的是一個三個電壓等級的變電站，而且每個電壓等級的負荷均較大，故采用三繞組變壓器 2 臺，運行主變壓器的容量應根據(jù)電力系統(tǒng) 10—20 年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇。并應考慮變壓器正常運行和事故過負荷能力，以變壓器正常的過負荷能力來承擔變壓器遭受的短時高峰負荷，過負荷值以不縮短變壓器的壽命為限。通常每臺變壓器容量應當在當一臺變壓器停用時，另一臺容量至少保證對 60%負荷的供電，并考慮事故過負荷能力選擇變壓器容量，亦即短路時可承擔 100%的負荷。2. 主變?nèi)萘窟x擇 Sn＝ m。(S m 為變電站最大負荷)3. 兩臺主變可方便于運行維護和設備的檢修同時能滿足站用負荷的供電要 兩臺求。：①．相數(shù)的確定為了提高電壓質(zhì)量最好選擇有載調(diào)壓變壓器。②．繞組的確定本站具有三種電壓等級，且通過主變各側繞組功率均達到該變壓器容量的 15%以上，故選三繞組變壓器。③．繞組的連接方式考慮系統(tǒng)的并列同期要求以及三次諧波的影響，本站主變壓器繞組連接方式選用 Y0/Y/△－11。采用“△”接線的目的就是為三次諧波電流提供通路，保證主磁通和相電勢接近正弦波，附加損耗和局過熱的情況大為改善，同時限制諧波向高壓側轉(zhuǎn)移。：考慮變壓器有 倍事故過負荷能力，則 *=78%，即退出一臺時，可以滿足 78%的最大負荷。本站主要負荷占 60%，在短路時（2 小時）帶全部主要負荷和一半左右Ⅰ類負荷。在兩小時內(nèi)進行調(diào)度，使主要負荷減至正常水平。 Sn=（21）?cos=(22+16)/==24783KVA選 SSPSL25000 型，選擇結果如表 21：5表 21 主變壓器參數(shù)表損耗(KW) 阻抗電壓(%)型號及容量(KVA)額定電壓高 /中/低(KV)連接組 空載 短路高中 高低中低空載電流(%)運輸重量(t)備注SSPSL25000 110/△1211 148 6 四、 站用變壓器的選擇由主變壓器容量為 25000KVA，站用電率為 %，可選用變壓器容量。Sn=25000%=125KVA選 SJL1—160 型，選擇結果如表 22：表 22 站用變壓器參數(shù)表損耗(KW)型號及容量(KVA)低壓側額定電壓(KV) 連接組 空載短路阻抗電壓(%)空載電流(%)總重(t)備注SJL1—160 Y/Y012 4 3 第二節(jié) 短路電流計算在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面：在選擇電氣主接線時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設備動穩(wěn)定。在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路的短路電流為依據(jù)。接地裝置的設計，也需要短路電流。一、 短路電流的計算目的1．電氣主設備的選擇和比較62．電氣設備和載流導體的選擇和校驗3．繼電保護整定計算二、 短路電流計算點的確定1．確定原則：計算短路電流時，短路點的選擇，應使站選擇的電氣設備和載流導體通過可能最大的短路電流。2．短路點的確定，根據(jù)以上原則，選擇了 4 個短路點。3．基準值的選?。篠 b＝100MVA Ub 取各側平均額定電壓三、 計算步驟1．選擇計算短路點2．畫等值網(wǎng)絡（次暫態(tài)網(wǎng)絡）圖首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支，線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗 Xd”3．選取基準容量 Sb 和基準電壓 Ub（一般取后級的平均電壓）4．將各元件電抗換算為同一基準值的標么值5．給出等值網(wǎng)絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號6．化簡等值網(wǎng)絡，為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。ndX7．求計算電抗 。jsX8．由運算曲線查出（各電源供給的短路電流周期分量標么值運算曲線只作到=） 。js9．計算無限大容量（或 =3）的電源供給的短路電流周期分量。js10．計算短路電流周期分量有名值和短路容量。11．計算短路電流沖擊值。12．計算異步電動機攻擊的短路電流。13．繪制短路電流計算結果表。四、 變壓器、線路及電抗器的參數(shù)計算（一） 變壓器參數(shù)的計算XB*.1—高壓繞組電抗XB*.2—中壓繞組電抗XB*.3—低壓繞組電抗Ud(12)%—高壓與中壓繞組短路電壓百分值7Ud(13)%—高壓與低壓繞組短路電壓百分值Ud(23)%—中壓與低壓繞組短路電壓百分值1．主變壓器參數(shù)計算由表 21 查明，選 SSPSL—25000 型號參數(shù)：Ud(12)%= Ud(13)%=18 Ud(23)%=Ud1%= 1/2(Ud(12)%+ Ud(13)% Ud(23)%)=1/2(+)=11Ud2%= 1/2(Ud(12)%+ Ud(23)% Ud(13)%)=1/2(+)=Ud3%= 1/2(Ud(23)%+ Ud(13)% Ud(12)%)=1/2(+)=7XB*.1= = (21)251010%???nbdSXB*.2= = (22).2???nbdXB*.3= = (23)25107103???nbdSU3．站用變壓器參數(shù)計算由表 22 查明：選 SJLI—160 型號參數(shù)：Ud%=4XB*.4= =8 (24)%???nbS（二） 線路參數(shù)計算110kV 線路：X L*1 =XOL1 =168 = (25)?2bUS?215035kV 線路：X L*2 =XOL2 =78 = (26)2b210kV 線路：X L*3 =XOL3 =26 = (27)?2bS?2150（三） 電抗器的參數(shù)計算81．出線電抗器電抗標幺值參數(shù)計算：In= X*N = A (28)103max,??NU所以取 In=200 A 由表 42 查得：I b= AXK.* = XK = (29)3????bN2．分段電抗器電抗標幺值參數(shù)計算：In=200 AXK=10查表可得：X K.*=五、 系統(tǒng)網(wǎng)絡化簡依據(jù)本變電站選定的接線方式及設備參數(shù)，進行網(wǎng)絡化簡如下：