【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?jiǎng)恿Y源，要科學(xué)合理的使用及分配電力，必須從工程的設(shè)計(jì)來提高電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和運(yùn)行效率，從而達(dá)到降低成本，提高經(jīng)濟(jì)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(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的安全和電力運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(guān)系著全廠（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(shè)備都比較落后，繼電保護(hù)裝置多為電磁式繼電器組合而成，一般只具有當(dāng)?shù)乜刂乒δ?，多為有人值班運(yùn)行方式。隨著電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化系統(tǒng)的提高,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)揮著越來越強(qiáng)大的作用,少人或無人值守變電站將成為今后變電運(yùn)行的主流方式，對原有電站及新建電站實(shí)現(xiàn)無人值守勢在必行。對設(shè)計(jì)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(diǎn)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(shè)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(shè)備是變壓器，除此之外，變電站的設(shè)備還有開閉電路的開關(guān)設(shè)備，匯集電流的母線，計(jì)量和控制用互感器、儀表、繼電保護(hù)裝置和防雷保護(hù)裝置、調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有無功補(bǔ)償設(shè)備。本設(shè)計(jì)針對變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(jì)算、主要電器設(shè)備的選擇和校驗(yàn)、繼電保護(hù)及變電站防雷等。通過對 110KV 降壓變電所電氣部分的設(shè)計(jì)，使我明白其目的在于使我們通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠得到各方面的充分訓(xùn)練，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)加深了對所學(xué)知識內(nèi)在聯(lián)系的理解，并能靈活的運(yùn)用。第三節(jié) 變電站發(fā)展概況隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它集變電站中的控制、保護(hù)、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(hù)、晶體管保護(hù)、集成電路保護(hù)。常規(guī)控制、保護(hù)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(jī)監(jiān)控方式，它運(yùn)用了自動(dòng)控制技術(shù)、微機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，組成計(jì)算機(jī)的軟硬件設(shè)備代替人工,利用變電站中的遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備來完成對站中設(shè)備的遙信、遙測、遙調(diào)、遙控即四遙功能。這就為實(shí)現(xiàn)變電站無人值守提供了前提條件。變電站、所綜合自動(dòng)化和無人值守是當(dāng)今電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域中熱門的話題，在當(dāng)今城、農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造中正被廣泛采用。第四節(jié) 設(shè)計(jì)原始資料一、 變電站的出線變電站的電壓等級為 110kV/35kV/10kV，設(shè)兩臺主變，變電站最終規(guī)模的進(jìn)出線回路數(shù)為：110kV：2 回（雙電源進(jìn)線）35kV：6 回（終端用戶）10kV： 12 回（終端用戶）二、 負(fù)荷情況35kV、10kV 負(fù)荷情況見下表。表 11 負(fù)荷情況表電壓等級 負(fù)荷級別 最大負(fù)荷（MW） 合計(jì)負(fù)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(shè)計(jì)及短路電流計(jì)算第一節(jié) 電氣主接線設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范》 ，設(shè)計(jì)任務(wù)書中站給資料中要求，變電站的主接線，應(yīng)根據(jù)變電站在電力網(wǎng)中的地位，出線回路數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠，運(yùn)行靈活，操作檢修方便，節(jié)約投資和便于擴(kuò)建，同時(shí)應(yīng)滿足以下條件：1．當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電站高壓側(cè)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(shí)，宜采用橋形，線路變壓器組線路分支接線。3．當(dāng)變電站裝有兩臺主變時(shí)，6—10KV 側(cè)宜采用分段單母線。線路 12 回及以下時(shí)，變電站 10KV 可用雙母線；當(dāng)不許停電檢修斷路器時(shí)，可裝設(shè)旁路設(shè)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(guān)，對接在變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)。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(cè)、35KV 側(cè)和 10KV 側(cè)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＃ǘ?方案二（接線圖見：附錄 A）1．110KV 側(cè)采用橋形接線，35KV 側(cè)和 10KV 側(cè)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(shí)又不降低用電和供電可靠性，又符合現(xiàn)場實(shí)際和設(shè)計(jì)規(guī)程的要求，從經(jīng)濟(jì)角度考慮選擇方案二比較合適，達(dá)到了工程造價(jià)較低，同時(shí)考慮了變電站隨著負(fù)荷的增加，進(jìn)行擴(kuò)建和增容的可能性，因?yàn)闃蚴浇泳€在負(fù)荷增加時(shí)，可很方便的改造為單母線分段，以適應(yīng)負(fù)荷增加和供電可靠性的要求。同時(shí)，從技術(shù)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(fù)荷由 1 號主變承擔(dān)；方案二中當(dāng)斷路器 3 至變壓器繞組內(nèi)及斷路器 2 右側(cè)發(fā)生短路，則斷路器 斷路器 3 及變壓器中、低側(cè)分別跳閘，即所有負(fù)荷由 1 號主變承擔(dān)。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(fù)荷供電；方案二中內(nèi)橋4斷路器 2 側(cè)母線發(fā)生短路，斷路器 斷路器 2 號主變中、低壓側(cè)分別跳閘，停止向負(fù)荷供電。由以上分析，方案一和方案二在技術(shù)上是相當(dāng)?shù)?，而從?jīng)濟(jì)上講，方案一比方，所以，最終確定方案二為本設(shè)計(jì)的主接線。三、 主變壓器的選擇1. 運(yùn)行主變壓器的容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 10—20 年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇。由于任務(wù)書給定的是一個(gè)三個(gè)電壓等級的變電站，而且每個(gè)電壓等級的負(fù)荷均較大，故采用三繞組變壓器 2 臺，運(yùn)行主變壓器的容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 10—20 年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇。并應(yīng)考慮變壓器正常運(yùn)行和事故過負(fù)荷能力，以變壓器正常的過負(fù)荷能力來承擔(dān)變壓器遭受的短時(shí)高峰負(fù)荷，過負(fù)荷值以不縮短變壓器的壽命為限。通常每臺變壓器容量應(yīng)當(dāng)在當(dāng)一臺變壓器停用時(shí)，另一臺容量至少保證對 60%負(fù)荷的供電，并考慮事故過負(fù)荷能力選擇變壓器容量，亦即短路時(shí)可承擔(dān) 100%的負(fù)荷。2. 主變?nèi)萘窟x擇 Sn＝ m。(S m 為變電站最大負(fù)荷)3. 兩臺主變可方便于運(yùn)行維護(hù)和設(shè)備的檢修同時(shí)能滿足站用負(fù)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(cè)繞組功率均達(dá)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(shí)限制諧波向高壓側(cè)轉(zhuǎn)移。：考慮變壓器有 倍事故過負(fù)荷能力，則 *=78%，即退出一臺時(shí)，可以滿足 78%的最大負(fù)荷。本站主要負(fù)荷占 60%，在短路時(shí)（2 小時(shí)）帶全部主要負(fù)荷和一半左右Ⅰ類負(fù)荷。在兩小時(shí)內(nèi)進(jìn)行調(diào)度，使主要負(fù)荷減至正常水平。 Sn=（21）?cos=(22+16)/==24783KVA選 SSPSL25000 型，選擇結(jié)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(yùn)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(jié)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(cè)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(jì)算在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的主要有以下幾個(gè)方面：在選擇電氣主接線時(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。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計(jì)算短路后較長時(shí)間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。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)線的相間和相對地的安全距離。在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路的短路電流為依據(jù)。接地裝置的設(shè)計(jì)，也需要短路電流。一、 短路電流的計(jì)算目的1．電氣主設(shè)備的選擇和比較62．電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn)3．繼電保護(hù)整定計(jì)算二、 短路電流計(jì)算點(diǎn)的確定1．確定原則：計(jì)算短路電流時(shí)，短路點(diǎn)的選擇，應(yīng)使站選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體通過可能最大的短路電流。2．短路點(diǎn)的確定，根據(jù)以上原則，選擇了 4 個(gè)短路點(diǎn)。3．基準(zhǔn)值的選?。篠 b＝100MVA Ub 取各側(cè)平均額定電壓三、 計(jì)算步驟1．選擇計(jì)算短路點(diǎn)2．畫等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支，線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗 Xd”3．選取基準(zhǔn)容量 Sb 和基準(zhǔn)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(zhǔn)值的標(biāo)么值5．給出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號6．化簡等值網(wǎng)絡(luò)，為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。ndX7．求計(jì)算電抗 。jsX8．由運(yùn)算曲線查出（各電源供給的短路電流周期分量標(biāo)么值運(yùn)算曲線只作到=） 。js9．計(jì)算無限大容量（或 =3）的電源供給的短路電流周期分量。js10．計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。11．計(jì)算短路電流沖擊值。12．計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)攻擊的短路電流。13．繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。四、 變壓器、線路及電抗器的參數(shù)計(jì)算（一） 變壓器參數(shù)的計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算81．出線電抗器電抗標(biāo)幺值參數(shù)計(jì)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(biāo)幺值參數(shù)計(jì)算：In=200 AXK=10查表可得：X K.*=五、 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化簡依據(jù)本變電站選定的接線方式及設(shè)備參數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化簡如下：