【正文】 t to protect, the voltage transformer is protected, the bus bar is protected, prevent the thunder from protecting. Thus finished electric designs o f the part two times of 110kV.河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 4 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 5 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 2021 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 2021 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 6 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 10351 1 0 ???? )3 7 . 3 1 ( M V AQ 10351 1 0 r???? 由以上 式子可以得出： )( 2235 MWj ????? )( 2210 MWj ????? 6 9 .8 1 ( M W )SSS 10351 1 0 ??? 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 7 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 1 2 3 1 2 31% ( % % % )2s s s sU U U U? ? ?=11 2 1 2 2 3 3 11% ( % % % )2s s s sU U U U? ? ?= 3 2 3 3 1 1 21% ( % % % )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 8 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 9 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 10 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 11 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 12 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； 與其相應(yīng)的基準(zhǔn)電流 Ij 和基準(zhǔn)電抗 Xj,均可由這兩個(gè)基準(zhǔn)值導(dǎo)出。 基準(zhǔn)電流計(jì)算公式：