【正文】 電力工程課程設(shè)計(jì)實(shí)例畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄摘要 2Abstract 3目錄 4第一章 主變壓器選型 5 概述 5 主變臺(tái)數(shù)的選擇 5第二章 電氣主接線的選擇 10 10　主接線接線方式選擇 13第三章 短路電流計(jì)算目的、條件及一般規(guī)定 17 短路電流計(jì)算的目的和條件 18 一般規(guī)定 18 20第四章 主要電氣設(shè)備選擇 26 電氣設(shè)備選擇的一般原則 26 29 34 36 36 37 110kV斷路器的選擇 37 38第五章 主變壓器繼電保護(hù)的配置及整定計(jì)算 70 70 72 75結(jié)論 76致謝 77參考文獻(xiàn) 78附錄 79各主要電氣設(shè)備選擇結(jié)果一覽表 79第一章 主變壓器選型 概述變壓器是變電所中的主要電器設(shè)備之一，它的主要作用是變換電壓以利于功率的傳輸，電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后，可以減少線路損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到遠(yuǎn)距離送電的目的。而降壓變壓器則將高電壓降低為用戶(hù)所需的各級(jí)低電壓，以滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。因此，主變的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)的緊密程度，同時(shí)兼顧負(fù)荷的增長(zhǎng)速度等方面，并根據(jù)電力系統(tǒng)5—10年發(fā)展規(guī)劃，綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如主變?nèi)萘窟x擇得過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便。設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益。若容量選擇得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響變壓器的使用壽命,同時(shí)還限制了變電所負(fù)荷的需要，顯然技術(shù)上是不合理的。在生產(chǎn)上電力變壓器有制成單相，三相，雙繞組，三繞組，自耦，分裂變壓器等。在選擇變壓器時(shí)，要根據(jù)原始資料和所設(shè)計(jì)的變電站的自身特點(diǎn)，在滿(mǎn)足變壓器可靠性的前提下，充分考慮到經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇主變壓器。 主變臺(tái)數(shù)的選擇 由原始資料可知，我們本次設(shè)計(jì)的變電站是一個(gè)110kV變電站，主要是接受35kV和10kV線路的電能，通過(guò)主變向110kV電網(wǎng)輸送，是一個(gè)較為重要的區(qū)域性變電站。由于35KV、10KV進(jìn)線回路多，匯聚到變電站的容量大，停電后對(duì)小水電電力生產(chǎn)及整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成重大影響。因此，選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性。為了提高供電的可靠性，防止因一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)影響整個(gè)變電站的供電，變電站中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，互為備用，可以避免因主變檢修或故障而造成對(duì)用戶(hù)的停電。若變電站裝設(shè)三臺(tái)主變，雖然供電可靠性有所提高，但是投資較大，接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，增大了占地面積和配電設(shè)備及繼電保護(hù)的復(fù)雜性，并帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作的許多復(fù)雜化，并且會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過(guò)大，不宜選用輕型設(shè)備?？紤]到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障的幾率較小，適合遠(yuǎn)期電力供應(yīng)的增長(zhǎng)和擴(kuò)建的需要，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)由另一臺(tái)主變壓器可輸送全部小水電電力的65%以上（遠(yuǎn)期為55%以上），能保證正常供電，故可選擇兩臺(tái)主變壓器。主變壓器容量確定的要求1 ) ．主變壓器容量一般按變電站建成后5 一10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10 一20 年的負(fù)荷發(fā)展。2 ) ．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)于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在設(shè)計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷：對(duì)一般性變電站停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量就能保證全部負(fù)荷的60 %70 ％。S 總=， 由于上述條件所限制。故選兩臺(tái)63000KVA 的主變壓器就可滿(mǎn)足負(fù)荷需求。具有三種電壓等級(jí)的變電站中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15 ％以上或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器采用三饒組。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓減少電壓波動(dòng)所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對(duì)電力系統(tǒng)一般要求10kV 及以下變電站采用一級(jí)有載調(diào)壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國(guó)110kV 及以上電壓變壓器繞組都采用丫。連接；35kV 采用Y連接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地。35kV 以下電壓變壓器繞組都采用Y連接。1 、方案一：?jiǎn)闻_(tái)三相三繞組變壓器，型號(hào)SFSZ9120000 /110 , 電壓等級(jí)110 / 35 / 10 。2 、方案二：兩臺(tái)三相雙繞組變壓器，其中一臺(tái)型號(hào)為SFSZ990000 /110，電壓等級(jí)110 /35 ；另一臺(tái)為SFSZ9`20000 /110 ，電壓等級(jí)110 /10 。3 、方案三：四臺(tái)三相雙繞組變壓器，其中兩臺(tái)型號(hào)為SFSZ990000 / 110 ，電壓等級(jí)1 10 / 3 8 .5 ；另兩臺(tái)型號(hào)為SFSZ930000 / ， /10 。4 、方案四：兩臺(tái)三相三繞組變壓器，型號(hào)為SFSL 一63000 / 63000 / 63000 ，電壓等級(jí)110/ 35 / 10。主變方案技術(shù)比較方案比較方案一方案二方案三方案四優(yōu)點(diǎn)接地簡(jiǎn)單占地面積小接線簡(jiǎn)單運(yùn)行可靠，靈活性高運(yùn)行可靠，靈活性高缺點(diǎn)運(yùn)行可靠，靈活性高但不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需要運(yùn)行可靠，靈活性高但不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需要選用變壓器多，維護(hù)工作量大110KV 終端變電所有重要的Ⅰ，Ⅱ類(lèi)負(fù)荷，為滿(mǎn)足運(yùn)行的可靠性和靈活性，應(yīng)選擇兩臺(tái)以上變壓器，因此選擇方案三、方案四進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析。、參數(shù)選擇1，方案三，如圖35KV 負(fù)荷由兩臺(tái)電壓為11OKV / 35KV 變壓器供電，其中一臺(tái)主變事故停運(yùn)后，另一臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)保證35KV 用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)全部負(fù)荷的供電。35KV 用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)全部總?cè)萘浚篠35=50 ( MVA ) ，因此可選擇兩臺(tái)SFPSZ9 90000 / 110 型三相三繞組有載調(diào)壓變壓器，接線組別：YN，d11。10KV 負(fù)荷由兩臺(tái)電壓為35KV /1OKV 變壓器供電，其中一臺(tái)主變事故停運(yùn)后，另一臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)保證10KV 用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)全部負(fù)荷的供電。10KV 用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)全部總?cè)萘浚篠10=25 ( MVA ) ，因此可選擇兩臺(tái)SFSZ9 30000 / 110 型三相三繞組有載調(diào)壓變壓器，接線組別：YN，d11。，如圖所有負(fù)荷均由兩臺(tái)電壓為110KV / 35KV / 1 OKV 變壓器供電，其中一臺(tái)主變事故停運(yùn)后，另一臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)保證所有用戶(hù)的70 ％全部負(fù)荷的供電。用戶(hù)的70 ％全部總?cè)萘浚篠110= ( MVA ) ，因此可選擇SFSL63000 / 110 型三相三繞組有載調(diào)壓變壓器，接線組別：YN , Yn0, d11 。主變110KV 、35KV 、10KV 三側(cè)容量分別為100 % / 100 % / 100 ％。( 1 ）方案三：主變額定電壓空載電流空載損耗負(fù)載損耗阻抗電壓SFPSZ990000/110110/35%74KW330KWSFSZ930000/3535/10%70KW( 2 ）方案四：型號(hào)及容量（KVA）額定電壓（KV）連接組別損耗（KW）阻抗電壓U（%）空載電流（%）重量（t）短路高中高低中低高中高低中低SFSL63000121+%/+%/YNYn0d1184410410260105105主變方案經(jīng)濟(jì)比較主變及其附屬設(shè)備綜合投資比較( 1 ）方案三：SFPSZ990000 /110 主變兩臺(tái)，2x440=880萬(wàn)元SFSZ912500 /110 主變兩臺(tái)，2xll0=220 萬(wàn)元110KVSF6 斷路器戶(hù)外間隔四個(gè)，=35KV 斷路器戶(hù)外間隔兩個(gè)，=10KV 斷路器戶(hù)內(nèi)間隔兩個(gè)，=18 .2萬(wàn)元綜合投資：。( 2 ）方案四：SFSL 63000 / 110 主變兩臺(tái)，2x400=800 萬(wàn)元110KVSF6 斷路器戶(hù)外間隔兩個(gè)， =35KV 斷路器戶(hù)外間隔兩個(gè)，=10KV 斷路器戶(hù)內(nèi)間隔兩個(gè)，=綜合投資：972 萬(wàn)元。 方案三方案四綜合投資972萬(wàn)元年運(yùn)行費(fèi)用226萬(wàn)元從上表比較可知，方案四比較方案三不管在綜合投資方面，還是在年運(yùn)行費(fèi)用都要經(jīng)濟(jì)，因此決定選用方案四兩臺(tái)SFSL63000 /110三相線圈變壓器。第二章 電氣主接線的選擇電氣主接線是變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電站本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)和控制方式的擬訂有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線。在選擇電氣主接線時(shí)，應(yīng)以下列各點(diǎn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)：變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，負(fù)荷大小和重要性等條件確定，并且滿(mǎn)足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。一、可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線首先應(yīng)滿(mǎn)足這個(gè)要求。主接線可靠性的具體要求：斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電。斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部或部分二級(jí)負(fù)荷的供電。盡量避免發(fā)電廠，變電所全部停運(yùn)。二、靈活性。主接線應(yīng)滿(mǎn)足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。１、調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿(mǎn)足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。２、檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶(hù)的供電。３、擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過(guò)度到最終接線，在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下投入新設(shè)備并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。三、經(jīng)濟(jì)性 　　主接線在滿(mǎn)足可靠性、靈活性要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。１、投資?、僦鹘泳€應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。②要能使繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備控制電纜。③要能限制短路電流、以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電纜。④如能滿(mǎn)足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求，110KV及以下終端或分支變電所可采用簡(jiǎn)單電器。２、占地面積小，主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。３、電能損失少，經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的種類(lèi)（比如繞組、三繞組、自耦變壓器），容量、數(shù)量，要避免兩次變壓而增加電能損失。 　電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電站具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線較多時(shí)（一般超出4回），為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。本次所設(shè)計(jì)的變電所110kV出線有2回，35kV進(jìn)出線有6回，10kV進(jìn)出線有8回，所以采用有母線的連接。優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線或母線隔離開(kāi)關(guān)等）故障時(shí)檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電，單母線可用隔離開(kāi)關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障的母線段分開(kāi)后才能恢復(fù)非故障母線的供電。適用范圍：６～１０kＶ配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)５回；３５～６３kＶ配電裝置出線回路數(shù)不超過(guò)３回；１１０～２２０kＶ配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)２回。 單母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路，兩段母線可看成是兩個(gè)獨(dú)立電源，提高了供電的可靠性，可對(duì)重要用戶(hù)供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線繼續(xù)工作。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)接在該段母線上的所有支路，使之停止工作。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)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。適用范圍：１）６～１０kＶ配電裝置出線回路數(shù)為６回及以上時(shí)； 2）35kV配電裝置出線回路數(shù)為4~8回時(shí)； 3）110~220kV配電裝置出線回路數(shù)為3~4回時(shí)。 單母分段帶旁路母線這種接線方式在進(jìn)出線不多，容量不大的中小型電壓等級(jí)為35~110kV的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。 橋型接線１、內(nèi)橋形接線優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。缺點(diǎn)：變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，影響一回線路的暫時(shí)停運(yùn)；橋連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行；出線斷路器檢修時(shí)，線路需較長(zhǎng)時(shí)期停運(yùn)。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，變電所并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長(zhǎng)，故障率較高的情況。２、外橋形接線優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。缺點(diǎn)：線路的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)　　　　　　　　　　　變壓器暫時(shí)停運(yùn)。高壓側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器較長(zhǎng)時(shí)期停運(yùn)。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，變電所并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較少的情況。 角形接線優(yōu)點(diǎn)：投資省，平均每回路只需裝設(shè)一臺(tái)斷路器。設(shè)有匯流母線，在接線的任一段上發(fā)生故障，只需切除這一段及與其相連接的元件，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響小。接線成閉合環(huán)形，在閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，可靠性、靈活性較高，每回路由兩臺(tái)斷路器供電，任一臺(tái)斷路器檢修，不需中斷供電，也不需旁路設(shè)施，隔離開(kāi)關(guān)只作為檢修時(shí)隔離之用，以減少誤操作可能性。占地面積小。缺點(diǎn)：任一臺(tái)斷路器檢修，都成開(kāi)環(huán)運(yùn)