【正文】 目錄第一章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)第二章 負(fù)荷分析第三章 變壓器的選擇第四章 無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇第五章 電氣主接線的選擇與方案比較第六章 各級(jí)電氣配置的選擇第七章 短路電流計(jì)算結(jié)果及目的第八章 繼電保護(hù)規(guī)劃及整定 第一章：畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、 設(shè)計(jì)題目110KV降壓變電站部分的設(shè)計(jì)二、 所址概況 地理位置及地理?xiàng)l件的簡(jiǎn)述變電所位于某城市， 地勢(shì)平坦，交通便利，空氣污染輕微，區(qū)平均海拔200米，最高氣溫40℃，最低氣溫18℃，年平均氣溫14℃，最熱月平均最高氣溫30℃，土壤溫度25℃。三、系統(tǒng)情況如下圖∽с待設(shè)變電所10KV230km110KV4240MVA4200MW(1200MW)75km80km220KVXc=Sj=1000MVA2120MVAcosΨ=Xd″=注：括號(hào)內(nèi)為最小主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期1020年負(fù)荷發(fā)展。對(duì)城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。根據(jù)變電所所帶負(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)荷的變電所，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(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)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70％80％。此變電所是一般性變電所。有以上規(guī)程可知，此變電所單臺(tái)主變的容量為：S=ΣS2*=*=所以應(yīng)選容量為40000KVA的主變壓器。運(yùn)行方式 四、負(fù)荷情況：電壓負(fù)荷名稱(chēng)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鄉(xiāng)鎮(zhèn)變160001架空15鄉(xiāng)鎮(zhèn)變270001架空8汽車(chē)廠43002架空7磚廠50001架空1110KV鄉(xiāng)區(qū)變10003架空5紡織廠17001電纜3紡織廠28002架空7紡織廠36001架空4加工廠7001架空5 材料廠8002架空2五、設(shè)計(jì)任務(wù) 負(fù)荷分析及主變壓器的選擇。 電氣主接線的設(shè)計(jì)。 變壓器的運(yùn)行方式以及中性點(diǎn)的接地方式。 無(wú)功補(bǔ)償裝置的形式及容量確定。 短路電流計(jì)算（包括三相、兩相、單相短路） 各級(jí)電壓配電裝置設(shè)計(jì)。 各種電氣設(shè)備選擇。 繼電保護(hù)規(guī)劃。 主變壓器的繼電保護(hù)整定計(jì)算。六、 設(shè)計(jì)目的總體目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)各科知識(shí)，獨(dú)立分析各解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。第二章：負(fù)荷分析一、 負(fù)荷分類(lèi)及定義 一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計(jì)損壞，且難以挽回，帶來(lái)極大的政治、經(jīng)濟(jì)損失者屬于一級(jí)負(fù)荷。一級(jí)負(fù)荷要求有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。 二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成設(shè)計(jì)局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長(zhǎng)時(shí)間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報(bào)廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級(jí)負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電。但當(dāng)兩回線路有困難時(shí)（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專(zhuān)用架空線路供電。 三級(jí)負(fù)荷：不屬于一級(jí)和二級(jí)的一般電力負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)特殊要求，允許較長(zhǎng)時(shí)間停電，可用單回線路供電。二、 本設(shè)計(jì)中的負(fù)荷分析市鎮(zhèn)變2：市鎮(zhèn)變擔(dān)負(fù)著對(duì)所轄區(qū)的電力供應(yīng)，若中斷供電將會(huì)帶來(lái)大面積停電，所以應(yīng)屬于一級(jí)負(fù)荷。煤礦變：煤礦變負(fù)責(zé)向煤礦供電，煤礦大部分是井下作業(yè)，例如：煤礦工人從礦井中的進(jìn)出等等，若煤礦變一旦停電就可能造成人身死亡，所以應(yīng)屬一級(jí)負(fù)荷?；蕪S：化肥廠的生產(chǎn)過(guò)程伴隨著許多化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，一旦電力供應(yīng)中止了就會(huì)造成產(chǎn)品報(bào)廢，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，所以應(yīng)屬于一級(jí)負(fù)荷。磚廠：磚廠的生產(chǎn)過(guò)程與電的聯(lián)系不是非常緊密，若終止電力供應(yīng)，只會(huì)造成局部破壞，生產(chǎn)流程混亂，所以應(yīng)屬于三級(jí)負(fù)荷。鎮(zhèn)區(qū)變：鎮(zhèn)區(qū)變擔(dān)負(fù)著對(duì)所轄區(qū)域的電力供應(yīng)，若中止鎮(zhèn)區(qū)變的電力供應(yīng)，將會(huì)帶來(lái)大面積停電，帶來(lái)極大的政治、經(jīng)濟(jì)損失，所以應(yīng)屬于一級(jí)負(fù)荷。機(jī)械廠：機(jī)械廠的生產(chǎn)過(guò)程與電聯(lián)系不是非常緊密，若中止供電，不會(huì)帶來(lái)太大的損失，所以應(yīng)屬于二級(jí)負(fù)荷。紡織廠2：若中斷紡織廠的電力供應(yīng)，就會(huì)引起跳線，打結(jié)，從而使產(chǎn)品不合格，所以應(yīng)屬于二級(jí)負(fù)荷。農(nóng)藥廠：農(nóng)藥廠的生產(chǎn)過(guò)程伴有化學(xué)反應(yīng)，若停電就會(huì)造成產(chǎn)品報(bào)廢，應(yīng)屬于一級(jí)負(fù)荷。面粉廠：若中斷供電，影響不大，所以應(yīng)屬于三級(jí)負(fù)荷。耐火材料廠：若中斷供電，影響不大，所以應(yīng)屬于三級(jí)負(fù)荷。三、 35KV及10KV各側(cè)負(fù)荷的大小 35KV側(cè)：ΣP1＝6000+7000+4500*2+4300*2+5000＝35600KWΣQ1=6000*+7000*+4500**2+4300**2+ 5000*=19186Kvar 10KV側(cè)：ΣP2＝1000*3+800*2+700+800*2+600+700+800*2＝9800KWΣQ2=1000*3*+700*+800**2+800**2+ 600*+700*+800**2=ΣP＝ΣP1+ΣP2=35600KW+9800KW=45400KWΣQ=ΣQ1+ΣQ2=19186+=所以：ΣS＝（454002+）1/2＝51398KVA考慮線損、同時(shí)系數(shù)時(shí)的容量：ΣS2=51398**=第三章 主變壓器的選擇（參考資料：《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》電器一次部分，第五章：主變壓器選擇）一、主變臺(tái)數(shù)的確定對(duì)于大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。此設(shè)計(jì)中的變電所符合此情況，故主變?cè)O(shè)為兩臺(tái)。二、主變?nèi)萘康拇_定主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期1020年負(fù)荷發(fā)展。對(duì)城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。根據(jù)變電所所帶負(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)荷的變電所，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(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)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70％80％。此變電所是一般性變電所。有以上規(guī)程可知，此變電所單臺(tái)主變的容量為：S=ΣS2*=*=所以應(yīng)選容量為40000KVA的主變壓器。三、主變相數(shù)選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。社會(huì)日新月異，在今天科技已十分進(jìn)步，變壓器的制造、運(yùn)輸?shù)鹊纫巡怀蓡?wèn)題，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。四、主變繞組數(shù)量1）、在具有三種電壓的變電所中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)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，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝備時(shí)，主變壓器宜采用三繞組變壓器。根據(jù)以上規(guī)程，計(jì)算主變各側(cè)的功率與該主變?nèi)萘康谋戎担焊邏簜?cè)：K1=(35600+9800)*中壓側(cè)：K2=35600*低壓側(cè)：K3=9800*由以上可知此變電所中的主變應(yīng)采用三繞組。五、主變繞組連接方式變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有y和△，高、中、低三側(cè)繞組如何要根據(jù)具體情況來(lái)確定。 我國(guó)110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0連接；35KV亦采用Y連接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線接地。35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用△連接。有以上知，此變電站110KV側(cè)采用Y0接線35KV側(cè)采用Y連接，10KV側(cè)采用△接線主變中性點(diǎn)的接地方式：選擇電力網(wǎng)中性點(diǎn)接送地方式是一個(gè)綜合問(wèn)題。它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及對(duì)通信線路的干擾。主要接地方式有：中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和直接接地。電力網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，決定了變壓器中性點(diǎn)的接地方式。電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地與否，決定于主變壓器中性點(diǎn)運(yùn)行方式。35KV系統(tǒng)，IC=10A；10KV系統(tǒng)；IC=30A（采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式）35KV：Ic=UL/350=35*(15+8+10*2+7*2+11)/350=10A10KV：Ic=10*(5*3+7*2+4+5+7*2)/350+10*(2*2+3)/10=30A所以在本設(shè)計(jì)中110KV采用中性點(diǎn)直接接地方式310KV采用中性點(diǎn)不接地方式六、 主變的調(diào)壓方式 《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電器一次部分）第五章第三節(jié)規(guī)定：調(diào)壓方式變壓器的電壓調(diào)整是用分解開(kāi)關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱(chēng)為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5％以?xún)?nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換，稱(chēng)為有栽調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)到+30％。對(duì)于110KV及以下的變壓器，以考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。由以上知，此變電所的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。七、 變壓器冷卻方式選擇參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電器一次部分）第五章第四節(jié)主變一般的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻；強(qiáng)迫有循環(huán)風(fēng)冷卻；強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻；強(qiáng)迫、導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻。大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。故此變電所中的主變采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。附：主變型號(hào)的表示方法第一段：漢語(yǔ)拼音組合表示變壓器型號(hào)及材料第一部分：相數(shù) S三相；D單相第二部分：冷卻方式 J油浸自冷； F油浸風(fēng)冷； S油浸水冷；G干式；N氮?dú)饫鋮s； FP強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻；SP強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻本設(shè)計(jì)中主變的型號(hào)是：SFPSL—40000/110第四章 無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇一、補(bǔ)償裝置的意義無(wú)功補(bǔ)償可以保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率的損耗和電壓損耗，同時(shí)對(duì)增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要意義。二、無(wú)功補(bǔ)償裝置類(lèi)型的選擇（參考資料：教材《電力系統(tǒng)》第五章第四節(jié)：《電力工程電器設(shè)計(jì)手冊(cè)》電器一次部分第九章）無(wú)功補(bǔ)償裝置的類(lèi)型 無(wú)功補(bǔ)償裝置可分為兩大類(lèi)：串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置。 目前常用的補(bǔ)償裝置有：靜止補(bǔ)償器、同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器。常用的三種補(bǔ)償裝置的比較及選擇 這三種無(wú)功補(bǔ)償裝置都是直接或者通過(guò)變壓器并接于需要補(bǔ)償無(wú)功的變配電所的母線上。同步調(diào)相機(jī)： 同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)勵(lì)磁時(shí)運(yùn)行，它向系統(tǒng)提供無(wú)功功率而起到無(wú)功電源的作用，可提高系統(tǒng)電壓。裝有 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機(jī)，能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑地改變輸出或汲取的無(wú)功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。特別是有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置時(shí)，在系統(tǒng)故障情況下，還能調(diào)整系統(tǒng)的電壓，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是同步調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜。它的有功功率損耗較大。小容量的調(diào)相機(jī)每千伏安容量的投入費(fèi)用也較大。故同步調(diào)相機(jī)宜于大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設(shè)。在我國(guó)，同步調(diào)相機(jī)常安裝在樞紐變電所，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。靜止補(bǔ)償器：靜止補(bǔ)償器由電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無(wú)功功率，電抗器可吸收無(wú)功功率，根據(jù)調(diào)壓需要，通過(guò)可調(diào)電抗器吸收電容器組中的無(wú)功功率，來(lái)調(diào)節(jié)靜止補(bǔ)償其輸出的無(wú)功功率的大小和方向。靜止補(bǔ)償器是一種技術(shù)先進(jìn)、調(diào)節(jié)性能、使用方便、經(jīng)紀(jì)性能良好的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。靜止補(bǔ)償器能快速平滑地調(diào)節(jié)無(wú)功功率，以滿足