【正文】 1 課程論文 變電站（所）電氣一次部分設(shè)計 課 程 名 稱 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 2 目 錄 第一部分 變電站（所）電氣一次部分設(shè)計說明書 一、原始資料 ............................................................................................. 3 二、電氣主接線設(shè)計 ................................................................................ 4 三、主變壓器變的選擇 ............................................................................ 7 四、站（所）用變壓器的選擇 ................................................................ 8 五、高壓電氣設(shè)備選擇 ............................................................................ 9 高壓斷路器的選擇及校驗 .............................................................. 9 隔離開關(guān)的選擇及校驗 .................................................................. 11 電流互感器的選擇及校驗 .............................................................. 12 電壓互感器的選擇及校驗 .............................................................. 14 高壓熔斷器的選擇及校驗 .............................................................. 15 母線選擇及校驗 .............................................................................. 16 電纜選擇及校驗 .............................................................................. 17 六、防雷及過電壓保護(hù)裝置設(shè)計 ............................................................ 17 第二部分 變電站（所）電氣一次部分設(shè)計計算書 一、負(fù)荷計算 ............................................................................................ 19 主變負(fù)荷計算 ................................................................................... 19 站用變負(fù)荷計算 ............................................................................... 19 二、短路電流計算 ................................................................................... 20 三、電氣設(shè)備選擇及校驗計算 ............................................................... 25 高壓斷路器的選擇及校驗 ............................................................... 26 隔離開關(guān)的選擇及校驗 ................................................................... 29 電流、電壓互感器的選擇及校驗 ................................................... 31 高壓熔斷器的選擇及校驗 ............................................................... 33 母線選擇及校驗 ............................................................................... 34 電纜選擇及校驗 ............................................................................... 37 四、防雷保護(hù)計算 ....................................................................................... 37 結(jié)束語 .................................................................................... 39 3 第一部分 變電站（所）電氣一次部分設(shè)計說明書 一、原始資料 （一） （二）建站規(guī)模 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 線路長度 （ km） 35KV 鄉(xiāng)鎮(zhèn)變 1 6000 1 架空 15 汽車廠 4300 2 架空 7 磚廠 5000 1 架空 11 鎮(zhèn)變 2 6000 1 架空 10 備用 2 10KV 體育館 20xx 1 架空 5 紡織廠 1 10000 1 電纜 3 醫(yī)院 500 2 架空 7 化肥廠 1000 1 架空 5 塑料廠 1200 1 架空 10 材料廠 800 2 架空 2 備用 2 待設(shè)變電所 2 30km（ LGJ120） 110KV 架空線 歐 /km 4 （三）環(huán)境條件 變電所位于某城市， 地勢平坦，交通便利，空氣較清潔，區(qū)平均海拔 300 米，最高氣溫 40℃，最低氣溫 5℃，年平均氣溫 23℃。年平均雷電日 55 日 /年， 土壤電阻率高達(dá) 1000? .M （四）短路阻抗 系統(tǒng)作無窮大電源考 慮 二、 電氣主接線設(shè)計 （一） 主接線的設(shè)計原則和要求 1. 主接線的設(shè)計原則 (1) 考慮變電站在電力系統(tǒng)的地位和作用 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電站是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。 (2) 考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模 變電站主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù) 5~10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長速度及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接 線的形式及站連接電源數(shù)和出線回數(shù)。 (3) 考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響 對一、二級負(fù)荷，必須有兩個獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一、二級負(fù)荷不間斷供電；三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。 (4) 考慮主變臺數(shù)對主接線的影響 變電站主變的容量和臺數(shù)，對變電站主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電站，由于其傳輸容量大，對供電可靠性高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電站，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。 (5) 考慮備用量的有無和大小對主接線的影響 發(fā)、送、 變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時是否允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。 2. 主接線設(shè)計的基本要求 根據(jù) 有關(guān) 規(guī)定：變電站電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電站的規(guī)劃容量，負(fù)荷性質(zhì)線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴(kuò)建 等 要求。 (1) 可靠性 所 謂可靠 性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠 性 的客觀 5 標(biāo) 準(zhǔn)是運(yùn)行 實(shí)踐。主接線的可靠性是由其組成元件（包括一次和二次設(shè)備）在運(yùn)行中可靠性的綜合。因此，主接線的設(shè)計，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性并不是絕對的而是相對的，一種主接線對某些變電站是可靠的，而對另一些變電站則可能不是可靠的。 評價 主接線 可靠性的標(biāo)志如下： 1) 斷路器檢修時是否影響供電； 2) 線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運(yùn)線路的回數(shù)和停運(yùn)時間的長短，以及能否保證對重要用戶的 供電； 3) 變電站全部停電的可能性。 (2) 靈活性 主接線的靈活性有以下幾方面的要求 ： 1） 調(diào)度 靈活，操作方便。 可靈活的投入和切除變壓器、線路 ， 調(diào)配電源和負(fù)荷 ； 能夠滿足系統(tǒng)在 正常、事故、 檢修 及 特 殊運(yùn)行 方式下的調(diào)度要求。 2） 檢修 安全。 可方便的停運(yùn)斷路器 、 母線及其繼電器保護(hù)設(shè)備 ， 進(jìn)行安全檢修，且不影響對用戶的供電。 3） 擴(kuò)建 方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已經(jīng)投運(yùn)的變電站進(jìn)行擴(kuò)建，從變壓器直至饋線數(shù)均有擴(kuò)建的可能。所以，在設(shè)計主接線時，應(yīng)留有余地，應(yīng)能 容易 地從初期過度到終期接線 ， 使在擴(kuò)建時，無論一次和二次設(shè)備改造量 最小。 (3) 經(jīng)濟(jì)性 可靠性和靈活性是主接線設(shè)計中在技術(shù)方面的要求，它與經(jīng)濟(jì)性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導(dǎo)致投資增加。所以，兩者必須綜合考慮，在滿足技術(shù)要求前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。 1）投資省。主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護(hù)方式不過于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當(dāng)限制短路電流，以便選擇價格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電站中，應(yīng)推廣采用直降式（ 110/6～ 10kV）變電站和以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓側(cè)斷路器。 2）年運(yùn)行費(fèi)小。年運(yùn)行費(fèi) 包括電能損耗費(fèi)、折舊費(fèi)以及大修費(fèi)、日常小修維護(hù)費(fèi)。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺數(shù)以及避免兩次變壓而增加電能損失。 3）占地面積小。電氣主接線設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在運(yùn)輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器。 4）在可能的情況下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 （二） 主接線的設(shè)計 1. 設(shè)計步驟 電氣主接線設(shè)計，一般分以下幾步： (1) 擬定可行的主接線方案：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在分析原 始資料的基礎(chǔ)上，擬訂出若干可行方案，內(nèi)容包括主變壓器 形式 、臺數(shù)和容量、以及各級電壓配電裝置的接線方式等 ， 并依據(jù)對主接線的要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，保留 2 個技術(shù)上相當(dāng)?shù)妮^好方案。 (2) 對 2 個技術(shù)上 比 較好的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計算。 6 (3) 對 2 個方案進(jìn)行全面的技術(shù)，經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)的主接線方案。 (4) 繪制 最優(yōu)方案 電氣主接線圖。 2. 初步方案設(shè)計 根據(jù)原始資料，此變電站有三個電壓等級： 110/35/10KV ，故可初選三相三繞組變壓器，根據(jù)變電站與系統(tǒng)連接的系統(tǒng)圖知，變電站有兩條進(jìn)線，為保證供電可靠性，可裝設(shè)兩臺主變 壓器。為保證設(shè)計出最優(yōu)的接線方案，初步設(shè)計以下兩種接線方案供最優(yōu)方案的選擇。 方案一： 110KV 側(cè)采用雙母線接線， 35KV 側(cè)采用單母分段接線， 10KV 側(cè)采用單母分段接線。 方案二： 110KV 側(cè)采用單母分段接線， 35KV 側(cè)采用雙母線接線， 10KV 側(cè)采用單母分段。 兩種方案接線形式如下： 圖 1 方案一 7 圖 2 方案二 3. 最優(yōu)方案確定 (1) 技術(shù)比較 在初步設(shè)計的兩種方案中， 方案一： 110KV 側(cè)采用雙母線接線；方案二： 1