【正文】 摘 要 隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電力系統(tǒng)的供電可靠性和穩(wěn)定性的要求日益提高。主要內(nèi)容包括： 查找、搜集了 110kV 變電站相關(guān)的基本資料 ， 并通過(guò)對(duì)基本資料進(jìn)行分析，確定了主變壓 器的臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)； 通過(guò)對(duì)變電站主接線(xiàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，確定了110kV 變電站主接線(xiàn)的類(lèi)型；通過(guò)對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算，得到各電壓等 級(jí)側(cè)的短路電流值，并以此對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、 電壓互感器 、 電流互感器 、母線(xiàn)、避雷器、高壓熔斷器等設(shè)備進(jìn)行了選型 ， 確定主要電氣設(shè)備的型號(hào)及參數(shù)，并進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，然后根據(jù)最大負(fù)荷電流確定繼電保護(hù)裝置 ， 從而完成了110kV 變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。尤其在 110kV 變電站的建設(shè)中 ， 土地資金等資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，存在著重復(fù)建設(shè)、改造困難、工頻電磁輻射、無(wú)線(xiàn)電干擾、噪聲等環(huán)保問(wèn)題以及電能質(zhì)量差等問(wèn)題，這些已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運(yùn)行質(zhì)量的因素，違背了我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 。總的來(lái)說(shuō)，變電所主接線(xiàn)應(yīng)該滿(mǎn)足以下基本 要求：保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量；具有一定的方便性和靈活性；具有經(jīng)濟(jì)性，建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用少，占地面積??；配網(wǎng)自動(dòng)化，變電所無(wú)人化，簡(jiǎn)化主接線(xiàn)；具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。 明確 能源、發(fā)電、變電和輸電的電氣部分 的 概念，能熟練運(yùn)用所學(xué) 的 專(zhuān)業(yè)知識(shí)， 進(jìn)行工程設(shè)計(jì)及計(jì)算，能夠 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求和有關(guān)技術(shù)規(guī)程 設(shè)計(jì)出供電可靠、接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰、操作方便、運(yùn)行靈活、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，并且具有可擴(kuò)建性的變電站 。該變電站周邊已建成鴻飛小區(qū)、萬(wàn)千百貨、航空產(chǎn)業(yè)基地等，變電站其他方向空地已被房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商擬建商品住房，根據(jù)城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則中對(duì)于環(huán)境影響的要求，該地區(qū)屬于 II 類(lèi)地區(qū)（已居住、企業(yè)為主的區(qū)域），對(duì)周?chē)h(huán)境要求較高。 10kV 運(yùn)行方式：正常時(shí)兩段母線(xiàn)同時(shí)分列運(yùn)行，當(dāng)只有一臺(tái)主變運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)可以合上，設(shè)置進(jìn)線(xiàn)備自投和分段備自投裝置。 負(fù)荷計(jì)算 計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇電力系統(tǒng)供電線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)截面、變壓器容量、開(kāi)關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的重要依據(jù)， 根據(jù)已知的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。計(jì)算過(guò)低則可能使供電元件過(guò)熱，加速其絕緣損壞，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常 ,還會(huì)給工程擴(kuò)建帶來(lái)很大的困難。負(fù)荷計(jì)算偏大，則造成設(shè)備的浪費(fèi)和投資的增大。必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去 供電 后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。 10kV 側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表 22 所示 。都是依靠磁場(chǎng)來(lái)傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負(fù)載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)約占全部負(fù)荷的 50%以上。 （ 3） 110kV 及以上電壓線(xiàn)路的充電功率。 無(wú)功補(bǔ)償裝置分為串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置兩大類(lèi)。 靜止補(bǔ)償器有電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。 電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線(xiàn)上。應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。例如對(duì)于重要負(fù)荷應(yīng)采用雙電源或雙回路供電 。在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線(xiàn)及二次設(shè)備，并方便地設(shè)置安全措施，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行和對(duì)其他用戶(hù)的供電。 電氣 主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的 基本 原則 考慮變電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線(xiàn)的主要因素。 考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線(xiàn)回?cái)?shù)多少對(duì)主接線(xiàn)的影響 對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，并且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。而容量小的變電所其傳輸容量小，對(duì)主接線(xiàn)的可靠性、靈活性的要求低。 電氣 主接線(xiàn) 設(shè)計(jì) 的基本形式 及其 特點(diǎn) 電氣 主接線(xiàn)的基本形式可分兩大類(lèi)：有匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式和無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式。 有匯流母線(xiàn)的主接線(xiàn)形式包括單母線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)。 在 610kV 配電裝置中，出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò) 5 回時(shí)，一般采用單母線(xiàn)接線(xiàn)方式，出線(xiàn)回路數(shù)在 6 回及以上時(shí)，采用單母分段接線(xiàn)，當(dāng)短路 電流較大，出線(xiàn)回路較多，功率較大，出線(xiàn)需要帶電抗器時(shí)，可采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)。 各側(cè)主接線(xiàn)方案的擬定 在對(duì)原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)電氣主接線(xiàn)的 安全性、 可靠性、靈活性、及經(jīng)濟(jì)性等基本要求，綜合考慮在滿(mǎn)足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭(zhēng)使其為技術(shù)先進(jìn)、供電可靠安全、經(jīng)濟(jì)合理的主接線(xiàn)方案。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 總之，電氣 主接線(xiàn) 設(shè)計(jì)應(yīng)從可靠性與經(jīng)濟(jì)性 綜合考慮，辯證統(tǒng)一，在滿(mǎn)足技術(shù)要求前提下，盡可能投資省、占地面積小、電能損耗少、年費(fèi)用（投資與運(yùn)行）為最小 [8]。綜合比較 A、 B 兩方案，所以選擇 A 方案單母分段接線(xiàn)為 110KV 側(cè)主接線(xiàn)方案。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 結(jié)論： B 方案一般適用于 10kV 出線(xiàn)為 6 回及以上的裝置中，所以 綜合比較A、 B 兩方案 ,選擇 B 方案單母線(xiàn)分段接線(xiàn)為 10kV 側(cè)主接線(xiàn)方案。它的確定除了依據(jù)原始資料的要求之外，還要根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃、輸送功率的大小、饋線(xiàn)回路的數(shù)量、電壓等級(jí)和接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合合理的分析和選擇。 對(duì)于重要的變電站需要考慮當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量要在過(guò)負(fù)荷允許的范圍內(nèi)，應(yīng)滿(mǎn)足 Ⅰ 類(lèi)和 Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷的供電；對(duì)于一般的變電站，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變應(yīng)能滿(mǎn)足全部負(fù)荷的 70%～ 80%。對(duì)于兩臺(tái)變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量按計(jì)算負(fù)荷的 80%選擇。 待設(shè) 計(jì)變電所為 110kV 降壓變電所，在滿(mǎn)足供電可靠性，同時(shí)減少投資，應(yīng)選用三相變壓器。 聯(lián)接組號(hào) 的確定 并列運(yùn)行的條件是變壓器的連接組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，電力系統(tǒng)采用的聯(lián)結(jié)方式只有星形（ Y）和三角形 (△ )兩種，因此對(duì)于三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)， 110kV 及以上電壓等級(jí)，三相繞組都采用 ―YN‖連接， 35kV 及以下采用―Y‖連接；對(duì)于三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采 用 “ △ ” 連 接，若低電壓側(cè)電壓等級(jí)為 380/220V，則三相繞組采用 “ YN” 連接，在變電站中，為了限制三次諧波，我們選用 ―YNd11‖常規(guī)連接的變壓器連接組別。通過(guò)變壓器的分接開(kāi)關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變變比，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。它的調(diào)壓范圍較大，一般在 15%以上，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng) 反送功率，要求母線(xiàn)電壓恒定，保證供電質(zhì)量情況下，有載調(diào)壓變壓器 可以實(shí)現(xiàn)，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時(shí)，有載調(diào)壓可解決，因此選用有載調(diào)壓變壓器 [10]。因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)備的選擇以及系統(tǒng)運(yùn)行中，都應(yīng)該著眼盡量限制所影響的范圍。 電氣主接線(xiàn)方案的比較和選擇。在設(shè)計(jì) 110KV 及以上電壓等級(jí)的架空輸電線(xiàn)時(shí)，要計(jì)算短路電流，以確定電力線(xiàn)對(duì)臨近架設(shè)的通信線(xiàn)是否存在危險(xiǎn)及干擾影響。 短路電流計(jì)算的原則 用來(lái)驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開(kāi)斷電流的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)本期工程建成后 5～ 10 年的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。 導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開(kāi)斷電流一般按兩相短路驗(yàn)算。 ⑵ 按選好的設(shè)計(jì)接線(xiàn)方式畫(huà)出等值電路圖網(wǎng)絡(luò)圖 。 ⑸ 由運(yùn)算曲線(xiàn)查出短路電流的標(biāo)么值 。 ⑻ 繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表 [12]。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按照正常的工作條件進(jìn)行選擇，并且按照短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 （ 2） 額定電流 。 當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過(guò)一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。 以下 幾種情況可以不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或者動(dòng)穩(wěn)定： A． 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并且在一定時(shí)期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗(yàn)算用的短路電流應(yīng)該按照下列條件確定 。一般按照三相短路驗(yàn)算，若其他種類(lèi)短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)該按照最嚴(yán)重的情況驗(yàn)算。 （ 4） 短路計(jì) 算時(shí)間。該時(shí)間為主保護(hù)時(shí)間和斷路器固有分閘時(shí)間之和[13]。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 高壓斷路器的技術(shù)參數(shù) 額定電壓（ NU ） 額定電壓是指斷路器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)能夠承受的正常工作電壓，額定電壓必須滿(mǎn)足： NSN UU ? （ 61） 最高工作電壓 由于電網(wǎng)不同地點(diǎn)的電壓可能高出額定電壓 10%左右，所以制造廠(chǎng)規(guī)定了斷路器的最高工作電壓。 maxN II ? （ 62） 額定開(kāi)斷電流 （ NbrI ） 額定開(kāi) 斷 電流是指斷路器在額定電壓下能夠正常開(kāi)斷的最大短路電流的有效值。當(dāng)電壓低于額定電壓時(shí)，開(kāi)斷電流比額定開(kāi)端電流有所增大。在三相系統(tǒng)中，它和額定開(kāi) 斷 電流的關(guān)系為： NbrS = 3 NU NbrI （ 64） NU ——斷路器所在電網(wǎng)的額定電壓 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 NbrI ——斷路器的額定開(kāi) 斷 電流 由于 NU 不是殘壓，故額定斷流容量不是斷路器開(kāi)斷時(shí)的實(shí)際容量。滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件為： shes ii ? （ 66） 或 shes II ? （ 67） 熱穩(wěn)定電流（ ti ） 熱穩(wěn)定電流是指在規(guī)定的某一段時(shí)間內(nèi)，允許通過(guò)斷路器的最大短路電流。 kdt 越小，越有利于減小短路電流對(duì)電氣設(shè)備的危害、縮小故障 范圍 、保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的條件為： dz22t tItI ?? （ 68） 全開(kāi)斷（分閘）時(shí)間（ kdt ） 全開(kāi)斷時(shí)間是指斷路器接到分閘命令瞬間起到各相電弧完全熄滅為止的時(shí)間間隔，它包括斷路器固有分閘時(shí)間 gft 和燃弧時(shí)間 ht ，即 ： kdt = gft + ht （ 69） 斷路器固有分閘時(shí)間是指斷路器接到分閘命令瞬間到各相觸頭剛剛分離的時(shí)間；燃弧時(shí)間是指斷路器觸頭分離瞬間到各相電弧完全熄滅的時(shí)間。斷路器的額定關(guān)合電流 Ncli 不應(yīng)小于短路電流的最 大沖擊電流shi ， 即： Ncli ? shi （ 65） 動(dòng)穩(wěn)定電流（ esi ） 動(dòng)穩(wěn)定電流是指斷路器在合閘位置時(shí)，允許通過(guò)的短路電流最大峰值。I ，即： NbrI ? 39。開(kāi)斷電流與電壓有關(guān)。斷路器長(zhǎng)期通過(guò)額定電流時(shí)，各部分的發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許的值。高壓斷路器最大特點(diǎn)是能夠斷開(kāi)電氣設(shè)備中負(fù)荷電流和短路電流。該時(shí)間用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備在短路狀態(tài)下的熱穩(wěn)定，其值為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間之和。在計(jì)算電路圖中，同電位的各短路點(diǎn)的短路電流值相等，但是通過(guò)各支路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的不同位置而不同。按照工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并且考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃；其接線(xiàn)應(yīng)該采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線(xiàn)方式，但不考慮在切換過(guò)程中可能短時(shí)并列的接線(xiàn)方式。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 C． 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可以不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。 （ 2） 電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)，電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件。額定電流應(yīng)不小于該回路的各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流。通常規(guī)定，一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的 ～ 倍，而電網(wǎng)運(yùn)行電壓的波動(dòng)范圍，一般不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的 倍。 電纜阻抗： 0 0 ???? XX ? (51) 短路容量 : M V AXUS Boc 16530080115 212 110 ??? .// (52) 則三相短路電流周期分量有效值 ： kAUSIBock 110)3( 1 ????? (53) 三相短路沖擊電流最大值 ： 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 kAIi ksh )3( 1 ????? (54) 短路沖擊電流有效值 ： kAII ksh )3( 1 ????? (55) k2 點(diǎn)短路（ 10kV側(cè)短路電流計(jì)算） M V A169 6 8 31 2 5 2 0P 2212 ??? (56) 10B12 ????? (57) 電 纜線(xiàn)路上電壓損耗不得超過(guò)母線(xiàn)電壓的 10%， 因此，出線(xiàn)電纜阻抗最大值為 ： ??X ? 。 ⑺ 計(jì)算短路電流的沖擊值 。 ⑶ 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看為無(wú)限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量