【正文】 （ 1） 變電站電氣主接線的設計 （ 2） 主變壓器的選擇 （ 3） 短路電流的計算 （ 4） 電氣設備的選擇 畢業(yè)設計（論文） 3 （ 5）配電裝置及電氣總平面設計 （ 6）防雷保護設計 本站負荷計算 根據(jù)初步設計原始資料計算 %)1(c o sn 1it apKS C ?? ?? ? （ ） 式中 —— 某電壓等級的計算負荷 Kt—— 同時系數(shù) 10kV 取 а%—— 該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般取 5% P、 cos? —— 各用戶的負荷和功率因數(shù) 考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃此變電站 10kV 側負荷為 M V A.%)(.). .. .. .. .. .. .. .... .. .(S C773451850800 02750 02800 02800 53780 54750 03780 51800 51800 03080 03?????????????? 考慮到備用情況，因此 本變電 站 的最終綜合用電負荷為： Sm=SC+2+2= 2 變壓器選擇 變壓器繞組與調(diào)壓方式的選擇 （ 1）繞組連接方式 參考《電力工程電氣設計手冊》和相應規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運行。 電壓等級： 110/10kV 線路回數(shù)： 110kV： 2 回，備用 2 回 10kV： 13 回，備用 2 回 電力系統(tǒng)接線簡圖 ： 圖 電力系統(tǒng)接線簡圖 變電站規(guī)模和電力系統(tǒng)情況 （ 1）變電站性質(zhì)： 110kV 變電站。變電站的設計在滿足國家設計標準的基礎上，盡量考慮當?shù)氐膶嶋H情況。設計是否合理，不僅直接影響基建投資、運 行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟效益、設備人身安全密切相關。 變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設備及配電網(wǎng)絡按一定的接線方式所構成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設備的轉(zhuǎn)設場所。 在本變電站的設計中，包括對變電站總體分析和負荷分析、變電站主變壓器的選擇 、電氣主接線、 電氣設備選擇、短路電流計算等部分的分析計算以及 防雷設計。 （ 2） 110kV 最終兩回進線四回出線。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式 有 Y 和△ 型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個繞組是△型的，我國 110kV及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點，所以都需要選擇 NY 的連接方式，而 610kV 側采用△型的連接方式。對于 110kV 及以下的變壓器，以考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應采用三相變壓器。 通過計算本變電站 可選擇額定容量為 的主變壓器。 綜上所述根 據(jù)以上設計原則，本次設計變電站主變確定為雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，相關數(shù)據(jù)如下表所示： 畢業(yè)設計（論文） 5 表 主變壓器的相關數(shù)據(jù) 變壓器型號 SFL731500/110 額定容量 (kVA ) 31500 額定電壓 (kV) 5102518110 .%/.?? 連接組標號 YN， d11 短路阻抗 % 空載電流 % 空載損耗（ kVA） 負載損耗（ kVA） 148 變壓器的冷卻方式 根據(jù)變壓器型號的不同 ,其冷卻方式有：自 然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)等。強迫油循環(huán)冷卻方式，又分強油風冷和強油水冷兩種。 綜上所述， 110kV 變電站冷卻方式宜采用強迫油循環(huán)風冷。不論是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。三級負荷一般只需一個電源供電。 （ 5） 考慮備用容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，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。 根據(jù)《 電力工程電氣設計手冊 (電氣一次部分 ） 》 中有關 規(guī)定： “變電所的電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設備特點等條件確定。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次設備部分在運行中可靠性的綜合。 （ 2） 線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線 路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電 。 （ 2） 調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運行時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事故 時，要能盡快地切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 經(jīng)濟性 主接線的經(jīng)濟性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾，所以應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到 經(jīng)濟合理。主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時應注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。 主接線方案的比較和確定 根據(jù)《電力工程電氣設計手冊 (電氣一次部分 )》的相關要求 ， 110kV 配電裝置出線回路數(shù) 4 回時 ， 可 采用單母線分段的接線、雙母線接線、單母線分段帶旁路接線 ，10kV 配電裝置出線回路數(shù) 10 回及以上時， 可 采用單母線分段的接線 和 雙母線接線 ，在采用單母線分段或雙母線的 35～ 110kV 主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。下面以這兩個方案進行分析比較，確定其主接線的具體形式。任一段母線故障 時，將造成兩段母線同時停電，在判斷故障后，斷開分段隔離開關，完好段即可恢復供電 。檢修母線時，非檢修段可以照常供電，并可對雙回路線路通過其一回給 Ⅰ 、 Ⅱ 類負荷供電，還可通過 倒閘操作經(jīng)旁路母線對檢修段出線負荷最重要的一個用戶繼續(xù)供電。運行方式改變時，倒閘操作繁瑣，不夠靈活。 10kV 側主接線設計 （ 1）初選方案 10kV 側出線回路數(shù)本期為 13 回，最終 15 回， 根據(jù)規(guī)程要求和本所實際情況，10kV 電氣主接線 可以 采用單母線分段接線或雙母線接線 。 ④任一回路中的 QF，如拒動或因故不能操作時，可用母聯(lián)代替操作。 故采用 單母線分段接線 的接線方式 基于上述理由，再考慮到該變電站在電力系統(tǒng)中的地位、建設規(guī)模、負荷性質(zhì)等情況， 在保證供電可靠性的前提下 ,運行靈活性、操作檢修方便，節(jié)約投資，確定：110kV 接線采用單母線分段帶旁路母線的接線， 10kV 接線采用單母線分段接線。因此，本文的短路電流計算都以三相短路為例。應采用（電力系統(tǒng)在最大運行方式下）繼電保護安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計算保護裝置的整定值。 短路電流計算的規(guī)定 為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出 以 下規(guī)定： （ 1） 所有的電源電動勢相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。唯一例外的是電抗器，應該采用加于電抗器端 點的實際額定電壓 ， 因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否則，誤差偏大。有關感應電動機對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動機正在運行時，在母線上發(fā)生三相短路，短路點的電壓立即降低。 短路電流計算的步驟 在工程設計中，短路電流的計算通常采用實用計算曲線法。 （ 2） 兩相短路電流的計算： ???? 21)2( 13 XXI d （ ） ?2X — 歸算到短路點的負序綜合電抗 )2(dI — 兩相短路時短路點的全電流 其各序分量電流值為： ????? 21)2()2(1 1 XXII dd () )2(2)2(1 , dd II — 分別為兩相短路時，短路點短路電流的正負序分量 （ 3） 兩相接地短路電流計算： 畢業(yè)設計（論文） 14 )1,1(120202)1,1()(13 dd IXXXXI ???????? （ ） )1,1(dI — 兩相短路接地時，短路點故障相全電流 )1,1(1dI — 兩相短路接地時，短路點的正序電流分量 ????? 011)1,1(1 //1 XXXI d （ ） ??????200)1,1(1)1,1(2 XXXIIdd （ ） ??????202)1,1(1)1,1(0 XXXIIdd （ ）)1,1(0)1,1(2 , dd II — 分別為兩相接地短路時的負序和零序電流分量。 （ 3） 短路計算點的選擇：短路計算點是指在正常接線方式時，通過電氣設備的短路電流為最大的地點。 短路全電流最大有效值為： ??? = ?? 短路容量為： S= M V AIU B 0 7 ?????? （ 2） d2點短路時， UP=， 等值網(wǎng)絡如圖 。但是，電氣設備和載留導體在正常運行和短路時都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個共同的原則。 。 （Ⅱ） 10kV 側 電網(wǎng)額定電壓 kV10?NSU 由于 10kV 側加上了電抗器，工作電流按電抗器額定電流確定，則進線最大持續(xù)工作電流為 AII 電 抗器Ng 30 00m a x ?? 出線最大持續(xù)工作電流 應按 本側 最大負荷進行考慮和選擇 AU PI NS fg 3 0 0 o s3 a x ??? ??? ? 即： I(10)=3000A。 （ 2）在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣性。故在 110kV 側采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強、絕緣性能強、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。 選擇及校驗計算過程 （Ⅰ） 110kV 側斷路器 （ 1） 額定電壓的選擇 kVUU NSN 110?? UN—— 電氣設備額定電壓， UNS—— 電網(wǎng)額定工作電壓，電氣設備最高工作電壓 Umax≥ Ug=（ Ug為電網(wǎng)最高額定工作電壓）。 （Ⅱ） 10kV 側斷路器 （ 1） 額定電壓的選擇 kVUU NSN 10?? （ 2） 額定電流的選擇 ?NI AI 3000)10max( ? （ 3） 開斷電流選擇 skAtIIIQ kttP kk 222222220 ）（）（ ????????????畢業(yè)設計（論文） 23 kAII Nb r ???? 根據(jù) UN、 Imax、 INbr 以及安裝條件，查設備手冊，可選 ZN10/315040 真空斷路器。 隔離開關的選擇 及校驗 隔離開 關是高壓開關設備的一種，它主要是用來隔離電源，進行倒閘操作的，還可以 拉、合小電流電路 。 （ 4） 隔離開關在跳、合閘時的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度， 以盡可能降低操作時的過電壓 。 （ 4） 根據(jù)熱穩(wěn)定要求 Kt QtI ?2 對選定隔離開關進行熱穩(wěn)定校驗： skAtI t 222 3 96 ）（??? 取繼電保護后備保護動作時間為最不利時間 tpr =， tin =， ta=，計算時間為 tk=tpr+tin+ta=++=＞ 1s 所以可忽略非周期分量熱效應，只需取周期分量熱效應，即 QK = QP。 （ 4） 根據(jù)熱穩(wěn)定要求 Kt QtI ?2 對選定隔離開關進行熱穩(wěn)定校驗： skAtI t 222 2 45 0 0570 ）（??? 取繼電保護后備保護動作時間為最不利時 間 tpr =， tin =， ta=， 計算時間為 tk=tpr+tin+ta=++=＞ 1s 所以可忽略非周期分量熱效應，只需取周期分量熱效應，即 QK = QP。 110kV 母線一般采用軟導體型式。考慮導體最高允許溫度為 +80℃ ， 適應于海拔高度為 1500m 及以下計及日照屋外的軟導體，K? =[6]。 式中 k—— 三相導體等邊三角形 布置取 1，水平布置時取 ； mr—— 導線表面粗糙系數(shù)，管型母線及單股導線取 rm =～