【正文】 （ 1） 變電站電氣主接線的設(shè)計(jì) （ 2） 主變壓器的選擇 （ 3） 短路電流的計(jì)算 （ 4） 電氣設(shè)備的選擇 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 （ 5）配電裝置及電氣總平面設(shè)計(jì) （ 6）防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 本站負(fù)荷計(jì)算 根據(jù)初步設(shè)計(jì)原始資料計(jì)算 %)1(c o sn 1it apKS C ?? ?? ? （ ） 式中 —— 某電壓等級(jí)的計(jì)算負(fù)荷 Kt—— 同時(shí)系數(shù) 10kV 取 а%—— 該電壓等級(jí)電網(wǎng)的線損率，一般取 5% P、 cos? —— 各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù) 考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃此變電站 10kV 側(cè)負(fù)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(fù)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(shè)計(jì)手冊(cè)》和相應(yīng)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(yùn)行。 電壓等級(jí)： 110/10kV 線路回?cái)?shù)： 110kV： 2 回，備用 2 回 10kV： 13 回，備用 2 回 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖 ： 圖 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)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(shè)計(jì)在滿足國家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，盡量考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。設(shè)計(jì)是否合理，不僅直接影響基建投資、運(yùn) 行費(fèi)用和有色金屬的消耗量，也會(huì)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(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。 變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場(chǎng)所。 在本變電站的設(shè)計(jì)中，包括對(duì)變電站總體分析和負(fù)荷分析、變電站主變壓器的選擇 、電氣主接線、 電氣設(shè)備選擇、短路電流計(jì)算等部分的分析計(jì)算以及 防雷設(shè)計(jì)。 （ 2） 110kV 最終兩回進(jìn)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(gè)繞組是△型的，我國 110kV及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中性點(diǎn)，所以都需要選擇 NY 的連接方式，而 610kV 側(cè)采用△型的連接方式。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。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)鹊纫巡怀蓡栴}，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。 通過計(jì)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(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)變電站主變確定為雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 表 主變壓器的相關(guān)數(shù)據(jù) 變壓器型號(hào) SFL731500/110 額定容量 (kVA ) 31500 額定電壓 (kV) 5102518110 .%/.?? 連接組標(biāo)號(hào) YN， d11 短路阻抗 % 空載電流 % 空載損耗（ kVA） 負(fù)載損耗（ kVA） 148 變壓器的冷卻方式 根據(jù)變壓器型號(hào)的不同 ,其冷卻方式有：自 然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)等。強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式，又分強(qiáng)油風(fēng)冷和強(qiáng)油水冷兩種。 綜上所述， 110kV 變電站冷卻方式宜采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)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(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 （ 5） 考慮備用容量的有無和大小對(duì)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。 根據(jù)《 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) (電氣一次部分 ） 》 中有關(guān) 規(guī)定： “變電所的電氣主接線應(yīng)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(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)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(shè)備部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。 （ 2） 線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線 路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電 。 （ 2） 調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運(yùn)行方式，并且在發(fā)生事故 時(shí)，要能盡快地切除故障，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 經(jīng)濟(jì)性 主接線的經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾，所以應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到 經(jīng)濟(jì)合理。主接線設(shè)計(jì)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(shí)應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。 主接線方案的比較和確定 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) (電氣一次部分 )》的相關(guān)要求 ， 110kV 配電裝置出線回路數(shù) 4 回時(shí) ， 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(shí)， 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(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。下面以這兩個(gè)方案進(jìn)行分析比較，確定其主接線的具體形式。任一段母線故障 時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電，在判斷故障后，斷開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電 。檢修母線時(shí)，非檢修段可以照常供電，并可對(duì)雙回路線路通過其一回給 Ⅰ 、 Ⅱ 類負(fù)荷供電，還可通過 倒閘操作經(jīng)旁路母線對(duì)檢修段出線負(fù)荷最重要的一個(gè)用戶繼續(xù)供電。運(yùn)行方式改變時(shí)，倒閘操作繁瑣，不夠靈活。 10kV 側(cè)主接線設(shè)計(jì) （ 1）初選方案 10kV 側(cè)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(shí)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(dòng)或因故不能操作時(shí)，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(shè)規(guī)模、負(fù)荷性質(zhì)等情況， 在保證供電可靠性的前提下 ,運(yùn)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(jì)算都以三相短路為例。應(yīng)采用（電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下）繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流來計(jì)算保護(hù)裝置的整定值。 短路電流計(jì)算的規(guī)定 為了簡(jiǎn)化短路電流的計(jì)算方法，在保證計(jì)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(dòng)勢(shì)相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢(shì)和電流是對(duì)稱的。唯一例外的是電抗器，應(yīng)該采用加于電抗器端 點(diǎn)的實(shí)際額定電壓 ， 因?yàn)殡娍蛊鞯淖杩雇ǔ１绕渌杩勾蟮亩啵駝t，誤差偏大。有關(guān)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)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(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，在母線上發(fā)生三相短路，短路點(diǎn)的電壓立即降低。 短路電流計(jì)算的步驟 在工程設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算通常采用實(shí)用計(jì)算曲線法。 （ 2） 兩相短路電流的計(jì)算： ???? 21)2( 13 XXI d （ ） ?2X — 歸算到短路點(diǎn)的負(fù)序綜合電抗 )2(dI — 兩相短路時(shí)短路點(diǎn)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(shí)，短路點(diǎn)短路電流的正負(fù)序分量 （ 3） 兩相接地短路電流計(jì)算： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 )1,1(120202)1,1()(13 dd IXXXXI ???????? （ ） )1,1(dI — 兩相短路接地時(shí)，短路點(diǎn)故障相全電流 )1,1(1dI — 兩相短路接地時(shí)，短路點(diǎn)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(shí)的負(fù)序和零序電流分量。 （ 3） 短路計(jì)算點(diǎn)的選擇：短路計(jì)算點(diǎn)是指在正常接線方式時(shí)，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。 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(diǎn)短路時(shí)， UP=， 等值網(wǎng)絡(luò)如圖 。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。 。 （Ⅱ） 10kV 側(cè) 電網(wǎng)額定電壓 kV10?NSU 由于 10kV 側(cè)加上了電抗器，工作電流按電抗器額定電流確定，則進(jìn)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(yīng)按 本側(cè) 最大負(fù)荷進(jìn)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(yīng)具有良好的絕緣性。故在 110kV 側(cè)采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強(qiáng)、絕緣性能強(qiáng)、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(yàn)計(jì)算過程 （Ⅰ） 110kV 側(cè)斷路器 （ 1） 額定電壓的選擇 kVUU NSN 110?? UN—— 電氣設(shè)備額定電壓， UNS—— 電網(wǎng)額定工作電壓，電氣設(shè)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(cè)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(shè)計(jì)（論文） 23 kAII Nb r ???? 根據(jù) UN、 Imax、 INbr 以及安裝條件，查設(shè)備手冊(cè)，可選 ZN10/315040 真空斷路器。 隔離開關(guān)的選擇 及校驗(yàn) 隔離開 關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以 拉、合小電流電路 。 （ 4） 隔離開關(guān)在跳、合閘時(shí)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(shí)的過電壓 。 （ 4） 根據(jù)熱穩(wěn)定要求 Kt QtI ?2 對(duì)選定隔離開關(guān)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)： skAtI t 222 3 96 ）（??? 取繼電保護(hù)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為最不利時(shí)間 tpr =， tin =， ta=，計(jì)算時(shí)間為 tk=tpr+tin+ta=++=＞ 1s 所以可忽略非周期分量熱效應(yīng)，只需取周期分量熱效應(yīng)，即 QK = QP。 （ 4） 根據(jù)熱穩(wěn)定要求 Kt QtI ?2 對(duì)選定隔離開關(guān)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)： skAtI t 222 2 45 0 0570 ）（??? 取繼電保護(hù)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為最不利時(shí) 間 tpr =， tin =， ta=， 計(jì)算時(shí)間為 tk=tpr+tin+ta=++=＞ 1s 所以可忽略非周期分量熱效應(yīng)，只需取周期分量熱效應(yīng)，即 QK = QP。 110kV 母線一般采用軟導(dǎo)體型式?？紤]導(dǎo)體最高允許溫度為 +80℃ ， 適應(yīng)于海拔高度為 1500m 及以下計(jì)及日照屋外的軟導(dǎo)體，K? =[6]。 式中 k—— 三相導(dǎo)體等邊三角形 布置取 1，水平布置時(shí)取 ； mr—— 導(dǎo)線表面粗糙系數(shù)，管型母線及單股導(dǎo)線取 rm =～