【正文】 .................................. 40 參考文獻(xiàn) .............................................................................................. 41 致 謝 ................................................................................................. 43 附錄 1 電氣設(shè)備清單表 ......................................................................... 44 附錄 2 變電所總體平面布置圖 ............................................................... 45 第一章 原始資料分析 1 第一章 原始資料分析 ： 建設(shè)一個(gè)變電站要考慮到地理環(huán)境、氣象條件 等因素， 包括 ： ⑴ 年最高溫度、最低溫度 。 ⑵ 主變壓器用兩臺(tái) 。 ⑵ 10kV 側(cè)有 18 回出線，可供選擇的接線方式有： ① 單母線分段 接線 。 。 ② 接線方式： 我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用 “YN”聯(lián)接； 35kV 采用 “Y”聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地 。根據(jù)系統(tǒng)的短路容量進(jìn)行整定計(jì)算 。 主變壓器選擇的原則 主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。 裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開(kāi)一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于全部負(fù)荷 的 60~80%，并應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷供電。 變壓器相數(shù)的確定 電力變壓器按相數(shù)可分為單相變壓器和三相變壓器兩類，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比較，價(jià)格低、占地面積小，而且運(yùn)行損耗可以減少 12～15％。 變壓器 的 連接組別 的確定 變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行。 變壓器調(diào)壓方式的確定 為了保證變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。 該變壓器采用有載調(diào)壓 方式 。 ⑷ 強(qiáng) 迫空氣冷卻， 簡(jiǎn)稱為風(fēng)冷式。電氣主接線又稱電氣一次接線，它是 將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序以及相關(guān)要求繪制 的單相接線圖。 可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。 ⑶ 盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性。電氣主接線應(yīng)該在服從可靠性的基本條件下，接線簡(jiǎn)單，第三章 電氣主接線的選擇 7 操作方便，盡可能的使操作步驟少。 經(jīng)濟(jì)性 通常設(shè)計(jì)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件、盡可能使占地面積少。由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，并且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，在進(jìn)出線數(shù)較多時(shí)（一般超過(guò) 4 回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。 根據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留 23 個(gè)技術(shù)上相當(dāng)、又都能滿足任務(wù)書(shū)要求的方案，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。因而該接線一般適用于線路 較長(zhǎng)（相對(duì)來(lái)說(shuō)線路的故障幾率較大）和變壓器不需要經(jīng)常切換的情況 ， 如圖 31 所示 。 主接線的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)， 10kV 共有 18 回出線，每回出線 負(fù)荷 ， 可供選擇的接線方式有： ⑴ 單母線分段 接線 單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性。 該接線適用于： ① 小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配 電裝置，一般每段母線上所接發(fā)電容量為第三章 電氣主接線的選擇 10 12MW 左右每段母線上出線不多于 5 回。 ⑵ 雙母線接線 雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用。 由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于一下情況： ① 進(jìn)出線回?cái)?shù)較多 、容量較大、出線帶電抗器的 6～ 10kV 配電裝置。 ⑶ 雙母線分段接線 雙母線分段接線不僅能縮小母線故障的停電范圍，而且比雙母線接線的可靠性更高。 6～ 10kV 配電裝置一般不設(shè)置旁路母線 ，特別是當(dāng)采用手車式成套開(kāi)關(guān)柜時(shí)，由于斷路器可迅速置換，可以不 設(shè)旁路 母線 。 1 0 k V1 0 k V 圖 33 單母線分段 第四章 短路電流的計(jì)算 12 第四 章 短路電流的計(jì)算 短路的原因 短路是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）之間未經(jīng)負(fù)載而直接形成閉合回路。如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動(dòng)作；大風(fēng)造成架空線斷線或?qū)Ь€浮冰引起電桿倒塌等。如挖溝損傷電纜，人為的破壞等。雖然三相短路發(fā)生的概率最小，但對(duì)電力系統(tǒng)的影響最嚴(yán)重。 ⑵ 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定。 總之，短路電流計(jì)算是一項(xiàng)很重要的內(nèi)容。例如： ⑴ 兩側(cè)均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相連的出線斷路器和發(fā)電機(jī)、變壓器回路是斷路器，應(yīng)比較斷路器前后的短路時(shí)通過(guò)斷路器的電流值，選擇最大者為短路點(diǎn)。 第四章 短路電流的計(jì)算 14 取最嚴(yán)重的短路情況 ， 分別在 110kV 側(cè)的母線和 35kV 側(cè)的母線上發(fā)生短路（點(diǎn) F1 和點(diǎn) F2 發(fā)生短路） ,則選擇這兩處做短路計(jì)算 ， 如 圖 41 所示 。 1 1 1 0 k VX 1X TX T 1 0 k VF2F1X L X L 圖 44 等值電路 電抗器的型號(hào)為： NKL10300,額定電壓為： U =10kV? ,額定電流為：第四章 短路電流的計(jì)算 17 N=300A? ， 額定電抗 L? 選擇 4%。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。?? 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式 下的最低持續(xù)工作電流 max? ，即 ?? ? max? 由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相器和變壓器在電壓降低 5%時(shí)，輸出功率可保存不變，故其相應(yīng) 回路的 max? 應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相器或變壓器的額定電流的 倍 ； 若變壓器有過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)， max? 應(yīng)按 過(guò)負(fù)荷確定 (～ 2 倍變壓器額定電流 )； 母 線聯(lián) 絡(luò) 斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的 max? 。 一般中小型發(fā)電廠和變電站采用中、慢速斷路器，開(kāi)斷時(shí)間較長(zhǎng)（ ? ），短路電流非周期分量衰減較多，可不計(jì)非周期分量影響，采用起始次暫態(tài)電流 ?校驗(yàn)，即： br?? ? ? 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過(guò)程中，動(dòng)、靜觸頭之間在未接觸時(shí)即有巨大的短路電流流過(guò)，更容易發(fā)生觸頭焊接和遭受電動(dòng)力的損壞，并且斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地在接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)還要求切斷短路電流，因此，額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。滿足熱穩(wěn)定的條件為 2tKtQ?? 式中： KQ 為短路 電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； t t?、 分別為電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。 主要 電氣設(shè)備的選擇 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)是發(fā)電廠與變電站中主系統(tǒng)的重要開(kāi)關(guān)器件。 第五章 電氣設(shè)備的選擇 22 斷路器的選擇 主變壓器 110kV側(cè)的斷路器的選擇 ,已知主變壓器的額定容量為 S =50MVA? ,額定電壓為 U 110KV? ? 。短路電流的熱效應(yīng) kQ 等于周期分量熱效應(yīng) pQ ，即： 2 2 2 22t k / 2 kkk+ 1 0Q = 1 0 . 5 1 0 . 5 . 0 6 2 2 7 . 1 1 5 [( k ) s ]12 t t? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 電氣設(shè)備的 熱效應(yīng) ： 22t = 40 = [ ( k ) s ]? ? ?? ? ? ??? ? ? ? 動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)： 斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流 e s shi =100 k i 5 k A? ? ?,滿足校驗(yàn)要求。 動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)：斷路器的動(dòng)穩(wěn)定電流 e s shi =8 0k i 5 k A? ? ?,滿足校驗(yàn)要求。 電壓互感器的選擇 110kV 側(cè)電壓互感器的 選擇 根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓、最大工作電流和安裝地點(diǎn)的要求，查設(shè)備手冊(cè)， 110kV 側(cè)電壓互感器初步選擇 YDR110 型 ，其技術(shù)參數(shù)如下： 表 58 YDR110 技術(shù)數(shù)據(jù) 型號(hào) 額定電壓 (kV) 準(zhǔn)確等級(jí) /二次繞組額定容量(MVA) YDR110 初級(jí)繞組 次級(jí)繞組 輔助繞組 級(jí) 1 級(jí) 3 級(jí) 110/ 3 母線的選擇 母線的選擇 根據(jù)已知條件，母線上短路時(shí)的短路電流為 ，按照最大持續(xù)工作電流選擇母線。按額定電壓和開(kāi)斷電流進(jìn)行選取。 (1)熔管額定電流的選擇 。支柱絕緣子一般屋內(nèi)采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需要倒裝時(shí)采用懸掛式。 具有導(dǎo)體的穿墻套管額定電流應(yīng)大于或等于回路中最大持續(xù)工作電流，當(dāng)環(huán)境溫度 =40 60 C? ? ? ，導(dǎo)體的 al 85C? ?取 ， ?? 應(yīng)按下式修正，即 第五章 電氣設(shè)備的選擇 28 max8545? ?? ? ? 母線型穿墻套管無(wú)需按持續(xù)工作電流選擇，只需保證套管的型式與穿過(guò)母線的窗口尺寸配合。第六章 配電裝置的選擇 29 第 六 章 配電裝置的選擇 配電裝置是發(fā)電廠和變電站的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中起著接受和分配電能的作用。 ； 、巡視和檢修； ； ； 。 ⑵ 屋外配電裝置的 特點(diǎn)： ① 土建工作量和費(fèi)用較小，建設(shè)周期短； ② 與屋內(nèi)配電裝置相比，擴(kuò)建比較方便； ③ 相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)。通過(guò)配置圖可以了解和分析配電裝置的總體布置方案，統(tǒng)計(jì)所用的主要電氣設(shè)備。屋外配電裝置的結(jié)構(gòu)形式，除與電氣主接線、電壓等級(jí)和電氣設(shè)備類型有密切關(guān)系外，還與地形地勢(shì)有關(guān)。半髙型配電裝置介于髙型和中型之間，具有兩者的優(yōu)點(diǎn)。 10kV配電裝置 10kV 位于低壓側(cè)， 該設(shè)計(jì)中 10kV 母線 采用 單母線分段接線，高壓開(kāi)關(guān)柜的配電裝置， 由于斷 路器可迅速置換， 這樣可以不設(shè)置旁路母線，節(jié)省了投資成本，減少了占地面積。 手車式高壓開(kāi)關(guān)柜是將高壓開(kāi)關(guān)柜中的某些主要電氣設(shè)備（如高壓斷路器、電壓互感器和避雷器等）固定在可移動(dòng)的手車上，另一部分電氣設(shè)備則安裝在固定的臺(tái)架上 。 手車式高壓開(kāi)關(guān)柜的主要新產(chǎn)品有系列 KYN、系列 JYN 等。 如 KYN12 ⑵ JYN 系列手車式高壓開(kāi)關(guān)柜。 ⑴ XGN 系列開(kāi)關(guān)柜，技術(shù)性能高，設(shè)計(jì)新穎。該開(kāi)關(guān)柜具有較高的絕緣水平和防護(hù)等級(jí)，內(nèi)部不采用任何形式的相間和相對(duì)地的隔板及絕緣氣體，二次回路不采用二次插頭。實(shí)踐表明，只有裝設(shè)在每個(gè)電 力元件上的繼電保護(hù)裝置，才有可能完成這個(gè)任務(wù)。 常見(jiàn)的繼電保護(hù)類型有：電網(wǎng)的電流保護(hù)，電網(wǎng)距離保護(hù)，輸電線路縱聯(lián)保護(hù)，自動(dòng)重合閘，電力變壓器保護(hù) ，發(fā)電機(jī)保護(hù)，母線保護(hù)。 變壓器的縱差動(dòng)保護(hù) ⑴ 躲過(guò)外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流，整定式為 set rel =? ? ? 第七章 繼電保護(hù)的配置 34 式中 rel? ——可靠性數(shù)，取 ； ? ——外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流。在最大負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可取變壓器 的額定電流。 第七章 繼電保護(hù)的配置 35 主變壓器的過(guò)電流保護(hù) 保護(hù)動(dòng)作后，跳開(kāi)變壓器兩側(cè)的斷路器，保護(hù)的啟動(dòng)電流按照躲過(guò)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定，即： .maxrelset LreKK? ? ? 式中 relK ——可靠系數(shù)，取 ～ ； reK ——返回系數(shù)，取 ～ ； .maxL? ——變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流。 電力變壓器通常是利用變壓器油 作為絕緣和冷卻介質(zhì)。第八章 變電站防雷接地的設(shè)計(jì) 36 第八 章 變電站防雷接地的設(shè)計(jì) 防雷保護(hù)裝置是指能使被保護(hù)物體免受雷擊，而引雷于本身，并順利地泄入大地的裝置。 避雷針 避雷針的保護(hù)范圍以它對(duì)直擊雷所保護(hù)的空間來(lái)表示。xr的計(jì)算方法： 當(dāng)xh≥h/2 時(shí)， )()( mphphhr xx ???? ； 當(dāng) xh ＜ h/2 時(shí)，)()( mphhr xx ?? 式中 ,h——避雷針 的 高度； hα——避雷針的有效高度； p 為高度修正 系數(shù)，當(dāng) h≤30m 時(shí) ， p 為 1； 當(dāng) 30＜ h≤120m 時(shí) ， p 為 h/ 。所謂的保護(hù)角是指避雷線的鉛垂線與避雷線和邊導(dǎo)線連線的夾角。 滿足要求的避雷器主要有：保護(hù)間隙、管式避雷器、帶間