【正文】 V 側(cè)絕緣子選擇 ............................................................................ 42 10kV 側(cè)絕緣子選擇 .............................................................................. 43 第 7 章 過(guò)電壓保護(hù)及防雷接地 .............................................................................. 44 直擊雷的過(guò)電壓保護(hù) .................................................................................... 44 雷電侵入波的過(guò)電壓保護(hù) ............................................................................ 44 避雷器的配置 ................................................................................................. 45 避雷線的配置 ................................................................................................ 45 第 8 章 總結(jié) ............................................................................................................ 46 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 47 附 錄 .......................................................................................................................... 48 致 謝 .......................................................................................................................... 50 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 課題背景 我國(guó)現(xiàn)正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段，工業(yè)生產(chǎn)能力迅速發(fā)展，人民生活水平也大大提高，部分地區(qū)出現(xiàn)高密度負(fù)荷，電網(wǎng)建設(shè)與城市建設(shè)密切相關(guān)，一些矛盾也日漸突出。 所以在 110kV 變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要采用節(jié)約資源的設(shè)計(jì)方案，最核心的部分就是變壓器選型以及母線接線方式的選取。在目前供電系統(tǒng)中，隨著變壓器制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，采用大容量變壓器，已經(jīng)不是難題，但是隨著容量改造，占地面積越來(lái)越大，且仍無(wú)法滿足負(fù)荷高增長(zhǎng)的需求。 本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：（ 1）對(duì)所搜集的 110kV 變電站的原始材料數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析計(jì)算 ； （ 2）設(shè)計(jì) 了 l10kV 側(cè)和 10kV 側(cè)的電氣主接線；（ 3） 對(duì) 110kV 側(cè)主變壓器進(jìn)行了 選型；（ 4） 對(duì) 所設(shè)計(jì) 的 110kV 變電站的短路電流 進(jìn)行了 計(jì)算；（ 5） 對(duì) 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè) 的主要電氣設(shè)備進(jìn)行了 選型；（ 6） 對(duì) 所設(shè)計(jì) 的 110kV變電站的防雷接地 進(jìn)行了 設(shè)計(jì)。該變電站的建設(shè)滿足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活需求，改善并提高供電水平，同時(shí)與其他地區(qū)的變電站形成環(huán)網(wǎng)，保證本地供電的質(zhì)量和可靠性。 110kV 主變壓器 110kV 側(cè)中性點(diǎn)接地方式：根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度要求可直接接地或不接地； 10kV 側(cè)中性點(diǎn)接地方式：不接地或經(jīng)消弧線圈接地。它是 電力設(shè)備設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行電力配套設(shè)計(jì)時(shí)總有一定的裕度，即使電動(dòng)機(jī)功率完全符合機(jī)械計(jì)算的配套要求，在工廠中使用的情況 不同，也會(huì)影響到電力負(fù)荷的大小，如不同的生產(chǎn)階段，不同的材料，不同的熟練程度，不同的時(shí)期，電氣負(fù)荷都是有差別的，其他的變化與很多隨機(jī)因素有關(guān)。更有甚者，由于工廠企業(yè)是國(guó)家電力的主要用戶，以不合理的工廠計(jì)算負(fù)荷為基礎(chǔ)的國(guó)家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將會(huì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)很 大的浪費(fèi)和危害，例如由于計(jì)算結(jié)果的偏西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 大，我國(guó)不少工廠企業(yè)投產(chǎn)后的幾年內(nèi)，在已經(jīng)達(dá)到其正常產(chǎn)量的條件下，變壓器的負(fù)荷率仍不足 50%，這除了意味著變壓器安裝容易被積壓了 50%—60%以外，還使用有色金屬消耗量增加了 75%—100%，浪費(fèi)了大量開(kāi)關(guān)設(shè)備和電纜、導(dǎo)線，積壓了物資和資金，而且使電力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行質(zhì)量受到影響，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)很大的損失。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段 [1]。 二級(jí)負(fù)荷：中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，使人民生活受到影響。 有功功率 計(jì)算 ? ????? WP (21) ? ????????? WP (22) ?maxP WPPK si 39。電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率很大，必須有足夠的無(wú)功電源，才能維持一定的電壓水平，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。 電力系統(tǒng)中如無(wú)功功率小，將引起供電電網(wǎng)的電壓降低。并聯(lián)補(bǔ)償裝置又可分為同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容 補(bǔ)償裝置、靜補(bǔ)裝置等幾大類(lèi)。電容器可發(fā)出無(wú)功功率，電抗器可吸收無(wú)功功率，根據(jù)電壓需要，向電網(wǎng)提供快速無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性的無(wú)功，降低電壓波動(dòng)和波形畸變率，全面提高電壓質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工頻過(guò)電壓的功能。既可集中安裝，又可分散裝設(shè)來(lái)接地供應(yīng)無(wú)功功率，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小 [4]。例如對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電氣設(shè)備的外殼必須可 靠 接地，防止接觸觸電 。 靈活性。 而且還要接線簡(jiǎn)單，操作方便，利于 檢修和維護(hù)，考慮到符合的發(fā)展還應(yīng)方便擴(kuò)建。變電站不管是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電所、還是分支變電所，由于他們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的作用和地位不同，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)荷一般只須一個(gè)電源供電。 考慮備用容量的有無(wú)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。在電廠或變電站的進(jìn)出線較多時(shí)（一般超過(guò) 4 回），為便于電能的匯集和分配，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。單母線又分為單母線 不分段、單母線有分段、單母線分 段帶旁路母線等形式；雙母線又分為雙母線無(wú)分段、雙母線有分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線等方式。 在 3566kV 配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)不超過(guò) 3 回時(shí)，一般采用單母線接線，當(dāng)出線回路數(shù)為 4～ 8 回時(shí)，一般采用單母線分段接線，若接電源較多、出線較多、負(fù)荷較大或出線回路超過(guò) 8 回時(shí)，采用雙母線接線。 供電可靠性是變電所的首要問(wèn)題，主接線的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)保證變電所能滿足負(fù)荷的需要，同時(shí)要保證供電的可靠性。 110kV側(cè)主接線方案 110kV 側(cè)主接線預(yù)選方案主要有單母線分段接線和雙母線接線兩種，如 圖 3圖 32 所示： A 方案 ： 單 母線分段接線 B 方案：雙母線接線 圖 31單母線分段接線圖 圖 32雙母線接線圖 表 31 110kV側(cè)主接線方案分析 A 方案 B 方案 1）當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí) ,僅故障母線停止工作 ,另一段母線仍繼續(xù)工作； 2）對(duì)雙回路供電的重要用戶 ,可將雙回路分別接于不同母線分段上 ,以保證對(duì)重要用戶的供電； 3)一段母線發(fā)生故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)在該段母線上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回線 路供電的用戶停電； 4)任一出線的開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，該回線路必須停止工作； 5)當(dāng)出線為雙回線路時(shí)，會(huì)使架空線出現(xiàn)交叉跨越 。 10kV側(cè)主接線方案 110kV 側(cè)主接線預(yù)選方案主要有單母線接線和單母線分段接線兩種，如圖 3圖 32 所示： A 方案：?jiǎn)文妇€接線 B 方案：?jiǎn)文妇€ 分段接線 圖 33單母線接線 圖 34單母線 分段接線 表 32 10kV側(cè)主接線方案分析 A 方案 B 方案 1)接線簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少、投資小、運(yùn)行操作方便且利于擴(kuò)建，但可靠性和靈活性較差 。 總結(jié)：由于此變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和復(fù)合增長(zhǎng)而擬建的 ，所以 負(fù)荷為地區(qū)性負(fù)荷。若主變?nèi)萘窟x得過(guò)大或者臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資、增大占地面積，而且增加了運(yùn)行電能損耗；若選的容量過(guò)小則可能封鎖發(fā)電機(jī)剩余功率的輸出或者滿足不了變電站負(fù)荷的要求。 對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電站，如果中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜，以提高供電的可靠性 [9]。 即 k V ASS T 42 0 0 0 2%80*2 5 0 0 380m a x .% ??? ， 所以變壓器的容量應(yīng)選25MVA。 繞組數(shù) 的 確定 電力變壓器按照每相繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組形式；按照電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等形式。 冷卻方式 的確定 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷 卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 普通型的變壓器調(diào)壓范圍小，僅為 177。 的 確定 綜上所述， 應(yīng)選擇 110kV 三相雙繞組風(fēng)冷式銅芯有載調(diào)壓變壓器兩臺(tái) ，其參數(shù)如表 41 所示： 表 41 110kV三相雙繞組風(fēng)冷式銅芯有載調(diào)壓變壓器 變壓器 型號(hào) 額定容量（ kVA） 額定電壓（ kV） 連接組標(biāo)號(hào) 損耗（ kW） 阻抗 電壓（％） 空載 電流（％） 高壓 低壓 空載 負(fù)載 SFZ725000/110 25000 110177。短路問(wèn)題是電力技術(shù)方面的基本問(wèn)題之一，無(wú)論從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)檢修等各方面來(lái)說(shuō)，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，事先進(jìn)行短路計(jì)算。在發(fā)電廠和變電所的主接線設(shè)計(jì)中，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，在比較和評(píng)價(jià)方案時(shí)，短路電流計(jì)算是必不可少的內(nèi)容。 選擇繼電保護(hù)裝置并且進(jìn)行整定計(jì)算。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線 方式，而不應(yīng)僅按在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 選擇電氣設(shè)備時(shí)，通常用三相短路電流；校驗(yàn)繼電保護(hù)動(dòng)作靈敏度時(shí)用兩相短路、單相短路電流或或單相接地電流。 在網(wǎng)絡(luò)圖中，首選去掉系統(tǒng)中所有負(fù)荷 支 路，線路電容，各元件電阻；選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓 Ub（一般取各級(jí)的平均電壓）；將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)么電抗；由上面的推斷繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖 。 ⑹ 計(jì)算有名值和短路容量 。 短路電流計(jì)算 根據(jù)前述的步驟，針對(duì)本 變電所的接線方式，把主接線圖畫(huà)成等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖 41 所示： 1 1 0 K V1 0 K VK 1K 2X 1 X 2X 3W L 1 2 圖 51 等值網(wǎng)絡(luò)圖 k1 點(diǎn)短路 （ 110kV側(cè)短路電流計(jì)算） 110kV 側(cè)兩回出 線 均采用電纜型號(hào)為 64/110kVYJLWO21500mm2 ，電纜長(zhǎng)為 ，電纜阻抗為 km/ ? 。 按照正常工作條件選擇電氣設(shè)備 （ 1） 額定電壓。 電氣設(shè)備的額定 電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。 按短路狀態(tài)校驗(yàn) （ 1） 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)，短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度應(yīng)該不超過(guò)允許值，滿足熱穩(wěn)定條件。 B． 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 A． 容量和接線。 C． 計(jì)算短路點(diǎn)。 A． 熱穩(wěn)定短路計(jì)算時(shí)間。 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇 高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的主要功能 高壓斷路器在正常運(yùn)行時(shí)倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，起控制作用；當(dāng)設(shè)備或者線路發(fā)生故障時(shí)，能夠快速切除故障回路、保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。 額定電流（ NI ） 額定電流是指銘牌上標(biāo)明的斷路器可長(zhǎng)期通過(guò)的工作電流。它表征斷路器的開(kāi) 斷 能力。高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流 NbrI ，不小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量 39。 關(guān)合電流（ Ncli ） 保證斷路器能關(guān)合短路而不致于發(fā)生觸頭熔焊或者其他損傷，所允許按通的最大短路電流。熱穩(wěn)定電流表明了斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 高壓斷路