【正文】 結(jié)論 ................................................................... 84 致謝 ................................................................... 85 參考文獻(xiàn) ............................................................... 86 附錄 ................................................................... 87 ............................................................... 87 紅安 60KV 降壓變電所電氣工程初步設(shè)計 I 中文 摘要 本畢業(yè)設(shè)計論文是 紅安降壓變電所電氣工程（ 部分 ） 初步設(shè)計。 高壓電氣設(shè)備的選擇包 括母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器 的選擇原則和要求，并對這些設(shè)備進(jìn)行校驗和產(chǎn)品相關(guān)介紹 。眾所周知，變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)。十余年來，國內(nèi)外都對變電站綜合自動化技術(shù)展開了討論和研究。 2 變電所應(yīng)根據(jù) 5～ 10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計 ， 樞紐變電所連接的電源數(shù)和回路數(shù) ， 還應(yīng)該根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行完全和經(jīng)濟(jì)等條件確定。 電氣部分 主變壓器 1 變電所中一般裝設(shè)兩臺變壓器 ， 如只有一個電源或變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得備用電源 ， 可裝設(shè)一臺主變壓器 。 （ 5）接在母線上的閥型避雷器和電壓互感器 ， 一般合用一組隔離開關(guān)接在變壓器引線上的閥型避雷器回路中 ， 一般不裝設(shè)隔離開關(guān)。 架空線路一般用裸導(dǎo)線，其結(jié)構(gòu)型式主要有單股線、多股絞線、鋼芯鋁絞線、擴(kuò)徑導(dǎo)線、空心導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線 幾種。導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)型式可采用單根鋼芯鋁鉸線或由鋼芯絞線組成的復(fù)導(dǎo)線。 年綜合費(fèi)用最低 ， 年綜合費(fèi)用包括電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的年電能損耗費(fèi) 。 電暈電壓校驗 ： 電暈放電將引起 電暈損耗、無線電干擾、噪聲干擾和金屬腐蝕等不利現(xiàn)象。 熱穩(wěn)定校驗 ： 本次設(shè)計選擇的是組合導(dǎo)線是按照經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇 ， 起 且 熱穩(wěn)定能滿足要求 ， 所以一般不作熱穩(wěn)定校驗。 注 :電壓損失不超過 8%則合格 。 補(bǔ)償裝置都是設(shè)置于發(fā)電廠、變電所、配電所或開關(guān)站中，大部分連接在這些廠站的母線上，也有的補(bǔ)償裝置是并聯(lián)或串聯(lián)在線路上。 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x （ 1） 提高功率因數(shù)； （ 2） 改善電能質(zhì)量； （ 3） 降低網(wǎng)絡(luò)功率損耗和電能損耗。 +239。 D = ?239。 D=239。239。ca q caQ K Q=? 式 （ 410） 功率因數(shù)的計算 計算補(bǔ)償前總平均功率因數(shù) ( ==) 1211 ( )cacaC O S Qpf ba=+當(dāng) 1COSf 就要進(jìn)行補(bǔ) 式 （ 411） 利用 12( ta n ta n )C caQPa f f=求出 cQ 的值。 3 根據(jù)電力負(fù)荷的發(fā)展情況及潮流的變化，結(jié)合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)繼電保護(hù)、對通訊線路的影響、調(diào)壓和設(shè)備制造等條件允許時，應(yīng)采用自耦變壓器。 2 當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓的要求時，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。因此，對于裝有兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器的額定容量可按下式確定： 0. 7 0. 7 87 79 .9 61 45 .9 4cacaS S KV A162。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的 選擇，配電裝置的布置，繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會產(chǎn)生直接的影響。 （ 4） 具有發(fā)展和擴(kuò)展的可能性。 考慮主變臺數(shù)對主接線的影響 變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。 主接線的選擇 由《電力工程電氣設(shè)備手冊》： 6— 10KV 配電裝置的出現(xiàn)回路數(shù)不超 過 5 回； 35— 63KV配電裝置的出線回路不超過 3 回；適用單母線接線。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線母線故障時，全部回路仍需要短 時停電 ,在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障的供電。 缺點：線路的切除 和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運(yùn) Q S 1Q F 1單 母 分 段 接 線 圖 第二種方案是二次側(cè)（ 10KV 側(cè)）采用單母接線形式 : 紅安 60KV 降壓變電所電氣工程初步設(shè)計 19 此種方案的特點： 優(yōu)點：接線簡單清晰、操作方便、設(shè)備少、投資少、隔離開關(guān)僅用于檢修，不作為操作電器，不容易發(fā)生誤操作。低壓側(cè)為單母線分段接線。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 7 短路電流計算 短路的定義及類型 所謂“短路”是指電力系統(tǒng)正常支行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的接通。例如設(shè)備絕緣材料老化，設(shè)計制造，安裝及維護(hù)不良等所千萬的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。 紅安 60KV 降壓變電所電氣工程初步設(shè)計 21 1. 60KV 側(cè)橋上選取 1K 點。 短路電流的計算 （ 1）額定容量、額定電壓： 假設(shè) BS ＝ 100MVA， avB UU ? 式中： BS — 基準(zhǔn)容量（ ） ； BU — 基準(zhǔn)電壓（ KV） ； avU — 各電壓級的平均額定電壓（ KV） ； 注： avU ＝ NU 式 （ 71） 式中 ： NU — 各級額定電壓 KV； （ 2）發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值： 1* ⅱ = 2* ⅱ = （ 3） 求變壓器電抗標(biāo)么值 * %100KBT NUSX S=? 式 （ 72） 式中：?TX— 變壓器電抗標(biāo)么值 ； %KU — 變壓器短路電壓百分比 ； NS — 變壓器額定容量（ ） 。 電氣設(shè)備選擇的一般原則 （ 1） 應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景 發(fā)展； （ 2） 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； （ 3） 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； （ 4） 與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致 （ 5） 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； （ 6） 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)來校驗其熱、動穩(wěn)定。 在 60KV 電壓等級中，目前我國主要采用少油斷路器。要求斷路器動作可靠，能快速的，自動重合閘，并且能開斷近距，失步反相，異相接地故障，以及能夠切斷空載變壓器，空載長線，發(fā)展性故障。 （ 3） 按額定電流 : NI ≥ .maxWI 式 （ 82） 紅安 60KV 降壓變電所電氣工程初步設(shè)計 25 式中： NI — 高壓斷路器的額定電流（ A） ； .maxWI — 該回路的最大持續(xù)電流（ A） 。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 隔離開關(guān)作用 （ 1） 隔離電壓； （ 2） 切換電路； （ 3） 切合小電流。 隔離開關(guān)選擇 隔離開關(guān)是一種最簡單的高壓工關(guān)，類似低壓閘刀開關(guān)，在實際中也有稱為閘刀的。按操動機(jī)構(gòu)可分為手動式、電磁式、液壓式、彈簧式和液壓彈簧式等類型。在傳輸容量一定時，其額定電流小，通常為 1000～ 4000A。多油斷路 器逐漸被淘汰，使用多的是少油斷路器，真空斷路器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，維修量小，動作噪音小，應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。 斷路器設(shè)備型號列表 表 短路點 位置 KPI (KA) shi (KA) 選擇設(shè)備 1K 60KV側(cè)斷路器 QF1 QF2 CQF1 QS1 QS2 QS3 QS4 2K 10KV側(cè)分段斷路器 QS5 QS6 QS7 QS8 QF3 QF4 3K 10KV側(cè)出線斷路器 QS9 QS10 QF5 CQF2 紅安 60KV 降壓變電所電氣工程初步設(shè)計 23 8 電氣設(shè)備選擇 電氣主接線的配電裝置是由各種電氣設(shè)備連接而成。在選擇分段斷路器時應(yīng)用單條運(yùn)行是的短路電流，選擇出線斷路器時用兩條線路并聯(lián) 運(yùn)行的總短路電流，即為 2K 點并聯(lián)運(yùn)行時短路電流的 2 倍。例如挖溝損傷電纜，鳥獸，風(fēng)箏跨接在載流裸導(dǎo)體上等。 計算短路電流的目的 （ 1） 作為選擇電氣設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)、絕緣子、母線、電纜等）的依據(jù)； （ 2） 繼電保護(hù)的設(shè)計和整定； （ 3） 電氣主接線方案的確定； （ 4） 進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路對用戶工作影響等 。 4． 變壓器還要加裝避雷器，保護(hù)變壓器。 主接線方案的確定 本設(shè)計采用變電所供電給重要用戶時 ,一般裝設(shè)兩臺變壓器。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶斷電，停電兩段母線同時故障的機(jī)率甚小，可以不予考慮，可靠性要求不高時，亦可用隔離開關(guān)分段，任一母線故障時造成兩段同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)完好段即可恢復(fù)供電。根據(jù)上述以及本變電所所處系統(tǒng)和負(fù)荷性質(zhì)的要求，初步確定 高壓側(cè) 主接線方案： 第一種方案是一次側(cè)（ 60KV 側(cè)）采用內(nèi)橋 接線形式 : 此種方案的特點： 優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 變電所主接線的設(shè)計步驟 主接線的設(shè)計是一項繁瑣而 復(fù)雜的工作，影響因素較多且相互制約，往往要多次反復(fù)修正，最后才能完成。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響 對一級負(fù)荷來說，必須有兩個獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，（應(yīng)保證全部負(fù)荷的大小和分布，負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)），應(yīng)保證全部一級負(fù)荷不間斷供電；對二級負(fù)荷，一般要有兩個電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，能保證大部分二級負(fù)荷供電。 （ 2） 電氣主接線應(yīng)具有一定的靈活性和方便性，以適應(yīng)電氣裝置的各種情況，不僅正常運(yùn)行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時，不中斷對用戶的供電或者減少停電的時間，縮小停電的范圍，并且操作簡便，誤操作的可能性小。 注： 本設(shè)計選用兩臺變壓器，其型號為 9 12500 60SF 紅安 60KV 降壓變電所電氣工程初步設(shè)計 15 6 確定變電所主接線 變電所電氣主接線指變電所的變壓器，輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。ca P caP K P=? 39。 變壓器形式的選擇 1 主變一般采用三相變壓器，若因制造和運(yùn)輸條件的限制，在 220kv 的變電所中，可采用單相變壓器組。若變電所有其它的能源可保證主變停 運(yùn)后用戶的一級負(fù)荷，則可裝設(shè)一臺主變壓器。 = D S + S 式 （ 49） 計算變電所的低 壓側(cè) 母線的負(fù)荷 (Kp= ,Kq=) 39。 +239。239。239。 雙回路時： （ 1） 兩條線路運(yùn)行222222( ) ( )2( ) ( )2NNNNP Q RPUP Q XQU236。后三種裝置又稱為無功補(bǔ)償裝置。不僅可保證電壓質(zhì)量，而且將提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。 3． 按電壓損失校驗 電壓損耗 : NPR QXU U+D= 式 (37)R 各段線路電阻 ? ； 紅安 60KV 降壓變電所電氣工程初步設(shè)計 7 X 各段線路電抗 ? ； P 各段線路通過的有功功率 Mw ； Q 各段線路通過的無功功 R率 Mvar ； NU 線路上的額定電壓 kv 。通常根據(jù)重要程度將架空線分成三個等級 ： 35KV 以上線路為 I類線路 ， 135KV 為Ⅱ類線路 ， 1KV以下為Ⅲ類線路 ,只有 35KV 及以上的線路才需要校驗。再與允許電壓損耗相比較 ， 判斷選擇是否適合。 按最大長期工作電流選擇 母線所在回路的最大長期工作電流 .maxwI 應(yīng)不大于導(dǎo)體長期發(fā)熱的允許電流 alI ,即 紅安 60KV 降壓變電所電氣工程初步設(shè)計 5 .maxwI 163。在電壓較高時，為保持導(dǎo)線表面的電場強(qiáng)度，導(dǎo)線最小截面必須滿足電量的要求，可增加導(dǎo)線外徑或增加每相導(dǎo)線的根數(shù)。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4