【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 題目為“南苑 110kV降壓變電站電氣部分設(shè)計(jì)”， 包括： 110kV 降壓變電站電氣主接線設(shè)計(jì)；選擇確定主變壓器的型號(hào)、容量；短路電流計(jì)算；主要電器設(shè)備選擇、校驗(yàn)（包括母 線，斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，避雷器，熔斷器等 。）；配電裝置的設(shè)計(jì)；防雷接地的計(jì)算；變壓器保護(hù)。 為了使變電所 順利 完成變電、輸配電任務(wù)，主接線設(shè)計(jì)要 滿足供電可 靠性、運(yùn)行的靈活性和經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性等項(xiàng)基本要求。 根據(jù)負(fù)荷的大小確定既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的變壓器， 通過進(jìn)行變電所短路電流 計(jì)算，有助于我們選擇能安全、可靠工作又經(jīng)濟(jì)的電氣設(shè)備，也有助于設(shè)計(jì)和選擇屋內(nèi)、屋外配電裝置。當(dāng)變電所在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)而不間斷 地 對(duì)Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷供電，就要對(duì)變電所的設(shè)備， 尤其是 對(duì) 主要設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，對(duì)變電所進(jìn)行防雷接地計(jì)算 和利用 WBZ500H 微機(jī)型 變壓器保護(hù) 裝置對(duì)變壓器進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)計(jì)算 ，從而保證變電所安全、經(jīng)濟(jì)地供電。 2 第 一 章 110kV 變電站電氣主接線設(shè)計(jì) 原始資料 變電所規(guī)模及其性質(zhì) （ 1） 電壓等級(jí) 110/35/10 kV的降壓變電站 線路回?cái)?shù) 110kV 兩回進(jìn)線。 35kV 四回出線。 10kV 十回出線。 本站靠近負(fù)荷中心，人少地多，交通方便，有出線走廊。 （ 2） 110kV側(cè)情況： 兩回進(jìn)線。 （ 3） 35kV 側(cè)負(fù)荷情況： 三回 4MW,一回 ，共四回出線。 （ 4） 10kV 側(cè)負(fù)荷情況： 五回 ，三回 1MW， 兩回 ， 共十回出線 （ 5） 自然條件：自然條件：典型Ⅲ類氣象區(qū) 。污穢等級(jí)為 0級(jí) 。站址海拔 800 米 。土壤電阻率： 1179。 104Ω178。 cm。 地震烈度： 3 級(jí) 。 當(dāng)?shù)乩妆┤?30 日 /年；相對(duì)濕度：〈 65％； （ 6）變電站在系統(tǒng)中的位置，以及系統(tǒng)的容量詳見附錄 C。 負(fù)荷分析 （ 1） 110kV側(cè) 進(jìn)線 2回，在 110kV及以上電壓等級(jí)的供電要求有一定的可靠性。 （ 2） 35kV 側(cè) 4回出線，總負(fù)荷為 P=3179。 4+=（ MW） （ 3） 10kV 側(cè) 10 回出線，總負(fù)荷為 P=5179。 +3179。 1+2179。 =10(MW) 對(duì)配電裝置選擇的初步分析 典型Ⅲ類氣象區(qū) 。污穢等級(jí)為 0 級(jí)；站址海 拔 800 米；當(dāng)?shù)乩妆┤?30 日 /年；氣象條件一般，根據(jù)《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》故選用配電裝置時(shí)不做特殊地區(qū)加以考慮，選擇普通 的配電設(shè)備即可。對(duì)電氣主設(shè)備的選擇也沒有任何特殊條件加以限制，選擇普通型的設(shè)備即可。 主接線設(shè)計(jì)的原則 設(shè)計(jì)主接線的要求 電氣主接線是 我這次設(shè)計(jì) 變電所電氣部分的主體，它 表明了發(fā)電機(jī)、變壓器 、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運(yùn)行方式、 各設(shè)備的作用、連接方式和回路 之 間的相互關(guān)系。 因此，主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問題。 電氣主接線直接關(guān)系著 全所 的電氣設(shè)備 的選擇 、配電裝置 的 布置 、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置 的 確 3 定 。 結(jié)合到該變電所在電力系統(tǒng)中的作用和地位、近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模，以及負(fù)荷的重要分級(jí)。在電力系統(tǒng)中Ⅰ類負(fù)荷在任何時(shí)間都不能停電，Ⅱ類負(fù)荷僅在必要時(shí)可短時(shí)停電，而經(jīng)過對(duì)原始材料的分析該變電站的Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷占 65%，且靠近負(fù)荷中心。在設(shè)計(jì)電氣主接線兼顧上述原則的同時(shí)，也要使其滿足供電可靠性、運(yùn)行的靈活性和經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性等項(xiàng)基本要求。 （ 1） 可靠性 : 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。電氣主接線也必須滿足這個(gè)要求。 衡量主接線運(yùn)行可靠性的標(biāo)志是 : 1) 斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。 2) 線路、斷路器或母線故障時(shí)，以及母線檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電范圍的大小和時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。 3) 變電所全部停電的可能性（應(yīng)盡量避免）。 （ 2） 靈活性 : 1) 調(diào)度靈活，操作簡(jiǎn)便。 2) 檢修安全。 3) 擴(kuò)建方便。 （ 3） 經(jīng)濟(jì)性 : 1) 投資省，主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約一次設(shè)備投資為主。 2) 占地面積小。 3) 電能損耗少。 設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)步驟 : （ 1） 擬定可行的主接線方案：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的 要求，初步對(duì)各方案的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行比較，淘汰一些較差的方案，保留兩個(gè)相對(duì)較好的方案。 （ 2） 對(duì) 2 個(gè)較好的方案進(jìn)行技術(shù)比較計(jì)算，從中選擇出最佳的主接線方案。 本變電所主接線方案的確定 110kV 降壓變電所屬重要變電所，降壓變電所多為終端變電所或分支變電所，降壓供電給附近用戶。為保證供電可靠性，該變電站設(shè)計(jì)裝設(shè)兩臺(tái)三繞組變壓器。 根據(jù)主接線的各項(xiàng)要求，結(jié)合我們?cè)O(shè)計(jì)的具體情況，設(shè)計(jì)出以下兩種方案進(jìn)行比較，選出最合理的作為本次設(shè)計(jì)的主接線圖。 兩種方案如圖 1 12所示： 方案一： 4 圖 1— 1 主接線 圖 方案二： 圖 1— 2 主接線圖 （ 1） 110kV側(cè)主接線設(shè)計(jì)： 5 110kV 側(cè)的主接線的接線方式有：不分段單母線、分段單母線、雙母線、分段單母線帶旁路、雙母線帶旁路 。 兩個(gè)方案 110kV側(cè)一種采用外橋接線，一種采用 分段單母線 。下面我就我選擇的兩種接線方式做簡(jiǎn)單分析。 外橋接線 ： 圖 1— 3 外橋接線圖 當(dāng)有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí) 適宜采用橋形接線， 該接線在四條線路中使用三個(gè)斷路器，所用斷路器數(shù)量較少。 外橋接線 適用 于 像變電所線路長(zhǎng)度 較 短的場(chǎng) 所 和 變壓器 要按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式 需經(jīng)常投、切及穿越功率較大的小容量配電裝置 中。 采用 外橋接線時(shí)，其中一回線路檢修或故障時(shí)，有一臺(tái)變壓器短時(shí)停運(yùn)，操作較復(fù)雜。變壓器 切除、投入或故障時(shí)，不影響其余部分的聯(lián)系，操作較簡(jiǎn)單。穿越功率 經(jīng)過斷路器 QF3，所造成的斷路器故障、檢修及系統(tǒng)開環(huán)的幾率小。變壓器側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器需較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)。橋連斷路器檢修時(shí)也會(huì)造成開環(huán)，可增設(shè) QS QS3 解決。 由于橋形接線造價(jià)低，并且容易發(fā)展成為單母線分段接線，因此為了節(jié)省投資，在配電裝置中建造初期， 負(fù)荷 較小， 出線回路數(shù)不多的小變電站，可采用橋形接線。 分段 單母線： 圖 1— 4 單母線分段接線 6 分段單母線 的接線如圖 14所示， 兩母線段可并列運(yùn)行也可分裂運(yùn)行，重要用戶可以用雙回路接于不同母線段，保證不間斷供電，任一母線或隔離開關(guān)檢修時(shí)，只停該段，他段可繼續(xù)供電，縮小停電范圍，對(duì)于用分段斷路器的 QFd 分段，如果 QFd 在正常運(yùn)行時(shí)接通，當(dāng)某段母線故障時(shí)，繼電保護(hù)使 QFd 及故障段的斷路器自動(dòng)斷開，只停該段；如果 QFd 在正常運(yùn)行時(shí)斷開，當(dāng)某段電源回路故障 和 其它斷路器斷開時(shí)，備用電源自動(dòng)投入裝置使 QFd 自動(dòng)接通，可保證全部出線繼續(xù)供電。 缺點(diǎn)：分段單母線接線增加了分段設(shè)備的投資和占地面積；某段母線故障或檢修仍會(huì)有停電問題 。 適用范圍： 610KV 配電裝置， 出線回路數(shù)為 6 回及以上時(shí)； 3563KV 配電裝置，出線回路數(shù)為 48回時(shí)； 110220KV 配電裝置，出線回路數(shù)為 34回時(shí)。 （ 2） 35kV 側(cè)主接線的設(shè)計(jì)： 35kV 側(cè)的主接線的接線方式有：不分段單母線、分段單母線、雙母線、分段單母線帶旁路 。 考慮到 35kV 側(cè)有兩回進(jìn)線，四回出線我們采用 分段單母線。 （ 3） 10kV 側(cè)主接線 10kV 側(cè)的主接線的接線方式有：分段單母線、雙母線 。 考慮到 10kV 側(cè)有兩回進(jìn)線， 6－ 10kV側(cè)宜采用單母線分段 。 根據(jù) 變電站 的規(guī)模和性質(zhì) 。 110kV 側(cè) 采用少油斷路器。 35kV 和 10kV 側(cè) 采用真空斷路器。 兩種電氣主接線形式，方案一，方案二差別在 110kV 處，一為單母線 分段 的接線形式， 一 為外橋形接線形式。 110kV 處為兩回進(jìn)線，兩回出線，該變電所應(yīng)用兩臺(tái)降壓變壓器，宜選用外橋形接線，在配電裝置的綜合投資，包括控制 設(shè)備，電纜，母線及土建費(fèi)用上，在運(yùn)行靈活性上，橋形接線比單母線分段 接線有很大的靈活性，所以經(jīng)過技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的比較， 外橋形接線比單母線 分段 接線形式少一組斷路器 且較適合本變電所 ，所以我們選擇方案二。 7 第 二 章 主變壓器選擇 原始 資料 （ 1） 35kV側(cè)負(fù)荷情況： 總負(fù)荷為 P=4179。 3+=(MW) （ 2） 10kV側(cè)負(fù)荷情況： 總負(fù)荷為 P=5179。 +1179。 3+2179。 =10（ MW） （ 3） 由本期負(fù)荷確定主變壓器容量?？傌?fù)荷為 P=+10=（ MW） ， 功率因數(shù) COSφ = 主變壓器選擇 臺(tái)數(shù)的選擇 （ 1） 主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等綜合 因素 考慮確定。 （ 2） 主變壓器容量一般按變電所、建成后 5～ 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期的負(fù)荷發(fā)展。 對(duì)于城網(wǎng)變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （ 3） 在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺(tái)以上主變壓器。 （ 4） 裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于 70%的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷。 （ 5）當(dāng)一臺(tái)事故停用時(shí)，另一臺(tái)變壓器事故過負(fù)荷能力查表得出過負(fù)荷倍數(shù)為，允許時(shí)間為 2 小時(shí)。 按照上述原則我設(shè)計(jì)的 變電所應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái) 降壓 變壓器。 主變壓器型式的選擇 （ 1） 當(dāng)不受運(yùn)輸限制時(shí)，在 330kV級(jí)以下的變電 所應(yīng)選擇三繞組變壓器。 （ 2） 具有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15%以上，主變壓器宜采用三繞組變壓器。 按照以上原則的二，結(jié)合我設(shè)計(jì)的變電所實(shí)際情況我選擇三繞組變壓器。 本變電所主變壓器的確定 對(duì)于使用兩臺(tái)變壓器的變電所，其額定容量可按下式確定變壓器的額定容量： 1)~( ?? nPS MA Xe 式中 MAXP ： 變電所最大負(fù)荷 。 n 為變壓器臺(tái)數(shù)。 8 總安裝容量為 ： ? ??? M A XM A XN PPS )( o MWPS Me ???? ? 系數(shù)選擇為 ，按變電所建成后 510 年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并應(yīng)按照其中一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器能滿足變電所最大負(fù)荷 SMAX 的 60%70%。 35kV110kV變電所為 60%，但應(yīng)保證Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷不停電，此變電所的Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷為 65%。所以系數(shù)選擇 。 通過以上計(jì)算，我 選擇變壓器的容量為 20210kVA。 查 參考文獻(xiàn) 4表 25，選擇三繞組變壓器。 如表 21 所示： 表 2— 1 110kV三繞組變壓器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定容 量MVA 額定電壓 連接方式 損耗 阻抗電壓 總體質(zhì)量 高壓側(cè) kV 中壓側(cè) kV 低壓側(cè) kV 空載功率P0 短路功率 Ps 空載電流 Io 高中 u12 % 高低 u13 % 中低 u23 % SFS720210/110 20210 121177。2179。% 177。 2179。 % 10.5 YN ，yn0， d11 Y0 Y0 Δ 125 1718 SFSQ720000/110 20210 121177。2179。% 177。 2179。 % 10.5 125 10.5 1718 SFSZ720000/110 20210 110177。8179。% 177。 2179。 % 10.5 125 10.5 1718 SFSZ720000/110 20210 121177。2179。% 177。 2179。 % 10.5 125 10.5 1718 SFSL120000/110 20210 121 11 125 18 SFSLQ120000/110 20210 121 11 34 125 17 6 備注：第一部分： S：三相 第二部分： F: 風(fēng)冷 第三部分： S：三繞組 第四部分： Q：全絕緣 Z：帶負(fù)荷調(diào)壓 對(duì)表 21 中的變壓器在以下方面進(jìn)行詳細(xì)選擇： （ 1）相數(shù)的確定：在 330kV及以下的變電所中，一般選用三相變壓器，一臺(tái)三相式較同容量的三相單相式投資小，占地小，耗損小。同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)較方便。 （ 2）繞組數(shù)的確定：有三種電壓等級(jí)的變電所宜采用三繞組變壓器。 9 （ 3）繞組接線組別的確定： 110kV及以上電壓均采用“ YN”及中性點(diǎn)引出并直接接地； 35kV以下的電壓，變壓器繞 組都采用△連接； 35kV 作為高、中壓側(cè)時(shí)