【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)主要根據(jù)所給數(shù)據(jù)和要求進(jìn)行110kV變電站一次部分設(shè)計(jì)。所給系統(tǒng)及線路負(fù)荷的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過對所建變電站出線的考慮和對負(fù)荷資料的分。析，在滿足安全性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性的前提下確定了110kV、35kV、10kV側(cè)主接線的形。式，然后又通過負(fù)荷計(jì)算及對供電范圍內(nèi)一級負(fù)荷供電可靠性的考慮及對N-1原則的應(yīng)。用，確定了主變壓器臺數(shù)、容量及型號，并依據(jù)N+1原則設(shè)計(jì)了變電所所用電，為以后。的計(jì)算和設(shè)備選取做好準(zhǔn)備，又進(jìn)行等值網(wǎng)絡(luò)化簡，選擇短路點(diǎn)做出短路等值電路并進(jìn)。行短路計(jì)算，根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果及最大持續(xù)工作電流，對包括母線、高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、互感器在內(nèi)的電氣設(shè)備進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)，并根據(jù)工程情況參考有關(guān)技。術(shù)手冊確定了變電所的配電裝置。本文同時(shí)對變電所防雷保護(hù)尤其是雷電沿導(dǎo)線進(jìn)入變。電所的侵入波保護(hù)進(jìn)行了簡單的分析并且還考慮了變電所接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)，最后繪出了電。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書

　　

【正文】 12~15％，只有受變壓器 的制造和運(yùn)輸條件的限制時(shí)，才考慮采用單相變壓器組，在工程設(shè)計(jì)上對于 330kV 及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器，因此在本次設(shè)計(jì)中采用三相變壓器。 （ 2）繞組數(shù)選擇 變壓器按其繞組數(shù)可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當(dāng)發(fā)電廠只升高一級電壓時(shí)或 35kV 及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器；當(dāng)發(fā)電廠有兩級升高電壓時(shí)，常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器， 110kV 及以上電壓等級的變電所中，也經(jīng)常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡(luò)變壓器；自耦變壓器特點(diǎn)是其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外，在電 路上也有聯(lián)系。因此，當(dāng)自耦變壓器用來聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系，另一部分可利用電的聯(lián)系。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。 （ 3）調(diào)壓方式的確定 為了滿足供電質(zhì)量要求可通過切換變壓器的分接頭開關(guān)，改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。 M V AS 1 0 ????????????河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 19 （ 4）繞組接線組別的確定 我國 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)多通過消弧線圈接地； 35kV 以下變壓器三相繞組都采用“ D”聯(lián)接。因此，普通雙繞組一般選用 YN， d11 接線；三繞組變壓器一般接成 YN， y， d11 或 YN， yn， d11等形式。 （ 5）冷卻方式的選擇 變壓器的冷卻方式主要有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫空氣冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、水內(nèi)冷變壓器、 SF6 充氣式變壓器等。 （ 6）對一級負(fù)荷的供電可靠性的考慮 一級負(fù)荷適中那些在國民經(jīng)濟(jì)和國家日常生活起著特別重要作用的中負(fù)荷，一旦中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上產(chǎn)生重大損失及人身傷亡 。所以，要格外考慮一級負(fù)荷供電可靠性。 對一級負(fù)荷，要求供電系統(tǒng)當(dāng)線路發(fā)生故障停電時(shí)，仍保證其連續(xù)供電，所以應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。 考慮到變壓器是一種高可靠性的電氣設(shè)備，且在保護(hù)方法上有兩套原理不同的保護(hù)共同構(gòu)成主保護(hù)，所以兩部變壓器同時(shí)故障的可能性較小，基本可以保證對一級負(fù)荷的不間斷供電，對于特別重要的一級負(fù)荷如大型三甲醫(yī)院的手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等可以考慮采用不間斷供電模式即除兩個(gè)獨(dú)立電源同時(shí)供電外還應(yīng)配置不間斷供電系統(tǒng)即 UPS和專門的可快速啟動(dòng)并投入供電運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)，并且要求 市電的供電開關(guān)和柴油機(jī)的投入運(yùn)行開關(guān)采取聯(lián)動(dòng)處理， UPS 只負(fù)責(zé)短暫的過渡性供電任務(wù)。 綜合以上分析，為充分保證對一級負(fù)荷供電的可靠性，應(yīng)在變電所內(nèi)設(shè)置兩部以上變壓器，考慮到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，又不應(yīng)設(shè)置過多變壓器以降低變壓器的損耗。 主變壓器型號選擇 在以上分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，查變壓器技術(shù)參數(shù)表可得，選擇的主變壓器型號：SFSZ925000/110。 主要技術(shù)參數(shù)如下： 額定容量： 25000kVA 額定電壓：高壓 — 110177。 8 %（ kV）；中壓 — 177。 2 %（ kV）；低壓 — （ kV） 連接組別： YN/yn0/d11 空載損耗： 短路損耗： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 20 空載電流： % 阻抗電壓（ %）：高中 : %)21( ??SU ；中低 %)32( ??SU ；高低 %)13( ??SU 。 所以，選擇 SFSZ925000/110 型變壓器兩臺。 變電所內(nèi)負(fù)荷包括照明設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、二次部分及動(dòng)力設(shè)備，現(xiàn)代變電所自動(dòng)化程度較高，所以應(yīng)加強(qiáng)對所用電的考慮，確保所用電安全性。 變電所蓄電池用電設(shè)計(jì)原則： （ 1)按放電時(shí)間來選擇蓄電池的容量，其容量應(yīng)能滿足事故全停狀態(tài)下長時(shí)間放電容量的要求。 (2)按放電電流來選擇蓄電池的容量，其容量應(yīng)能滿足在事故運(yùn)行時(shí)，供給最大的沖擊負(fù)荷電流的要求。 所用電、直流系統(tǒng)及主控室 變電所所用電屬于必須確保供電的負(fù)荷，提高所用電供電可靠性的措施如下： (1)對于容量在 60MVA 及以上或樞紐變電所采用兩臺所用變供電； (2)兩臺所用變分別接至變電所最低一級電壓母線或獨(dú)立電源上，并裝設(shè)備用電源自動(dòng)投切 裝置； (3)對于采用復(fù)式整流、電容儲能等整流電源代替蓄電池時(shí)，其交流供電電源由兩種不同電壓等級取得電源，并裝設(shè)備用電源自接裝置； (4)能可靠地利用所外 380V 電源備用時(shí)，需 2臺所變的變電所可裝一臺所變； (5)采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻主變壓器或調(diào)相機(jī)，變電所裝設(shè)兩臺所用變。 所用變壓器一般高壓側(cè)采用熔斷器，為了滿足用戶側(cè)電壓質(zhì)量要求，故宜采用 或 的所用變。所用變壓器低壓側(cè)采用 380/220V 中性點(diǎn)直接接地的三相四線制以提高供電可靠性，動(dòng)力和照明共用一 個(gè)電源，所內(nèi)一般設(shè)置檢修電源。 本次設(shè)計(jì)在 10kV 母線上接兩臺 10/ 接地變壓器、低壓側(cè)為 Y0 接線、正常運(yùn)行時(shí)供給 380/220V 站用電源。 直流系統(tǒng) 所用電直流供電系統(tǒng)主要是指變電所中的直流蓄電池組，主要用于控制、信號、繼電保護(hù)和檢測回路操作電源，也用于各類斷路器的操動(dòng)電源以及用于直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的供電。 本次設(shè)計(jì)直流系統(tǒng)采用智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)，蓄電池采用 2 100AH 免維護(hù)鉛酸河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 21 蓄電池， N+1 熱備份，有較高的智能化程度，能實(shí)現(xiàn)對電源系統(tǒng)的遙測、遙控、遙信及遙調(diào)功 能 ?？蓪γ恳粋€(gè)蓄電池進(jìn)行自動(dòng)管理和保護(hù)。 所用電選擇 選擇原則：所用電負(fù)荷按 %變電所容量計(jì)，設(shè)置 2 臺所用變壓器且能相互備用，兩部變壓器應(yīng)滿足在其中一部故障或者因檢修退出運(yùn)行時(shí)，剩下的一部變壓器應(yīng)能對變電所內(nèi)的全部負(fù)荷供電，所以在選擇變電所所用電變壓器時(shí)，應(yīng)按一部變壓器就能對全部負(fù)荷供電選擇變壓器。 所用電負(fù)荷 : S= %= 所用變?nèi)萘坑?jì)算： SB=KtS= = 依據(jù)以上原則和分析，選擇的所用變壓器參數(shù) : 型號： S9— 80/10 U1e=10177。 5%kV U2e= 連接組別： Y， yn0 空載損耗： 阻抗電壓： 4（ %） 空載電流： （ %） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 22 4 短路電流計(jì)算 短路是指不同電位點(diǎn)經(jīng)小電阻或電弧而接通的情況，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的破壞多半是由短路故障引起的。出現(xiàn)短路時(shí)，系統(tǒng)從一種狀態(tài)快速變化到到另一種狀態(tài) ，并伴隨有復(fù)雜的機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)和波暫態(tài)現(xiàn)象。 短路的原因很多，主要有以下幾個(gè)方面： （ 1）元件損壞，如設(shè)備絕緣材料自然老化，設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路； （ 2）氣象條件惡劣，例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷動(dòng)作，架空線路由大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等； （ 3）違規(guī)操作，例如運(yùn)行人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯(cuò)線造成短路或運(yùn)行管理不善造成小動(dòng)物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成 短路事故等等。 此外還有其它原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。 短路的危害及預(yù)防辦法 短路對電力系統(tǒng)危害巨大，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn) ： （ 1）短路回路電流迅速變的很大，此電流稱為短路電流； （ 2）產(chǎn)生電弧，燒壞故障元件本身及周圍設(shè)備甚至?xí)＜叭松戆踩? （ 3）短路電流使發(fā)電機(jī)端電壓下降，也使系統(tǒng)電壓大幅下降，不利于負(fù)荷總的交流電機(jī)尤其是重載電機(jī)的運(yùn)行； （ 4） 電力系統(tǒng)短路時(shí)，系統(tǒng)中功率分布的突然變化和電壓嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)工作 的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)被解列為幾個(gè)異步運(yùn)行的部分； （ 5） 不對稱短 地短路故障將產(chǎn)生零序電流，它會在鄰近的線路上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，造成對通信線路和信號系統(tǒng)的干擾。 鑒于短路事故對電力系統(tǒng)的危害巨大，可采取以下措施降低系統(tǒng)中出現(xiàn)短路事故的可能性： （ 1）做好短路電流的計(jì)算工作； （ 2）正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流，減小短路持續(xù)時(shí)間； （ 3）采用限流電抗器增加系統(tǒng)阻抗，限制短路電流； （ 4）設(shè)置互鎖裝置，防止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 23 （ 5） 帶電安裝和檢修電氣設(shè)備時(shí)，要嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度防止誤接線、誤操作，在距帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。 短路電流計(jì)算的目的 短路計(jì)算的目的的主要包括以下幾個(gè)方面： （ 1）選擇電氣主接線時(shí) ,為了比較各種接線方案，確定某接線是否需要采取限制短路電流的措施等均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算； （ 2）在選擇電氣設(shè)備時(shí) ,為了保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體在正常運(yùn)行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作 ,需要依據(jù)正常運(yùn)行條件選擇設(shè)備并依據(jù)短路條件校驗(yàn)設(shè)備； （ 3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對地安全距離； （ 4）在整定繼電保護(hù)中繼電器動(dòng)作值時(shí)需以各種短路電流為依據(jù)。 選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開斷電流一般按三相電流驗(yàn)算，若有更嚴(yán)重情況的按更嚴(yán)重的條件計(jì)算，總之，要用最大短路電流校驗(yàn)。 短路電流計(jì)算方法 在電力系統(tǒng)中常用的短路電流計(jì)算法有運(yùn)算曲線法和計(jì)算機(jī)算法。本設(shè)計(jì)采用運(yùn)算曲線算法。 短路按類型分為三相短路、兩相相間短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：發(fā)生單相短路 的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。為了使電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠工作，因此作為選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主，三相短路用文字符號 k )3( 表示。 在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算需要考慮的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。在等效電路圖上，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)做有限大容量電源，短路電路也比較簡單，因 此一般只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出求等效總阻抗，再換算成計(jì)算電抗，根據(jù)計(jì)算曲線查出短路電流標(biāo)幺值，再換算成有名值。 短路電流計(jì)算 電力系統(tǒng)接線圖為： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 24 S1=200MVA XS1= S2=1200MVA XS2= 確定短路點(diǎn)：在本次設(shè)計(jì)過程中，為了方便選擇電氣設(shè)備及校驗(yàn)，選取的短路點(diǎn)為110kV， 35kV 及 10kV 母線。首先計(jì)算電路的基準(zhǔn)值：選取 100?BS MVA， AVB UU ? 。 系統(tǒng)等值電路如下： 對于三相變壓器： ? ? ? ? %%)32()13()21(2111 ???????? ??? SSSSS UUUUU ? ? ? ? %%)13()32()21(2212 ????????? ??? SSSSS UUUUU 圖 42 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖 X S 1X L 3X S 2X L 2X L 1X L 4X T 1 1X T 2 1X T 1 2 X T 1 3X T 2 2 X T 2 3 S 1 S 2W B 1W B 2 W B 31 1 0 k V甲 變L 3L 4L 1L 2F S 市 變圖 41 系統(tǒng)接線圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 25 ? ? ? ? %%)21()13()32(2313 ???????? ??? SSSSS UUUUU 則， 2510 0 10 011* 21* 11 ??????? N BSXX S SUXX 0* 22* 12 ?? XX XX 25100 13* 23* 13 ??????? N BSXX S SUXX 0 3 6 1 1 51 0 221* 1 ???? AVBLL USXX