【導(dǎo)讀】題目110kV變電站設(shè)計(jì)。年級(jí)班級(jí)：電氣1103班。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書。學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)簽字（蓋章）。答辯前向畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯委員會(huì)（小組）提交了如下資料：。經(jīng)審查，專業(yè)班同學(xué)所提交的畢業(yè)設(shè)。計(jì)（論文），符合學(xué)校本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的相關(guān)規(guī)定，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)。根據(jù)審查，準(zhǔn)予參加答辯。根據(jù)學(xué)生所提供的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料、指導(dǎo)教師和評閱人意見以。及在答辯過程中學(xué)生回答問題的情況，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)（小。增加系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約占地面積，使變電站的配置達(dá)到最佳，不斷提高經(jīng)濟(jì)效益和。其中電氣主接線的設(shè)計(jì)根據(jù)進(jìn)出線、負(fù)荷的性質(zhì)等因素綜合確定電。選擇則是結(jié)合變電站的實(shí)際情況，確定潞安集團(tuán)變電站配電裝置的形式。

　　

【正文】 為了保證采用單母線分段或雙母線接線在斷路器檢修或調(diào)試保護(hù)裝置時(shí)，不中斷對用戶的供電，需增設(shè)旁路母線。對于 110~220kV 線路，輸送距離遠(yuǎn)，輸送功率大，停電影響面大，一般可裝設(shè)旁路母線，但如果條件允許可停電檢修斷路器，配電裝置為 屋內(nèi)型。采用可靠性高、檢修周期長的 SF6全封閉電器時(shí)，可不裝設(shè)旁路母線。 （ 1） 對 35~63kV 配電裝置，一般不設(shè)旁路母線。但在下列情況可設(shè)，如： 1) 網(wǎng)絡(luò)不成環(huán)形，檢修斷路器時(shí)，影響對重要用戶的供電。 2）出線回路線超過 8 回，斷路器檢修機(jī)會(huì)多。 3）重要用戶雖然已具備雙回路供電，但由于負(fù)荷逐年增長，已不能互為備用。 4）地理或氣候條件較差時(shí)，如重冰區(qū)利用旁路母線兼做融冰母線；污穢地區(qū)配電裝置清掃頻繁；雷擊頻繁跳閘機(jī)會(huì)多的山岳區(qū)等。 5）線路負(fù)荷大，沿線分支引線多，而其中多數(shù)又為重要用戶時(shí)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 9 （ 2） 對 6~10kV 配電裝置可不設(shè)旁路母線，但在下列情況下采用單母線分段或單母線接線時(shí)，可設(shè)置旁路母線，如： 1) 出線回路很多，斷路器停電檢修機(jī)會(huì)多。 2）多數(shù)線路系向用戶單獨(dú)供電，不允許停電。 3）均為架空出線，雷雨時(shí)節(jié)時(shí)跳閘次數(shù)多，增加了斷路器檢修次數(shù)。 單元接線 單元接線是最簡單的接線。它的特點(diǎn)是幾個(gè)元件直接單獨(dú)連接，沒有橫向的聯(lián)系，單元接線的基本類型有下列幾種： （ 1） 發(fā)電機(jī) — 變壓器組單元接線。為了便于發(fā)電機(jī)或變壓器單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)等工作，在它們之間加裝一組隔離開關(guān)。該接線適用于沒有直配負(fù)荷的電廠及小型水 電廠。 （ 2） 擴(kuò)大單元接線。擴(kuò)大單元接線如圖 34 所示。 圖 34 擴(kuò)大單元接線 兩臺(tái)發(fā)電機(jī)與一臺(tái)變壓器連接，每臺(tái)發(fā)電機(jī)出口均裝有斷路器，便于檢修和處理缺陷。 擴(kuò)大單元接線的優(yōu)點(diǎn)是簡單明顯，占地面積小，設(shè)備少，投資省，因此在大、中型電廠中廣泛采用。但是這種接線的靈活性差，例如檢修變壓器時(shí)要迫使兩臺(tái)發(fā)電機(jī)停止G1 G2 G1 G1 T T QF1 QF1 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 10 運(yùn)行；同時(shí)，增加了機(jī)電保護(hù)運(yùn)行的復(fù)雜性。 橋式接線 當(dāng)有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，在變壓器 — 線路接線的基礎(chǔ)上，在其中間加一連接橋，則成 為橋式接線，如圖 35 所示。 1T 2TQF1 QF2QF3 （ c） 圖 35 內(nèi)橋、外橋和全橋式接線 （ a）內(nèi)橋；（ b）外橋；（ c）全橋 橋式接線按照連接橋斷路器的位置，可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線。橋式接線中，四個(gè)回路只有三臺(tái)斷路器，所用的斷路器數(shù)量最少，也是最經(jīng)濟(jì)的接線。 內(nèi)橋式接線的特點(diǎn)是連接橋斷路器在變壓器側(cè)，其他兩臺(tái)斷路器接在線路上。因此，1T 2T 1T 2T QF1 QF2 QF3 QF3 QF1 QF2 a b 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 11 線路的投入和切除比較方便，并且當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，僅故障線路的斷路器跳閘，不 影響其他回路的運(yùn)行。但是，當(dāng)變壓器故障時(shí)，則與該變壓器連接的兩臺(tái)斷路器都要跳閘，從而影響了一回未發(fā)生故障線路的運(yùn)行。此外，變壓器的投入與切除的操作比較復(fù)雜，需投入和切除與該變壓器連接的兩臺(tái)斷路器，也影響了一回未故障線路的運(yùn)行。鑒于變壓器屬于可靠性高的設(shè)備，故障率遠(yuǎn)較線路小，一般不經(jīng)常切換，因此系統(tǒng)中應(yīng)用內(nèi)橋式接線的較為普遍。 外橋式接線的特點(diǎn)恰好與內(nèi)橋式接線相反，連接橋式斷路器接在線路側(cè)，其他兩臺(tái)斷路器接在變壓器回路中。所以，當(dāng)線路故障和進(jìn)行投入或切除操作時(shí)，需操作與之相連的兩臺(tái)斷路器，并影響一臺(tái)未故障變壓 器的運(yùn)行。但當(dāng)變壓器故障和進(jìn)行切除操作時(shí)，不影響其他回路運(yùn)行。故外橋接線只適用于線路短，檢修和倒閘操作以及設(shè)備故障率均較小，而變壓器由于按照經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需要經(jīng)常切換的情況。此外，當(dāng)電網(wǎng)有穿越性功率經(jīng)過變電所時(shí)，也有采用外橋式接線的，因?yàn)榇┰叫怨β蕛H經(jīng)過連接橋上的一臺(tái)斷路器。 一次回路全橋接線，它是內(nèi)橋和外橋接線的綜合接線形式，這種接線具有內(nèi)橋和外橋接線方式的共同優(yōu)點(diǎn)。它適用性強(qiáng)、運(yùn)行靈活、易于擴(kuò)展成單母線分段式的中間變電所。這種接線克服了內(nèi)橋和外橋接線中改變變壓器和線路運(yùn)行方式時(shí)所造成的短時(shí)停電現(xiàn)象。 為了在檢修出線和變壓器回路中的斷路器不中斷線路和變壓器的正常運(yùn)行，有時(shí)再在橋型接線中附加一個(gè)正常工作時(shí)斷開的帶隔離開關(guān)的跨條。在跨條上裝設(shè)兩臺(tái)隔離開關(guān)的目的是可以輪換停電檢修任何一組隔離開關(guān)。橋式接線可發(fā)展成為單母線分段或雙母線接線，但需設(shè)計(jì)好預(yù)留今后發(fā)展時(shí)增加的間隔位置，同時(shí)擴(kuò)建時(shí)繼電保護(hù)和二次回路更改較多，需在設(shè)計(jì)時(shí)采取措施。 變電站各側(cè)主接線方案的擬定與選擇 110kV 電氣主接線設(shè)計(jì) 適合與 110kV 線路的電氣主接線形式主要有單母分段，單母分段加旁路，雙母線，雙母線分段。我 們保留以下兩種方案：單母分段接線和雙母接線。 根據(jù)以上的分析，現(xiàn)在將 110kV 電壓等級(jí)的電氣主接線定為單母分段接線方式。分段的數(shù)目，取決于電源數(shù)目和容量。段數(shù)分得越多，故障時(shí)停電范圍越小，但使用斷路河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 12 器的數(shù)量亦越多，且配電裝置和運(yùn)行也越復(fù)雜，所以本變電站采用單母雙分段的接線形式。并且對重要負(fù)荷必須加裝備用線。 采用這種接線方式保證了供電的可靠性使各項(xiàng)生產(chǎn)都能順利地進(jìn)行；這種接線方式還節(jié)省了投資，保證了經(jīng)濟(jì)性，而且隨著企業(yè)的發(fā)展，還可以在以后擴(kuò)建時(shí)方便地將負(fù)荷接入。 為了限制短路電流，簡化繼電保護(hù)，采用這種接線 方式時(shí)，低壓側(cè)母線分段斷路器常處于斷開狀態(tài)，電源是分列運(yùn)行的。這樣是為了防止因電源斷開而引起的停電，所以應(yīng)在分段斷路器 QF 上裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置，在任一分段的電源斷開時(shí)，使 QF自動(dòng)接通。 35kV 電氣主接線設(shè)計(jì) 參照《電氣工程師手冊》 適合 35kV 電壓等級(jí)的電氣主接線形式主要有單母線，單母線分段，單母線分段帶旁路，雙母線分段，雙母線分段帶旁路，結(jié)合 潞安集團(tuán) 變電站的實(shí)際情況及其負(fù)荷，我們選擇兩種方案：單母線接線和單母線分段接線。 電壓等級(jí)為 35kV～ 60kV，出線為 4～ 8 回，可采用單母線分段接 線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修時(shí)不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接線時(shí)，可增設(shè)旁路母線。但由于設(shè)置旁路母線的條件所限（ 35kV～ 60kV 出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時(shí)間短，約為 2～ 3 天。）所以， 35kV～ 60kV 采用雙母線接線時(shí)，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時(shí)可設(shè)置旁路隔離開關(guān)。 根據(jù)以上的分析，根據(jù) 集團(tuán) 變電所的實(shí)際情況，現(xiàn)在將 35kV 側(cè)的電氣主接線定為單母分段接線方式。 10kV 電氣主接線設(shè)計(jì) 參照《電氣工程師手冊》適合 10kV 的電壓等級(jí)的電氣主接線形式主要 有單母線接線，單母線分段，雙母線接線等，由于電壓等級(jí)較低，我們采用單母線分段接線和雙母線接線。 6～ 10kV 配電裝置出線回路數(shù)目為 6 回及以上時(shí)，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。 采用單母分段接線方式可以使重要負(fù)荷及所用電的供電從不同的母線分段取得，當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電。而采河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 13 用雙母線接線盡管可靠性有所提高，但是增加了斷路器和隔離開關(guān)的投資。經(jīng)過綜合比較單母線分段接線在經(jīng)濟(jì)性上比雙母線 接線好，且調(diào)度靈活也可保證供電的可靠性。所以綜合考慮 10kV 側(cè)出線采用單母線分段接線。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 14 4 短路電流計(jì)算 電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，發(fā)生短路時(shí)，因短路回路的總阻抗非常小，故短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值。強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞，短路點(diǎn)的電弧可能燒毀電氣設(shè)備，短路點(diǎn)附近的電壓顯著降低，使供電受到影響或被迫中斷。若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力系統(tǒng)裂解，引起嚴(yán)重后果。此外，接地 短路故障所造成的零序電流會(huì)在鄰近的通信線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，干擾通信，亦可能危及人身和設(shè)備的安全。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。同時(shí)可以用于熔斷器的選型，防止設(shè)備燒壞。計(jì)算短路電流還可為系統(tǒng)設(shè)計(jì)，新建站設(shè)備選型，運(yùn)行方式制定，繼電保護(hù)整定等環(huán)節(jié)提供依據(jù)。 短路電流計(jì)算的步驟 （ 1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算 為同一基準(zhǔn)容量下。 （ 2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖。 （ 3）選擇短路點(diǎn)。 （ 4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、有名值。 標(biāo)幺值 ： Xd*Id* 1? （ 41） 有名值： IBIdId *? （ 42） （ 5）計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： SBIdSd *? （ 43） 短路電流沖擊值： dshd 552? （ 44） 短路全電流有效值： dshd 521? （ 45） （注：上公式中 SB為基準(zhǔn)容量， IB為基準(zhǔn)電流值） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 15 短路電流計(jì)算書 一般選取各線路始、末端作為短路計(jì)算點(diǎn)，線路始端的最大三相短路電流常用來校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性，并作為上 一級(jí)繼電保護(hù)的整定參數(shù)之一，線路末端的最小兩相短路電流常用來校驗(yàn)相關(guān)繼電保護(hù)的靈敏度。本設(shè)計(jì)選取 110kV 母線、 35kV 母線 、10kV 母線為短路計(jì)算點(diǎn)。 本變電站短路電流計(jì)算的等值電路如圖 41 所示。 S110k Vk1 點(diǎn)T135kVk2 點(diǎn) 10kVk3 點(diǎn)T2 圖 41 短路電流計(jì)算等值電路圖 （ 1）基準(zhǔn)值的選取與計(jì)算 取 Sd＝ 1000MVA， Ud1＝ 115kV， Ud2＝ 37kV ， Ud3= 則 kA0 1 1531 00 03 11 ???? ddd USI kA60 00322????ddd USI 0 0 0333 ????dddUSI （ 2）等值電路圖 等值電路如 圖 42 所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 16 S110kVk1 點(diǎn)35kVk2 點(diǎn)k3 點(diǎn)10kV 圖 42 等效阻抗圖 （ 3）各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算 電源的電抗 *sX ＝ ? 架空線路 12 線 220*12 ????? avdUSlxX 架空線路 11 線 3 3 1 1 51 0 0 220*11 ????? avdUSlxX 1主變壓器， 1 代表高 壓， 2 代表中壓， 3 代表低壓 )(%21 ??U )(%31 ??U )(%32 ??U )(21)(21( % )3231211 ??????? ??? UUUU k )(21)(21( % )3132212 ???????? ??? UUUU k )(21)(21( % )2132313 ??????? ??? UUUU k 1 . 510000 . 1 0 7 5100 ( % ) 111 ????? TdkT SSUX 1 . 51000 0 . 0 0 2 5100 ( % ) 122 ?????? TdkT SSUX 1 4 1 . 51 0 0 00 . 0 6 7 51 0 0( % ) 133 ????? TdkT SSUX 2主變壓器， 1 代表高壓， 2 代表中壓， 3 代表低壓 )(%21 ??U )(%31 ??U )(%32 ??U 1 0 . 7 56 . 5 )1 7 . 5( 1 0 . 5 21)(21( %