【正文】 本次所設(shè)計(jì)的變電站，其 110kV電壓等級(jí)為內(nèi)橋接線，采用普通中型配電裝置 ； 35kV電壓等級(jí)為單母線分段接線，采用半高型配電裝置； 10kV 電壓等級(jí)也為單母線分段接線，采用的是屋內(nèi)成套配電裝置 。 3） 高型配電裝置，它是將母線和隔離開(kāi)關(guān)上下布置，母線下面沒(méi)有電氣設(shè)備。 2） 半高型配電裝置，它是將母線及母線隔離開(kāi)關(guān)抬高 ，將斷路器、 電壓互感器等電氣設(shè)備布置在母線下面，具有布置緊湊、清晰、占地少等特點(diǎn)，其鋼材消耗與普通中型相近，華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 優(yōu)點(diǎn)有： 30%； ，減少高層檢修工作量； 。這種布置特點(diǎn)是：布置比較清晰，不易誤操作，運(yùn)行可靠，施工和維修都比較方便，構(gòu)架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價(jià)低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產(chǎn)農(nóng)田地區(qū)及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度較高地區(qū)建用。 根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置的高度，屋外配電裝置可以分為中型、中高型和高型等。其余的 B、 C、 D值是在 A值的基礎(chǔ)上，加上運(yùn)行維護(hù)、搬運(yùn)和檢修工具活動(dòng)范圍及施工誤差等尺寸而確定的。 高壓配電裝置的選擇 配電裝置的整個(gè)結(jié)構(gòu) 尺 寸，是綜合考慮到設(shè)備外形尺寸， 檢修維護(hù)和搬運(yùn)的安全距離，電氣絕緣距離等因素而決定，對(duì)于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間距中，最基本的是帶電部分對(duì)地部分之間和不同相的帶電部分之間的空間最小安全凈距，在這一距離下，無(wú)論為正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)外過(guò)電壓時(shí)，都不致使空氣間隙擊穿。 配電裝置應(yīng)滿足以下基本要求： 1）配電裝置的設(shè)計(jì)必須貫徹執(zhí)行國(guó)家基 本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策； 2）保證運(yùn)行可靠，按照系統(tǒng)自然條件，合理選擇設(shè)備，在布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離； 3）便于檢修、巡視和操作； 4）在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價(jià)； 5）安裝和擴(kuò)建方便。 屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)：①由于允許安全凈距小可以分層布置，故占地面積較?。虎诰S修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，不受氣侯影響；③外界污穢空氣對(duì)電氣設(shè)備影響較小，可減少維護(hù)工作量；④房屋建筑投資大。 配電裝置按電氣設(shè)備裝置地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。 1） 工作電壓 ： ng UU ? 2） 斷流容量： dnSS ?? 其中， S? ： ts短路容量（ MVA） ， dnS ：設(shè)備額定斷流容量（ MVA） 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 5 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 概述 配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。 2） 具有倒替的穿墻套管額定電流 NI 應(yīng)大于或等于回路中最大持續(xù)工作電流 maxI 。 2） 額定電壓選擇 無(wú)論支持絕緣子或套管均要負(fù)荷產(chǎn)品額定電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓要求。 S ≥ Smin= dztCI? C — 熱穩(wěn)定系數(shù) I? — 穩(wěn)態(tài)短路電流（ kA） dzt — 短路等值時(shí)間 (s) 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 支持絕緣子及穿墻套管的選擇 支持絕緣子的選擇 1） 型式選擇 根據(jù)裝置地點(diǎn)、環(huán)境，選擇屋內(nèi)、屋外或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。 1）按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇，導(dǎo)體能在電路中最大持續(xù)工作電流 .maxgI 應(yīng)不大于導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱的允許電流 yI 。 3）當(dāng)負(fù)荷電流較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線的截面積，對(duì) 110kV 及以下配電裝置，電暈對(duì)選擇導(dǎo)體一般不起決定作用，故可采用負(fù)荷電流選擇導(dǎo)體截面。在 400～ 8000A 時(shí)，一般選用槽形導(dǎo)體。 裸導(dǎo)體 的選擇 條件選擇和校驗(yàn) 1）型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料，對(duì)于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)，變壓器出線端部，以及對(duì)鋁有較嚴(yán)重腐蝕場(chǎng)所，可選用銅質(zhì)材料的硬裸導(dǎo)體。 母線的選擇 母線在電力系統(tǒng)中主要擔(dān)任傳輸功率的重要任務(wù)，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來(lái)匯集和分散電功率，在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用 導(dǎo)體有裸導(dǎo)體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級(jí)及要求不同，所使用導(dǎo)體的類(lèi)型也不相同。 表 41 電壓互感器的選擇方式 4）電壓互感器及型式的選擇 電壓互感器的種類(lèi)和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇，在 6～ 35kV屋內(nèi)配電裝置中一般采用油浸式或澆注式電壓互感器。 2） 按一次回路電壓選擇 為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí) 下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（ ～ ） NU 范圍內(nèi)變動(dòng)。 6） 熱穩(wěn)定檢驗(yàn) : 電流互感器熱穩(wěn)定能力常以 dzt 允許通過(guò)一次額定電流 1NI 的倍數(shù) tK 來(lái)表示，即：221()dz N tI t I K? ? 7） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ： 電流互感器常以允許通過(guò)一次額定電流最大值（ 12NI ）的倍數(shù) dwK （ 動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù) ） 表示 其內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定能力，故動(dòng)穩(wěn)定可用下式校驗(yàn)： 12ch N dwi I K? 電壓互感器的選擇 1） 電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)和容量 電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差最大值。 4)按一次回路額定電壓和電流選擇 : 電流互感器用于測(cè)量時(shí)，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路中正常工作電流大 1/3左 右以保證測(cè)量?jī)x表的最佳工作，電流互感器的一次額定電壓 NU 和電流 1NI 選擇必須滿足：NgUU? 和 1 maxNgII?? ，為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度，互感器的一次工作電流應(yīng)盡量接近額定電流 。電流互感器的 10%誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過(guò) 10%的條件下，一次電流的倍數(shù)入與電流互感器允許最大二次負(fù)載阻抗 Z2f 關(guān)系曲線。 2)電流互感器 10%誤差曲線：是對(duì)保護(hù)級(jí)（ BlQ）電流互感器的要求與測(cè)量級(jí)電流互感器有所不同。對(duì)三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配制； 4） 6－ 110kV 電壓等級(jí)的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器； 5） 當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路有關(guān)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。 電壓互 感器的特點(diǎn)： 1）容量很小，類(lèi)似于一臺(tái)小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上需要有較高的安全系數(shù)； 2）二次側(cè)所接測(cè)量?jī)x表和繼電器電壓線圈阻抗很大，互感器近似于空載狀態(tài)運(yùn)行，即開(kāi)路狀態(tài)。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 2）使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。 按額定電流選擇 1）熔管額定電流選擇：為了保證熔斷器殼不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)大于熔化的額定電流。 按額定電壓選擇 對(duì)一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)額定電壓。 高壓熔斷器的選擇 熔斷器是最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器，它用來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備免受過(guò)載和短路電流的損害。 63kV 及以上斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)和線路的隔離開(kāi)關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 隔離開(kāi)關(guān)，配制在主接線上時(shí)，保證了線路及設(shè)備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置及開(kāi)斷能力低，所以操作隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，必須遵循倒閘操作順序。真空斷路器只適應(yīng)于 10kV 電壓等級(jí)， 10kV 采用真空斷路器。 滿足熱穩(wěn)定條件為 ： 22dz tI t I t? ? 驗(yàn)算熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間： 0 .0 5 0 .0 5d z z z It t t I? ?????? ? ? ? 滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為： I i???? 斷路器的選擇 變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正 常運(yùn)行時(shí)，用來(lái)接通和開(kāi)斷負(fù)荷電流，在某所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常 與繼電保護(hù) 配合使用，斷開(kāi)短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2T 為實(shí)際環(huán)境溫度； yI 對(duì)應(yīng)于所選截面 S 、環(huán)境溫度為 +25C 時(shí)，長(zhǎng)期允許載流量（ A） 2）按短路情況校驗(yàn) 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、 熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)取三相短路時(shí)的短路 電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 MT 為最高工作溫度 。 導(dǎo)體和電器的額定電流是指 在額定周?chē)h(huán)境溫度 Q 0下，導(dǎo)體和電器的長(zhǎng)期允許電流 yI應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 .maxgI 即 yI ≥ .maxgI 由于變壓器在電壓降低 5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的 .maxgI = （ nI 為電器額定電流）。 一般原則 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要； 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）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種； 5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號(hào)一致； 6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 標(biāo)幺值： * *1I X???? 有名值： * 3B avSIIU?? ??? 5）計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： 3 nS IU? 短路電流沖擊值： ??? 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 4 電氣設(shè)備的選擇 概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一， 正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。 短路計(jì)算基本假設(shè) 1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行； 2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同； 3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； 4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； 5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影 響； 6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。 3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。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)按僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 4）按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。 2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這 就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。因此，我們都采用三相短路來(lái)計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類(lèi)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。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 3 短路電流計(jì)算 概述 在電力系 統(tǒng)中 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(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。 自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。 容量比的選擇 為保證供電質(zhì)量及其使變壓器充分利用，選用 100/100/100。 由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。 調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱(chēng)為無(wú)激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在177。 主變調(diào)壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性， 110kV 及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)： 1)樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額 定電壓的 1～ 倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動(dòng)范圍不超過(guò) 10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%。它的供電可靠性也高。 普通三繞組變壓器：價(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。分裂變壓器中對(duì)兩端低壓母線供電時(shí)，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。 8%，故不選擇自耦變壓器。電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺(tái)自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會(huì)影響調(diào)度的 靈活性和零序保護(hù)的可靠性。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護(hù)，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過(guò)濾器上。 由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點(diǎn)，并直接接地。 在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過(guò)主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。 單相變壓器組，相對(duì)來(lái)講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時(shí)配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。因此主變壓器的容量為： ? 總單 臺(tái) 主變壓器型式的選擇