【正文】 ..............................110KV 變電所 AⅠ類型電氣部分設(shè)計(jì)學(xué)生：XXX指導(dǎo)老師：XXX（XXX 大學(xué)）摘要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是《110KV 變電所 AⅠ類型電氣部分設(shè)計(jì)》 。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，根據(jù)變電站的地理環(huán)境、容量和各回路數(shù)確定變電站電氣主接線和站用電接線，并選擇各變壓器的型號(hào)；進(jìn)行參數(shù)計(jì)算、畫(huà)等值網(wǎng)絡(luò)圖，并計(jì)算各電壓等級(jí)側(cè)的短路電流，列出短路電流結(jié)果表；計(jì)算回路持續(xù)工作電流、選擇各種高壓電氣設(shè)備，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路電流計(jì)算結(jié)果表校驗(yàn)各高壓設(shè)備。利用數(shù)字化技術(shù)來(lái)解決目前綜合自動(dòng)化變電站存在的問(wèn)題已成為可能。 設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)了設(shè)計(jì)的基本方法，鞏固三年以來(lái)學(xué)過(guò)的知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題的能力，而且加深對(duì)變電站的全面了解。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的任務(wù)，在本次設(shè)計(jì)中主要通過(guò)變電站電氣主接線、短路電流計(jì)算、設(shè)備選擇與校驗(yàn)、無(wú)功補(bǔ)償、主變保護(hù)和配電裝置部分的設(shè)計(jì)，使我對(duì)三年來(lái)所學(xué)的知識(shí)更進(jìn)一步的鞏固和加強(qiáng)，并從中獲得一些較為實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)。 我國(guó)基本電力情況 我國(guó)總裝機(jī)容量 10 億 KW,其中火電占 78%，水電占 21%，核電占 1%，還有風(fēng)能及一些多能源電站，我國(guó)現(xiàn)在是電力大國(guó)。 變電所的分類 、高壓、中壓變電站和低壓變電站。2. 按供電對(duì)象的差異可分為城鎮(zhèn)變電站、工業(yè)變電站和農(nóng)業(yè)變電站。1） 樞紐變電站：樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，電壓等級(jí)一般為 330kV及以上，聯(lián)系多個(gè)電源，出現(xiàn)回路多，變電容量大；全站停電后將造成大面積停電，或系統(tǒng)瓦解，樞紐變電站對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠性起到重要作用。全站停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)的解列。4） 企業(yè)變電站：企業(yè)變電站是大、中型企業(yè)的專用變電站，電壓等級(jí)35～220kV，1～2 回進(jìn)線。5. 按是否有人正常運(yùn)行值班可分為有人值班變電站和無(wú)人值班變電站。還有根據(jù)變電站圍護(hù)結(jié)構(gòu)分為土建變電站和箱式變電站。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代中期，國(guó)內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)簡(jiǎn)易箱式變電站，電力部也相應(yīng)制定了部頒標(biāo)準(zhǔn)，但應(yīng)用并不廣泛，到 90 年代末期，特別是農(nóng)網(wǎng)改造工程啟動(dòng)后，科研開(kāi)發(fā)、制造技術(shù)及規(guī)模等都進(jìn)入了高速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于城區(qū)、農(nóng)村 10～110kv 中小型變(配)電站、廠礦及流動(dòng)作業(yè)用變電站的建設(shè)與改造，因其易于深入負(fù)荷中心，減少供電半徑，提高末端電壓質(zhì)量，特別適用于農(nóng)村電網(wǎng)改造，被譽(yù)為 21 世紀(jì)變電站建設(shè)的目標(biāo)模式。這種型式的箱式變體積較大，現(xiàn)在已較少使用。由于總體設(shè)計(jì)是按免維護(hù)型考慮的，箱內(nèi)不需要操作走廊。 (3)一體型： 這種型式就是所謂的美式箱變。這種型式的箱式變體積更小，其體積近似于同容量的普通型油浸變壓器。 升壓站升壓就是用變壓器將發(fā)的電的電壓升高，以便在電線上傳輸時(shí)可以降低線路損耗，傳得更遠(yuǎn)。 降壓站降壓用變壓器（輸入端）額定電壓通常為：136123500kV。 （輸出端）電壓：、122436550kV。發(fā)電機(jī)是調(diào)節(jié)性能優(yōu)良的可變無(wú)功能源，在一般情況下，發(fā)電機(jī)的升壓變壓器沒(méi)有采用帶負(fù)荷抽頭調(diào)節(jié)的必要，甚至可以采用沒(méi)有電壓分接頭的變壓器。對(duì)于直接向負(fù)荷供電的變壓器的電壓調(diào)節(jié)要求與以上兩類變壓器大不一樣，廣泛采用帶負(fù)荷調(diào)節(jié)電壓抽頭是必要的。變壓器輸出端電壓需比負(fù)荷側(cè)電壓（如母線電壓）高 10％的電壓。9，最大輸送距離為 負(fù)荷為Ⅱ.Ⅲ級(jí), 本所 10KV 出線 2X8 回,(其中 4 回備用),單回最大負(fù)荷為2MW，cosφ=0。負(fù)荷為 ⅡⅢ級(jí). 自然條件 （1）年最高氣溫為 40℃，年最高氣溫 35℃。 （3）所址海撥高度 320M。自然條件直接影響輸送電能的質(zhì)量。影響導(dǎo)線載流量大小的因素主要有材質(zhì)、結(jié)構(gòu)（單或多股線） 、絕緣情況、使用情況（架空、埋設(shè)、穿管、環(huán)境溫度等） 。但是導(dǎo)電的導(dǎo)線等導(dǎo)體是有溫度系數(shù)的，因?yàn)閷?dǎo)線的允許流過(guò)電流量，是與其運(yùn)行最高溫度有關(guān)的，由于導(dǎo)線又電阻，電流流過(guò)導(dǎo)線后就會(huì)發(fā)熱，導(dǎo)線的總熱量是一定的，當(dāng)外界溫度越高，留給導(dǎo)線的發(fā)熱量就少了，所以運(yùn)行流過(guò)的電流量也就少了。 導(dǎo)線中的電阻是正溫度系數(shù)的，受溫度的變化的影響，在計(jì)算導(dǎo)線安全載流量時(shí)要考慮溫度校正系數(shù)來(lái)確定導(dǎo)線的直徑。當(dāng)敷設(shè)處的環(huán)境溫度不是 25℃時(shí)，導(dǎo)線的載流量 I0 應(yīng)乘以溫度校正系數(shù) K。K=[(t1—t0)247。選擇避雷設(shè)備也是很重要的。利用電荷尖端放電現(xiàn)象不讓雷擊發(fā)生。避雷針實(shí)際是引雷針，一般避雷針比所有的被保護(hù)物體高，避雷針的頂部為金屬尖端，底部與接地網(wǎng)作良好連接，接地電阻一般在 10 歐姆以下。避雷器——間接接地。避雷器和被保護(hù)物體是連接的，可以保護(hù)帶電物體，如輸電線路。 避雷器實(shí)際上是一種非線性極好的電阻，在高電壓下電阻很小，在低電壓下電阻很高，作用類似于穩(wěn)壓二極管。避雷器在電力系統(tǒng)中與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，正常時(shí)泄漏電流很小，不影響系統(tǒng)運(yùn)行。 設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)大綱 1）主結(jié)線設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的多個(gè)方案，經(jīng)過(guò)概略分析比較，留下 23 個(gè)較優(yōu)方案進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和分析比較（經(jīng)濟(jì)計(jì)算分析時(shí)，設(shè)備價(jià)格、使用綜合投資指標(biāo)） ，確定最優(yōu)方案。 3）主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、導(dǎo)線截面和型號(hào)、絕緣子等設(shè)備的選擇及效驗(yàn)。 4）主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：包括主變壓器、線路等元件的保護(hù)方式選擇和整定計(jì)算。 6）防雷、接地設(shè)計(jì)：包括直擊雷保護(hù)、進(jìn)行波保護(hù)和接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)圖紙 1）降壓變電所電氣主結(jié)線圖。第 1章 變電站電氣主接線設(shè)計(jì)及主變壓器的選擇 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 主接線的設(shè)計(jì)原則（1）考慮變電站在電力系統(tǒng)的地位和作用變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。（2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電站主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù) 5~10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。（3）考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回路多少對(duì)主接線的影響對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一、二級(jí)負(fù)荷不間斷供電；三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。通常對(duì)大型變電站，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性高，因此，其對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也高。（5）考慮備用量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。 主接線設(shè)計(jì)的基本要求根據(jù)有關(guān)規(guī)定：變電站電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電站的規(guī)劃容量，負(fù)荷性質(zhì)線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。（1）可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電，衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。因此，主接線的設(shè)計(jì)，不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。評(píng)價(jià)主接線可靠性的標(biāo)志如下：1)斷路器檢修時(shí)是否影響供電；2)線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電；3)變電站全部停電的可能性?？伸`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求?？煞奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線及其繼電器保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不影響對(duì)用戶的供電。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對(duì)已經(jīng)投運(yùn)的變電站進(jìn)行擴(kuò)建，從變壓器直至饋線數(shù)均有擴(kuò)建的可能。（3）經(jīng)濟(jì)性可靠性和靈活性是主接線設(shè)計(jì)中在技術(shù)方面的要求，它與經(jīng)濟(jì)性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導(dǎo)致投資增加。1)投資省。2)年運(yùn)行費(fèi)小。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺(tái)數(shù)以及避免兩次變壓而增加電能損失。電氣主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。4)在可能的情況下，應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。（2）對(duì) 2 個(gè)技術(shù)上比較好的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算。（4）繪制最優(yōu)方案電氣主接線圖。為保證設(shè)計(jì)出最優(yōu)的接線方案，初步設(shè)計(jì)以下兩種接線方案供最優(yōu)方案的選擇。方案二：110KV 側(cè)采用單母分段接線，35KV 側(cè)采用雙母線接線，10KV 側(cè)采用單母分段。采用雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)：① 系統(tǒng)運(yùn)行、供電可靠；② 系統(tǒng)調(diào)度靈活；③ 系統(tǒng)擴(kuò)建方便等。所以，110KV 側(cè)采用雙母線接線。由原材料可知，問(wèn)題中未說(shuō)明負(fù)荷的重要程度，所以，35KV 側(cè)采用單母分段接線。由以上分析，最優(yōu)方案可選擇為方案一，即 110KV 側(cè)為采用雙母線接線，35KV 側(cè)為單母線形接線，10KV 側(cè)為單母分段接線。 主變壓器的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇為保證供電可靠性，變電站一般裝設(shè)兩臺(tái)主變，當(dāng)只有一個(gè)電源或變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源給重要負(fù)荷供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)。 主變壓器型式的選擇（1）相數(shù)的確定在 330kv 及以下的變電站中，一般都選用三相式變壓器。如果受到制造、運(yùn)輸?shù)葪l件限制時(shí)，可選用兩臺(tái)容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，也可選用單相變壓器。（3）繞組連接方式的確定變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。我國(guó) 110KV 及以上電壓，變壓器繞組都采用星接，35KV 也采用星接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地。（4）結(jié)構(gòu)型式的選擇三繞組變壓器在結(jié)構(gòu)上有兩種基本型式。升壓型的繞組排列為：鐵芯—中壓繞組—低壓繞組—高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠(yuǎn)、阻抗較大、傳輸功率時(shí)損耗較大。降壓型的繞組排列為：鐵芯—低壓繞組—中壓繞組—高壓繞組，高、低壓繞組間距較遠(yuǎn)、阻抗較大、傳輸功率時(shí)損耗較大。變電站的三繞組變壓器，如果以高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主、向低壓側(cè)供電為輔，則選用降壓型；如果以高壓側(cè)向低壓側(cè)供電為主、向中壓側(cè)供電為輔，也可選用升壓型。無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器分接頭較少，且必須在停電情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變分接頭較多，調(diào)壓范圍可達(dá) 30%，且分接頭可帶負(fù)荷調(diào)節(jié)，但有載調(diào)壓變壓器不能并聯(lián)運(yùn)行，因?yàn)橛休d分接開(kāi)關(guān)的切換不能保證同步工作。 主變壓器容量的選擇變電站主變壓器容量一般按建站后 5~10 年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并按其中一臺(tái)停用時(shí)其余變壓器能滿足變電站最大負(fù)荷 的 50%~70%（35~110KV 變電站為maxS60%） ，或全部重要負(fù)荷（當(dāng)Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷超過(guò)上述比例時(shí)）選擇。 站用變壓器的選擇 站用變壓器的選擇的基本原則（1）變壓器原、副邊額定電壓分別與引接點(diǎn)和站用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)；（2）阻抗電壓及調(diào)壓型式的選擇，宜使在引接點(diǎn)電壓及站用電負(fù)荷正常波動(dòng)范圍內(nèi)，站用電各級(jí)母線的電壓偏移不超過(guò)額定電壓的 ；%?（3）變壓器的容量必須保證站用機(jī)械及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。其計(jì)算的目的主要有以下幾方面：在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案，或確定某一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。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以校驗(yàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷能力和確定電抗器的電抗值；計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間短路電流有效值，用以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流沖擊值，用以校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。 短路計(jì)算的一般規(guī)定計(jì)算的基本情況1) 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)載下運(yùn)行。3) 短路發(fā)生在短路電流為最大值時(shí)的瞬間。5) 應(yīng)考慮對(duì)短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。接線方式計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運(yùn)行方式） ，不能用僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。（2）畫(huà)等值網(wǎng)絡(luò)圖。2) 選取基準(zhǔn)容量 和基準(zhǔn)電壓 （一般取各級(jí)的平均電壓） 。4) 繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。ndX（4）求計(jì)算電抗 。.3?js（6）計(jì)算無(wú)限大容量（或 ）的電源供給的短路電流周期分量。 變壓器的參數(shù)計(jì)算及短路點(diǎn)的確定 變壓器參數(shù)的計(jì)算基準(zhǔn)值的選?。?， 取各側(cè)平均額定電壓MVASb10?bU（1）主變壓器參數(shù)計(jì)算由表 查明可知： 5.%12173?6%)()( ??????U13122 )7(.)(. 2333 ?電抗標(biāo)幺值為： .%?? ?????NBSUX（2）站用變壓器參數(shù)計(jì)算由表 查明： 4% ???NBSUX（3）系統(tǒng)等值電抗 短路點(diǎn)的確定此變電站設(shè)計(jì)中，電壓等級(jí)有四個(gè)，在選擇的短路點(diǎn)中，其中 110KV 進(jìn)線處短路與變壓器高壓側(cè)短路，短路電流相同，所以在此電壓等級(jí)下只需選擇一個(gè)短路點(diǎn)；在另外三個(gè)電壓等級(jí)下，同理也只需各選一個(gè)短路點(diǎn)。 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)定 一般原則應(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。在正常運(yùn)行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應(yīng)按下表計(jì)算。nIUP, 各回路持續(xù)工作電流的計(jì)算依據(jù)表 ，各回路持續(xù)工作電流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：表 各回路持續(xù)工作電流結(jié)果表回路名稱 計(jì)算公式及結(jié)果110KV 母線 = =??nUS110KV 進(jìn)線 = =)6(2cos/3??nP35KV 母線 = =??nUS35KV 出線 = =)2(cos7/?nP10KV 母線 = =??nUS10KV 出線 = =)(cos310/3???nUP 母線 = =.?nS斷路器型式的選擇，除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。k4)動(dòng)穩(wěn)定： （）maxich?式中： ——斷路器極限通過(guò)電流峰值；chi——三相短路電流沖擊值。d