【正文】 （ 2） 35KV 電壓級(jí)，架空線 6 回， 3 回輸送功率 12MVA； 3 回輸送功率 8MVA。 設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1）變電站電氣主接線的設(shè)計(jì) （ 2）主變壓器的選擇 （ 3）短路電流計(jì)算 （ 4）主要電氣設(shè)備選擇 （ 5）變電站繼電保護(hù) 第 2 章 電氣主接線的設(shè)計(jì) 電氣主接線概述 ]1[ 發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方 式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。 在選擇電氣主接線時(shí)的設(shè)計(jì)依據(jù) ]2[ （ 1）發(fā)電廠、變電所所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 （ 2）發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模 （ 3）負(fù)荷大小和重要性 110KV 降壓變電站電氣一次部分 第 4 頁(yè) 共 57 頁(yè) （ 4）系統(tǒng)備用容量大小 （ 5）系統(tǒng)專業(yè)對(duì)電氣主接線提供的具體資料 主接線設(shè)計(jì)的基本 要求 ]3[ （ 1）可靠性 （ 2）靈活性 （ 3）經(jīng)濟(jì)性 6220KV 高壓配電裝置的基本接線 ]2[ 有匯流母線的連線：?jiǎn)文妇€、單母線分段、雙母線、雙母分段、增設(shè)旁母線或旁路隔離開(kāi)關(guān)等。 6220KV 高壓配電裝置的接線方式，決定于電壓等級(jí)及出線回路數(shù)。 由《電力工程電氣一次設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ]4[ 第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知： 35— 110KV線路為兩回以下時(shí)，宜采用橋形，線路變壓器組線路分支接線。 35KV 側(cè)主接線的設(shè)計(jì) 35KV 側(cè)出線回路數(shù)為 6 回。 故 35KV 可采用單母分段連接也可采用雙母線連接。 由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ]4[ 第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：當(dāng) 6— 10KV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時(shí)采用單母分段連接。 主接線方案的比較選擇 由以上可知，此變電站的主接線有兩種方案 110KV 降壓變電站電氣一次部分 第 5 頁(yè) 共 57 頁(yè) 方案一： 110KV 側(cè)采用外橋形的連接方式， 35KV 側(cè)采用單母分段連接， 10KV側(cè)采用單母分段連接，如圖 21 所示。 此兩種方案的比較 方案一 110KV 側(cè)采用外橋形的連接方式，便于變壓器的正常投切和故障切除， 35KV、 10KV 采用單母分段連線，對(duì)重要用戶可從不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時(shí)兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性的要求。 由以上可知，在本設(shè)計(jì)中采用第一種接線，即 110KV 側(cè)采用外橋形的連接方式， 35KV 側(cè)采用單母分段連線， 10KV 側(cè)采用單母分段連接。 （ 2） 在出線上裝設(shè)電抗器的 6— 10KV 配電裝置中，當(dāng)向不同 用戶供電的兩回 線共用一臺(tái)斷路器和一組電抗器時(shí)，每回線上應(yīng)各裝設(shè)一組出線隔離開(kāi)關(guān)。 （ 4） 中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接地；自耦變壓器的中性點(diǎn)則不必裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。母線的接地刀閘宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開(kāi)關(guān)和母聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)上，也可裝于其他回路母線隔離 開(kāi)關(guān)的基座上。 （ 2） 63KV 及以上配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)和線路隔離開(kāi)關(guān)的線路宜配置接地刀閘。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù) 裝置不得失壓，同期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。 （ 3） 當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無(wú)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感 器。 （ 5） 發(fā)電機(jī)出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測(cè)量、保護(hù)和自動(dòng)電壓調(diào)整裝置需要。 電流互感器的配置 （ 1） 凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器其數(shù)量應(yīng)滿足測(cè)量?jī)x表、保護(hù)和自動(dòng)裝置要求。 （ 3） 對(duì)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。 （ 4） 一臺(tái)半斷路器接線中，線路 — 線路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿足保護(hù)和測(cè)量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器。 避雷器的裝置 （ 1） 配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線裝設(shè)避雷器時(shí)除外。 （ 3） 220KV 及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。 （ 5） 下列情況的變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器 ① 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣且裝有隔離開(kāi)關(guān)時(shí)。 ③ 接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進(jìn)線變壓器中性點(diǎn)上。 ⑤ SF6 全封閉電器的架空線路側(cè)必須裝設(shè) 避雷器。 第 3 章 主變壓器的選擇 負(fù)荷分析 負(fù)荷分類及定義 （ 1） 一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計(jì)損壞，且難以挽回，帶來(lái)極大的政治、經(jīng)濟(jì)損失者屬于一級(jí)負(fù)荷。 （ 2） 二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成設(shè)計(jì)局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長(zhǎng)時(shí)間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報(bào)廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級(jí)負(fù)荷。但當(dāng)兩回線路有困難時(shí)（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用 架空線路供電。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)特殊要求，允許較長(zhǎng)時(shí)間停電，可用單回線路供電。 式中 tK — 同時(shí)系數(shù)，出線回?cái)?shù)較少時(shí)，可取 ～ ，出線回?cái)?shù)較多時(shí)，取 ～ ； %? — 線損，取 5% ? ?%1c o s1 m a a x ?? ?????????? ??miiit PKS ? ?% ???????? ?????????????? ? ? %1052 9 0 4 ???? ? 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電所，在中低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。 主變壓器相數(shù)的確定 （ 1） 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。社會(huì)日新月異，在今天科技已十分進(jìn)步，變壓器的制造、運(yùn)輸?shù)鹊纫巡怀蓡?wèn)題，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。即 （ n1） SSN ? （ 32） 由上可知，此變電站單臺(tái)主變壓器的容量為： ?NS maxS 60%= 60%= MVA 所以應(yīng)選容量為 50 MVA 的主變壓器 綜合以上分析計(jì)算，選擇變壓器型號(hào)為 SFSZ7— 50000/110 型 ]5[ ，其參數(shù)如表31 所示。 8% 177。在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為保證在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，需要進(jìn)行全面110KV 降壓變電站電氣一次部分 第 11 頁(yè) 共 57 頁(yè) 的短路電流計(jì)算。 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 （ 1） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行； （ 2） 短路種類：一般以三相短路計(jì)算； （ 3） 接線方式應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常方式（即最大運(yùn)行方式），而不能用僅在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式； （ 4） 短路電流計(jì)算點(diǎn)：在正常接線方式時(shí)，通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。將所計(jì)算最大方式下短路電流值列成表 41 所示。I (KA) 三相 39。 （ 2） 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 （ 5） 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少種類。 （ 7） 設(shè)備的選擇和校驗(yàn)。計(jì)算回路的最大持續(xù)工作電流I max 時(shí)，應(yīng)考慮回路在各種運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流，選用最大者。 ① 熱穩(wěn)定效驗(yàn)： 當(dāng)短路電流通過(guò)被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過(guò)允許值， It2t Qk， tk=tin+ta，校驗(yàn)電氣設(shè)備及電纜（ 3～ 6KV 廠用饋線電纜除外）熱穩(wěn)定時(shí)，短路持續(xù)時(shí)間一般采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加斷路器全分閘時(shí)間。 高壓斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇 斷 路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇方法 （ 1） 選擇形式 電壓等級(jí)在 35kV 及以下的可選用戶內(nèi)式少油斷路器、真空斷路器或 SF6 斷路器 ； 35kV 的也可選用戶外式多油斷路器、真空斷路器或 SF6 斷路器 ；電壓等級(jí)在 110～ 330kV 范圍，可選用戶外式少油斷路器或 SF6 斷路器。 （ 3） 選擇額定電流 按 maxNII? 選擇斷路器的額定電流。 （ 5） 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 按 es shii? 進(jìn)行校驗(yàn)。 隔離開(kāi)關(guān)的選擇與斷路器選擇相比，不用進(jìn)行額定開(kāi)斷能力校驗(yàn)。 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇結(jié)果 依據(jù)上述原則，斷路器 ]5[ 選擇結(jié)果如下表 51 所示： 表 51 斷路器選擇的結(jié)果 安裝 地點(diǎn) 型號(hào) 額定電壓（ KV） 額定電流（ A） 額定開(kāi)斷電流（ KA） 極限通過(guò)電流（ KA） 熱穩(wěn)定電流（ KA） 固有分閘時(shí)間（ S） 110KV主變壓器側(cè) 1106 ?LW 110 3150 125 50（ 3S） 35KV 出線側(cè) 352?SW 35 20xx 17 (4S) 35KV 主變壓器側(cè) 352?SW 35 20xx 17 (4S) 10KV 出線側(cè) 1010?SN 10 12500 71 (1S) 10KV 主變壓器側(cè) 1010?SN 10 12500 71 (1S) 110KV 降壓變電站電氣一次部分 第 15 頁(yè) 共 57 頁(yè) 隔離開(kāi)關(guān) ]5[ 的選擇結(jié)果如下表 52 所示： 表 52 隔離開(kāi)關(guān)的選擇結(jié)果 安裝地點(diǎn) 型號(hào) 額定電壓（ KV） 額定電流（ A） 極限通過(guò)電流（ KA） 熱穩(wěn)定電流（ KA） 110KV 主變壓器側(cè) 630/1105 Ⅰ?GW 110 630 80 (4S) 35KV 出線側(cè) Ⅱ355 ?GW DW 35 20xx 100 (4S) 35KV 主變壓器側(cè) Ⅱ355 ?GW DW 35 20xx 100 (4S) 10KV 出線側(cè) TGN 1010 ? 10 6000 200 105(5S) 10KV 主變壓器側(cè) TGN 1010 ? 10 6000 200 105(5S) 母線的選擇 導(dǎo)體選擇的一般要求 裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇和校驗(yàn)； 工作電流； 電暈（對(duì) 110KV 級(jí)以上電壓的母線）； 動(dòng) 穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度； 熱穩(wěn)定性； 同時(shí)也應(yīng)注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。 一般來(lái)說(shuō)，母線系統(tǒng)包括截面導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分，載流導(dǎo)體構(gòu)成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根，雙分和組合導(dǎo)體等形式，因其機(jī)械強(qiáng)度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必效驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度。 軟母線（鋼芯鋁絞線）適用于各個(gè)電壓等級(jí)。 （ 3） 校驗(yàn)?zāi)妇€的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定：如果選用軟母線，則此項(xiàng)校驗(yàn)可以省略。但是如果截面積大于最小電暈校驗(yàn)截面積，則不需電暈校驗(yàn)。 10KV：選用槽形鋁導(dǎo)體，其中 h=225mm,b=105mm,e=,r=16mm,雙槽導(dǎo)體截面 S=9760 2mm ,集膚效應(yīng)系數(shù) ?sK ，雙槽導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量AIal 10150? ，平放，截面系數(shù) cmWY ? ，慣性矩 4490cmIY ? ,慣性半徑cmrY ? 。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，耐熱、耐潮濕。對(duì)于硬母線，則需要支柱絕緣子支撐，所以采用支柱式絕緣子。 如果采用支柱式絕緣子，則按照下面的步驟選擇： （ 1） 按安裝地點(diǎn)選擇支柱絕緣子 一般用于屋內(nèi)配電裝置的選用戶內(nèi)式的，用于屋外配電裝置的選用屋外式的。 （ 2） 按 電壓條件選擇支柱絕緣子 應(yīng)滿足下式 ： N NSUU? （ 52） 110KV 降壓變電站電氣一次部分 第 17 頁(yè) 共 57 頁(yè) 式中 NSU —— 所在電網(wǎng)的額定電壓， kV ； NU —— 支柱絕緣子的額定電壓， kV。 本設(shè)計(jì)中 35KV、 10KV 均采用硬母線，故這兩個(gè)電壓等級(jí)選用支柱絕緣 子。屋內(nèi)配電裝置一般選用鋁導(dǎo)體穿墻套管。當(dāng)有冰雪時(shí)，應(yīng)選用高一級(jí)電壓的產(chǎn)品。母線型穿墻套管本身不帶導(dǎo)體，沒(méi)有額定電流選擇問(wèn)題，但應(yīng)校核窗口允許穿過(guò)的母線尺寸。 tI — 制造廠家給出的 t 秒內(nèi)允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流（ KA） 母線型穿墻套管不需進(jìn)行熱穩(wěn)定效驗(yàn)。 2L — 套管本身長(zhǎng)度 caL （ m）。 絕緣子和穿墻套管選擇結(jié)果 按照以上方法，本設(shè)計(jì)中絕緣子 ]5[ 選擇結(jié)果如下表 53 所示： 表 53 絕緣子的選擇結(jié)果 安裝地點(diǎn) 型式 型號(hào) 高度（ mm） 機(jī)械破壞負(fù)荷（ KN） 35KV 支柱式 ZS35/8 400 8 10KV 支柱式 ZL10/8 170 8 穿墻套管 ]5[ 選擇結(jié)果如下表 54 所示： 表 54 穿墻套管的選擇結(jié)果 型號(hào) 額定電