【正文】 中起著匯聚和分配電能的作用，擔負著向該地區(qū)居民、工廠、農(nóng)村供電的重要任務。 本論文《某 110kV縣城變電站設計》，首先 通過對原始資料的分析及根據(jù)變電站的總負荷選擇主變壓器 ，同時根據(jù)主接線的經(jīng)濟可靠、運行靈活的要求，選擇了 兩種待選主接線方案進行了技術比較，淘汰較差的方案，確定了變電站電氣主接線 方案 。再根據(jù)計算結果及各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行主要電氣設備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器等）。 關鍵詞 ： 電氣主接線 ， 短路計算 ， 電氣設備 3 目 錄 前 言 …………………………………………………………………（ 2） 第一章 電氣主接線…………………………………………………（ 5） 1． 1 110kv 電氣主接線…………………………………………（ 5） 1． 2 35kv 電氣主接線 …………………………………………（ 6） 1． 3 10kv 電氣主接線…………………………………………（ 6） 第二章 負荷計算及變壓器選擇 …………………………………（ 8） 2． 1 負荷計算 …………………………………………………（ 8） 2． 2 主變臺數(shù)、容量和型式的確定 ……………………………（ 9） 2． 3 站用變臺數(shù)、容量和 型式的確定…………………………（ 10） 第三章 最大持續(xù)工作電流及短路電流的計算 …………………（ 11） 3． 1 各回路最大持續(xù)工作電流…………………………………（ 11） 3． 2 短路電流計算點的確定和短路電流計算結果 …………（ 12） 第四章 主要電氣設備選擇 ………………………………………（ 14） 4． 1 導體和電氣設備選擇的一般條件……………………………（ 14） 4． 2斷路器的選擇…………………………………………………（ 16） 4． 3 隔離開關的選擇……………………………………………（ 19） 4． 4 高壓熔斷器的選擇…………………………………………（ 21） 4 4． 5 互感器的選擇………………………………………………（ 22） 4． 6 母線的選擇…………………………………………………（ 27） 4． 7 10KV高壓開關柜的選擇……………………………………（ 29） 附錄 I 設計計算書………………………………………………………（ 33） 附錄 II 電氣主接線圖……………………………………………………（ 39） 致謝 ……………………………………………………………… （ 40） 參考文獻 ………… ……………………………………………… （ 41） 5 第一章 電氣主接線設計 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體。電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是發(fā)電廠變電所電氣部分的主體。因此它必須滿足工作可靠，調(diào)度靈活，運行檢修方便，且具有經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性等基本要求。主接線的設計是一個綜合性的問題，其設計原則應以設計任務書為依據(jù)，以國民經(jīng)濟建設方針政策及有關技術規(guī)范，規(guī)程為準則，結合工程具體特點，準確地掌握基礎資料，全面綜合分析，力爭使其技術先進，經(jīng)濟合理、安全可靠。 缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。 適用范圍：一般適用于一臺發(fā)電機或一臺變壓器的 110220KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回。 2）當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 2）當出線為雙回路時，常使架空線路出線交叉跨越。 適用范圍： 110220KV 配電裝置的出線回路數(shù)為 34 回時。 35kV 電氣主接線 35kV 電氣主接線： 主要考慮為城南工業(yè)園區(qū)及城郊地區(qū)供電。 缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。 適用范圍：一般適用于一臺發(fā)電機或一臺變壓器的 3563KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回。 2）當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 2）當出線為雙回路時，常使架空線路出線交叉跨越。 適用范圍： 3563KV 配電裝置的出線回路數(shù)為 48 回時。 10kV 電 氣主接 線 7 10kV主接線設計：主要考慮為變電站周圍地區(qū)供電。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。 方案 I：采用單母線接線 優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。 方案 II：采用單母線分段接線 優(yōu)點： 1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。 缺點： 1）當一段母線或母線隔離開關故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。 3）擴建時需向兩個方向均衡擴建。 經(jīng)過以上論證，決定采 用單母線分段接線。 為了保證供電的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性，避免一臺主變壓器故障或檢修是影響供電，變電所裝設兩臺變壓器，主變壓器的容量根據(jù)電力系統(tǒng) 5— 10 的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，對兩臺主變的額定容量按 70%的全部負荷供電，考慮到變壓器的事故過負荷能力 40%，則可保證一臺退出間檢修時剩 余負荷的 70%供電。首先必須要計算各側(cè)的負荷，包括站用電負荷（動力負荷和照明負荷）、 10kVφ負荷、 35kV 負荷和 110kV 側(cè)負荷。 ，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性。故選用兩臺主變壓器，并列運行且容量相等。 。 S總= 由于上述條件所限制。當一臺停運時，另一臺則承擔 70%為 。 變電站主變壓器型式的選擇 10 具有三種電壓等級的變電站中，如通過主 變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的 15%以上或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站內(nèi)需裝設無功補償設備時，主變壓器采用三饒組。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。 35kV 以下電壓變壓器繞組都采用 ? 連接。 81。5% 10． 5 11 17． 5 站用變臺數(shù) 、 容量和型式的確定 對大中型變電站，通常裝設兩臺站用變壓器。 站用變壓器 容量選擇的要求：站用變壓器的容量應滿足經(jīng)常的負荷需要和留有 10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當任意一臺變壓器因故障被斷開后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。 故站用變參數(shù)如下： 型號 電壓組合 連接組標號 空載損耗 負載損耗 空載電流 阻抗電壓 高壓 高壓分接范圍 低壓 S9200/10 10。 5% Y,yn0 4 因本站有許多無功負荷，且離發(fā)電廠較近，為了防止無功倒送也為了保證用戶的電壓，以及提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性，應進行合理的無功補償。 《電力工程電力設計手冊》規(guī)定“對于 35110KV 變電所，可按主變壓器額定容量的 1030%作為所有需要補償?shù)淖畲笕萘啃詿o功量，地區(qū)無功或距離電源點接近的變電所，取較低者。 本章小結 ： 本章針對變電站計劃運行的情況，對負荷功率進行計算。站用電方面也預備了足夠的容量，確保了檢修時站用電關鍵區(qū)的可靠運行 第三章 最大持續(xù)工作電流及短路電流的計算 根據(jù)公式 S max = 3Ue I g max （ 31） 式中 S max 所統(tǒng)計各電壓側(cè)負荷容量 Ue 各電壓等級額定電壓 I g max 最大持續(xù)工作電流 12 S max = 3Ue I g max I g max =/ S max 3Ue 則： 10kV I g max = 10KV = 35kV I g max = MVA/ 3 35KV = 110kV I g max = MVA/ 3 110KV = KA 短路電流計算點的確定和短路電流計算結果 短路的原因 a電氣絕緣損壞 部分的絕緣損壞。 b運行人員誤操作 工作人員由于未遵守安全操作規(guī)程而發(fā)生人為誤操作，也可能造成短路。 短路的危害 1．短路 電流增大，會引起電氣設備的 發(fā)熱 ，損壞電氣設備。 3．短路電流還可能在電氣設備中產(chǎn)生很大的機械力（或稱 電動力 ）。 4．當發(fā)生單相對地短路時，不平衡電流將產(chǎn)生較強的 不平衡磁場 ，對附近的通迅線路、鐵路信號系統(tǒng)、可控硅觸發(fā)系統(tǒng)以及其他弱 13 電控制系統(tǒng)可能產(chǎn)生干擾信號，使通訊失真、控制失靈、設備產(chǎn)生誤動作。 短路的預防和限制措施 1. 認真執(zhí)行運行規(guī)程，不斷學習以提高電業(yè)人員的素質(zhì)。 2. 作好設備的維護、巡視、檢查，作好事故的預想和預防。使系統(tǒng)電壓在較短時間內(nèi)恢復到正常值 . 4. 增大短路回路的阻抗，如在電路中裝設限流電抗器等?？赡馨l(fā)生最大短路電流的短路電流計算點有４個，即 110KV 母線短路（ K1 點）， 35KV 母線短路（ K2） 點， 10KV 電抗器母線短路（ K3 點）， 母線短 路（ K4 點）。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。 應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。 擴建工程應盡量使新老電器型號一致。 技術條件 選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。 一、長期工作條件 電壓 選用電器允許最高工作電壓 Umax 不得低于該回路的最高運行電壓 Ug，即 Umax≥ Ug 式41 電流 選用的電器額定電流 Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流 Ig，即 Ie≥ Ig 式 42 15 由于變壓器短時過載能力很大，故其計算工作電流應根據(jù)實際需要確定。 二 、短路穩(wěn)定條件 校驗的一般原則 電器在選定后按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。 短路的熱穩(wěn)定條件 I2tjs≥ Qdt 式 43 式中： Qdt—— 在計算時間 tjs秒內(nèi)，短路電流的熱效應 (kA2?S) I—— tjs秒內(nèi)設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ KA） tjs—— 設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（ s）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計時間按 下式計算： tjs=tb+td 式 44 式中： tb—— 繼電保護裝置后備保護動作時間（ s） td—— 斷路器全分閘時間（ s） ④短路動穩(wěn)定條件