110KV降压变电站设计毕业设计.doc

110KV降压变电站设计毕业设计第1章 ：绪论1.1 设计的目的和意义1.1.1 变电站基础知识本次的设计是110kV工业区变电站设计，变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压。在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的场所，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。根据变电站在电力系统中的地位、作用与供电范围，可以将其分为以下几类：（1） 枢纽变电站：枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系统中多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统的多个大电厂和大区域系统。这类变电所的电压一般为330kV以上。枢纽变电所在系统中的地位非常重要，若发生全所停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。（2） 中间变电站：中间变电站的电压等级多为220-330kV，高压侧与枢纽变电站连接，以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用，或使高压长距离输电线路分段。它一般汇集2-3个电源，其中压侧一般是110-220kV，供给所在地区的用电并接入一些中小型电厂。这样的变电所主要起中间环节作用，当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比较大。（3） 地区变电站：地区变电站的主要任务是给地区的用户供电，它是一个地区或城市的主要变电所，电压等级一般为110-220kV。全所停电只影响本地区或城市的用电。（4） 终端变电站：终端变电站位于输电线路的末端，接近负荷点，高压侧多为110kV或者更低，经过变压器降压为6-10kV电压后直接向用户供电，其全所停电的影响只是所供电的用户，影响面积小。（5） 开关站：开关站是指在超高压远距离输电线路的中间，用断路器将线路分段和增加分支线路的工程设施。1.1.2 变电站设计目的和意义变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着交换和分配电能的作用，生活离不开用电，所以说变电站与人们的日常生活息息相关，而一个好的设计方案不仅会让变电站运行稳定有序，还会节约许多成本。所以变电站设计意义重大。本次的毕业设计有许多目的：首先，毕业设计是对所学知识的回顾，通过这次设计，我们可以很好地复习发电厂电气主系统、电力系统继电保护、电力系统分析、高电压技术等课程，可以更好地把所学知识与具体设计实践结合起来，更好的掌握所学知识。它会加深我们对变电站的认识，让我们对变电站的各个工作部分有了一定的了解，为我们以后的工作打下了一定的基础。最后，它会培养了我们独立思考和动手能力，我们会在整个设计过程中独立分析问题，计算绘图，总结经验。最后要达到的要求就是能够熟悉变电站设计的各个流程，能够顺利地完成变电站设计。1.2 国内外变电站发展概况1.2.1 我国变电站的发展趋势对于变电站设计，我国呈现以下几种趋势：变电站接线方案趋于简单，随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。大量采用新的电气一次设备，近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。变电站综合自动化技术新动向，奇艺是全分散式变电站自动化系统，其二是引入先进的网络技术。1.2.1 国外变电站发展概述 国外从70年代末、80年代初就开始进行保护和控制综合自动化系统的新技术开发研究工作。其主要特点为:系统一般采用分层分布式,系统由站控级和元件/间隔级组成,大部分系统在站控级和元件/间隔级的通信采用星形光纤连接,继电保护装置下放到就地,主控制室与各级电压配电装置之间仅有光缆联系,没有强电控制电缆进入主控制室,这样节约了大量控制电缆,大大减少对主控制室内计算机系统及其他电子元件器的干扰,提高了运行水平和安全可靠性。1.3 本次设计主要问题和采用的方法1.3.1 本次设计的主要问题本次的毕业设计拟解决的主要问题和任务有以下几点：如何进行主变的选择。如何进行电气主接线的选择。如何进行短路计算。如何进行设备选择。如何进行配电装置以及电气总平面的布置。防雷保护的设计。继电保护整定计算。Auto CAD图的绘制。1.3.2 本次设计的主要方法针对以上的八个主要问题，对于本次设计，我会严格按照设计任务书上的要求按部就班的完成。首先对电力系统进行总体和负荷分析，根据分析结果，在满足最大负荷要求的前提下进行主变的选择；在满足主接线基本要求以及经济性、可靠性、灵活性的前提下分别对三个电压等级侧主接线进行设计；应用电力系统分析的有关知识对电力系统结构简图进行分析变换，进行短路电流计算；通过对短路电流的计算结果和电气设备校验条件，对主要电气设备进行选择和校验；最后，根据国家有关变电所设计规范，对配电装置、电气总平面和防雷装置进行设计；然后根据所学的电力系统继电保护有关知识进行各电压级线路保护整定计算及变压器、电容器保护正定计算；最后用Auto CAD绘制一次接线图和二次保护图。总之，整个毕业设计过程就是我对变电站设计的认识的提高的过程。 第2章.总体和负荷分析2.1 变电站的总体分析：本次设计的变电站位于新城区，是工业集聚区负荷中心的新建变电所，除供给城区10kV配电网保证城市市政居民等用电外，还向周围数座35kV变电站供电。为了使变电站的一次设计能够更好地接入电力系统，使电力系统安全可靠地运行，下面对变电站作初步分析：变电站类型：110kV工业区降压变电站电压等级：110/35/10kV线路回数：110kV：近期2回，远景发展2回； 35kV： 近期3回，远景发展1回； 10kV： 近期8回，远景发展4回。地理条件：所址地区海拔300m，地势平坦，属轻震区，土壤性质为黄黏土，地耐力2.5kg/平方厘米。土壤热阻系数120m,土壤热阻系数t=120CM/W,土温20，年最高气温40，最大风速30m/s，主导风向西北，覆冰厚度15mm。微风风速3.5m/s.属于我国类标准气象区。负荷情况：主要是一、二级负荷，市内负荷主要为市区生活用电、铸造厂等工业用电，另外还向35kV变电站供电。系统情况：根据任务书中电力简图我们可以看到，本变电站位于两个电源中间，有两个发电厂提供电能，进而经过该变电站降压后用于工农业以及变电站用电，因此需要一定的可靠性。电力系统结构简图：图2.1 电力系统结构简图2.2 负荷分析2.2.1 负荷的分类和重要性一级负荷：必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证对全部一级符合不间断供电； 二级负荷：一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证全部或大部分二级负荷不间断供电； 三级负荷：对三级负荷一般只需要一个电源供电。2.2.2 负荷计算的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线电缆在运行过程中过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷的重要性。2.2.3负荷情况负荷的资料如下表2.1所示：表2.1 变电站负荷资料表电压等级负荷名称最大负荷MW穿越功率 MW负荷组成（）自然功率年最大使用时间(h)线长km备注近期远景近期远景110kV城工线1520一级二级三级火工线1015备用18备用21035kV郭连变5810300.910张村变3510300.98铁金变51010300.95备用40.9补偿后值10kV工120320400.855003工22.02420400.855002工322.520400.850004工423020400.850004工51.5220400.8500035铸造厂22420400.855003.5郊区线11.50200.620004.0备用120.75备用220.8备用20.8备用备用2.2.4 最大综合负荷分析计算：最大综合计算负荷计算式： （2.1）式中： 各出线的远景最大负荷； n 出线回路数 各出线的自然功率因数； 同时系数,其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小， 一般在0.8-0.95之间，本设计35kV和10kV侧分别取0.9和0.85； 线损率，取5%。10kV侧的计算：近期负荷：=（2+2+2+2+1.5+2+1）=12.5MW式中：各出线的近景最大负荷。远景负荷：=（3+2.4+2.5+3+2+2.4+1.5+2+2+2）=22.8MW式中：各出线的远景最大负荷。由公式（2.1）得远景综合最大计算负荷： =0.85(3+2.4+2.5+3+2+2.4+2+2)/0.8+1.50.6+20.75（1+0.05）=26.14MVA近期综合最大计算负荷：=0.85(2+2+2+2+1.5+2)/0.8+1/0.61.05=14.3235kV侧：近期负荷：=（5+3+5）=13MW远景负荷：=（8+5+10+4)=27MW由公式（2.1）得远景综合最大计算负荷;=0.9(8+5+10+4)/0.4(1+5%)=28.35MVA近期综合最大计算负荷：=0.9(5+3+5)/0.9(1+5%)=13.65MVA故远景综合最大计算负荷总和为：=0.9（28.35+26.14）=49.04MVA2.2.5 最大I+II类负荷总量计算：最大I+II类负荷总量计算式： （2.2）式中：I类负荷所占百分数 II类负荷所占百分数对10kV侧，由公式（2.2)得：=0.85(3+2.4+2.5+3+2+2.4)60%/0.8+1.520%/0.6+22/0.8+2/0.75(1+0.05)=17.53MVA对35kV侧，由公式（2.2）得：=0.9(8+5+10)0.40.9+40.9 (1+0.05)=13.86MVA故总的I+II类最大负荷为：=0.85（17.53+13.86）=26.68MVA3. 主变的选择在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送电能的变压器称为主变压器。合理选择主变压器的型式、台数、容量，是电气主接线设计的重要内容，其选择结果直接影响着主接线的形式和配电装置的结构。由此可见主变的选择在变电站设计中起着至关重要的作用。对主变的选择一定要给予全面考虑，要结合近期负荷的要求与电力系统510年发展规划进行综合分析。3.1 主变选择的依据： 变电所设计技术规程第16条：变电所中主变压器一般采用三相式变压器，其容量应根据电力系统510年的发展规划进行选择。装有两台及以上的主变压器的变电所中当一台断开时，其余主变的容量一般保证60%的全部负荷。并应保证用户的一级负荷和大部分二级负荷。 变电所设计技术规程第18条:具有三种电压等级的变电所中,如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变电容量的15%以上,主变一般采用三绕组变压器。3.2 变压器台数的选择变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。对大型超高压枢纽变电所，可根据具体情况装设24台主变压器，以便减小单台容量。对个别的终端变电所只一个电源供电可只装一台。对本次设计，正常运行时，变电站由110kV系统供电，考虑到重要负荷达到49.04MVA，并考虑到现今用户需要的供电可靠性要求不断增高，应采用两台容量相同的变压器并联运行。3.3 变压器容量的选择3.3.1 容量的选择条件所选择的n台主变压器的容量和，应该大于等于变电所的远景最大综合计算负荷，即： （3.1）式中 单台主变压器的额定容量； 远景最大综合计算负荷。 （2）装有两台及两台以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余变压器的容量一般应满足大于等于60%的远景最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷和大部分II类负荷的要求。用公式表示如下： （3.2） （3.3）3.3.2 变压器容量初步选择：根据2.3.1的选择条件代入数据得：由公式（3.1）得： 即 由公式（3.2）得 由公式（3.3）得 综上所述，新建变电站的主变容量应大于以上最大值：即 故初步选定容量为31500kVA.3.4 主变压器型式的选择;3.4.1 变压器相数的选择变压器有三相变压器和单相变压器组。330kV及以下的变电所，应选用三相变压器，由于本次设计为110kV降压变电站，故选用三相变压器。单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。3.4.2 变压器绕组数的选择由于本次设计为三个电压等级的变电站，在具有三个电压等级的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的15%以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所内需要无功补偿装置时，主变压器宜选择三绕组变压器,由于本次设计各绕组的功率约为变压器容量的60%，故本次设计选择三绕组变压器。自耦变压器损耗小，造价低，但是其高中压侧必须都是中性点直接接地方式，所以对于220kV以上电压等级的变压器可以选择自耦变，但是由于其限制短路电流的效果差，保护配置和整定困难等，不是由于容量太大而制造困难等原因，一般在110kV变电所选择普通型三绕组变压器比较多。故本所拟采用普通型三绕组变压器。3.4.3 绕组联接方式选择变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种。高压绕组为星形联结时，用符号Y表示，如果将中性点引出则用YN表示，对于中、低压绕组则用y及yn表示，高压绕组为三角形联结时，用D表示，低压绕组用d表示。三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时，三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大，危害变压器的绝缘，还会对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响。我国110kV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点都需要选择YN的联结方式。对于110kV变压器的35kV侧也采用yn的联接方式，以便接入消弧线圈，而6-10kV低压侧采用形以消除三次谐波的影响。故本次设计应选用YN/y0/d11接线。3.4.4 调压方式的选择变压器的调压方式分为带负荷变换的有载调压方式和不带负荷切换的无载调压方式两种。无载调压变压器的分接头档位较小，电压调整范围一般只有10%以内，而有载调压变压器的电压调整范围大，能达到电压的30%，但其结构比无载调压复杂，造价高。近年来随着用户对电压质量要求的提高和有载调压变压器质量的提高，一般变电所均选择有载调压方式。本次设计为工业区变电站，对电压质量要求较高，故选择有载调压方式。3.4.5 容量比的选择变压器的容量比有100/100/100、100/100/50、100/50/50等几种形式。由于110kV变压器总容量不大，其绕组容量对造价影响不大，但其中、低压侧的传输功率相对总容量都比较大，为调度灵活，一般采用100/100/100的容量比，故本次设计采用100/100/100的容量比。3.4.6 变压器阻抗的选择变压器各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并列运行等方面进行综合考虑，并应以对工程起决定作用的因素来确定。三绕组变压器可分为升压结构和降压结构两种类型。变电所的三绕组变压器，如果高压侧向中压侧输送功率为主，则选用降压型变压器；如果以低压侧向高中压侧输送功率为主，则可选用升压型变压器。本所负荷以高压侧向低压侧输送为主，本所采用降压型变压器。3.4.7 全绝缘半绝缘、绕组材料等问题全绝缘变压器的绕组首、尾绝缘水平是一样的，都是按照线电压设计的。为减小变压器的造价，变压器还可以采用半绝缘方式，即变压器绕组靠近中性点的主绝缘水平比绕组端部的绝缘水平低，不是按照线电压设计的，而是低一个电压等级。半绝缘变压器只允许在中性点直接接地的情况下运行。考虑到良好的性价比，本所主变选用中性点半绝缘。变压器绕组材料有铝绕组和铜绕组两种，为减小变压器体积和和降低变压器本身的损耗，本次设计应选择铜绕组。3.4.8 变压器各侧电压的选择变压器的某个电压级若作为电源，则取线路的额定电压值；若作为负荷供电侧，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在有10%电压损失的情况下，线路末端的电压为额定值，该侧的电压按照110%额定电压选择。而如果莫各电压等级是电网的末端，该侧的电压应按照电网额定电压选择。故本所电压组合为：110kV/38.5kV/10.5kV。经过以上几个主要条件的分析比较，最终选择SFSZ-31500/110型变压器，各参数如下表所示：表3.1 主变参数表型号额定容量/kV.A额定电压/kV阻抗电压(%)联接组别空载损耗/kW高压中压低压高中高低中低SFSZ9-31500/11031500/31500/3150011081.25%38.522.5%10.510.517.56.5YN y0 d1125.7第4章 电气主接线设计4.1 电气主接线应满足的概念和基本要求4.1.1 电气主接线的概念电气主接线也成为电气主系统或电气一次接线，它是由电气一次设备按电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配电能的电路，是发电厂、变电所电气部分的主体。电气主接线反映了发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电气设备的数量、各回路中电气设备的联接关系及发电机、变压器与输电线路、负荷间以怎样的方式连接，直接关系到电力系统运行的可靠性、灵活性和安全性，直接影响发电厂、变电所电气设备的选择，配电装置的布置，保护与控制方式选择和检修的安全与方便性。4.1.2 电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说是应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求。4.1.2.1 可靠性保证电力系统的安全可靠运行是电力生产的首要任务，定性分析和衡量电气主接线可靠性的评判标准有以下四点：（1） 断路器检修时，能否不影响供电。（2） 断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对I类负荷和大部分II类负荷的供电。 （3） 发电厂、变电所全部停运的可能性。（4） 大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求。 4.1.2.2 灵活性灵活性主要包括以下三个方面：（1） 调度灵活 能按照调度的要求，方便而灵活地投切机组、变压器和接线，调配电源和负荷，以满足在正常、事故、检修等运行方式下的切换操作要求。（2） 检修安全、方便 可以方便地停运断路器、母线及其二次设备进行检修，而不致于影响电网的运行和对其他用户的供电。应尽可能的使操作步骤少，便于运行人员掌握，不易发生误操作。（3） 扩建方便 能根据扩建的要求，方便地从初期接线过渡到远景接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路二不互相干扰，对一次设备和二次设备的改造为最少。4.1.2.3 经济性主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。（1）节约投资 主接线应力求简单清晰，节省断路器、隔离开关等一次设备；要使相应的控制、保护不过与复杂，节省二次设备与控制电缆等；能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备和轻型电器等。（2） 占地面积小 主接线的形式影响配电装置的布置和电器总平面的格局，主接线方案应尽量节约配电装置占地和节约构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件下许可的地方，应采用三相变压器而不用三台单相变压器组。（3）年运行费小 年运行费用包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修的维护费等。电能损耗主要由变压器引起，因此要合理选择主变器的型式、容量和台数及避免两次变压而增加损耗。4.2各电压级电气主接线设计 根据35-110kV变电所设计规范第3.2.3条，35-110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35-63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线，110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。在进行电气主接线设计时,一般根据设计任务书的要求,综合分析有关基础资料，拟订2-3个技术上能满足要求的方案进行详细技术经济比较，最后确定最佳方案。下面根据4.1中的基本要求对主接线进行选择。4.2.1 110kV侧主接线设计根据题目的要求，对于110kV侧可选用的方案有单母线接线、单母线分段接线、内桥形接线和双母线接线三种方式。对单母线分段带旁路母线接线需另设母线，接线较复杂，投资较大，性价比较低，故可以在近期采用桥形接线，而远期发展时扩建成单母线分段接线形式或者直接采用单母线分段接线形式，初步选择内侨形接线和单母线分段接线进行下一次的对比。方案比较如下表所示：接线名称方案一:内桥形接线方案二:单母线分段接线接线简图可靠性可靠性较差：（1）任一出线断路器检修时该回路停电。（2）当联络断路器或隔离开关检修时，两出线均成为单电源供电。（3）全部停运的可能性较大。可靠性较好：（1）任一段母线故障或检修期间，该段母线上的所有回路均需停电。（2）任一断路器检修时，该断路器所带用户也将停电。（3）全部停运的可能性较低。灵活性灵活性较差：（1）无母线，只适用于两台变压器器和两条出线的场合。（2）可扩建为单母线分段接线形式。灵活性较高：（1）有单母线运行、各段并列运行和各段分裂运行等运行方式。（2）有母线和主变压器，当出线增加时，易于扩散。经济性经济性较好：（1）接线简单，无母线，投资小。（2）变压器出口可以不装设断路器，只设隔离开关。经济性较差：（1）接线稍复杂，有母线，投资大。（2）主变出口处需装设断路器。经过以上两个方案的对比分析可知，在近期可以按桥型接线运行，远景发展可扩展为单母线分段接线形式。4.2.2 35kV侧主接线的选择：根据设计的要求以及对电力网络的分析，35kV侧主接线可选择的形式有单母线分段接线、双母线接线接线两种形式。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为23天），所以，35kV60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关，现选择双母线接线和单母线分段接线两种方案进行比较。方案比较如下表所示：接线方式单母线分段接线双母线接线接线简图灵活性灵活性较高：（1）有单母线运行、各段并列运行和各段分裂运行等运行方式。（2）有母线和主变压器，当出线增加时，易于扩散。较灵活：可以采用两组母线同时工作，也可以采用一组母线工作，另一组备用的单母线运行方式。有母线，扩建方便，但变更运行方式需要进行倒闸，易出现误操作。可靠性可靠性较好：（1）任一段母线故障或检修期间，该段母线上的所有回路均需停电。（2）任一断路器检修时，该断路器所带用户也将停电。（3）全部停运的可能性较低。可靠性高：（1）检修母线时不中断供电。（2）任一组母线故障时仅短时停电。（3）检修任一回路断路器时，该回路仍需停电。经济性较经济，仅有一组母线，无母联断路器，设备少，投资少，接线简单。经济性差，需装设两组母线，设备多，接线复杂，投资大。经过以上两个方案的分析，双母线接线经济性差，性价比低，故综合考虑采用单母线分段接线。4.2.3 10kV侧主接线的选择：根据设计的要求以及对电力网络的分析，10kV侧主接线可选择的形式有单母线分段接线、单母线分段带旁路母线、手车式单母线分段接线三种形式。对于相同的接线，手车式单母线分段接线较普通单母线分段接线有较好的互换性，可提高供电的可靠性，故选择单母线分段带简易旁路母线接线和手车式单母线分段接线两种方案进行比较。方案比较如下表所示：接线方式手车式单母线分段接线单母线分段带简易旁路母线接线接线简图灵活性较灵活：接线简单清晰，有单母线运行和各段并列运行和分列运行等运行方式，且各运行方式之间能方便进行切换，有母线，扩建方便，可以较快检修断路器，无需倒闸。较灵活：有多种运行方式，各方式之间也可方便切换，有良好的可扩建性，但采用旁路母线，虽不需要停电检修出线断路器，但需通过复杂的倒闸操作，易误操作。可靠性可靠性高：（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，缩小故障范围。（2）任一断路器检修时该回路短时停电。可靠性高：（1）检修母线时不中断供电。（2）任一组母线故障时仅短时停电。（3）检修任一回路断路器时，该回路仍需停电。经济性较经济，没有旁路母线及旁路隔离开关，设备少，投资小，接线简单。经济性差，增加旁路母线后接线复杂，占地面积增大，投资增大。经过以上两个方案的比较，单母线分段带旁母接线经济性差，性价比低，且现在多采用SF6断路器，其可靠性高，检修周期长，故采用手车式单母线分段接线。4.3 所用电设计根据发电厂电气部分第3-2节中关于变电所所用电接线的介绍：变电所的所用电负荷，一般都比较小，变电所的主要所用电负荷是变压器冷却装置（包括风扇、油泵、水泵），支流系统中的充放电装置和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等，当变电所装有同步调相机时，还有调相机的空气冷却器和润滑系统的油泵和水泵等负荷。这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电只需0.4kV一级，采用动力和照明混合供电方式。所用变台数： 根据35110kV设计规范第3.3.1条 在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同、可互为备用的所用变压器，分别接到母线的不同分段上。故本所两台所用变。所用变接线： 根据设计手册I第3-10，所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，所用低压侧多采用单母线接线，当有两台所用变时，采用单母线分段接线方式，平时分列运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。所用变容量： 根据经验和参考其他110kV变电站，变电所所用变压器一般容量选择50kVA。由于本所主变低压侧的消弧线圈要接至本所所用变中性点上，故本所所用变容量应为50kVA。所以综合考虑各种因素，查表可知本所应装设两台型号为S11-50/10电力变压器作为所用变压器，并将它们分别接在主变压器低压侧母线的不同分段上。这种所用电源引接方式具有经济性好和供电可靠性高的特点。4.4 无功补偿设计4.4.1 无功补偿的意义电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力网络安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品质量是非常重要的，根据统计，用户消耗的无功功率是它的有功功率的50100%，同时电力系统本身消耗的无功功率可达到用户的2575%。无功功率的不足，将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定的破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，总之，补偿变压器的无功损耗，补偿高压网的无功缺额，可以减少无功功率的传输，提高电压质量和减小电能损耗。无功补偿关系到电力系统的电压质量、安全及经济运行，无功补偿可以减小无功功率的传输，提高电压质量和减小电能损耗。在220kV及以下电压级变电所常用并联电容器补偿。 4.4.2 无功补偿的原则对无功电源与无功无功负荷采取在各级电压电网中分级补偿就地平衡的原则。4.4.3 并联电容器容量的选择补偿方法主要有串联补偿和并联补偿两类。其中，串联补偿主要是采用串联电容器装置；并联补偿主要采用并联电容器装置、静止补偿装置和并联电抗器装置等。本设计采用并联电容器补偿装置，向电网提供可阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗，提高电网电压和功率因数。对35110kV变电站中的电容器总容量，按无功功率就地平衡的原则，可按主变容量的10%30%考虑，本次设计选取10%，并将其分在610kV两段母线上安装。 则有式中：并联电抗器的容量 主变压器的容量4.4.4 并联电容器型式及其接线方式的选择无功补偿的并联电容器可以选择密集型电容器或由单个电容器组成的电容器组(单个容量 选100kvar)，电容器组的数量由上述计算出的总容量和单个电容器的容量计算而得，还要将它们分成两部分，接在变电所的两个低压母线上。它们的接线方式有三角形（一般用于较小容量的电容器组）和星形接线两种方式，星形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的相电压，而三角形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的线电压。在星形接线方式中，一般还采用双星形接线方式，以便采用中性线不平衡电流保护。双星形台数为6的倍数，单星形台数为3的倍数。4.4.5 并联电容器的选择查发电厂电气部分表A-15可选择型号为BGF11/-100-3W的电容器，其技术参数为：型号额定电压/kV额定容量/kvar额定电容/F相数质量/kg外形尺寸/mm（宽深高）BGF11/-100-3W11/1007.9165665165624可计算并联电容器的个数： n= 6300/100=63因为本所采用双星形连接，而且要在10kV单母线分段的两端各接入一组，电容器个数应为12的倍数，应选72个。4.5 中性点接地方式的设计电力系统三相交流发电机、变压器接成星形绕组的公共点，称为电力系统的中性点。电力系统的中性点的接地方式有中性点直接接地方式（大电流接地系统）和中性点不接地方式（小电流接地系统）或经消弧线圈及高阻抗接地方式。根据我国电力系统的实际情况，110kV及以上电力系统为降低绝缘水平和费用而采用中性点直接接地方式；而60kV及以下电力系统采用中性点不接地方式或经消弧线圈及高阻抗接地方式。所以，变压器不同电压等级绕组的中性点接地方式由相应的电力系统中性点接地方式决定。根据电气设计手册I第2.7节中关于“主变压器中性点接地方式”的规定，电力网中性点的接地方式，决定了主变压器的中性点的接地方式。（1）变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比X0/X13，以使单相接地时全相上工频电压不超过阀型避雷器的灭弧电压；X0/X11.5以使单相接地时短路电流不超过三相短路电流。（2）所有普通变压器的中性点都经隔离开关接地，以使运行调度灵活选择接地点。（3）选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成中性点不接地的系统。4.5.1 110kV电压级的中性点接地方式与设备选择4.5.1.1 110kV中性点接地方式的确定110kV及以上电压系统为大电流接地系统，所以主变压器110kV及以上电压级中性点接地方式，均应该选择中性点直接接地方式。4.5.1.2 110kV电压级主变压器中性点设备 中性点设备主要有中性点接地刀闸、零序电流互感器、间隙、避雷器等。分级绝缘(半绝缘)变压器中性点设备的电压等级比变压器额定电压低，应该与中性点的电压等级匹配，例如110kV侧中性点处的中性点隔离开关，选60kV电压级,型号选用GW13-72.5kV/630A。中性点直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时，部分变压器中性点有可能不直接接地，中性点刀闸在分闸状态。对于中性点不接地的分级绝缘变压器，当雷电波从线路侵入变压站到达变压器中性点，会产生较高的雷电过电压，中性点应装设避雷器，以防止雷电侵入波对变压器中性点绝缘的危害。110kV电压级中性点用金属氧化锌避雷器时型号选用HY10W-108/281。4.5.2 35kV、10kV电压级的中性点接地方式与设备选择在我国35kV、和610kV系统均为小电流接地系统，它们的中性点应选用中性点不接地、经消弧线圈接地或高阻接地的方式。在中性点不接地系统中，当发生单相接地故障时，不能构成短路回路，故短路电流不大，但故障点与导线对地分布电容形成回路，故障点有不太大的容性电流通过，有可能使故障点的电弧不能自行熄灭并引起弧光接地过电压，甚至发展成相间短路故障，使事故扩大。在变压器的中性点装设消弧线圈，使消弧线圈产生的感性电流与接地容性电流相抵消，可减小接地故障点的电流，提高供电可靠性。中性点经消弧线圈接地时，有完全补偿、过补偿与欠补偿之分，为防止部分线路停运且合并运行线路出现单相接地故障时，欠补偿可能出现电弧谐振，一般采用过补偿方式。3563kV系统接地电容电流大于10A，610kV系统若接地电容电流大于30A时，应选择经消弧线圈接地的接地方式。具体电容电流计算公式如下：架空线路 （4.1）式中 L线路的长度（km）； 架空线路的电容电流（A）； 2.7、3.3系数，前者适用于无架空地线的线路，后者适用于有架空地线的线路（有些35kV架空线路全长无架空地线，仅在靠近变电所的12km有架空地线，称为进线保护段）； 线路的额定线电压（kV）。电缆线路 （4.2）式中 L线路的长度（km）； 架空线路的电容电流（A）； 线路的额定线电压（kV）。由于变电所本身母线对地也有分布电容电流，所以在上述计算的基础上还应该增加一个百分数。6kV系统增加18%、10kV系统增加16%、35kV系统增加13%、63kV系统增加12%、110kV系统增加10%。用消弧线圈接地时应注意：（1）消弧线圈应由系统统筹规划，分散布置，应避免整个电网中只装一台消弧线圈，也应避免在一个变电所中装设多台消弧线圈，在任何运行方式下，电网不得失去消弧线圈的补偿。（2）在变电所中，消弧线圈一般装在变压器中性点上，610kV消弧线圈也可装在调相机的中性点上。（3）当两台主变压器合用一台消弧线圈时，应分别经隔离开关与变压器中性点相连。由于本变电所35kV侧线路为无架空地线的线路，故将各数据代入公式（4.1）中，并将结果增加13%，可得系统对地电容电流：故35kV电压级中性点应选择中性点不接地方式。由于本变电所10kV侧线路为架空线路，故将各数据代入公式（4.1）中，并将结果增加16%，可得系统对地电容电流： 由于系统的对地电容电流小于30A，故主变压器10kV电压级中性点应选择中性点不接地方式。10kV侧加装避雷器H(Y)5WZ-17/45。第5章 短路电流的计算5.1 短路电流计算理论知识5.1.1 短路电流计算的目的短路电流的计算在变电站设计中起着至关重要的作用，短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，都应该着眼尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。短路电流计算具体目的是；（1） 选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。（2） 继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。（3） 电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。（4） 通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。（5） 确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下