110KV变电站一次部分的设计

1、毕业设计说明书（论文）中文摘要110KV变电站一次部分设计摘要 本文主要介绍了 110KV降压变电站一次电路部分的设计。根据任务书中的原始 数据进行了负荷分析和计算，利用计算结果，参考当地经济发展状况，确定主变压器 的容量，进而选择变压器的型式，确定主变压器的型号。然后分析不同主接线的适用 范围选择各电压等级的主接线方式制定主接线方案，通过比较选择最优方案，根据配电装置的适用范围选取不同电压等级的配电装置。最后，按照所选设计的方案，绘制出了 110KV降压变电站的电气主接线图。本设计初步实现了对电力用户提供安全、 可 靠、优质电能的目的。关键词主接线短路电流计算电器设备防雷保护-1 -山西农业

2、大学工学院毕业设计张小刚：110KV变电站一次部分设计毕业设计说明书（论文）外文摘要A part of the design of 110kV substationAbstractThis article introduces the design of 110KV the step-down substation circuit .First, the primary data of the project description is analyzed, then the statistics and computation of the load are carried on. Now

3、it is determined to select the capacity of the main transformer, the pattern and definite the mode After analyzing the applicable scope of the different host wiring , the main wiring way of the various voltage class and the main wiring plan are determined ,then choose the best though comparison .Bes

4、ides, the power distribution equipment of the different voltage class is selected which based on the applicable scope of power distribution equipment. Finally, according to the selected design, drawing110kv step-down substation electrical main wiring diagram. The project is safe, reliable and qualit

5、y, which achieves the requirements.Keywords Main electrical connection Short-circuit calculation Electrical equipment Lightning protection-5 -目录1 引言-.1.-1.1 变电站国内外发展现状-.1-1.2 原始资料的分析 -.1-1.3 设计任务-.2-2负荷分析及无功补偿的选择.2-1.1.1 分析-.2-2.1.1 负荷分类-.2-2.1.2 负荷资料-.3-2.1.3 负荷计算 -.3-1.1.2 补偿的选择-.5-1.1.3 2.1无功补偿的基

6、本要求 -.5-2.2.2 无功补偿装置的选用原则 -.5-2.2.3 常用的三种补偿装置的比较及选择 -.5-2.2.4 无功补偿装置容量和接线方式的确定 -.6-3主变压器的选择 -.6-3.1 确定变压器容量、台数的原则 -.6-3.2 .主变台数和容量的确定 -.7-3.3 变压器型式的选择 -.7-3.3.1 主变压器相数的选择 -.7-3.3.2 变压器绕组数的选择 -.7-3.3.3 变压器绕组接线组别的选择 -.8-3.3.4 主变调压方式的选择 -.8-3.3.5 主变冷却方式的选择-.8-3.4 变压器各侧电压的选择-.8-4主接线方案的设计 -.9-4.1 电气主接线的概

7、述 -.9-张小刚：110KV变电站一次部分设计4.2 电气主接线设计的基本要求 .9-4.3 电气主接线设计原则 .-.9-4.4 主接线的一般接线形式-.9-4.5 变电站主接线方案拟定 -.1 0-4.5.1 110kV侧主接线方案选取 -.1 0-4.5.2 35kV侧主接线方案选取 -.114.5.3 10kV侧主接线方案选取 .-.1 2-5 短路电流计算 -.1 5-5.1 短路电流计算的目的 -.1 5-5.2 短路电流计算的一般规定 -.15-5.3 短路电流计算 -.15-5.3.1 各元件电抗计算及网络等值电路图 .-.16-5.3.2 短路电流计算 -.1 6-6电器设

8、备和导体的选择 -.1 9-6.1 概述-.1.9-6.2 电器设备选择原则 .-.1 9-6.3 电器设备和导体的选择-.20-6.3.1 电气设备的选择 .-.2 0-6.3.2 导体的选择-.22-7防雷保护-.24-7.1 防雷保护装置 -.24-7.2 变电站防雷保护特点 .-.24-7.3 防雷保护原则-.24-7.4 避雷针保护范围计算方法-.25-7.5 避雷针保护范围计算.-.2 6-8 结论-.27-参考文献-.27-致凝日-.29-张小刚：110KV变电站一次部分设计110kV变电站一次部分设计1引言1.1 变电站国内外发展现状我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大

9、，短路电流不断增大，对电气设 备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高。近年来，随着各国能源的大量消耗，导 致电力资源的严重不足，为了满足国家的需求，减少在网络中的损耗，许多发达国家已 经形成了完善的变电设计理论，而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是 计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃。变电站综合自动 化系统近几年一直是电力建设的一个热点。无论国内国外，还是从管理方、运行方及设 计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。我国在继续大力发展电源的同时，将高度重视电网的建设。“十一五”期间及以后 较长的时间里，将以建设特高压为核心继续推进从2000年起实施的

10、“西电东送、南北互供、全国联网”的发展战略，发展跨大区、跨流域、跨距离、大规模资源优化配置， 优先建设跨区电网，区域、省级电网骨干网架和城乡电网。随着三峡电站及其输变电工 程建设的完成，到2010年基本了实现以三峡为中心的全国联网格局，并形成全国统一 的联合电网。虽然我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我国的 人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。跨省 区电网的互联工作才刚开始，电力市场还远未完善，管理水平、技术水平都有待提高， 因而，电力工业还必须持续、稳步地发展，以实现在 21世纪我国电力工业达到世界先 进水平的目标。1.2 原始

11、资料的分析该变电站位于某城市的工业园区附近，交通运输方便，该工业区主要有纺织厂、化 工厂、钢厂、机械厂、印染厂、木材厂、橡胶厂等大型企业厂房。该区地势平坦，海拔400M,无严重污染源，夏季最高温度零上 39度，冬季最低气温为-10度，年平均气温 为零上13度，最大风速为20m/s,覆冰厚度为5mm, 土壤电阻率为50。，冻土厚度为 0.7m,主导风向，夏季为东南风，冬季为西北风。为满足该工业区负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根据系 统发展规划，拟建设一座电压等级为110/35/10kV的降压变电站，设计原始资料要求如 下：(1)电压等级：110/35/10kV(2)设计容

12、量：拟安装两台主变压器。(3)进出线及负荷情况110kV侧，进出线共4回，其中两回进线、两回出线。35kV侧，最终出线共4回，最大负荷利用时间数为 4500h。l0kV侧，最终出线共8回，最大负荷利用时间数为 4500h。系统阻抗值为S=100MVA时的值。1.3 设计任务变电站主要设备的组成主要有主变压器、电气主接线、保护装置、避雷装置以及无 功补偿装置等。主变压器是变换电压的主要设备。在 110kV变电站中它主要用于降压, 此变电站中我们采用了三相变压器，在功率和电压等级上完全满足了我们的设计需要。 电气主接线由于直接影响着电力系统的可靠性、稳定性、经济性。综合因素考虑，我们 在本变电站中

13、采用了单母分段的接线形式。避雷装置是电力系统稳定运行的一个重要部 分。它的故障能够导致整个电力系统的瓦解，给国民经济带来重大损失。在电力系统中 为了减少电能在线路中的损耗，我们采用了无功补偿装置来调整系统中的无功功率。2负荷分析及无功补偿的选择2.1 负荷分析2.1.1 负荷分类(1) 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极 大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。-# -张小刚：110KV变电站一次部分设计(2)二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应

14、由两回线供电。但当两回线路有困难时(如边远地区)，允许有一回专用架空线路供电。(3)三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求， 允许较长时间停电，可用单回线路供电。2.1.2 负荷资料变电所建成后主要对本地区的工业供电， 并同其他地区连成环网。为选择主变压器, 确定变压器各电压等级出线侧的最大持续电流，首先计算各电压等级侧的负荷，负荷见 以下图表。表2-1变电站负荷统计电压等级用电单位功率因数最大负荷(MW)供电方式35kV柴油机厂0.96.57架空铝厂0.886.51架空化工厂0.885.06架空钢厂0.845.56架空10kV机床厂0.912.06架空齿轮厂0.8

15、71.73架空印染厂0.871.9架空纺织厂0.861.88架空食品厂0.911.92架空木材厂0.911.49架空皮革厂0.861.71架空橡胶厂0.891.74架空2.1.3 负荷计算正确确定计算负荷意义重大，计算负荷的大小直接影响电器和导线选择得是否经济 合理。若计算负荷偏大，将造成投资和有色金属的消耗浪费，若计算负荷偏小，又可能 使电器和导线在过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，造成绝缘过早老化甚至烧毁, 造成重大损失。目前普遍采用需要系数法确定计算负荷。其基本公式如下: 有功计算负荷:(2-1)Pca= KdPNE无功计算负荷:(2-2)(2-3)Qca=P，an总有功计算负荷：S

16、Ca = Pca Qca系统负荷计算：(1) 35KV出线侧负荷计算QL1 PL1 tan =6.57tan(arccos0.9)=3.17QL2 PL2 tan ) =6.51tan(arccos0.88)=3.51QL3 - PL3 tan 口 =5.06tan(arccos0.88)=2.73QL4 =PL4 tan " =5.56tan(arccos0.84)=3.61(2) 10kV出线侧负荷计算 ''QL1 =PL1 tan " =2.06tan(arccos0.91)=0.93 ''.L2 - L2 ani=1.73tan(ar

17、ccos0.87)=0.98 ''QL3 = P-3 tan ) =1.9tan(arccos0.87)=1.07 ''QL4 = PL4 乂 tan 6 A cci /r cc a aL4 L4=1.88tan(arccos0.86)=1.1L5 - L5 an ) =1.92tan(arccos0.91)=0.87 ''QL6 =PL6 tan ) =1.49tan(arccos0.91)=0.67 ''QL7 = PL7 tan 8-7al /c cc、d c.L7L7=1.71tan(arccos0.86)=1.01QL8

18、 = PL8 tan - =1.74tan(arccos0.89)=0.88于是母线侧的总负荷为：Pcmax=Kd1 -PC 2 PC=0.85(6.57+6.51+5.06+5.56)+0.8(2.06+1.73+1.9+1.88+1.92+1.49+1.71+1.74)=31.68MWQcmax= KdQc Kd2" Qc=0.85(3.17+3.51+2.73+3.61)+0.8(0.93+0.98+1.07+1.1+0.87+0.-# -67+1.01+0.88)=17.06Wvar山西农业大学工学院毕业设计根据总的有功计算负荷公式得系统在最大运行方式下的计算负荷为35.98

19、MVA2.2无功补偿的选择2.2.1 无功补偿的基本要求合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可保证电压的质量，而且能提高电力系统 运行的经济性，安全性和稳定性。电力系统的无功电源与无功负荷，在各种正常运行以 及事故运行时，都应实行分层分区，就地平衡的原则，并且无功电源应具有灵活的调节 能力，和一定的检修备用及事故备用容量。在正常运行方式时，突然失去一台最大的无功电源设备，系统应能迅速调出无功事 故备用容量，保证系统电压稳定和正常供电，避免出现电压崩溃；而在正常检修运行方 式下，若发生上述事故，应采取切除部分负荷或切除并联电抗器等必要措施，以维持电 压稳定。2.2.2 无功补偿装置的选用原则(1

20、)并联电容器和并联电抗器是无功补偿的主要设备，应予优先考虑。(2)在远距离超高压送电线路上可选用串联补偿电容器，以减少电抗。其补偿度 一般不小于50%。(3) 220 -500kV电网受端系统，为提高输送能力和系统稳定水平，或长距离送电 线路中途缺乏电压支持时，经技术经济比较，可装设同步调相机。(4) 为防止系统电压奔溃，提高系统电压稳定性，经技术经济比较，可在线路终 点附近或多处安装静止无功补偿器；对于冲击性负荷、波动性负荷、严重不平衡负荷， 也应采用静止补偿器，以减小对系统及其他用户的影响。2.2.3 常用的三种补偿装置的比较及选择(1)同步调相机：同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过

21、励磁时运行，它向系统提供无功功率而起到无功电源的作用，可提高系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根 据装设地点电压的数值平滑地改变输出或汲取的无功功率，进行电压调节。特别是有强 行励磁装置时，在系统故障情况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。但是同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂。它的有功功率损耗较大。(2)静止补偿器：静止补偿器由电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可 吸收无功功率，根据调压需要，通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率，来调节静 止补偿其输出的无功功率的大小和方向。 与同步调相机比较，静止补偿器运行维护简单， 功率损耗小，能做到

22、分相补偿以适应不平衡负荷的变化， 对冲击负荷也有较强的适应性， 因此在电力系统得到越来越广泛的应用，但此设备造价太高，故在本设计中不宜采用。(3)并联电容器：并联电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比，并列电容器的装设容量可大可小，而且既可集中安装，又可分散 装设来接地供应无功率，运行时功率损耗亦较小。止匕外，由于它没有旋转部件，维护也 较方便。综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置。2.2.4 无功补偿装置容量和接线方式的确定本设计采用并联电容器作为无功补偿装置。无功补偿一般按主变容量的10%-30 %来确定无功补偿装置

23、的容量。此设计中主变容量为31500KVA。故并联电容器的容量为： 3150Kvar9450Kvar 为宜，在此设计中取 5000Kvar。接线方式如下：并联电容器装置的基本接线分为星形(Y)和三角形()两种。经常使用的还有 由星形派生出来的双星形，在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形。双 星形接线简单，可靠、灵敏度高，对电网通讯不会造成干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率，因 此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。3主变压器的选择3.1 确定变压器容量、台数的原则主变压器的容量、台数直接影响主

24、接线的形式和配电装置的结构。它的确定除了依 据传递容量等原始资料外，还应根据电力系统 5s 10年发展规划、馈线回路数、电压等 级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选的过 大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能 充分发挥效益；若容量选的过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出，或者不能满 足变电所负荷的实际需求。这在技术上和经济上都是不合理的，因为每千瓦发电设备投 资远大于每千瓦变电设备的投资。3.2 主变台数和容量的确定主变压器的台数，对于大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况 下，变电所以装设两台主变压器

25、为宜。对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电 所应考虑装三台的可能。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变故障或检修停运时 其余主变容量在计及过负荷能力允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷的供电；对 一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应满足全部负荷的70%-80%。参考前面最大负荷的计算结果，系统在最大运行方式下的计算负荷为35.98MVA。由于本地为工业区，根据负荷情况和经济运行，本设计采用两台31500kVA主变压器。3.3 变压器型式的选择3.3.1 主变压器相数的选择(1)当不受运输条件限制时，在 330KV及以下电力系统中，一般应选用三相变压 器。若采用单项

26、变压器组，则投资大、占地多、运行损耗也较大，同时也使配电装置复 杂化。(2)特大型变压器受制造条件和运输条件的限制，可能会选用单项变压器组。在 运输途中，变压器尺寸和重量不能超过隧洞、桥涵的允许限额以及车船、码头等的允许 承载能力。若受到限制时，宜选用 3台单相变压器或2台小容量的三相变压器，取代1 台大容量三相变压器。根据变电站实际情况，综合因素考虑，确定此变电站的主变采用三相变压器3.3.2 变压器绕组数的选择国内电力系统中采用的变压器按绕组数分类，有双绕组普通式、三绕组式、自耦式 以及低压绕组分裂式等变压器。如果发电厂采用两种升高电压级升压，当最大机组容量 为125MW及以下时，多采用三

27、绕组变压器，因为 1台三绕组变压器的价格及所使用的 控制电器和辅助设备，与相应的2台双绕组变压器相比都较小，所以选用三绕组变压器。3.3.3 变压器绕组接线组别的选择变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力 系统常用的绕组连接方式有星形（Y）和三角形（）两种。我国110KV及以上的电压 等级均为大电流接地系统，变压器三相绕组都采用丫0的连接方式，中性点直接接地；35KV采用丫的连接方式，其中性点多通过消弧线圈接地；10KV系统中性点不接地，绕组采用的连接方式。在变电所中，为了阻截住有害的三次谐波，我们选用“Yn, d11 常规连接的变压器连接组别。3.3.4 主

28、变调压方式的选择为了保证供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头切换开关， 可改变变压器高（或中）压侧绕组匝数，从而改变其变化，实现电压调整。分接头调压 开关有两种切换方式，一种是不带电切换，称为无激磁调压，调压范围较小，通常在土 2X2.5%以内。另一种是带负点切换，称为有载调压，调压范围可达 30%,有载调压变 压器结构复杂，价格较贵。既要向系统传输功率，又可能从系统倒送功率，要求母线电 压恒定保证供电质量的情况下，有载调压变压器可以实现，因此该变电站选用有载调压 方式。3.3.5 主变冷却方式的选择电力变压器的冷却方式，随其型式和容量不同而异，一般的冷却方式有：自然风冷 却

29、、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却及新 冷却方式等。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风 冷却。本次设计变电站主变压器属于大容量变压器，所以在此次设计中选择强迫油循环 风冷却方式。3.4 变压器各侧电压的选择作为电源侧，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在10%电压损耗的情况下, 线路末端的电压应保证在额定值，所以，电源侧的主变电压按10%额定电压选择，而降压变压器作为末端可按照额定电压选择。所以，对于 110KV变电站各侧电压的选择， 110kV 侧选 115kV, 35kV 侧选 37 kV, 10kV 侧选 10.5kV

30、。4主接线方案的设计4.1 电气主接线的概述在发电厂和变电所中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互 感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能 生产、汇集和分配的电气主回路。这个电气主回路被称为电气一次系统，又称为电气主 接线。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和 作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变 电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重 要作用，并对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。4.2 电气主接线设

31、计的基本要求(1)可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主 接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。(2)灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建的灵活性。(3)经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。4.3 电气主接线设计原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策为 准绳，结合实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾 运行、维护方便，尽可能地节省投资，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可 靠、先进、实用、经济、美观的原则。4.4 主接线的一般接线形式目前常用的主接线形式有：单

32、母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双 母线分段、双母线带旁路、单元及扩大单元接线、桥形接线及线路变压器组接线等。如 下将结合电力工程类设计教程第四章来概述自己在该变电站电气主接线设计中所考虑 过的接线形式。4.5 变电站主接线方案拟定4.5.1 110kV侧主接线方案选取设计提出两种方案进行经济和技术比较。 参考资料电力工程类毕业设计指导教程知：110kV线路为六回以上时，宜采用双母线接线，在采用单母线分段或双母线的35110kV主接线中，当不容许停电检修断路器时，可设置旁路母线和旁路隔离开关。预 选方案有：双母线接线和单母线分段接线。双母线接线如图4-1优缺点分析：双母线接线与单母

33、线接线相比，停电的机会减少了，运行的可靠性和灵活性有了显 著的提高，另外双母线接线在扩建时也比较方便，施工时可不必停电。双母线接线的缺 点是使用设备较多，投资较大，配电装置也比较复杂，同时，在运行中需将隔离开关作 为操作电器，若未严格按规定顺序进行倒闸操作，会造成严重事故C 适用范围：(1) 610kV配电装置，当短路电流较大，需要加装电抗器。(2) 35kV,回路总数超过8回，或连接电源较多，回路负荷较大时。(3) 110-220kV,出线回路在5回及以上时，或出线回路数为 4回及以上，但在 系统中居重要地位时。单母线分段接线如图4-2-19 -图4-2单母线分段接线优缺点分析：单母线分段接

34、线除具有简单、经济和方便的优点外，可靠性又有一定程度的提高， 因此，在中小型变电所中被广泛应用。缺点是当一段母线故障或检修时，该段母线的回 路都要在检修期间停电。扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。 适用范围：(1) 6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，每一分段上所接的总容量不易超过25MW。(2) 35-60KV配电装置出线回路数为4-8回时。(3) 110-220配电装置出线回路数为3-4回时。比较：在满足要求的前提下，尽可能节约设备的投资，综合考虑，该变电站110kV接线选 取单母线分段接线方式。4.5.2 35kV侧主接线方案选取根据任务书要求，35kV侧进出

35、线共4回，每回最大负荷7500KVA。参考电力工 程类毕业设计指导教程，当出线为2回以上时，一般采用单母线分段接线或单母接线 的方式。单母线分段接线如图4-3图4-3单母线分段接线优缺点分析：单母线分段接线除具有简单、经济和方便的优点外，可靠性又有一定程度的提高， 因此，在中小型变电所中被广泛应用。缺点是当一段母线故障或检修时，该段母线的回 路都要在检修期间停电。扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。 单母线接线如图4-4图4-4单母线接线由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性， 因此可以排除所，以35kV侧采用单母线分段接线。4.5.3 10kV

36、侧主接线方案选取根据任务书要求，10kV侧出线回路共计8回，参考电力工程类设计指导教程，当变电所装有两台主变压器时，出线为 6回及以上时，6l0kV侧宜采用单母线分段接线；预选方案有：单母线分段接线或单母线接线。单母线分段接线如图4-5图4-5单母线分段接线其优缺点有：单母线分段接线除具有简单、经济和方便的优点外，可靠性又有一定程度的提高， 因此，在中小型变电所中被广泛应用。缺点是当一段母线故障或检修时，该段母线的回 路都要在检修期间停电。扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。 单母线接线如图4-6TTII图4-6单母线接线此种接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩

37、建，但可靠性和灵活性较差，当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作，所以 10kV侧采用单母线分段接线。综上：110KV侧采用单母分段的连接，35KV侧采用单母分段的连接，10KV侧采 用单母分段的连接方式；此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性等要求。主接线图如下：图4-7所选方案主接线图5短路电流计算5.1 短路电流计算的目的在电力系统中短路故障对电力系统可能造成极为严重的后果，所以一方面应采取措施以限制短路电流，另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置，这一切 都离不开短路电流计算。概括起来，计算短路电流的主要目的在于：(1)为选择

38、和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据，为此，计算 短路冲击电流以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定 性；(2)为设计和选择发电厂和变电站的电气主接线提供必要的依据；(3)为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠 的依据。5.2 短路电流计算的一般规定(1)电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；(2)所有同步电机都具有自动调节励磁装置；(3)短路发生在短路电流为最大值的瞬间；(4)所有电源的电动势相位角相同；(5)应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。5.3 短路电流计算为选择110/35/10kV配电装置

39、的电器和导体，需计算在最大运行方式下流过电气设 备的短路电流。选择如图5-1中各侧母线上d1、d2、d3点为短路点。取基准容量为： SB=100MVA ,基准电压为 UB=Uav。5.3.1 各元件电抗计算及网络等值电路图0.07650.1830.113110KV图5-1短路电流计算网络等值电路图35KV(1)变压器电抗值的计算UK1 % = 1/2Uk(1-2)% + Uk(3-1)%-Uk(2-3)%=1/217+10.5-6.5=10.5Uk2% = 1/2U K(1-2)%+ U K(2-3) %- Uk(3-1)%=1/217+6.5-10.5=6.5Uk3% = 1/2U K(3-

40、1)% +Uk(2-3)%- Uk(1-2)%=1/210.5+6.5-17=0Xt1*= (Uk1%/100)有b/Sn尸(10.5/100) (110/63)=0.183Xt2*= (Uk2%/100)(Sb/Sn)= (6.5/100) (110/63)=0.113Xt3*= (U k3%/100)有b/Sn尸 0(2)系统电抗的计算值远期：Xmax110*=0.0765； Xmax110*=0.162；5.3.2 短路电流计算(1) d1 点短路时:Up=115KV0.0765 d i图5-2 di点短路电流等值电路图次暂态短路电流标么值的计算：I” *=|* 8=1/X1*=1.0/

41、0.0765=13.07次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：I" =I" *SB/ (禽Uav)=13.07 X 110/(X 115)=7.22KA两相短路电流为：0.866X 7.22=6.25 KA冲击电流为：ish=2.55 I” =2.55X 7.22=18.41 (KA)短路容量为：S="3UB I” =1.732X 115X 7.22=1438.1 (MVA ) 短路全电流最大有效值:Ish =1.51X I” =1.51X7022=10.90 (KA)(2) d2点短路时Up=37KV 0.0765 I 110KV0.183

42、0.1835 <10KVO.1130.113： 35KV d 2图5-3 d2点短路电流等值电路图次暂态短路电流标么值的计算：I” *=I* 8=1/X2*=1.0/(0.0765+0.0915+0.0565)=4.45次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：I" =I" *XSB/ (J3Uav尸 4.45 X 110/( X 37)=7.64KA两相短路电流分别为：0.866 X 7.64=6.62KA冲击电流为：ish=2.55 XI” =2.55X 7.64=19.48 (KA) if短路容量为：S=，'3UBI” =1.732X3

43、7X7.64=489.6 (MVA )短路全电流最大有效值：Ish =1.51 XI” =1.51X7.64=11.54 (KA) (3) d3 点短路时 Up=10.5KV0.0765I 110KV1J0.1830.183('10KVd3图5-4 d3点短路电流等值电路图次暂态短路电流标么值的计算：I” *=I* 8=1/X3*=1.0/(0.0765+0.0915)=5.95次暂态(0s)和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：I" =I" *XSB/ (3Uav尸 5.95 X 110/(加 X 10.5)=35.99KA两相短路电流分别为：0.866

44、X 35.99=31.17 KA冲击电流为：ish=2.55 XI” =2.55X 35.99=91.77 (KA)r短路容量为：S="3UBI” =1.732X 10.5X 35.99=654.5 (MVA)短路全电流最大有效值：Ish =1.51 XI” =1.51X35.99=54.34 (KA)表5-1短路电流计算统计表短路形式三相短路短路点d1d2d3基准电压(KV)1153710.5三相短路有名值(KA)7.227.6435.99冲击电流(KA)18.4119.4891.77全电流最大有效值(KA)10.9011.5454.34短路容量(MVA)1438.1489.665

45、4.56电器设备和导体的选择6.1 概述正确选择导体和电器设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要 条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而 稳妥的采用新技术，并注意节约投资，具体选择方法也就不完全一样。但对它们的要 求却是基本相同的。电力系统中的各种电气设备，具运行条件完全一样，选择方法也 不完全相同，但对它们的基本要求是相同的，电气设备要想能可靠地工作，必须按正 常运行条件进行选择，并且按短路条件校验其热稳定和动稳定。6.2 电器设备选择原则由于电气设备和载流导体的用途及工作条件各异，因此它们的选择校验项目和方 法也都完全不相同。但是，电气设备

46、和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工 作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。(1)应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。(2)应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致。(3)同类设备应尽量减少器种。(4)所选导体和电器力求技术先进、安全适用、经济合理、贯穿以铝铜、节约占 地等国策。选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格。(5)在选择导体和电器时，应按正常工作条件进行选择选择并按短路恰况校跪张小刚：110KV变电站一次部分设计 其动稳定和热稳定。以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。(6)验算导体和电器动稳定、热稳定

47、以及电器开断电流所用的短路电流时，按本 工程的设计容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正 常接线方式进行计算。(7)所选的导体和电器应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件校核电器 的基本使用条件。6.3 电器设备和导体的选择6.3.1 电气设备的选择(1)断路器选择高压断路器是电力系统中最重要的开关设备，它既可以在正常情况下接通或断开 电路，又可以在系统发生短路故障时迅速地自动断开电路。断路器的种类很多，安灭 弧介质可分为油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空短路器等；根据 电 力工程类毕业设计教程(电气一次部分)第83节规定：35KV及以下，可选用少油

48、、 真空、多油断路器等，应注意经济性。35KV220KV可选用少油、SF6、空气断路器等。综合考虑，尽量利用经过国家鉴定推荐使用的新产品，又 110KV为检修方便，选 用SF6断路器，35KV也选用SF6断路器，10KV侧采用真空断路器。(2)隔离开关的选择隔离开关俗称刀闸，没有灭弧装置，既不能断开正常负荷电流，更不能断开短路 电流，否则即发生“带负荷拉刀闸”的严重事故，将造成设备损坏并危及人生安全。 隔离开关的型式很多，按安装地点的不同可分为屋内式和屋外式。隔离开关是高压开 关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电 路。按绝缘支柱数目可分为单柱式和双柱式。它对

49、配电装置的占地面积有很大影响， 选型时应根据配电装置的特点和使用要求以及经济技术条件来确定。其选择原则如 下： 中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。在出线上装设电抗器的610KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用 一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。-21 -山西农业大学工学院毕业设计 接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自藕变压器的中性点 则不必装设隔离开关。由于本设计中均不采用手车式断路器，

50、故 35KV、10KV侧用选隔离开关。（3）电压互感器选择电压互感器TV （又称PT）是将高电压变成低电压的设备，分为电磁式电压互感器 和电容分压式电压互感器两种。依据电力工程毕业设计教程对电压互感器配置的规定：电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自 动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同 期点的两侧都能提取到电压。6 220KV电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否需 要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要来确定。当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。电压

51、互感器的型式应按下列使用条件选择：320KV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电 磁式电压互感器。35KV配电装置宜采用电磁式电压互感器。110KV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压 互感器。综上，用于中型点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100V,用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100/3V。根据以上原则，可选择电压互感器。（4）电流互感器选择目前电力系统中用的广泛是电磁式电流互感器（用TA表示），它的原理和变压器相似，其特点：一次绕组串联在电路中，并且很少，电流取决于被测试电路的负荷电 流，而与二次侧电

52、流的大小无关；二次侧的电流绕组阻抗很小，所以它在近于短路的 状态下运行。根据电力工程毕业设计教程（电气一次部分）第 85节：凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动 装置要求。座在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发 电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或 三相配置。一台半断路器接线中，线路一线路用可装设四组电流互感器，在能满足保护和 测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路一变压器用，当变压器的套管电流互 感器可以利用时，可装设三组电流互感器。(5)绝缘子和穿墙

53、套管在变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、 绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐 潮湿。屋外支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子。屋外支柱绝缘子需倒装时，可用悬挂 式支柱绝缘子。屋内支柱绝缘子宜采用联和胶装的多棱式支柱绝缘子。屋内配电装置 宜采用铝导体穿墙套管。对于母线型穿墙套管应该校核窗口允许穿过的母线尺寸。高 压穿墙套管有瓷绝缘和油纸电容式绝缘两种。瓷绝缘的穿墙套管适用于交流电压635kv系统，油纸电容式绝缘适用于交流电压 60500kv中性点直接接地系统。6.3.2导体的选择(1)母线的选择选择配电装置中各级电压母线，主要应

54、考虑如下内容：选择母线的材料，结构和排列方式；选择母线截面的大小；检验母线短路时的热稳定和动稳定；对35kV以上母线，应检验它在当地睛大气象条件下是否发生电晕；对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自 振频率。综上，110kV母线一般采用软导体型式，LGJ-95的加强型钢芯铝绞线。根据设计 要求，35KV母线应选硬导体为宜，LGJ185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求。本变 电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜，故所选 LGJ150型钢芯铝绞线满足热稳定要求。(2) 10KV出线电缆的选择电缆芯线有铜芯和铝芯，国内工程一般选用铝芯，电缆的型号应根

55、据其用途，敷 设方式和使用条件进行选择，该站10KV出线选用三相铝芯电缆。表5-1导体选择一览表项目电压等级主母线主编引下线负荷出线110KVLGJ-95LGJ-95/35KVLGJ-185LGJ-185LGJ-18510KVLGJ-150型铝绞线 （两条 125 X10）LGJ-150型铝绞线 （两条 125X10）LGJ-150型铝绞线 （两条 125X10）表5-2断路器和隔离开关一览表电压等级设备类型，、110KV35KV10KV断路器SW6-110DW8-35ZN-10隔离开关/GN2-35T/600GN10-10T/3000表5-3互感器一览表设备类110KV35KV10KV电压互感器YDR-110JDZJ-35JSJW-10电流互感器LFZJ1-10LRD-35LBJ-10表5-4绝缘子和穿墙套管一览表电压级 设备类型110kv35kv10kvBiOZS-110/400ZS-35/400ZNA-10/375穿墙套管/CLB-35CLB-107防雷保护7.1 防雷