黄河60KV降压变电所

1、黄河60/10KV降压变电站电气部分初步设计黄河60KV降压变电站电气部分第一步设计原始数据(1) 设计任务书部分设计课题：黄河60kv降压变电站电气部分设计原始数据和依据（一）变电站简介：拟设计变电站电压等级为60/10kv。场地位于城市南部附近的草原地带，海拔平均300m，交通便利，有最高气温40、最低气温-20和年平均气温16。周围的空气没有被污染。变电站有2条进线和14条出线。出境走廊宽阔，交通便利。拟设计的变电站与电力系统之间的连接。(2) 拟设计变电站与电力系统的连接2*70km220kv2*63MVAud%=10.52*50MW,cos=0.8Xd=0.1241B2B2*63MV

2、A2*10kM60kv变电所220kvS=3000MVAX*=0.03SB=100MVA5B6B2*90MVAud%=13.72*85.5MVAXd=0.22*100km变电站10kv侧用户负荷表重要负载占总负载的65%，负载同时率0.8，线损5%序列号用户名最大负载（kw）cos循环数笔记线路长度（公里）最高温度关远的1红色的标志机器商店300050000.82重要的加载650002农机厂200040000.82重要的加载850003电视机厂200035000.82重要的加载1050004荣电一号150025000.81具有季节性显着负载1350005荣电二号150025000.81具有季节

3、性显着负载1250006第一城150040000.82重要的加载950007城市二号200045000.82重要的加载1050008市区3号200025000.81III 类负载1250009食品厂150020000.81III 类负载145000（四）设计的主要内容和要求1、选择本变电站主变型号、容量、台数；2 、进行变电站的无功补偿设计；3、设计变电站主要电气布线的基本形式；4、计算短路电流；5、选择主要电气设备（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器和避雷器等） ；6、进行变电站高压配电装置的规划设计；7 、进行变电站继电保护及自动化装置的规划设计；8、进行变电站防雷规划设计

4、。要求撰写不少于15000字的设计说明（计算）书；并画出下列图画：电气主接线图1；2 、全院总平面图1；3 、室外高压配电装置第1段（画两段）；4.图1变电站外防雷。第二部分：外文资料翻译要求翻译与本专业或本课题相关的外文文献，译文不少于3000字。(2) 原始数据分析设计依据黄河60KV降压变电站设计任务书。变电站设计规范。变电站性质该院为终端变电站，10KV电压等级为不同用户供电，对系统要求较高，还应考虑其灵活性和经济性。加载数据研究所最大综合负荷10KV侧：30500KW，COS=0.8。系统情况该系统有5台涡轮发电机和6台双绕组变压器。负载情况研究所提供的负荷主要是为城市和工业用户供电

5、。自然条件地理位置研究所地处城市南部附近的草原地带，海拔平均300m，交通便利，周围无污染。气象分析研究所所在地区16的最高温度40、最低温度和年平均温度-20，在这个温度下，普通变压器无需特别考虑即可工作。摘 要电力设计系统专业毕业生再次综合培养，是我们在校期间将专业知识进行理论与实践很好的结合，利用理论知识进行专业学习技术能力工程设计用科学研究，增加分析问题和解决问题的能力。在完成这个设计过程中，我们可以用方法研究电力工程技术中问题的设计、调查过程，收集信息，检查文化遗产、调查研究、项目比较和设计图形等各种培训，结合技术能力进一步补充新的信息知识。本毕业设计论文是一个60 / 10 KVs

6、 降压变触电零件的初步设计。为了满足长期负荷的要求，保证供电的可靠性，根据前瞻程序设计开发，可保证换电后能长期可靠供电。根据毕业生设计任务书的要求，综合一个学习专业知识的程序和换电送电设计了侍狗-耳朵的相关内容，设计过程中完成换主选择、电主连接线性拟定、短路计算、用电设备选择、配套用电设备、触电后保护与自动装置的编程和防雷保护编程等主要工作。这里期间，遇到的各种问题都通过比较，反复检查计算，并请老师解决。毕业设计论文从设计手册，设计计算书，一套图表纸（电主连线图、总平面排列图、配用电器截面图、防雷公关oction diagram)构成。内容比较详细，以后有一定的参考价值。今年以来，电力在国际社

7、会能源中随着经济的发展功能的日益增加，已成为现代社会实用最广泛和需要最快的能源。改变合理的触电设计是一项重要的工作。发展非常重要。本设计在指导老师下，通过自己的设计论证完成无微不至的关怀。整个设计过程在里面，完全可靠，经济，生动等。精心考虑工程设计的诸多因素，最终完成了这个设计项目。通过完成本研究生设计论文，进一步从经济角度领会我国电力工业发展的政策理念，教育更全面地向工程技术、经济发展综合分析能力。关键词: 变电站短路 计算电力设备目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc138169676 来源 PAGEREF _Toc138169676 h 一 HYPERLI

8、NK l _Toc138169677 中文摘要 PAGEREF _Toc138169677 h IV HYPERLINK l _Toc138169678 摘要 PAGEREF _Toc138169678 h 五 HYPERLINK l _Toc138169679 简介 PAGEREF _Toc138169679 h 1 HYPERLINK l _Toc138169680 第一章主变压器的选择 PAGEREF _Toc138169680 h 2 HYPERLINK l _Toc138169681 1.1主变台数和容量的确定 PAGEREF _Toc138169681 h 2 HYPERLINK

9、l _Toc138169682 1.2功率因数的补偿和电容的选择 PAGEREF _Toc138169682 h 4 HYPERLINK l _Toc138169683 第二章电气主接线的选择 PAGEREF _Toc138169683 h 11 HYPERLINK l _Toc138169684 2.1主接线的设计原则及基本要求 PAGEREF _Toc138169684 h 11 HYPERLINK l _Toc138169685 2.2本变电站主接线的选择 PAGEREF _Toc138169685 h 12 HYPERLINK l _Toc138169686 第三章 短路电流计算说明

10、PAGEREF _Toc138169686 h 15 HYPERLINK l _Toc138169687 3.1短路电流计算的目的 PAGEREF _Toc138169687 h 15 HYPERLINK l _Toc138169688 3.2短路的基本类型 PAGEREF _Toc138169688 h 15 HYPERLINK l _Toc138169689 3.3短路电流计算的基本假设 PAGEREF _Toc138169689 h 15 HYPERLINK l _Toc138169690 3.4一般规定 PAGEREF _Toc138169690 h 15 HYPERLINK l _T

11、oc138169691 3.5计算步骤 PAGEREF _Toc138169691 h 16 HYPERLINK l _Toc138169692 3.6计算方法 PAGEREF _Toc138169692 h 16 HYPERLINK l _Toc138169693 第四章 主要电气设备的选型 PAGEREF _Toc138169693 h 17 HYPERLINK l _Toc138169694 4.1一般原则 PAGEREF _Toc138169694 h 17 HYPERLINK l _Toc138169695 4.2母线的选择 PAGEREF _Toc138169695 h 17 HY

12、PERLINK l _Toc138169696 4.3高压断路器的选择 PAGEREF _Toc138169696 h 18 HYPERLINK l _Toc138169697 4.4隔离开关的选择 PAGEREF _Toc138169697 h 19 HYPERLINK l _Toc138169698 4.5电流互感器的选择 PAGEREF _Toc138169698 h 19 HYPERLINK l _Toc138169699 4.6电压互感器的选择 PAGEREF _Toc138169699 h 20 HYPERLINK l _Toc138169700 第 5 章配电装置的规划 PAGE

13、REF _Toc138169700 h 22 HYPERLINK l _Toc138169701 5.1电气建筑总体布置的基本原则 PAGEREF _Toc138169701 h 22 HYPERLINK l _Toc138169702 5.2研究所电气布局规划方案 PAGEREF _Toc138169702 h 22 HYPERLINK l _Toc138169703 第六章继电保护及自动装置规划设计 PAGEREF _Toc138169703 h 24 HYPERLINK l _Toc138169704 6.1总则 PAGEREF _Toc138169704 h 24 HYPERLINK

14、l _Toc138169705 6.2一般规定 PAGEREF _Toc138169705 h 24 HYPERLINK l _Toc138169706 6.3主变压器保护 PAGEREF _Toc138169706 h 详述 24 HYPERLINK l _Toc138169707 6.4母线保护 PAGEREF _Toc138169707 h 25 HYPERLINK l _Toc138169708 6.5安全自动装置 PAGEREF _Toc138169708 h 28 HYPERLINK l _Toc138169709 第七章防雷规划设计 PAGEREF _Toc138169709 h

15、 30 HYPERLINK l _Toc138169710 7.1变电站保护对象 PAGEREF _Toc138169710 h 30 HYPERLINK l _Toc138169711 7.2电气装置的防雷 PAGEREF _Toc138169711 h 30 HYPERLINK l _Toc138169712 7.3防雷设计要求及所需文件 PAGEREF _Toc138169712 h 30 HYPERLINK l _Toc138169713 7.4防雷措施 PAGEREF _Toc138169713 h 31 HYPERLINK l _Toc138169714 第八章主变压器的选择与计算

16、 PAGEREF _Toc138169714 h 32 HYPERLINK l _Toc138169715 8.1变压器容量的确定 PAGEREF _Toc138169715 h 32 HYPERLINK l _Toc138169716 8.2无功补偿容量的确定和装置的选择 PAGEREF _Toc138169716 h 33 HYPERLINK l _Toc138169717 第 9 章 短路电流计算过程 PAGEREF _Toc138169717 h 35 HYPERLINK l _Toc138169718 9.1使用的计算公式 PAGEREF _Toc138169718 h 35 HYP

17、ERLINK l _Toc138169719 9.2系统计算电路图和等效电路图 PAGEREF _Toc138169719 h 35 HYPERLINK l _Toc138169720 第 10 章 电气设备的选择、计算和验证 PAGEREF _Toc138169720 h 40 HYPERLINK l _Toc138169721 10.1高压断路器的选择 PAGEREF _Toc138169721 h 40 HYPERLINK l _Toc138169722 10.2隔离开关的选择与验证 PAGEREF _Toc138169722 h 42 HYPERLINK l _Toc138169723

18、 10.3电流互感器的选择和校准 PAGEREF _Toc138169723 h 44 HYPERLINK l _Toc138169724 10.4电压互感器的选择和校准 PAGEREF _Toc138169724 h 47 HYPERLINK l _Toc138169725 10.5母线和开关设备选项 PAGEREF _Toc138169725 h 48 HYPERLINK l _Toc138169726 10.6避雷器的选择 PAGEREF _Toc138169726 h 49 HYPERLINK l _Toc138169727 第十一章避雷针防护罩计算 PAGEREF _Toc13816

19、9727 h 50 HYPERLINK l _Toc138169728 11.1避雷针 PAGEREF _Toc138169728 h 50的定位 HYPERLINK l _Toc138169729 11.2避雷针保护计算 PAGEREF _Toc138169729 h 50 HYPERLINK l _Toc138169730 总结 PAGEREF _Toc138169730 h 51 HYPERLINK l _Toc138169731 至 PAGEREF _Toc138169731 h 52 HYPERLINK l _Toc138169732 参考文献 PAGEREF _Toc1381697

20、32 h 53 HYPERLINK l _Toc138169733 附录A1.1 PAGEREF _Toc138169733 h 54 HYPERLINK l _Toc138169734 附录A1.2 PAGEREF _Toc138169734 h 55介绍本毕业设计论文是针对黄河60kv降压变电站电气部分设计的。要求设计的变电站能够长期可靠地为其负载供电。在设计过程中，遵循国家法律法规，贯彻落实国民经济建设方针、政策和基本建设程序，运用系统工程的方法，从大局出发，正确处理生产与生活、安全的关系综合利用，节约能源和土地，制造可靠、适用、先进的生产技术、主要设备和主要工程。在以上原则的基础上，明

21、确设计目的，逐步完成主变压器的选型、主电气接线的准备、短路电流的计算、电气设备的选型、高空作业的规划。电压配电装置、继电保护及自动化装置的规划设计、防雷规划、绘图等主要工作，形成了较为完整的论文。目前，电力技术已成为世界能源领域的主流技术。发电、输配电技术的进步，提高了供电能力、质量和可靠性，扩大了电力应用范围。因此，变电站的合理设计也发生了变化。尤为重要。设计工作是工程建设的关键环节。做好设计对工期、质量、投资成本、建成投产后的运行安全可靠、生产综合经济效益等具有决定性作用。本论文是在遵循以下原则、合理规划、反复验证的基础上完成的。第一章主变压器的选择1.1 主变压器台数和容量的确定一、简介

22、：在各种电压等级的变电站中，变压器是主要的电气设备之一，担负着变换电网电压和进行电力输送的重要任务。确定合理的变压器容量是变电站供电和网络安全可靠的关键。经济运行的保障。2、主变台数的确定：一个。对于大城市郊区的一次变电站，在中低压侧已形成环网的情况下，宜在变电站内安装两台主变。湾。对于区域隔离一次变电站或大型工业专用变电站，设计时应考虑安装三台主变的可能性C。对于计划仅安装两台主变的变电站，变压器基础应按比变压器容量大1-2级设计，以便在负荷发展时更换变压器容量。3、主变压器容量的确定原则：一个。为保证供电的可靠性，变电站内应安装两台主变压器，但一般不超过两台。变电站安装两台或多台主变时，每

23、台机组容量应根据其中一台是否停运来选择，剩余容量至少能保证一级负荷或60%-75变电站总负荷的百分比。 %，通常一次变电站为 75%，二次变电站为 70%。湾。同等级电压的单台降压变压器容量等级不宜过多，应从全网系列化、标准化C。主变容量根据电力系统5-10年发展规划确定。变压器的视在功率输出确定如下：P M = P n (1.1)Q M = Q n = P n tg n等式 (1.2)S M 2 = P M 2 + Q M 2方程 (1.3)对于有两台变压器的变电站，变压器的额定容量可按如下方式确定：S e = (1+5%) 0.7K 0 S M公式 (1.4)式中K 0为荷载同时系数； P

24、 n为按负荷等计算的综合用电负荷。4.主要变体的选择：一个。主变压器相数的选择：主变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求和运输条件等因素。尤其是大型变压器，更要考虑运输的可能性，保证运输尺寸不超过隧道、涵洞、桥梁开口的内容通行限制，运输重量不超过桥梁的内容承载能力、车辆、船舶等交通工具。在不受运输条件限制时，330KV及以下变电站（63/10KV待设变电站）宜采用三相变压器。湾。主变压器绕组数的选择：对于引入负荷中心的变电站，且拟安装的变电站有直接将电源从高压降为低压的条件，为简化电压等级或减少重复降压能力，可以使用双绕组变压器。C。主变压器绕组接线方式的选择：变压器绕组的

25、接法必须与系统电压的相位一致，否则不能并联运行。我国110KV及以上电压，变压器绕组采用Y接，35KV也采用Y接，中性点多通过消弧线圈接地。对于35KV以下的电压，变压器绕组呈三角形连接d。主变调压选择：当系统有调压要求时，应使用有载调压变压器e.主变自耦选择：连接两个中性点直接接地系统的变压器一般都使用自耦变压器，但低压负载较大或中高压之间功率流动不确定的情况除外。通过对原始数据的分析，根据负荷和经济发展的要求，考虑负荷同时系数、线损率等因素，可得S= 0.8 (1+5%) P/COS 由式（1.5）可得。原始数据分析P = 30500KWcos =0.8线损率为5%；负载同时系数为0.8将

26、上述数据代入公式，可得变压器容量为32025KVA=70%S=2241705KVA 按规定如果选用两台容量为25000KVA的变压器，当一台停运时，仍能保证70%的重要负载供电。检查电气设备手册，确定两台主变压器均为60Kv级双绕组变压器。其型号为 S F 7 -25000/60。正常运行时，两台变压器全部投入运行。当其中一台停运检修时，考虑到变压器的过载能力，另一台仍能达到满负荷的98%。主要参数如下：表 1-1 变压器主要参数模型范围额定容量（KVA）25000额定电压 (KV)高压632 2.5%低压 10.5连接组号是/ 11短路损耗（KW）117.0空载损耗（KW）3 2 .5空载电

27、流(%)0.9阻抗电压 (%)9本次设计的变电站采用2台主变并联运行的方式。1.2 功率因数补偿和电容选择1.2.1提高功率因数的意义和效果在电网中，有大量的感性负载，在系统运行过程中会消耗大量的无功功率。无功供电容量不足会降低系统的功率因数，导致电压质量下降，电能损耗增加，将直接影响系统的经济效益和用户的电能质量。特别是随着科技的进步，经济的发展，新企业和矿山的不断建设，原有企业规模不断扩大，企业用电量不断增加，用电量急剧增加，无功负荷的差距越大。越来越严重。原有的补偿方式和容量已不能满足电网对无功负荷的需要，需要我们重新制定补偿方案，本着“全规划、合理布局、分级补偿、局部平衡”的原则，并根

28、据实际情况进行补偿。 .当前无功消耗的基本特点是辅助电路占比最大，低压占比较大。影响：(1)提高供电系统和负载的功率因数，降低设备容量，降低功率损耗。（2）稳定受端与电网之间的电压，提高供电质量，在长距离输电线路的合适位置安装动态无功补偿装置，也可以提高输电系统的稳定性提高输电能力。(3)在电气化铁路等三相负荷不平衡的情况下，可以通过适当的无功补偿来平衡三相的有功和无功负荷。1.2.2补偿方式1、变电站集中补偿变电站集中补偿是在变电站母线上安装容量较大的电容器组，主要补偿主变无功损耗和66KV输电线路的无功损耗。集中补偿的主要优点是：1 就地补偿变压器的无功损耗，降低变压器的无功电流。2 相应

29、增加变压器的有功负载，提高变压器的输出。3 可以通过切换电容器组来调整电压。4、投资时间长，利用率高，集中安装方便维修，总补偿效益高。2.团体补偿电容器组分别安装在低功率因数的车间或村端变电站的高压或低压母线上，又称分散补偿。这种方式与集中补偿具有相同的优点，但无功补偿容量和范围都比较小，效果比较明显，所以比较常用。3、就地补偿在异步电动机或感应用电设备附近组装电容器或电容器，就地进行无功补偿，又称个别补偿或个别补偿。这种方法不仅可以提高用电设备供电电路的功率因数，还可以提高用电设备的电压质量，适用于一些中小型设备。近年来，随着我国逐步具备生产低压自愈并联电容器的能力，且型号规格越来越齐全，为

30、推广就地补偿方式创造了有利条件，并有有许多成功的应用实例。如果将三种补偿方式统筹考虑，合理安排，可取得良好的技术经济效益。1.2.3补偿装置1.SVC设备近年来开发的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置。已成功用于电力、冶金、矿山、电气化铁路等冲击载荷的补偿。它可以对所需的无功功率进行随机调整，从而在非线性冲击负载的连接点保持恒定的系统电压水平。Q I =Q D +Q L -Q C公式 (1.6)式（1-1）中，Q I Q D Q L Q C为：系统公共连接点的无功功率、负载所需的无功功率、可调（可控）电抗器吸收的无功功率、电容器的无功功率 补偿装置发出的无功功率。所有单位均为 KVar。当

31、负载产生冲击无功功率Q I = Q D + Q L + Q C其中Q C = 0 ，如果要保持QI不变，即Q I = 0，则Q D = - QL ，即SVC装置中的感性无功功率随冲击的无功功率随机调整负载，这个电压电平可以保持恒定。SVC 由一个可控支路和一个并联的固定（或恒定）电容支路组成。主要有四种类型：（1）晶闸管阀控制空心电抗器型（称为TCR型）SVC，利用晶闸管阀控制线性电抗器实现快速连续无功调节，响应时间快（5-20ms） ，运行可靠，无级补偿，分相调节可平衡有功功率，适用范围广，价格低廉等特点。 TCR装置还可以实现分相控制，具有较好的不对称负载抑制能力，因此在电弧炉系统中应用最

32、为广泛。但该设备采用先进的电子和光纤技术，需要对维修人员进行专门培训。提高维护水平。(2)晶闸管阀控制高阻变压器型（TCT型），优点与TCR型相似，但高阻变压器制造复杂，谐波分量稍大。由于油的存在，需要一级防火，只能布置在一楼或室外。容量在30Mavr以上时，价格较贵，不能广泛使用。(3)晶闸管开关控制电容式(TSC)：分相调节，直接补偿装置本身不产生谐波，损耗小，但为阶梯调节，整体价格较高。（4）自饱和电抗器型（SSR型）：维护简单，运行可靠，过载能力强，响应速度快，消闪效果好，但噪音大，原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷产生本身谐波电流大，没有平衡有功负载的能力。2.一种以固态继电器为执行机

33、构的无功功率动态补偿装置可实现“零电压输入，零电流截止”，避免传统电磁开关在接通电容时，由于无法精确控制分合闸时序，可能产生较大的浪涌电流和过电压，造成电气设备损坏和电容器短路。使用寿命。为达到最佳补偿效果，低压无功动态补偿一般采用单相动态补偿与三相动态补偿和三相固定补偿相结合的方式。为了使补偿更加准确，三相动态补偿采用分级方式进行。图1-1是低压无功动态补偿的典型电气原理图。图1-1 低压无功动态补偿电气原理图图1C2C3C4C5C中电容器组总容量分别为10、20、20、20、10Kvar。 1V 1 1V 2 1V 3 2V 1 2V 3 3V 1 3V 3 4V 1 4V 3是三个单相和

34、三相动态补偿开关固态继电器。这些固态继电器由图 1-2 所示的控制回路控制。图 1-2 中无功动态补偿控制器是一种带有微处理器的智能设备，可以检测电网电压、无功功率和功率因数，并根据用户设定的动态补偿策略，在需要投入或将“副补A”、“副补B”、“副补C”、“供电一组”、“供电二组”、“补偿三组”的电容中的一个，输出低电平或高电平“固态继电器控制输出”对应端的电平。由于“公共端”接在12V电源的12V端，所以在下一次电压过零或电流过零时，电容器组会加一个12V或0V电压。图1-2 固态继电器控制回路示意图目前，为了减少固态继电器本身的功率损耗，在每个固态继电器旁边都放置了一个中间继电器触点，以便

35、在需要接通或移除电容器组时，固态继电器继电器会工作。电容组接通后，中间继电器接点代替固态继电器，接电容运行，避免了电容电流单独流过固态继电器，有0.9-1.1V的压降以热的形式损失能量。原理图和控制回路图如下：图1-3 节能型低压无功动态补偿电气原理图与图 1-1 相比，图 1-3 仅将中间继电器的触点与每个固态继电器并列放置。即图中1K 1 1K 2 1K 3 2K 1 2K 3 3K 1 3K 3 4K 1 4K 3 。这些中间继电器由图 1-4 所示的控制回路控制。图1-4 固态继电器及中间继电器控制回路示意图图1-4与图1-2相比，对无功动态补偿控制器的硬件和软件做了相应的改动，在硬件

36、上增加了相应的“中间继电器控制输出”端子。当中间接力组中的A”、“子补B”、“子补C”、“共补一组”、“共补二组”、“共补三组”时， “中间继电器控制输出”端子的相应端子会输出低电平或高电平，此时将12V或0V电压加到电路对应的中间继电器的线圈上，从而接通或接通。出中间继电器。该方案采用固态继电器动态切换电容器组，正常工作（接通）由继电器完成。这样既保留了固态继电器良好的“零电压输入、零电流截止”特性，又最大限度地减少了器件本身的功率损耗，大大降低了器件的温升，节省了电能，延长了使用寿命的设备。提高了可靠性。该方案虽然需要在元器件等方面增加一些投资，但省去了强制通风散热装置，加上节能和延长使用

37、寿命的优势，性价比还是很高的。1.2.4引入补偿方式以节省投资就目前的情况来看，我国大部分变电站建于1970年代和1980年代。由于当时技术条件的限制，只能按整组进行电容器的投切，造成电容器的利用率低。如果要改变这种状况，安装全部自动跟踪补偿装置将花费不菲。因地制宜，在一些季节性负荷强、负荷尖峰集中、电容器投切不频繁的地方，无需使用自动跟踪补偿装置，只需稍加改进即可达到满意的补偿效果。改进方法：将集中补偿电容器分为两组，一组用于静态补偿，一组用于动态补偿。静态补偿电容器补偿主变压器空载或轻载时的无功损耗。静态补偿电容器运行多年，动态补偿电容器组根据负载峰值补偿无功功率缺口容量。负载高峰时，手动

38、关断操作使动态电容器组投入运行，低负载时退出（如图）。切换非常方便，一些主变容量增加的变电站也考虑采用这种方式。图 1-5 补偿电容分组在工业企业的电力用户中，大部分用电设备都是感性的，需要从电力系统中汲取无功功率。架空线路的功率因数小于1，特别是在空载条件下，功率因数会更低。用电设备的功率因数降低后，由于对有功功率的需求保持不变，对无功功率的需求增加，会给电力系统带来很多不利后果。(1)增加电网中输电线路的有功功率损耗和电能损耗。(2)电力系统的电气设备容量不能得到充分利用。(3)如果功率因数过低，线路的电压损耗也会增加，从而导致负载端电压下降，甚至低于内容偏移值，严重影响正常运行异步电动机

39、和其他电气设备。因此，必须在低压侧安装并联补偿电容器，以补偿无功功率，提高功率因数。1.2.5电容器组总容量的测定要求(1)并联补偿电容器组的总容量应满足所要求的无功补偿值，串联组数应根据电网和电容器的额定电压确定。(2)串联补偿电容器组的容量应满足补偿程度的要求，并联台数应根据线路正常最大负载电流选择。1.2.6并联电容器组的基本接线类型并联电容器组的基本接线分为星形和三角形两种。当单个并联电容器的额定电压不能满足电网正常工作电压要求时，需要串联两个或多个并联电容器才能达到电网方的工作电压。要求。为了达到所需的补偿容量，需要使用多个并联电容器组成一个并联电容器。1.2.7并联电容器组各相部分

40、接线方法(1)串联接线方式，这种接线方式的优点是当一个故障电容器由于熔断器熔断而停止工作时，其相位的容量变化与故障电容器组全部停止工作相反，并且相的容量变化和与故障电容器并联的电容器的工作电压影响较小，熔断器的选择只需要考虑与单个电容器的配合，因此在工程中得到广泛应用。并联法，这种连接法的缺点是当一个故障电容器由于熔断器熔断而停止工作时，剩余串电容器的相容量变化和绝缘水平应等于电源的绝缘水平网格，这使得选择保险丝变得困难。 ，所以项目中没有采用这种接线方式。1.2.8电容器数量的确定由于电容器的额定电压与工作电压不同，单个电容器的实际补偿容量：Q e =Q e(U/Ue)2Q e : 单个电容

41、器的实际补偿容量 U: 电容器的实际工作电压Q e : 电容器额定容量 U e : 电容器额定电压计算总单位数：N=Q C / Q e 公式 (1.7)本次选用114个补偿电容，相关参数如表1-2所示。表1-2 补偿电容相关参数模型额定电压 (KV)额定容量 (Kvar)额定电容( F )BGF10.5101W10.51002.89第二章电气主接线的选择2.1 主接线设计原则及基本要求主要电气接线是各种主要电气设备（如发电机、变压器、开关、互感器、线路、电容器、电抗器、母线、避雷器等）的连接。由电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制的电气连接图称为电气主接线图。变电所的主要电气布线

42、是电力系统布线的主要部分。主接线的确定与变电站的安全、稳定、灵活、经济运行以及电气设备的选型、配电装置的布置、继电保护的制定等密切相关。由于发电、变电、输配电、用电是同时完成的，主布线设计的好坏不仅影响电力系统和变电站本身，而且影响工农业生产和人民生活。因此，主要的布线设计是一个综合性的问题。1. 灵活性根据220500KV变电站设计技术规程SDJ2-88，变电站电气主接线应根据状态、电压等级、回路数、选用设备的特性、负载的性质等在变电站所在的电力系统中。确定其他因素以满足运行可靠性、简单性和灵活性、操作方便、节省投资的要求。2. 可靠性(1) 研究主接线可靠性时应注意的问题：一个。应注意国外

43、长期运行经验及其可靠性的定性分析；湾。主接线的可靠性包括一次部分和二次部分在运行中的可靠性综合；C。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性。使用可靠性高的电气设备可以简化布线。(2) 对可靠性的具体要求：一个。断路器检修时，不影响系统供电；湾。当断路器或母线出现故障，对母线进行检修时，尽量减少停电次数和停电时间，保证一次负荷和全部或大部分二次负荷的供电；C。尽量避免所有中断的可能性。3.经济：节省投资（主布线要简单节省一次设备，二次电路过于复杂。）占地面积小主布线要为配电装置创造条件，尽量减少占地面积），功率损耗小（经济 合理选择主变压器的型号、容量和数量，避免因变电而增加功率损耗）。此

44、外，还必须满足运维要求和扩容要求：（1）调度时，应能灵活投入和切断发电机、变压器和线路，并分配功率和负荷，以满足系统在事故运行模式和特殊运行模式下的系统调度要求。（2）检修时，可以方便地停止断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，不影响电网运行和用户供电。(3) 在扩容过程中，很容易从初始布线过渡到最终布线。在不影响连续供电或最短停电时间的情况下，新安装的机组、变压器或线路投入使用，互不干扰，一、二次部分改造工作量极小。2.2 本变电站主接线的选择2.2.1 60KV侧主接线方案的确定程序在60KV侧，按照规定，变电站电气主接线，在满足运行要求时，高压侧应尽量采用桥形线路变压器组或线路分支接

45、线。设置变电站一次有两条进线，故制定以下两种方案。方案一、单母线分段进线图 2-1选项 2：桥梁入口图 2-2二、两种方案的特点比较就其特点而言，单母线分段进线是母线经断路器分段后，可从不同段引出两条线路供主用户使用，并有两路电源；当某段母线发生故障时，分段断路器自动排除故障，并通过旁路继续为重要负载供电，保证正常段母线不间断供电，防止主要用户断电。缺点：当某段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，检修期间该段母线电路会断电，影响主变负荷分配；这样就需要在两个方向上进行均衡扩展。桥式线路的连接断路器设置在其他两个断路器与线路连接的一侧。因此，方便切断和投入线路，当线路发生故障时，只断开故障线路的

46、断路器，不影响其他线路的运行。但是当变压器发生故障时，与变压器相连的两个断路器也会影响到无故障线路的运行。桥式断路器检修时，必须将两回路断开并运行。当输电线路较长且故障概率较高，且变压器不需要经常切断时，采用桥式布线更为合适。桥式布线设备少，布线简单，操作不复杂，总投资少，占地面积和维护工作量也少，也适用于中小型35-220KV配电装置-容量发电厂和变电站。外桥是安装在断路器外侧的连接桥。变压器随负载变化切换方便，桥式断路器可作后备保护。如果进线出现故障，桥式断路器将排除故障。从经济角度看，由于两种方案的变压器型号和容量选择相同，所以只比较综合成本。第二种方案占地面积大，设备多。综合成本较高。

47、 , 当前故障被积分2.2.2 10KV侧主接线的确定1. 程序选项 1. 单母线分段进线图 2-3 单总线段接线选项 2. 带旁路进线的单母线段图 2-4 带旁路接线的单母线段二、两种方案的特点比较根据规定，变电站配备两台主变时，6-10KV侧宜采用分段单母线，线路为12回路及以上时，也可采用双母线。设置旁路设施。变电站10KV侧出线14条，安装重要负荷。可行的方案包括单母线段、带旁路的单母线段和双母线。下面比较两个选项：分析：单母线分段比单母线分段带旁路和双母线更简单、更经济，但供电的可靠性和灵活性较差。承载的重要负载均为两回线路。对于重要的负载，我们可以从不同的部分引出两条电路，并且有两

48、个电源供电，提高了供电的可靠性，可以完全弥补单母线段布线可靠性低的问题。缺陷。最后，通过一次侧（60KV侧）和二次侧（10KV侧）布线的经济性、可靠性、灵活性等方面的综合比较，同时考虑研究所进出线数量的分布重要负载等因素的影响，一次侧（60KV侧）采用桥式接线方式，二次侧（10KV侧）采用单母线段接线方式。第三章 短路电流计算3.1 短路电流计算的目的(1)电气主接线的选择（2）选择导体和电气设备，保证设备在正常运行条件下能正常工作，保证安全可靠，保证在发生短路时不损坏。(3) 选择断电保护装置。3.2 短路的基本类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路，其中

49、三相短路为对称短路.为了检查和选择电气设备和载流导体，以及继电保护的整定计算，常用以下短路电流值。I ch ：短路电流的冲击值，即短路电流的最大瞬时值。I：超暂态或次暂态短路电流的有效值，即短路电流在第一个周期内的周期性分量的有效值。I : 稳态短路电流有效值。3.3 短路电流计算的基本假设(1) 正常运行时，三相系统对称运行。(2)所有电源的电动势相角相同。(3)电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备的电抗值不随电流的大小而变化。(4)短路电流达到最大值时发生短路。(5) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。(6)元件的计算参数取其额定值，与参数误差和调整范围无关。(7) 传

50、输线和电容器被忽略。3.4 一般规定（1）检查导体和电器的动稳定性和热稳定性，电器开断电流所用的短路电流应按设计规划容量计算，并考虑长期发展规划。电力系统，在确定适度电流时，应根据发生概率。最大短路电流的接线方法。而不是只能在切换期间并排运行的布线。(2)选择导体和电器的短路电流。在电气连接网络中，应考虑带反馈的异步电动机的影响和电容补偿装置的放电电流的影响。(3)在选择有导体的电器时，对于无电抗器电路的短路点计算，应选择正常接线方式下短路电流最大的点。(4) 导体和电器的动稳定性和热稳定性一般按三相短路计算，以便与电器分断电流。当单相和两相接地短路比三相短路更严重时，应按严重情况计算。3.5

51、 计算步骤(1)画等效电抗图首先去除系统中所有负载开关、线路电容和各元件的电阻。选择参考容量和参考电压。计算各元素电抗的标准单位值。(2) 选择计算短路点。(3) 求系统最大工作模式下各短路点的短路电流。(4) 各点三相短路的最大浪涌电流和短路容量。(5) 列出短路电流计算数据表。3.6 计算方法取值法：取参考容量S B =100MVA，参考电压U B =U av计算公式：变压器：X b =U d % S B /100S e公式（3.1）生成器：X (G)*= X d S B /S e公式 (3.2)行：X l* =X l L S B /U j 2公式（3.3）短路电流循环分量有效值： I K

52、* = 1/X *公式（3.4）短路电流冲击值： i cj =2.55I K型（3.5）第四章 主要电气设备的选择电气设备的选型是发电厂和变电站设计的主要内容之一。正确选用电器是电气主接线和配电装置安全、经济运行的重要条件。在选用电器时，应根据项目情况，在保证安全可靠的前提下，积极稳妥地采用新技术，注意节约投资，选用合适的电器。4.1 一般原则(1) 应满足正常工作条件下的电压和电流要求。(2) 满足安装场地和使用环境条件的要求。(3) 应满足短路条件下的热稳定性和动态稳定性要求。(4) 应考虑操作频率和断裂载荷的性质。(5)电流互感器的选择应考虑其负载和精度等级。4.2 母线的选择4.2.1

53、母线选择(1)电流分布良好。(2)散热好。(3)有利于提高电晕超初电压。(4)安装维护方便，连接简单。4.2.2导体横截面选择和验证(1) 根据公式：= 0 +( a1 - 0 )(I max / I a1 ) 2方程 (4.1)S 2 min = Q K K S /C 2公式 (4.2)根据长期加热内容电流，截面积选择小于选定导体截面积。(2)根据短路动态稳定性测试一般要求：: 计算的母线最大相间应力：母线材料的许用应力(3)根据短路热稳定性试验ph = m/w 公式 (4.3)M=f ph L/ 8公式 (4.4)f ph =1.7310 -7 L/ai sh 2公式（4.5）W导体对垂直

54、于作用力方向的轴的截面系数；f ph 单位长度导体上的相间电动势（N/m）；L导体柱绝缘子之间的跨距（m）；a相间距（m）；i sh 浪涌电流。因此，选择本次设计中要安装的变电站：10KV侧选用LGJ-240/300单扁铝线型。4.3 高压断路器的选择(1) 选择条件（二）设备类型、类型及结构(3)断路器额定电压Ue大于电网电压Ug ， UeUg高压断路器的额定电流I e应大于或等于其最大连续工作电流I gmax ，即I e Igmax(5) 动态稳定性检查断路器的动态稳定电流idw不应小于三相短路时通过断路器的浪涌电流ich ，即idwich(6) 热稳定性检查高压断路器的短期内容发热量不应

55、小于短路期间短路电流产生的热量。 I r 2 t r I 2 t dZ 必须满足(7) 分断电流能力断路器的额定开断电流应大于三相短路时的短路电流，即I Nbr I 11 。(8) 关闭能力断路器的额定合闸电流应大于三相短路的浪涌电流，即I p I ch 。因此，本次拟安装的变电站60kV侧选用的断路器型号为SW2-63 = 2 * ROMAN 型断路器。主 = 3 * ROMAN 变10kV侧选断路器型号为SN10-10型断路器。其主要技术参数见表4-1。表 4-1 断路器主要参数电压等级模型额定电压(千伏)最大工作电压(千伏)额定电流（一个）额定短路开断电流（K A）额定短路关合电流（K

56、A）3S额定短时耐受电流（K A）额定峰值耐受电流（K A）打开时间(s)60KVSW2-63 = 2 * ROMAN II6372.51 60025632 063 3010KVSN -10 -10 = 3 * ROMAN III1011.520 004010040100 0.00654.4 隔离开关的选择隔离开关的选择，除了不检查分断能力外，与断路器的选择相同，因为隔离开关和断路器在电路中是串联的。分断时间，因此计算数据与选择断路器时的计算数据完全相同。额定电压：U e U g额定电流：I e I gmax动态稳定性校核：i dw i ch (3) 热稳定性检查：I r 2 t r I 2

57、t dZ因此，本次拟安装的变电站60kV侧选用的隔离开关型号为GW 4-63DW 。主变10kV侧选隔离开关型号为G N 2 1 0/2000。表 4-2 隔离开关主要参数电压等级模型额定电压 (KV)最大工作电压（KV）额定电流（A）4s热稳定电流（KA）动态稳定性当前 (KA)60KVGW 4-63DW _6372.5630205010KVGN 2-10 /20001011.5200051854.5 电流互感器的选择（1）选型，620kV户用配电装置可选用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。 35kV及以下的配电装置，宜采用油浸箱式绝缘结构的独立电流。变压器。如果可能，尽可能使用套管式电流互感器

58、。(2)根据初级的额定电压和额定电流选择U e Ug I el I gmax(3)根据精度等级和二次侧负载选择为保证测量仪表的精度，电流互感器的精度等级不得低于所提供的测量仪表的精度等级。此精度等级规定的额定容量 Se 2 。(4) 热稳定性检查：I r 2 t r I 2 t dZ(5) 动态稳定性校核：i dw i ch (3)因此，本次设计变电站60kV侧选用的电流互感器为LCWD-60型。 10kV侧选用的电流互感器为LMZD2-10。电压等级模型额定电压(千伏)最大工作电压(千伏)额定初级电流（一个）额定二次电流（一个）精度等级绕组组合额定1s短时间当前的（K A）额定动态稳定性当前

59、的（K A）60KVLCWD-60606960050.5D0.5/B/B20-3075-11510KVLMZD2-101011.5300050.5D0.5/31/35097.5表 4-3 电流互感器主要参数4.6 电压互感器的选择(1) 设备类型和类型的选择3-20 kV 户用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。当需要检查和监测一次回路的单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器。U e1 U 1 0.9U e1根据初级回路电压其中： U 1电网电压；U e1电压互感器初级绕组额定电压。(3)根据精度等级和容量选择用于电能计量的电压互感器精度不低于0.5 ，电流电压测量精度不低于

60、1，继电保护精度不低于3。因此，本设计拟设置的变电站选用的60KV电压互感器型号为J CC - 60型，10KV电压互感器型号为J DZJ- 10型。表 4-4 60KV侧电压互感器模型额定一次电压（KV）额定绝缘等级U/AC/LI (KV)二次绕组额定负载JCC-60一次二次测量二级保护72.5/140/325二次测量绕组66/0.1/0.1/0.2级50VA0.5级100VA表 4-5 10KV 侧电压互感器模型额定电压比(千伏)连接组标签准确等级及对应的额定二次负荷(弗吉尼亚州)二次绕组极限负载(弗吉尼亚州)残余电压缠绕最大工作电压（千伏，有效值）准确的水平额定加载(弗吉尼亚州) DZJ