变电站设计项目设计方案

1、变电站设计项目第1章电力系统及变电站概述电力系统概述随着社会、经济和科学的发展，电能被越来越广泛的应用于工农也生产以及 人民的日常生活中。电能可以方便的转化为其它形式的能源，并且电能的分配和 输送易于实现，可以输送到需要它的工作场合和生活场合。为了安全、经济地发供电，满足国民经济和人民生活的需要，由发电机、变 压器、输配电线路和电力用户的电器装置连接而成的整体，它完成了发电、输电、 变电、配电、用电的任务，这就是电力系统。电力系统加上热力发电厂中的热能 动力装置、热能用户和水电厂的水能动力装置，也就是加上锅炉、汽轮机、水库、 水轮机以及原子能发电厂的反应堆等，称为动力系统。电力系统中各种电压的

2、变 电站及输配电线路组成的统一体，称为电力网。变电站概述变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是发电厂和用户联系的中 间环节。变电站按照其升降电压的不同分为升压变电站和降压变电站两大类。升 压变电站是为了减少电能在运输过程中的损耗，将发电厂发出的电升压后输送到 远方，这种变电站通常与发电厂联系在一起；降压变电站与负荷中心比较靠近， 将高压电通过变压器转变为适合的低压电。总的来说变电站的总体布置合理，便于设备的操作、搬运、检修和巡视，当 然也要便于未来的扩建性。根据负荷允许停电程度的不同，可以将负荷分为三个等级，也就是一级负荷、 二级负荷和三级负荷。等级不同，对电力系统供电可靠性与稳定性的

3、要求也不同。一级负荷是指将造成人身伤亡或引起对周围环境严重污染对工业将造成经济 的巨大损失，如重要的大型的设备损坏，重要产品或用重要原料生产的产品大量 报废，还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响；二级负荷是指回造成较大的 经济损失，产品大量报废或减产，还可能引起社会秩序的混乱或较严重的政治影 响；三级负荷指造成的损失不大或者直接的经济损失。负荷的等级不同，对供电 的要求也不同。对于一级负荷，必须有两个独立电源供电，且任何一个电源失去 后，能保证对全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个独立电源供电，且一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电；对于三级负荷一般 只需要一个电源供电

4、。变电站的分类按照变电站在电力系统中的地位和作用(1)系统枢纽变电站枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，它的电压是系统最高输电电压，目前电 压等级有220kv、330kV(仅西北电网)和500kv,枢纽变电站连成环网，全站停电 后，将引起系统解列，甚至整个系统瘫痪，因此对枢纽变电站的可靠性要求较高。枢纽变电站主变压器容量大，供电围广。(2)地区一次变电站地区一次变电站位于地区网络的枢纽点，是与输电主网相连的地区受电端变 电站，任务是直接从主网受电，向本供电区域供电。全站停电后，可引起地区电 网瓦解，影响整个区域供电。电压等级一般采用 220kv或330kv。地区一次变电站主变压器容量较大，出线回路

5、数较多，对供电的可靠性要求 也比较高。(3)地区二次变电站地区二次变电站由地区一次变电站受电，直接向本地区负荷供电，供电围小， 主变压器容量与台数根据电力负荷而定。全站停电后，只有本地区中断供电。(4)终端变电站终端变电站在输电线路终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，全站 停电后，只是终端用户停电。按照变电站安装位置(1)室外变电站室外变电站除控制、直流电源等设备放在室外，变压器、断路器、隔离开关 等主要设备均布置在室外。这种变电站建筑面积小，建设费用低，电压较高的变 电站一般采用室外布置。(2)室变电站室变电站的主要设备均放在室，减少了总占地面积，但建筑费用较高，适宜 市区居民密集地区

6、，或位于海岸、盐湖、化工厂及其他空气污秽等级较高的地区。(3)地下变电站在人口和工业高度集中的大城市，由于城市用电量大，建筑物密集，将变电 站设置在城市大建筑物、道路、公园的地下，可以减少占地，尤其随着城市电网 改造的发展，位于城区的变电站乃至大型枢纽变电站将更多的采取地下变电站。 这种变电站多数为无人值班变电站。(4)箱式变电站箱式变电站又称预装式变电站，是将变压器、高压开关、低压电器设备及其 相互的连接和辅助设备紧凑组合，按主接线和元器件不同，以一定方式集中布置 在一个或几个密闭的箱壳。箱式变电站是由工厂设计和制造的，结构紧凑、占地少、可靠性高、安装方 便，现在广泛应用于居民小区和公园等场

7、所。箱式变电站一般容量不大，电压等 级一般为3kv35kv,随着电网的发展和要求的提高，电压围不断扩大，现已经制 造出了 132kv的箱式变电站。箱式变电站按照装设位置的不同又可分为户外和户两种类型。(5)移动变电站将变电设备安装在车辆上，以供临时或短期用电场所的需要。按照值班方式(1)有人值班变电站大容量、重要的变电站大都采用有人值班变电站。(2)无人值班变电站无人值班变电站的测量监视与控制操作都由调度中心进行遥测遥控，变电站 不设值班人员。根据变压器的使用功能(1)升压变电站升压变电站是把低电压变为高电压的变电站，例如在发电厂需要将发电机出 口电压升高至系统电压，就是升压变电站。(2)降压

8、变电站与升压变电站相反，是把高电压变为低电压的变电站，在电力系统中，大多 数的变电站是降压变电站。变电站主要设备组成发电厂和变电站中安装的各种电气设备，其主要任务是启停机组、调整负荷、 切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常故障时及时处理等。根据 电气设备的作用不同，可将电气设备分为一次设备和二次设备。. 一次设备：通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设 备。主要包括：生产和转换电能的设备，如发电机等；接通或断开电路的开关设 备，如断路器、隔离开关、负荷开关，熔断器、接触器等；限制故障电流和防御 过电压的保护电器，如电抗器和避雷器等；载流导体，如裸导线和电缆等；接地

9、装置。.二次设备：把对一次设备和系统的运行进行测量、控制、监视、和保护的 设备称为二次设备。主要包括：仪用互感器，如电压互感器和电流互感器；测量表计，如电压表、 电流表、功率表和电能表等；继电保护及自动装置；直流电源设备；操作电器、 信号设备及控制电缆。变压器电力变压器是发电厂变电站中的重要元件之一。主变压器是变换电压的主要 设备，一般可分为降压变压器和升压变压器。变压器由单相变压器和三相变压器。 在运输等条件允许的情况下一般使用经济上有利的三相变压器，单相变压器仅在 高电压、大容量的500KV变电站等由于受到搬运上的限制而被采用。输电线和开关设备在变电站汇集着许多集中和分配电力的输配电线，与

10、主变压器一起接在母线 上，在每一条线路的引出口除装设断路器和隔离开关。断路器通常用于电路的送 出、停止或切换，当输、配电设备发生事故时则用来自动切断。隔离开关用于输、配电线路时，变压器和断路器等进行保护，检修时把他们 从回路中断开，有时用来切换母线环。控制装置与互感器控制装置是变电站的中枢神经，通过它值班员监视设备的运行状态，根据需 要进行设备的操作以及联合互感器进行电压、电流和功率的测量。互感器主要测量于仪器：将高电压、大电流转换成低电压、小电流进行测量。避雷器避雷器是把系统中如雷电和操作过电压之类的异常电压抑制在规定值以，从 而保护以主变压器为主的机器设备。调相设备调相设备，因为在重负荷时

11、可以使电流超前，轻负荷时可以使电流滞后，所 以用来进行电压的调整。其它设备变电站除上述设备外，还有接地、屏蔽装置、站电源蓄电池和照明设备等其 它各种设备。1.5本次变电站设计任务原始资料变电所位于某中小型城市边缘，所区西为城区，南为工业区，所址地势平坦， 交通便利，进出线方便，空气污染轻微，不考虑对变电所的影响。所区平均海拔 186米，最高气温40C,最低气温-15 C,年平均气温14C, 土壤温度25C,出线 方向：110KV向北，35KV向西，10KV向东，拟建变电所概况如下图：35kV 10kV图1-1概况图表1-1负荷表电压负荷名称每回最大负荷(kW功率因数回路数供电方式线路长度(km

12、)35kVA变电所60000.91架空15B变电所70000.921架空8C变电所45000.852架空10D厂43000.882架空7E厂50000.851架空11F变电所10000.93架空5G变电所8000.892电缆210kVHT7000.891电缆3I厂8000.882架空7J厂2000.881架空4K厂1000.91架空5L厂5000.882架空2任务分析本次所设计变电站担负着向该城市市郊工农业生产和居民生活用电的工程， 承担着该市的输变电任务。根据电力系统技术规程中的有关规定：系统设计应在国家计划经济的指 导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步 研

13、究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、 输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及 下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切 实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生 活不断增长的需要。系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并 应对过度年进行研究（五年逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年， 且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制，但 有重大变化时，应及时修改。该市郊110KV变电站是地区性城市变电站，它由系统 S1和系统S2供

14、电，该 站建成后与系统S1和系统S2构成110kV环网，与电网系统联系较为紧密，在整 个电网系统中占有重要地位。第2章 电力系统及变电站总体分析电力系统分析电力系统及变电所的设计首先要对电力系统进行分析才能选择正确的方案， 及对变电所进行总体分析才能设计比较经济、可靠的变电所方案。根据35110KV电站设计规第1.0.31.0.6条规定：变电站的设计应根据工程的510年发展规划进行做到远近期结合。以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能；变电站的设计， 必须以全出发，统筹兼顾。按照负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件， 综合国情合理地确定设计方案；变电站的设计，必

15、须坚持节约用地的原则；变电 站设计除应执行本规外，尚应符合现行的国家有关标准和规的规定。设计中应遵循国家电网公司“两型一化”变电站设计建设导则，参照国家电 网公司输变电工程典型设计110kV变电站分册执行。变电站总体分析变电所的总体分析.设计依据根据相关委托书及批复文件。.变电所的建设的必要性该所位于某中小城市郊区，为满足该地区经济发展及人民生活需要，决定在 此建设此区域性变电所。.变电所的建设规模根据电力系统规划，本变电所的规模如下：电压等级：110 KV /35 KV /10KV, 线路回数：110KV近期2回，远景发展2回；35KV近期7回，远景发展2回；10KV 近期12回，远景发展4

16、回。.所址概况变电所位于某中小型城市边缘，所区西为城区，南为工业区，所址地势平坦， 交通便利，进出线方便，空气污染轻微，不考虑对变电所的影响。所区平均海拔 186米，最高气温40C,最低气温-15 C,年平均气温14C, 土壤温度25C,出线 方向：110KV向北，35KV向西，10KV向东，拟建变电所概况如下图：35kV 10kV.气象条件：年最高气温+ 40 C，年最低气温10C,年平均温度+ 15C,最 热月平均最高温度+ 33C,水温度为+10C,最大风速30m/s,属于我国第V级标准 气象区。负荷分析110 KV负荷分析从拟建变电站概况图中，近期规模中的两个110kV线路L2、L3使

17、系统中的S1、 S2和 拟建变电站构成110kV环网，供电可靠性较高。35KV负荷分析在35KV负荷中三回线路是三个 35kV变电站的电源线，是电网中的线路，两 回是分别供D厂和E厂的专线，因此要尽可能保证其供电可靠性。其中不同负荷 的年利用时间为：城市生活用电 2500h,化学工业7300ho表2-2 35KV负荷分析电压负荷名称每回最大负荷(kW功率因数回路数供电方式线路长度(km)A变电所60000.91架空1535kVB变电所70000.921架空8C变电所45000.852架空10D厂43000.882架空7E厂50000.851架空1110KV负荷分析在10KV负荷中，除两回是供往

18、变电站的线路外，其它均为工厂用电，必须保证其供电可靠性。其中不同负荷的年利用时间为：纺织工业6000h,城市生活用电2500h,食品工业4500h,机械制造工业5000h,其他工业4000h。表2-3 10 KV 负荷分析电压负荷名称每回最大负荷(kW功率因数回路数供电方式线路长度(km)10kVF变电所10000.93架空5G变电所8000.892电缆2HT7000.891电缆3I厂8000.882架空7J厂2000.881架空4K厂1000.91架空5L厂5000.882架空2电力系统接线图图2-1电力系统接线图35kV 10kV第3章变压器选择主变选择变压器是变电所中最重要的和最贵重的是

19、设备，变压器的选择在变电所中是 比较重要的。变压器容量和台数的选择.主变容量选择考虑原则：(1)主变容量选择一般应按变电所建成后 510年的规划负荷选择，并适当考 虑到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。(2)根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电 站应考虑一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时 问，应保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其余主 变压器应能保证全部负荷的60%。(3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系 列化，标准化。.主变台数的考虑原则：(1)对大城市郊区的

20、一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变为宜。(2)对地区性孤立的一次变或大型的工业专用变电所，设计时应考虑装三台的 可能性。(3)对规划只装两台主变的变电所，其主变基础宜大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时更换主变。.主变容量和台数选择计算由以上分析可知应选两台主变由任务书中所提供负荷资料和前面所做负荷分析，近期主变额定容量Se的选择计算：(1)35KV中压侧:其出线回路数为7回，取Kt =0.95,结合负荷情况分析知SjS17Kt(i 1PimaxCOS)(1%)0.95 (9工生工工)(1 5%)0.9 0.920.850.880.8540.5 MVA(2)10KV低压侧：

21、其出线回路数为12回,12 PSjS2Kt(*(1i 1 COS取Kt =0.9, Kt=0.85结合负荷情况分析知:%)Sje自：0.90.890.70.890.8 20.20.880.880.10.9”)(10.885%)7.3MVA则三绕组变压器的计算容量为:2KtSjS 0.85（40.5 7.3）i 1由选择条件：2SeSs40.63 MVASjS40.63Se -20.3 MVA22故可选用主变的容量为4.校核条件：（n 1）Se则：（2 1） Se 31.531.5 MVA0.6Sjs 总0.6 40.63综上所述，选用主变的容量为 31.5(n 1)Se24.4成立, MVA合

22、格。SiS2满足条件要求。5.近期与远景容量问题（分期建设计划）510年2X10%曾长上述计算结果是近期规模变电所的台数和容量，远期容量问题应考虑 规划的最终变电所的台数和容量。由于本期负荷较重，考虑本期上两台主变 31.5MVA,;本地区近期负荷47.8MVA结合本地区经济发展情况，负荷按 率预测，考虑终期两台主变2X31.5MVA 35kV、10kV出线相应增加。详细预测结果如下：项目2009 年2010 年2011 年2012 年本地区最图负荷（MVV47.852.557.863.63.2变压器型式的选择相数的选择由相应规程规定，若站址地势开阔，交通运输方便，也不是由于容量过大而 无法解

23、决制造问题，在330KV及其以下的发电厂和变电所中，宜采用三相变压器,结合以上分析，本次变电所应采用三相变压器绕组数和绕组连接方式的选择绕组数的选择：电力工程电气设计手册和相应的规程中指出：在具有三种 电压的变电所中，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，但是在变电所的实际情况中，由主变容量选择部分的计算 数据，明显满足上述情况。故本次设计变电所主变选择三绕组变压器。绕组连接方式的选择：电力工程电气设计手册和相应规程指出：变压器绕 组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组 采用的连接方式有 Y和型两种，而且为保证消除三次谐波的

24、影响，必须有一个 绕组是型的，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，所以都需要选择Yo的连接方式。对于110KV变电所的35KV侧也采用Yo的连 接方式，而610KV则采用型的连接方式。故本次设计变电所主变应采用的绕组连接方式为 ：YNYNodn主变阻抗和调压方式的选择电力系统电气设计手册和相应规程中指出：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，系统的调压手 段和并列运行等的方面进行综合考虑，并应由对工程起决定性作用的因素来确定。变压器的阻抗选择实际上是指三个绕组在变压器铁心中缠绕的位置，由此变 压器可以分为升压结构和降压

25、结构两种类型。由于绝缘因素，高压绕组总放在最 外侧，而中、低压绕组可以分别缠绕在变压器的铁心的中间或者最里面。由于变 压器的阻抗实际上就是绕组之间的漏抗，因此可见，升压型结构的变压器U12大而降压结构的U13大。那么看潮流传输的大小，在传输潮流大的一侧采用阻抗小的以 减小正常损耗。但是也还要其他因素的影响，综合考虑，比如为选择轻型的电器 需要加限制短路电流的措施，那么为限制短路电流，可以考虑优先采用降压结构 （其U13大），这样可以不再加限流电抗器常用的调压方式手动调压和有载调压。手动调压用于调整围土2X2.5%以；有载调压用于调整围可达30%其结构复杂，价格较贵，常用于以下情况：1,接于出力

26、变化大的发电厂的主要变压器。2,接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作的特点联络变压器。3.发电机经常在低功率因数下运行时。在能满足电压正常波动情况下可以采用手动调压方式（手动调压方式的变压 器便宜、维修方便），但是，近年来随着对电压质量的要求的提高和有载调压变压 器的质量的提高，作为城市变电站，一般也都用有载调压方式。综合以上分析本设计中变电站的主变宜采用有载调压方式。主变压器的冷却方式变压器的冷却方式主要有自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强 迫导向油循环等。油浸自冷式就是以油的自然对流作用将热量带到油箱壁和散热 管，然后依靠空气的对流传导将热量散发，它没有特制的冷却设备。而油浸

27、风冷 式是在油浸自冷式的基础上，在油箱壁或散热管上加装风扇，利用吹风机帮助冷 却。加装风冷后可使变压器的容量增加 30%-35%强迫油循环冷却方式，又分强 油风冷和强油水冷两种。它是把变压器中的油，利用油泵打入油冷却器后再复回 油箱。油冷却器做成容易散热的特殊形状，利用风扇吹风或循环水作冷却介质， 把热量带走。这种方式若把油的循环速度比自然对流时提高3倍，则变压器可增加容量30%综合经济性和本变电站的实际情况考虑，本次110KV变电站宜选用自然风冷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%fe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

28、变电压按10%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的变电站 应用近似计算，额定电压选线路两端电压的平均值，110KVM应Ig选115KV 35KV侧选 37 KV, 10KV侧选 10.5KV。全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题的解决在110KV及以上的中型点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流， 有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问 题。110KV侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护，35KV及10KV侧为中性点不直接接地系统中的变压器， 其中性 点都采用全绝缘。因此本次设计

29、110KV侧采用分级绝缘，35KV及10KV采用全绝缘。主变型号的选择综上所述，可以选择三相风冷式有载调压变压器，其型号为SFSZ9-31500/110表3-1 SFSZ9-31500/110 型变压器参数型号额定 容量KVA额定电压(KV)空载 电流 (%)空载损耗KW阻抗电压(%)SFSZ9-31500/11031500高压中压低压1.1550.3高-中iWj -低中-低110 81.25%38.5 22.5%10.510.517.56.5第4章电气主接线设计电气主接线设计电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、 政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在

30、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，尽可能的节省投资，就近取 材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美 观的原则。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的 电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号， 并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系， 代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重 要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵 活

31、性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制 方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影 响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。主接线设计应满足的基本要求35110KV变电所设计规第3.2.1条：变电所的主接线应根据变电所所在 电网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可 靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。接线设计变电站电气主接线设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及 对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定 性的关系。因此，我们要重视电气主接线的

32、设计。设计时应依据35110kV变电所设计规原则及其它设计规程。第3.2.1条：变电所的主接线应根据变电所所在电网中的地位、出线回路数、 设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、 节约投资和便于扩建等要求。第3.2.3条：35110kV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，3563kV 线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线，110kV线路为6回及以上时，宜采用 双母线接线。第3.2.4条：在采用单母线、分段单母线或双母线的35110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可以设置旁路设施

33、。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼做旁路断路器的接 线，当110kV线路为6回及以上，3563kV线路为8回及以上时，可装设专用的 旁路断路器，主变压器 35110kV回路中的断路器，有条件时，亦可接入旁路母 线，采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。第3.2.5条：当变电站装有两台主变时，610kV侧宜采用分段单母线。线路 为12回及以上时亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。结合目前国网公司文件建设和本变电站的实际情况，110KV侧有4回出线（近期2回，远景发展2回），35KV侧有9回出线（近期7回，远景发展2回），10KV 侧有16回出线（近期12

34、回，远景发展4回）.又由前面的变电站分析部分和负荷情 况分析部分，该变电站在整个电力网络中处于重要的地位，各侧均不允许断电。 故可对各电压等级侧主接线设计方案作以下处理：. 110KV 侧根据要求可以草拟以下两种方案：图4-1方案1单母线分段接线图4-2方案2单母线接线表4-1两种方案进行比较力杀项目方案1单母线分段接线方案2单母线接线可靠性用断路器把母线分段后，对重要用户 可从不同段引出两个回路，保证不间 断供电，可靠母线既可以保证电源并列运行，又能使 任一条出线都可以从任一电源欣得电 能，但是对有些设备检修时会造成停电， 对用户供电/、可靠灵活性号-回线路故障时，分段断路器自动将故障段隔离

35、，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电号-回线路故障或有些设备检修时，连接在母线上的所有回路都需停止工作， 会造成停电，对用户供电/、可靠经济性接线简单，运行设备少，投资少，年运行费用少接线简单，运行设备少，投资少由于本变电站在整个系统中占有较重要的地位，要求保证某些重要的用户不 可中断供电，故要求系统有更好的供电可靠性，已知 110KV侧有4回出线（近期2 回，远景发展2回），根据35110KV变电所设计规，所以110KV侧宜采用方案 1。35KV侧根据要求可以草拟以下两种方案：方案 1单母线接线带旁路，方案2单母线 分段接线；表4-2两种方案进行比较力杀项目方案1单母线接线带旁路方

36、案2单母线分段接线可靠性可以不停电检修断路器，提高了供电可靠，但是当母线出现故障或检修时，仍然会造成整个主接线停止工作用断路器把母线分段后，对重要用户可从 不同段引出两个回路，保证不间断供电， 可靠；检修出线断路器，可以不停电检修， 供电可靠性高灵活性号-回线路故障时，分段断路器自动 将故障段隔离，保证正常段母线不间 断供电，不致使重要用户停电号-回线路故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电， 不致使重要用户停电经济性占地面积大，多一旁路增加了投资接线简单，运行设备少，投资少，年运行费用少在35KV此用电负荷中有少量的一级负荷和二级负荷，发生断电时，会造成生产机械的寿命缩

37、短和一定的经济损失.因此要尽可能保证其供电可靠性。根据35110KV变电所设计规考虑了今后经济的发展，通过比较，35KV侧宜采用方案2:单母线分段接线。10KV侧根据要求可以草拟以下两种方案：方案 1单母线接线带旁路，方案2单母线 分段接线；表4-3两种方案进行比较力杀项目方案1单母线分段带旁路母线接线方案2单母线分段接线可靠性用断路器把母线分段后，对重要用户 可从不同段引出两个回路，保证不 间断供电，可靠；检修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段引出两个回路，保证不间断供电，可靠灵活性身-回线路故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不

38、间断供电，不致使重要用户停电号-回线路故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电， 不致使重要用户停电，扩建方便经济性占地面积大，多一旁路增加了投资接线简单，运行设备少，年运行费用少，占地面积小在10KV此用电负荷中各回路出线的一，二级负荷较多，且进出线回路数比较多，通过对主接线基本要求的考虑，合理考虑市区电力负荷的基本情况以及市区 的经济状况以及今后经济的发展，还有扩建和扩展的可能。已知10KV侧有11回出线（近期12回，远景发展4回）。由于本设计中采用10kV中置式高压开关柜， 配真空断路器，在检修过程中手车式断路器具有检修安全，操作方便的特点。根 据35110KV$电所

39、设计规通过比较，10KVM宜采用方案2:单母线分段接线。综上分析可以得出，本次新建变电站的电气主接线形式为 :110KV电压级采用 单母线分段接线形式，35KV电压级采用单母线分段接线形式，10KV电压级采用单 母线分段接线形式。第5章短路电流的计算在电力供电系统中，对电力系统危害最大的就是短路。短路的形式可以分为 三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。在短路电流计算过程中， 一般都以最严重的短路形式为依据。因此，本文的短路电流计算都以三相短路为 例。短路电流的计算目的短路电流的危害在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍 至几十倍，通常可达数千安，短路电流

40、通过电气设备和导线必然要产生很大的电 动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著 下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的 不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发 电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。计算短路电流的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，避免在短路电流作用 下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装 置的整定计算。为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数：1 一次暂态短路电流，用来做为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流 容量。应采用（电力系

41、统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态 短路电流来计算保护装置的整定值。ish三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。I三相短路电流有效值，用来检验电器和母线的热稳定。6一次暂态三相短路容量，用来检验断路器的遮断容量和判断母线短路容量 是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。短路电流的计算为了简化短路电流的计算方法，在保证计算精度的情况下，忽略次要因素的 影响，做出一下规定：.所有的电源电动势相位角均相等，电流的频率相同，短路前，电力系统的 电势和电流是对称的。.认为变压器是理想变压器，变压器的铁心始终处于不饱和状态，即电抗值 不随电流的变化而变化。.输电线路的分布电容略

42、去不计。.每一个电压级采用平均电压，这个规定在计算短路电流时，所造成的误差 很小。唯一例外的是电抗器，应该采用加于电抗器端点的实际额定电压，因为电 抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否则，误差偏大。.计算高压系统短路电流时，一般只计及发电机、变压器、电抗器、线路等 元件的电抗，因为这些元件 X/3R时，可以略去电阻的影响。只有在短路点总电 阻大于总电阻的1/3时才加以考虑，此时采用阻抗等于电抗计算。.短路点离同步调相机和同步电动机较近时，应该考虑对短路电流值的影响。 有关感应电动机对电力系统三相短路冲击电流的影响：在母线附近的大容量电动 机正在运行时，在母线上发生三相短路，短路点的电压立即降

43、低。此时，电动机 将变为发电机运行状态，母线上电压低于电动机的反电势。.在简化系统阻抗时，距短路点远的电源与近的电源不能合并。.以供电电源为基准的电抗标幺值 3,可以认为电源容量为无限大容量的系 统,短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。短路电流计算结果：表5-1短路电流计算结果短路点I(KA)I tk/2 (KA)I tk(KA)Ish(KA)110KV母线3.423.423.778.735KV母线4.834.834.8312.310KV母线12.9612.9612.9633计算过程如下:图5-1系统等效图1 .作电力系统结构简图的等值电路图基准容量：100MVA基准电压：各级平均电压设

44、计条件：假设电源S1、S2为无线大系统，假设110kV线路L2为10km, 110kV线路L3为7kmi(1)选择基准容量、基准电压:Ud3=10.5KVSd=100MVA、Ud1=115KV、U d2 =37KV、则基准电流Id10100=0.50KA) ,33Ud1 115I d2Sd、.3Ud2100 =1.56( KA)37 ,31d3Sd10010.55.50(KA)基准电抗X d1d2 一Xd3Ud12SdUd22SdUd32Sd1152100372100210.52100132.25()13.7()1.1()(2)计算各条线路的阻抗值参考电力工程电气设计手册，架空线路的单位电抗统

45、一选 0.4Q/km, 10kV电缆线的单位电抗统一选 0.08 Q/kmXL2=I_2XX1=10X 0.4=4 ()XL3= LaXxi=7X0.4=2.8 ()它们相对应的标幺值为：Xl2=Xl2X =4X 理=0.0302U：115Xl3=Xl3X y=2.8 X =0.0212U：1152归算至本变电站110kV母线的系统阻抗为0.01252.计算短路点d1的短路电流参数110KV侧短路电流计算：则图5-1可以转化为：图5-2 110KV系统等效转化图将图5-2网络中的三角形接线转化为星形接线：X 12*X 13*X12*+ X 13*+ X 23*0.24 0.0360.24 0.

46、036 0.0760.0245*X2 =X12*X 23*X12*+ X 13*+ X 23*0.24 0.0760.24 0.036 0.076=0.052*X3 =X13*X 23*X12*+ X 13*+ X 23*0.036 0.0760.24 0.036 0.076=0.008电源相对于d1的转移电抗:.* * *XM = Xs1 X10.32 0.0245* * * *Xn = X s2 X2 Xl2 0.050.34450.052 0.120.222星形接线转化为三角形接线* * * Xm X3X I X M X 3*X N0.3445 0.008 八0.3445 0.008 0

47、.3650.222* * x xXii Xn X3 N 1 0.222 0.008Xm分别求I、II两条支路的计算电抗：0.222 0.008 0.235 0.3445X js1 _ Xi SiSd0.365 250 -0.91100X js2XiiSiiSd0.235 1100 2.585100按上述计算结果查汽轮机的计算表可知:当tk 0s时*I js11.1*1 js20.37短路电流周期分量标幺值为:1 f (0) I250,3 1150.371100:3 1153.42 KA*1 js1 =1.21 f(tk)1.22500.41,3 1151100,3 1153.77KA当tk =

48、4s时:*Ijs2=0.41当 Tk/2=2s 时1 f（0）3.42KA因t=oo时和t=4s时,随着计算电抗的减小，它们所对应的曲线逐渐重合,所以1f ( )1f (tk)3.77KAish 2kmI 2 1.8 3.42 8.7KA（Km表示短路冲击电流为周期分量幅值的倍数，其大小取决于Ta ,取值围为1 Km 2,在高电压电路中一般取1.8）.计算短路点d2的短路电流参数35KV侧短路电流计算：系统等效图可转换为XMXNd2心耳L +胃.T图5-3 35KV系统等效转化图*T1*T2*T3XT3S12U S13U S23SBSN1100(0.105 0.18 0.065)0.35231

49、.5U S12U S23T1 X2U S23U S13U S13SBSN1100(0.105 0.065 0.18)0231.5S12SBSN1100-(0.065 0.18 0.105)0.22231.50.1750.008 0.183星形接线转化为三角形接线XiXii分别求I*X M XT3*XT3 X NXT3*N*XT3X n*X M、II两条支路的计算电抗*jS1X|SSd2500.81 -100*X jS2 XIISSd0.52 心 1000.3445 0.1830.3445 0.1830.810.2220.183 0.2220.183 0.222 0.520.34452.035.

50、72因两个计算电抗有一个大于3,所以tk 0,tk 3, tk/21.5, tk 时 Isi 相_ * _ _Ijs1 0.4911f (0)1 1 f (0)11f (tk) L,tk、11f ()1f ()22500.491.913 37*1 js2*X js25.720.1711f （0）12f （0） I 2f （tk）12f必 12f（）0.171100,3 372.92lf（0） lf（tk） I心 If（）l1f（0）l1f（0）1.912.924.83ish . 2kml,. 2 1.8 4.83 12.3.计算短路点d3的短路电流参数10KV侧短路电流计算：系统等效图可转换为

51、系统等效图可转换为图5-4 10KV系统等效转化图XM 0.3445XN 0.222*X 33 X3*Xti Xt30.35 0.220.008 220.293星形接线转化为三角形接线*X33 Xm*Xn*X33 Xn*XMXI X33 XM*Xii X33 Xn0.293 0.34450.293 0.34450.2221.10 293 0 2220.293 0.222 0.293 0.222 0.70.3445分别求I、II两条支路的计算电抗*Xjs1 XiSiSd2501.1 2.75100*X js2 X IISiSd0.7 心 7.7100因两个计算电抗有一个大于3,所以得:I jsi

52、 0.3711f(0)11 f (0)I1f (tk) 11f (巴-2I1f( )0.37250.3 10.55.1*I js2If（0）I f(0)*X js2I 2f (0)If (tk)0.137.7I 2f (tk)I2f(lk)110012f( )0.13 7.86.3 10.5I tk嗜)If( )I1f(0)I1f(0)5.1 7.86 12.96ish .2kmI,2 1.8 12.96 33第6章电气设备选择电气设备选择(1)设计中电器选择的主要任务：导体和绝缘子导体的选择主要有：各电压级的汇流母线、主变引下线、出线以及各电压级 的绝缘子等。电气设备电气设备包括各电压级的出

53、线断路器、旁路断路器、分段断路器、以及相应 的隔离开关、熔断器等。用于保护和测量用的电流互感器，包括穿墙套管、开关 柜的选择及其一次接线的编号。(2)选择导体和电器的一般原则根据导体和电器选择技术规定SDGJ14-198掰1.1.2条规定选择导体和电 器的一般原则如下：应力求技术先进、安全适用、经济合理；应满足正常运行、 检修、短路、过电压情况下的要求，并考虑远景发展；应按当地环境条件校准； 选择的导体品种不宜过多；应与整个工程建设标准协调一致；选用新产品应积极 慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管单位鉴定合格。选择导体和电器的技术条件按长期工作条件选择导体和电器的选择设计技术规定中规定：

54、第1.1.3条：选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压。即：Ual .mUsm ,其中，Ual.m1.15UN、Usm1.1UsN一般按照UnUsN选择电气.设备的额定电压。第1.1.4条：选用导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流，由 于高压开路电器没有连续过载能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运行 方式下回路持续工作电流的要求。在断路器、隔离开关、空气自然冷却限流电抗 器等电器各部分的最大允许发热温度，不超过交流高压电器在长期工作时的发 热GB763-74所规定的数值情况下，当这些电器使用在环境温度高于 +40C (但不 高于+60C)时，环境温度每增加1C,

55、减少额定电流的1.8%;当使用在环境温度 低于+40C时，环境温度每降低1C,增加额定电流的0.5%,但其最大过负荷不得超过额定电流的20%即： 对于导体：|al |max；对于电器：|n |m ax对于Imax的计算方法.汇流主母线(1)110KV主母线：按实际功率分布进行计算(2)35KV 主母线：|max 1-05In(35KV)(3)10kV 主母线：|max 1-05|N(10KV).旁路母线回路|max需要旁路回路的最大额定电流或最大持续工作电流.主变的引下线|max 1.05|n对应电压侧.出线单回线：|m ax最大负荷电流双回线：|max (1.2 - 2)|单回线路最大负荷电

56、流.母联回路|m ax母线上最大一台变压器 的|max.分段回路|max 1.05ITN K (K=0.50.8Tn变压器额定电流)按经济电流密度选择导体导体和电器选择设计技术规定一书中规定：第2.1.3条：载流导体应选择铝质材料。第2.1.6条：除配电装置的汇流母线外，较长导体的截面应按经济密度选择, 导体的经济电流密度可按照附录四所列数值选取。当无合适规定导体时，导体面积可按经济电流密度计算截面的相邻下一档选 取。m ax选取条件：经济截面Sj J- J 经济电流密度J按此法选择导体后，必须按长期发热进行校验。导体和电器的选取及校验条件.3.1导体的选择.母线的选择导体和电器选择设计技术规

57、定一书中规定：第2.1.3条：载流导体宜采用铝质材料，下列场所可选用铜质材料的硬导体。(1)持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部或采用硬铝 导体穿墙套管有困难时；(2)污秽对铜腐蚀较轻微而对铝有较严重腐蚀的场所。第2.3.1条：20KV以下回路的正常工作电流在 4000A及以下时，宜采用矩形 导体，在4000-8000A时，直选用槽形导体，110KV及以上高压配电装置，当采用硬 导体时，宜选用铝合金管形导体。. 10KV出线电缆选择(1)依据发电厂电气部分电力电缆应按下列条件选择和校验：1)电缆芯线材料及型号2)额定电压3)截面选择4)允许电压降校验5)热稳定校验6)电缆的动

58、稳定由厂家保证，可不必校验。(2)电缆芯线材料及型号选择电缆芯线有铜芯和铝芯，国工程一般选用铝芯，电缆的型号应根据其用途， 敷设方式和使用条件进行选择，RMAT郊变10KV出线选用三相铝芯电缆。(3)电压选择：电缆的额定电压应大于等于所在电网的电压。(4)截面选择：电力电缆截面一般按长期发热允许电流选择，当电流的最大负 荷利用小时数大于5000小时且长度超过20m时，应按经济电流密度选择。6.3.2 电器选择.断路器选择依据电力工程电气设计手册中高压断路器选择规定：断路器型式的选择 除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经 技术经济比较后确定选择断路器。根据电力工

59、程电气设计手册(电气一次部分)规定：35KV及以下可选用少 油、真空、多油断路器等，应注意经济性。35KV220KW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和经过运行经验安全可 靠的产品，所以110KV、35KV选用SF6断路器，10KV选用真空断路器。.隔离开关的选择隔离开关的型式，应根据配电装置的布置特点和适用要求等因素，进行综合 技术经济比较后确定。110KV选用GW例双柱单端口隔离开关，35KV 10KV侧选 屋隔离开关。.电压互感器选择依据电力工程设计手册对电压互感器配置的规定：(1)电压互感器的配置与数量和配置、主接线方式有关，并应满足测量、保

60、护 周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不得失压， 周期点的两侧都能提取到电压。(2)6220KV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路上是否需要装设压互，应视各回出线外侧装设压互的情况和需要确定。(3)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压互。根据导体和电器选择技术规定 SDGJ14-86第10.0.1条：电压互感器应按下列技术条件选择和校验一次回路电压2)二次电压3)二次负荷4)准确度等级5)继电保护及测量的要求第10.0.3条：电压互感器的型式应按下列使用条件选择：1)320KV屋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