《XX变电站电气一次部分初步设计》9400字

第第页XX变电站电气一次部分初步设计TOC\o"1-2"\h\u1原始资料分析 11.1负荷的估测表 11.2变电站的工作范围和性质 12电气主接线设计 22.1主接线设计的基本条件 22.2电气主接线的确定比较 22.3电气主接线的最终方案确定 42.4中性点运行方式 53主变压器的确定 53.1主变压器的确定原则 53.2主变压器的确定 53.3主变压器的选型 73.4站用变压器的确定 74短路电流的计算 84.1短路电流计算的目的 84.2短路电流计算的步骤 84.3基准值选取 94.4各元件参数标幺值计算 94.5220kV母线短路电流计算 124.6110kV母线短路电流计算 144.810kV母线短路电流计算 164.9短路电流计算结果 185导体和电气设备的确定 185.1隔离开关和高压断路器的确定和校验 185.2电压互感器和电流互感器的确定与校验 285.3导体的确定和校验 335.4电气设备选型汇总 366配电装置 376.1对配电装置的基本条件 376.2配电装置的类型 376.3配电方式的采用 387防雷保护设计 397.1防雷保护设计 397.2避雷针的配置 39参考文献 40

摘要：首先依照原始资料的分析情况确定了各个电压侧的主接线方式。再依照负载的大小及其主接线的方式来确定了主变压器。接着确定了基准值，然后由短路等值正序电抗图确定了各个短路点，紧接着进行了、和侧短路点的短路电流的计算，再依照短路电流计算结果确定了所需的电气设备和导线的型号。最后对变电站进行了一次防雷保护与配电设备的简单设计，完成了本次德昌小高变电站电气一次部分初步设计。关键词：变电站的主接线方式的确定主变压器容量和型号的确定短路电流的计算防雷保护配电装置1原始资料分析图1-1原始资料系统接线图1.1负荷的估测表表1-1负荷的估测表1.2变电站的工作范围和性质 本变电站是由两回进线提供了所需电能，然后有三类负荷，第一类负荷是系统，第二类负荷是攀钢厂，第三类负荷是个的用户。每一个负荷都是两回出线供电。所以一共有回出线。2电气主接线设计2.1主接线设计的基本条件可靠性、灵活性和经济性是主接线三大根本条件。可靠性可靠性就是指如何保证系统主接线的可靠地正常运行工作，保障系统持续的稳定供电。具体条件：对用户的持续供电在检修时也应该保证尽量避免变电站全部停电灵活性灵活性是指一个变电站在建成以后，能够很好地方便于对其进行一次周期性的检修。具体条件：检修时能快速准确停运相关设备，不影响对用户的供电能灵活调度，使变压器快速进入另一种运行状态可以安全过度到最终接线方案经济性经济性的大概含义是花费更少的钱，达到更好的效果。2.2电气主接线的确定比较图2-1是方案一的电气主接线图。图2-1主接线方案一方案一：和侧采取的接线方式是单母线分段接线，侧采取的接线方式是双母线接线。其主要的几个优点之处就是：采用双母线的连接线容易于直接实现整个城镇内的重要基础电力设施都能够持续可靠地受到供电。同样变电站所在地地区及其周边的经济社会政治经济和其他社会文化发展都不会因母线故障而断电进而发生受到任何不良影响。其最大的主要缺点之处就是：和侧的单母线分段式连接线方式在前期对于设备的维护保养还有设备的管理投入对比单母线接线来说也多了不少，后期如果想要扩建难度系数就比较高了。侧的两条供电母线进行设备的连接安装还有平时对它的保养维护的费用较为太多，操作对比单母线接线来说复杂了不少，投入相对来说也多了不少。图2-2是方案二的电气主接线图。图2-2主接线方案二方案二：侧采取的接线方式是单母线分段接线，和侧采取的接线方式是双母线接线。其主要的优点在于：和系统的运行的可靠性和稳定性对于只是单母线接线这种接线方式来说有明显的提高，因为有另外一组备用母线的存在。2.3电气主接线的最终方案确定因为侧需要确保电能输送的可靠，还要方便在资金允许的情况下，扩建或者更换设备。而和是因为它们的负荷不是一类负荷，没有必要连续不间断地稳定提供电流，如果采取了双母线接线，那成本实在是太高了。不经济，放弃了。所以这次德昌小高乡变电站的电气主接线方案最终确定的是方案一，即侧采取的接线方式是双母线连接，而和侧采取的接线方式是单母线分段接线。2.4中性点运行方式翻阅相关技术资料详细了解后知道：在目前我国的交流电力系统中，的交流电力系统一般是一种主要采用两个中性点有效方式接地的供电方式；一般都是采用非中性接地。所以，本级变电站和的两个中性点应是采用两个中性点有效进行接地的方式，的两个中性点则应该是直接采取了不有效接地的方式。3主变压器的确定3.1主变压器的确定原则提高电压等级是一个非常好的方法，这个方法通常是拿来降低电能在传输过程中自身能量的损耗。而变压器就是让电压等级的发生变化的不二法门。3.1.1主变压器台数的确定通常像德昌小高这种变电站确定两台主变压器最为合适。一台使用，一台备用。3.1.2主变压器容量的确定主动式变压器的负荷容量主要是依照当地待规划建设的水力变电站和它所在区或地区的水力电网针对今后年的负荷容量来进行规划和计算的。3.2主变压器的确定3.2.1变压器台数的确定主变电站在我国都算是一个较为重要的变电站。本次设计的变电站按照一般设计原则来说，每台机组都应该安装两台主变压器。3.2.2变压器容量的确定式中，依照原始资料可以得到下面的信息：侧：侧：因为至少要考虑五年的时间，所以其年电力负荷计算公式为:式中，3.2.3主变压器绕组连接方式的确定依照这本设计手册我们可以知道，主电源变压器与电源绕组之间的高压连接处理方法大致相同可以详细划分为星形连接和三角形连接这两种方式。3.3主变压器的选型由最终的电力供电系统容量的计算和后我们可以得到，满足本次发电站条件的主变压器参数如表3-1所示：表3-1主变压器参数表3.4站用变压器的确定通常我们可以直接让台变压器它们互相作对方的备用。依照前面的计算结果我们已经知道了本次变电站的总负荷为：∴依照这本手册，本次设计我们选出的站用变压器的参数如表3-2所示：表3-2站用变压器参数表4短路电流的计算4.1短路电流计算的目的在我们进行电气主接线确定工作中，需要考虑通过对各接线方案的短路和计算。在我们进行这些电气设施的选型工作中，需要通过短路计算来确保设备在任何情况下都能进行正常的作业。检验电气设备动稳定性和热稳定性，确定继电保护定值。4.2短路电流计算的步骤（1）通过算法计算各个电流元件的基准电抗值和目标电压数值，并将其数值折算公式为在相同的电流基准电压容量下；（2）给系统制订等值网络图；（3）确定短路点；（4）将网络方法进行了化简，计算得出所要计算的电抗，通过检查所要计算的曲线数据来求出一个短路周期电流的目标数值，其中所要计算的曲线数据仅作到为止，当时我们就可以近似地确定，因为在一个短路周期内电流的目标数值已经不会因为时间而发生改变，直接依照如下式进行计算。（5）表中列出的短路电流进行计算和分析并得到结果。4.3基准值选取在我翻阅了以后，通过查表我得到了不同的电压等级下常见的基准值如表4-1。表4-1常用基准值（）4.4各元件参数标幺值计算4.4.1架空线路：对线路进行计算时时，与此与此同时，令所以进而得到了：同理可推得4.4.2发电机：对发电机容量为时，令所以进而得到了：同理可推得4.4.3双绕组变压器对变压器容量为时，令所以进而得到了：同理可推得4.4.4三绕组变压器因为在本次设计中我们所确定的主变压器的型号为，所以我们可以得出：再依照上面的计算公式可以计算得出：可以用上面的办法计算得到这些元器件的负序电抗的标幺值，然后这样就可以画出有标幺值的正序电抗的阻抗图。如图4-1所示图4-1短路等值正序电抗图在这张图里面是双绕组变压器的正序阻抗，和是电源的正序阻抗，是架空线路的正序阻抗，和是三绕组变压器的正序阻抗。点是侧短路点，点是侧短路点，点是侧短路点。所以分别对，和点进行短路电流计算。4.5220kV母线短路电流计算在之间发生了三相短路之后，正序电流阻抗图简化后就成了图4-2。图4-2正序阻抗图（1）将在经过了星形与三角形的一个转移内阻电抗进行的变换后，把它们的网络精简化后也就可以直接得到一个参数相应的星形转移内阻电抗，最终我们依照计算结果得到了一个转移内阻电抗变换结果图显示如图4-5所示。图4-3正序阻抗图由图可知，（2）经过计算，我们得到了它们当中的一个转移阻抗后，这个时候就需要计算得到一个侧的短路输出电流时所需要的各种电源转移阻抗，经过这个计算出来的阻抗就可以得到转移电源的阻力，计算的公式如所示：由（1）我们可以得到了这样我们就可以得到：（3）查到的结果做成了表4-2。表4-2汽轮发电机计算曲线数字表（4）因为在各种汽轮机组的短路工作周期内及其电流容量变化速度呈连续衰减增加趋势，所以对遭受冲击的短路电流和最大值的短路电流容量均确定应在时刻之内进行综合考虑：依照计算出在时刻时的短路电流的有名值，就能凭借短路电流的有名值计算出短路容量和冲击电流。它们的计算公式如下所示：计算出的结果：，4.6110kV母线短路电流计算在之间发生了三相短路之后，正序电流阻抗图简化后就成了图4-4所示图4-4正序阻抗图（1）将通过星形与三角形之间的变换后，得到了新的电抗，然后我们再把它们两个合并得到了新的电抗。最后我们把网络精简化后也就可以直接得到一个参数相应的星形转移内阻电抗，最终我们依照计算结果得到了一个转移内阻电抗变换结果图显示如图4-5。图4-5正序阻抗图依照上面的正序阻抗图我们可以得到：（2）在我们得到了其中一个转移阻抗后，就需要对侧进行转移阻抗的计算，在它短路的时候。由公式可以计算得出：当时，计算公式表示为：（3）我们首先把侧的短路电流值当作是计算的基准。公式为：依照公式和可以求得短路冲击电流和短路容量：4.810kV母线短路电流计算在之间发生了三相短路之后，正序电流阻抗图简化后就成了图4-6所示：图4-6正序阻抗图（1）计算的过程和点的一样。将通过星形与三角形之间的变换后，得到了新的电抗，然后我们再把它们两个合并得到了新的电抗。最后我们把网络精简化后也就可以直接得到一个参数相应的星形转移内阻电抗。（2）当时，计算公式表示为：（3）我们首先把侧的短路电流值当作是计算的基准。公式为：依照公式和可以求得短路冲击电流和短路容量：4.9短路电流计算结果本变电站的短路电流的计算结果如表4-3所示。表4-3短路电流计算结果表5导体和电气设备的确定选型主要内容有：。并且对其中的各种确定性导体及部分专用电气控制装置元件进行了校热稳定和导体运动稳定。5.1隔离开关和高压断路器的确定和校验式中5.1.1220kV侧隔离开关和断路器的确定和校验一、断路器的确定和校验变电站侧的为主变压器总量的计算，而我们的主变压器有两台，所以：按照上面的计算的结果，再翻阅之后，确定出来的符合条件的高压断路器的型号是，参数如表5-1：表5-1高压断路器参数表（2）断路器的热稳定的校验方式如下：首先假设主保护的动作时间为，再假设后备保护的动作时间为。与此同时再查看表5-1数据里面我们可以直接得出额定开断时间的时间为，还能直接得出固有分闸的时间为。所以再通过翻阅相关资料找到以下公式，并带入表5-3中的数据可以求出短路时间因为上诉求出来的短路时间是大于的，如下验证所示：，因而可以忽略不计非周期热效应，由此我们可以得到短路电流的热效应相当于周期分量的热效应这个结论是正确的。那么由此可以清晰的知道其周期分量热效应为依照公式可得：与此与此同时，依照表5-1的数据我们可以得出：因为，因此符合断路器的热稳定的校验。依照表5-1数据得。变电站侧的短路进行计算分析结果得。因为，因此符合断路器的动稳定的校验。二、隔离开关的确定和校验依照上面的计算结果，确定了一种符合条件的隔离开关，它的参数如表5-2：表5-2隔离开关参数表依照表5-2数据，得因为，因此符合隔离开关的热稳定校验。依照表5-2数据，与此同时可知因此符合隔离开关的动稳定的校验。5.1.2110kV侧断路器、隔离开关的确定和校验变电站侧的综合设置量和功率容量应当直接采用该站各侧的总负荷容量来对其进行能量综合，依照最初的统计资料，我们可以得到：。按照上面的计算结果，再翻阅，确定出来了符合条件的高压断路器的型号是，参数如表5-3：表5-3高压断路器参数表断路器的热稳定的校验方式如下：首先假设主保护的动作时间为，再假设后备保护的动作时间为。与此同时再查看表5-3数据里面我们可以直接得出额定开断时间的时间为，还能直接得出固有分闸的时间为。所以再通过翻阅相关资料找到以下公式，并带入表5-3中的数据可以求出短路时间因为上诉求出来的短路时间是大于的，如下验证所示：，因而可以忽略不计非周期热效应，由此我们可以得到短路电流的热效应相当于周期分量的热效应这个结论是正确的。那么由此可以清晰的知道其周期分量热效应为与此同时依照表5-3的数据，我们得到了：因为，因此符合断路器的热稳定的校验。依照表5-3数据得。变电站侧的短路进行计算分析结果得。因为，因此符合断路器的动稳定的校验。二、隔离开关的确定和校验依照上面的计算结果再翻阅，确定的满足条件的隔离开关的参数如表5-4：表5-4隔离开关参数表依照表5-4数据，得因为，因此符合隔离开关的热稳定的校验。依照表5-4数据得。与此同时可知因此符合隔离开关的动稳定的校验。5.1.310kV侧断路器、隔离开关的确定和校验变电站侧的综合设置量和功率容量应当直接采用该站各侧的总负荷容量来对其进行能量综合，依照最初的统计资料，我们可以得到：。按照上面的计算结果，再翻阅，确定出来了符合条件的高压断路器的型号是，参数如表5-5：表5-5高压断路器参数表断路器的热稳定的校验方式如下：首先假设主保护的动作时间为，再假设后备保护的动作时间为。与此同时再查看表5-5数据里面我们可以直接得出额定开断时间的时间为，还能直接得出固有分闸的时间为。所以再通过翻阅相关资料找到以下公式，并带入表5-5中的数据可以求出短路时间因为上诉求出来的短路时间是大于的，如下验证所示：因而可以忽略不计非周期热效应，由此我们可以得到短路电流的热效应相当于周期分量的热效应这个结论是正确的。那么由此可以清晰的知道其周期分量热效应为与此同时依照表5-5数据，得因为，因此符合断路器的热稳定的校验。依照表5-3数据得。变电站侧的短路进行计算分析结果得。因为，因此符合断路器的动稳定的校验。二、隔离开关的确定和校验依照上面的计算结果翻阅，所选用的符合条件的隔离式开关的参数如表5-6：表5-6隔离开关参数表依照表5-6数据，得因为，因此符合隔离开关的热稳定的校验。依照表5-6数据得与此同时可知因此满足隔离开关的动稳定的校验。5.2电压互感器和电流互感器的确定与校验5.2.1220kV侧电流互感器、电压互感器的确定和校验一、电流互感器的确定和校验依照上面我们计算出来的结果，我们确定了符合条件的电流电压互感器，它的参数如表5-7所示。表5-7电流互感器参数表校验方法和断路器还有隔离开关它们的相同，先计算出来各个分量的热效应热效应：与此同时依照表5-7数据，我们得到了：因为，因此符合电流互感器的热稳定的校验。依照表5-7数据得。变电站侧的短路进行计算分析结果得。因为，因此符合电流互感器的动稳定的校验。二、电压互感器的确定侧配电装置应该是屋外的，所以它的二次侧工作电压应该满足，这一条件。依照这个需求，确定了一种符合条件的电压互感器类型，参数如表5-8。表5-8电流互感器参数表5.2.2110kV侧电流互感器、电压互感器的确定和校验一、电流互感器的确定和校验依照上面计算出来的结果，我们选出了一种符合条件的电流互感器，参数如表5-9。表5-9电流互感器参数表与此同时依照表5-9数据，我们得到了：因为，因此符合电流互感器的热稳定的校验。依照表5-9数据变电站侧的短路进行计算分析结果得。因为，因此符合电流互感器的动稳定的校验。二、电压互感器的确定侧配电装置应该是屋外的，所以它的二次侧工作电压应该满足，这一条件。依照这个需求，确定了一种符合条件的电压互感器类型，参数如表5-10表5-10电流互感器参数表5.2.310kV侧电流互感器、电压互感器的确定和校验一、电流互感器的确定和校验因为侧的配电装置一般是屋内的。所以依照上面的计算结果，我们确定了一种符合条件的电流电压互感器，参数如表5-11。表5-11电流互感器参数表与此同时依照表5-11数据，我们得到了：因为，因此符合电流互感器的热稳定的校验。依照表5-11数据变电站侧的短路进行计算分析结果得。因为，因此符合电流互感器的动稳定的校验。二、电压互感器的确定侧配电装置是屋内的，所以它的二次侧的电压应该满足：。依照这个需求，我们确定了一种符合条件的电流互感器，参数如表5-12。表5-12电流互感器参数表5.3导体的确定和校验5.3.1导体的选型因为和侧都是屋外配电装置。对比之前国内同电压等级变电站的母线的设计，我们可以选择钢芯铝导线。而侧是屋内配电装置，我们可以选择矩形铝导线。当我们选择的导线是钢芯铝绞线的时候，仅仅只用进行热稳定校验。但是在计算以下矩形铝导线连接导体的实际允许工作电流时，我们引入了平行温度修正校验值的温度修正调整系数值为，以实际工作温度，实际工作海拔高度采取以下的温度校验作为其实际确定的工作温度修正系数的计算依据。5.3.2导体截面积确定计算公式为：式中，计算公式为：式中，5.3.3电晕电压校验及其以上电压等级的各种裸导体在实际使用的时候都应该考虑是否有可能在天气是下雨或者是下雪的情况下，导体本身发生全面电晕。以这个为标准来进行电流校验，公式如下：式中，5.3.4稳定校验计算导体的最小纵向截面积需要导体在短路时的热量和稳定性的系数。式中，5.3.5220kV侧母线确定和校验一、220kV母线的确定当时，取。再依据，我们可以很轻松地推出：我们可以令线性导体最高允许工作温度为=，然后我在翻阅了之后，确定了母线型号为钢芯铝绞线。二、220kV母线的校验在取值为的情况下计算导体热传动稳定性的截面积的时候，不能忽略内部集肤传动效应，此时的应该为：所以我们确定的导体和它的最小截面积都能够符合热传动稳定性的设计要求。5.3.6110kV侧母线确定和校验一、110kV母线的确定当时，取。再依据，我们可以很轻松地推出：在翻阅了之后，确定了母线型号是钢芯铝绞线。二、110kV母线的校验在取值为的情况下计算导体热传动稳定性的截面积的时候，不能忽略内部集肤传动效应，此时的应该为：所以我们确定的导体和它的最小截面积都能够符合热传动稳定性的设计要求。5.3.710kV侧母线确定和校验一、10kV母线的确定当时，取。再依据，我们可以很轻松地推出：在翻阅了之后，确定了母线是厚度为的矩形铝母线。二、10kV母线的校验在取值为的情况下计算导体热传动稳定性的截面积的时候，不能忽略内部集肤传动效应，此时的应该为：所以我们确定的导体和它的最小截面积都能够符合热传动稳定性的设计要求。5.4电气设备选型汇总表5-13电气设备汇总6配电装置6.1对配电装置的基本条件6.2配电装置的类型6.2.1屋外配电装置对于该装置的条件布置必须是安装在同一水平面上，而且对于各种有电流的原件都离地的距离必须大于或者等于离地面的安全高度。它的优点有：可以减少在作业时发生的没有必要的错误，对于该电站日常的维护或是检修有很大帮助。它的缺点有：该装置占地面积比较大这样相对于经济性来说就不划算了，总的来说就经济性不高。依照去变电站实地考察和上网查资料得知中型配电器装置一般都应用于的变电站的设计中。对于该装置实际了解可得，它的优点就是可以减少占地面积从而来节约经济资本。然而它的缺点就是由于建设时所需要消耗的钢材，造价较高，而且运行时不方便在出现故障的时候维修也挺麻烦。依照了解再上网翻阅相关资料可知高型配电器装置主要适合于电压等级的变电所的设计。半高型配电开关式母线布设主要应用是将两条配电开关直接安装到位于比它本身要高一级的配电开关水平面上，和其他装置相连形成比较良好的配电布局方式。它的最大优缺点主要体现在于以上两种不同的产品类型。半高式交流配电控制设备主要用于适合在交流电压控制等级的大型交流变电站。6.2.2屋内配电装置对于该装置的了解可得：它的优点：与其他的电动机相比对于工人的安全能有更好的保障还要就是可以减少占地面积从而来提高经济性。缺点就是：该装置的结构比较复杂只有很少的人才知应用并不广泛。6.3配电方式的采用对于本次设计的高压变电站总共分为、和这几种电压标准。而且每侧都用了屋外和屋内的配电方式来进行布局得到的。对于和侧：这个方式主要使用中型屋外配电系统装置，因为使用这种装置可以使该工程设计方案施工变得清晰明确，方便快捷，可以避免在工作途中发生的错误，而且对于后期的维修有很大的便利。与于其他两种交流配置类型模式相比较，因为配置侧是具有低负荷的交流配置装置模式项目并不符合我们所条件的条件，所以只能考虑另外一种交流配电系统设备。对于侧：这个方式一般来说主要是采用屋外式箱型配电系统设备或其中的半高型箱式配电系统设备。因为半高型号的配电维护设备与中型号的配电维护装置相比，后者对于经济性要更为好一些。但是对于采用较高型的其他配电维护设备来说，它的经济性也比较可观，但是因为侧的最大负荷与侧的最大负荷没有什么可比性，其中的优势显而易见，为了使经济性变得更好，所以在这里一般优先考虑半高型号的配电维护设备。对于侧：家用电气设备均采用了单层式屋内配置，结合家用电气设备的选型结果最后确定了型户内移动式高压开关柜。7防雷保护设计7.1防雷保护设计电力系统中会遭遇的自然雷害极有可能是从两个主要因素结合而引起。一种方法就是用电雷直接击