华北水利水电大学电气工程及其自动化毕业设计

精品文档分类号 编 号 华北水利水电学院North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power 毕 业 设 计题目 110kV变电站电气部分设计 学 院 电力学院 专 业 电气工程及其自动化 姓 名 学 号 指导教师 2010年5月31日.精品文档华北水利水电学院本科生毕业设计任务书一、毕业设计的目的毕业设计是本科生培养方案中的重要环节。毕业设计是在完成本专业全部课程的基础上，学生综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，使学生得到一次综合运用所学基本理论，基本知识和技能，进行工程设计或科学研究的初步训练，进一步培养学生分析、解决问题的能力。能够让学生在作完毕业设计后，感到自己的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。通过毕业设计应使学生达到下列要求：1、提高学生关于电力工业建设的政策观念和经济技术观点，以及对工程技术中的技术与经济问题能够进行较全面的综合分析能力。2、学习变电站工程设计程序和方法，使学生进一步获得查阅文献，搜集资料，调查研究，综合分析，计算比较，设计制图和编写说明等多方面的训练。3、使学生巩固和提高以往学习的理论和知识，进一步补充某些新的知识和基本技能，从而获得综合应用各种知识解决实际问题的锻炼，提高理论联系实际的能力。二、主要设计内容（一）电气一次部分1、电气主接线设计；2、短路电流计算及主要电气设备选择；3、配电装置设计。（二）电气二次部分1、变压器的保护配置设计；2、变压器保护设计；3、变压器保护整定计算；三、重点研究问题1、电气主接线方案设计，包括方案论证（变压器选择、技术论证和经济比较）；2、短路电流计算（包括三相短路电流计算与不对称短路电流计算）；3、电气设备选择计算；4、变压器保护整定计算。四、主要技术指标或主要设计参数设计的原始资料为满足乡镇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110/35/10kV的区域性降压变电所，设计原始资料要求如下： 1、电压等级：110/35/10kV 2、设计容量：拟设计安装两台主变压器。 3、进出线及负荷情况：(1）、110kV侧，110kV侧进出线4回，其中两回为电源进线，每回最大负荷50000KVA，功率因数为0.85，一回停运后，另一回最大可输送100000KVA负荷；另2回为出线，本期拟建设一回，留一回作为备用出线间隔，出线正常时每回最大功率为35000kVA，最小为25000kVA，功率因数为0.85，最大负荷利用时间为4200h。（110KV母线短路容量2000MVA） (2)、35kV侧,35kV侧出线2回，每回最大负荷12000KVA，无电源进线。负荷功率因数为0.8，最大负荷利用小时为4000h，一类负荷占最大负荷的20%，二类负荷占20%，其余为三类负荷。 (3)、l0kV侧，l0kV侧出线共计14回，其中2回为站用变出线，无电源进线，为电缆出线，每回负荷1600kVA，负荷功率因数为0.8左右，最大负荷利用小时数为5000h以上，其中一、二类负占总最大负荷的50%。 4、环境条件当地最高气温40摄氏度，最低气温-25摄氏度，最热月份平均温度23.3摄氏度，变电所所处海拔高度700m。污秽程度中级。土壤热阻率t=120cm/w，土壤温度20。五、设计成果要求1、设计要求（1）电气主接线方案设计应合理，主接线方案论证与比较不能少于两个方案。（2）短路电流及电气设备选择计算方法应正确。（3）主接线图形符号、线条及图签符合规范，接线正确，图面布局合理，参数标注正确，图形清晰美观。（4）论文格式应符合要求，结构严谨，逻辑性强，层次分明，文理通顺，无错别字，要求打印，统一用A4纸。（5）独立完成，严禁抄袭或请人代作。（6）按分配时间阶段完成相应任务。2、毕业设计论文说明书及计算书装订次序：（1）毕业设计（论文）开题报告；（2）毕业设计（论文）任务书（抄录原件有关内容）；（3）目录；（4）毕业设计（论文）正文。正文包括方案论证（变压器选择、技术论证和经济比较）、短路计算图表、电气设备选择（高压开关电器、互感器、避雷器、母线等）。（5）计算书3、变电所电气主接线图、变电所断面图（要求计算机绘图A3一份）。4、专业相关文献翻译（原件及译文，汉字要求3000字以上）六、其它1、参考文献 1熊银信主编 发电厂电气部分（第三版） 中国电力出版社 2004.82西北电力设计院 电力工程电气一次设计手册 水利电力出版社 19893西北电力设计院 电力工程电气二次设计手册 水利电力出版社 19894陈珩主编 电力系统稳态分析 中国电力出版社 19985李光琦主编 电力系统暂态分析 中国电力出版社 20026贺家李 宋从矩 合编 电力系统继电保护 20032、时间安排本次设计的时间共12周，各部分设计内容的时间安排大致如下：收集资料，熟悉任务 1周方案论证比较 1周短路电流计算 2周电气设备选择计算 2周计算机绘图 2周完善设计成果 1周编制设计说明书 1周审核、校对|、翻译资料 1周答辩 1周总计 12周.精品文档华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告 2010 年 03 月 24 日学生姓名龚宏科学号200607127专业电气工程及其自动化题目名称ghk110kV变电站电气部分设计课题来源模拟主要内容一、主要设计内容（一）电气一次部分1、电气主接线设计；电气主接线的设计确定主接线的形式对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用。变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，我们可以进行定量评价。灵活性的基本要求是满足调度时灵活性的要求，满足检修时灵活性的要求以及满足扩建时灵活性的要求，大的电力工程往往要分期建设，从最初的主接线过渡到最终的主接线，每次过渡都应该比较方便，对已运行部分影响小，改建的工程量不大。根据任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，可以拟定出若干个主接线方案。依据对主接线的基本要求，从技术上淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2个技术上相当，又能满足任务书要求的方案，再进行经济性、可靠性、可操作性等比较，最终确定出在技术上合理、经济上可行的方案。2、短路电流计算及主要电气设备选择；短路电流的计算及电气设备的选择根据电力系统接线图及本所电气主接线图，制定短路计算等值网络图，拟订必要的短路计算点，用实用计算法或上机计算出选择电气设备所需的各组短路电流。并将计算值列表备用。所必须的知识点包括：a短路电流的计算方法；b设计中通常以三相短路作为电气设备的选择方法；c根据短路计算网络的具体情况，可按同一变比法或按个别变化法计算短路电流。应选择的电气设备如下：各电压等级的母线、绝缘子、断路器、隔离开关、电压及电流互感器。按正常情况下选择电气设备，按短路情况下校验电气设备的动稳定，热稳定等。对于软母线来说不用校验其动稳定，对于开关来说不用校验其开断能力。对选择的主接线进行短路电流计算（三相短路、两相短路、单相接地短路）。对断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器、熔断器、限流电抗器、支柱绝缘子、穿墙套管、避雷器、消弧线圈进行合理的选择并进行校验。3、配电装置设计。（二）电气二次部分根据计算出的短路电流和线路接线方式，进行变压器和线路保护的整定。1、变压器的保护配置设计；2、变压器保护设计；3、变压器保护整定计算；三、重点研究问题1、电气主接线方案设计，包括方案论证（变压器选择、技术论证和经济比较）；2、短路电流计算（包括三相短路电流计算与不对称短路电流计算）；3、电气设备选择计算；4、变压器保护整定计算。采用的主要技术路线或方法一、 导体的选择母线型式选择应根据发电机容量、电站环境、不知场地、安装与维护等方面的要求，通过技术经济比较确定。变压器的选择（1） 型式的选择：变压器的形式会直接的影线到电气主接线的形式，所以应 综合考虑选择三相还是单相，三绕组或是双绕组，中压侧或低压侧带不带分裂绕组等。（2） 容量的确定：根据要求确定变压器的容量。台数的确定：根据进出线负荷大小和负荷类型，来选择变压器的台数。二、电气主接线的方案设计变电所在电力系统中的地位和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。三、短路电流计算 运用运算曲线法、对称分量法等方法进行短路电流计算。四、电气设备选择 设备的选择包括选型和确定技术参数。设备的选型和技术参数应能保证发电厂的安全运行和向系统供电的可靠性，应尽量选用轻型设备和常用产品。在一个发电厂内，应尽量减少设备和材料的种类，即尽量减少设备的类型。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态下校验其短路的热稳定和动稳定。五、对重点研究问题进行分析，并找出解决办法。六、在设计过程中，通过搜集资料、向老师同学请教以及比较分析法等方法，运用计算机、电子计算器等工具，完成设计内容。了解并掌握110kV降压变电所的国内外现状特点和发展前景，查阅资料，结合电力系统方向所学专业课程以及他人的设计、研究成果， 掌握变电所设计的过程和方法，并归纳、创新出自己的研究方案。根据各地不同情况，在借鉴已建110 kV降压变电所设计经验的基础上，对110 kV降压变电所所址的选择、电气主接线、二次接线的设计、电气设备的平面布置、电气设备选型、防火、防雷、接地、防电磁辐射、防噪声等方面提出一系列设计思路。预期的成果及形式（1）毕业设计论文开题报告；（2）毕业设计论文任务书（3）目录；（4）毕业设计论文正文。正文包括方案论证（变压器选择、技术论证和经济比较）、短路计算图表、电气设备选择（高压开关电器、互感器、避雷器、母线等）。（5）计算书3、变电所电气主接线图、变电所断面图（要求计算机绘图A3一份）。4、专业相关文献翻译（原件及译文，汉字要求3000字以上）时间安排收集资料，熟悉任务 1周方案论证比较 1周短路电流计算 2周电气设备选择计算 2周计算机绘图 2周完善设计成果 1周编制设计说明书 1周审核、校对|、翻译资料 1周答辩 1周总计 12周指导教师意见签 名：年 月 日备注.精品文档摘要随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。为满足城镇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，本文设计建设一座110kV降压变电所，主要是对该变电所的电气一次部分进行设计、计算。根据原始资料和设计要求，主要进行了电气主接线方案设计、三相短路电流计算、主要电气设备的选择以及变压器的保护设置。由于电气主接线是变电所的主要环节，本文选出数个电气主接线方案进行了技术经济综合比较，确定了一个较佳方案，并根据此方案对全所电气设备的选择、继电保护等，进行了详细的设计和说明。本设计分为两部分：第一部分为设计说明书，说明书中介绍了个所选电气设备型号，技术参数等。第二部分为设计计算书，计算书中主要是对所选短路点进行短路电流计算及设备选型和校验。关键词：变电所 电气主接线 电气设备ABSTRACTWith the development of the industry times, people bring up higher requests to the electric power supply, especially to the stability、reliability and endurance .But the stability 、reliability and endurance of the electrical network often rely on the transformer substations rationality and disposition. In order to feed the evergrowing cities and towns load requirements, enhance the reliability and quality of power supply to consumers, this thesis designs an 110kV stepdown substation and its electric primary part.According to the original data and design requirements, mainly for the electrical wiring program design, three-phase short-circuit current, mainly electrical equipment selection and the protection of transformer installed. Due to the fact that main electrical scheme is the main part of substation, this thesis synthetically compares several main electrical schemes from technical and economic aspects and picks up one preferable scheme. According to the chosen scheme, detailed design and instruction are carried out about the electric apparatus selection, relay protection, and so forth.This thesis consist of two parts, the first part is design specification, which introduces the selection electric apparatus type, technical parameter, etc; the second part is design calculation, which conducts short circuit current calculation, equipment lectotype, and verification on the selection short dot.Key Words: substation, main electrical scheme, electric apparatus.精品文档目录摘要IABSTRACTII第一部分 设计说明书1第一章 电气主接线设计11.1 110kV电气主接线选择21.2 35kV电气主接线选择41.3 10kV电气主接线选择5第二章 变压器选择72.1 主变压器的选择72.1.1 概述72.1.2 负荷计算72.1.3 台数的选择72.1.4 容量选择82.1.5 绕组数的选择82.1.6 主变调压方式的选择82.1.7 连接组别的选择8第三章 短路电流计算103.1 短路电流计算的目的103.2 短路电流计算的一般规定103.3 基本假定103.4 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果11第四章 主要电气设备选择124.1 电气设备选择的一般条件124.1.1 一般原则124.1.2 按正常工作条件选择电气设备124.1.3 按短路状态校验134.2 母线的选择134.2.1 母线及各回出线的选择原则134.2.2 母线选择结果144.3 断路器的选择154.3.1 断路器与隔离开关的选择原则154.3.2 断路器、隔离开关选择结果164.4 电流互感器的选择174.4.1 电流互感器的选择原则174.4.2 电流互感器选择结果184.5 电压互感器的选择184.5.1 电压互感器的选择原则184.5.2 电压互感器选择结果184.6 绝缘子和穿墙套管的选择194.6.1 绝缘子和穿墙套管的选择原则194.6.2110kV、35kV绝缘子选择结果204.6.310kV绝缘子选择结果204.6.410kV穿墙套管选择结果204.7 避雷器的选择204.7.1 母线避雷器选择结果204.8 熔断器的选择214.8.1 熔断器的选择原则214.8.2 熔断器的选择结果21第五章 配电装置设计225.1 屋内配电装置225.2 屋外配电装置23第六章 变压器继电保护246.1 概述246.2 继电保护装置的基本要求246.3 继电保护装置的一般规定246.4 变压器继电保护类型25第七章 消弧线圈说明27第二部分 计算说明书28第一章 短路电流计算书281.1 K1点短路电流计算291.2 K2点短路电流计算301.3 K3点短路电流计算32第二章 设备选择计算书342.1 母线的选择计算：342.1.1 110kV侧主母线342.1.2 110kV侧主变压器引接线342.1.3 35kV侧主母线和主变压器引接线342.1.4 l0kV侧母线和主变压器引接线342.1.5 110kV侧出线352.1.6 35kV侧出线352.1.7 l0kV侧出线362.2 断路器、隔离开关的选择计算362.2.1 110kV断路器选择362.2.2 35kV断路器选择372.2.3 l0kV断路器的选择382.2.4 主变中性点隔离开关392.3 电流互感器的选择计算392.3.1 110kV主变压器侧电流互感器的选择392.3.2 110kV进线侧电流互感器的选择402.3.3 110kV出线侧电流互感器的选择402.3.4 35kV主变压器侧电流互感器的选择412.3.5 35kV出线侧电流互感器的选择422.3.6 l0kV主变压器侧电流互感器的选择422.3.7 l0kV出线侧电流互感器的选择432.4 绝缘子、穿墙套管的选择计算442.4.1 110kV绝缘子选择442.4.2 35kV绝缘子选择442.4.3 10kV绝缘子选择442.4.4 10kV穿墙套管选择45第三章 继电保护计算书463.1 主变压器瓦斯保护463.2 变压器复合电压闭锁过流保护整定计算463.3 纵差动保护的整定483.4 过负荷保护的整定50英文原文51英文资料翻译59参考文献63.第一部分 设计说明书原始资料为满足乡镇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110/35/10kV的区域性降压变电所，设计原始资料要求如下： 1、电压等级：110/35/10kV 2、设计容量：拟设计安装两台主变压器。 3、进出线及负荷情况：(1）、110kV侧，110kV侧进出线4回，其中两回为电源进线，每回最大负荷50000KVA，功率因数为0.85，一回停运后，另一回最大可输送100000KVA负荷；另2回为出线，本期拟建设一回，留一回作为备用出线间隔，出线正常时每回最大功率为35000kVA，最小为25000kVA，功率因数为0.85，最大负荷利用时间为4200h。（110KV母线短路容量2000MVA） (2)、35kV侧,35kV侧出线2回，每回最大负荷12000KVA，无电源进线。负荷功率因数为0.8，最大负荷利用小时为4000h，一类负荷占最大负荷的20%，二类负荷占20%，其余为三类负荷。 (3)、l0kV侧，l0kV侧出线共计14回，其中2回为站用变出线，无电源进线，为电缆出线，每回负荷1600kVA，负荷功率因数为0.8左右，最大负荷利用小时数为5000h以上，其中一、二类负占总最大负荷的50%。 4、环境条件当地最高气温40摄氏度，最低气温-25摄氏度，最热月份平均温度23.3摄氏度，变电所所处海拔高度700m。污秽程度中级。土壤热阻率t=120cm/w，土壤温度20。第一章 电气主接线设计电气主接线是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变电所本身运行的可靠性、灵活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订有较大影响。因此必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响，通过技术经济比较，合理确定主接线。在选择电气主接线时，应以下列各点作为设计依据：变电所在电力系统中的地位和作用，负荷大小和重要性等条件确定，并且满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。一、可靠性是电力生产和分配的首要要求。主接线首先应满足这个要求。主接线可靠性的具体要求：断路器检修时，不宜影响对系统的供电断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或部分二级负荷的供电。尽量避免发电厂、变电所全部停运。二、灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下投入新设备并且对一次和二次部分的改建工作量最少。三、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。1、投资省。主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备控制电缆。要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。2、占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。3、电能损失少。经济合理地选择主变压器的种类（比绕组、三绕组、自耦变压器），容量、数量，要避免两次变压而增加电能损失。1.1 110kV电气主接线选择为满足乡镇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，而拟建的。110kV220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。35kV-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。此变电站有4回出线。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案（见表1.1）：表1.1 方案对比单母线分段接线单母线分段接线带旁路母线用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。简单清晰、操作方便、易于发展足够的可靠性和灵活旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作。占地大、设备多、投资大在技术上（可靠性、灵活性）第2种方案明显合理，在经济上则方案1占优势。鉴于此站任一回路皆可满足供电要求。经综合分析，决定选第1种方案为设计的最终方案。接线方案：图1.1 110kV主接线示意图1.2 35kV电气主接线选择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。此变电站有2回出线，有40%的一、二类负荷。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案（见表1.2）：表1.2 方案对比内桥接线单母线接线两台断路器1DL和2DL接在电源出线上，线路的切除和投入是比较方便。当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。当变压器故障时，如变压器1B故障，与变压器1B连接的两台断路器1DL和3DL都将断开，当切除和投入变压器时，操作也比较复杂。较容易影响有穿越功率的环网系统，内桥接线适用于故障较多的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电所。简单清晰、操作方便、易于发展设备简单可靠性差经以上二种方案的分析比较：方案1（内桥式接线）虽然所用设备少、节省投资，但不宜于发展。由于35kV只有2条出线，综合以上各个方案优缺点，决定采用单母线接线。接线方案：图1.2 35kV主接线示意图1.3 10kV电气主接线选择当变电所装有两台主变压器时，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。此电站有14回出线，有50%的一、二类负荷。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案（见表1.3）：表1.3 方案对比双母线带旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建母联断路器可代替需检修的出线断路器工作倒闸操作复杂，容易误操作母联断路器兼作旁路断路器节省投资简单清晰、操作方便、易于发展可靠性、灵活性差旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续工作。在技术上（可靠性、灵活性）第2种方案明显合理。具有较高的可靠性和灵活性。经分析，决定选第2种方案为设计的最终方案。 接线方案：图1.3 10kV主接线示意图第二章 变压器选择2.1 主变压器的选择2.1.1 概述变压器是变电所中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需要。主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷的增长速度等方面，并根据电力系统510年发展规划，综合分析，合理选择。否则，将造成经济技术上的不合理。如主变容量选择得过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便。设备亦未能充分发挥效益。若容量选择得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响变压器的使用寿命。则会限制变电所负荷的需要，显然技术上是不合理的。在生产上电力变压器有制成单相、三相、双绕组、三绕组、自耦、分裂变压器等，在选择变压器时，要根据原始资料和所设计的变电站的自身特点，在满足变压器的可靠性的前提下，要充分考虑到经济性来选择主变压器。2.1.2 负荷计算35kV负荷：S35=212=24MVA10kV负荷：S10=121.6=19.2MVA11kV负荷：S110=S35+S10=24+19.2=43.2MVA2.1.3 台数的选择由原始资料可知，我们本次设计的变电站是为满足乡镇负荷日益增长的需要的110kV降压变电所，主要是接受110kV的功率，通过主变向35kV和10kV线路输送，是一个一般的地区变电站。由于出线中有多回类负荷，停电会对生产造成重大的影响。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器，互为备用，可以避免因主变检修或故障而造成对用户的停电。若变电站装设三台主变，虽然供电可靠性有所提高，但是投资较大，接线网络较复杂，增大了占地面积和配电设备及继电保护的复杂性，并带来维护和倒闸操作的许多复杂化，并且会造成中压侧短路容量过大。不宜选用轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合远期负荷的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可带全部负荷的70%，能保证正常供电，故选择两台主变压器。2.1.4 容量选择按变电所所建成510年的规划选择并适当考虑远期1020年的发展，对城郊变与城郊规划结合。根据变电所负荷性质和电网结构来确定，对有重要的负荷的变电所应考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内能保证用户12级负荷。对于一般性变电所，当一台主变停运后，期于主变应保证全部负荷的70%80%。Se(0.70.8)Smax(0.70.8)Smax = (0.70.8)43.2=30.2434.56MVA故选两台40MVA的主变压器就可满足负荷需求。2.1.5 绕组数的选择在具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备，比相对应的两台双绕组变压器的都较少。本次所设计的变电所具有三种电等级，中、低压侧负荷容量均为主变压器容量的15%以上，考虑到运行维护和操作的工作量，及占地面积等因素，因此选择三绕组变压器。2.1.6 主变调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换称为无激磁调压，调整范围通常在5%以内。另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达30%。有载调压较容易稳定电压，减少电压波动。且规程上规定，对于110kV的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式，所以本次设计的变电站选择有载调压方式。2.1.7 连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用YO连接，35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35kV以下电压，变压器绕组都采用连接。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。故主变参数如下表：表2.1 主变参数表型号额定电压(kV)连接组别阻抗电压(%)空载电流(%)损耗(KW)容量比高压中压低压高低高中中低空载负载SFSZ9-40000/11011081.25%38.522.5%10.5YNyn0d1117.010.56.50.7348.2189100/100/50第三章 短路电流计算电力系统中出现最多的故障形式是短路，所谓“短路”即是指载流导体互相之间发生非正常接通的情况，在中性点直接占地的系统中，还有相与地之间的短路。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。3.1 短路电流计算的目的1）为了进行电气主接线的确定；在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2）作为选择电器设备（断路器，隔离开关、绝缘子、母线、电缆等）的依据，选择导体和电气；在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离，接地装置的设计，也需用短路电流。4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5）进行电力系统暂态稳定计算。3.2 短路电流计算的一般规定验算导体和电气动稳定，热稳定以及电气开断电流所用的短路电流，应根据本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建杨后510年），校验短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线要求。选择导体和电气用的短路电流，在电气连接回路中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。导体和电器的动稳定、热稳定，以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。3.3 基本假定短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：1）正常工作时，三相系统对称运行；2）所有电源的电动势、相位角相同；3）系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间相差120。电气角度。4）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线，50%负荷接在系统侧。6）同步电机都具有自动调整励磁装置。7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。10）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。11）输电线路的电容略去不计。12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。3.4 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果可能发生最大短路电流的短路电流计算点有3个，即110kV母线短路（K1点），35kV母线短路（K2）点，10kV电抗器母线短路（K3点）。短路电流计算结果记下表：(计算过程见计算书)表3.1 短路电流计算结果短路点基准电压(kV)短路电抗标幺值短路电流I(KA)冲击电流ich(KA)冲击电流有效值Ich(KA)短路容量Sd(MVA)K11150.0510.0525.5115.182000K2370.13711.428.917.2729.7K310.50.21725.364.238.2459.6第四章 主要电气设备选择电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一，正确的选择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，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。4.1 电气设备选择的一般条件尽管电力系统中各种电气设备的作用和条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求都是相同的，电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。4.1.1 一般原则应满足正常进行、检修、短路和过电压情况下地要求，并考虑远景发展应按当地环境条件检验应力求技术先进和经济合理与整个工程地建设标准应协调一致同类设备,减少品种选用新产品为应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格，在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准4.1.2 按正常工作条件选择电气设备（1）额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。规定一般电气设备的最高允许工作电压为1.15UN,而电气设备所在电网的运行电压波动，一般不超过电网电压UNS的1.15倍。所以一般可以按照电气设备的额定电压UN不低于装设地点的电网的额定电压UNS，即UNUNS（2）额定电流：导体和电器的额定电流IN是指在额定环境温度0下，导体和电器的长期允许电流IN，应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即ImaxIN由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，按其相应回路的Imax=1.05IN,(IN为电器额定电流)（3）环境条件对设备选择的影响：按当地环境条件校验电气设备，在选择电气设备或导体时要考虑设备安装地点的环境条件，如：温度、日照、风速、冰雪、相对湿度、污秽、海拔、雨量，并根据环境条件校验。4.1.3 按短路状态校验（1）短路的热稳定条件式中：Qk 在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）；It t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）；t 设备允许通过的热稳定电流时间（s）。校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算。t=td+tkd式中：td 继电保护装置动作时间内（S）；tkd 断路的全分闸时间（s）。（2）电动力稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是： 式中：ish Ish 短路冲击电流幅值及其有效值； Ies Ies 电气设备允许通过动稳定电流的幅值和有效值。以下几种情况可不校验热稳定或动稳定：1) 用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证。2) 采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。3) 装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校验动、热稳定。4.2 母线的选择4.2.1 母线及各回出线的选择原则本设计的母线按最大工作电流选择： 即最大持续工作电流要小于等于在该环境温度下的导体的长期允许载流量与实际环境温度的修正系数之积， =/ 即最大持续工作电流与所选择导线类型在相应的最大负荷利用小时数下的经济电流密度之比。导线的动、热稳定校验：按热稳定校验确定母线的最小截面： 为短路电流的非周期分量，短路电流周期分量，为所选择导线的热稳定系数。如果计算出的小于所选择的导线截面积即满足热稳定的要求。动稳定校验： 其中：W截面系数 母线单位条间应力 母线短路冲击电流 相间距离取0.75m，绝缘子跨距取1.2m 截面形状系数，在相应的形状曲线上可以查到，只要条间应力加相间应力小于允许应力即满足动稳定要求。除配电装置的汇流母线以外，对于全年负荷利用