某市110kv中心变电所电气一次部分初步设计

XX工业高等专科学校毕业设计（论文）题目某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计系别电气工程系专业班级姓名学号指导教师（职称）（副教授）日期2012年2月29日XX工业高等专科学校毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计校内（外）指导教师职称工作单位及部门联系方式副教授一、题目说明（目的和意义）随着国民经济的发展，某市需新建一110KV中心变电所。本设计通过对110KV一次降压变电所一次部分的理论设计，使学生对所学过的专业知识有一较系统的整理和集成，同时熟悉和掌握工业环境下变电所的一般设计方法、设计思路、过程，为将来从事实际工作打下坚实的理论基础。二、设计（论文）要求（工作量、内容）（一）内容1选择变电所主变台数、容量及型式；2设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济比较，确定一个最佳方案；3进行必要的短路电流计算；4对必须的防雷接地系统进行设计；5选择和校验所需的电气设备。（二）要求1根据已给出的技术参数与条件，提出两个以上的主接线方案，并优选出一个进行设计；2选择变压器台数、容量及型式；3设计对变电所厂区和主变进行防雷设计；4对设备和器件选择进行表册，并作出技术评估和改进意见；5写出设计说明书，其中须附有200字左右的中、英文摘要。三、进度表日期内容20112012学年十五周十六周十七周十九周二十周20112012春第一周第二周变电所主接线图设计；根据企业平面布局图确定变电所位置；变电所总体布置方案设计；变压器保护系统设计；防雷接地系统设计；设备、器件选择及表册；技术评估。撰写论文答辩完成日期20112012学年秋第二十周答辩日期20112012学年春第一、二周四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量1刘介才主编工厂供电（第三版）北京机械工业出版社，20002工厂配电设计手册北京水利电力出版社，19843工厂常用电气设备手册（上、下及补充册）北京水利电力出版社，19863刘光源主编电工实用手册北京中国电力出版社，20004何利民，尹全英主编简明电工手册北京中国建筑出版社，19955张凤珊主编电气控制及可编程控制器北京中国轻工业出版社，19996金代中主编电工速查速算手册北京机械工业出版社，2001教研室意见教研室主任（签字）2011年10月日注本任务书要求一式两份，一份打印稿交教研室，一份电子稿交系办。附页110KV一次降压变电所技术设计技术参数与条件一、给定参数1设计变电所建在城西2KM处，建成后，除向周围地区负荷供电外，还输送部分系统的交换功率。2系统电源情况如下综合小水电S24MVA，L120KM，35KV双回送入变电所，丰水期满发电，枯水期只发三分之一容量，近区用电及站用电占发电容量的10，最大运行方式时的综合电抗折算至SJ100MVA时，XJ3。本市火电厂发电机两台，PE5MW，COSE08，XD018,经一台双绕组变压器SL712500KVA，63KV/35KV，UD8，L25KM用架空线输入变电所，其厂用电占5，近区用电占15。省电网由西南方向经110KV，L365KM的输电线路与变电所相连，对本市的发供电起综合平衡作用。3变电所最大负荷利用小时数TMAX6000H,同时率取09。410KV用户负荷资料如下表所示序号用户名称最大负荷负荷级数功率因数1城市区8MW0952化肥厂2MW0903工业区35MW0904农机厂15MW0855开发区4MW085变电所建成后第五年总负荷增加到306MW，建成后第十年总负荷增加到493MW。5变电所自用负荷以2台100KVA考虑。6气象及地质条件设计变电所地处半丘陵区，无污染影响，年最高温度40度，最热月平均温度34度，年最低温度40度，最热地下08M处土壤平均温度304度，海拔高度为50M。2、变电所的地理位置图摘要变电所作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本论文中待设计的变电所是一座降压、枢纽变电所，在系统中起着汇聚、分配和平衡电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。该变电所的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。本论文某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计，首先通过对原始资料的分析及根据变电所的总负荷选择主变压器，同时根据主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电所电气主接线方案。其次进行短路电流计算，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。再根据计算结果及各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等）。本次设计基本上满足了任务书的要求，同时也满足了变电所的设计要求，使电力系统能够安全、稳定的运行。关键词电气主接线设计，短路电流计算，电气设备选择，防雷装置ABSTRACTSUBSTATIONASANIMPORTANTPARTOFTHEPOWERSYSTEM,THEDIRECTIMPACTOFTHEWHOLEPOWERSYSTEMSAFETYANDECONOMICALOPERATIONTHISTHESISTODESIGNOFTHESUBSTATIONISASTEPDOWN,HUBSUBSTATION,PLAYSAGATHERINGINTHESYSTEM,THEDISTRIBUTIONANDBALANCETHEROLEOFELECTRICALENERGY,ASSUMINGTHEFACTORYTOTHEREGION,RURALPOWERSUPPLYANIMPORTANTTASKTHECOMPLETIONOFTHESUBSTATION,NOTONLYENHANCETHELOCALPOWERGRIDNETWORKSTRUCTURE,ANDFORLOCALINDUSTRIALANDAGRICULTURALPRODUCTIONTOPROVIDEENOUGHPOWER,SOASTOMAKETHEREGIONGRID,RELIABLE,ECONOMICOPERATIONPURPOSETHISESSAY,“THECITYOF110KVELECTRICALSUBSTATIONCENTERISAPARTPRELIMINARYDESIGN“,FIRSTBYTHEORIGINALMATERIALANALYSISANDTHETOTALLOADSELECTIONOFSUBSTATIONACCORDINGTOTHEMAINTRANSFORMER,ANDATTHESAMETIME,ACCORDINGTOTHEWIRINGTHERELIABILITYANDFLEXIBILITY,FUELECONOMYREQUIREMENTS,THECHOICETOCHOOSETHETWOMAINCONNECTIONSCHEMEINTHETECHNICALCOMPARISON,ELIMINATEDTHEWORSEOFTHESCHEME,TODETERMINEASUBSTATIONISTHEMAINELECTRICALWIRINGSCHEMENEXTTOSHORTCIRCUITCURRENTCALCULATION,FROMTHREEPHASESHORTCIRCUITCALCULATIONWHENSHORTCIRCUITHAPPENEDINEACHGETBUSBARVOLTAGELEVEL,THESHORTCIRCUITCURRENTANDIMPACTOFTHECURRENTSTEADYSTATEVALUEAGAINACCORDINGTOTHECALCULATIONRESULTANDTHERATEDVOLTAGEOFVOLTAGELEVELANDMAXIMUMCONTINUOUSWORKCURRENTMAINELECTRICALEQUIPMENTSELECTIONANDTHECHECKINCLUDINGCIRCUITBREAKER,ISOLATINGSWITCH,CURRENTTRANSFORMER,VOLTAGETRANSFORMER,ETCTHISDESIGNBASICALLYMEETTHEREQUIREMENTSOFTHEPROJECT,BUTALSOMEETTHEDESIGNREQUIREMENTSOFTHESUBSTATION,POWERSYSTEMTOTHEOPERATIONOFTHESAFEANDSTABLEKEYWORDSELECTRICALMAINWIRINGDESIGNSHORTCIRCUITCURRENTCALCULATIONELECTRICALEQUIPMENTSELECTIONLIGHTNINGPROTECTIONEQUIPMENT目录第一章绪论111选题背景112选题意义113变电所发展概况114设计原始资料1141变电所的出线1142负荷情况215设计内容2第二章电气主接线的选择321选择原则3211主接线设计的基本要求及原则3212变电所主接线设计原则3213主接线的基本形式和特点4214变电所各接线方案的确定422主接线的形式4221110KV侧主接线方案422235KV侧主接线方案522310KV侧主接线方案7224最优方案的确定7第三章主变压器的选择831变电所主变压器台数的确定8311主变台数确定的要求8312变电所主变压器容量的确定8313变电所主变压器型式的选择832站用变台数、容量和型式的确定9321站用变台数的确定9322站用变容量的确定9323站用变型式的选择9第四章短路电流计算1041短路电流计算的目的及假设10411短路电流计算的目的10412短路电流计算的一般规定10413短路电流计算的基本假设1042短路电流计算的步骤1043短路电流的计算12431短路点的计算12432短路点的确定及其计算13433绘制短路电流计算结果16第五章电气设备的选择1751电气设备选择的一般原则17511电气设备选择的一般技术条件17512按正常工作条件选择电气设备17513按短路情况校验1852高压电气设备19521断路器选择与校验20522隔离开关的选择与校验22523电流互感器选择与校验23524电压互感器的选择及校验25525母线与电缆的选择与校验26第六章防雷和接地设计2861防雷设计28611变电站的直击雷保护28612变电站的侵入雷电波保护29613变压器的防雷保护30614内部过电压保护3162接地设计31621接地概述31622接地网型式的选择31结论32致谢33附录34参考文献35第一章绪论11选题背景电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的使用及分配电力，必须从工程的设计来提高电力系统的可靠性、灵活性和经济运行效率，从而达到降低成本，提高经济效益的目的。变电所是电力系统配电传输不可缺少的重要组成部分，它直接影响整个电力网络的安全和电力运行的经济成本，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所电气部分的主体，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置方式的确定，对电力系统的可靠、灵活、经济运行起着决定的作用。目前，110KV、35KV常规变电所在城农网中仍占有较大的比重，其一次、二次设备都比较落后，继电保护装置多为电磁式继电器组合而成，一般只具有当地控制功能，多为有人值班运行方式。随着电网运行自动化系统的提高,变电所综合自动化系统发挥着越来越强大的作用,少人或无人值守变电所将成为今后变电运行的主流方式，对原有电站及新建电站实现无人值守势在必行。对设计人员来讲，我们只有不断提高自身素质，才能跟得上电力系统的飞速发展，为电力事业的兴盛尽一点微薄之力。12选题意义变电所是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电所起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电所的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电所还有无功补偿设备。本设计针对变电所进行设计，设计内容包括变压器台数和容量的选择、主接线的选择、短路电流的计算、主要电器设备的选择和校验、继电保护及变电所防雷等。通过对110KV降压变电所电气部分的设计，使我明白其目的在于使我们通过这次毕业设计，能够得到各方面的充分训练，结合毕业设计任务加深了对所学知识内在联系的理解，并能灵活的运用。13变电所发展概况随着计算机技术的飞速发展，微型计算机技术在电力系统中得到了越来越广泛的应用，它集变电所中的控制、保护、测量、中央信号、故障录波等功能于一身，替代了原常规的突出式和插件式电磁保护、晶体管保护、集成电路保护。常规控制、保护装置已逐步从电力系统中退出，取而代之的则是这种新型的微机监控方式，它运用了自动控制技术、微机及网络通信技术，经过功能的重新组合和优化设计，组成计算机的软硬件设备代替人工,利用变电所中的远动终端设备来完成对站中设备的遥信、遥测、遥调、遥控即四遥功能。这就为实现变电所无人值守提供了前提条件。变电所、所综合自动化和无人值守是当今电网调度自动化领域中热门的话题，在当今城、农网建设改造中正被广泛采用。14设计原始资料141变电所的出线变电所的电压等级为110KV/35KV/10KV，设两台主变，变电所最终规模的进出线回路数为110KV省电网35KV3回（电源进线）10KV6回（终端用户）142负荷情况35KV、10KV负荷情况见下表。表11负荷情况表电压等级负荷级别最大负荷（MW）合计负荷（MW）I8III2II35III1510KVII419MW站用电I0404MW线路长度110KV架空线，65公里35KV架空线，45公里15设计内容本次设计的题目是某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计。根据设计的要求，在设计的过程中，根据变电站的地理环境，容量和各回路数确定变电站电气主接线和站用电接线并选择各变压器的型号、进行参数计算、画等值网络图、并计算各电压等级侧的短路电流、列出短路电流结果表、计算回路持续工作电流、选择各种高压电气设备、并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备。第二章电气主接线的选择21选择原则电气主接线是变电所设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线案的确定与电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。211主接线设计的基本要求及原则变电所主接线设计的基本要求有以下几点1可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线的设计必须满足这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都将影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估某个主接线图的可靠性时，应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应该予以遵循。2灵活性电气主接线不但在正常运行情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的退出设备、切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。3操作应尽可能简单、方便电气主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便，或造成不必要的停电。4经济性主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用最小，占地面积最少，使变电所尽快的发挥经济效益。5应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此，在选择主接线时，应考虑到有扩建的可能性。212变电所主接线设计原则1变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。2在610KV配电装置中，出线回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，出线回路数在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。3在3566KV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线接线，当出线回路数为48回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。4在110220KV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数为34回时，采用单母线分段接线；出线回路数在5回及以上，或当“0220KV配电装置在系统中居重要地位；出线回路数在4回及以上时，一般采用双母线接线。5当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器，以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。213主接线的基本形式和特点主接线的基本形式可分两大类有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。在电厂或变电所的进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰、运行方便、有利于安装和扩建。缺点是有母线后配电装置占地面积较大，使断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器少，占地面积少，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的电厂和变电所。有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；又母线又分为双母线无分段、双母线有分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等方式。无汇流母线的主接线形式主要有单元接线、扩大单元接线、桥式接线和多角形接线等。214变电所各接线方案的确定在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性、及经济性等基本要求，综合考虑在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进、供电可靠安全、经济合理的主接线方案。供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷的需要，同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑1断路器检修时，不影响连续供电。2线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间长短，能否满足重要的I、II类负荷对供电的要求。3变电所有无全所停电的可能性。主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。22主接线的形式221110KV侧主接线方案A方案单母线分段接线（见图21）QFS图21单母线分段接线B方案双母线接线（见图22）QFSFS图22双母线接线分析A方案的主要优缺点1母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作。2双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电。3一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电。4任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作。5出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越。6110KV为高电压等级，一旦停电，影响下级电压等级供电，其重要性较高，因此本变电所设计不宜采用单母线分段接线。B方案的主要优、缺点1检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电。2检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路。3工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电。4可利用母联开关代替出线开关。5便于扩建。6双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大，运行中需要隔离开关切断电路，容易引起误操作。7经济性差。结论A方案一般适用于110KV出线为3、4回的装置中；B方案一般适用于110KV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电所110KV进出线共6回，且在系统中地位比较重要，所以选择B方案双母线接线为110KV侧主接线方案。22235KV侧主接线方案A方案单母线接线（见图23）QSF图23单母线接线B方案单母线分段接线（见图24）QFS图24单母线分段接线分析A方案的主要优缺点1接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差。2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。3出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点1当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作。2对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电。3当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电。4任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作。5当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。结论B方案一般速用于35KV出线为48回的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电所35KV出线为2回，所以选择B方案单母线分段接线为35KV侧主接线方案。22310KV侧主接线方案A方案单母线接线（见图23）。B方案单母线分段接线（见图24）。分析A方案的主要优缺点1接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差。2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。3出线开关检修时，该回路停止工作。B方案的主要优缺点1母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作。2对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电。3当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电。4任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作。5当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。结论B方案一般适用于10KV出线为6回及以上的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电所10KV出线为6回，所以选择B方案单母线分段接线为10KV侧主接线方案。224最优方案的确定通过对原始资料的分析及根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电所电气主接线方案。即确定了本次设计主接线的最优方案（主接线图见附图）。第三章主变压器的选择31变电所主变压器台数的确定311主变台数确定的要求1对大城市郊区的一次变电所，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为宜。2对地区性孤立的一次变电所或大型专用变电所，在设计时应考虑装设两台以上主变压器的可能性。考虑到该变电所为一重要中心、枢纽变电所，在系统中起着汇聚、分配和平衡电能的作用，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路带主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。312变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求1主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考到远期1020年的负荷发展。2根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电所停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070。由于变电所建成后第五年总负荷增加到306MW，建成十年后总负荷增加到493MW,故选两台40MVA的主变压器就可满足负荷需求。313变电所主变压器型式的选择具有三种电压等级的变电所中，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，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10KV及以下变电所采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110KV及以上电压变压器绕组都采用连接；35KV采用Y连接，0Y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型连接。表31主变参数表电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组型号中压高压低压高中高低中低SFSZ740000/110110625375105105186513YN，YN0,D1132站用变台数、容量和型式的确定321站用变台数的确定对大中型变电所，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电所具有两台主变压器和两段10KV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。322站用变容量的确定站用变压器容量选择的要求站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。323站用变型式的选择考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。表32站用变参数表电压组合型号高压高压分接范围低压连接组标号空载损耗KW负载损耗KW空载电流阻抗电压S9100/10105504Y,YN0029150164因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。根据设计要求，自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。电力工程电力设计手册规定“对于35110KV变电所，可按主变压器额定容量的1030作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。第四章短路电流计算41短路电流计算的目的及假设411短路电流计算的目的1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，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。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按接地装置的设计，也需用短路电流。412短路电流计算的一般规定1验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按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（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅按在切换过程中可能并列运行的接线方式。2选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4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。413短路电流计算的基本假设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。4不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。5元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响。6系统短路时是金属性短路。42短路电流计算的步骤目前在电力变电所建设工程设计中，计算短路电流的方法通常是采用实用曲线法，其步骤如下1选择要计算短路电流的短路点位置；2按选好的设计接线方式画出等值网络图；（1）在网络图中，首选去掉系统中所有负荷之路，线路电容，各元件电阻；2）选取基准容量和基准电压UB（一般取各级的平均电压）基准有四个，即基准容量（SB）、基准电流（IB）、基准电压（UB）和基准阻抗（ZB）。在此计算中，选取基准容量SB1000MVA，基准电压UB为各电压级的平均额定电压（115KV、37KV、105KV）。选定基准量后，基准电流和基准阻抗便已确定基准电流基准阻抗；3BSIU2BUZS3将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗（1）系统S或发电厂G的等效电抗标幺值或（51）BSSXBGX式中、系统或发电厂的容量，MVA；SG、系统或发电厂以其本身容量为基准的等效电抗标幺值。X（4）线路电抗标幺值（52）02BLSXU式中线路单位长度的电抗值，其中，单根导线为04/KM，二分裂导线为0031/KM；线路的长度，KM。L（5）变压器电抗标幺值本设计中主变为三绕组，已给出了各绕组两两之间的短路电压百分数，即、12KU、。则可求出高、中、低压绕组的短路电压百分数，分别为13KU）23K）（53A）1121323KKKUU）（53B）221K）（53C）31332KKK）再按与双绕组变压器相似的计算公式求变压器高、中、低压绕组的电抗标幺值，分别为（54A）10KBTTUSX（54B）2（54C）310KBTTS（6）由上面的推断绘出等值网络图；3对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，即转移电抗；4求其计算电抗；5由运算曲线查出短路电流的标么值；6计算有名值和短路容量；7计算短路电流的冲击值；1）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值JDII有名值DJDI2）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量IVSJ短路电流冲击值52CJ8绘制短路电流计算结果表。43短路电流的计算431短路点的计算基准值选取SB100MVA,UB为各侧的平均额定电压1主变压器参数的计算U12105U1318U2365U11051865112U2105651805U3651810572电抗标么值X120510SNBX2X314071NB3站用变压器的计算UD4X441010SB4系统等值电抗计算110KV母线侧XS1R1L1650401972BU215水电厂侧XS2R2L220040295BS28360火电厂侧XS3R3L3650401972BUS2150X水020678/4X火01814401432短路点的确定及其计算在此变电所设计中，电压等级有四个，等值网络图如图41所示图41等值网络图1短路点K1的计算见图42图42K1等值网络图短路回路总电抗为X1507190电源总额定容量425MVA8245计算电抗XJS015061X”716JSI”167021336KAISH25536918KAICH152I”1523655KAS”MVA96851032短路点K2的计算见图43图43K2点等值网络图短路回路总电抗为X209630电源总额定容量425MVAN8245计算电抗XJS0201X”KA8JSKA637542NZII”06611878KAISH255781989ICH152I”152781186KAS”MVA8547233短路点K3的计算见图44图44K3点等值网络图短路回路总电抗为1042X电源总额定容量425MVAN80245计算电抗XJS044X”321JSKA504NZII”232353KAISH25553135KAICH152I”1525381KAS”MVA891035短路点K4的计算见图45图45K4点等值网络图短路回路总电抗为42104241X电源总额定容量425MVAN80245计算电抗XJS4117X”06JSKA341542NZII”613400637KAISH2553794KAICH152I”1523756KAS”MVA624073433绘制短路电流计算结果表41短路电流计算结果数值各量X”KAI”KAISHKAICHKAS”MVA110KV1673691855685935KV11878198911864728510KV23531358191804KV00637945626第五章电气设备的选择导体和电气的选择，必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到到技术先进合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。51电气设备选择的一般原则1应满足正常运行、检修、短路和过电压状态下的要求，并考虑远景发展。2应力求安全使用、技术先进、质量合格和经济合理。3应按当地环境条件长期工作条件下选择，按短路条件下校验，保证任何过电压情况下能正常运行。4应与整个工程的建设标准协调一致。5选择同类设备的品种不宜过多。6选用新产品应积极慎重，新产品应具有可靠的实验数据，并经过正式鉴定合格。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。511电气设备选择的一般技术条件选择的导体和电气应能在正常工作的条件下和发生过电压、过电流等情况下保持可靠运行。512按正常工作条件选择电气设备1额定电压电器允许最高工作电压（）不得低于所接电网的最高运行电压（），即ALMUSMU。一般情况下，可按电器的额定电压（）不低于装设地点电网额定电压（ALMUSNU）的条件选择，即。NNS2额定电流电气设备的额定电流（），即在额定周围温度（）下的长期允许电流，考虑实际I0温度后，应不小于回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流（），即MAXI或51NKIMAXLIMAX式中综合校正系数。以下列出主要回路的最大持续工作电流的计算公式变压器回路52MAX1053TNTNTIISU母线回路中低压母线，取母线上最大一台主变的最大持续工作电流；高压母线53AXTNNIN穿越高压负荷（出线回路单回线54MAX3COS1NIPU远（双回线55AXAX08远（分段回路56MAX058TNII母联回路取母线上最大一台主变的最大持续工作电流。3按当地环境条件校验海拔条件海拔在1000M以下时，可不考虑海拔条件；海拔在1000M及以上时，需考虑海拔对电气设备选择的影响。温度条件我国电气设备使用的额定环境温度分别为40和35。不同安装地区有不同的实际温度，表51列出了电气设备环境温度的确定方法，后面数据是本所实际环境温度。表51电气设备在不同安装场所的实际环境温度电气设备安装场所实际环境温度（）0本所对应数值（）屋外最热月平均最高温度30裸导体屋内最热月平均最高温度535屋外年最高温度40电器屋内最热月平均最高温度535其它条件电气设备的选择中，有些设备还要考虑到日照、风速、冰雪、污秽等环境条件的影响。513按短路情况校验1短路热稳定校验导体热稳定校验条件57SMINKSQC式中、导体的实际截面、允许最小截面，；SMIN2M短路热效应，（KA）2S；KQ导体集肤效应系数；SK热稳定系数。C电器热稳定校验条件582TIKQ式中T秒时的短路电流，KA；TI2短路动稳定校验导体动稳定校验条件或59ESIHESIH式中（）动稳定电流峰值（有效值），KA；ESII（）短路冲击电流峰值（有效值），KA。H电器动稳定校验条件510ALMAX式中、导体允许应力、最大应力，PA。ALMAX3短路计算时间导体热稳定校验的计算时间（）应为主保护动作时间（）和断路器全开断动KT1PRT作时间（）之和，即。ABT1KPRABT电器热稳定校验的计算时间（）为后备保护动作时间（）和断路器全开断动作KT2PRT时间（）之和，即。ABT2KPRABT4其它方面校验除以上各方面的校验外，电器还应进行绝缘水平方面的校验，导体还应进行共振（硬导体特有）、电晕等方面的校验。52高压电气设备选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1电压选用的电器允许最高工作电压，UMAX不得低于该回路的最高运行电压UG,即，UMAXUG2电流选用的电器额定电流IE不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流IG，即IEIG校验的一般原则（1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。（2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3短路的热稳定条件QDIRT2QDT在计算时间TS内，短路电流的热效应（KA2S）ITT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TTDTKD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）热稳定校验I2TTQKIT、T电器允许通过的热稳定电流和时间QK短路电流热稳定效应4动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IDWCHIDWCH上式中短路冲击电流幅值及其有效值允许通过动稳定电流的幅值和有效值DESSH、短路冲击电流幅值和电器允许通过的动稳定电流幅值I5绝缘水平在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工TDTTDQII2“/10作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。521断路器选择与校验1断路器形式的选择除需要满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行，维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6220KV的电网一般选用少油断路器，QF选择的具体技术条件如下（1）电压UG电网工作电压UN（2）电流IGMAX最大工作持续电流IN（3）开断电流IDTIKDIDTQF实际开短时间T秒的短路电流周期分量IKDQF的额定开断电流（4）动稳定ICHIMAXICHQF极限通过电流峰值IMAX三相短路电流冲击值（5）热稳定I2TDZIT2TI稳态三相短路电流TDZTZ005,I,/I和短路电流计算时间T，可从（发电厂电气部分课程设计参考资料）短路电流同期分量等值时间T从而计算TDZ。2QF选择根据以下条件选择QF电压UG电网工作电压UN；电流IGMAX最大工作持续电流IN各回路的IGMAX见表41表52QF型号及参数型号额定电压KV额定电流A额定开断电流KA动稳定电流KA热稳定电流KA固有分闸时间S合闸时间ST110KV侧OFPI110110125031580315003012110KV侧出线OFPI11011012503158031500301235KV出线侧HB35361250258025006006T10KV侧LN2101012503158031500600610KV出线侧ZN410C1060017329417300502站用DW540004038400OFPI110号QF见熊信银主编的（发电厂电气部分）HB35号QF见熊信银主编的（发电厂电气部分）HB10号QF见熊信银主编的（发电厂电气部分）ZN410C号QF见（电力工程电气设备手册电气一次部分）3QF校验校验110KV侧QF开断电流IDTIKDIDT36KAIKD315KAIDTIKD动稳定ICHIMAXICH918KAIMAX80KAICHIMAX热稳定I2TDZIT2T,I,/I36/361T2003203查发电厂电气部分课程设计参考资料TZ165STDZTZ005,165005170SI2TDZ3621722032KA2SIT2T315315329767KA2S则I2TDZIT2T经以上校验此QF满足各项要求。4校验变压器35KV侧QF开断电流IDTIKDIDT78KAIKD25KAIDTIKD动稳定ICHIMAXICH1989KAIMAX80KAICHIMAX热稳定I2TDZIT2T,I,/I78/781T2006206查熊信银主编的发电厂电气部分TZ165STDZTZ005,165005170SI2TDZ78217010343KA2SIT2T252531875KA2S则I2TDZIT2T经以上校验此QF满足各项要求。5校验10KV侧QF开断电流IDTIKDIDT53KAIKD315KAIDTIKD动稳定ICHIMAXICH135KAIMAX80KAICHIMAX热稳定I2TDZIT2T,I,/I53/531T2006206查发电厂电气部分课程设计参考资料TZ165STDZTZ005,165005170SI2TDZ532174775KA2SIT2T315315329767KA2S则I2TDZIT2T经以上校验此QF满足各项要求。522隔离开关的选择与校验1110KV侧QS校验动稳定ICHIMAXICH918KAIMAX80KAICHIMAX热稳定I2TDZIT2T由校验QF可知I2TDZ36217022032KA2SIT2T14145980KA2S则I2TDZIT2T经以上校验此QS满足各项要求。235KV侧QS校验动稳定ICHIMAXICH1989KAIMAX80KAICHIMAX热稳定I2TDZIT2T由校验QF可知I2TDZ78217010343KA2SIT2T237231875KA2S则I2TDZIT2T经以上校验此QF满足各项要求。310KV侧的校验动稳定ICHIMAXICH135KAIMAX34KAICHIMAX热稳定I2TDZI2TT由校验QF可知I2TDZ5321704775I2TT56251568则I2TDZI2TT经以上校验此QF满足各项要求。523电流互感器选择与校验具体技术条件如下1一次回路电压UGUN式中UG电流互感器安装处一次回路工作电压UN电流互感器额定电压2一次回路电流IGMAXIN式中IGMAX电流互感器安装处一次回路工作电流IN电流互感器额定电流当电流互感器使用地点环境温度不等于40时，应对IN进行修正，修正的方法与断路器IN的修正方法相同。3准确级准确级是根据所供仪表和继电器的用途考虑，互感器的准确级不得低于所供仪表的准确级。当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。（1）与仪表连接分流器、变速器、互感器，中间互感器不低于以下要求。与仪表相配合分流表、变压器后准确级为05，与仪表相配合的互感器与中间