110KV某降壓變電所設計.doc

110KV某降壓變電所設計指導教師： 學 生： 摘 要：本課題是對110kV降壓變電所的設計，其設計范圍是：1.負荷計算；2.主變壓器臺數(shù)和容量的選擇；3.降壓變電所主接線設計；4.短路電流計算；5.主要電氣設備選擇與校驗；6.繪制總降壓變電所電氣主接線圖；此課題在老師的指導以及本人的努力下，對每一個設計步驟進行了分析和計算，最終得到一套在實際工程中可行的系統(tǒng)設計方案。關鍵詞：降壓變電所，主變壓器的選擇,負荷計算，方案比較，短路電流計算。目 錄第一章 設計任務分析 3第一節(jié) 原始資料分析 3第二節(jié) 可行性研究 5第三節(jié) 供電方案及建設規(guī)模 5第二章 負荷分析 6第一節(jié) 負荷計算 6第二節(jié) 主變壓器的確定 7第三章 電氣主接線的設計原則 8第一節(jié) 電氣主接線設計原則和程序 8第二節(jié) 主接線方案的擬定 9第三節(jié) 本變電站主接線方案的確定14第四章 短路電流計算14第一節(jié) 短路電流計算的一般規(guī)定及過程14第二節(jié) 短路電流計算步驟16第五章 設備的選擇23第一節(jié) 電氣設備選擇的一般條件23第二節(jié) 高壓斷路器和隔離開關的原理與選擇25第三節(jié) 互感器的原理及選擇27第四節(jié) 限流電抗器選擇30第五節(jié) 高壓熔斷器選擇31第六節(jié) 裸導體的選擇31第七節(jié) 電纜、絕緣子和套管的選擇33第六章 配電裝置的設計34第一節(jié) 概述34第二節(jié) 屋內配電裝置38第三節(jié) 屋外配電裝置41第四節(jié) 成套配電裝置45第五節(jié) 本站配電裝置的選型46第七章 繼電保護配置46第一節(jié) 概述46第二節(jié) 變壓器保護配置47第三節(jié) 線路保護配置48第八章 防雷保護配置48第一節(jié) 變電所的防雷保護49第二節(jié) 變電所的防雷保護配置49第三節(jié) 防雷保護計算50 第一章 設計任務分析在建設某一變電站之前，應先對其進行研究分析，看是否有必要建設該變電站、是否能適應系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃和變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）與作用，以保證資源浪費降到最低。第一節(jié) 原始資料分析一、 原始資料1、 電力系統(tǒng)接線圖如圖所示： 2、 負荷數(shù)據(jù)：(1)、35KV負荷數(shù)據(jù)如下：符合名稱P(kW)供電方式線路長度回路數(shù)COS變電所A10000架空線路5010.85變電所B5000架空線路4020.85變電所C8000架空線路3020.9煤礦5000架空線路2010.8飛機場5000架空線路5010.85合計3300035kV側負荷同時率為0.85最小負荷是最大負荷的75%年最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5500h(2)、10kV負荷數(shù)據(jù)表如下：符合名稱P(kW)供電方式線路長度回路數(shù)COS配電站甲2000架空進線1510.8配電站乙2000架空進線1010.8配電站丙2000架空進線510.85化工廠2000架空進線1.920.8化纖廠1000架空進線820.8石化廠1000架空進線2020.85醫(yī)院1000架空進線220.85劇院1000架空進線1210.85合計1300010kV側負荷同時率為0.9最小負荷是最大負荷的70%年最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5500h3、 110kV側負荷同時Kts=0.8年最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5500h 4、 負荷年增長率：5% 5、 地理環(huán)境(1) 、最高溫度：40C(2) 、最低溫度：-10C(3) 、最熱月平均最高溫度:35C(4) 、30年一遇最大風速為：25m/s(5) 、年平均雷暴日數(shù)：48天(6) 、50年一遇洪水水位：44.5（黃海高度）(7) 、所址標高：50.0-55.0 覆冰厚度：5m(8) 、地震基本烈度：7度二、 設計內容1、進行負荷計算，在此基礎上對變壓器進行選擇，包括變壓器臺數(shù)、型式等，初步確定主接線方案。2、進行短路電流計算，選擇電氣設備，并進行校驗。3、變電所方案比較，確定方案，畫主接線圖。4、配電裝置設計，畫出電氣總平面圖、屋內、外間隔斷面圖。5、進行所用電及直流系統(tǒng)和防雷接地方面的設計。6、進行變壓器和線路的征訂計算，保護選型等。7、二次回路方案的選擇及繼電保護裝置的選擇。8、專題設計，如針對變電所的備自投或重合閘加以論述。三、 設計成果1、 設計說明書（包含計算書）一份。2、 畫出電氣總平面主接線圖。3、 屋內間隔斷面圖。4、 屋外間隔斷面圖。第二節(jié) 可行性研究一、變電所地理位置的選擇：變電所位置的選擇應滿足下列要求：1、 符合電網區(qū)域規(guī)劃，靠近負荷中心。2、 節(jié)約用地，不占或少占耕地面積及經濟效益高的土地。3、 與城鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調，便于架空線和電纜線路的引入和引出。4、 交通運輸方便。5、 宜設在受污源影響最小處。6、 具有適宜的地址，地形和地貌條件（例如避開斷層、滑坡、塌陷區(qū)、溶洞地帶、山區(qū)風口和有危巖或易發(fā)生滾石的場所），站址應避免選在重要的文物或開采后對變電站有影響的礦藏附近。7、 站址標高宜高于頻率2%高水位，否則，站區(qū)應有可靠的防洪措施或與地區(qū)（工業(yè)企業(yè)）的防洪標準一致，但仍應高于內澇水位。8、 變電所的所有所內地平線宜高于站外自然場所地標高0.30.5m。9、 應考慮變電所與周圍環(huán)境，鄰近設施的相互影響。二、變電所的容量位置一般情況下，變電所在電力系統(tǒng)中是用于長距離傳輸電能，大容量輸送電能的，還可以節(jié)省運行費用及加強電力系統(tǒng)的互聯(lián)等。本變電所在具有上述作用的同時又是一個樞紐變電所，該地區(qū)用電需求量直接影響著該地區(qū)的經濟發(fā)展。而該變電所在電力系統(tǒng)中是直接與負荷相連的，其作用無論是對電力系統(tǒng)還是該地區(qū)的經濟發(fā)展來說都是及其重要的。綜上分析，該區(qū)適合建設該變電所。第三節(jié) 供電方案及建設規(guī)模一、供電方案為保證用電的可靠性，可采用雙電源，雙回供電。二、規(guī)模1、110kV進線線路部分：110kV出線為2回，接至變電所，線路長90km,配電裝置及變壓器戶外布置。2、35kV和10kV出線線路部分：35kV出線為7回，采用35kV室內配電裝置。10kV出線為12回，采用10kV室內配電裝置。正常運行時由遠方控制端通過運動通道對變電所實施監(jiān)控，隔離開關、接地刀閘就地操作。第二章 負荷分析計算負荷是供電設計計算的基本依據(jù)，計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷重要性。第一節(jié) 負荷計算1、35kV側P 35max =33000 kWP S35 = P 35max COS=330000.85 =38823.53 kWQ 35 = P s2 -P 35max 2 =(38823.532 -330002 ) 1/2=20451.56 kVar2、10kV側P S10 = P 10max COS=130000.9 = 14444.44 kWQ 10 = P s2 -P 10max 2 = (14444.442 -130002 ) 1/2 = 6296.18 kVar3、待設計變電所容量S = (P 35max +P 10max)2+（Q35+Q10+)21/2= (38823.53+14444.44)2+(20451.56+6296.18)21/2= 59606.36 kVA第二節(jié) 主變壓器的確定1、變壓器繞組的選擇在本變電所中:Sg35S=38823.53/59606.36 =0.54 15%Sg10S=14444.44/59606.360.40 15%因此，主變壓器選為三繞組變壓器。2、變壓器臺數(shù)的確定由前設計任務書可知、正常運行時，變電站負荷由110kV系統(tǒng)供電，考慮到35kV側與10kV側重要負荷達到比較多，為提高負荷供電可靠性，并考慮到現(xiàn)今社會用戶需要的供電可靠性的要求更高，應采用兩臺容量相同的變壓器并聯(lián)運行。3、變壓器容量和型號的確定主變壓器容量一般按變電站建成后 510 年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 1020 年的負荷發(fā)展，對于城市郊區(qū)變電站，主變壓器應與城市規(guī)劃相結合。(1)、變電站的一臺變壓器停止運行時，另一臺變壓器能保證全部負荷的 70%。(2)、應保證用戶的一級和二級負荷（單臺運行時）I、II 類負的需要。綜合a、b并考慮到兩臺容量之和必須大于S、再分析經濟問題，查表得所選擇變壓器容量SB=31.5MVA查110kV三相三繞組電力變壓器技術時數(shù)據(jù)表，選擇變壓器的型號為SFSZ7-40000/110，其參數(shù)如下表：型 號額定容量(kVA)高壓側電 壓（kV）中壓側電 壓 (kV)低壓側電 壓(kV)阻抗電壓（%）空載電流（%）高中高低中低SFZ7-40000/11040000110351010.5186.51.34、繞組連接方式的確定原則我國110kV及以上電壓、變壓器都采用Y。連接，35kV采用Y連接，其中性點經消弧線圈接地、35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。根據(jù)選擇原則可確定所選擇變壓器繞組接線方式為Y。第三章 電氣主接線的設計原則電氣主接線是發(fā)電廠或變電所電氣設計的主體部分，是由電氣設備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的電氣設備圖形符號和文字符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備過成套配電裝置的全部基本組成和連接關系的單接線圖，稱為主接線電路圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分的主體結構，是電力系統(tǒng)網絡結構的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，經過技術、經濟論證比較后方可確定。第一節(jié) 電氣主接線設計原則和程序一、對電氣主接線的基本要求對電氣主接線的基本要求，概括地說應包括可靠性、靈活性和經濟性三個方面。1.可靠性安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。停電不僅給發(fā)電廠造成損失，而且給國民經濟各部門帶來的損失將更加嚴重，在經濟發(fā)達地區(qū)，故障停電的經濟損失是實時電價的數(shù)十倍乃至上百倍，至于導致人身傷亡、設備損害、產品報廢、城市混亂等經濟損失和政治影響，更是難以估量的。電氣主接線的可靠性不是絕對的。同樣型式的主接線對某些發(fā)電廠或變電所來說是可靠的，而對另外一些發(fā)電廠和變電所則不一定能滿足可靠性要求。所以，在分析電氣主接線的可靠性時，要考慮發(fā)電廠或變電所在系統(tǒng)中的地位和作用，用戶的負荷性質和類別、設備制造水平及運行經驗等諸多因素。（1） 發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。發(fā)電廠或變電所都是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應與系統(tǒng)相適應。（2） 負荷性質和類別。負荷按其重要性分為類、類和類之分。（3） 設備的制造水平。電氣設備的制造水平決定的設備質量和可靠程度直接影響著主接線的可靠性，因此民主接線設計必須同時考慮設備的故障率及對供電的影響。（4） 長期的實踐運行經驗。主接線可靠性與運行管理水平和運行值班人員的素質密切相關，衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。國內外長期運行經驗的積累，經過總結構均反應于技術規(guī)范之中，在設計時均應予遵守。（5） 定性分析和衡量主接線可靠性時，從以下幾個方面考慮：斷路器檢修時能否不影響供電；線路、斷路器或母線故障時以及母線隔離開關檢修時對供電的影響；發(fā)電廠或變電所全部停電的可能性；大型機組突然停運時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響與后果等因素。2.靈活性電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉換。靈活性包括以下幾各方面：（1） 操作方便。電氣主接線應該在滿足可靠性的條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地是操作步驟少，以便于運行人員掌握，不至于在操作過程中出差錯。（2） 調度的方便性。電氣主接線在正常運行時，要能根據(jù)調度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事故時，要能盡快地切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（3） 擴建的方便性。對將來要擴建的發(fā)電廠或變電所，其主接線必須具有擴建的方便性。尤其是火電廠和變電所，在設計主接線時應留有發(fā)展擴建的余地。設計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮從初期接線過度到最終接線的可能和分段施工的可能方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電過在停電時間最短的情況下，將來肯那個順利完成過渡方案的實施，是改造工作量減到最少。3.經濟性在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經濟性之間。通常設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理。經濟性主要從以下幾個方面考慮：（1） 節(jié)省一次投資。主接線應簡單清晰，并要適當采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關數(shù)量，選用價廉的電器，以便降低投資。（2） 占地面積少。主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少，同時應注意節(jié)約搬遷費用，安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電所，在可能和允許的條件下，應采取一次設計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經濟效益。（3） 電能損耗少。在發(fā)電廠或變電所中，電能損耗主要來自變壓器，應經濟合理地選擇變壓器型式，容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。二、電氣主接線設計的原則電氣主接線設計的原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家經濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活，滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能的減少投資，就地取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。第二節(jié) 主接線方案的擬定主接線的基本形式，就是主要電氣設備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體，由于各個發(fā)電廠或變電所的出現(xiàn)回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每條回路饋線所傳輸?shù)墓β什灰惨粯樱蚨鵀楸阌陔娔艿膮R集和分配，在進出線數(shù)較多時（一般4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單、運行方便，由利于安裝和擴建。而與由母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設備少、配電裝置占地面積較小，通常用于進出回路數(shù)少，不再擴建和發(fā)展的發(fā)電廠或變電所。一、單母線線接線WL1WLnQS12QSn2QF1QFnQS11QSn1 WS1Sn如上圖所示單母線接線，其供電電源在發(fā)電廠是發(fā)電機或變壓器，在變電所是變壓器或高壓進線回路。母線即可保證電源并列工作，又能使任何一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸送功率不一定相等，應盡可能使負荷均衡死分配于各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。每條回路中都裝有斷路器和隔離開關，僅靠母線側的隔離開關稱坐母線隔離開關，靠近線路側的隔離開關稱為線路隔離開關。在運行操作時必須嚴格遵守下列操作順序：在接通電路時，應先合斷路器兩側隔離開關，再合斷路器；再切斷電源時，應斷開斷路器，再依次斷開線路隔離開關和母線側隔離開關。這樣的操作順序遵守了兩條基本原則：一是防止隔離開關帶負荷合閘或拉閘；二是在斷路器處于合閘狀態(tài)下（或雖在分閘位置，但因絕緣介質性能破壞兒導通），誤操作隔離開關的事故不發(fā)生在母線側隔離開關上，以避免誤操作的電弧引起母線短路事故；反之，誤操作發(fā)生在線路隔離開關時，至引起本線路短路事故，不影響母線上其他線路的運行，造成的事故范圍及修復時間將大為縮小。為防止誤操作，除嚴格按照操作規(guī)程試行操作制度外，還應在隔離開關和相應的斷路器之間加裝電磁閉鎖、機械閉鎖或電腦鑰匙。單母線接線的優(yōu)點是：接線簡單，操作方便、設備少、經濟性好，并且母線便于想兩端延伸，擴建方便。而缺點是：（1）可靠性差。母線或母線隔離開關檢修故障時，所有回路都要停電；（2）調度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側發(fā)生短路時，有較大的短路電流。綜上所述，這種接線形式一般只用在出現(xiàn)回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠或變電所中。二、單母線分段接線WL1WL2WIWIIQFd單母線分段接線如上圖所示。單母線分段斷路器QFd進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電；兩端母線同時故障的幾率很小，可不予考慮。在可靠性要求不高時，亦可以用隔離開關分段，任一段母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關，完好段即可恢復送電。通常，為了限制短路電流，簡化繼電保護，在降壓變電所中，采用單母線分段接線時，低壓側母線分段斷路器通常處于斷開狀態(tài)，電源是分列運行的。為了防止電源斷開而引起的停電，應在分段斷路器QFd上裝備用電源自動投入裝置，在任一分段的電源斷開時，將QFd自動接通。分段的數(shù)目，取決于電源的數(shù)量和容量，段數(shù)分得越多，故障時停電范圍越小，但適用斷路器的數(shù)量亦越大，且配電裝置和運行也越復雜，通常以23段為宜。但是，由于這種接線對重要負荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整個母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負荷出線回路較多、供電容量較大時，一般不予采用。三、雙母線接線 W2W1QFc雙母線接線如圖所示，雙母線有兩組母線，可以互為備用。每一電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關，分別與兩組母線之間的聯(lián)絡，通過母線聯(lián)絡斷路器（簡稱母聯(lián)斷路器）QFc來實現(xiàn)。其特點如下：（1） 供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關時，只需斷開此隔離開關所屬的一條電路和與此相連的該組母線，其他電路均可通過另一條電路和與此隔離開關相連的該組母線繼續(xù)運行，但其操作步驟必須正確。（2） 調度靈活。各個電源和回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的的需要；通過倒換操作可以組成各種運行方式。根據(jù)系統(tǒng)需要，雙母線還可以完成一些特殊功能。例如：用母聯(lián)與系統(tǒng)進行同期或解列的操作；當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路單獨接到備用母線上運行；當線路利用短路方式熔冰時，亦可以用一組備用母線作為熔冰母線，不致影響其他回路工作等。（3） 擴建方便。向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的帶電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。由于雙母線接線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的610kV配電裝置；3560kV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110220kV出線數(shù)為5回及以上時。四、橋型接線WL1 WL2 WL1 WL2 QF1 QF2QF3 QF3 QF1 QF2 T1 T2 T1 T2 圖1（內橋接線） 圖2（外橋接線）當只有2臺變壓器和2條線路時，宜采用橋形接線，根據(jù)橋斷路器QF3的安裝位置，可分為內橋接線和外僑接線兩種。橋形接線至用了3臺斷路器，比具有4條回路的單母線接線節(jié)省了1臺斷路器，并且沒有母線，投資省，但可靠性不高，只適用于小容量的發(fā)電廠或變電所，以及作為終端發(fā)展為單母線分段或雙母線接線的工程初期接線方式，也可用于大型發(fā)電機組的啟動、備用變壓器的高壓側接線方式。1. 如圖1所示為內橋接線，此接線在線路故障或切除、投入時，不影響其余回路個工作，并且操作簡單；而在變壓器故障或切除、投入時，要使相應的線路短時停電，并且操作復雜。因而該接線一般適用于線路較長（相對來說線路故障幾率較大）和變壓器不需要經常切換（如火電廠）的情況。2. 如圖2所示為外橋接線，此接線在運行中的特點于內橋接線相反，適用于線路較短和變壓器需要經常切換的情況。當系統(tǒng)中有穿越功率通過主接線為橋形接線的發(fā)電廠或變電所高壓側時，或者橋形接線的2條線路介入環(huán)行電網時，都應該采用外橋接線。因為如果采用內橋接線，穿越功率將通過3太斷路器，繼電保護配置復雜，并且起重任一臺斷路器斷開都將使穿越功率無法通過，或使環(huán)形電網必須開環(huán)運行。在上述情況下采用外橋接線時，應在橋斷路器的外側加裝一個“跨條”（如圖2中虛線所示），在橋斷路器檢修時，能使穿越功率沖“跨條”通過，也能使環(huán)形電網不會被迫開環(huán)運行。裝設2臺過來隔離開關構成“跨條”是為了便于輪流檢修任意一臺隔離開關。第三節(jié) 本變電站主接線方案的確定電力系統(tǒng)中的變電所可分為為樞紐變電所、區(qū)域變電所和配電變電所三種主要類型。本變電所為終端變電所，且最大負荷量不高，最高電壓等級為110Kv，因此可按區(qū)域變電所進行設計。因為本變電所是該地區(qū)的主供電電源，所以必須著重保證供電可靠，再依次根據(jù)靈活性和經濟性進行分析，再確定最終的方案。另外，停電對于非工業(yè)部門帶來的損失，盡管無法用貨幣形式表達，但其影響也十分嚴重，過度頻繁的停電，將對人民生活、社會安全產生不良影響，這點愛設計和確定主接線與各電壓等級的出線時是必須考慮的。對于本變電所，110kV部分，有2回進線，可以考慮單母線分段接線、橋形接線（外橋）或雙母線接線。單母線分段接線是經濟性最好的，采用兩段電源供電，可靠性能夠滿足，且操作靈活；橋形接線（外橋）對供電的可靠性也能滿足要求，且調度靈活，但投資比單母線分段接線的投資要略大一些；雙母線接線是可靠性最高的，但是投資也是最大的。35kV部分，有7回出線（I級負荷2回），可以考慮單母線分段接線或雙母線接線，雙母線接線的可靠性略高于單母線接線，而單母線接線的經濟性、靈活性要高于雙母線接線形式。110kV部分，有12回出線（I級負荷4回），可以考慮單母線分段接線。在以上分析終：110kV部分，只有2回進線，采用單母線分段接線方式足夠滿足其可靠性與靈活性，在經濟性上也得到保證；35kV部分雖然有7回出線，但I級負荷只有2回，可分別從2段母線上去電，所以可靠性與靈活性能夠得到保證，而經濟性也大大的提高了；10kV部分，雖然有12回出線，但I級負荷只有4回，而且電壓等級不高，因此用單母線分段接線以能夠滿足可靠性與靈活性的要求，且經濟性也得到餓大大的保證。綜上分析，本變電所110kV部分、35kV部分、10kV部分都采用單母線分段接線方式，具體接線圖見附圖。第四章 短路電流計算第一節(jié) 短路電流計算的一般規(guī)定及過程一、短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中一個重要的環(huán)節(jié)，起計算的目的主要有以下幾個方面：(1) 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需要進行必要的短路電流計算。(2) 在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全可靠的工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。(3) 在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件效驗，軟導線的相間和相對地的安全距離。(4) 在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。(5) 接地裝置的設計，也需用短路電流。二、短路電流計算的規(guī)定驗算導體和電容器時所用的短路電流，一般有以下規(guī)定：1、計算的基本情況(1) 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。(2) 所有同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）；(3) 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；(4) 所有電源的電動勢相位相同；(5) 應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮，電路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值才予以考慮。2、接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式）而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3、容量計算應按本工程計劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展，規(guī)劃（一般考慮本工程建成后510年）。4、短路種類一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況的進行校驗。5、短路計算點在正常接線方式下，通過電氣設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。對于帶電抗器的610kV出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線隔離開關的引線、套管等時，短路計算點應該選取在電抗器前，選擇其余的的導體和電器時，短路計算點一般取在電抗器后。三、計算步驟在工程設計中，短路電流計算通常采取實用曲線，簡述如下：1 選擇計算短路點。2 畫等值網絡（次暫態(tài)網絡）圖。3 化簡等值網絡。為計算不同短路點的短路電流，需將等值網絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各種電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗Xnd。4 求計算電抗Xjs 。5 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標幺值。（運算曲線只做到Xjs = 3.5）。6 計算無限大容量（或Xjs3）的電源供給短路電流周期分量。7 計算短路電流周期分量有名值和短路容量。8 計算短路電流沖擊值。9 計算異步電動機供給的短路電流。10 繪制短路電流計算結果表。第二節(jié) 短路電流計算步驟1. 計算公式：發(fā)電機：X”d = (X”a % /100) (sj / Pe / COS)變壓器：Xd* = (Ua % /100) (sj / se)線路：X* = X (sj / U2av)2. 等值網絡圖(1)：X19 石化廠 X1X18 劇院 X2X17 醫(yī)院10kVX16 化纖廠 X3K1K3X15 化工廠 110kVX14 配丙 高X4X13 配乙 低X5X12 配甲 中X5 K2 35kV X7 X8 X9 X10 X11 變A 變B 變C 煤礦 飛機場計算步驟：X1 = (0.148100)/(75/0.8) = 0.16 X2 = (10.5/100)(100/90) = 0.12X3 = (1/2)0.490(100/1152) = 0.136X4 = (1/200)(10.5+18-6.5) = 0.225X5 = (1/200)(18+6.5-18) = 0.175X6 = (1/200)(10.5+6.5-18) = 0 （負值取0）X7 = 0.450(100/372) = 1.46X8 = (1/2)0.440(100/372) = 0.58X9 = (1/2)0.430(100/372) = 0.44X10 = 0.420(100/372) = 0.58X11 = 0.450(100/372) = 1.46X12 = 0.415(100/10.52) = 5.44X13 = 0.410(100/10.52) = 3.63X14 = 0.45(100/10.52) = 1.81X15 = (1/2)0.41.9(100/10.52) = 0.34X16 = (1/2)0.48(100/10.52) = 1.45X17 = (1/2)0.42(100/10.52) = 0.36X18 = 0.412(100/10.52) = 4.35X19 = (1/2)0.420(100/10.52) = 3.63當K1點短路時的簡化等值網絡圖如下：X20K1X4X5X22X6X21簡化為：X24K1X20K1X4X24X25X23X20 = X1+X2+X3 = 0.396X21 = X7/X8/X9/X10/X11 = 0.136X22 = X12/X13/X14/X15/X16/X17/X18/X19 = 0.126X23 = X6+X21 = 0.136X24 = X5+X22 = 0.3X25 = X23/X24+X3 = 0.369K1點短路時:SNE = (75/0.8) = 93.75Xf = (X29/X25)/(X20+X25) = (0.3960.368)/(0.396+0.368) = 0.19查運算曲線得：t=0s時，I1* = 5.28t=4s時，I”1* = 3.217I1 = I1* (SN/1.732Uav) = 5.28(93.75/1.732115) = 2.49(kA)I”1 = I”1* (SN/1.732Uav) = 3.217(93.75/1.732115) = 1.51(kA)取沖擊系數(shù)Kim=1.85，則：沖擊電流ich = 1.414KimI1 =1.4142.491.85=6.51（kA）當K2點短路時簡化等值網絡圖如下：短路容量：Sk1 = IUk1 =2.49115 = 495.96(MVA) Sk”1 = IUk1 =1.51115 = 300.76(MVA) X20 X21 X23K2 X6K2X22 X22X20 = X1+X2+X3+X4 = 0.691X21 = X5+X12/X13/X14/X15/X16/X17/X18/X19 = 0.3X23 = X6+X20/X21 = 0.21Xf = X23/X22 = 0.126查運算曲線得：t=0s時，I2* = 6.237t=4s時，I”2* = 3.081I2 = I2* (SN/1.732Uav) = 6.237(93.75/1.73237) = 9.12(kA)I”2 = I”2* (SN/1.732Uav) = 3.081(93.75/1.73237) = 4.51(kA)取沖擊系數(shù)Kim=1.85，則：沖擊電流ich = 1.414KimI2 =1.4141.859.12=23.86（kA）短路容量：Sk2 = IUk2 =9.1237.5 = 592.34(MVA) Sk”2 = IUk2 =4.5137.5 = 292.92(MVA)當K3點短路時簡化等值網絡圖如下：X20X5 K3 X22 X23 K3 X22X21X20 = X1+X2+X3+X4 = 0.691X21 = X6+X7/X8/X9/X10/X11 = 0.136X22 = 0.126X23 = X20/X21+X5 = 0.288Xf = X23/X22 = 0.088查運算曲線得：t=0s時，I3* = 8.963t=4s時，I”3* = 2.512I3 = I3* (SN/1.732Uav) = 8.963(93.75/1.73210.5) = 46.2(kA)I”3 = I”3* (SN/1.732Uav) = 2.512(93.75/1.73210.5) = 12.95(kA)取沖擊系數(shù)Kim=1.85，則：沖擊電流ich = 1.414KimI3 =1.4141.8546.2=101.4（kA）短路容量：Sk3 = IUk3 =46.210.5 = 840.19(MVA) Sk”3 = IUk3 =12.9510.5 = 235.51(MVA)3. 等值網絡圖(2)：X17 石化廠 X1K4X16 劇院X15 醫(yī)院K4 X2X14 化纖廠 X3X13 化工廠 X4X12 配丙 K4X11 配乙X10 配甲X5 X6 X7 X8 X9變A 變B 變C 煤礦 飛機場當K4點短路時簡化等值網絡圖如下： X1 K4X1K4 X2 X19X20 X18X1 = (1/2)0.480(100/1152) = 2.42 X18 = X4+X5/X6/X7/X8/X9 = 0.136X19 = X3+X10/X11/X12/X13/X14/X15/X16/X17 = 0.3X20 = X2+X18/X19 = 0.369Xf = X1/X20 = 0.32計算電機Xc=0.32(3000/1000)=0.96查運算曲線得：t=0s時，I4* = 1.118t=4s時，I”4* = 1.308I4 = I4* (SN/1.732Uav) = 1.118(3000/1.732115) = 16.84(kA)I”4 = I”4* (SN/1.732Uav) = 1.308(3000/1.732115) = 19.7(kA)取沖擊系數(shù)Kim=1.85，則：沖擊電流ich = 1.414KimI4 =1.4141.8519.7=101.4（kA）短路容量：Sk4 = IUk4 =16.84115 = 3354.19(MVA) Sk”4 = IUk4 =19.7115 = 3923.85(MVA)當K5點短路時簡化等值網絡圖如下： X18 X19X21K5 X5 K5X20 X20X18 = X1+X2 = 2.695 X19 = X3+X10/X11/X12/X13/X14/X15/X16/X17 = 0.3X20 = X5/X6/X7/X8/X9 = 0.136X21 = X4+X18/X19 = 0.27Xf = X20/X21 = 0.09計算電機Xc=0.09(3000/1000)=0.27查運算曲線得：短路電流I5=Uav /(1.732)=37/(1.7320.27)=79(kA)取沖擊系數(shù)Kim=1.85，則：沖擊電流ich = 1.414KimI5 =1.4141.8579=206（kA）短路容量：Sk5 = IUk5 =7937.5 = 5131.05(MVA)當K6點短路時簡化等值網絡圖如下：X18 X3 K6 X20 X21 K6 X20X19X18 = X1+X2 = 2.695 X19 = X4+X5/X6/X7/X8/X9 = 0.136X20 = 0.126X21 = X3+X18/X19 = 0.129Xf = X20/X21 = 0.063計算電機Xc=0.063(3000/1000)=0.189查運算曲線得：短路電流I6=Uav/(1.732)=10.5/(1.7320.189)=32(kA)取沖擊系數(shù)Kim=1.85，則：沖擊電流ich = 1.414KimI6 =1.4141.8532=83.72（kA）短路容量：Sk6 = IUk6 =3210.5 = 581.95(MVA)4. 短路電流計算結果表短路點編號基準電壓短路電流(kA)沖擊電流(kA)短路容量(MVA)t=0t=4sK11152.491.516.51495.96K237.59.125.5123.86592.34K310.546.212.95101.4840.19K411516.8419.751.543923.85K537.5792065131.05K610.53283.22581.95第五章 設備的選擇導體和電氣設備的選擇是電氣設計的主要內容之一。本章概括導體和電氣設備的一般選擇條件和校驗條件及其一般原則。根據(jù)電力部1980你頒發(fā)的設計規(guī)程，對于導體和電氣選擇設計的規(guī)定簡述如下：1. 應滿足正常運行、檢修、短路和電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；2. 應按當?shù)丨h(huán)境條件效核；3. 應力求技術先進和經濟合理；4. 選擇導體時應盡量減少品種；5. 擴建工程應盡量使新老電器型號一致；6. 選用的新產品，均應具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經正式堅定合格。第一節(jié) 電氣設備選擇的一般條件盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對他們的基本要求卻是一致的。電氣設備設備要能可靠地工作，必須按正常工作條件運行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。一、 按正常工作條件選擇電氣設備1. 額定電壓電氣設備所在電網的運行電壓因調壓或負荷變化，有時會高于電網的額定電壓，故所選電氣設備允許的最高工作電壓不得低于所接電網的最高運行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設備允許的最高工作電壓為設備額定電壓的1.11.5倍，而電氣設備所在電網的運行電壓波動，一般不超過電網額