電氣工程及其自動化畢業(yè)論文--110kv黃龍鋪變電站電氣一次設計及變壓器保護

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　110kV黃龍鋪變電站電氣一次設計及變壓器保護</p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級 </p><p>　　學 生 姓 名

2、 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　變電站作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經濟運行。本論文中待設計的變電站是一座降壓變電站，在系統(tǒng)中起著匯聚和分配電能的作用，擔負著向該地區(qū)工廠、農

3、村供電的重要任務。該變電站的建成，不僅增強了當?shù)仉娋W的網絡結構，而且為當?shù)氐墓まr業(yè)生產提供了足夠的電能，從而達到使本地區(qū)電網安全、可靠、經濟地運行的目的。</p><p>　　本論文《110kV黃龍鋪變電站電氣一次設計及變壓器保護》，首先通過對原始資料的分析及根據(jù)任務書中所提供的變壓器近、遠期容量選擇主變壓器，同時根據(jù)主接線的經濟可靠、運行靈活的要求，選擇了兩種待選主接線方案進行了技術比較，淘汰較差的方案，確定了

4、變電站電氣主接線方案。</p><p>　　其次進行短路電流計算，從三相短路計算中得到當短路發(fā)生在各電壓等級的母線時，其短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流的值。再根據(jù)計算結果及各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行主要電氣設備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器等）。</p><p>　　最后根據(jù)變壓器保護的原理及其常用保護的配置確定了一套變壓器微機保護。并繪制了電氣主接線圖、

5、電氣平面布置圖等相關設計圖紙。</p><p>　　關鍵詞： 電氣主接線設計  短路電流計算  電氣設備選擇  變壓器保護 設計圖紙</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　第一

6、章 緒論2</b></p><p>　　1.1 原始資料2</p><p>　　1.2 原始資料分析2</p><p>　　1.3 設計原則及要求3</p><p>　　1.4 設計內容3</p><p>　　第二章 主變壓器的選擇4</p><p>　　2.1 主變

7、臺數(shù)的確定4</p><p><b>　　2.2 小結5</b></p><p>　　第三章 電氣主接線的選擇6</p><p>　　3.1 選擇原則6</p><p>　　3.1.1 主接線設計的基本原則和要求6</p><p>　　3.1.2 主接線的基本形式和特點7<

8、/p><p>　　3.2 變電站各側主接線方案的擬定8</p><p>　　3.2.1 110kV側主接線方案8</p><p>　　3.2.2 10kV側主接線方案10</p><p><b>　　3.3 小結11</b></p><p>　　第四章 短路電流計算12</p&g

9、t;<p>　　4.1 短路計算的目的及假設12</p><p>　　4.2 短路電流計算的步驟13</p><p>　　4.3 短路電流計算及計算結果13</p><p>　　4.3.1 主變阻抗計算14</p><p>　　4.3.2 三相短路電流計算等值網絡圖14</p><p>　　

10、4.3.3 三相短路電流計算15</p><p><b>　　4.4小結17</b></p><p>　　第五章 導體和電氣設備的選擇18</p><p>　　5.1 電氣設備的選擇原則18</p><p>　　5.2 斷路器和隔離開關的選擇18</p><p>　　5.2.1 1

11、10kV側斷路器和隔離開關的選擇18</p><p>　　5.2.2 10kV側隔離開關和斷路器的選擇21</p><p>　　5.3 互感器的選擇24</p><p>　　5.3.1 電流互感器的選擇24</p><p>　　5.3.2 電壓互感器的選擇：27</p><p>　　5.4 母線的選擇

12、28</p><p>　　5.4.1 110kV側母線的選擇28</p><p>　　5.4.2 10kV側母線的選擇29</p><p><b>　　5.5小結29</b></p><p>　　第六章 變電站防雷設計及其配置31</p><p>　　6.1 避雷針的配置31<

13、;/p><p>　　6.2 避雷器的選擇32</p><p>　　6.2.1 110kV側32</p><p>　　6.2.2 10kV側32</p><p><b>　　6.3 小結33</b></p><p>　　第七章 高壓配電裝置及平面布置34</p><p

14、>　　7.1 設計原則與要求34</p><p>　　7.2 高壓配電裝置35</p><p><b>　　7.3 小結36</b></p><p>　　第八章 繼電保護裝置37</p><p>　　8.1 繼電保護裝置的任務37</p><p>　　8.2 110kV保護配置3

15、7</p><p>　　8.2.1 110kV進線保護配置37</p><p>　　8.2.2 110kV母線采用電流相位比較式母線差動保護37</p><p>　　8.3 35kV側保護配置38</p><p>　　8.4 10kV保護配置38</p><p>　　8.5 主變保護配置38</p&

16、gt;<p>　　第九章 結論40</p><p><b>　　致 謝41</b></p><p><b>　　參考文獻42</b></p><p><b>　　附 錄43</b></p><p><b>　　前言</b>

17、;</p><p>　　畢業(yè)設計是我們在校期間最后一次綜合訓練，它是從思維、理論以及動手能力方面對我們進行的一次較為全面的訓練，使我們綜合能力有一個整體的提高。通過畢業(yè)設計不但鞏固了我們的專業(yè)知識，還讓我們了解、熟悉了國家能源開發(fā)策略和有關的技術規(guī)程、規(guī)定、導則以及各種圖形、符號。它將為我們以后的學習、工作打下良好的基礎。</p><p>　　能源是社會生產力的重要基礎，隨著社會生產的不斷

18、發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來越多，在品種及構成上也發(fā)生了很大的變化，對于能源質量的要求也越來越高。電力是能源工業(yè)、基礎工業(yè)，在國家建設和國民經濟發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點。電能也是發(fā)展國民經濟的基礎，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同時瞬間完成的，須隨時保持功率平衡。要滿足國民經濟發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界發(fā)展規(guī)律。因此，做好電力規(guī)劃，加強電網建設

19、，就尤為重要。而變電站在改變或調整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用，它承擔著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的責任。110kV黃龍鋪變電站電氣一次及變壓器保護設計可以讓我對變電站有了一個初步的整體了解。該設計包括以下任務：1、主變壓器的選擇 2、電氣主接線的確定 3、短路電流計算 4、導體和電氣設備的選擇 5、防雷接地設計及布置 6、配電裝置設計 8、變壓器保護設計等。</p><p>&l

20、t;b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，承擔著在電能生產結束之后輸送和分配電能到達用戶端的任務。根據(jù)變電站電壓等級的不同，可以把變電站分為四類，包括樞紐變電站、中間變電站、地區(qū)變電站、終端變電站。而110kV變電站在我國電力系統(tǒng)中既可以擔任地區(qū)變電站的角色，又可以擔任終端變電站的角色。也由于變電站在電力系統(tǒng)中的重要位置，變電站的一次設計的可靠性尤為

21、重要。而變壓器的正常工作與否直接關系到整個變電站的正常工作，所以變壓器保護也是變電站設計中的一個重要環(huán)節(jié)。本次的課程設計是關于110kV黃龍鋪變電站的電氣一次和變壓器保護設計，必須認真分析所掌握的原始資料和數(shù)據(jù)，結合變電站設計中的一些原則和行業(yè)規(guī)范，拿出合理經濟可靠的設計方案。</p><p><b>　　1.1 原始資料</b></p><p>　　1）110kV出

22、線：最終規(guī)模6回，本期5回，預留1回。</p><p>　　2）10kV出線：最終規(guī)模30回，本期20回，預留10回。</p><p>　　3）主變容量、規(guī)模及主要參數(shù)</p><p>　　主變選用兩臺三相雙繞組有載調壓變壓器，組要參數(shù)如下：</p><p>　　容量：2×31.5MVA</p><p>　　

23、遠期容量：2×50MVA</p><p>　　4）系統(tǒng)短路阻抗（Sj=100MVA）</p><p>　　折算至110kV母線系統(tǒng)阻抗標幺值（不包括本主變）：X1*=0.038,X0*=0.029</p><p>　　5）110kV母線最大通過功率150MW</p><p>　　1.2 原始資料分析</p><p

24、>　　該變電站屬于終端變電站，也可以稱為地方變電站。110kV側與系統(tǒng)相連，為該變電站提供電源，10kV側與該地區(qū)的工廠及其他用戶相連，為他們提供所需要的電能。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃需要安裝兩臺近期容量為31.5MVA，遠期容量為50MVA，電壓等級為110kV/10kV的有載調壓變壓器。根據(jù)改變站在系統(tǒng)中的位置以及110kV側、10kV側出現(xiàn)回路數(shù)，可將110kV側采用雙母或單母分段的接線方式，而在10kV側，因為出線回路數(shù)太多，采用雙母

25、分段或單母分段帶旁母的接線方式來保證對該地區(qū)用戶供電的可靠性。</p><p>　　1.3 設計原則及要求</p><p>　　設計按照國家標準要求和有關設計技術規(guī)程進行，要求對用戶供電可靠、保證電能質量、接線簡單清晰、操作方便、運行靈活、投資少、運行費用低，．并且具有可擴建的方便性。要求如下：</p><p>　　1）進行負荷分析及變電所主變壓器容量、臺數(shù)和型號的

26、選擇。</p><p>　　2）進行電氣主接線的技術經濟比較，確定主接線的最佳方案。</p><p>　　3）計算短路電流，列出短路電流計算結果。</p><p>　　4）主要電氣設備的選則。</p><p>　　5）繪制變電所電氣平面布置圖、斷面圖，并對110kV、10kV配電裝置進行配置。</p><p>　　6）

27、變壓器保護設計。</p><p>　　7）變電站防雷設計及布置。</p><p><b>　　1.4 設計內容</b></p><p>　　本次設計的是一個降壓變電站，有兩個電壓等級：110kV和10kV。110kV側采用雙母接線或單母分段接線，最終的出線數(shù)是6回。10kV側采用雙母分段或單母分段帶旁母的接線方式，以保證近期20回出線及遠期30

28、回出線的供電可靠性。主變壓器容量為2×50MVA，110kV和10kV之間采用Yo／△—11連接方式。</p><p>　　本次設計所選用的變壓器有兩個出線端子，一側連接110kV，一側連接10kV。設計主要包括變電站的一次設計，并未涉及到具體的供電用戶，所以主接線的繪制難度就減小了。</p><p>　　第二章 主變壓器的選擇</p><p>　　2.

29、1 主變臺數(shù)的確定</p><p>　　待設計變電站在電力系統(tǒng)中的地位：</p><p>　　本變電站為一降壓變電站，在系統(tǒng)中起著匯聚和分配電能的作用，擔負著向該地區(qū)工廠、農村供電的重要任務，地位比較重要。該變電站的建成，不僅增強了當?shù)仉娋W的網絡結構，而且為當?shù)氐墓まr業(yè)生產提供了足夠的電能，從而達到使本地區(qū)電網安全、可靠、經濟地運行的目的。</p><p>　　待設

30、計變電站的建設規(guī)模：電壓等級為110kV/10kV，110kV側出線回路數(shù)為 5回，預留1回，10kV側出線回路數(shù)為20回，預留10回。 </p><p><b>　　主變選擇：</b></p><p>　　由第一章中原始資料可以知道，該變電站的設計中采用兩臺容量為50MVA的有載調壓變壓器擔任主變。在變電站運行過程中，兩臺變壓器同時運行，互為備用。</p>

31、;<p>　　1）變壓器容量：裝有兩臺變壓器的變電站，采用暗備用方式，當其中一臺主變因事故斷開，另一臺主變的容量應滿足全部負荷的70%，考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，則可保證80%負荷供電。</p><p>　　2）在110kV及以下電力系統(tǒng)中，一般選三相變壓器，采用降壓結構的線圈，排列成鐵芯—低壓—高壓線圈。</p><p>　　3）繞組數(shù)和接線組別的確定：</

32、p><p>　　該變電所有兩個電壓等級，所以選用雙繞組變壓器，連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行，110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0連接， 10kV采用Δ連接。</p><p>　　4）調壓方式的選擇：</p><p>　　普通型的變壓器調壓范圍小，僅為±5%，而且當調壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調壓）時，僅靠調整普通變壓器的分接頭方

33、法就無法滿足要求。另外，普通變壓器的調整很不方便，而有載調壓變壓器可以解決這些問題。它的調壓范圍較大，一般在15%以上，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)反送功率，要求母線電壓恒定，保證供電質量情況下，有載調壓變壓器，可以實現(xiàn)，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時，有載調壓可解決，因此選用有載調壓變壓器。</p><p>　　5）冷卻方式的選擇：</p><p>

34、　　主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻。考慮到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性，要求及維護工作量，首選自然風冷冷卻方式。</p><p>　　所以用兩臺SFSZ7—50000/110型有載調壓變壓器，采用暗備用方式，查變壓器的參數(shù)如下：</p><p>　　表2-1 變壓器技術數(shù)據(jù)</p><p><b>　　2

35、.2 小結</b></p><p>　　在本章中，根據(jù)本變電站的實際情況選擇了變電站的主變壓器：主變壓器為兩臺SFSZ7—50000/110型有載調壓變壓器。</p><p>　　第三章 電氣主接線的選擇</p><p><b>　　3.1 選擇原則</b></p><p>　　電氣主接線是變電站設計的首要

36、任務，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線方案的確定與電力系統(tǒng)及變電站運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并對電器設備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響，與變電站的安全運行密不可分。因此，主接線的設計必須正確處理好各方面的關系，全面分析論證，通過技術經濟比較，確定變電站主接線的最佳方案。</p><p>　　3.1.1 主接線設計的基本原則和要求</p><p>　　

37、變電站主接線的設計要求：</p><p><b>　　1）可靠性</b></p><p>　　供電可靠性是電力生產和分配的首要要求，電氣主接線的設計必須滿足這個要求。因為電能的發(fā)送及使用必須在同一時間進行，所以電力系統(tǒng)中任何一個環(huán)節(jié)故障，都將影響到整個電力系統(tǒng)的安全。供電可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，評估某個主接線圖的可靠性時，要充分考慮到變電站長期運行經驗。我國現(xiàn)

38、行設計規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經驗的總結，設計時應該予以遵循。 </p><p><b>　　2)靈活性 </b></p><p>　　電氣主接線不但在正常運行情況下能根據(jù)調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快的退出設備、切除故障，使停電時間最短、影響范圍最小，并在檢修設備時能保證檢修人員的安全。 </p&

39、gt;<p>　　3)操作應盡可能簡單、方便 </p><p>　　電氣主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能不僅不能滿足運行方式的需要，還會給運行造成不便，或造成不必要的停電。</p><p><b>　　4)經濟性 </b><

40、;/p><p>　　主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上—，還應使投資和年運行費用最小，占地面積最少，使變電站盡快的發(fā)揮經濟效益。 </p><p>　　5)應具有擴建的可能性</p><p>　　由于我國經濟的高速發(fā)展，電力負荷增加很快，因此，在選擇主接線時，應考慮到有擴建的可能性。</p><p>　　變電站主接線設計原則：</p

41、><p>　　1)變電站的高壓側接線，應盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線方式，在滿足繼電保護的要求下，也可以在地區(qū)線路上采用分支接線，但在系統(tǒng)主干網上不得采用分支接線。 </p><p>　　2)在6-10kV配電裝置中，出線回路數(shù)不超過5回時，一般采用單母線接線方式，出線回路數(shù)在6回及以上時，采用單母分段接線，當短路電流較大，出線回路較多，功率較大，出線需要帶電抗器時，可采用雙母線接

42、線。 </p><p>　　3)在35-66kV配電裝置中，當出線回路數(shù)不超過3回時，一般采用單母線接線，當出線回路數(shù)為4～8回時，一般采用單母線分段接線，若接電源較多、出線較多、負荷較大或處于污穢地區(qū)，可采用雙母線接線。</p><p>　　4)在110-220kV配電裝置中，出線回路數(shù)不超過2回時，采用單母線接線；出線回路數(shù)為3～4回時，采用單母線分段接線；出線回路數(shù)在5回及以上

43、，或當“0—220kV配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)在4回及以上時，一般采用雙母線接線。</p><p>　　5)當采用SF6等性能可靠、檢修周期長的斷路器，以及更換迅速的手車式斷路器時，均可不設旁路設施。 </p><p>　　總之，以設計原始材料及設計要求為依據(jù)，以有關技術規(guī)程為標準，結合具體工作的特點，準確的基礎資料，全面分析，做到在設計過程中既應用了先進技術，又滿足經濟實用

44、的要求。</p><p>　　3.1.2 主接線的基本形式和特點</p><p>　　主接線的基本形式可分兩大類：有匯流母線的接線形式和無匯流母線的接線形式。在電廠或變電站的進出線較多時（一般超過4回），為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰、運行方便、有利于安裝和擴建。缺點是有母線后配電裝置占地面積較大，使斷路器等設備增多。無匯流母線的接線使用開關電器少，占地面

45、積少，但只適用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的電廠和變電站。</p><p>　　有匯流母線的主接線形式包括單母線和雙母線接線。單母線又分為單母線無分段、單母線有分段、單母線分段帶旁路母線等形式；雙母線又分為雙母線無分段、雙母線有分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線等方式。</p><p>　　3.2 變電站各側主接線方案的擬定</p><p>　　在對原始資料分

46、析的基礎上，結合對電氣主接線的可靠性、靈活性、及經濟性等基本要求，綜合考慮在滿足技術要求、經濟政策的前提下，努力設計出技術先進、供電可靠安全、經濟合理的主接線方案。</p><p>　　供電可靠性是變電所的首要問題，主接線的設計，首先應保證變電所能滿足負荷的需要，同時要保證供電的可靠性。變電所主接線可靠性擬從以下幾個方面考慮：</p><p>　　1）斷路器檢修時，不影響連續(xù)供電；<

47、/p><p>　　2）線路、斷路器或母線故障及在母線檢修時，造成饋線停運的回數(shù)多少和停電時間長短，能否滿足重要的I、II類負荷對供電的要求；</p><p>　　3）變電所有無全所停電的可能性；</p><p>　　主接線還應具有足夠的靈活性，能適應多種運行方式的變化，并且在檢修、事故等特殊運行狀態(tài)下操作方便，高度靈活，檢修安全，擴建發(fā)展方便。</p>&

48、lt;p>　　主接線的可靠性與經濟性應綜合考慮，辯證統(tǒng)一，在滿足技術要求前提下，盡可能投資省、占地面積小、電能損耗少、年費用（投資與運行）為最小。</p><p>　　3.2.1 110kV側主接線方案</p><p>　　A方案：雙母線分段接線</p><p>　　圖3-1 雙母分段接線方式</p><p><b>　　

49、B方案：雙母線接線</b></p><p>　　圖3-2 雙母線接線方式</p><p><b>　　分析:</b></p><p>　　A方案的主要優(yōu)缺點：</p><p>　　1）縮小了母線故障的停電范圍；</p><p>　　2）每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電

50、源和出線回路均勻的分布在兩段工作母線上；</p><p>　　3）可靠性較雙母線接線有所提高，當一段工作母線發(fā)生故障時，只需部分短時停電，而不需要全部短時停電；</p><p>　　4）在任何時候都有備用母線；</p><p>　　5）較雙母接線增加了兩臺斷路器，投資加大。 </p><p>　　B方案的主要優(yōu)缺點： </p

51、><p>　　1）檢修母線時，電源和出線可以繼續(xù)工作，不會中斷對用戶的供電；</p><p>　　2）檢修任一母線隔離開關時，只需斷開該回路；</p><p>　　3）工作母線發(fā)生故障后，所有回路能迅速恢復供電；</p><p>　　4）可利用母聯(lián)開關代替出線開關；</p><p><b>　　5）便于擴建；&l

52、t;/b></p><p>　　6）雙母線接線設備較多，配電裝置復雜，投資、占地面積較大,運行中需要隔離開關切斷電路,容易引起誤操作.</p><p><b>　　7）經濟性差</b></p><p><b>　　結論:</b></p><p>　　A方案一般適用于較高電壓等級及回路數(shù)多的配電

53、裝置中，具有很高的可靠性和靈活性；B方案一般適用于110kV出線為5回及以上或者在系統(tǒng)中居重要位置裝置中。綜合比較A、B兩方案，并考慮本變電站110kV進出線最終規(guī)模共6回，且在系統(tǒng)中地位比較重要，所以選擇A方案雙母分段接線為110kV側主接線方案。</p><p>　　3.2.2 10kV側主接線方案</p><p>　　A方案：雙母接線如圖3-2所示</p><p

54、>　　B方案：單母分段帶旁母接線</p><p>　　圖3-3 單母分段帶旁母接線方式</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　A方案的主要優(yōu)缺點：</p><p>　　1）檢修母線時，電源和出線可以繼續(xù)工作，不會中斷對用戶的供電；</p><p>　　2）檢修任一

55、母線隔離開關時，只需斷開該回路；</p><p>　　3）工作母線發(fā)生故障后，所有回路能迅速恢復供電；</p><p>　　4）可利用母聯(lián)開關代替出線開關；</p><p><b>　　5）便于擴建；</b></p><p>　　6）雙母線接線設備較多，配電裝置復雜，投資、占地面積較大,運行中需要隔離開關切斷電路,容易引

56、起誤操作.</p><p><b>　　7）經濟性差</b></p><p>　　B方案的主要優(yōu)缺點：</p><p>　　1）檢修斷路器時，不致中斷回路供電；</p><p>　　2）旁路母線與各出現(xiàn)回路相連，大大增加了主接線的可靠性；</p><p>　　3）采用專用旁路斷路器接線，簡化了檢修

57、出線斷路器的倒閘操作；</p><p>　　4）帶專用旁路斷路器的接線多裝設了價高的斷路器及隔離開關，增加了設備投資。</p><p><b>　　結論：</b></p><p>　　A方案適用于中小電廠的發(fā)電機電壓配電裝置及變電站6～10kV配電裝置中進出線回路較多時，提高供電的可靠性；B方案適用于出線回路數(shù)多，又不允許長期停電的線路中。綜合

58、比較A、B方案，考慮到該側雖然電壓等級不高，但是出線回路數(shù)太多，需要保證其供電可靠性和經濟性，所以采用B方案單母分段帶旁母接線為10kV側主接線方案。</p><p><b>　　3.3 小結</b></p><p>　　本章通過對原始資料的分析及根據(jù)主接線的經濟可靠、運行靈活的要求，選擇了兩種待選主接線方案進行了經濟技術比較，淘汰較差的方案，確定了變電站電氣主接線方

59、案，即10kV電壓等級側采用較可靠的單母分段帶旁母接線方式，110kV電壓等級側采用雙母分段接線的接線方式。</p><p>　　第四章 短路電流計算</p><p>　　4.1 短路計算的目的及假設</p><p>　　一、短路電流計算的目的</p><p>　　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

60、路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。</p><p>　　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、可靠地工作，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。</p><p>　　3、在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。</p><p>　　4、在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短

61、路時的短路電流為依據(jù)。</p><p>　　5、按接地裝置的設計，也需用短路電流。</p><p>　　二、短路電流計算的一般規(guī)定</p><p>　　1、驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，

62、而不應僅按在切換過程中可能并列運行的接線方式。</p><p>　　2、選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。</p><p>　　3、選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。</p><p>　　4、導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開

63、斷電流一般按三相短路驗算。</p><p>　　三、短路計算基本假設</p><p>　　1、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；</p><p>　　2、所有電源的電動勢相位角相同；</p><p>　　3、電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；</p><p>　　4、不考慮短路點的

64、電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；</p><p>　　5、元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；</p><p>　　6、系統(tǒng)短路時是金屬性短路。</p><p>　　4.2 短路電流計算的步驟</p><p>　　目前在電力變電站建設工程設計中，計算短路電流的方法通常是采用實用曲線法，其步驟如下：</p>&l

65、t;p>　　1、選擇要計算短路電流的短路點位置；</p><p>　　2、按選好的設計接線方式畫出等值電路圖網絡圖；</p><p>　　1）在網絡圖中，首選去掉系統(tǒng)中所有負荷之路，線路電容，各元件電阻；</p><p>　　2）選取基準容量Sj 和基準電壓Uj（一般取各級的平均電壓）；</p><p>　　3）將各元件電抗換算為同一基

66、準值的標么電抗；</p><p>　　4）由上面的推斷繪出等值網絡圖；</p><p>　　3、對網絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，即轉移電抗；</p><p><b>　　4、求其計算電抗；</b></p><p>　　5、由運算曲線查出短路電流的標么值；

67、</p><p>　　6、計算有名值和短路容量；</p><p>　　7、計算短路電流的沖擊值；</p><p>　　1）對網絡進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。</p><p>　　標幺值：I*"= I"/ Ij</p>

68、<p>　　有名值：I"= I*"*Ij</p><p>　　2）計算短路容量，短路電流沖擊值</p><p>　　短路容量：S=√3Uj *I"</p><p>　　短路電流沖擊值：Ich=√2Kch* I"</p><p>　　8、繪制短路電流計算結果表</p><

69、p>　　4.3 短路電流計算及計算結果</p><p>　　等值網絡制定及短路點選擇：根據(jù)前述的步驟，根據(jù)此次所要設計的變電所的主接線方式，主接線圖所對應的等值網絡圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 等值網絡圖</p><p>　　圖中所示的d1和d2點為選擇的短路點，由于考慮到在短路電流計算中存在總的短路電流，故而在110kV出線側選擇

70、短路點d3，在變壓器與110kV側相連的線路上選擇短路點d4、與10kV側相連的線路上選擇短路點d5,在10kV出線側選擇短路點d6。計算時，選取基準容量 Sj=100MVA，由于在電力工程中，工程上習慣性標準一般選取基準電壓Uj=Uav=1.05Ue，故而該變電所中的兩個電壓等級的基準電壓分別為10.5kV、115kV。</p><p>　　4.3.1 主變阻抗計算</p><p>　

71、　主變選取的是兩臺型號為SFPZ7-50000/110的有載調壓變壓器，兩臺變壓器的阻抗相等。</p><p>　　XT1=XT2=UK%/100* Sj/SN=10.5/100*100/50=0.21</p><p>　　4.3.2 三相短路電流計算等值網絡圖</p><p>　　圖4-2 三相短路等值網絡圖 </p><p>　　說明

72、：短路點d3位于110kV側出線上，d4點位于110kV側與變壓器相連的線路上， d5點位于10kV側與變壓器相連的線路上，d3點位于10kV側出線上。</p><p>　　4.3.3 三相短路電流計算</p><p>　　當系統(tǒng)發(fā)生三相對稱短路時，系統(tǒng)的阻抗標幺值為0.038，沖擊系數(shù)Kch=1.8。</p><p>　　1）d1點發(fā)生短路，等值網絡圖

73、為</p><p>　　d1點短路時，總阻抗為X∑1=0.038//0.105=0.028</p><p>　　短路電流標幺值I1*"=1/ X∑1=35.714</p><p>　　110kV側基準電流Ij=Sj/√3Uj=100/√3*115=0.502 KA</p><p>　　d1點短路電流I1"= I1*&quo

74、t;*Ij=35.714*0.502=17.929 KA</p><p>　　沖擊電流Ich1=√2Kch* I1"=√2*1.8*17.929=45.642 KA</p><p>　　短路容量S1=√3Uj *I1"=3571.203 MVA</p><p>　　根據(jù)d1點短路電流計算可知：</p><p>　　d3點短

75、路電流I3"= I3*"*Ij/5=3.585 KA</p><p>　　沖擊電流Ich3= √2Kch* I3"=√2*1.8*3.585=9.128 KA</p><p>　　短路容量S3=√3Uj *I3"=714.241 MVA</p><p>　　d4點短路電流I4"= I4*"*Ij/2=8.9

76、65 KA</p><p>　　沖擊電流Ich4= √2Kch* I4"=√2*1.8*8.965=22.821 KA</p><p>　　短路容量S4=√3Uj *I4"=1785.602 MVA</p><p>　　2)d2點發(fā)生短路時等值網絡圖為</p><p>　　d2點短路時，總阻抗為X∑2=0.038+0.10

77、5=0.143</p><p>　　短路電流標幺值I1*"=1/ X∑2=6.993</p><p>　　10kV側基準電流Ij=Sj/√3Uj=100/√3*10.5=5.499 KA</p><p>　　d2點短路電流I2"= I2*"*Ij=38.452 KA</p><p>　　沖擊電流Ich2=√2Kc

78、h* I2"=97.882 KA</p><p>　　短路容量S2=√3Uj *I2"=699.309 MVA</p><p>　　根據(jù)d2點短路電流計算可知：</p><p>　　d5點短路電流I5"= I5*"*Ij/2=19.226 KA</p><p>　　沖擊電流Ich5= √2Kch* I5

79、"=48.941 KA</p><p>　　短路容量S5=√3Uj *I5"=349.655 MVA</p><p>　　d6點短路電流I6"= I6*"*Ij/20=1.923 KA</p><p>　　沖擊電流Ich6= √2Kch* I6"=4.894 KA</p><p>　　短路容量

80、S6=√3Uj *I6"=34.966 MVA</p><p>　　短路電流計算結果如表4-1所示</p><p><b>　　4.4小結</b></p><p>　　短路電流是校驗導體和電氣設備熱穩(wěn)定性的重要條件，短路電流計算結果是選擇導體和電氣設備的重要參數(shù)，同時繼電保護的靈敏度也是用它來校驗的。所以短路電流計算的正確性，對整個變

81、電站的設計至關重要，也最能體現(xiàn)出整個變電站設計的經濟性。</p><p>　　第五章 導體和電氣設備的選擇</p><p>　　5.1 電氣設備的選擇原則</p><p>　　電氣裝置中的載流導體和電氣設備，在正常運行和短路狀態(tài)時，都必須安全可靠地運行。為了保證電氣裝置的可靠性和經濟性，必須正確地選擇電氣設備和載流導體。各種電氣設備選擇的一般程序是：先按正常工作條

82、件選擇出設備，然后按短路條件校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。</p><p>　　電氣設備與載流導體的選擇設計，必須執(zhí)行國家有關的技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和為今后的發(fā)展擴建留有一定余地。</p><p>　　電氣設備選擇的一般要求包括：</p><p>　　1、應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；</

83、p><p>　　2、應按當?shù)丨h(huán)境條件（如海拔、大氣污染程度和環(huán)境溫度等）校核；</p><p>　　3、應力求技術先進和經濟合理；</p><p>　　4、與整個工程的建設標準應協(xié)調一致；</p><p>　　5、同類設備應減少品種，以減少備品備件，方便運行管理；</p><p>　　6、擴建工程應盡量使新老電器型號一致；

84、</p><p>　　7、選用的新產品，均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經正式鑒定合格.在特殊情況下，選用未經正式鑒定的新產品是，應經上級批準。</p><p>　　8、按短路條件來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p>　　9、驗算導體和110kV以下電纜短路熱穩(wěn)定時，所有的計算時間，一般采用主保護的動作時間加相應的斷路器全分閘時間；而電器的計算時間一般采用后備保護動作時

85、間加相應的斷路器全分閘時間；斷路器全分閘時間包括斷路器固有分閘時間和電弧燃燒時間。</p><p>　　5.2 斷路器和隔離開關的選擇</p><p>　　5.2.1 110kV側斷路器和隔離開關的選擇</p><p>　　1）d1點短路時的短路參數(shù)：</p><p>　　I1"= 17.929 KA,Ich1=45.642 KA

86、, Ue=110 kV</p><p>　　最大持續(xù)工作電流Imax1=1.05PN/√3UN =1.05*50/(√3*110)=0.276 KA</p><p>　　根據(jù)上述參數(shù)選擇110kV側母聯(lián)斷路器為：</p><p>　　查設備手冊試選型號為SW4-110/1000戶外少油斷路器，其參數(shù)如下表所示。</p><p>　　動穩(wěn)定校驗

87、:Ies>Ish(極限電流>沖擊電流)</p><p>　　即:55 KA>45.642 KA 動穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p><p>　　即：It2*t=212*5=2205 MVA </p><p>　　Qk= I"*t=17.9292*1.55=

88、498.246 MVA</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗合格。</b></p><p><b>　　隔離開關的選擇：</b></p><p>　　Ue=110 kV   Imax1=276 A</p><p>　　查設備手冊試選GW4-110型隔離開關，參數(shù)如下：

89、</p><p>　　動穩(wěn)定校驗：Ies>Ish 即:50 KA>45.642 KA </p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p><p>　　即：It2*t=202*4=1600 MVA </p>&

90、lt;p>　　Qk= I"*t=17.9292*1.55=498.246 MVA</p><p>　　綜上可知，動、熱穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　2）d3點短路時的短路參數(shù)：</p><p>　　I1"= 3.585 KA,Ich1=9.128 KA, Ue=110 kV</p><p>　　最大持續(xù)工作電流

91、Imax1=1.05PN/（5*√3UN ）=0.055KA</p><p>　　根據(jù)上述參數(shù)選擇110kV側出線斷路器為：</p><p>　　查設備手冊試選型號為SW4-110G斷路器，其參數(shù)如下表所示：</p><p>　　動穩(wěn)定校驗:Ies>Ish(極限電流>沖擊電流)</p><p>　　即:55 KA>9.128

92、 KA 動穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p><p>　　即：It2*t=212*5=2205 MVA </p><p>　　Qk= I"*t=3.5852*1.55=19.921 MVA</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗合格。</b></p

93、><p><b>　　隔離開關的選擇：</b></p><p>　　Ue=110 kV   Imax1=55 A</p><p>　　查設備手冊試選GW4-110型隔離開關，參數(shù)如下：</p><p>　　動穩(wěn)定校驗：Ies>Ish 即: 50 KA>9.128 KA

94、 </p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p><p>　　即：It2*t=202*4=1600 MVA </p><p>　　Qk= I"*t=3.5852*1.55=19.921 MVA</p><p>　

95、　綜上可知，動、熱穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　3）d4點短路時的短路參數(shù)：</p><p>　　I1"= 8.965 KA,Ich1=22.821 KA, Ue=110 kV</p><p>　　最大持續(xù)工作電流Imax1=1.05PN/（2*√3UN ）=0.138 KA</p><p>　　根據(jù)上述參數(shù)選擇110kV側與

96、變壓器相連線路的斷路器為：</p><p>　　查設備手冊試選型號為SW4-110G斷路器，其參數(shù)如下表所示：</p><p>　　動穩(wěn)定校驗:Ies>Ish(極限電流>沖擊電流)</p><p>　　即:50 KA>22.821 KA 動穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk&l

97、t;/p><p>　　即：It2*t=212*5=2205 MVA </p><p>　　Qk= I"*t=8.9652*1.55=124.575 MVA</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗合格。</b></p><p><b>　　隔離開關的選擇：</b></p><

98、;p>　　Ue=110 kV   Imax1=138 A</p><p>　　查設備手冊試選GW4-110型隔離開關，參數(shù)如下：</p><p>　　動穩(wěn)定校驗：Ies>Ish 即: 50 KA>22.821 KA </p

99、><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p><p>　　即：It2*t=202*4=1600 MVA </p><p>　　Qk= I"*t=8.9652*1.55=124.575 MVA</p><p>　　綜上可知，動、熱穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　5.2.2 10kV側隔離開關和

100、斷路器的選擇</p><p>　　1）d2點短路時的短路參數(shù)：</p><p>　　I1"= 38.452 KA,Ich1=97.882 KA, Ue=10 kV</p><p>　　最大持續(xù)工作電流Imax1=1.05PN/√3UN =1.05*50/(√3*10)=3.031 KA</p><p>　　根據(jù)上述參數(shù)選擇10kV側

101、母聯(lián)斷路器為：</p><p>　　查設備手冊試選型號為ZN-10/3150-40斷路器，其參數(shù)如下表所示：</p><p>　　動穩(wěn)定校驗:Ies>Ish(極限電流>沖擊電流)</p><p>　　即:100 KA>97.882 KA 動穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk&l

102、t;/p><p>　　即：It2*t=402*2=3200 MVA </p><p>　　Qk= I"*t=38.4522*2=2957.11 MVA</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗合格。</b></p><p><b>　　隔離開關的選擇：</b></p><p

103、>　　Ue=110 kV   Imax1=3031 A</p><p>　　查設備手冊試選GN2-10G/3150型隔離開關，參數(shù)如下：</p><p>　　動穩(wěn)定校驗：Ies>Ish 即: 125 KA>97.882 KA &

104、lt;/p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p><p>　　即：It2*t=502*2=5000 MVA </p><p>　　Qk= I1"*t=38.4522*2=2957.11 MVA</p><p>　　綜上可知，動、熱穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　2）d5點短路時的短路參數(shù)

105、：</p><p>　　I1"= 19.226 KA,Ich1=48.941 KA, Ue=10 kV</p><p>　　最大持續(xù)工作電流Imax1=1.05PN/（2*√3UN ）=1.516 KA</p><p>　　根據(jù)上述參數(shù)選擇10kV側出線斷路器為：</p><p>　　查設備手冊試選型號為ZN12-10/1600斷路

106、器，其參數(shù)如下表所示：</p><p>　　動穩(wěn)定校驗:Ies>Ish(極限電流>沖擊電流)</p><p>　　即:80 KA>48.941 KA 動穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p><p>　　即：It2*t=31.52*3=2976.75 MVA </p

107、><p>　　Qk= I1"*t=19.2262*1.55=572.941 MVA</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗合格。</b></p><p><b>　　隔離開關的選擇：</b></p><p>　　Ue=10 kV   Imax1=1516 A<

108、;/p><p>　　查設備手冊試選GN2-10/2000-85型隔離開關，參數(shù)如下：</p><p>　　動穩(wěn)定校驗：Ies>Ish 即: 85 KA>48.941 KA </p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p&

109、gt;<p>　　即：It2*t=512*5=13005 MVA </p><p>　　Qk= I1"*t=19.2262*1.55=572.941 MVA</p><p>　　綜上可知，動、熱穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　3）d6點短路時的短路參數(shù)：</p><p>　　I1"= 1.923 KA,

110、Ich1=4.894 KA, Ue=10 kV</p><p>　　最大持續(xù)工作電流Imax1=1.05PN/（20*√3UN ）=0.152 KA</p><p>　　根據(jù)上述參數(shù)選擇10kV側與變壓器相連線路的斷路器為：</p><p>　　查設備手冊試選型號為ZW2-10斷路器，其參數(shù)如下表所示：</p><p>　　動穩(wěn)定校驗:Ies

111、>Ish(極限電流>沖擊電流)</p><p>　　即:80 KA>4.894 KA 動穩(wěn)定校驗合格。</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p><p>　　即：It2*t=31.52*4=3936 MVA </p><p>　　Qk= I1"*t=1.9232*1.55=5.7

112、32 MVA</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗合格。</b></p><p><b>　　隔離開關的選擇：</b></p><p>　　Ue=10 kV   Imax1=152 A</p><p>　　查設備手冊試選GN8-10/200型隔離開關，參數(shù)如下：<

113、;/p><p>　　動穩(wěn)定校驗：Ies>Ish 即: 25.5 KA>4.894 KA </p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2*t> Qk</p><p>　　即：It2*t=102*5=500 MVA </p><

114、;p>　　Qk= I1"*t=1.9232*1.55=5.732 MVA</p><p>　　5.3 互感器的選擇</p><p>　　5.3.1 電流互感器的選擇</p><p>　　在強電系統(tǒng)中，電流互感器的二次側一般選擇為5A。</p><p>　　按額定電流大小選擇電流互感器時，額定電流IN= PN/√3UN 。&l

115、t;/p><p>　　由電流互感器在電氣主接線中的配置原則可知，為了滿足測量和保護裝置的需要，變壓器、出線、母線分段及母連斷路器、旁路斷路器等回路中均設有電流互感器。對于中性點直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對于中性點非直接接地系統(tǒng)，依據(jù)保護、測量與電能計量要求按兩相或三相配置。</p><p>　　選擇合適的電流互感器后，要對其分別進行動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定校驗。</p><p

116、>　　動穩(wěn)定校驗包括由同一相的電流相互作用產生的內部電動力校驗，以及不同相的電流相互作用產生的外部電動力校驗。多匝式一次繞組主要經受內部電動力；單匝式一次繞組不存在內部電動力，則電動力穩(wěn)定性為外部電動力決定。在本次設計中，采用的均為多匝式一次繞組，故需校驗的是內部電動力。校驗式為</p><p>　　Ies>Ish或√2 KesI1N>Ish</p><p>　　Ies

117、、 Kes — 分別為電流互感器動穩(wěn)定電流及動穩(wěn)定電流倍數(shù)。</p><p>　　只對本身帶有一次回路導體的電流互感器進行熱穩(wěn)定校驗。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來表示，熱穩(wěn)定校驗式為</p><p>　　It2 > Qk或（KtI1N）2 > Qk</p><p>　　It - 1s允許通過的熱穩(wěn)定

118、電流 Kt - 一次額定電流I1N的倍數(shù)</p><p>　　1、110kV側電流互感器</p><p>　　1）110kV側母聯(lián)斷路器處</p><p>　　IN= PN/√3UN=50/(√3*110)=262.86 A Ue=110 kV</p><p>　　參考以上計算結果選?。篖—110，300/5，其參數(shù)如表中所示：&l

119、t;/p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　√2 KesI1N>Ish 即√2 KesI1N=√2 *262.86*179=66.541KA</p><p>　　Ish =45.642KA </p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗合格。</b></p>

120、<p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　?。↘tI1N）2 > Qk 即（KtI1N）2 =（70*262.86）2=338.56 (KA)2S</p><p>　　Qk =It2 =17.9292=321.45 (KA)2S</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗合格。</b><

121、/p><p>　　2）110kV出線聯(lián)斷路器處</p><p>　　IN= PN/√3*5UN=52.38 A Ue=110 kV</p><p>　　參考以上計算結果選?。篖—110，50-200/5，其參數(shù)如表中所示：</p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　

122、√2 KesI1N>Ish 即√2 KesI1N=√2 *52.38*179=13.260 KA</p><p>　　Ish =9.128 KA </p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗合格。</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　?。↘tI1N）2 &