畢業(yè)論文35kv降壓變電站設計

1、<p>　　存檔編號 </p><p><b>　　華北水利水電大學</b></p><p>　　North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power</p><p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b><

2、;/p><p>　　題目 </p><p>　　學 院 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　姓 名 </p><p>

3、;　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　完成時間 </p><p><b>　　教務處制</b></p><p><b>　　獨立完成與誠信聲明</b&

4、gt;</p><p>　　本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設計（論文）是本人在指導教師的指導下，獨立工作所取得的成果并撰寫完成的，鄭重確認沒有剽竊、抄襲等違反學術道德、學術規(guī)范的侵權行為。文中除已經標注引用的內容外，不包含其他人或集體已經發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。</p><p>

5、;　　畢業(yè)設計（論文）作者簽名： 指導導師簽名： </p><p>　　簽字日期： 簽字日期：</p><p>　　畢業(yè)論文版權使用授權書</p><p>　　本人完全了解華北水利水電學院有關保管、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定。特授權華北水利水電學院可以將畢業(yè)設計（論文）的全部或部分內容公開和編入

6、有關數(shù)據(jù)庫提供檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段復制、保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關部門或機構送交畢業(yè)設計（論文）原件或復印件和電子文檔（涉密的成果在解密后應遵守此規(guī)定）。</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）作者簽名： 導師簽名：</p><p>　　簽字日期： 簽字日期：</

7、p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要：- 1 -</b></p><p>　　Abstract：- 2 -</p><p>　　第一章 概述- 3 -</p><p>　　1.1周邊情況- 3 -</p><p>

8、　　1.2地區(qū)氣象條件- 3 -</p><p>　　1.3基本要求- 3 -</p><p>　　1.4設計內容及步驟- 4 -</p><p>　　第二章 負荷統(tǒng)計和無功補償?shù)挠嬎? 5 -</p><p>　　2.1 負荷分析- 5 -</p><p>　　2.2負荷計算- 5 -</p>

9、<p>　　2.3 無功補償設計- 8 -</p><p>　　2.3.1 無功補償?shù)囊饬x- 8 -</p><p>　　2.3.2無功補償方式的選擇- 8 -</p><p>　　2.3.3 無功補償?shù)姆桨? 9 -</p><p>　　第三章 變電站電氣主接線的設計- 11 -</p><p&g

10、t;　　3.1變電站電氣主接線的設計- 11 -</p><p>　　3.1.1主接線設計的依據(jù)- 11 -</p><p>　　3.1.2主接線設計的基本要求- 11 -</p><p>　　3.1.3變電站主接線設計的基本原則- 11 -</p><p>　　3.1.4變電站10kV側短路電流的限制- 12 -</p>

11、;<p>　　3.1.5主接線中的設備配置- 12 -</p><p>　　3.2主接線設計- 13 -</p><p>　　3.2.1電路的設計- 13 -</p><p>　　第四章 變電站主變壓器的選擇- 19 -</p><p>　　4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇- 19 -</p><p>

12、;　　4.2主變阻抗及調壓方式選擇- 19 -</p><p>　　4.2.1主變阻抗的選擇- 19 -</p><p>　　4.2.2.調壓方式的選擇- 19 -</p><p>　　4.3 主變壓器選擇- 20 -</p><p>　　4.4站用變壓器的選擇- 21 -</p><p>　　4.4.1 站

13、用電的作用及計算- 21 -</p><p>　　4.4.2 站用變壓器的選擇- 21 -</p><p>　　第五章 短路電流計算- 23 -</p><p>　　5.1短路電流的基本知識- 23 -</p><p>　　5.1.1 產生短路的原因和短路的定義- 23 -</p><p>　　5.1.2 短

14、路的種類- 23 -</p><p>　　5.1.3 短路電流計算的目的- 23 -</p><p>　　5.2短路電流計算的方法和條件- 24 -</p><p>　　5.2.1短路電流計算方法- 24 -</p><p>　　5.2.2短路電流計算條件- 25 -</p><p>　　5.3短路電流的計算

15、- 25 -</p><p>　　5.3.1計算三相短路電流的近似公式- 25 -</p><p>　　5.3.2短路電流計算- 26 -</p><p>　　第六章 電氣設備的選擇- 30 -</p><p>　　6.1電氣設備選擇的原則及條件- 30 -</p><p>　　6.1.1電氣設備選擇的原則

16、- 30 -</p><p>　　6.1.2電氣設備選擇的條件- 30 -</p><p>　　6.2隔離開關的選擇- 32 -</p><p>　　6.2.1 35kv側斷路器選擇- 32 -</p><p>　　6.2.2 10kv側斷路器選擇- 33 -</p><p>　　6.3 隔離開關的選擇- 3

17、4 -</p><p>　　6.3.1 35kv側隔離開關的選擇- 34 -</p><p>　　6.3.2 10kv側隔離開關選擇- 35 -</p><p>　　6.4母線的選擇及校驗- 35 -</p><p>　　6.4.1母線導體選擇的一般要求- 35 -</p><p>　　6.4.2 35kV母線

18、的選擇- 36 -</p><p>　　6.4.3 10kV母線的選擇- 38 -</p><p>　　6.4.4母線選擇結果- 38 -</p><p>　　6.5 互感器的選擇- 39 -</p><p>　　6.5.1電流互感器的選擇- 39 -</p><p>　　6.5.2 電壓互感器的選擇- 3

19、9 -</p><p>　　6.6 熔斷器的選擇- 40 -</p><p>　　6.6.1 熔斷器概述- 40 -</p><p>　　6.6.2 35kV側熔斷器的選擇- 40 -</p><p>　　6.6.3 10kV側熔斷器的選擇- 40 -</p><p>　　6.7 配電裝置的選擇- 41 -&

20、lt;/p><p>　　6.7.1 配電裝置概述- 41 -</p><p>　　6.7.2 35kV屋外配電裝置- 41 -</p><p>　　6.7.3 10kV高壓開關柜- 41 -</p><p>　　第七章 繼電保護的設置- 43 -</p><p>　　7.1 電力變壓器保護- 43 -</p

21、><p>　　7.1.1 電力變壓器保護概述- 43 -</p><p>　　7.1.2 電力變壓器縱差保護接線- 43 -</p><p>　　7.1.3 縱差動保護的整定計算- 43 -</p><p>　　7.1.4 變壓器的瓦斯保護- 45 -</p><p>　　7.1.5 過電流保護- 45 -<

22、;/p><p>　　7.2 母線保護- 46 -</p><p>　　7.3 變電站的防雷保護- 46 -</p><p>　　7.3.1變電站防雷概述- 46 -</p><p>　　7.3.2 避雷針的選擇- 47 -</p><p><b>　　致謝- 50 -</b></p&

23、gt;<p>　　參考文獻- 51 -</p><p><b>　　附錄- 52 -</b></p><p>　　英文原文:- 52 -</p><p>　　中文翻譯:- 55 -</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　隨著電力

24、行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對電力供應的要求越來越高，特別是供穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性。然而電網的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電站的合理設計和配置。一個典型的變電站要求變電設備運行可靠、操作靈活、經濟合理、擴建方便。出于這幾方面的考慮，本論文設計了一個35kV降壓變電站,此變電站有兩個電壓等級，一個是35kV，一個是10kV。同時對于變電站內的主設備進行合理的選型。本設計選擇選擇兩臺主變壓器，其他設備如斷路器，隔離開關，電流互感器，電壓互感

25、器，無功補償裝置和繼電保護裝置等等也按照具體要求進行選型、設計和配置，力求做到運行可靠，操作簡單、方便，經濟合理，具有擴建的可能性和改變運行方式時的靈活性。使其更加貼合實際，更具現(xiàn)實意義。</p><p>　　關鍵詞: 35kV 變電站 設計</p><p><b>　　Abstract：</b></p><p>　　Along with th

26、e continuous development of electric industry, people require increasingly demand of power supply, especially the stability, reliability and continuity of it. While the stability, reliability and continuity of power

27、 grid is determined by the rational design and configuration of substation. A typical substation needs the reliable and flexible operation, the economic rationality and free expansion of the equipments. For the considera

28、tion of these aspects, the paper designs a tran</p><p>　　Key words : 35kV substation design</p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p><b>　　1.1周邊情況</b></p><p&

29、gt;　　待設計變電站主要向某大型電解鋁生產企業(yè)供電。該企業(yè)位于魯中泰沂山區(qū)與魯北黃泛平原的疊交地帶，東接工業(yè)重地淄博，西鄰山東省會濟南，南依膠濟鐵路，北靠黃河，濟青高速公路橫穿全境26公里，距濟南國際機場62公里，地理位置便利、優(yōu)越。該企的當前供電電源實際情況為：某110kV變電站出一回35kV線路作為主供電源,該線路通過架空線相連,長10km,電抗值為0.4Ω/km另一回路與無限大系統(tǒng)相連,長20km,電抗值為0.4；下有電解、動力

30、、鑄造、供料凈化和質檢等車間(科室)需本變電站輸送10kV電源。</p><p><b>　　1.2地區(qū)氣象條件</b></p><p>　　該地區(qū)為溫帶大陸性季風氣候特征；其特點為四季分明，晝夜溫差大，冬季少雪干旱，春季多風，夏季雨量集中，秋季陰雨天較多。多年平均氣溫12.7℃，降水量564.8毫米，平均日照時數(shù)2632.0小時；風向冬季以偏北風為主，夏季以偏南風為

31、主，年平均風速2.7米/秒；年平均地面溫度14.7℃，最大凍土深度一般50厘米左右，年平均相對濕度為66%，8月最大為81%；無霜期205天。</p><p><b>　　1.3基本要求</b></p><p>　　該35kV變電站整體初步設計，要求滿足：</p><p>　　根據(jù)供電的特點，擬裝設兩臺主變壓器，變電站要求一次建成，變電站內電壓

32、等級共分兩級：35kV、10kV。</p><p>　?。?）設計原則：在保證安全、經濟、靈活、方便的條件下力求接線簡單，布置緊湊，具有較高的自動化水平。</p><p>　?。?）所址選擇要求：盡量接近負荷中心，不占或少占良田，高低壓設備進出線方便（考慮到交通運輸方便性）</p><p>　?。?）變電站擬裝設兩臺主變，其中一臺斷開時另一臺主變承擔全部負荷。<

33、;/p><p>　　（4）滿足各車間對供電的特殊要求。</p><p>　　（5）設計的供電系統(tǒng)及設備，需符合相關標準和規(guī)程的要求。</p><p>　　1.4設計內容及步驟</p><p>　　變電站及配電系統(tǒng)設計，是根據(jù)各個部門負荷數(shù)量和性質及其對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經濟的分配電能問題。其基本內

34、容有以下幾方面。</p><p>　　1、負荷計算及無功補償 </p><p>　　全變電站的負荷計算，是在各部門負荷計算的基礎上進行的?？紤]變電站變壓器的功率損耗，從而求總降壓變電站高壓側計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、顯示計算結果。按負荷計算求出總降壓變電站的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功功率。由手冊或產品樣本選用所需無功功率補償柜的規(guī)格和數(shù)量。&

35、lt;/p><p><b>　　2、一次系統(tǒng)圖</b></p><p>　　跟據(jù)負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電站高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經濟，安裝容易維修方便。</p><p><b>　　3、變壓器選擇</b></p><p>　　根據(jù)電

36、源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電站的有關因素，結合計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器型號。</p><p>　　4、短路電流計算 可按無限大容量系統(tǒng)供電進行短路計算。求出各短路點的三相短路電流及相應有關參數(shù)。</p><p>　　5、高、低壓設備選擇及校驗</p><p>　　參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇高、低壓配電設備，

37、如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關柜等設備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗，并列表表示。</p><p>　　6、導線、電纜的選擇 </p><p>　　為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經濟地運行，進行導線和電纜截面選擇時必須滿足發(fā)熱條件：</p><p>　　導線和電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發(fā)熱溫

38、度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。</p><p>　　第二章 負荷統(tǒng)計和無功補償?shù)挠嬎?lt;/p><p><b>　　2.1 負荷分析</b></p><p>　　根據(jù)用電的重要性和突然中斷供電造成的損失程度可以將負荷分為以下三類：</p><p><b>　　1一類負荷</b></p&

39、gt;<p>　　一類負荷，又稱為一級負荷，是指突然中斷供電將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境的嚴重污染，造成經濟上的巨大損失。如重要大型設備損失、重要產品或重要原料生產的產品大量報廢、連續(xù)生產過程被打亂且需要長時間才能恢復、造成社會秩序嚴重混亂或產生政治上的重大影響、重要的交通和通訊樞紐中斷、國際社交場所沒有照明等。</p><p><b>　　2 二類負荷</b></p&

40、gt;<p>　　二類負荷，又稱為二級負荷，是指突然中斷供電會造成經濟上的較大損失。如生產的主要設備損壞、產品大量報廢或減產、連續(xù)生產過程需要較長時間才能恢復、造成社會秩序混亂、在政治上產生較大影響、交通和通訊樞紐以及城市供水中斷、廣播電視、商貿中心被迫停止運營等。</p><p><b>　　3 三類負荷</b></p><p>　　三類負荷，又稱為三

41、級負荷，是指不屬于以上一類和二類負荷的其他用電負荷。對于這類負荷，供電所所造成的損失不大或不會直接造成損失。</p><p>　　用電負荷的分類，其主要目的是確定供電工程設計和建設的標準，保證建成投入運行工程供電的可靠性，能滿足生產或社會安定的需要。對于一級負荷的用電設備，應有兩個及以上的獨立電源供電，并輔之一其他必要的非電保安設施。二級負荷應由兩回線供電，但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線

42、路供電。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。這次設計的變電站所帶的負荷均為三級負荷，因此可以用單回線路供電。</p><p><b>　　2.2負荷計算</b></p><p>　　（1）負荷計算的目的</p><p>　　在變電站設計中，通過廣泛的負荷調查，掌握了該變電站供電范圍內的全部用電設備的額定容量，那么這些設

43、備容量的總和是否就等于計算負荷呢？顯然不是！這是因為用電設備不可能全部運行，其中一定有些設備處于檢修狀態(tài)，有些停止工作，有些處于空載或輕載運行等等，況且每臺設備也不可能全部滿負荷，各種用電設備的功率因數(shù)也不可能完全相同。因而，計算負荷的確定是否合理，直接影響到電氣設備選擇的合理性、經濟性。如果計算負荷確定的過大，將使電氣設備選的過大，造成投資和有色金屬的浪費；而計算負荷確定的過小，則電氣設備運行時電能損耗增加，并產生過熱，使其絕緣老化，

44、甚至燒毀，造成經濟損失。因此，考慮以上種種因素，可知在工程設計中計算負荷通常比設備容量總和要小些，并應根據(jù)不同的情況，選擇正確的計算方法來確定計算負荷，之后根據(jù)計算負荷選擇變壓器的容量及有關電氣設備。</p><p>　?。?）負荷計算中用到的主要公式：</p><p>　　有功計算負荷：P30=Kd·∑Pe；無功計算負荷：Q30=P30·tan；視在計算負荷：S30=

45、P30/cos；計算電流：I30=S30/(UN)；總的有功計算負荷：P30=K∑P·∑P30；總的無功計算負荷：Q30=K∑Q·∑Q30；總的視在計算負荷：S30= ；總的計算電流；I30=S30/(UN)。其中：Kd為需要系數(shù)，即用電設備組的需要系數(shù)，為用電設備組的半小時最大負荷與其設備容量的比值。cosφ為用電設備組的平均功率因數(shù) ，Un為用電設備組的額定電壓，Pe為設備容量。</p><p

46、><b>　　下為負荷情況:</b></p><p><b>　　表2-1:負荷統(tǒng)計</b></p><p>　　另外還有變電站自用電負荷：動力負荷S1=23kVA，加熱負荷S2=3.2kV,</p><p>　　照明負荷S3=12kVA。</p><p>　?。?）根據(jù)設計任務書及有關數(shù)據(jù)，

47、負荷計算如下：</p><p><b>　　a.電解車間線</b></p><p>　　Pe(1)=1900kW Kd=0.7 cos=0.85 tan=0.62</p><p>　　有功計算負荷：P30(1)=0.7×1900=1330 kW</p><p>　　無功計算負荷：Q30(1)=1330

48、×0.62=824.6kW</p><p>　　視在計算負荷：S30(1)=1330/0.85=1564.71kVA</p><p>　　計算電流：I30(1)=1564.71/(×10.5)=83.29A</p><p><b>　　b.動力車間線</b></p><p>　　Pe(2)=600kW

49、 Kd=0.7 cos=0.85 tan=0.62</p><p>　　有功計算負荷：P30(2)=0.7×1200=840 kW</p><p>　　無功計算負荷：Q30(2)=840×0.62=520.8kW</p><p>　　視在計算負荷：S30(2)=840/0.85=988.24kVA</p><p

50、>　　計算電流：I30(2)=988.24/(×10.5)=54.34A</p><p><b>　　c.鑄造車間線</b></p><p>　　Pe(3)=1100kW Kd=0.6 cos=0.9 tan=0.484</p><p>　　有功計算負荷：P30(3)=0.6×1100=660 kW<

51、/p><p>　　無功計算負荷：Q30(3)=660×0.484=319.44kW</p><p>　　視在計算負荷：S30(3)=660/0.9=733.33kVA</p><p>　　計算電流：I30(3)=733.33/(×10.5)=40.32A</p><p><b>　　d.供料凈化車間線</b&g

52、t;</p><p>　　Pe(4)=1000kW Kd=0.8 cos=0.8 tan=0.75</p><p>　　有功計算負荷：P30(4)=0.8×1000=800 kW</p><p>　　無功計算負荷：Q30(4)=800×0.75=600kW</p><p>　　視在計算負荷：S30(4)=800

53、/0.8=1000kVA</p><p>　　計算電流：I30(4)=1000/(×10.5)=54.99A</p><p>　　e.其他線（ 預計其他負荷）</p><p>　　Pe(4)=1300kW Kd=0.7 cos=0.85 tan=0.62</p><p>　　有功計算負荷：P30(4)=0.7×

54、1300=910 kW</p><p>　　無功計算負荷：Q30(4)=910×0.62=564.2kW</p><p>　　視在計算負荷：S30(4)=910/0.85=1070.59kVA</p><p>　　計算電流：I30(4)=1070.59/(×10.5)=58.87A</p><p><b>　　總

55、的計算負荷：</b></p><p>　　有功、無功同時系數(shù)可?。?K∑P=0.9 K∑Q=0.9</p><p>　　根據(jù)公式，總的有功計算負荷</p><p>　　P30=0.9×(1330+840+660+800+910)=4086kW</p><p>　　根據(jù)公式，總的無功計算負荷</p>&l

56、t;p>　　Q30 =0.9×(824.6+520.8+319.4+600+564.2) = 2529.9kW</p><p>　　根據(jù)公式，總的視在計算負荷</p><p>　　S30= =4805.8 kVA</p><p>　　2.3 無功補償設計</p><p>　　2.3.1 無功補償?shù)囊饬x</p>&

57、lt;p>　　用戶的負荷中存在著大量的感性負載，這會造成電網的功率因數(shù)降低，供電線路上電流增大，電壓降落和線路損耗增加，造成經濟上的損失。無功補償可以保證電壓質量、減少網絡中的有功功率的損耗和電壓損耗，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和經濟性。</p><p>　　2.3.2無功補償方式的選擇</p><p>　　目前常用的補償裝置有：靜止補償器、同步調相機、并聯(lián)電力電容器。其中，并

58、聯(lián)電力電容器由于其設備簡單、性能穩(wěn)定、價格低，因而大量應用于終端變電站。</p><p>　　電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電站母線上。它所提供的無功功率值與所節(jié)點的電壓成正比。電力電容器的裝設容量可大可小。而且既可集中安裝，又可分散裝設來接地供應無功率，運行時功率損耗亦較小。此外，由于它沒有旋轉部件，維護也較方便。為了在運行中調節(jié)電容器的功率，也可將電容器連接成若干組，根據(jù)負荷的變化，分組投入和切除。&

59、lt;/p><p>　　所以，選擇并聯(lián)電力電容器作為本次設計的無功補償裝置。</p><p>　　2.3.3 無功補償?shù)姆桨?lt;/p><p>　　考慮在10 kV母線上利用并聯(lián)電容器改善功率因數(shù)。</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　— 負荷所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量</

60、p><p>　　— 母線上的最大有功負荷，kW</p><p>　　— 補償前的最大功率因數(shù)角</p><p>　　— 補償后的最小功率因數(shù)角</p><p>　　查10 kV母線允許最低的功率因數(shù)不低于0.95，而現(xiàn)功率因數(shù)不符合要求，在10 kV母線上的最大有功負荷。因此為提高功率因數(shù)，在10 kV母線并聯(lián)電容器裝置。則當提高功率因數(shù)至0.9

61、5時所需的電容器容量為：</p><p>　　計算得并聯(lián)電容器的最小容量為238。</p><p>　　經網上查詢，選擇了型號BFM10.5-337-3W的成套設備，主要參數(shù)如下：</p><p>　　表2-2: BFM10.5-337-1W高壓并聯(lián)電容器主要參數(shù)</p><p>　　第三章 變電站電氣主接線的設計</p>&l

62、t;p>　　3.1變電站電氣主接線的設計</p><p>　　電氣主接線是變電站電氣設計的首要任務，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線方案的確定對電力系統(tǒng)整體及變電站運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響，因此，必須正確處理好各方面的關系。全面分析有關影響因素，通過技術經濟比較，確定變電站主接線的最佳方案。</p><p

63、>　　3.1.1主接線設計的依據(jù)</p><p>　?。?）變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用：一般變電站的多為終端或分支變電站，電壓一般為35kV。</p><p>　?。?）變電站的分期和最終建設規(guī)模：變電站建設規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)5—10年發(fā)展計劃進行設計，一般裝設兩臺主變壓器。</p><p>　　（3）負荷大小和重要性：對于一級負荷必須有兩個獨立電源供電，且

64、當任何一個電源失去后，能保證全部一級負荷不間斷供電，對于二級負荷一般也要兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷的供電，對于三級負荷一般只需一個獨立電源供電。</p><p>　　（4）系統(tǒng)備用容量的大?。貉b有兩臺及以上主變電器的變電站，當其中一臺事故斷開時其余主變壓器的容量應保證該變電站70％的全部負荷，在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一、二級負荷供電。</p>

65、;<p>　　3.1.2主接線設計的基本要求</p><p>　　我國《變電站設計的技術規(guī)程》規(guī)定：“變電站的主接線應根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位，回路數(shù)，設備特點，及負荷性質等條件的確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)省投資等要求”。</p><p>　　3.1.3變電站主接線設計的基本原則</p><p>　?。?）一般變電站接線<

66、/p><p>　　特點：一般變電站多為終端或分支變電站，降壓供電給附近用戶或一個企業(yè)，</p><p>　　全所停電后，只影響附近用戶或一個企業(yè)供電。</p><p><b>　?。?）電壓等及接線</b></p><p>　　一般變電站電壓等級多為35—110kV。35—110kV配電裝置中當出線為兩回時，一般采用橋形接線

67、，在變電站 6—10kV配電裝置中：一般采用分段單母線或單母線接線。</p><p>　?。?）變壓器臺數(shù)及型式</p><p>　　一般為兩臺主變壓器，當只有一個電源時，也可只裝一臺主變壓器，主變壓器一般為雙繞組或三繞組變壓器。</p><p><b>　?。?）補償裝置</b></p><p>　　一般不裝設調相機或

68、靜止補償裝置，有些變電站內裝有提高功率因數(shù)為目的的并聯(lián)電容器補償裝置。</p><p>　　3.1.4變電站10kV側短路電流的限制</p><p>　　限制變電站 6—10kV側短路電流不超過16—31、5kA，以便選用斷路器，并且使選用的電纜面積不致過大、一般采用下列措施之一：</p><p>　?。?）變壓器分列運行</p><p>　

69、　在變電站中，母線分段電抗器的限流作用小，故采用簡便的兩臺變壓器分列運行的辦法來限制短路電流。</p><p>　?。?）在變壓器回路裝設電抗器或分裂電抗器</p><p>　　當變壓器容量大，分列運行還不能滿足限制短路電流的要求時，可以在變壓器回路裝設分列電抗器或電抗器。</p><p>　?。?）在出線上裝設電抗器</p><p>　　當

70、6—10kV側短路電流很大時，采用其他限流措施不能滿足要求時，就要采用在出線上裝設線路電抗器的接線，但這種接線投資大，需要建設兩層配電裝置樓，故在變電站中一般不采用出線裝設電抗器的接線。</p><p>　　3.1.5主接線中的設備配置</p><p>　?。?）隔離開關的配置</p><p>　　斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時隔離電源。橋形接線中

71、的跨條宜用兩組隔離開關串聯(lián)，以便于進行不停電檢修。中性點直接接地的普通變壓器均應通過隔離開關接地。接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關。</p><p>　　（2）接地刀閘的配置</p><p>　　為保證電器和母線的檢修安全，35KV及以上母線每段根據(jù)長度裝設 1—2組接地刀閘，母線的接地刀閘宜裝設在母線電壓互感器的隔離開關上和母聯(lián)隔離開關上。</p><

72、p>　?。?）電壓互感器的配置</p><p>　?、匐妷夯ジ衅鞯臄?shù)量和配置與主接線方式有關，并滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求，電壓互感器配置應能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓 ，同期點的兩側都能提取電壓。</p><p>　?、?—35kV電壓等級的每組主母線的三相上都應裝設電壓互感器。</p><p>　?。?）電流互感器的配置</p&

73、gt;<p>　?、俜惭b有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數(shù)量應滿足測量儀表、保護和自動裝置的要求。</p><p>　　②在未裝設斷路器的回路的下列地點也應裝設電流互感器：變壓器中性點、變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。</p><p><b>　?。?）避雷器的配置</b></p><p>　?、倥潆娧b置的每組母線上，應裝設

74、避雷器，但進出線都裝設避雷器時除外。</p><p>　　②下列情況的變壓器中性點應裝設避雷器：直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關時，對中性點為全絕緣的變壓器，若變電站為單進線且單變壓器運行時；在中性點不接地和經消弧線圈接地系統(tǒng)中，多雷區(qū)的單進線變壓器中性點上。</p><p>　?、圩冸娬?0kV及以下進線段避雷器的配置應遵照《電力設備過電壓保護設計技術規(guī)程》執(zhí)行。&l

75、t;/p><p><b>　　3.2主接線設計</b></p><p>　　根據(jù)設計題目給定的條件和《變電站設計技術規(guī)程》的有關規(guī)定，現(xiàn)進行待設計的變電部分的初步設計如下：</p><p>　　3.2.1電路的設計</p><p>　　按照《變電站設計技術規(guī)程》（SDJ2—79）的第23條規(guī)定“35～60kV配電裝置中，當出

76、線為2回時，一般采用橋型接線時，當出線為2回以上時，一般采用分段單母線或單母線接線。出線回路數(shù)較多、連接的電源較多、負荷大或污穢環(huán)境中的35～60kV屋外 配電裝置，可采用雙母線接線”。本變電站可考慮以下幾個方案，并進行經濟和技術比較。</p><p>　?。?）方案1：采用單母線分段接線</p><p><b>　　圖3-1:方案1</b></p>&

77、lt;p><b>　　其優(yōu)缺點：</b></p><p>　?、賹χ匾脩?，可采用從不同母線分段引出雙回線供電電源。</p><p>　?、诋斈妇€發(fā)生故障或檢修時，僅斷開該段電源和變壓器，非故障段仍可繼續(xù)工作，但需限制一部分用戶的供電。</p><p>　　③單母線分段任一回路斷路器檢修時，該回路必須停止工作。</p>&l

78、t;p>　　④單母線分段便于過度為雙母線接線。</p><p>　?。?）方案2：四角形接線</p><p><b>　　圖3-2:方案2</b></p><p><b>　　其優(yōu)缺點如下：</b></p><p>　?、贁嗦菲鲾?shù)等于回路數(shù)，比相同回路數(shù)的單母線分段接線少一臺斷路器，即經濟靈活

79、而可靠性又高。</p><p>　?、跈z修任一斷路器時，全部電源和引出線仍可繼續(xù)工作。</p><p>　?、蹤z修任一斷路器和兩側隔離開關時，多角形接線的環(huán)形被斷開，此時，其他回路發(fā)生短路故障時，多角形接線就可分裂成兩個獨立部分。</p><p>　?、苡捎谠诓煌\行方式下，通過每個回路電流不同，使繼電保護整定也較復雜。</p><p>　　

80、（3）方案3：采用內橋接線</p><p><b>　　圖3-3:方案3</b></p><p><b>　　其優(yōu)缺點如下：</b></p><p>　　①兩臺斷路器1DL和2DL接在引出線上，線路的切除和投入是比較方便的。</p><p>　?、诋斁€路發(fā)生故障時，僅故障線路的斷路器斷開，其它回路仍

81、可繼續(xù)工作。</p><p>　　③當變壓器故障時，例如：變壓器1B故障，與變壓器1B連接的兩臺斷路器1DL和3DL都將斷開，當切除和投入變壓器時，操作也比較復雜。</p><p>　　內橋接線適用于故障較多的長線路，且變壓器不需要經常切換運行方式的變電站。</p><p>　?。?）方案4：采用外橋接線</p><p><b>　

82、　圖3-4:方案4</b></p><p><b>　　其優(yōu)缺點如下：</b></p><p>　?、佼斪儔浩靼l(fā)生故障或需要切除時，只斷開本回路的斷路器即可。</p><p>　?、诋斁€路故障時，例如引出線1X故障，斷路器1DL和3DL都將斷開，因而變壓器也被斷開。</p><p>　　外橋接線適用于線路較短

83、，變壓器按經濟運行需要經常切換且有穿越性功率經過的變電站。</p><p>　　以上四個方案，所需35kV斷路器和隔離開關的數(shù)量的比較說明其經濟性。</p><p>　　表3-1:方案經濟性比較</p><p>　　分析比較：方案1所用設備多，不經濟，當任一回路的斷路器檢修時，該回路全部停電。方案2雖供電可靠，但仍有開環(huán)運行的可能，且繼電保護裝置整定復雜，所以這兩種

84、方案不符合本設計要求。橋式接線且有工作可靠、靈活，使用電器最少，且裝置簡單清晰和建造費用低等特點。因此，為了節(jié)省投資，引出線數(shù)目不多時，宜采用橋式接線，考慮該變電站為了經濟運行，變壓器需要經常切換，35kV線路發(fā)生故障的機會少。所以選擇方案4為最佳接線。</p><p>　　變電站10kV母線側的饋線多，為了提高單母線接線供電的可靠性和靈活性，在母線故障或檢修時不致對所有車間全部停電，宜采用單母線分段的接線。進過

85、經濟和技術比較，淘汰了設備多、投資大、運行操作不便的雙母線接線和單母線經分段帶旁路母線的接線，正常運行時，分段斷路器是接通的。</p><p>　　圖3-5 電氣主接線簡圖</p><p>　　第四章 變電站主變壓器的選擇</p><p>　　4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇</p><p><b>　　1. 初選方案</b>

86、</p><p>　　方案一：選擇一臺主變，方案二：選擇兩臺主變，兩種方案做以下比較：</p><p>　　表4-1:初選方案比較</p><p><b>　　2. 最終方案</b></p><p>　　《35-110KV變電站設計規(guī)范》中第3.1.2條規(guī)定：在有一、二級負荷的變電站中宜裝設兩臺主變壓器。根據(jù)原始數(shù)據(jù)，本

87、設計的負荷中有72%的一、二級負荷，比例很大，為了保證供電的安全性和可靠性，決定采用兩臺主變壓器。</p><p>　　4.2主變阻抗及調壓方式選擇</p><p>　　4.2.1主變阻抗的選擇</p><p>　　根據(jù)《 電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分），變壓器的阻抗實質就是繞組間的漏抗，阻抗的大小主要取決于變壓器的結構和采用的材料。從系統(tǒng)穩(wěn)定和供電電壓質量

88、考慮，希望主變壓器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又使系統(tǒng)短路電流增加，高、低壓電器設備選擇遇到困難；另外阻抗的大小要考慮變壓器并聯(lián)運行的要求。</p><p>　　主變阻抗選擇原則：①各側阻抗值的選擇須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流計算、無功分配、繼電保護、短路電流、系統(tǒng)內的調壓手段和并聯(lián)運行等方面進行綜合考慮；②對普通兩繞組變，目前有“降壓型”一種；</p><p>　　4.2.2.調壓方式的選擇&l

89、t;/p><p>　　為保證供電所或發(fā)電廠的供電質量，電壓必須維持在允許的范圍內，調壓方式有兩種，一種稱為無激磁調壓，調整范圍在±2×2.5%以內；另一種成為有載調壓，調整范圍達30%，其結構復雜，價格昂貴，在下例情況下選用：接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器，為保證用電質量，要求母線電壓恒定時，且隨著各方面的發(fā)展，為了保證電壓質量及提高變壓器分接頭質量。所以選用有載調壓。&

90、lt;/p><p>　　4.3 主變壓器選擇</p><p>　　主變容量選擇一般按變電站建成以后5～10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10～20年發(fā)展。對城郊變電站，主變容量應與城市規(guī)劃相結合。根據(jù)變電站帶負荷性質及電網結構決定主變容量。對有重要負荷變電站考慮一臺主變停運時，其余主變容量在計及過負荷能力后的允許時間內，保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電站當一臺主變停運時，其余主變應能保

91、證其余負荷的60%。同級電壓的單臺降壓容量的級別不易太多，應從全網出發(fā)，推行標準化、系列化（主要考慮備品、備件和檢修方便）。</p><p>　　主變壓器容量的計算：</p><p>　　無功補償后變電站35kV側總的視在計算負荷：</p><p>　　S30＇（35）= 4430.43 kVA</p><p>　　因而，(1)裝設一臺主變時

92、主變容量可選為：</p><p>　?。ㄒ慌_S9-5000/35）</p><p>　　(2)裝設兩臺主變時主變容量可選為：</p><p>　?。▋膳_S9-3150/35）</p><p>　　本次設計需兩臺變壓器,所以用兩臺S9-3150/35變壓器。</p><p>　　表4-2:變壓器的技術數(shù)據(jù)</p&g

93、t;<p>　　4.4站用變壓器的選擇</p><p>　　4.4.1 站用電的作用及計算</p><p>　　站用電是指變電站在變換、分配電能過程中自身所使用的電能。站用電的主要用電設備包括：主變壓器的冷卻設備、蓄電池的充電設備或開關電源、油處理設備、照明、檢修器械以及供水水泵等用電負荷。重要負荷有主變壓器的冷卻風扇或強迫油循環(huán)冷卻裝置的油泵、水泵、風扇以及整流操作電源等。

94、 以及滿足運行、檢修和試驗等的用電。</p><p>　　變電站的自用電源引接、電氣設備的選擇和接線，應考慮運行、檢修和施工的需要，以滿足確保機組安全、技術先進、經濟合理的要求。其中，交流不停電電源宜采用成套UPS裝置，或由直流系統(tǒng)和逆變器組成。還應設置直流電源，保證對直流負荷可靠供電。</p><p>　　4.4.2 站用變壓器的選擇</p><p>　　根據(jù)原始

95、數(shù)據(jù)，站用電的主要負荷大小為：動力負荷S1=23kVA，加熱負荷S2=3.2kVA，照明負荷S3=12kVA。</p><p>　　站用電計算容量：Sca=S1+S2+S3=23kVA+3.2kVA+12kVA=38.2kVA</p><p>　　《35-110KV變電站設計規(guī)范》第3.3.1條規(guī)定：在有兩臺及以上主變壓器的變電站中，宜裝設兩臺容量相同可互為備用的所用變壓器。根據(jù)這條要求和

96、站用電的負荷計算，決定選擇兩臺站用變壓器，型號為SC10-50/35和型號為SC10-50/10各一臺，主要參數(shù)如下：</p><p>　　表4-3:變壓器主要參數(shù)</p><p>　　站用變壓器選用D,yn11聯(lián)結組的優(yōu)點：</p><p>　　1. 低壓側為三相四線制，提供380V/220V電壓，便于供給單相負荷和照明負荷。</p><p&g

97、t;　　2. 降低諧波電流，改善供電正弦波質量。</p><p>　　3. 零序阻抗小，提高單相短路電流，有利于切除單相接地故障。</p><p>　　4. 三相不平衡負荷情況下能充分利用變壓器容量，同時降低變壓器損耗等優(yōu)點。</p><p>　　第五章 短路電流計算</p><p>　　5.1短路電流的基本知識</p><

98、;p>　　5.1.1 產生短路的原因和短路的定義</p><p>　　產生短路的主要原因是電器設備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設備過電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路倒桿也能造成短路事故。所謂短路時指相與相之間通過電弧或其它較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。</p><p&

99、gt;　　5.1.2 短路的種類</p><p>　　三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相接地短路、和兩相接地短路。三相短路時對稱短路，此時三相電流和電壓同正常情況一樣，即仍然是對稱的。只是線路中電流增大、電壓降低而已。除了三相短路之外，其它類型的短路皆系不對稱短路，此時三相所處的情況不同，各相電流、電壓數(shù)值不等，其間相角也不同。</p><p>　　運行經驗表明：在中性點

100、直接接地的系統(tǒng)中，最常見的短路是單相短路，約占短路故障的65~70%，兩相短路約占10~15%，兩相接地短路約占10~20%，三相短路約占5%</p><p>　　5.1.3 短路電流計算的目的</p><p>　　短路故障對電力系統(tǒng)的正常運行影響很大，所造成的后果也十分嚴重，因此在系統(tǒng)的設計，設備的選擇以及系統(tǒng)運行中，都應該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后腰盡量限制所影響的

101、范圍。短路的問題一直是電力技術的基本問題之一，無論從設計、制造、安裝、運行和維護檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產生和變化規(guī)律，掌握分析計算短路電流的方法。</p><p>　　短路電流計算具體目的是；</p><p>　　選擇電氣設備。電氣設備，如開關電氣、母線、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設備的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的效驗是以短路電流計算結果為依據(jù)

102、的。</p><p>　　繼電保護的配置和整定。系統(tǒng)中影配置哪些繼電保護以及繼電保護裝置的參數(shù)整定，都必須對電力系統(tǒng)各種短路故障進行計算和分析，而且不僅要計算短路點的短路電流，還要計算短路電流在網絡各支路中的分布，并要作多種運行方式的短路計算。</p><p>　　電氣主接線方案的比較和選擇。在發(fā)電廠和變電站的主接線設計中，往往遇到這樣的情況：有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電

103、氣設備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到即可靠又經濟的方案，因此，在比較和評價方案時，短路電流計算是必不可少的內容。</p><p>　　通信干擾。在設計110KV及以上電壓等級的架空輸電線時，要計算短路電流，以確定電力線對臨近架設的通信線是否存在危險及干擾影響。</p><p>　　確定分裂導線間隔棒的間距。在500KV配電裝置中，普遍采用

104、分裂導線做軟導線。當發(fā)生短路故障時，分裂導線在巨大的短路電流作用下，同相次導線間的電磁力很大，使導線產生很大的張力和偏移，在嚴重情況下，該張力值可達故障前初始張力的幾倍甚至幾十倍，對導線、絕緣子、架構等的受力影響很大。因此，為了合理的限制架構受力，工程上要按最大可能出現(xiàn)的短路電流確定分裂導線間隔的安裝距離。</p><p>　　短路電流計算還有很多其他目的，如確定中性點的接地方式，驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓

105、，計算軟導線的短路搖擺，輸電線路分裂導線間隔棒所承受的向心壓力等。</p><p>　　5.2短路電流計算的方法和條件</p><p>　　5.2.1短路電流計算方法</p><p>　　電力系統(tǒng)供電的工業(yè)企業(yè)內部發(fā)生短路時，由于工業(yè)企業(yè)內所裝置的元件，其容量比較小，而其阻抗較系統(tǒng)阻抗大得多，當這些元件遇到短路情況時，系統(tǒng)母線上的電壓變動很小，可以認為電壓維持不變，

106、即系統(tǒng)容量為無窮大。所謂無限容量系統(tǒng)是指容量為無限大的電力系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，當發(fā)生短路時，母線電業(yè)維持不變，短路電流的周期分量不衰減。在這里進行短路電流計算方法，以無窮大容量電力系統(tǒng)供電作為前提計算的，其步驟如下：</p><p>　　1對各等值網絡進行化簡，求出計算電抗；</p><p>　　2求出短路電流的標么值；</p><p>　　3歸算到各電壓等級求出有名

107、值。</p><p>　　5.2.2短路電流計算條件</p><p>　　考慮到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實際情況，要進行準確的短路計算是相當復雜的，同時對解決大部分實際問題，并不要求十分精確的計算結果。例如，選擇效驗電氣設備時，一般只需近似計算通過該設備的最大可能的三相短路電流值。為簡化計算，實用中多采用近似計算方法。這種近似計算法在電力工程中被稱為短路電流實用計算。它是建立在一系列的假設基礎上的，

108、其計算結果稍偏大。短路電流實用計算的基本假設如下：</p><p>　?。?）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；</p><p>　?。?）所有電源的電動勢相位角相同；</p><p>　?。?）系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導體集膚效應等影響，轉子結構完全對稱，定子三相繞組空間位置相差120度電氣角度；</p><

109、;p>　?。?）電力系統(tǒng)中的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>　?。?）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中50%負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統(tǒng)側；</p><p>　　（6）同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）；</p><p>　　（7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；</p

110、><p>　　5.3短路電流的計算</p><p>　　5.3.1計算三相短路電流的近似公式</p><p>　　(1) 無限大系統(tǒng)電源電壓保持不變，電壓標幺值為1.0，即：</p><p>　　(2) 在無限大容量系統(tǒng)中，短路后任何時刻的短路電流周期分量有效值始終不變，即： </p><p>　　式中，為次暫態(tài)短路電流

111、，它是短路瞬間（t≈0s時）三相短路電流周期分量的有效值；為指短路電流非周期分量衰減完后剩下的周期分量；短路后任一時刻的短路電流周期分量。</p><p>　　5.3.2短路電流計算</p><p>　　計算短路電流，為選擇電氣設備提供依據(jù)，使所選的電氣設備能在各種情況下正常運行。因此短路點的選擇應考慮到電器可能通過的最大短路電流。為了保證選擇的合理性和經濟性，不考慮極其稀有的運行方式。取

112、最嚴重的短路情況分別在10kV側的母線和35kV側的母線上發(fā)生短路情況（點a和點b發(fā)生短路）。則選擇這兩處做短路計算。</p><p>　　圖5-1:短路點示意圖</p><p>　　圖中a點短路，由于系統(tǒng)短路容量都很大，可以近似都看作為無窮大系統(tǒng)電源系統(tǒng)。</p><p>　　取Sj=100MW，Uj1=37kV，Uj2=10.5kV。由公式</p>

113、<p>　　I= </p><p><b>　　求得: </b></p><p>　　線路等效圖如下圖所示：</p><p>　　圖5-2:等效電路圖</p><p>　　線路1電抗: X= = =0.29</p><p>　

114、　線路2電抗: X= ==0.58</p><p><b>　　變壓器電抗: </b></p><p>　　10kv側短路電流計算:</p><p>　　取E1=E2=1 簡化后等效電路圖如下圖所示：</p><p>　　圖5-3:10kv側短路等效圖</p><p>　　X=X//X=0.29/

115、/0.58=0.19</p><p>　　=X+0.5X=0.19+0.50.7=0.54</p><p>　　三相短路電流周期分量有效值:</p><p>　　I= =5.50/0.54=10.19kA </p><p>　　三相短路沖擊電流最大值:</p><p>　　ish=2.55I

116、 =2.5510.19=25.98kA </p><p>　　短路沖擊電流有效值:</p><p>　　Ish=1.51I=1.5110.19=15.38kA </p><p><b>　　三相短路容量:</b></p><p>　　S=U I =1.73210.510.19=

117、185.31MVA </p><p>　　35kv側短路電流計算:</p><p>　　等效電路圖如下圖所示：</p><p>　　圖5-4:35kv側短路等效圖</p><p>　　三相短路電流周期分量有效值:</p><p>　　I= =1.56/0.1169=13.34kA</p><

118、p>　　三相短路沖擊電流最大值:</p><p>　　ish=2.55I=2.5513.3447=34.02kA</p><p>　　短路沖擊電流有效值:</p><p>　　Ish=1.51I=1.5113.3447=20.15kA</p><p><b>　　三相短路容量:</b></p><