變電所電氣部分畢業(yè)設計

1、<p>　　永鎮(zhèn)60/10kv變電所電氣部分設計</p><p>　　學 院：電氣工程學院</p><p>　　專 業(yè): 電氣工程及其自動化</p><p>　　班 級：繼電092班</p><p><b>　　學 號：</b></p><p>&

2、lt;b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　指 導教 師： </b></p><p>　　2011年10 月10日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計題目是永鎮(zhèn)60kv變電所電氣工程設計，此變電所為該地區(qū)公用變電所，電

3、壓等級為60/10kv，所用用戶10kv線路入口處的電壓偏移為5%，線路電壓損耗不超過5%。本設計除了摘要、計算書之外，還詳細的說明了各種設備選擇的基本要求和原則依據。變壓器的選擇包括：主變壓器的臺數、容量、型號等主要技術數據的確定；電氣主接線主要介紹了電氣主接線的重要性、設計依據、基本要求、各種接線形式的優(yōu)缺點以及主接線的比較選擇，并確定了適合本所要求的主接線方式；短路電流計算是最重要的環(huán)節(jié)之一，在設計說明書中詳細介紹了短路電流計算的

4、目的、一般規(guī)定、元件參數的計算、網絡變換以及各種短路點的計算等知識；高壓電氣設備包括：匯流母線、高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器的選擇原則和要求，并對這些設備進行校驗和產品相關介紹。而根據本所設計介紹的高壓配電裝置的設計原則、要求和10kv側的配電裝置，決定此次設計對本所采用普通中型布置。變電所的防雷保護則主要針對避雷針和避雷器的設計。此外，在論文適當的位置還附加了圖紙（主接線、平面圖、斷面圖等）及表格以方便閱讀、理解和應用

5、。</p><p>　　關鍵詞：變電所設計 高壓電氣設備 短路計算 防雷保護</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　目 錄II</b></p><p><

6、;b>　　引 言1</b></p><p><b>　　第一篇 說明書2</b></p><p>　　第一章 設計總則2</p><p>　　第二章 主變壓器的選擇3</p><p>　　2.1變壓器的確定3</p><p>　　2.2 主變壓器臺數的確定3<

7、/p><p>　　2.3 主變壓器形式的選擇3</p><p>　　2.4 主變壓器容量的確定4</p><p>　　2.5本次設計所選變壓器4</p><p>　　第三章 補償電容器的選擇5</p><p>　　第四章 電氣主接線的選擇7</p><p>　　4.1 主接線的設計原則7

8、</p><p>　　4.2 主接線設計的基本要求8</p><p>　　4.3 本變電所的設計方案8</p><p>　　第五章 短路電流計算12</p><p>　　5.1 短路計算的條件和原則12</p><p>　　5.2 短路計算的一般規(guī)定12</p><p>　　5.3 對

9、有變電所的幾點特殊說明12</p><p>　　5.4 短路點的選取13</p><p>　　5.5 參數計算13</p><p>　　5.6 沖擊電流的計算13</p><p>　　第六章 電氣設備的選擇14</p><p>　　6.1 電氣設備選擇的一般問題14</p><p>

10、　　6.2 60KV側高壓電氣設備的選擇14</p><p>　　6.2.1 高壓斷路器的選擇14</p><p>　　6.2.2 隔離開關的選擇16</p><p>　　6.2.3 電壓互感器的選擇17</p><p>　　6.2.4 電流互感器的選擇17</p><p>　　6.3 10KV側高壓開關柜的

11、選擇18</p><p>　　6.3.1 KYW—10Z型高壓開關柜用途19</p><p>　　6.3.2 KYW—10Z型高壓開關柜結構特點19</p><p>　　6.3.3 KYN—10Z型高壓開關柜工作條件20</p><p>　　6.3.4 本次設計所選開關柜20</p><p>　　6.4 母線

12、的選擇21</p><p>　　6.4.1 母線材料、截面形狀和布置方式選擇21</p><p>　　6.4.2 母線截面尺寸選擇22</p><p>　　6.4.3 電暈電壓校驗22</p><p>　　6.4.4 熱穩(wěn)定校驗22</p><p>　　6.4.5 動穩(wěn)定校驗23</p>&l

13、t;p>　　第七章 防雷保護的設計24</p><p>　　7.1 裝設避雷針的原則24</p><p>　　7.2 裝設避雷器的原則24</p><p>　　7.3 變電所的保護對象25</p><p>　　7.3.1 電工裝置的防雷保護25</p><p>　　7.3.2 雷電過電壓保護對象25&

14、lt;/p><p>　　7.4 防雷保護措施26</p><p>　　7.5 避雷針的選擇26</p><p>　　7.6 本次設計所選避雷器27</p><p>　　第八章 高壓配電裝置29</p><p>　　8.1 高壓配電裝置和設計原則及要求29</p><p>　　8.2 電流互

15、感器的配置30</p><p>　　8.3 接地刀閘的配置31</p><p>　　8.4 避雷器的配置31</p><p>　　8.5 配電裝置的選擇31</p><p>　　第九章 置和備用電源裝置33</p><p>　　9.1電力系統(tǒng)自動裝置的設計33</p><p>　　9

16、.2 自動重合閘的裝設33</p><p>　　9.3 備用電源和備用設備自動投入34</p><p>　　第十章 變電所器繼電保護設計35</p><p>　　10.1 繼電保護的一般原則35</p><p>　　10.2 主變壓器繼電保護設計35</p><p>　　10.3 母線保護36</p&

17、gt;<p>　　10.4 線路保護37</p><p>　　10.5 過電壓保護38</p><p>　　第二篇 計算書40</p><p>　　第一章 變壓器的選擇40</p><p>　　1.1 負荷計算40</p><p>　　第二章 補償電容器的選擇42</p><

18、;p>　　第三章 短路電流的計算44</p><p>　　3.1 參數計算44</p><p>　　3.2網絡簡化46</p><p>　　3.3 K1點高壓側短路電流計算48</p><p>　　3.4 K2點低壓側短路計算50</p><p>　　3.5 短路計算結果一覽表52</p>

19、<p>　　第四章 電氣設備的選擇53</p><p>　　4.1 斷路器的選擇（60KV側）53</p><p>　　4.2 隔離開關的選擇（60KV側）53</p><p>　　4.3 電壓互感器的選擇（60KV側）54</p><p>　　4.4電流互感器的選擇（60KV側）54</p><p

20、>　　4.5 母線的選擇（60KV側）55</p><p>　　4.6 母線的選擇（10KV側）56</p><p>　　4.7 高壓開關柜的選擇（10KV側）57</p><p>　　第五章 避雷針的選擇60</p><p>　　5.1 避雷針高度的確定60</p><p>　　5.2保護范圍的計算

21、60</p><p><b>　　設計總結62</b></p><p><b>　　致 謝63</b></p><p><b>　　參考文獻64</b></p><p>　　附錄 A1.165</p><p>　　附錄 A1.266</

22、p><p>　　附錄 A1.367</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　電力是發(fā)展國民經濟不可缺少的一種寶貴能源，它在各個領域中已獲得了廣泛的應用，離開了電力，要想實現(xiàn)人類社會的物質文明和精神文明是根本不可能的，要實現(xiàn)國家的現(xiàn)代化也是辦不到的。因此電力統(tǒng)的安全運行，及合理建設方式，涉及到國家經濟和文化的發(fā)展。<

23、/p><p>　　畢業(yè)設計也是大學的最后一個教學環(huán)節(jié)，通過設計可以鞏固所學到的專業(yè)理論知識，包括設計原則，設計步驟，和設計方法。由于本人將要到電力系統(tǒng)工作，為更好的熟悉設備及掌握電氣接線原則，因此畢業(yè)設計選擇方向為二次降壓變電所。</p><p>　　經過三年的全日制學習,使我自己在專業(yè)知識上面的積累和設備的了解有了大大地的加深.合理有效地的分配電能,為自己的日后工作有了很大的幫助,在短短的幾

24、個月的實際中,我完成了很多項目的設計,由主變壓器的選擇到設備的計算,在到配電裝置的規(guī)劃,以及最后到電氣主接線的上機畫圖.層層推進,逐一細化. </p><p>　　待設計變電所是60/10KV地區(qū)一般性變電所，分別有近期負荷和遠期負荷兩種負荷方案。其10KV側供電負荷出線共有12回，重要負荷占65%，為了保證供電的可靠性和一次滿足遠期負荷的要求，本設計將按照遠期負荷規(guī)劃進行設計建設，從而保證該變電所能夠長期可靠供

25、電。</p><p>　　本設計是我們在校期間進行的一次比較系統(tǒng)，具體，完整的頗為重要的設計，它是我們將在學校期間所學的專業(yè)知識進行理論與實踐的很好結合，在我們的大學生活中占有極其重要的作用，是學生在校期間最后一個重要的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，是學生全面運用所學基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行設計（或研究）的綜合性訓練。也是我們將來走向工作崗位為奠定良好基石的實踐。通過畢業(yè)設計，可以培養(yǎng)我們運用所學知識解

26、決實際問題的能力和創(chuàng)新能力，增強工程觀念，以便更好地適應工作的需要。</p><p><b>　　第一篇 說明書</b></p><p><b>　　第一章 設計總則</b></p><p>　　1、變電所的設計必須貫徹執(zhí)行黨中央的有關方針政策，設計中應不斷結合實踐經驗，在保證安全進行、經濟合理的條件下，力求接線簡單、布置

27、緊湊。同時逐步提高自動化水平并積極慎重運用采用新技術。</p><p>　　2、變電所的所內建筑物、構造物的布置應緊湊合理，充分利用地形并應考慮方便以后擴建。為了減少變電所占地面積或當地區(qū)面積受到限制時，配電裝置應盡量減少或在布置上采用方型或半方型方式等。</p><p>　　變電所區(qū)域的豎向布置所符合的要求：</p><p>　?、?盡量利用原有自然地形、減少土石

28、方量。</p><p>　　② 建筑物的標高、基礎埋深路基和管線埋深應互相配合。建筑物的屋內地面一般高出屋外地面150-300mm并根據地質條件考慮沿降量。</p><p>　　4、變電所所址應符合的條件：</p><p><b>　　① 不接近負荷中心</b></p><p><b>　?、?不占或少占農田&

29、lt;/b></p><p>　　③ 便于各級電壓線路的引入和引出，架空線路走廊應與所址同時確定。</p><p><b>　?、?交通運輸便利</b></p><p>　?、?具有適宜的地址條件，如所址選在有礦藏的地區(qū)應征得有關部門的同意。</p><p>　　第二章 主變壓器的選擇</p><

30、;p><b>　　2.1變壓器的確定</b></p><p>　　根據《變電所設計》中的有關規(guī)定：</p><p>　　變電所一般裝設兩臺主變壓器，其中一臺因事故停運后，其余主變的容量應保證該所全部負荷的70％，在設計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級負荷和二級負荷正常運行。若變電所有其他能源可供保證在主變停運后用戶的一級負荷則可裝設一臺主變壓器。&l

31、t;/p><p>　　與電力系統(tǒng)連接的220—330KV變壓器若不受運輸條件限制，應選用三相變壓器。</p><p>　　2.2 主變壓器臺數的確定</p><p><b>　　1、選定原則：</b></p><p>　　為了保證供電可靠性，變電所一般應裝設兩臺以上主變壓器，當變電所裝設兩臺以上變壓器時，每臺容量的選擇應按照

32、其中一臺停運時，其余容量至少能保證一級負荷為變電所全部負荷的60％--70％。通常一次變電所采用75％，二次變電所采用60％。</p><p>　　據要求選兩臺主變壓器。</p><p>　　2.3 主變壓器形式的選擇</p><p>　　1、主變采用三相變壓器若因制造和運輸條件的限制，在220KV的變電所中，可采用單相變壓器組，當裝設一組單相變壓器組時，應考慮備用

33、相，當變壓器超過一組，且各組的容量滿足全所負荷的75%時，可裝備用相。</p><p>　　2、當系統(tǒng)有調壓要求時，應采用有載調壓變壓器。對新建的變電所，從網絡經濟運行的觀點考慮，應該注意選用有載調壓變壓器。其所附加的工程造價，通常在短期內是可以回收的。</p><p>　　3、與兩個中性點直接接地系統(tǒng)的變壓器，除低壓負荷較大或與高中壓間的潮流不定的情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需做技術

34、經濟比較。</p><p>　　4、具有三種電壓等級的變電所。例如220KV，110KV，35KV，一般采用三繞組變壓器。</p><p>　　2.4 主變壓器容量的確定</p><p>　　根據《發(fā)電廠變電所電氣接線和布置》中規(guī)定：</p><p>　　主變壓器的容量應滿足電氣系統(tǒng)5—10年內的近期規(guī)劃。變電所的變壓器額定容量按S=0.7P

35、m 選擇。</p><p>　　按負荷確定單臺容量：</p><p>　　由原始數據可知：負荷同時系數K=0.9；有功負荷率α=0.75；β=0.80</p><p><b>　　根據負荷表求出：</b></p><p>　　ΣPMAX=18600KW ΣQMAX=12210Kvar</p><p

36、>　　由于線路中有損耗，所以提高5%</p><p>　　PMAX = 17577(KW) QMAX = 11538 (kvar) SMAX =21026(KVA)</p><p>　　變電所裝設兩臺主變壓器，其中一臺事故停運后，其余主變的容量應保證該所全部負荷的70％，所以：</p><p>　　SB=0.7 SMAX =14718 (KVA)

37、 （3.1）</p><p>　　2.5本次設計所選變壓器</p><p>　　查設備書選擇變壓器的型號為：SF7—16000/60 具體的參數如下表：</p><p>　　表3.1 SF7—16000/60變壓器技術參數</p><p>　　主變壓器銘牌的

38、選定：</p><p>　　根據計算容量可選變壓器的銘牌為：</p><p>　　型 號：SF7—16000/60（有載調壓變壓器）</p><p>　　查《變壓器型號手冊》可知道變壓器符號的規(guī)定：</p><p>　　S F 7— 16000 / 60</p><p><b>　　額定電壓60千伏<

39、/b></p><p>　　額定容量16000千瓦</p><p><b>　　設計序號 7</b></p><p><b>　　風冷</b></p><p><b>　　三相</b></p><p>　　第三章 補償電容器的選擇</p>

40、;<p>　　工礦企業(yè)的生產用耗電設備多為感性負荷，除電源用有功功率之外，還有大量的無功功率由電源到負荷往返交換，導致功率因數降低，從而造成了下述不利影響。引起線路電流增大，使供電設備的容量不能充分利用，降低了供電能力。電流增大，使設備和線路的功率損耗和電能損耗急劇增加、線路電壓損失增大，影響負荷端的電壓質量。對發(fā)電機而言，無功功率電流增加，使電機的風去磁能力增加，端電壓降低，使發(fā)電機達不到預定的出力。</p>

41、<p>　　綜上所述，無功功率對電源及工礦企業(yè)內部供電系統(tǒng)都有不良影響，從節(jié)約電能改變配電設備利用情況和提高電能質量等方面考慮，必須設法減少負荷無功功率帶來的不利影響，為此需要安裝無功補償裝置。</p><p>　　設置補償裝置時，應由系統(tǒng)專業(yè)根據電網電壓、系統(tǒng)穩(wěn)定性、有功分配、無功平衡、調相調壓、以及限制諧波電壓、潛供電流、暫時過電壓等因素，提出補償裝置的設置地點、種類、型式、容量和電壓等級。電氣

42、專業(yè)要從安裝的自然環(huán)境條件、裝置的接線方式、布置型式、控制保護方式、設備的技術條件，以及避免或限制補償裝置引起的操作過電壓和諧振過電壓等角度出發(fā)，予以配合。</p><p><b>　　功率因數計算:</b></p><p>　　補償前計算負荷的自然功率因數為：</p><p><b>　?。?.1）</b></p&

43、gt;<p>　　補償后的計算負荷功率因數為：</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　靜電電容器無功補償容量為：</p><p><b>　?。?.3） </b></p><p>　　Pca--有功計算負荷</p><p>　　Qc

44、a--無功計算負荷</p><p>　　Qc--無功補償容量</p><p><b>　　Pc--補償率</b></p><p>　　--補償前后的功率因數角</p><p>　　所選的補償電容型號為：BWF11—120—3W型</p><p><b>　　其參數如下表：</b&g

45、t;</p><p>　　表 4.1 BWF11—120—3W型電容器技術參數</p><p>　　第四章 電氣主接線的選擇</p><p>　　變電所電氣主接線系指變電所的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務。變電所的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經濟運行以及變電所電氣設備的選擇、配電

46、裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會產生直接的影響。</p><p>　　4.1 主接線的設計原則</p><p>　　考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用</p><p>　　變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、

47、經濟性的要求也不同。</p><p>　　考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模</p><p>　　變電所主接線設計應根據5~10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區(qū)網絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接的電源數和出線回數。</p><p>　　考慮負荷的重要性分級和出線回數多少對主接線的影響</p>

48、;<p>　　對一級負荷，必須有兩個獨立的電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級電源供電。三級負荷一般只需要一個電源供電。</p><p>　　考慮主變臺數對主接線的影響</p><p>　　變電所主變的容量和臺數，對變電所主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量

49、大，對供電可靠性高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。</p><p>　　考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響</p><p>　　發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷的突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器和母線檢修時，是否允許線路

50、、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路、變壓器的數量等，都直接影響主接線的形式。</p><p>　　4.2 主接線設計的基本要求</p><p>　　根據我國能源部關于《220~500kv變電所設計技術規(guī)程》SDJ 2—88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應根據該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接元件總數、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、

51、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡和擴建等要求?！?lt;/p><p><b>　　可靠性</b></p><p>　　所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。經過長期運行實踐的考驗，對以往采用的主接線，經過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮

52、一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性不是絕對的而是相對的。一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能是不可靠的。評價主接線可靠性的標志是：</p><p>　　斷路器檢修時是否影響供電；</p><p>　　線路、斷路器、母線故障和檢修時，停用線路的回數和停運時間的長短，以能否保證對重要用戶的供電；</p>&l

53、t;p>　　變電所全部停電的可能性；</p><p>　　有些國家以每年用戶不停電時間的百分比來表示供電可靠性，先進的指標都在99.9%以上；</p><p><b>　　靈活性</b></p><p>　　主接線的靈活性有以下幾方面要求：</p><p>　　調度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路，調配電源和

54、負荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。</p><p>　　檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。</p><p>　　擴建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最小。</p><p><b>　　3、經濟性</b>&l

55、t;/p><p>　　經濟性主要是投資省、占地面積小、能量損耗小。</p><p>　　4.3 本變電所的設計方案</p><p>　　1、60KV側主接線方案的擬定</p><p>　　根據原始資料的分析初步擬定主接線的方案有兩種：</p><p>　　(1) 單母線分段接線</p><p>&l

56、t;b>　　(2)單母線接線</b></p><p><b>　　方案比較如下表所示</b></p><p><b>　　結論分析</b></p><p><b>　　在以上兩個方案中：</b></p><p>　　(1)、可靠性：方案1比方案2好。</

57、p><p>　　(2)、經濟性：方案2：占地面積小，使用設備少。年檢修費用少，一次投資相對比較方案1少，即經濟性好。</p><p>　　(3)、靈活性：方案1：接線投入切除相對比較方便。而方案2：接線不夠靈活，不便于元件的投入切除。</p><p>　　通過定性分析，考慮待設計的變電所主要負荷是工業(yè)負荷因此要保證供電可靠性和待擴建等因素，所選主接線方案為方案1。即：單

58、母分段接線方案。</p><p>　　2、10KV側電氣主接線方案選擇</p><p>　　根據原始資料及其分析初步擬定主接線方案有兩種：</p><p>　　(1)：單母線分段。 </p><p>　　(2)：單母線分段帶旁路母線。</p><p>　　方案的比較如下圖所示：</p><p>

59、<b>　　結論分析：</b></p><p>　?。?）、在上面的表中方案1與方案2的比較已經很清晰。</p><p>　　在選擇方案的時候我們即要看到我們變電所的未來發(fā)展又要兼顧經濟性方案。2中雖然很適合未來的發(fā)展，但根據我們變電所的實際情況出發(fā)，我們只是一個地區(qū)性質的小變電所，即一個小型的公用變電所，投資大反而失去了意義。而方案1中的經濟性才是我們考慮的首要因素

60、。</p><p>　?。?）、依據《變電所設計》一書中，出線在15回以下就使用單母線分段接線。它雖然靈活性和可靠性差一點，但考慮我們對重要負荷有兩條線路進行供電。如果一段檢修，另一段仍可以照運行，而兩段同時出現(xiàn)問題的時候畢竟很少。</p><p>　?。?）、綜合考慮多種因素，決定選擇方案1單母線分段接線。</p><p><b>　　所選用的主接線方案

61、</b></p><p>　　(a) 60KV側主接線方式：采用單母分段接線法</p><p>　?。╞）10KV側主接線方式；采用單母線分段接線</p><p>　　第五章 短路電流計算</p><p>　　5.1 短路計算的條件和原則</p><p>　　1、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行</p&g

62、t;<p>　　2、所有電源的電動勢相位角相同</p><p>　　3、系統(tǒng)中同步異步電動機均為理想電機，不考慮電機磁飽和磁泄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差120度電氣角。</p><p>　　4、電氣系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和。即帶鐵心的電氣設備電抗值不隨電流的大小發(fā)生變化。</p><p>　　5、電氣系統(tǒng)中所有電

63、源都在額定負荷下運行，其中50%負荷在高壓母線上，50%負荷在系統(tǒng)側。</p><p>　　6、同步發(fā)電機具有自動調整勵磁裝置。</p><p>　　7、短路發(fā)電在電流為最大值瞬間。</p><p>　　8、不考慮短路點電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。</p><p>　　9、除計算短路電流衰減時間外和低壓網絡的短路電流外，元件的阻抗略去不計。&

64、lt;/p><p>　　10、元件的計算參數都取其額定值。</p><p>　　11、輸電線路的電容略去。</p><p>　　12、用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。</p><p>　　5.2 短路計算的一般規(guī)定</p><p>　　1、驗算導體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所有的短路電流，確定短路電流時，應按

65、可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅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動機的影響。</p><p>　　3、選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算，計算短路點應選擇在正常方式時的短路電流為最大的地點。</p><p>　　4、導體和電容的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以

66、及電器的開斷電流一般按三相短路計算。</p><p>　　5.3 對有變電所的幾點特殊說明</p><p>　　1、本所容量的阻抗沒有直接給出，但給出了用戶的最大負荷。根據這些最大負荷，利用容量計算公式可算出變壓器容量，查出變壓器的阻抗電壓，然后算出變壓器阻抗。</p><p>　　2、由于電力系統(tǒng)并不是無窮大，所以其阻抗不能忽略不計。另外，電力系統(tǒng)與機組也不能合并

67、在一起，來求短路電流。</p><p>　　5.4 短路點的選取</p><p>　　本所的短路點的選取取為2點。分別在高壓側選一點，在低壓側選一點。并對其進行比較。</p><p>　　高壓側短路點的選取，取K1點。</p><p>　　低壓側短路點的選取，取K2點。</p><p><b>　　5.5 參

68、數計算</b></p><p>　　電路元件的標么值,計算公式如下：</p><p>　　發(fā)電機： （6.1）</p><p>　　變壓器： （6.2）

69、</p><p>　　附：線路中的每千米線路阻抗取X=0.4Ω/KM </p><p>　　線路： （6.3）</p><p>　　5.6 沖擊電流的計算</p><p>　　三相短路電流發(fā)生后的半個周期，短路電流的瞬時值達到最大，稱為

70、沖擊電流。</p><p><b>　　（6.4）</b></p><p><b>　　--沖擊系數</b></p><p>　　第六章 電氣設備的選擇</p><p>　　電氣設備的選擇是變電所電氣部分設計的重要內容之一。如何正確的選擇電氣設備，將直接影響到電氣主接線和配電裝置的安全及經濟運行。因

71、此，在進行設備的選擇時，必須執(zhí)行國家的有關技術政策，在保證安全，可靠的前提下，力爭作到技術先進，經濟合理，運行方便和留有適當的發(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全，經濟運行需要。</p><p>　　6.1 電氣設備選擇的一般問題</p><p>　　高壓電器選擇的主要任務是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理電器，以保證系統(tǒng)安全、可靠、經濟運行條件。</p>

72、<p>　?。?）、應滿足正常工作狀態(tài)下的電壓和電流的要求。</p><p>　?。?）、應滿足安裝地點和使用的環(huán)境條件要求。</p><p>　?。?）、應滿足在短路條件下的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求。</p><p>　?。?）、電流互感器的選擇應符合其負載和準確度級別。</p><p>　　6.2 60KV側高壓電氣設備的選擇<

73、/p><p>　　6.2.1 高壓斷路器的選擇</p><p>　　斷路器作用：高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護電器。由于它具有完善的滅弧裝置，不僅可以用來正常情況下接通和斷開各種負荷電路，而且在故障情況下能自動迅速的開斷故障電流，還能實現(xiàn)自動重合閘的功能。</p><p>　　高壓斷路器按下列項目選擇和校驗：型式和種類，額定電壓，額定電流，開斷電流，額定關合電

74、流，動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定。</p><p>　　1、按種類和型式選擇</p><p>　　高壓斷路器的種類和型式的選擇，除滿足各項技術條件和環(huán)境外，還應考慮便于安裝調試和維護、并經技術比較后才能確定。根據我國當前生產制造情況。電壓6~220KV的電網可選用少油斷路器、真空斷路器和六氟化硫斷路器；330~500KV電網一般采用六氟化硫斷路器。</p><p><b&g

75、t;　　2．按額定電壓選擇</b></p><p>　　高壓短路器的額定電壓應大于或等于所在電網的額定電壓。即</p><p><b>　　。 </b></p><p><b>　　3．按額定電流選擇</b></p><p>　　高壓斷路器的額定電流應大于或等于流過它的最大持續(xù)工作電流

76、，即</p><p>　　當斷路器使用的環(huán)境溫度不等于設備最高允許環(huán)境溫度時，應對斷路器的額定電流進行修訂。</p><p>　　4．按額定短路開斷電流選擇</p><p>　　在給定的電網電壓下，高壓斷路器的額定短路開斷電流應滿足。</p><p>　　式中——斷路器實際開斷時間的短路電流周期分量有效值。</p><p&

77、gt;　　斷路器的實際開斷時間等于繼電保護主保護動作時間與斷路器的固有分閘時間之和。</p><p>　　對于設有快速保護的高速斷路器，其開斷時間小于0.，當在電源附近短路時，短路電流的非周期分量可能超過周期分量幅值的20%，因此，其開斷電流應計及非周期分量的影響，取短路全電流有效值進行校驗。</p><p>　　裝有自動重合閘裝置的斷路器，應考慮重合閘對額定開斷電流的影響。</p&

78、gt;<p>　　5．按額定短路關合電流選擇</p><p>　　在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時即有很大的短路電流通過（預擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的破壞。且斷路</p><p>　　器在關合短路電流時，不可避免地在接通后又自動跳閘，此時要求能切斷短路電流。為了保證斷路器在關合短路時的安全，斷路器的額定短路關合電流應

79、小于短路沖擊電流幅值，即</p><p><b>　　6．動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　高壓斷路器的額定峰值耐受電流應不小于三相短路時通過斷路器的短路沖擊電流幅值，即</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　　7．熱穩(wěn)定校驗</b>&

80、lt;/p><p>　　高壓斷路器的額定短時耐受熱量應不小于短路期內短路電流熱效應，即</p><p><b>　　（7.2）</b></p><p>　　根據斷路器的有關參數查找設備書，選擇：SW2—63型斷路器</p><p>　　表7.1 SW2—63型斷路器技術參數</p><p>　　6.2

81、.2 隔離開關的選擇</p><p>　　1、 隔離開關是發(fā)電廠和變電所中常用的開關電器，但它與斷路器不同。其差別是隔離開關沒有專門設置的滅弧裝置，所以不能用來切斷和接通電路中的負荷電流，更不能切斷和接通短路電流。</p><p>　　隔離開關的主要用途包括以下幾點；</p><p>　　在電路中起隔離電壓的作用，保證檢修工作的安全。在檢修某一設備或電路的某一部分之

82、前，事先把設備或該部分電路兩側的隔離開關切斷，把兩側電壓隔離，造成電路中明顯的斷開點，再在停電檢修的設備或部分電路上加裝接地線，就能確保檢修工作的安全。隔離開關用于檢修工作時，稱為“檢修電器”。</p><p>　　用隔離開關配合斷路器，在電路中進行倒閘操作。隔離開關用于倒閘操作時，稱為“操作電器”。</p><p>　　用來切合小電流電路，如空載母線、電壓互感器、避雷器、較短的空載線路及

83、一定容量的空載變壓器等。</p><p>　?。?） 在某些終端變電所中，快分隔離開關與接地開關相配合，可以代替斷路器的工作。</p><p>　　2、隔離開關應根據下列條件選擇：型式和種類，額定電壓，額定電流，動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定</p><p>　　隔離開關的型式和種類的選擇應根據配電裝置的布置特點和使用條件等因素，進行綜合技術經濟比較后確定。其他四項技術條件與高壓

84、斷路器相同。</p><p>　　根據隔離開關的有關參數查《電工產品目錄》查出：GW4-63</p><p>　　表7.2 GW4-63型隔離開關技術參數</p><p>　　6.2.3 電壓互感器的選擇</p><p>　　電壓互感器的選擇是根據額定電壓，裝置種類、構造、形式、準確度等級來選擇的。所選擇的型號如下表所示：</p>

85、<p>　　表7.3 JDCF-63型電壓互感器技術參數</p><p>　　由于電壓互感器與電網并聯(lián)，當系統(tǒng)發(fā)生短路時互感器本身并不遭受短路電流的作用，因此不需要校驗動穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性。</p><p>　　6.2.4 電流互感器的選擇</p><p>　　1、電流互感器應按下列技術條件選擇：</p><p>　　電流互感器的

86、一次額定電壓和電流必須滿足：</p><p>　　UN≥UN.ne IN>=IW.MAX </p><p>　　式中 UN.ne 是電流互感器所在電力網的額定電流</p><p>　　UN 、IN 是電流互感器的一次額定電壓和電流</p><p>　　IW.MAX 是電流互感器一次回路最大工作電流</p><p

87、>　　2、電流互感器種類和形式選擇</p><p>　　選擇互感器應根據安裝地點（如屋內、或屋外）安裝方式（如穿墻、支持式、裝入式）選擇其形式。電磁式電流互感器的種類和形式應根據使用環(huán)境和產品情況選擇。對于6~20KV屋內配電裝置，應采用絕緣樹脂澆注結構或瓷絕緣結構的電流互感器。對于35KV及以上配電裝置，宜采用油侵瓷箱式結構的獨立電流互感器。有條件時，應采用套管式電流互感器。</p><

88、;p>　　選擇電流互感器的準確級和額定容量</p><p>　　根據任務書上規(guī)定本設計選擇的電流互感器型號為LCWD—60具體參數如下表所示：</p><p>　　表7.4 LCWD—60型電流互感器技術參數</p><p>　　L C W D — 60</p><p><b>　　電壓等級 </b>

89、</p><p><b>　　帶接地刀閘</b></p><p><b>　　戶外</b></p><p><b>　　瓷絕緣</b></p><p><b>　　電流互感</b></p><p><b>　　4、熱穩(wěn)定校

90、驗 </b></p><p>　　(KhINI)2≥I2teq(或QK) （7.3）</p><p><b>　　5、動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　√2INIKF≥is

91、 （7.4）</p><p>　　6.3 10KV側高壓開關柜的選擇</p><p>　　本次設計10KV側主要選擇KYW—10Z型高壓開關柜。</p><p>　　K

92、 Y N 3—10</p><p><b>　　額定電壓</b></p><p><b>　　設計序號</b></p><p><b>　　戶內式</b></p><p><b>　　手車式</b></p><p><b&

93、gt;　　金屬鎧裝開頭柜</b></p><p>　　6.3.1 KYW—10Z型高壓開關柜用途</p><p>　　KYW—10Z移開式金屬封閉高壓開關柜適用于交流50HZ，額定電壓3、6、10KV，額定電流3000A及以下的單母線電力系統(tǒng)中，作為接受和分配電能的戶內配電設備使用。</p><p>　　6.3.2 KYW—10Z型高壓開關柜結構特點&l

94、t;/p><p>　　開關柜的柜體采用金屬鎧裝結構，柜體骨架是用角鋼和鋼板彎制組焊而成，柜體由接地的金屬隔板分離成四個功能小室，既母線室，繼電室，斷路器手車室和電纜室。除斷路器手車室外，其他主要一次電器元件都固定安裝在各自的小室內，柜體外殼的防護等級為IP20。</p><p>　　斷路器手車室可推進或抽出斷路器手車，室內有三個位置，既運行位置，實驗位置（也可作為接地位置），和移開位置。室內還

95、有金屬聯(lián)板，當手車自移開位置向運行位置推進時，連板可自動打開，使斷路器一次隔離觸頭能可靠插合，當手車自運行位置抽出時，連板可自動關閉鎖定在關閉位置，以保證人身安全。</p><p>　　電纜室安裝了帶電顯示裝置，當饋線帶電時，帶電顯示裝置的電壓指示氖燈發(fā)亮，以提示操作人員。</p><p><b>　　結構特點如下：</b></p><p>　

96、　1、鎧裝式金屬封閉開關柜，是交流金屬封閉開關柜中防護特性最好的。</p><p>　　2、開關柜的外殼和每個小室之間的隔板為接地的包薄綱板，防護等級為IP20，可有效的防止人體和外界固體帶電部位和觸及運動部分，可保證人身安全和設備可靠運行。</p><p>　　3、在對任何一個小室檢修時，只要斷開與相鄰的電源，在其他小室不停電的情況下，可確保檢修安全。</p><p&

97、gt;　　4、斷路器手車室，母線室，電纜室有壓力釋放通道和釋放門，因故障產生電弧時，電弧產生的高壓氣體可經釋放通道和釋放門排出柜外，以避免高壓氣體危及人身安全和事故擴大。</p><p>　　5、具有“五種防誤操作”既防止帶負荷抽出或插入一次隔離觸頭；防止接地開關閉合接入電源；防止手車在工作位置時，帶電關合接地開關；防止誤入帶電間隔；防止誤分誤合斷路器。</p><p>　　6、柜內設置了

98、接地導體，并與柜外一專用接地螺柱連通，柜體骨架，門，蓋板，活動連板，斷路器手車骨架與接地導體連通，一次電纜頭的接地采用了具有關合80KA電流能力的接地開關，接地系統(tǒng)具有能通過與斷路器相同的動，熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定時間。</p><p>　　7、柜內相間，相對地的空氣不小于125mm復合絕緣中帶電體距絕緣件的空氣不小于30mm。</p><p>　　8、主母線室用金屬板封閉，主母線的連通用穿墻

99、管來完成，主母線室同時裝設兩組母線，后面一組為系統(tǒng)主母線，前面一組母線可完成柜頂進線和上聯(lián)絡功能，開關柜的下聯(lián)母線一般都可以到向左或向右聯(lián)絡，或同時左右聯(lián)絡。</p><p>　　6.3.3 KYN—10Z型高壓開關柜工作條件</p><p>　　1、10KV時，海拔高度不超過1000米。</p><p>　　2、周圍環(huán)境溫度-5~40攝時度。</p>

100、<p>　　3、空氣相對濕度不大于90%（25度）。</p><p>　　4、無火災、爆炸危險、嚴重污穢、化學腐蝕及劇烈震動的場所。</p><p>　　6.3.4 本次設計所選開關柜</p><p>　　本次設計所選開關柜如下：</p><p>　　表7.5 KYN3—10/11Z開關柜技術參數</p><p

101、>　　表7.6 KYN3—10/89Z型開關柜技術參數</p><p>　　技術參數表：斷路器型號：ZN28</p><p><b>　　6.4 母線的選擇</b></p><p>　　配電裝置中的母線，應根據具體使用情況按下列條件選擇和校驗：1、母線材料、截面形狀和布置方式；2、母線截面尺寸；3、電暈；4、熱穩(wěn)定；5、動穩(wěn)定；6、共振頻

102、率。</p><p>　　6.4.1 母線材料、截面形狀和布置方式選擇</p><p>　　母線一般采用導電率高的鋁、銅型材制成。由于鋁的成本低，現(xiàn)在除對于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出線端部，或采用硬鋁導體穿墻套管有困難，以及對鋁有較嚴重腐蝕的場所才采用銅導體外，不便使用鋁母線。</p><p>　　常見的硬母線截面形狀為矩形、槽形和管形。矩形截

103、面的優(yōu)點是散熱面大，并且便于固定和連接，但電流的集膚效應強烈。我國最大的單片矩形母線承載的工作電流可達2KA左右。當工作電流較大時，可采用2~4片組成多條矩形母線。但是受鄰近效應的影響，4片矩形母線的載流能力一般不超過6KA。因此，矩形母線常被用于容量為50MW及以下的發(fā)電機或容量為60MVA及以下的降壓變壓器10.5KV側的引出線及其配電裝置。槽形截面母線具有機械強度好、載流量大、集膚效應小的特點。當回路正常工作電流在4~8KA時，一

104、般采用槽形母線。管形母線同樣具有機械強度高、集膚效應小的特點，且其電暈放電電壓較高，管內可通風或通水進行冷卻，從而使載流量大。因此，管形母線可用于8KA以上的大電流母線和100KV及以上的配電裝置母線。</p><p>　　母線的散熱條件和機械強度與母線的布置方式有關。母線按照其布置方式可分為支持式和懸掛式。支持式是適合母線工作電壓的支持絕緣子把母線固定在鋼構架或墻板等建筑物上。常見的布置方式有水平布置、垂直布置

105、和三角形布置。懸掛式是用懸掛絕緣子把母線吊掛在建筑物上。常見的布置方式為三相垂直排列、水平排列和等邊三角形排列。</p><p>　　6.4.2 母線截面尺寸選擇</p><p>　　為了保證母線的長期安全運行，母線導體在額定環(huán)境溫度和導體正常發(fā)熱允許最高溫度下的允許電流，經過修正后的數值應大于或等于流過導體的最大持續(xù)工作電流 ，</p><p><b>

106、　　即：</b></p><p>　　式中 K—綜合修正系數</p><p>　　（2）為了考慮母線長期運行的經濟性，除了配電裝置的匯流母線以及斷續(xù)運行或長度在20m以下的母線外，一般均應按經濟電流密度選擇導體的截面，這樣可使年計算費用最低。經濟電流密度的大小和導體的種類和最大年負荷利用小時數有關。導體的經濟截面計算公式為：

107、 （7.5）</p><p>　　式中 --正常工作時的最大持續(xù)工作電流</p><p><b>　　--經濟電流密度</b></p><p>　　由于按經濟電流密度選擇的截面是在總費用的最低點，在該點附近總費用隨截面積變化不明顯。因此，選擇時如果導體截面積無合適的數值時，允許選用略小于按經濟電流密度求

108、得的截面積。</p><p>　　6.4.3 電暈電壓校驗</p><p>　　電暈放電會造成電暈損耗、無線電干擾、噪音和金屬腐蝕等許多危害。因此，110~220KV裸母線晴天不發(fā)生可見電暈的條件是：電暈臨界電壓 應大于最高工作電壓</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　對于330~500KV超高

109、壓配電裝置，電暈是選擇導線的控制條件。要求在1.1倍最高工作相電壓下，晴天夜晚不應出現(xiàn)可見電暈。選擇母線時應綜合考慮導體直徑、分裂間距和相間距離等條件，經過技術經濟比較，確定最佳方案。</p><p>　　6.4.4 熱穩(wěn)定校驗</p><p>　　按照上述情況選擇的導體截面S，還應校驗其在短路條件下的熱穩(wěn)定。裸導體熱穩(wěn)定校驗公式為：S>

110、 （7.6）</p><p>　　式中 S--所選導體截面；</p><p>　　--根據熱穩(wěn)定條件決定的導體最小允許截面；</p><p>　　--短路電流熱效應；</p><p><b>　　C--熱穩(wěn)定系數；</b></p><p>　　

111、6.4.5 動穩(wěn)定校驗</p><p>　　由于硬母線都安裝在支持絕緣子上，當短路沖擊電流通過母線時，電動力將使母線產生彎曲應力。</p><p>　　按照母線與絕緣子、金具的連接特點，母線的每個支持點都屬于簡支。在跨數很多、母線所受載荷是同向均勻分布電動力的情況下，可以把母線作為自由支承在絕緣子上的多跨距、載荷均勻分布的連續(xù)梁來考慮。選取絕緣子的跨度L=1200mm，相間距250mm。&

112、lt;/p><p>　　當跨距數等于2時，母線所受最大彎距為：</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　母線最大相間計算彎曲應力：（Pa） （7.8）</p><p>　　式中，W為母線對垂直于作用力方向軸的截面系數（或稱抗彎距）。矩形母線水平布

113、置時，W=；垂直布置時，W=。 （7.9）</p><p>　　當三相母線水平布置且相間距離為a（m）時，三相短路的最大電動力為：</p><p>　?。∟） （7.10）</p><p>　　式中 ——三相短路沖擊電流值（A）</p><p>　　若按式求出的母線最

114、大相間計算應力不超過母線材料的允許應力，即：</p><p>　　≤（Pa） （7.11）</p><p>　　則認為母線的動穩(wěn)定是滿足要求的。</p><p>　　第七章 防雷保護的設計</p><p>　　變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分。如果發(fā)生雷擊事故，可能會使變壓器及其他電器等主要

115、設備發(fā)生損壞，造成大面積停電，嚴重地影響國民經濟和人民生活，因此，對變電所的防雷保護，必須十分可靠。</p><p>　　變電所的雷害事故可來自兩個方面，一是雷擊于變電所的導線或設備，二是雷擊于線路后沿線路向變電所傳來雷電波。</p><p>　　對于直擊雷的保護是采用避雷針或避雷線。我國運行經驗證明，凡裝設有符合規(guī)程要求的避雷針的變電所，可認為是完全可靠的。</p><

116、;p>　　由于線路絕緣水平較高，線路落雷頻繁，所以沿線路入侵的雷電波幅值會很大，如不采用防護措施勢必造成變電所內電器設備絕緣損壞。所以變電所對雷擊進行波的防護是非常重要的任務，其主要的防護措施是在變電所內裝設閥型避雷器，以限制入侵雷電波幅值，同時在變電所進線上，設置進線保護段以限制流過閥型避雷器的雷電波和限制入侵雷電波的陡度。</p><p>　　7.1 裝設避雷針的原則</p><p&

117、gt;　　為了防止雷直擊變電所可以裝設避雷針，裝設避雷針的原則是：</p><p>　　1. 所有被保護設備（電氣設備，煙囪，冷卻水塔，水電廠的水工建筑、易燃易爆裝置等）均可處于避雷針的保護范圍之內，以免遭受雷擊。此外，對于變電所進線的最后一檔線路，也應包括在避雷針的保護范圍之內。</p><p>　　對于35KV及以下的變電所，因其絕緣水平較低，故不允許避雷針裝在配電構架上，以免發(fā)生反擊

118、，需架設獨立的避雷針，并應滿足不發(fā)生反擊的要求。</p><p>　　2. 當雷擊避雷針時，雷電流通過避雷針入地，使避雷針對地電位升高，此時應防止避雷針至被保護設備發(fā)生反擊。</p><p>　　7.2 裝設避雷器的原則</p><p>　　變電所母線上必須裝設閥型避雷器，以限制雷電波入侵時的過電壓，這是變電所防雷保護的基本措施之一。由于避雷器直接接在變壓器旁，故變

119、壓器上的過電壓波形與避雷器上電壓波形相同。若變壓器的沖擊放電電壓和5KA下的線壓，則變壓器可得到可靠的保護。</p><p>　　變電所中有很多電氣設備，不可能在每個設備旁邊都裝設一組避雷器，一般只在變電所母線上裝設避雷器。由于變壓器是變電所中最重要的設備，因此避雷器應盡量靠近變壓器，這樣避雷器離開變壓器和各電氣設備都有一長度不等的距離。為了保證變壓器上電壓不超過一定的允許值，變壓器與避雷器之間的距離不能太遠，即

120、避雷器有一定的保護距離。變電所內所有電氣設備都應受到避雷器的保護，即它們與避雷器間的電氣距離應在允許值之內。</p><p>　　對于中性點比接地或經消弧線圈接地的系統(tǒng)，變壓器是全絕緣的，即中性點處的絕緣與相線端絕緣水平相同，由于三相來波的概率很小，且大多波來自線路較遠處，其陡度很小，變電所進線不止一條，非雷擊的進線起了分流作用，變壓器絕緣也有一定欲度等原因，所以有關規(guī)程規(guī)定，35~60KV變壓器中性點一般不需要