I 摘摘 要要 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。電氣 主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠電氣設(shè) 備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電所電氣部分 投資大小的決定性因素。變電所是把一些設(shè)備組裝起來(lái)，用來(lái)切斷、接通、改 變或者調(diào)整電壓的。在系統(tǒng)中，變電所成了輸電和配電的集節(jié)點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷 發(fā)展趨勢(shì)。從負(fù)荷增長(zhǎng)方面闡明了建站的必要性，然后通過(guò)對(duì)擬建變電所的概 括以及出線方向來(lái)考慮，并通過(guò)對(duì)負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面 考慮，確定了 35KV，10KV 以及站用電的主接線，然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算及供電 范圍確定了主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，同時(shí)也確定了站用變壓器的容量及型 號(hào)，并進(jìn)行了短路電流計(jì)算等內(nèi)容，從而完成了 35KV 電氣一次部分的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：變壓器選擇 負(fù)荷計(jì)算 短路電流 電氣設(shè)備選擇 II 目目 錄錄 摘摘 要要.I 緒緒 論論.1 第一章第一章 變電所概述變電所概述.2 1.1 變電所概述.2 1.2 變電所的作用和主要設(shè)備組成.2 第二章第二章 負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇.4 2.1 負(fù)荷計(jì)算的目的和意義.4 2.2 負(fù)荷類型.4 2.3 需用系數(shù)法.4 2.4 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與計(jì)算.8 2.5 變壓器選擇.9 第三章第三章 電氣接線選擇電氣接線選擇.13 3.1 電氣接線的設(shè)計(jì)原則和要求.13 3.2 電氣接線的基本要求和設(shè)計(jì).15 3.3 接線的設(shè)計(jì).15 第四章第四章 短路電流的計(jì)算短路電流的計(jì)算.22 4.1 短路計(jì)算的目的.22 4.2 元件參數(shù)計(jì)算.23 4.3 短路電流計(jì)算.26 第五章第五章 電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備的選擇.28 5.1 高壓電氣設(shè)備選擇的一般標(biāo)準(zhǔn).28 5.2 高壓斷路器及隔離開關(guān)的選擇.29 5.3 電壓互感器的選擇.30 5.4 電流互感器的選擇.31 5.5 電纜的選擇.33 第六章第六章 變壓器保護(hù)變壓器保護(hù).34 6.1 變壓器保護(hù).34 III 6.2 保護(hù)的整定計(jì)算.37 第七章第七章 防雷保護(hù)和接地保護(hù)防雷保護(hù)和接地保護(hù).40 7.1 防雷保護(hù).40 7.2 變電所接地設(shè)計(jì).41 總總 結(jié)結(jié).44 致致 謝謝.45 參考資料參考資料.46 第 1 頁(yè) 緒緒 論論 變電所是電力網(wǎng)中線路的連接點(diǎn)，作用是變換電壓、交換功率和匯集、分配電能， 它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。變電所中的電氣部分通常被分為一次部 分和二次部分。本次是某 35KV 變電所的初步設(shè)計(jì)，主要為電氣一次部分。本次設(shè)計(jì)屬 于畢業(yè)設(shè)計(jì),是在學(xué)習(xí)了相關(guān)專業(yè)課程(如發(fā)電廠電氣部分 、 電力系統(tǒng)分析 、 電 力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理等),且對(duì)各類變電所了解后設(shè)計(jì)的。本次設(shè)計(jì)為我們?cè)谧呱瞎?作崗位前對(duì)工程設(shè)計(jì)有細(xì)致的了解,并掌握一定的工程設(shè)計(jì)方法打下了基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì) 主要包括變電所總體分析、電力系統(tǒng)分析、主接線選擇、主變選擇、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備選 擇、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇、防雷設(shè)計(jì)、配電裝置和平面設(shè)置等。在主接 線設(shè)計(jì)中，在 35KV 側(cè)我們把兩種接線方式在經(jīng)濟(jì)性、靈活性、可靠性三個(gè)方面進(jìn)行比 較，最后選擇 35KV 采用單母線分段接線方式。在 10KV 側(cè)采用單母分段接線方式。 變電所內(nèi)的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護(hù)裝置，這些 保護(hù)裝置是根據(jù)下級(jí)負(fù)荷地短路、最大負(fù)荷等情況來(lái)整定配置的，因此，在發(fā)生類似 故障是可根據(jù)具體情況由系統(tǒng)自動(dòng)做出判斷應(yīng)跳閘保護(hù)，并且，現(xiàn)在的跳閘保護(hù)整定 時(shí)間已經(jīng)很短，在故障解除后，系統(tǒng)內(nèi)的自動(dòng)重合閘裝置會(huì)迅速和閘恢復(fù)供電，這對(duì) 于保護(hù)下級(jí)各負(fù)荷是十分有利的。這樣不僅保護(hù)了各負(fù)荷設(shè)備的安全和延長(zhǎng)了其使用 壽命，降低設(shè)備投資，而且提高了供電的可靠性，這對(duì)于提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是十分 有效的。工業(yè)產(chǎn)品的效率提高也就意味著產(chǎn)品成本的降低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力增大，進(jìn)而可 以使企業(yè)效益提高，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。生活用電等領(lǐng)域的供電可靠 性，可以提高人民生活質(zhì)量，改善生活條件等?？梢?，變電所的設(shè)計(jì)是工業(yè)效率提高 及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然條件。 第 2 頁(yè) 第一章第一章 變電所概述變電所概述 1.1 變電所概述 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是把來(lái)自發(fā)電廠的電能經(jīng)過(guò)變換實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離 輸送和分配給用戶的作用，直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電氣主接線是 變電所設(shè)計(jì)的核心部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，電氣主接線的設(shè)計(jì)直接影響 了全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電所電 氣部分投資大小的決定性因素。 1.2 變電所的作用和主要設(shè)備組成 變電所主要作用就是改變來(lái)自發(fā)電廠的電能的電壓實(shí)現(xiàn)合理的分配和電力傳輸， 為了使電能的質(zhì)量良好以及設(shè)備安全，還要進(jìn)行電壓調(diào)整電力潮流控制以及輸配電線 和變電所的保護(hù)。 變電所為了起到電能再分配的作用，有主變壓器、輸電線和開關(guān)設(shè)備、控制裝置 與互感器、避雷器、調(diào)相器設(shè)備和其它設(shè)備組成。 1輸電線和開關(guān)設(shè)備 在變電所內(nèi)匯集著許多集中和分配電力的輸配電線，與主變壓器一起接在母線上， 在每一條線路的引出口裝設(shè)斷路器和隔離開關(guān)，斷路器通常用于電路的送出、停止或 切換，當(dāng)輸、配電設(shè)備發(fā)生事故時(shí)則用來(lái)自動(dòng)切斷。 隔離開關(guān)用于輸、配電線路時(shí)，在檢修斷路器等電氣設(shè)備時(shí)斷開它們以隔離電源， 有時(shí)用來(lái)切換母線環(huán)。 2控制裝置與互感器 控制裝置是變電所的中樞神經(jīng)、值班員監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)備 的操作以及聯(lián)合互感器進(jìn)行電壓、電流和功率的測(cè)量。 互感器的主要作用是將高電壓、大電流轉(zhuǎn)換成低電壓、小電流進(jìn)行測(cè)量或保護(hù)。 3 調(diào)相設(shè)備 第 3 頁(yè) 調(diào)相設(shè)備，因?yàn)橹刎?fù)荷是使電流超前，輕負(fù)荷時(shí)使電流滯后，所以用來(lái)進(jìn)行電壓 的調(diào)整，保護(hù)電能的經(jīng)濟(jì)性，可靠性和設(shè)備的穩(wěn)定性。 4 其它設(shè)備 變電所內(nèi)除上述設(shè)備外，還有接地和屏蔽裝置、站內(nèi)電源蓄電池、照明設(shè)備 等其它各種設(shè)備。 第 4 頁(yè) 第二章第二章 負(fù)荷計(jì)算及負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇變壓器選擇 2.1 負(fù)荷計(jì)算的目的和意義 負(fù)荷計(jì)算是指礦區(qū)總體供電規(guī)劃中對(duì)礦區(qū)各種企業(yè)用戶總負(fù)荷的概略計(jì)算。通過(guò) 計(jì)算得到的變電所負(fù)荷容量（或電流）是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、選擇電氣 設(shè)備、導(dǎo)線截面和依表量程的依據(jù)，也是繼電保護(hù)整定的重要數(shù)據(jù)。 2.2 負(fù)荷類型 負(fù)荷類型：根據(jù)負(fù)荷的用電程度不同將電力負(fù)荷分為三級(jí)：一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、 三級(jí)負(fù)荷。 一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身的傷亡，在政治上造成重大的經(jīng)濟(jì)損失如：重大 的交通樞紐、通訊樞紐，大型國(guó)際活動(dòng)中心和大量人員集中的公共場(chǎng)所，還有中斷供 電將使重要的設(shè)備損壞，產(chǎn)品報(bào)廢，重要負(fù)荷中斷將發(fā)生爆炸，火災(zāi)和中毒等給人民 的生活帶來(lái)影響。 二級(jí)負(fù)荷：中斷供電在政治上經(jīng)濟(jì)上造成較大損失使連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程被打亂，需 要長(zhǎng)時(shí)間才能夠恢復(fù)，使企業(yè)減產(chǎn)影響重要單位的正常工作使公共場(chǎng)所秩序混亂。 三級(jí)負(fù)荷：中斷供電后無(wú)重大的影響。 (1)對(duì)于一級(jí)負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì) 全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。 (2)對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證 全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 2.3 需用系數(shù)法 由于一臺(tái)設(shè)備的額定容量往往大于其實(shí)際負(fù)荷，成組設(shè)備中各負(fù)荷的功率因數(shù)（ ）不同，一般又不同時(shí)工作，最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)等情況，所以難以精確地計(jì)算 cos 第 5 頁(yè) 變電所負(fù)荷。故本設(shè)計(jì)采用了較為精確的需用系數(shù)法來(lái)進(jìn)行變電所負(fù)荷計(jì)算，其計(jì)算 簡(jiǎn)便，煤礦系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)目前主要采用這種方法。 表 2-1 電力負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及計(jì)算 設(shè)備容量 kW 計(jì)算容量編號(hào)設(shè)備名稱電 動(dòng) 機(jī) 型 安 裝 臺(tái) 數(shù)/ 工 作 臺(tái) 數(shù) 安裝 容量 工作 容量 需用 系數(shù) Kx 功率 因數(shù) cos tan 有功 功率 kW 無(wú)功 功率 kvar 視在 功率 kVA 一地面高壓 1主井提升機(jī)繞1/1148014800.840.850.621243.2770.81462.6 2副井提升機(jī)繞1/19859850.840.850.62827.4513973.4 3壓氣機(jī)同5/3225013500.570.950.331282.5-5941413.4 4東風(fēng)井同2/116008000.490.920.426784-336853 5西風(fēng)井同2/1200010000.480.950.33960-4301052 二地面低壓 1洗煤廠 - 105010500.790.840.646829.5535.9987.5 2機(jī)修廠 - 4504500.560.750.882252222.3336 3鐵路煤倉(cāng) - 6006000.750.760.855450384.8592.1 4矸石山 - 1501500.850.820.696127.589155.5 5坑木加工廠 - 2502500.80.830.67200134241 6工人村 - 5605600.750.820.698420293.2512.2 7支農(nóng) - 4504500.820.840.646369238.4439.3 8地面低壓 - 125012500.860.830.6721075722.41295.2 第 6 頁(yè) 及照明 9東西風(fēng)井 低壓側(cè) - 75750.820.850.6261.538.172.4 三井下負(fù)荷 1主排水泵鼠7/4560032000.530.870.567296816833412 2 東翼一采區(qū) - 8508500.620.631.23527648.2836.5 3東翼二采區(qū) - 9809800.630.651.17617.4722.4949.8 4西翼一采區(qū) - 100010000.630.641.2630756984.4 5西翼二采區(qū) - 8008000.640.6517 6井底車場(chǎng) - 2902900.840.850.62243.6151286.6 1.用電設(shè)備供電時(shí)的計(jì)算負(fù)荷 （2-1） 1 max ef xe L PK PK P （2-2） maxmaxtan QP （2-3） 22 maxmaxmax SPQ 其中：負(fù)荷系數(shù)； f K ：用電設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷；P ：用電設(shè)備的額定負(fù)荷； e P ：用電設(shè)備實(shí)際負(fù)荷時(shí)的效率； ：線路的效率，一般取 0.90.9s； L ：?jiǎn)我回?fù)荷的需用系數(shù)； 1 x K (2-4) 1 f x L K K ：用電設(shè)備的功率因數(shù)角。 2 用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 第 7 頁(yè) （2-5） maxxe PKP maxmaxtanj QP 22 max maxmaxmax cos pj P SPQ 其中：成組負(fù)荷的需用系數(shù) （2-6） x K jt x pjL K K K ：該組設(shè)備的同時(shí)系數(shù) （2-7） t K e t e P g K P ：該組設(shè)備的負(fù)荷系數(shù) （2-8） f K f e Pg K Pg ：該組設(shè)備的加權(quán)平均效率； pj ：該組設(shè)備的加權(quán)平均功率因數(shù)。cos pj 3 總計(jì)算負(fù)荷 因各用電設(shè)備組的最大負(fù)荷常常不是在同一時(shí)刻需要，所以，計(jì)算總的計(jì)算負(fù)荷 時(shí)，應(yīng)該將各用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷之和再乘以組間的最大負(fù)荷同時(shí)系數(shù)。一般地， maxt K 組數(shù)越多，越小。 maxt K （2-9） maxmaxmaxti PKP maxmaxmaxti QKQ 22 maxmaxmax SPQ 2.4 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與計(jì)算 (1) 用電設(shè)備分組，確定各組用電設(shè)備的總額定容量。 (2)查出各用電設(shè)備組的需要系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式 2-1 計(jì)算出各用電 x Kcos 第 8 頁(yè) 設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。 (3) 對(duì)主提升機(jī) =0.84，=0.85，=0.62 x Kcostan 則有功功率 P=14800.84=1243.2kW； e P x K 無(wú)功功率 Q=Ptan=1243.20.62=770.8kvar； 視在功率 S=P/cos=1243.2/0.85=1462.6kVA； (4)壓氣機(jī)：其電機(jī)為同步電機(jī) 對(duì)于同步電機(jī)，Q 的數(shù)值應(yīng)為同步電動(dòng)機(jī)的補(bǔ)償能力（估算值） 。同步電動(dòng)機(jī)的補(bǔ) 償能力百分?jǐn)?shù)可查到（查=曲線） 。q o I No I . P=22500.57=1282.5kW i P x K 壓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷率=需用系數(shù)/同時(shí)系數(shù) =0.57/0.6=0.95 查表=0.44q kvar3 450 0.44594 N QqS S=1413.4kVA 22 QP 22 1282.5( 594) 同樣方法可計(jì)算出其它各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷注：主扇風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)等功率因 數(shù)超前，表示其無(wú)功電流為容性，即提供無(wú)功功率，起無(wú)功補(bǔ)償作用，它們的計(jì)算無(wú) 功功率為負(fù)值。 第 9 頁(yè) 2.5 變壓器選擇 1變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇 變壓器容量的考慮原則： (1).變壓器容量選擇一般應(yīng)按變電所建成后 10 年內(nèi)的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮 到遠(yuǎn)期發(fā)展，對(duì)城郊變電所，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 (2).根據(jù)變電所的負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變?nèi)萘?，?duì)有重要負(fù)荷的變電所應(yīng) 考慮一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng) 保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器應(yīng)能 保證全部負(fù)荷的 65。 (3) 同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化， 標(biāo)準(zhǔn)化（主要考慮備用品，備件及維修方便） 。 為了保證供電可靠性，變電所一般裝 設(shè)兩臺(tái)主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺(tái)主變的可能性。 主變臺(tái)數(shù)的考慮原則： （1）對(duì)大城市，醫(yī)院，重要會(huì)議室等一次變，裝兩臺(tái)主變?yōu)橐恕?（2）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可考慮裝設(shè) 3 臺(tái)主變壓 器。 （3）對(duì)不重要的較低電壓等級(jí)的變電所，可以只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。 本變電所屬于以三級(jí)負(fù)荷為主的較低電壓等級(jí)變電所，選擇安裝一臺(tái)主變壓器。 2調(diào)壓方式的確定 調(diào)壓方式是指采用有載（帶負(fù)荷）調(diào)壓或手動(dòng)（不帶負(fù)荷）調(diào)壓方式。根據(jù)相關(guān) 規(guī)程規(guī)定，在滿足電壓正常波動(dòng)情況下可以采用手動(dòng)調(diào)壓方式，手動(dòng)調(diào)壓方式的變壓 器便宜維修方便。對(duì)于 35KV 站的設(shè)計(jì)，可采用手動(dòng)調(diào)壓方式。但是，近年隨著對(duì)變 壓器質(zhì)量要求的提高和有載調(diào)壓變壓器質(zhì)量的提高，作為城市變電所一般選擇有載調(diào) 壓方法。 3容量比 第 10 頁(yè) 變壓器的繞組容量有:100/100/100、100/100/50、100/50/50 等幾種。對(duì)于本次設(shè)計(jì) 35KV 變壓器總?cè)萘坎淮?，其繞組容量對(duì)于造價(jià)影響不大，所以可考慮采用 100/100/100 的容量比。 4變壓器阻抗的選擇 在電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)中和相應(yīng)規(guī)程中指出：變壓器各側(cè)阻抗的選擇 必須從電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、潮流方向、無(wú)功分配、繼電保護(hù)、短路電流、系統(tǒng)內(nèi)的 調(diào)壓手段和并列運(yùn)行等方面綜合考慮，并應(yīng)由對(duì)工程起決定作用的因素來(lái)確定。 變壓器的阻抗的選擇實(shí)際上是指三個(gè)繞組在變壓器鐵心中纏繞的位置，由此可以 分為升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)兩種類型。 由于絕緣因素，高壓繞組總是放在最外側(cè)，而中、低壓繞組可以分別纏繞在變壓 器鐵心的中間或最里面。由于變壓器的阻抗實(shí)際上就是繞組的漏抗，因此可見升壓結(jié) 構(gòu)的變壓器 12 U 大，而降壓變壓器結(jié)構(gòu)的 13 U 大。那么應(yīng)該看潮流傳輸?shù)拇笮。趥鬏?潮流的的一次采用阻抗小的以減少正常損耗。 （1）變壓器冷卻方式的選擇 變壓器冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油 循環(huán)等!按一般情況，35KV 變電所宜選用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)。 （2）變壓器各側(cè)電壓等級(jí)的選擇 在發(fā)電廠或變電所電源側(cè)，為了保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，既保證在 10% 電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應(yīng)保證比額定值高出 5%，因此，對(duì)于 35KV 的變 電所，考慮到要選擇節(jié)能新型的，35KV 側(cè)選 37KV，10KV 側(cè)選 10.5KV。 （3）繞組接線組別的確定 我國(guó) 110KV 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接；35KV 采用“Y” 聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地；35KV 以下高壓電，變壓器三相繞組都采用 “D”聯(lián)接。因此，普通雙繞組一般選用 YN，d11 接線；三繞組變壓器一般接成 YN，y，d11 或 YN，yn，d11 等形式。近年來(lái)，也有采用全星形接線組別的變壓器， 即變壓器高、中、低三側(cè)均接成星形。這種接線零序組抗大，有利于限制短路電流， 第 11 頁(yè) 也便于在中性點(diǎn)處連接消弧線圈。缺點(diǎn)是正弦波電壓波形發(fā)生畸變，并對(duì)通信設(shè)備產(chǎn) 生干擾，同時(shí)對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度均有影響。 5.變壓器及出線型號(hào)的選擇 變壓器型號(hào)的選擇 根據(jù)資料，計(jì)算出兩臺(tái)變壓器的容量 MVA P SN7 . 8 9 . 0 8 . 7 cos max 考慮到一臺(tái)主變壓器故障時(shí)，另一臺(tái)主變壓器能滿足全部重要負(fù)荷的 %65 用電， 故每臺(tái)主變壓器的容量為 MVASS NN .75%65 1 ,故采用變壓器型號(hào)為： 35KV 鋁線雙繞組電力變壓器 35 6300 1SJL 高壓側(cè)額定電壓： KVUN35 1 低壓側(cè)額定電壓： KVUN 5 . 10 短路損耗： KWPK52 空載損耗： KWP.28 0 短路電壓： 5 . 7% k U 空載電流： 1% 0 I 變壓器出線型號(hào)的選擇 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇變壓器出線型號(hào) 求線路的工作電流，已知 hT6000 max ，查表得經(jīng)濟(jì)電流密度 2 9 . 0 mm A jec ，根 據(jù)已知參數(shù)求線路工作電流，則有 A U p I n c c 5000 9 . 0103 7800 cos3 求經(jīng)濟(jì)截面 有 2 556 9 . 0 5000 mm j I A ec c ec 第 12 頁(yè) 每回導(dǎo)線截面 2 278 2 556 2 mm A A ec ec 查表得選標(biāo)準(zhǔn)截面為的鋼芯鋁絞線： 2 300mm300LGJ 查表得 KM X .40 0 ; 400LGJ 的 KM X .40 1 第 13 頁(yè) 第三章第三章 電氣接線選擇電氣接線選擇 3.1 電氣接線的設(shè)計(jì)原則和要求 變電所設(shè)計(jì)的合理以及供電和運(yùn)行是否安全可靠，很大程度上取決于主接線的設(shè) 計(jì)，因此，選擇主接線應(yīng)進(jìn)行多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后決定。 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(wù)，變電所的主接線是電力系統(tǒng)接線組成的一個(gè)重要組成部分。主接線 的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配 電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。 1接線的設(shè)計(jì)原則 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?cè)陔娏ο到y(tǒng)中 的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。 （1）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模 變電所接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù) 10 年內(nèi)或更長(zhǎng)遠(yuǎn)電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大 小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式， 來(lái)確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。 （2）考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)接線的影響 變電所變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響，通常對(duì)大 型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)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(duì)主接線的可靠性、靈活性 要求低。 （3）考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)接線的影響 發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障 停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求，電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有所不 第 14 頁(yè) 同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)，當(dāng)線路故障時(shí)允許 切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響接線的形式。 2接線設(shè)計(jì)的基本要求 根據(jù)我國(guó)能源部關(guān)于220500KV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ288 規(guī)定：“變 電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性 質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定，并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn) 行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求。 ” 1.可靠性 所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電，衡量可靠性 的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線，經(jīng)過(guò)優(yōu) 先，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(yùn)行中可靠性的綜合，評(píng)價(jià)主接線可靠性的標(biāo)志是： （1）斷路器檢修時(shí)是否影響供電。 （2）線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以 及能否保證對(duì)理要用戶的供電。 2.靈活性 接線的靈活性有以下幾方面要求： （1）調(diào)度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿 足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。 （2）檢修要求。可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修， 且不致影響對(duì)用戶的供電。 （3）擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^(guò)渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無(wú)論一次和二 次設(shè)備改造量最小。 3.經(jīng)濟(jì)性 （1）經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。 （2）電氣主接線是由電氣設(shè)備通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的 第 15 頁(yè) 電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，變電所的 主接線是實(shí)現(xiàn)電能輸送和分配的一種電氣接線。 3.2 電氣接線的基本要求和設(shè)計(jì) 根據(jù)35110KV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范： 第 3.2.1 條：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備 特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投 資和便于擴(kuò)建等要求。 第 3.2.3 條：35110KV 線路為兩回及以下時(shí)，宜采用橋形線路變壓器組或線路分 支接線。超過(guò)兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形單母線或分段單母線的接線，3563KV 線路為 8 回及以上時(shí)，亦可采用雙母線接線，110KV 線路為 6 回及以上時(shí)，宜采用雙母線接 線。 第 3.2.4 條：在采用單母線、分段單母線或雙母線的 35110KV 主接線中，當(dāng)不 允許停電檢修斷路器時(shí)，可以設(shè)置旁路設(shè)施。 當(dāng)有旁路母線時(shí)，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器的接線， 當(dāng) 110KV 線路為 6 回及以上，3563KV 線路為 8 回及以上時(shí)，可裝設(shè)專用的旁路斷 路器，主變壓器 35110KV 回路中的斷路器，有條件時(shí)，亦可接入旁路母線，采用 SF6 斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。 3.3 接線的設(shè)計(jì) 綜合以上規(guī)程規(guī)定，結(jié)合本變電所的實(shí)際情況， 35KV 側(cè)有 2 回出線（近期 1 回， 遠(yuǎn)景發(fā)展 1 回） ，10KV 側(cè)有 8 回出線（近期 5 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 3 回）.又由前面的變電所 分析部分和負(fù)荷情況分析部分，該變電所在整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中處于重要的地位，各側(cè)均 不允許斷電，故可對(duì)各電壓等級(jí)側(cè)主接線設(shè)計(jì)方案作以下處理： 135KV 側(cè) 根據(jù)要求可以草擬以下三種方案： 第 16 頁(yè) 方案三：橋式接線方式 當(dāng)有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，在變壓器線路接線的基礎(chǔ)上，在其中間加一連 接橋，則成為橋式接線，方案三如圖 3-3 和 3-4 所示： 圖 3-3 內(nèi)橋接線圖 圖 3-2 方案 2 單母分段接線圖圖 3-1 方案 1：?jiǎn)文阜侄螏月方泳€圖 第 17 頁(yè) 圖 3-4 外橋接線圖 橋式接線按照連接橋斷路器的位置，可以分為內(nèi)橋和外橋接線兩種接線，橋式接 線中，四個(gè)回路只有三臺(tái)斷路器，所以用的斷路器數(shù)量最少，接線也最經(jīng)濟(jì)。 內(nèi)橋式接線的特點(diǎn)是連接橋斷路器在變壓器側(cè)，其它兩臺(tái)斷路器接在線路上，因 此，線路的投入和切除比較方便，并且當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，僅故障線路的斷路器 調(diào)閘，不影響其他回路的運(yùn)行。但是，當(dāng)變壓器故障時(shí)，則與該變壓器連接的兩臺(tái)斷 路器都要調(diào)閘，從而影響了一回未發(fā)生故障線路的運(yùn)行。此外，變壓器的投入與切除 的操作比較復(fù)雜，需要投入和切除與該變壓器連接的兩臺(tái)斷路器，也影響了一回未故 障線路的運(yùn)行。鑒于變壓器屬于可靠性高的設(shè)備，故障率遠(yuǎn)較線路小，一般不經(jīng)常切 換，因此系統(tǒng)中應(yīng)用內(nèi)橋接線的較為普遍。 外橋接線的特點(diǎn)恰好與內(nèi)橋式接線相反，連接橋斷路器在線路側(cè)，其他兩臺(tái)斷路 器接在變壓器的回路中。所以，當(dāng)線路故障和進(jìn)行投入與切除操作時(shí)，不影響其他回 路運(yùn)行，故外橋接線只適合于線路短，檢修和倒閘操作頻繁以及設(shè)備故障率較小，而 變壓器由于按照經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需要經(jīng)常切換的情況。此外，當(dāng)電網(wǎng)有穿越性功率經(jīng) 過(guò)變電所時(shí)，也有采用外橋接線的，因?yàn)榇┰叫怨β蕛H經(jīng)過(guò)連接橋上的一臺(tái)斷路器。 為了在檢修出線和變壓器回路中的斷路器時(shí)不中斷線路和變壓器的正常運(yùn)行，有 時(shí)再在橋行接線中附加一個(gè)正常工作時(shí)斷開的帶隔離開關(guān)的跨條。在跨條上裝設(shè)兩臺(tái) 隔離開關(guān)的目的是可以輪換停電檢修任何一組隔離開關(guān)。 橋式接線可以展成為單母線分段或雙母線接線，但是需要設(shè)計(jì)好預(yù)留今后發(fā)展時(shí) 增加的間隔位置，同時(shí)擴(kuò)建時(shí)繼電保護(hù)和二次回路更改較多，需要在設(shè)計(jì)時(shí)采取措施。 第 18 頁(yè) 按照簡(jiǎn)化接線的設(shè)計(jì)原則，35KV 最終定為 2 回，考慮到變電所建成后將在該地區(qū) 形成環(huán)網(wǎng)供電，故 35KV 單母線分段接線，線路故障時(shí)可用外橋斷路器代替出線間隔 斷路器切除故障。 210KV 側(cè) 根據(jù)要求可以草擬以下兩種方案： 圖 3-5 方案 1 單母分段帶旁母接線圖 第 19 頁(yè) 圖 3-6 方案 2 單母分段接線圖 第 20 頁(yè) 表 3-1 兩種方案進(jìn)行比較 方案項(xiàng)目 方案 1 單母分段帶旁母接線方案 2 單母分段 可 靠 性 用斷路器把母線分段后,對(duì)重 要用戶可從不同段引出兩個(gè) 回路, 保證不間斷供電，可 靠；檢修出線斷路器，可以 不停電檢修，供電可靠性高 用斷路器把母線分段后,對(duì)重要用 戶可從不同段引出兩個(gè)回路,可靠， 適合用于屋內(nèi)布置，可采用手車 式斷路器，這樣可保證進(jìn)出線檢 修時(shí)不中斷供電 靈 活 性 當(dāng)一回線路故障時(shí),分段斷路 器自動(dòng)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 當(dāng)一回線路故障時(shí),分段斷路器自 動(dòng)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， 且擴(kuò)建方便 經(jīng) 濟(jì) 性 占地面積大，多一旁路增加 了投資占地面積小，但小車投資多 方案三：橋式接線方式 當(dāng)有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，在變壓器線路接線的基礎(chǔ)上，在其中間加一連 接橋，則成為橋式接線。 橋式接線按照連接橋斷路器的位置，可以分為內(nèi)橋和外橋接線兩種接線。橋式接 線中，四個(gè)回路只有三臺(tái)斷路器，所以用的斷路器數(shù)量最少，接線也最經(jīng)濟(jì)。 內(nèi)橋式接線的特點(diǎn)是連接橋斷路器在變壓器側(cè)，其它兩臺(tái)斷路器接在線路上。因 此，線路的投入和切除比較方便，并且當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，僅故障線路的斷路器 調(diào)閘，不影響其他回路的運(yùn)行。但是，當(dāng)變壓器故障時(shí)，則與該變壓器連接的兩臺(tái)斷 路器都要調(diào)閘，從而影響了一回未發(fā)生故障線路的運(yùn)行。此外，變壓器的投入與切除 的操作比較復(fù)雜，需要投入和切除與該變壓器連接的兩臺(tái)斷路器，也影響了一回未故 障線路的運(yùn)行。鑒于變壓器屬于可靠性高的設(shè)備，故障率遠(yuǎn)較線路小，一般不經(jīng)常切 換，因此系統(tǒng)中應(yīng)用內(nèi)橋接線的較為普遍。 外橋接線的特點(diǎn)恰好與內(nèi)橋式接線相反，連接橋斷路器在線路側(cè)，其他兩臺(tái)斷路 器接在變壓器的回路中。所以，當(dāng)線路故障和進(jìn)行投入與切除操作時(shí)，不影響其他回 路運(yùn)行，故外橋接線只適合于線路短，檢修和倒閘操作頻繁以及設(shè)備故障率較小，而 變壓器由于按照經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需要經(jīng)常切換的情況。此外，當(dāng)電網(wǎng)有穿越性功率經(jīng) 第 21 頁(yè) 過(guò)變電所時(shí)，也有采用外橋接線的，因?yàn)榇┰叫怨β蕛H經(jīng)過(guò)連接橋上的一臺(tái)斷路器。 為了在檢修出線和變壓器回路中的斷路器時(shí)不中斷線路和變壓器的正常運(yùn)行，有 時(shí)再在橋行接線中附加一個(gè)正常工作時(shí)斷開的帶隔離開關(guān)的跨條。在跨條上裝設(shè)兩臺(tái) 隔離開關(guān)的目的是可以輪換停電檢修任何一組隔離開關(guān)。 橋式接線可以展成為單母線分段或雙母線接線，但是需要設(shè)計(jì)好預(yù)留今后發(fā)展時(shí) 增加的間隔位置，同時(shí)擴(kuò)建時(shí)繼電保護(hù)和二次回路更改較多，需要在設(shè)計(jì)時(shí)采取措施。 綜上由表中分析可以知道，10KV 電壓級(jí)，綜合考慮主接線的基本要求，合理慮 農(nóng)村電力負(fù)荷的基本情況以及農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)狀況，通過(guò)比較，最后選擇第（2）方案，即 采用單母分段的電氣主接線形式。這種主接線形式能夠滿足市區(qū)各級(jí)電力負(fù)荷的用電 要求，考慮了今后隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有擴(kuò)建和擴(kuò)展的可能，另外，由于進(jìn)出線回路 數(shù)比較多，且各回路出線的負(fù)荷等級(jí)中一，二級(jí)負(fù)荷較多。因此，選擇了單母分段的 主接線形式。 綜上分析可以得出：高莊新建變電所的電氣主接線形式為， 35KV 電壓級(jí)采用單 母分段的主接線形式，10KV 電壓級(jí)則采用單母分段的主接線形式。 按照簡(jiǎn)化接線的設(shè)計(jì)原則，35KV 最終定為 2 回，考慮到變電所建成后將在該地區(qū) 形成環(huán)網(wǎng)供電，故 35KV 單母線分段接線，線路故障時(shí)可用外橋斷路器代替出線間隔 斷路器切除故障。 第 22 頁(yè) 第四章第四章 短路電流的計(jì)算短路電流的計(jì)算 4.1 短路計(jì)算的目的 短路是電力系統(tǒng)最常見、并且對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響的故障。短路的結(jié)果 將使系統(tǒng)電壓降低、短路回路中電流大大增加并產(chǎn)生大量的熱，可能破壞電力系統(tǒng)的 穩(wěn)定運(yùn)行和損壞電氣設(shè)備甚至?xí)l(fā)生火災(zāi)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，所以電氣設(shè)計(jì)和運(yùn)行， 都需要對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算。 1.短路電流的危害： 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾 十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安。短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并 且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備甚至發(fā)生火災(zāi)；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降， 造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路 電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步， 而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。 2.短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)條件： （1）系統(tǒng)在正常工作時(shí)三相是對(duì)稱的。 （2）電力系電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即各元件的電抗值與電流大小無(wú)關(guān)； （3）各元件電阻，一般在高壓電路中都略去不計(jì)，但在計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間 常數(shù)應(yīng)計(jì)及元件電阻。此外，在計(jì)算低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流時(shí)，應(yīng)計(jì)元件電阻，但可以 不計(jì)算復(fù)阻抗，而是用阻抗的絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算。 （4）輸電線路的電容忽略不計(jì)。 （5）變壓器的勵(lì)磁電流忽略不計(jì)，相當(dāng)于勵(lì)磁阻抗回路開路，這樣可以簡(jiǎn)化變壓 器的等值電路。 第 23 頁(yè) 4.2 元件參數(shù)計(jì)算 為了簡(jiǎn)便計(jì)算,計(jì)算方法采用標(biāo)幺值法,并且采用以下假設(shè)條件： （1）假設(shè)系統(tǒng)有無(wú)限大的容量用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變。即計(jì)算阻 抗比系統(tǒng)阻抗要大得多。具體規(guī)定：對(duì)于 335KV 級(jí)電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算,可以認(rèn)為 110KV 及以上的系統(tǒng)的容量為無(wú)限大,只要計(jì)算 35KV 及以下網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗。 （2）在計(jì)算高壓電路中的短路電流時(shí),只需考慮發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的電抗、 而忽略其電阻;對(duì)于架空線和電纜,只有