1、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）題 目：110KV變電站電氣一次系統(tǒng)初步設(shè)計學(xué) 院：專 業(yè)：班 級：學(xué) 號：學(xué) 生：指導(dǎo)教師： 職稱：時間：摘 要電能是現(xiàn)代社會中最重要，最方便的能源，電能具有很多優(yōu)點，可以方便的轉(zhuǎn)化為別種形式的能，以及它的輸送和分配易于實現(xiàn)，并且它的應(yīng)用規(guī)模也很靈活，因此，電能被日益廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，交通運輸業(yè)以及人民的日常生活中?，F(xiàn)如今，越來越多的人意識到，電力事業(yè)的日益發(fā)展緊系著國計民生。它的發(fā)展水平和電氣化的程度，是衡量一個國家的國民經(jīng)濟發(fā)展水平及其社會現(xiàn)代化水平高低的一個重要標(biāo)志。其中，變電所的發(fā)展則是至關(guān)重要的。本文首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷發(fā)展情況，分

2、析負(fù)荷發(fā)展趨勢與當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境和工業(yè)發(fā)展條件。從負(fù)荷增長和地區(qū)建設(shè)方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，從安全性、經(jīng)濟性、可靠性及靈活性等方面考慮，先簡單介紹了各種接線方式，然后從經(jīng)濟性、靈活性、可靠性各方面進(jìn)行比較，確定了110KV，35KV，10KV電氣主接線形式，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍通過容載比的方法，確定了主變壓臺數(shù)、容量及型號，最后通過對短路電流、各種短路方式、短路危害的介紹及短路電流和最大持續(xù)電流的計算，對各種高壓電器的選擇進(jìn)行說明，并對高壓斷路器、隔離開關(guān)、母線、電流互感器、電壓互感器、避雷器等進(jìn)行了選型，從而完成了11

3、0KV變電站電氣一次部分的設(shè)計。關(guān)鍵詞：變壓器；變電站；短路計算；電氣主接線；設(shè)備選擇ABSTRACTThe electrical energy is the most important, convenient energy in the modern society, the electrical energy has many merits, can facilitate transforms as other energies. , as well as its transportation and the assignment easy to realize, and its app

4、lication scale is also very flexible, therefore, electrical energy by day by day widespread application in agriculture, transportation shipping industry as well as in peoples daily life. Nowadays, more and more people realize, the electric power enterprise flourishes more and more daily tightly is t

5、he national economy and the peoples livelihood. Its level of development and the electrification cause is one of themost important symbols to weigh a national economy level of development and a social modernization horizontal height .And, the transformer substation development is very important. At

6、first this paper book according to the mission to system and routes and all load to development, analysis development tendency and local load geographical environment and industrial development conditions. From the load growth and regional construction, the necessity of clarified site. Then based on

7、 summary of proposed substation direction to consider, and qualify, and through to the load data analysis. From safety, economy, reliability and flexibility into consideration. To briefly introduces various wiring way. Then from economy, flexibility and reliability compared various aspects choose th

8、e consumers 10KV, 35KV, 110KV and auto-switch from, Then through the load calculation and power supply range through than method, let load, choose the lord variable pressure sets, capacity and model, finally through short-circuit current, various short-circuit mode, the introduction and short-circui

9、t harm and maximum continuous current short-circuit current calculation, The choice of various high voltage apparatus, and to show the high voltage circuit breaker, isolating switch, generatrix, current transformer, voltage transformer, lightning arrester etc, thus completing the selection of 110KV

10、substations is a part of design electric.Key words：Transformer; substation; Short circuit computation; Electrical main wiring; Equipment choic目 錄摘要IABSTRACTII目錄III第一章 緒論11.1概述11.2原始資料及分析21.3本論文的設(shè)計任務(wù)及主要工作4第二章 電氣主接線設(shè)計52.1主變壓器選擇52.2電氣主接線的要求102.3各種接線形式及特點122.4變電站主接線的選擇162.5站用電接線的選擇18第三章 短路電流計算203.1概述203

11、.2短路電流計算方法233.3 本站短路電流的計算24第四章 主要電氣設(shè)備的選擇284.1電氣設(shè)備的一般原則284.2斷路器選擇294.3隔離開關(guān)選擇324.4互感器選擇324.5母線選擇354.6高壓開關(guān)柜選擇38第五章 防雷保護(hù)415.1 避雷器作用、分類415.2 避雷器的選擇42第六章 總結(jié)與展望48附錄49參考文獻(xiàn)51致謝52第一章 緒論1.1 概述我國電力建設(shè)經(jīng)過多年的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，短路電流不斷增大，對電氣設(shè)備、系統(tǒng)內(nèi)大量信息的實時性等要求越來越高；而隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，制造、材料行業(yè)，尤其是計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)也有了新的飛躍，我國變電站設(shè)計

12、出現(xiàn)了一些新的趨勢。隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設(shè)備，其制造技術(shù)近年來有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時間也較少。特別是國外一些知名廠家生產(chǎn)的超高壓斷路器均可達(dá)到20年不大修，更換部件費時很短。為了進(jìn)一步控制工程造價，提高經(jīng)濟效益，經(jīng)過專家反復(fù)論證，我國少數(shù)變電站實際已逐漸采用一些新的更為簡單的接線方案。我國500kV、330kV電壓等級的接線較多采用3/2斷路器接線，但現(xiàn)在有些設(shè)計院提出，根據(jù)工程情況，可采用變壓器-母線組接線，可靠性與3/2斷路器接線基本相同，卻可以降低投資。目前在四川二灘水電站的500kV

13、接線中有一串采用3/2斷路器接線方式，其他串為變壓器-母線組接線。在國外某些地區(qū)，500kV電壓等級廣泛采用雙重連接方式接線，即3/2斷路器接線，但第1、2組主變經(jīng)過隔離開關(guān)分別接至兩組母線，如有第3、4組主變則接入串內(nèi)，出線回路多時，采用3/2斷路器串，這樣可以節(jié)約大量投資.另外，國內(nèi)一些變電站3/2斷路器接線中，設(shè)計不考慮裝設(shè)線路側(cè)隔離開關(guān)。近期國內(nèi)新建的許多變電站220kV及110kV電壓等級的接線采用雙母線而不帶旁路母線。在采用GIS的情況下，優(yōu)先采用單母線分段接線。終端變電站中，盡量采用線路變壓器組接線等。近年來電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備趨于無油

14、化，采用SF6氣體絕緣的設(shè)備價格不斷下降，伴隨著國產(chǎn)GIS向高壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用面不斷擴大，許多城網(wǎng)建設(shè)工程、用戶工程都考慮采用GIS配電裝置。變電站設(shè)計的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式走向無油化、真空開關(guān)、SF6開關(guān)和機、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。這些戶外高壓和超高壓組合電器共同特點是以SF6斷路器為核心，與其他高壓電氣設(shè)備進(jìn)行組合，形式繁多，從較簡單的145kV戶外斷路器與電流互感器及隔離開關(guān)組合在一起的小車式組合電器，到550kV戶外設(shè)備本體（包括斷路器、隔離開關(guān)與接地開關(guān)、光電式電流、電壓互感器等設(shè)備的組合），通過插接式復(fù)合光纜，與就地

15、不止的控制保護(hù)智能柜連接在一起的完整超高壓開關(guān)系統(tǒng)。這些設(shè)備運行可靠性高、節(jié)省占地面積和空間、施工安裝簡單、運行維護(hù)方便，價格介于常規(guī)電氣設(shè)備與GIS之間，是電氣設(shè)備今后發(fā)展的一個方向，負(fù)荷我國目前的國情和技術(shù)發(fā)展方向。隨著經(jīng)濟和城市建設(shè)的發(fā)展，市區(qū)的用電負(fù)荷增長迅速，而城市土地十分寶貴，低價越來越昂貴。新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保等要求，追求綜合經(jīng)濟、社會效益。所以建設(shè)形式多采用地面全戶內(nèi)型或地下等布置形式，占地面積有效減少。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明全戶內(nèi)型變電站一般用地僅為同類型、同規(guī)模戶外常規(guī)站的25%左右。我國一些大城市已明確提出對主城區(qū)的終端220kV站、110kV站、35kV站必

16、須采用全戶內(nèi)型，對于邊緣城區(qū)有條件的也要采用全戶內(nèi)型。分散式變電站自動化系統(tǒng)的采用，電纜大量減少，主控樓在活動地板下敷設(shè)電纜，取消電纜夾層，主控樓建筑面積減少。另外，針對一些110kV及以下變電站實現(xiàn)無人值班，設(shè)計中取消了與運行人員有關(guān)的建筑和設(shè)施，建筑面積更是大為減少。1.2 原始資料及分析1按照先行的原則，依據(jù)遠(yuǎn)期負(fù)荷發(fā)展，決定在本區(qū)興建1中型110kV變電所。該變電所建成后，主要對本區(qū)用戶供電為主，尤其對本地區(qū)大用戶進(jìn)行供電。改善提高供電水平。同時和其他地區(qū)變電所聯(lián)成環(huán)網(wǎng)，提高了本地供電質(zhì)量和可靠性。110kV進(jìn)線2回，出線2回,近期110kV上猶變電站最大負(fù)荷2.3MW,cos=0.9

17、,架空線路34KM一回，110kV崇義變電站最大負(fù)荷2.0MW,cos=0.87,架空線路27kM一回。35kV出線6回，其中1回備用,各用戶正常生產(chǎn)時最大負(fù)荷2.3MW,cos=0.85，架空線路6回。10kV出線10回，其中2回備用, 各用戶正常生產(chǎn)時最大負(fù)荷1.8MW,cos=0.9，架空線路8回。變電所用變用電負(fù)荷總加38.5KW。所用變用電負(fù)荷總加38.5KW。北110kV側(cè)電源1 電源2待設(shè)計變電站 35kV側(cè) 10kV側(cè)圖1-1 待設(shè)計變電站2、變電站負(fù)荷情況及所址概況本變電站的電壓等級為110kV/35 kV /10 kV。變電站受兩個電源供電，贛州變?yōu)?00MVA，容抗為0.

18、38,南康變?yōu)?00MVA，容抗為0.45.線路1為30kM, 線路2為20kM, 線路3為25kM。出線方向110kV向北，35kV向西，10kV向東。該地區(qū)自然條件：站址極限最高氣溫：41.5極限最低氣溫：-5.8所址最大風(fēng)速：28-30M/S主導(dǎo)風(fēng)向：N-NNE站址年平均降水量：1580mm站址概括，站址地層由紅黃色粉質(zhì)粘土組成，地下水無侵蝕性，站址場地標(biāo)高為：海拔高程：+191.40M。本地區(qū)無污穢，土壤電阻率8000.cm。本論文主要通過分析上述負(fù)荷資料，以及通過負(fù)荷計算，最大持續(xù)工作電流及短路計算，對變電站進(jìn)行了設(shè)備選型和主接線選擇，進(jìn)而完成變電站一次部分設(shè)計。3.負(fù)荷資料：本變電

19、所為周圍地區(qū)35KV及10KV電網(wǎng)供電，負(fù)荷資料如下：表1-1 110KV負(fù)荷資料:負(fù) 荷 名 稱Pmax（MW）cosQmax（Mvar）110KV上猶變電站2.30.91.14110kV崇義變電站2.00.871.13表1-2 35KV負(fù)荷資料:負(fù) 荷 名 稱Pmax（MW）cosQmax（Mvar）6路35KV出線2.30.851.43表1-3 10KV負(fù)荷資料:負(fù) 荷 名 稱Pmax（MW）cosQmax（Mvar）10路10KV出線1.80.90.87所用變用電負(fù)荷總加38.5KW，發(fā)展規(guī)劃期5年，負(fù)荷年均增長率5%。1.3 本論文的設(shè)計任務(wù)及主要工作主接線設(shè)計：分析原始資料，根據(jù)任

20、務(wù)書的要求擬出各級電壓母線的接線方式、選擇變壓器型式及連接方式，通過技術(shù)經(jīng)濟比較選擇主接線最優(yōu)方案。短路電流計算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當(dāng)?shù)挠嬎愣搪伏c計算短路電流并列表表示出短路電流的計算結(jié)果。主要電氣設(shè)備選擇1） 選擇110kV主變側(cè)、35kV側(cè)出線及10kV主變側(cè)的斷路器及隔離刀閘。2） 選擇110kV,35KV主變低壓側(cè)母線。3） 選擇10kV主母線的支持絕緣子及穿墻套管。4） 選擇限流電抗器如有必要裝設(shè)及10kV最大一回負(fù)荷的出線電纜。5） 選擇10kV主母線電壓互感器。6）。選擇10kV出線電流互感器。電氣設(shè)備配置1） 各電壓等級電壓互感器配置2） 各回路電流互感器配置3）

21、各電壓等級避雷器配置所用電設(shè)計1） 根據(jù)要求計算所用電負(fù)荷2） 選擇所用變壓器型式、臺數(shù)、及容量3） 設(shè)計所用電接線主變壓器保護(hù)設(shè)計，35kV和110kV側(cè)出線主保護(hù)設(shè)計第二章 電氣主接線設(shè)計1.4 主變壓器選擇變壓器的工作原理變壓器的基本工作原理就是電磁感應(yīng)原理。變壓器的一次繞組接通交流電源，在繞組內(nèi)流過交變電流產(chǎn)生磁動勢，在磁動勢的作用下，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，即一次繞主從電源吸取電能轉(zhuǎn)變成磁能，在閉合的鐵芯中一次繞組、二次繞組同時切割磁力線，由于電磁感應(yīng)作用，分別在一、二次繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E1和E2。如此是將二次繞組與外電路負(fù)荷接通，在二次繞組感應(yīng)電動勢作用下，便有電流通過負(fù)載，鐵芯中

22、的磁能又轉(zhuǎn)變成電能。變壓器在傳遞電能的過程中，鐵芯中的交變磁場通過一、二次繞組每一線匝中都產(chǎn)生相同的感應(yīng)電動勢，變壓器一二次繞組的匝數(shù)不同，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不同，這就是變壓器變換交流電壓、電流的原理。圖2-1 變壓器原理圖變壓器容量和臺數(shù)的選擇原則一、主變壓器容量的選擇原則1、按電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃選擇主要變壓器容量主變壓器容量一般按變電所造成后510年的發(fā)展規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期1020年的符合發(fā)展。對于城市郊區(qū)變電所，選擇的主變壓器容量應(yīng)與城市發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合。一般應(yīng)采用負(fù)荷平衡法選擇變電所主變壓器的容量。2、按電壓等級選擇主變壓器容量變電所主變壓器容量選擇的一般原則為電壓等級高，變電所

23、密度低，主變壓器的容量就要選擇大些。電壓等級低、變電所密度高，一般變壓器的容量可選擇小些。3、根據(jù)變電所負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來選擇主變壓器的容量對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力時，在允許時間內(nèi)應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對于一般性變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部符合的7080。4、同級電壓的單臺變壓器容量的級別35KV變電所單臺主變壓器容量一般選用3.15MVA、4.00MVA、6.30MVA及8.00MVA。110KV變電所單臺主變壓器容量一般選用31.5MVA、40MVA及50MVA三種。220KV變電所單臺主變壓器容

24、量一般選用120KV、180MVA兩種規(guī)格。5、按容載比確定主變壓器的容量變電容載比即電網(wǎng)變電所主變壓器容量（KVA），在滿足供電可靠性基礎(chǔ)上與對應(yīng)的王宮最大負(fù)荷（KW）之比值。國家城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則中規(guī)定，電網(wǎng)變電容載比一般為220KV電網(wǎng)：1.61.935110KV電網(wǎng)：1.82.1二、主變壓器臺數(shù)的選擇原則1、變電所供電可靠性的選擇35220KV變電所一般應(yīng)配置兩臺或以上變壓器，當(dāng)一臺變壓器退運時，其負(fù)荷自動轉(zhuǎn)移至正常運行的變壓器，此時變壓器的負(fù)荷不應(yīng)超過其短時允許的過載容量，以及通過電網(wǎng)操作將變壓器的過載部分轉(zhuǎn)移至沖壓電網(wǎng)。符合這種要求的變壓器運行率可用下式計算，即(2-1)變壓器

25、運行率變壓器短時的允許過載率變壓器臺數(shù) 單位變壓器額定容量當(dāng)取變壓器過載率，過載時間，則按上式計算變壓器的運行率為時，（近似值）；時，（近似值）；時，（近似值）；2、110KV變電所主變壓器臺數(shù)的選擇110KV變電所，一般安裝131.5MVA、140.0MVA、150.0MVA、231.5MVA、240.0MVA、250.0MVA、340.0MVA、350.0MVA主變壓器，建設(shè)規(guī)模本期建設(shè)可安裝1臺，發(fā)展時安裝2臺，最終安裝3臺。三、本設(shè)計主變壓器的選擇1、綜上所訴本設(shè)計最終規(guī)模采用3臺50MVA容量變壓器，目前選擇2臺SFSZ9400000/110型變壓器；變壓器參數(shù)如下：高壓：中壓：低壓

26、：聯(lián)結(jié)組別：空載損耗：負(fù)載損耗：空載電流：短路阻抗：，2、校驗根據(jù)該地區(qū)用電負(fù)荷特點，擬建設(shè)110/35/10KV變電所一座，選用SFSZ940000/110主變壓器2臺。主變壓器總?cè)萘繛?0000KVA。變電所的容載比為根據(jù)國家城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則中規(guī)定，電網(wǎng)變電容載比一般為35110KV電網(wǎng)：1.82.1，則滿足要求。計算變壓器的運行率，可見該變電所當(dāng)一臺主變壓器停運時，能滿足主要用電負(fù)荷的供電。3、中性點接地方式110KV采用中性點直接接地方式。主變壓器中性點經(jīng)隔離開關(guān)直接接地，以便于系統(tǒng)靈活選擇接地點。10KV采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。單相接地允許帶故障運行2小時，供電連續(xù)性好。

27、4、無功補償無功補償應(yīng)根據(jù)就地平衡和便于調(diào)整電壓的原則進(jìn)行配置，采用集中補償?shù)姆绞?，集中安裝在變電所內(nèi)有利于控制電壓水平。向電網(wǎng)提供可調(diào)節(jié)的容性無功。以補償多余的感性無功，減少電網(wǎng)有功損耗和提高電壓。為提高電網(wǎng)的經(jīng)濟運行水平，根據(jù)無功補償?shù)幕驹瓌t，在10KV每段母線上各接一組由開關(guān)投切的分檔投切并聯(lián)電容器成套裝置，供調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無功負(fù)荷。負(fù)荷計算及主變壓器選擇要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計算各側(cè)的負(fù)荷，包括站用電負(fù)荷（動力負(fù)荷和照明負(fù)荷）、10kV負(fù)荷、35kV負(fù)荷和110kV側(cè)負(fù)荷。由公式 (2-2)某電壓等級的計算負(fù)荷同時系數(shù)（35kV

28、取0.9、10kV取0.85、35kV各負(fù)荷與10kV各負(fù)荷之間取0.9、站用負(fù)荷取0.85）該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般取5%各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)站用負(fù)荷計算10kV負(fù)荷計算35kV負(fù)荷計算110kV負(fù)荷計算考慮到5年左右的負(fù)荷發(fā)展，給出的負(fù)荷增長率為5%；其中負(fù)荷曲線及負(fù)荷構(gòu)成認(rèn)為不變。對于本變電所，應(yīng)考慮只有一臺變壓器運行時，保證對一級，二級負(fù)荷的供電，或者保證總負(fù)荷70%80%部分的供電。這種保證是考慮了變壓器正常過負(fù)荷能力的。本變電所考慮只有一臺變壓器運行時保證總負(fù)荷的80%部分的供電，即12.2*0.8=9.76MVA來選擇變壓器容量，由標(biāo)準(zhǔn)變壓器額定容量，選額定容量為10000

29、KVA的兩臺主變壓器并列運行。變壓器相數(shù)：除了超高壓的一些變壓器以外，變壓器一般選擇三相產(chǎn)品。繞組及連接方式：本變電所供電用戶有35KV、10KV兩個電壓等級，需采取三繞組變壓器。繞組連接方式有Y、兩種，我國變壓器110KV繞組均采用Y0連接。35KV系統(tǒng)在中性點裝設(shè)消弧線圈，故需采取Y連接，引出中性點。10KV繞組采用連接。變壓器阻抗的確定：變壓器阻抗即指繞組間的漏抗,其數(shù)值大小主要取決于結(jié)構(gòu)和材料。從穩(wěn)定和供電電壓質(zhì)量考慮，希望阻抗比較小。而阻抗小會使短路電流增加。因此，變壓器阻抗的確定必須從系統(tǒng)穩(wěn)定、功率流向、無功、保護(hù)、調(diào)壓等諸多方面進(jìn)行綜合考慮。就當(dāng)前變壓器制造工藝來說，降壓變壓器低

30、壓、中壓、高壓三個繞組一般自鐵心向外依次排列，因此高、低壓繞組之間的阻抗也就最大。變壓器調(diào)壓方式的確定：本變電所負(fù)荷變動比較大，為了保證供電可靠性及電壓質(zhì)量，擬選用有載調(diào)壓變壓器，調(diào)壓繞組為110KV繞組，35KV側(cè)無載調(diào)壓。變壓器的冷卻方式：以往110KV變壓器往往采取風(fēng)冷方式解決散熱問題，而近年來，片式散熱器大量應(yīng)用，取代管式散熱器成為主流，散熱效果顯著改善，故可以采用自冷方式，簡化了變壓器輔助系統(tǒng)的設(shè)計、安裝與維護(hù)。綜上所述，本設(shè)計選擇兩臺主變壓器，型號SFSZ7-10000/110。相關(guān)參數(shù)如下：表2-1 110KV變電站主變參數(shù)負(fù)載損耗額定電壓（kV）空載損耗（kW）空載電流（%）連

31、接組號短路阻抗HVMVMVLVHVLV189KW36.60.36YNynoD1110.5%6.5%17.5%S F S Z 7-10000/110高壓繞組額定電壓等級：110kV額定容量：10000KVA性能水平代號有載調(diào)壓方式繞組數(shù)：三繞組冷卻方式：風(fēng)冷相數(shù)：三相中性點接地方式：變壓器中性點的接地方式是由電網(wǎng)中性點的接地方式?jīng)Q定的。我國35KV及以下電壓等級的電網(wǎng)一般采取中性點不接地方式運行，這是因為中性點不接地時若發(fā)生單相接地故障，故障線路的非接地相電壓升高為線電壓，但系統(tǒng)仍可以維持對用戶正常供電，提高了供電可靠性。但對于110KV等較高電壓的系統(tǒng)，為了使相絕緣承受線電壓而增加的設(shè)備投資很

32、大，超過了單相接地維持供電所能帶來的效益。且110KV及以上系統(tǒng)如采取中性點不接地，受到接地電弧過電壓的威脅較較低電壓等級的系統(tǒng)要大。因此我國110KV電網(wǎng)采取中性點直接接地方式，而35KV及以下一般采取不接地方式。在本設(shè)計中，兩臺主變的110KV中性點均經(jīng)接地專用隔離開關(guān)接地。經(jīng)隔離開關(guān)接地是為了便于運行調(diào)度靈活選擇接地點，控制零序網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。主變35KV中性點不直接接地，但出于限制電弧接地過電壓等考慮，在35KV系統(tǒng)單相接地時的接地電流大于10A時，應(yīng)裝設(shè)消弧線圈進(jìn)行補償。主變10KV為三角形接線，無中性點。10KV電網(wǎng)中性點不接地，這兩者是吻合的1.5 電氣主接線的要求現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個

33、巨大的、嚴(yán)密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。根據(jù)變電所的性質(zhì)和所在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對變電所的主接線可靠性宜提出不同的要求。主接線的可靠性是接線方式一次、二次設(shè)備可靠性的綜合。對主接線可靠性可以作定量的計算，但需要各種設(shè)備的可靠性指標(biāo)、各級線路、母線故障率等原始依據(jù)。一般情況下，在主接線設(shè)計時缺乏準(zhǔn)確的可靠性計算所需的原始資料，而且計算方法各異，也不成熟，故通常不作定量計算，及時進(jìn)行了可靠性計算，其結(jié)果也只做參

34、考。通常采用定性分析來比較各種接線的可靠性，一般比較以下幾項：可靠性（1）斷路器停電檢修時，對供電的影響程度。（2）進(jìn)線或出線回路故障，斷路器拒動時，停電范圍和停電時間。（3）母線故障或母線檢修時，停電范圍和停電時間。（4）母線聯(lián)絡(luò)斷線器或母線分段斷路器故障的停電范圍和停電時間；（5）全停的機率。靈活性主接線的靈活性主要體現(xiàn)在正常運行或故障情況下都能迅速改變接線方式，具體情況如下：（1）滿足調(diào)度正常操作靈活的要求，調(diào)度員根據(jù)系統(tǒng)正常運行的需要，能方便、靈活地切除或投入線路、變壓器或無功補償裝置，是電力系統(tǒng)處于最經(jīng)濟、最安全的運行狀態(tài)。（2）滿足輸電線路、變壓器、開關(guān)設(shè)備停電檢修或設(shè)備更換方便靈

35、活的要求。設(shè)備停電檢修引起的操作，包括本站內(nèi)的設(shè)備檢修和系統(tǒng)相關(guān)的廠、站設(shè)備檢修引起的站內(nèi)的操作是否方便靈活。（3）滿足接線過度靈活。一般變電所都是分期建設(shè)的，從初期接線到最終接線的形成，中間要經(jīng)過多次擴建。主接線設(shè)計要考慮接線過渡過程中停電范圍最少，停電時間最短，一次、二次設(shè)備接線的改動最少，設(shè)備的搬遷最少或不進(jìn)行搬遷。（4）滿足處理事故的靈活性。變電所內(nèi)部或系統(tǒng)發(fā)生故障后，能迅速地隔離故障部分，盡快恢復(fù)供電操作的方便和靈活性，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。經(jīng)濟性經(jīng)濟性是滿足接線可靠性、靈活性要求前提下，盡可能地減少與接線方式有關(guān)的投資。主要內(nèi)容如下：（1）采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投

36、資。在投產(chǎn)初期回路數(shù)較少時，更有條件采用設(shè)備用量較少的的簡化接線。能緩裝的設(shè)備，不提前采購裝設(shè)。（2）在設(shè)備形式和額定參數(shù)的選擇上，要結(jié)合工程情況恰到好處，避免以大代小，以高代低。（3）在選擇接線時，要考慮到設(shè)備布置的占地面積大小，要力求減少占地，節(jié)省配電裝置征地的費用。變電所電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性是一個綜合概念，不能單獨強調(diào)其中的某一種特性，也不能忽略其中一種特性。但根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對變電所電氣主接線的性能要求也有不同的側(cè)重。1.6 各種接線形式及特點變壓器一線路組接線圖2-2線路變壓器電氣主接線形式形式是一臺變壓器與一條線路構(gòu)成一個接線單元。優(yōu)點：變壓器線路

37、組接線是最簡單的接線方式，設(shè)備最少、高壓配電裝置簡單、占地面積小、本回路故障對其他回路沒有影響。缺點：可靠性不高；線路故障或檢修時，變壓器停運；變壓器故障或檢修時，線路停運。橋接線圖2-3雙斷路器橋型接線原理當(dāng)有兩個變壓器線路接線的回路時，在其中加一連橋，則成為橋型接線。優(yōu)點：內(nèi)橋的優(yōu)點是連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)，線路的投入和切除比較方便，當(dāng)線路發(fā)生故障時，僅線路斷路器都斷開，不影響其他回路的運行。外橋的優(yōu)點外橋接線只能用于線路短、檢修和故障少的線路中。在變電所中有穿越功率經(jīng)過時也采用外僑。缺點：內(nèi)橋的缺點當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，與該臺變壓器相連的兩臺斷路器都斷開，從而影響了一回未發(fā)生故障

38、線路的運行。外橋的缺點當(dāng)線路發(fā)生故障時需動作與之相連的兩臺斷路器，從而影響一臺為發(fā)生故障的變壓器的運行。單母線接線圖2-4雙電源供電單母線接線方式單母線接線是一條匯流母線，電源線和負(fù)荷線均通過一臺斷路器接到母線上。優(yōu)點：接線簡單、清晰，采用設(shè)備少、造價低、操作方便、擴建容易。缺點：可靠性不高，擔(dān)任一連接元件故障，斷路器拒動或母線故障，將造成整個配電裝置全停，母線或母線隔離開關(guān)檢修，整個配電裝置亦將全停。單母線分段接線圖2-5單母線分段接線方式單母線分段用斷路器將母線分段，分段后母線和母線隔離開關(guān)可分段輪流檢修。優(yōu)點：這種接線形式簡單、清晰，采用設(shè)備少，操作方便、擴建容易，可靠性高。缺點：當(dāng)分段

39、斷路器故障時，整個配電裝置會全停母線和母線隔離開關(guān)檢修時，該段母線上連接的元件都要在檢修期內(nèi)停電。雙母線接線圖2-6雙母線不分段接線方式這種接線形式每一元件通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組母線上，兩組母線通過聯(lián)絡(luò)斷路器連接。優(yōu)點：靈活性可靠性高，運行和調(diào)度靈活，擴建方便。缺點：增加一條母線和母線隔離開關(guān)，增加了設(shè)備及相應(yīng)的構(gòu)支架，加大了配電裝置的占地和工程投資；母線和母線隔離開關(guān)檢修時，倒閘操作復(fù)雜，容易發(fā)生誤操作；隔離開關(guān)操作閉鎖接線復(fù)雜；母線聯(lián)絡(luò)斷路器故障，整個配電裝置將全停。帶旁路母線的母線制接線圖2-7帶旁路母線的雙母線接線帶旁路的母線的接線可分為單母線帶旁路、單母線分段帶旁路、

40、雙母線帶旁路、雙母線分段帶旁路優(yōu)點：解決了斷路器和保護(hù)裝置檢修不停電的問題缺點：增加了配電裝置的設(shè)備，增加了占地，也增加了工程投資旁路斷路器代替各回路斷路器的倒閘操作復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤操作，釀成事故。1.7 變電站主接線的選擇主接線方案的比較與確定電氣主接線是電力系統(tǒng)設(shè)計的主要組成部分，它不僅標(biāo)明了各主要設(shè)備的規(guī)格、數(shù)量，而且反映了各設(shè)備的作用、連接方式和回路間相互關(guān)系，是變電所電氣部分的主體，直接影響著配電裝置的布置和繼電保護(hù)配置選擇，對電力系統(tǒng)的運行可靠性、靈活性和經(jīng)濟性起決定作用。我國變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ2-79規(guī)定：“變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)

41、荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運行可靠、簡單靈活、操作方面和節(jié)約投資等要求?！弊冸娝姎庵鹘泳€應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。1、供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先必須滿足這個要求，具體如下：（1）、斷路器檢修時，不宜影響供電。（2）、斷路器、母線故障及母線檢修時，盡量減少停運出線的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷的供電。（3）、盡量避免出現(xiàn)變電所全部停運的情況。2、主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性，具體要求為：（1）、調(diào)度靈活，操作簡便。應(yīng)能靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。（2

42、）、檢修時應(yīng)能方便地停運斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的運行及對用戶的供電。（3）、擴建時，應(yīng)能容易地從初期過度到最終接線，在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝線路而不互相干擾，并且對一次、二次部分的擴建工作量最少。3、主接線在滿足可靠性和靈活性的要求前提下應(yīng)做到經(jīng)濟合理，具體要求為：（1）、投資節(jié)省。主接線應(yīng)力求簡單，合理減少斷路器等一次設(shè)備的數(shù)量。主接線應(yīng)使繼電保護(hù)不過于復(fù)雜，并能限制短路電流，以減低設(shè)備造價。（2）、節(jié)約占地。土地是國家寶貴的資源，主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。特別是盡量不要占用良田。（3）、降低電能損失。應(yīng)

43、通過合理選擇變壓器種類、容量、數(shù)量來避免出現(xiàn)多環(huán)節(jié)降壓而增加電能損失。待設(shè)計的110KV變電所共有110KV進(jìn)線2回，變電站受兩個電源供電，贛州變?yōu)?00MVA，容抗為0.38,南康變?yōu)?00MVA，容抗為0.45.線路1為30kM, 線路2為20kM, 線路3為25kM，出線2回；35KV出線6回；10KV出線10回。電氣主接線的基本形式有單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線、增設(shè)旁路接線、橋式接線等。現(xiàn)就本變電所3個電壓等級的主接線方案進(jìn)行比較選擇.(1)、110KV系統(tǒng)：本變電所110KV系統(tǒng)進(jìn)線2路，出線2路，內(nèi)橋和外僑接線都不適用，單母線接線方式對于2路電源進(jìn)線沒有

44、意義，應(yīng)采用多段母線方式，雙母線及雙母線分段接線設(shè)備投資和土建投資均有較大增加，且運行操作中出現(xiàn)較多倒閘操作，比較復(fù)雜，容易發(fā)生誤操作事故。雙母線（分段）接線能保證任一段母線檢修時維持對所有用戶的供電，這對于本變電所來說并無必要。所以單母線分段是比較好的選擇。綜上所述，單母線分段能滿足110KV系統(tǒng)運行可靠、靈活的要求，且比較經(jīng)濟，本變電所110KV進(jìn)線出線均已確認(rèn)繼而避開了單母線分段的缺點。故選擇單母線分段作為本變電所110KV系統(tǒng)的主接線方式。（2）35KV系統(tǒng)。本變電所35KV系統(tǒng)進(jìn)線2路，出線6路，有可能有一級，二級負(fù)荷需雙電源供電，因此可靠性較差的單母線接線不能使用。在將母線分段后，

45、給一級，二級負(fù)荷供電的雙路出線可分別接至兩段母線上，可靠性得到了較好的保證，此時我們就可以主要從經(jīng)濟的角度來比較方案。雙母線及雙母線分段接線設(shè)備投資和土建投資均有較大增加，且運行操作中出現(xiàn)較多倒閘操作，比較復(fù)雜，容易發(fā)生誤操作事故。雙母線（分段）接線能保證任一段母線檢修時維持對所有用戶的供電，這對于本變電所來說并無必要。所以單母線分段是比較好的選擇。由于35KV系統(tǒng)當(dāng)前多采取固定式成套配電裝置，出線斷路器之間不具備迅速互換的能力。而35KV斷路器（含回路元件）一旦出現(xiàn)故障，檢修時間比較長，對用戶供電影響較大，所以應(yīng)加設(shè)旁路母線。為了節(jié)約投資，可將旁路斷路器與分段斷路器合二為一。綜上所述，35K

46、V系統(tǒng)采取單母線分段帶旁路（旁路兼分段）接線。（3）、10KV系統(tǒng)。本變電所10KV系統(tǒng)進(jìn)線2路，出線10路，有重要用戶需雙電源供電。由于存在重要用戶，因此可靠性較差的單母線接線不能使用。在將母線分段后，給重要用戶供電的雙路出線可分別接至兩段母線上，可靠性得到了較好的保證，此時我們就可以主要從經(jīng)濟的角度來比較方案。雙母線及雙母線分段接線設(shè)備投資和土建投資均有較大增加，且運行操作中出現(xiàn)較多倒閘操作，比較復(fù)雜，容易發(fā)生誤操作事故。雙母線（分段）接線能保證任一段母線檢修時維持對所有用戶的供電，這對于本變電所來說并無必要。所以單母線分段是比較好的選擇。由于10KV系統(tǒng)當(dāng)前多采取中置手車式成套配電裝置，

47、出線斷路器之間具備迅速互換的能力。一旦某一回出線斷路器出現(xiàn)故障，可以迅速將備用斷路器手車換上，對用戶供電影響不大。且當(dāng)前使用的10KV斷路器一般檢修周期相當(dāng)長，有的甚至免檢修，所以無須加設(shè)旁路母線。綜上所述，10KV系統(tǒng)采取單母線分段接線。至此，本變電所主接線方式已經(jīng)選定，列表如下：表2-2 電所主接線方式電壓等級接線方式110KV單母線分段35KV單母線分段帶旁路（分段兼旁路）10KV單母線分段1.8 站用電接線的選擇一般站用電接線選用接線簡單且投資小的接線方式。故提出單母線分段接線和單母線接線兩種方案。上述兩種方案如圖2-8及圖2-9所示。圖2-8單母線分段接線不會造成全所停電調(diào)度靈活保證

48、對重要用戶的供電任一斷路器檢修，該回路必須停止工作擴建時需向兩個方向均衡發(fā)展圖2-9單母線接線 簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展 可靠性、靈活性差 備少、投資小經(jīng)比較兩種方案經(jīng)濟性相差不大，所以選用可靠性和靈活性較高的單母線分段接線。第三章 短路電流計算3.1概述短路的概念、類型、危害所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地之間（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。正常運行時，除中性點外，相與相之間會相遇地之間是絕緣的。如果由于某種原因使其絕緣破壞而構(gòu)成了通路，我們就稱電力系統(tǒng)發(fā)生了短路故障。電力系統(tǒng)簡單短路故障共有四種類型：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路。其中三相短路又稱為

49、對稱短路，其他三種類型的短路都稱為不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，單相接地短路發(fā)生的幾率最大，約占70%左右；兩相短路較少；三相短路發(fā)生的幾率最少。三相短路發(fā)生的幾率雖然少，但后果較嚴(yán)重，所以要給以足夠的重視，況且，從短路計算的方法來看，一切不對稱短路的計算，在采用對稱分量法以后，都?xì)w結(jié)為對稱短路的計算。因此對三相短路電流的研究具有重要的意義。各種短路的示意圖和代表符號參見表3-1表3-1 各種短路的示意圖和代表符號短路種類示意圖代表符號三相短路f（3）兩相短路f（1，2）兩相短路接地f（2）單相接地短路f（1）一般情況下三相短路電流大于兩相和單相短路電流。三相短路時，由于短路回路中各相的

50、阻抗相等，盡管三相的短路電流比正常時的電流大，幅度增大，電壓也比正常時急劇降低，但三相仍然保持對稱，故稱之為對抗短路。在計算短路電流時，通常把電源容量視為無窮大的電力系統(tǒng)，在這樣的系統(tǒng)中，當(dāng)某處發(fā)生短路時，電源電壓維持不變，即短路電流周期分量在整個短路過程中不衰減，為了選擇和校驗電氣設(shè)備，載流導(dǎo)體，一般應(yīng)計算下列短路電流。短路電流周期分量有效值穩(wěn)態(tài)短路電流有效值短路全電流最大瞬時沖擊值短路全電流最大有效值短路容量發(fā)生短路的原因很多，既有主觀原因也有客觀原因，但其根本原因還是電氣設(shè)備載流部分相與相之間或相與地之間的絕緣受到損壞。主要有以下幾個方面：絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝及維護(hù)不良所帶來的

51、設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。人為誤操作，如運行員帶負(fù)荷拉刀閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除地線就加上電壓引起短路。挖地溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。短路故障對電力系統(tǒng)的正常運行和電氣設(shè)備有很大危害。短路類型、發(fā)生地點和持續(xù)的時間不同，其后果也不同?？赡苤黄茐木植康貐^(qū)的正常供電，也可能威脅整個系統(tǒng)的安全運行。短路的危害后果一般有以下幾個方面：（1）發(fā)生短路時，由于電源供電回路的總阻抗突然減少以及由此產(chǎn)生暫態(tài)過程，使短路電流急劇增加，可能超過額定值的許多倍。（2）短路會引起系統(tǒng)電壓大幅度下降，對用戶影響很大。（3）當(dāng)短路發(fā)生地點

52、離店遠(yuǎn)不遠(yuǎn)而持續(xù)時間有較長時，并列運行的發(fā)電機可能失去同步，破壞系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成大面積停電，這是短路最嚴(yán)重的后果。（4）發(fā)生不對稱短路時，線路的三相不平衡電流所產(chǎn)生的總磁通會在相鄰的通訊線路上感應(yīng)出很大的電動勢，干擾通訊系統(tǒng)的正常運行。計算短路電流的目的在變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)，其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(jìn)行必要的短路電流計算。2、在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)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(jìn)行全面的短路電流計算

53、。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗開關(guān)設(shè)備的開斷電流；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流的沖擊值，用以校驗設(shè)備動穩(wěn)定。3、在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需各種短路電流時的短路電流為依據(jù)進(jìn)行整定和校驗。4、在選擇繼電保護(hù)裝置及進(jìn)行整定計算時，必須以各種不同類型短路時的短路電流作依據(jù)。5、屋外配電裝置時，要按短路條件校驗，軟導(dǎo)線的相間，相對地安全距離6、設(shè)計接地裝置。7、進(jìn)行電力系統(tǒng)運行及故障分析等。短路電流計算的原則1、計算短路電流用于驗算電器和導(dǎo)體的開斷電流、動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定時，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃內(nèi)容計算。一般應(yīng)以最大運行方式下的三相短路電流

54、為依據(jù)，如變電所一般應(yīng)以2臺或3臺主變壓器容量計算，并適當(dāng)考慮電網(wǎng)510年的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行計算。2、計算短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式進(jìn)行計算。短路點應(yīng)選擇在短路電流為最大的地點。3、導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路電流驗算。4、計算10KV及以上高壓電網(wǎng)短路電流時，一般將元件的電阻略去不計，如果短路電路中總電阻R大于總電抗X的1/3時，則則線路和其他元件的有效電阻任應(yīng)計入。5、計算1000V以下低壓電網(wǎng)短路電流時，一般不允許忽略短路回路中電氣設(shè)備的電阻值。6、計算某一電壓級的短路電流時，應(yīng)用平均電壓。7、計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般采用標(biāo)幺值方法、短路功率法進(jìn)行計算。計算1000V以下低壓配電網(wǎng)的短路電流時，一般采用有名值方法計算。8、計算短路電流用于驗算電氣和導(dǎo)體的開斷電流，動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定時，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃內(nèi)容計算。一般以最大運行方式下的三相短路電流為依據(jù)。9、計算短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式進(jìn)行。短路點應(yīng)選擇在短路電流最大地點。10、導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定，以及電器的開斷電流。一般按三相短路電流驗算。短路電流實用計算的基本假設(shè)。1）系統(tǒng)正常運行，短路前，三項是對稱的。2）因