緒論1.1興東紡織廠35kV變電站的意義本設(shè)計的35kV/10kV綜合變電所，主要是給興東紡織廠的廠內(nèi)負(fù)荷供電，考慮到興東紡織廠的長期運轉(zhuǎn)規(guī)劃，在紡織廠的附近建設(shè)足以提供長期穩(wěn)定可靠電能的變電站。由于變電站在電能的傳輸過程中存在著很重要的地位，所以變電站的設(shè)計直接決定了工廠的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，間接的決定了工廠的效益，同時也決定了工廠員工的安全和生活質(zhì)量。1.2興東紡織廠35kV的設(shè)計背景變電站建設(shè)背景興東紡織廠位于遼寧省西南部，西南部是遼寧省經(jīng)濟發(fā)展主要集中區(qū)的其中之一，在推動遼寧省的經(jīng)濟發(fā)展中起到很重要的作用。對于發(fā)展快速經(jīng)濟區(qū)而言，供電的可靠性是使其穩(wěn)定發(fā)展的前提。興東紡織廠屬于經(jīng)濟區(qū)內(nèi)眾多企業(yè)工廠的其中規(guī)模較大的一員，主要經(jīng)營化纖紡紗、棉紡紗等，在推動經(jīng)濟發(fā)展的過程中起著很重要的作用，所以保障興東紡織廠的可靠供電也尤為重要。建設(shè)地區(qū)選址變電站應(yīng)建設(shè)在興東紡織廠的工廠周圍，靠近負(fù)荷中心，避免遠(yuǎn)距離傳輸，以減少電能分配過程中的損失并且減少末端電壓的降落。變電站還應(yīng)建設(shè)在靠近高壓塔的位置，方便進出線和架空線的布置和進出。考慮到以上的選址要求，計劃將興東紡織廠35kV變電站選址在距離興東紡織廠廠北5km側(cè)。1.3所設(shè)計變電站概況1.3.1負(fù)荷參數(shù)所設(shè)計變電站負(fù)荷包括興東紡織廠的車間、宿舍等，變電站的負(fù)荷參數(shù)如下：表1-1變電站負(fù)荷參數(shù)Table1-1SubstationLoadParameters廠房編號廠房名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量/kW需要參數(shù)功率因數(shù)1清棉車間二級3400.80.82梳棉車間二級3400.80.83并粗車間二級5300.80.84細(xì)紗車間二級5500.80.85槽筒車間二級4900.80.86化驗車間二級500.750.87儲運車間二級400.30.58職工宿舍三級200.80.99職工食堂三級20.60.750.810機修間三級2970.30.511鍋爐房三級1500.750.812水泵房二級1200.750.813管理辦公樓三級300.80.914廠醫(yī)院一級5000.80.851.3.2變電所電源及其電線規(guī)格的選擇由35/10kV變電站向興東紡織廠供電，用10kV架空線路向工廠送電。主變壓器2臺，其中一路為工作電源，另一路為備用電源，兩個電源不并列運行。初選標(biāo)準(zhǔn)截面為70mm2,型號為LGJ-70的鋼芯鋁絞線。1.3.3環(huán)境情況興東紡織廠年最高溫度為36℃，年最低溫度為-6℃，平均溫度19℃，最大風(fēng)速為18m/s，平均海拔200m,污穢程度Ⅱ度，地震基本烈度6度，雷暴日38天。1.3.4進出線情況35kV側(cè)兩回進線兩回出線；10kV側(cè)14回出線。2負(fù)荷計算及無功補償2.1負(fù)荷計算2.1.1負(fù)荷計算的意義建設(shè)一個變電站的前提就是根據(jù)負(fù)荷的容量，然后計算出這個工廠需要多少電，或選用多大容量的變壓器和選擇其他電氣設(shè)備的問題，這些問題都要通過負(fù)荷計算來解決，可以說負(fù)荷計算是變電站設(shè)計的基礎(chǔ)和前提。負(fù)荷計算的結(jié)果對變壓器容量、無功功率補償裝置、電氣設(shè)備和導(dǎo)線的正確選擇以及變電站的安全經(jīng)濟運行都起著決定性的作用。由于負(fù)荷是一個變化值，并且用電設(shè)備也不會同時達到額定容量，所以計算負(fù)荷確定得是否合理，直接關(guān)系到電氣設(shè)備的選擇是否合理。如果計算負(fù)荷確定得過大，就會增加建造成本和金屬材料的過度使用；但是如果負(fù)載確定過小，又導(dǎo)致系統(tǒng)中設(shè)備和導(dǎo)線因散熱困難而導(dǎo)致溫度升高，這會加快設(shè)備的絕緣老化，產(chǎn)生大量線路損耗。因此，要準(zhǔn)確地確定計算負(fù)荷，具有重要的實際意義。在負(fù)荷計算中引入計算負(fù)荷的概念，按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備時所使用的一個預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。是設(shè)計時作為正確選擇供配電系統(tǒng)中導(dǎo)線型號、開關(guān)設(shè)備參數(shù)、變壓器容量等的額定參數(shù)的重要依據(jù)。2.1.2負(fù)荷的分類及供電要求由于用電負(fù)荷的運行特點不同，所以其在電力系統(tǒng)中的重要性也不同，以至于不同用電負(fù)荷對供電的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的要求也不同。所以用電負(fù)載以對電能質(zhì)量的要求和供電故障對生命安全、財產(chǎn)損失上產(chǎn)生的危害等級進行劃分，以此來選擇最優(yōu)的供電方式，保證工作人員的人身安全，使輸配電的效益最大化。電力部門在《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，將負(fù)荷分成3級，分別為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷和三級負(fù)荷。2.1.3負(fù)荷計算方法的比較及選用負(fù)荷計算的方法有需要系數(shù)法、二項式法、利用系數(shù)法、單位面積功率法、單位指標(biāo)法、單位產(chǎn)品耗電量法等。我國目前普遍選用需要系數(shù)法和二項式法，其中需要系數(shù)法是國際上普遍采用的確定計算負(fù)荷的方法。由于單位面積功率法、單位指標(biāo)法和單位產(chǎn)品耗電量法多用于設(shè)計的前期計算，不適合本設(shè)計，而需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法適用于初步設(shè)計和施工圖設(shè)計，所以本設(shè)計比較以上三種方法。需要系數(shù)法：用負(fù)荷功率直接乘需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接得出計算負(fù)荷，較為簡便。用于設(shè)備數(shù)量多，容量差異較小的計算，特別適用于計算變電所的負(fù)荷問題。二項式法：適合用在設(shè)備數(shù)目不多與各個設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)容量差異很大的負(fù)荷計算。利用系數(shù)法：通過利用系數(shù)求出最大負(fù)荷區(qū)間的平均負(fù)荷，然后考慮設(shè)備數(shù)目和功率差別所陳勝的誤差，乘相關(guān)的最大系數(shù)獲取計算負(fù)荷，用于計算負(fù)荷過于復(fù)雜的問題。綜上所述，通過對以上三種方法的比較，本項目我們運用需要系數(shù)法。2.1.410kV側(cè)負(fù)荷計算通過以下幾個步驟進行計算：有功功率：(kw)（2-1）無功功率：(kvar)（2-2）（2-3）視在功率：(kVA)（2-4）計算電流：(A)（2-5）興東紡織廠變電站10kV側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表2-1所示。表2-110kV側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)表Table2-110kVSideLoadStatisticsTable出線有功功率/kW無功功率/kVar視在功率/kVA計算電流/A清棉車間27220434019.63梳棉車間27220434019.63并粗車間42431853030.59細(xì)紗車間44033055031.75槽筒車間39229449028.29化驗車間37.528.12546.8752.706儲運車間1220.7623.9791.3844職工宿舍167.6817.751.025職工食堂15.4511.587519.31251.115機修室89.1154.143178.0410.279鍋爐房112.584.375140.6258.1189水泵房9067.5112.56.495管理辦公樓2411.5226.6221.537廠醫(yī)院400248470.64227.173（1）線路損耗、變壓器損耗：線損率取5%=2596.55×5%=129.8275kW（2-6）=1983.6905×5%=99.185kVar（2-7）總有功功率損耗：=2596.55×2%=51.931kW（2-8）總無功功率損耗：=1983.6905×10%=198.37kVar（2-9）（2）總計算負(fù)荷：（同時系數(shù)，有功取0.8-1.0，無功取0.93-1.0)本設(shè)計有功選0.9，無功選0.95。有功功率的計算：（2-10）=0.9×（2596.55+129.8275+51.931）=2500.48kW（2-11）無功功率的計算：（2-12）=0.95×（1983.6905+99.185+198.37）=2167.18kVar（2-13）視在功率的計算：（2-14）=3308.94kVA（2-15）計算電流的計算：（2-16）=191.04A（2-17）2.2無功補償及電容器選擇2.2.1無功補償?shù)囊饬x電力系統(tǒng)的無功功率合理是系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的基本前提。在電力系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的自然無功功率總大于原有的無功電源，因此必須進行無功補償。正確的無功補償和適當(dāng)?shù)碾妷赫{(diào)整，可增加線路的輸送能力，減小輸配電網(wǎng)絡(luò)的電能損耗和電壓損失，對節(jié)約電能和提高供電質(zhì)量具有重要意義。國家與電力企業(yè)對用戶的功率因數(shù)有明確的規(guī)定，要求高壓供電（6kV及以上）的工業(yè)及具有負(fù)載調(diào)節(jié)的電壓設(shè)備的用戶功率因數(shù)應(yīng)高于0.9，農(nóng)業(yè)用戶要求為0.8以上。一般情況下，重要的用電大戶在設(shè)計和實際運行中都使其總降壓變電站6-10kV母線上的功率因數(shù)達0.95以上，以保證加上變壓器與電源線路的功率損耗后，仍能保證在上級變電站測得的平均功率因數(shù)大于0.9。2.2.2提高功率因數(shù)的原理由于在電力系統(tǒng)中的負(fù)載絕大部分是電感性和電阻性的，所以總電流?將滯后電壓一個角度，當(dāng)裝設(shè)電容器與負(fù)載并聯(lián)時，那么電容器的電流?C會抵消一部分的電感電流?L，從而使無功電流由?L減小到?L'，總電流由?減小到?'，功率因數(shù)則由提高到。從圖2-1所示的相量圖可以得知，增裝并聯(lián)電容器，使功率因數(shù)角發(fā)生了變化，如果選擇合適的電容器容量，則可使減小到0而提高到1。圖2-1相量圖Figure2-1PhasorDiagram2.2.3無功補償計算在本次設(shè)計中在10kV側(cè)采用高壓集中補償提高功率因數(shù)的方法通過功率因數(shù)的計算公式計算出補償前的功率因數(shù)：（2-18）式中—補償前的功率因數(shù)；—總計算負(fù)荷的有功功率，kW；—總計算負(fù)荷的視在功率，kVA。經(jīng)過計算，補償前的功率因數(shù)為0.76，由于本設(shè)計為工業(yè)供電，所以補償前的功率因數(shù)非常低，顯然不滿足要求，需要將其補償?shù)?.95。提高功率因數(shù)使其從到所需的補償容量按下式計算。（2-19）式中Q—所需電容器組的總補償量，kVar；—平均負(fù)荷系數(shù)，計算時取0.7-0.85，本次計算取0.8；—10kV母線上的計算有功負(fù)荷，kW；—補償前、后功率因數(shù)的正切值。經(jīng)過計算后得到所需的補償容量為：Q=0.8×2500.48×（0.855-0.329）=1052.2kVar（2-20）2.2.4電容器選擇并聯(lián)電容補償器裝置應(yīng)該遵循“最大容性無功量”原則。對于直接供電的變電站來說,需要裝設(shè)并聯(lián)電容補償器的無功總?cè)萘繎?yīng)該等于該補償器所裝母線上的負(fù)荷經(jīng)過功率因數(shù)計算后得到需要補償?shù)臒o功總量加上變壓器需要補償?shù)臒o功總量。在實際工程中，高壓系統(tǒng)的補償電容器組常按星形接線，低壓補償器組常按三角形接線方式。按三角接線時，單相電容器總臺數(shù)N為（2-21）式中—所需電容器組的總補償量，kVar；—單臺（柜）電容器容量，kVar；—電網(wǎng)工作電壓，V；—電容器額定電壓，V；每相電容器的臺數(shù)（2-22）對于6-10kV為單母線分段的變電站，電容器應(yīng)該分為兩組安裝在各段母線上，故每相電容器的臺數(shù)應(yīng)該取雙數(shù)，所以單相電容器的實際總臺數(shù)N應(yīng)為6的整數(shù)倍。選擇額定電壓為11kV、額定容量為100kvar的BAM-11-100-1型單相并聯(lián)電容器。按三角形接線，所需電容器的總臺數(shù)N，由公式可得臺（2-23）每相電容器的臺數(shù)n為臺（2-24）因為本次設(shè)計中10kV側(cè)為單母線分段的接線方式，所以取實際每相電容器數(shù)為n=5個，因此實際上電容器的臺數(shù)應(yīng)取為N=15臺。將15臺型號為BAM-11-100-1的電容器分別接于10kV母線上，則實際補償電容器裝置的容量為Q=15×100=1500kVar（2-25）BAM-11-100-1電容器的技術(shù)參數(shù)如下：表2-2BAM-11-100-1電容器技術(shù)參數(shù)Table2-2BAM-11-100-1CapacitorTechnicalParameters型號規(guī)格額定電壓（KV）標(biāo)稱容量（Kvar）標(biāo)稱電容（μF）相數(shù)參考價格（元/kvar）BAM-11-100-1W111007.8916002.2.5補償后的功率計算（1）補償后的無功功率計算kVar（2-26）（2）補償后的視在功率kVA（2-27）（3）補償后的功率因數(shù)（2-28）雖然系統(tǒng)中還有變壓器損耗等損耗暫未計入計算，但是本次實際補償?shù)碾娙萘勘扔嬎阒狄?，并且補償后的功率因數(shù)0.97與要求的0.95相比還是留有余地的，所以本次補償足以滿足系統(tǒng)的正常運行了。3變壓器選擇3.1主變壓器選擇的一般原則在變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器，起到轉(zhuǎn)換電能的重要作用，是變電站最主要和貴重的設(shè)備。而主變壓器的選擇也是一個全面、綜合性的問題，除了要根據(jù)基本的數(shù)據(jù)資料外，還要取決于負(fù)荷大小、與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、發(fā)展規(guī)劃、饋線回路數(shù)、電壓等級等。其次，要進一步了解主變壓器繞組、相數(shù)、調(diào)壓方式等的確定原則。綜合以上，對35kV變電站的主變壓器進行設(shè)計。3.2主變壓器容量及臺數(shù)3.2.1主變壓器臺數(shù)選擇在日常中所見的變電站中一般都會裝設(shè)有兩臺主變壓器，在一臺發(fā)生故障中斷供電時，另一臺可以及時提供電能，這樣滿足了供電可靠性。但是如果配置多臺主變壓器時，即使?jié)M足了供電可靠性，但是由于接線方式相對于裝設(shè)兩臺主變壓器來說沒有那么的簡單，還會增加了變電站內(nèi)人員日常運行維護的工作量，同時會造成了投入成本高備用容量下降等情況。其次如果變壓站可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)中取得足夠能量的備用電源時或變壓站大部分為三級負(fù)荷時，可以裝設(shè)一臺主變壓器。根據(jù)本設(shè)計中的負(fù)荷類型中既包括一級負(fù)荷、二級負(fù)荷，也有三級負(fù)荷，綜合主變壓器臺數(shù)的確定原則，本設(shè)計配置兩臺主變壓器，進行分列運行，正常工作狀態(tài)下，一臺處于工作狀態(tài)，另一臺作為熱備用，時刻為故障情況做準(zhǔn)備。在發(fā)生故障時作為熱備用的主變壓器立刻投入運行，保持一級負(fù)荷廠醫(yī)院不中斷供電或及時供電。綜上所述，本設(shè)計選擇配置兩臺主變壓器。3.2.2主變壓器容量選擇主變壓器容量的選擇要除了根據(jù)負(fù)荷類型和功率因數(shù)，還要取決于變壓器有功損耗和無功損耗等。主變壓器的容量確定通常情況下是考慮到變電所建成之后的十年內(nèi)的規(guī)劃負(fù)荷，對于城市郊區(qū)的變電所，主變壓器容量應(yīng)考慮到城市規(guī)劃所需要消耗的負(fù)荷情況。一般在具有兩臺主變壓器的變電站中，當(dāng)存在一級負(fù)荷時，一臺主變壓器發(fā)生故障，另一臺主變壓器的容量應(yīng)該能夠保證一級負(fù)荷和部分二級負(fù)荷的供電。對于一般的變電站而言，當(dāng)一臺主變壓器停運時，剩余主變壓器的容量應(yīng)能保證滿足百分之七十到百分之八十的一級負(fù)荷或全部綜合計算負(fù)荷。3.3主變壓器形式和結(jié)構(gòu)3.3.1主變壓器相數(shù)的確定原則電力變壓器按相數(shù)分為單相變壓器和三相變壓器兩種。兩者相比，同容量的單相變壓器在體積上比三相變壓器小得多，占地面積更小，而且價格也比較便宜，運行損耗也較少12%-15%。但是由于單相變壓器只取一相的電流，所以會引起電網(wǎng)相電流不平衡，因此單相變壓器一般容量都比較小。變電站中的主變壓器卻一般采用三相變壓器，這是因為單相變壓器需要設(shè)置三臺，相比之下投資大，占地寬，而且比較適合于機組容量為600WM的單元接線以及500kV以上的電力系統(tǒng)，而三相變壓器比同容量的三臺單相變壓器生產(chǎn)所花費的資金更少、體積小、損耗小，且電氣裝置結(jié)構(gòu)更為簡單，日常運行維護更加方便。因此，本變電站的設(shè)計更適于選擇三相變壓器。3.3.2主變壓器繞組數(shù)的確定原則電力變壓器按每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式。主變壓器繞組數(shù)的選擇與變壓器的類型、容量、電壓等級和功率流向等都有很大的關(guān)系，一般電壓等級較低的變電站都選用雙繞組變壓器，而電壓等級較高的變電站可能會選擇三繞組或多繞組變壓器。變壓器繞組數(shù)越多，相對價格越貴，同容量的三繞組變壓器相對于雙繞組來說，價格要貴百分之四十到百分之五十。并且，繞組數(shù)越多的變壓器其中壓側(cè)的短路容量越大，需要采取措施進行限制。綜上所述，考慮到本設(shè)計變電站僅有35kV和10kV兩個電壓等級，且需要滿足經(jīng)濟性，本設(shè)計選擇雙繞組變壓器。3.3.3主變壓器繞組聯(lián)結(jié)組號的確定原則電力系統(tǒng)變壓器的繞組連接方式分為星形“Y”和三角形“d”兩種。變壓器繞組的連結(jié)方式應(yīng)該為了保證變壓器可以并列運行來選擇要與多電壓級閉環(huán)電網(wǎng)的電壓相位保持一致。在我國的電力系統(tǒng)中，常規(guī)式有Y/d-11、Y/Y/d-12-11，三次諧波有通路，但是對于同期并網(wǎng)比較困難；全星形有Y/Y-12、Y/Y/Y-12-12，同期并網(wǎng)時相位比較容易一致，零序阻抗比較大，有利于限制短路電流，但是三次諧波無通路，會引起電壓波畸變。所以在發(fā)電廠和變電站中，主變壓器接線組別一般都選用YN/d-11常規(guī)接線。3.3.4主變壓器調(diào)壓方式的確定原則為了滿足供電可靠性，電壓必須維持在允許的范圍以內(nèi)?？梢酝ㄟ^切換變壓器的分接頭開關(guān)，從而改變變壓器高壓繞組匝數(shù)，進而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。這種調(diào)壓僅改變電網(wǎng)無功潮流分配，并不會增加整個電網(wǎng)無功容量。因此，當(dāng)電網(wǎng)無功容量不足造成電壓偏低，變壓器調(diào)壓僅是各廠（站）之間無功容量的再分配。電壓調(diào)整方式分為帶負(fù)荷切換的有載調(diào)壓方式和不帶電切換的無載調(diào)壓方式兩種情況。顧名思義，有載調(diào)壓不需要停電，這在既需要調(diào)壓又需要保證負(fù)荷供電的系統(tǒng)中，具有明顯優(yōu)勢。且有載調(diào)壓的調(diào)壓范圍較大，一般為百分之十五以上最高可達到百分之三十，并且可根據(jù)負(fù)荷大小的變化在一天中調(diào)節(jié)好幾次，并且可進行自動調(diào)節(jié)。無載調(diào)壓則需要停電，其調(diào)壓范圍比較小，一般在百分之五以內(nèi)，并且一年中只能調(diào)節(jié)一到兩次，電力系統(tǒng)廣泛使用的變電站大多數(shù)是無載調(diào)壓變壓器。由于待設(shè)計的變電站有重要的一級負(fù)荷和二級負(fù)荷，為保證供電質(zhì)量，有較大的調(diào)整范圍，本設(shè)計選擇有載調(diào)壓。3.3.5主變壓器冷卻方式確定原則油浸式電力變壓器的冷卻方式隨著它的容量和形式的不同而各有差異,一般有以下幾種：油浸自冷（ONAN）、油浸風(fēng)冷（ONAF）、強迫油循環(huán)水冷（OFWF）、強迫油循環(huán)風(fēng)冷（OFAF）、強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷（ODAF）和強迫導(dǎo)向油循環(huán)水冷（ODWF）。一般電壓等級低或者容量小的選擇油浸自冷式變壓器；電壓等級較低或容量較小的變壓器選擇油浸風(fēng)冷；電壓等級較高或容量較大的變壓器選擇強迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷；而電壓等級高或者容量大的變壓器則會選擇強迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷或水冷。本設(shè)計電壓等級相對較低，變壓器容量也相對較小，所以選擇油浸風(fēng)冷變壓器。3.4主變壓器的確定對于本次設(shè)計的興東紡織廠35kV變電站而言，因為是35kV變10kV，只有兩個電壓等級，因此設(shè)置兩臺雙繞組三相變壓器即可。主變壓器容量的確定與負(fù)荷參數(shù)和運行方式都有很大的關(guān)系?？紤]到變電站的供電可靠性，并且根據(jù)主變壓器容量的選擇要求，當(dāng)變電所配置兩臺主變壓器時，其中有一臺主變壓器停止運行后,剩余的一臺主變壓器容量應(yīng)該要保證滿足百分之七十的全部最大綜合計算負(fù)荷。因此每臺變壓器額定容量為=2316.258kVA（3-1）所以變壓器的容量應(yīng)選2500kVA，且采用YN/d-11的常規(guī)接線方式來連接的三相繞組變壓器。而且由于待設(shè)計的變電站有重要的一級負(fù)荷和二級負(fù)荷，為保證供電質(zhì)量，有較大的調(diào)整范圍，本設(shè)計選擇有載調(diào)壓。主變壓器冷卻方式的選擇考慮到供電可靠性和維修方面，也采用了油浸風(fēng)冷的冷卻方式。3.5主變壓器型號的確定綜上所述，應(yīng)選擇35kV三相雙繞組風(fēng)冷式銅芯有載調(diào)壓S9-2500kVA/35kV變壓器兩臺，其技術(shù)參數(shù)如表所示：表3-135kV三相雙繞組有載調(diào)壓變壓器Table3-135kVThree-phaseDual-windingOn-loadVoltageRegulatingTransformer額定容量/kVA電壓組合聯(lián)結(jié)組標(biāo)號空載損耗/W負(fù)載損耗/W短路阻抗空載電流高壓/kV分接低壓/kV250035±5%10.5Yyn02970246006.50.7外形尺寸/mm軌距/mm重量長寬高油重總重2580188025001070×1070148063004電氣主接線選擇4.1電氣主接線的基本定義在變電站中，各種電氣設(shè)備必須根據(jù)工作要求及其自身作用，依照一定順序連接起來構(gòu)成供電流和能量流通的電路叫做電氣主接線。通俗的來說一次設(shè)備通過導(dǎo)體連接起來的電路可稱為電氣主接線、一次系統(tǒng)或者電氣主系統(tǒng)，在書面上也可以表達為將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字型號，按合適的方式連接起來的單相接線圖。電氣主接線是電力系統(tǒng)尤其變電站中最重要的環(huán)節(jié)，是整個變電站的連接核心，選擇合適的電氣主接線對于供電的安全、可靠、靈活都有很重要的影響，并且也直接關(guān)系到了電氣設(shè)備的選擇和繼電保護的配置等等。主接線是開關(guān)設(shè)備和母線的組合形式，母線是連接電源與負(fù)載的紐帶。4.2電氣主接線的基本要求主接線的確定與該變壓器的重要性和容量大小、負(fù)荷類型、電氣設(shè)備數(shù)量、設(shè)備特點等都密切相關(guān)。電氣主接線應(yīng)滿足安全性、可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的基本要求[1]。（1）安全性保障人員安全是電力系統(tǒng)的首要前提，電氣主接線的方式必須保證在任何一種運行狀態(tài)下和檢修狀態(tài)下運行人員和設(shè)備的安全性。安全性也是對于電氣主接線的基本要求中排在最首要位置、最重要、必須符合的要求。（2）可靠性電氣主接線的設(shè)計應(yīng)當(dāng)可靠運行，尤其是要保證對重要負(fù)荷的供電。應(yīng)該注重于當(dāng)代生活更為先進的電氣設(shè)備；需要考慮該變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用；優(yōu)先采用我們已建變電站中存在的主接線形式，因為這樣可能保證待設(shè)計變電站的正常工作運行；然后再根據(jù)國內(nèi)外的實踐運行經(jīng)驗來選擇和創(chuàng)新；最后按照待設(shè)計變電站的相關(guān)數(shù)據(jù)分析和計算對主接線可靠性進行評價。（3）靈活性電氣主接線應(yīng)能滿足以下幾項要求：調(diào)度要求，靈活的運行模式調(diào)整，如開關(guān)設(shè)備、調(diào)整電壓、斷線路和分配功率與負(fù)載，可以滿足正常運行，故障和維護等情況下的切換要求；操作要求，在滿足可靠性的要求下，能夠?qū)υO(shè)備進行檢修而不至于影響到電力網(wǎng)的正常運行以及對配電用戶的供電，并要同時保證能將符合質(zhì)量要求的電能送給用戶；擴建要求，能安全可靠地從初期接線過渡到最終接線，在不影響供電的最短時間內(nèi)投入新機組、變壓器和線路并且互相不會有干擾。（4）經(jīng)濟性經(jīng)濟性也是電氣主接線需要重點考慮的要求之一。應(yīng)選擇經(jīng)濟合理的電氣設(shè)備，節(jié)省投資費用；選擇更簡單的二次接線和設(shè)計，以節(jié)省在繼電保護上設(shè)備和線路的投資；限制短路電流，以選擇更經(jīng)濟的電氣設(shè)備；盡可能減少占用土地面積，以節(jié)省在土地上的投資；每年的運行費用盡可能的減少，合理經(jīng)濟的選擇變壓器等。4.3電氣主接線的設(shè)計原則電氣主接線是設(shè)計變電站中較為重要的一部分，它影響著變電站內(nèi)的電壓調(diào)整和功率的分配，在設(shè)計的過程中要考慮很多方面的條件和因素。變電站在電力系統(tǒng)中的地位不同，重要程度不同，設(shè)計電氣主接線的要求也不同；主接線應(yīng)按五到十年電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃進行選擇；負(fù)荷類型和負(fù)荷數(shù)量對主接線的選擇也存在影響；另外，電氣主接線的選擇也取決于主變壓器的臺數(shù)和備用容量的有無及大小等因素；并且也應(yīng)該滿足供電的可靠性、運行的靈活性、檢修時的操作方便、節(jié)省投入資金和便于擴建等要求。4.435kV側(cè)接線方式的選擇通常情況下，由于變電站是處于發(fā)電廠和配電用戶之間，擁有兩個電壓等級或者以上，因此變電站得電氣主接線設(shè)計是都是采用有母線的接線方式，一條是高壓母線，另一條是低壓母線。另一種電氣主接線方式是無母線的接線方式，這種方式一般是在有母線的方式接線下再額外增加，用于給小容量的負(fù)荷供電使用。兩者的優(yōu)點顯而易見，有母線接線方式由于使用的電氣設(shè)備更多，在運行時切換狀態(tài)更為方便；無母線接線方式由于只提供給小容量的用戶用電要求，使用設(shè)備少，但運行切換相對復(fù)雜。本設(shè)計選擇有母線接線方式。單母線接線與其他有母線接線相比，優(yōu)點是接線簡單清楚明了，電氣設(shè)備配置較少，切換操作方便，造價低，而且只要變電站的電氣設(shè)備留夠一定多的容量，母線就可以向兩端延伸進行擴建。缺點是這種接線方式的可靠性和靈活性都比較差。當(dāng)母線發(fā)生故障的時候，母線和母線隔離開關(guān)需要進行檢修維護時，該線路的全部回路都需要停止運行，這樣會造成全站長時間停電，并且該線路上任一個回路的斷路器需要檢修維護時，其所在回路也需要停止運行。雙母線接線就比較可靠，調(diào)度靈活，擴建方便，操作相對單母線要復(fù)雜一點，可靠性要比單母線高，母線故障時仍能保證負(fù)荷的供電，但是由于雙母線使用的設(shè)備要多于單母線，所以經(jīng)濟性差。并且其適用于進出線回數(shù)較多或者電壓等級較大的情況下。圖4-1單母線接線Figure4-1SingleBusConnection圖4-2雙母線接線Figure4-2DualBusConnection雙母線接線用于35kV配電裝置出線回路數(shù)超過八回時投入使用，而單母線接線適用于35kV配電裝置出線回路數(shù)不超過三回時投入使用，由于本次設(shè)計變電站的35kV側(cè)出線兩回，所以本次設(shè)計更適合選擇單母線接線的接線方式。4.510kV側(cè)接線方式的選擇10kV電壓級的近區(qū)負(fù)荷最好采用供電可靠性高的母線接線方式，以此來滿足負(fù)荷對供電可靠性的要求。單母線分段接線不僅有單母線接線的優(yōu)點，接線比較簡單，使用的設(shè)備也比較少，易于操作，同時便于擴建，并且相對于單母線接線來說明顯的提高了正常運行的可靠性。因為母線是采用分段斷路器進行分段運行的，當(dāng)任何一段母線發(fā)生線路故障時，分段斷路器自身的繼電保護裝置檢測到不正常電流會跳開，保證非故障母線段不受到故障電流的影響，減小了母線發(fā)生故障后影響的范圍。缺點和單母線接線方式的缺點也很類似，當(dāng)母線發(fā)生故障時，該母線上的全部回路都要停止運行；此外，單母線分段接線方式的擴建需要向兩個方向均衡擴建。圖4-3單母線分段接線Figure4-3SingleBusSectionWiring本設(shè)計中的變電站存在一級負(fù)荷，為了保證一級負(fù)荷的可靠供電，應(yīng)該采取供電可靠性較高的接線方式。單母線分段接線適用于10kV配電裝置出線回路數(shù)六回以上的情況，所以相對于雙母線的復(fù)雜和經(jīng)濟性不理想而言，單母線分段更適合作為本設(shè)計變電站的10kV側(cè)接線方式，既滿足了供電的可靠性又滿足了經(jīng)濟性。4.6電氣主接線圖本變電站電氣主接線圖如圖4-4所示。圖4-4電氣主接線圖Figure4-4Electricalmainwiringdiagram5短路計算5.1短路的定義及類型變電站中所有一次部分電氣設(shè)備在不間斷的長期工作運行中都會遇到各種各樣的原因而產(chǎn)生橫向、縱向等故障。因此在設(shè)計變電站的時候必須考慮各種可能發(fā)生的不正常運行狀態(tài)和故障，其中最為常見和嚴(yán)重的故障是短路。短路差不多是指一個電氣元件之間有某一條導(dǎo)線連接在它的兩端，由于電流的流向選擇是優(yōu)先選擇阻抗小的地方，所以會造成沒有發(fā)生短路故障的線路電流大幅度增大，容易導(dǎo)致元件永久性損壞。在供電系統(tǒng)中短路的類型分為四種：三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。三相短路屬于對稱短路故障，而兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路都屬于不對稱短路故障[2]。供電系統(tǒng)中，最經(jīng)常出現(xiàn)的是單相短路故障，三相短路故障出現(xiàn)最少，但其危害是最大的，因為其產(chǎn)生的短路電流是最大的，所以短路電流計算主要是進行三相短路電流的計算。5.2短路的原因及危害很多因素都會造成短路故障，但是主要還是由電氣設(shè)備的絕緣損壞所導(dǎo)致。絕緣損壞可能由元件損壞比如絕緣老化、過電壓或機械損傷等或是氣象條件惡化造成的。其次運行人員的過失，如帶負(fù)荷拉合隔離開關(guān)或者檢修后未拆除接地線就送電等誤操作也會引起短路。除此之外，鳥或蛇接觸到裸露的導(dǎo)體上和風(fēng)雪等自然現(xiàn)象或挖溝傷損電纜等意外情況也能引起短路。在線路發(fā)生短路故障時，有可能造成以下幾種的危害：通過短路點的大短路電流和發(fā)生短路故障時所燃起的電弧會導(dǎo)致故障元件遭到比較嚴(yán)重的損壞，甚至?xí)齻ぷ魅藛T造成生命危險；短路電流通過非故障電氣設(shè)備時，由于電氣元件幾乎都是耗能元件，產(chǎn)生大量的熱和電動力下的作用，使其使用壽命大大縮減,更嚴(yán)重的則是損壞；短路會造成電壓下降，配電用戶的正常工作遭到影響，還會由于電壓不足而使機器不正常運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生廢品。5.3短路計算的目的因為發(fā)生短路造成的后果非常的嚴(yán)重，所以我們要盡量避免短路的發(fā)生，因此需要進行短路計算。對電力系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析和短路計算，可以在選擇電氣設(shè)備時既確保了其在正常運行時的可靠性，又確保了設(shè)計和發(fā)展的經(jīng)濟性；在設(shè)計和選擇電氣主接線之后，都需要進行必要的短路計算來確定該主接線是否需要采取限制短路電流的決策；為電氣設(shè)備選型、繼電保護方式和整定計算時提供了合適的熱穩(wěn)定度、機械穩(wěn)定度和短路電流的可靠依據(jù)等。5.4短路計算5.4.1主接線的等值電路圖短路計算的計算等值電路圖如下圖5-1所示圖5-1短路電流計算Figure5-1ShortCircuitCurrentCalculation5.4.2電抗標(biāo)幺值和有名值計算為了簡便計算，計算方法采用標(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，即計算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多，假設(shè)系統(tǒng)電源為無限大電源[3]。（2）在計算短路電流時，只需考慮電源、變壓器、電氣設(shè)備的電抗，而忽略其電阻；對于架空線和電纜，只有當(dāng)電阻大于電抗三分之一時才需要計入電阻，一般情況下也只需考慮電抗而忽略電阻。1.基準(zhǔn)值確定基準(zhǔn)值選擇：=100MVA（5-1）35kV側(cè)：=37kV（5-2）=1.56kA（5-3）10kV側(cè)：=10.5kV（5-4）=5.5kA（5-5）2.電源參數(shù)計算系統(tǒng)1和系統(tǒng)2兩臺電源均為無窮大的容量。（5-6）電源1、2的短路阻抗標(biāo)幺值：（5-7）3.變壓器參數(shù)計算兩臺變壓器參數(shù)：（5-8）短路電壓百分比：（5-9）根據(jù)公式（5-10）算出兩臺變壓器短路阻抗標(biāo)幺值：（5-11）4.線路參數(shù)計算35kV側(cè)兩回出線均采用型號為64/110kV-YJLWO2-1×的電纜，單位線路電抗為0.402Ω/km，電纜長為7km,則（5-12）5.最大/最小運行方式下等值阻抗最大運行方式為兩臺發(fā)電機組和兩臺35kV變壓器全部投入運行，進行系統(tǒng)簡化，過程如下：圖5-2最大方式下的等值電抗Figure5-2EquivalentReactanceinMaximumMode此時阻抗值如下：=0.103（5-13）=1.3（5-14）最小運行方式下，只有一臺變壓器投入運行，簡化圖如下：圖5-3最小方式下的等值電抗Figure5-3EquivalentReactanceinMinimumMode此時線路阻抗如下：0.206（5-15）變壓器阻抗值如下：2.6（5-16）5.4.3k1點短路計算35kV側(cè)，高壓母線k1點短路計算1.三相短路電流計算35kV側(cè)=37kV（5-17）=1.56kA（5-18）k1點短路總阻抗為（5-19）（5-20）穩(wěn)態(tài)短路電流：1.56×9.709=15.15kA（5-21）短路全電流最大有效值：1.52×15.15=23.028kA（5-22）短路沖擊電流：=2.55×15.15=38.6325kA（5-23）三相短路容量：=970.9MVA（5-24）2.兩相短路電流計算：=13.12kA（5-25）5.4.4k2點短路計算10KV側(cè)，低壓母線k2點短路計算1.三相短路電流計算10KV側(cè)=10.5kV（5-26）=5.5kA（5-27）k2點短路總阻抗為1.3+0.103=1.403（5-28）（5-29）穩(wěn)態(tài)短路電流：（5-30）短路全電流最大有效值：（5-31）短路沖擊電流：（5-32）三相短路容量：（5-33）2.兩相短路電流計算：（5-34）6電氣設(shè)備選擇與校驗6.1電氣設(shè)備選擇的基本原則選擇電力設(shè)備是發(fā)電廠和變電站的主要設(shè)計之一，也是設(shè)計電氣主系統(tǒng)中的重要組成部分。選擇正確的設(shè)備是連接電路和安全分配功率、設(shè)計經(jīng)濟性的重要條件。新技術(shù)應(yīng)在條件和壞境的允許下積極和安全地使用，這樣不僅選擇的電氣設(shè)備安全可靠運行，還有可能在實現(xiàn)同樣的供電條件下實現(xiàn)投資最小化。為了使設(shè)備正常運行時能可靠動作，應(yīng)在它正常工作條件下的相關(guān)參數(shù)進行選擇，并檢查設(shè)備在短路故障下熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。6.1.1電氣設(shè)備的選擇按正常工作條件進行電氣設(shè)備的選擇1.額定電壓所選用的電氣設(shè)備的最高工作電壓應(yīng)不低于該回路的最高運行電壓。高壓電氣設(shè)備最高允許運行的電壓為1.1-1.15倍的額定電壓，電網(wǎng)最高允許運行的電壓為1.1倍的電網(wǎng)額定電壓，因此電氣設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于裝設(shè)處電網(wǎng)的額定電壓[4]，即（6-1）2.額定電流所選用的電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于所在回路在各種合理運行方式下流過設(shè)備的最大持續(xù)工作電流[5]，即（6-2）3.環(huán)境條件變電站在選擇電氣設(shè)備時，還應(yīng)考慮設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件。當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件，如海拔、溫度、污穢等超過一般使用條件時，應(yīng)采取措施進行設(shè)備調(diào)整。在海拔方面，對于110kV及以下電氣設(shè)備，因為外絕緣裕度比較大，可在海拔兩千米以下使用。當(dāng)海拔在五千米以下的范圍內(nèi)，每升高一千米，外絕緣強度降低百分之八到百分之十三。在溫度方面，我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備一般使用的額定環(huán)境溫度=40℃。當(dāng)周圍環(huán)境溫度高于40℃但不大于60℃時，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8%進行修正；當(dāng)環(huán)境溫度低于+40℃時，環(huán)境溫度每降低1℃，額定電流可增加0.5%，但其最大電流不得超過額定電流的百分之二十。在工程設(shè)計時正確選擇環(huán)境最高溫度和海拔等，對電氣設(shè)備運行的安全性和經(jīng)濟性至關(guān)重要。6.1.2電氣設(shè)備的校驗按正常選擇條件選擇的電氣設(shè)備，當(dāng)短路電流通過時應(yīng)保證各部分發(fā)熱溫度和所受電動力不超過允許值，因此按短路條件進行電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗。1.熱穩(wěn)定校驗短路電流熱穩(wěn)定校驗是要求當(dāng)短路電流通過電氣設(shè)備時，所能達到的最高溫度不應(yīng)超過設(shè)備的短時發(fā)熱最高允許溫度[6]，即（6-3）也可以表達為（6-4）或（6-5）式中—電氣設(shè)備允許通過的短時熱效應(yīng)，；—短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，；—電氣設(shè)備的額定熱穩(wěn)定電流，kA；—電氣設(shè)備額定熱穩(wěn)定電流所對應(yīng)的熱穩(wěn)定時間，s；—穩(wěn)態(tài)短路電流，kA；—假想時間，s。2.動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定是指電氣設(shè)備承受短路電流所產(chǎn)生機械應(yīng)力的能力。電氣設(shè)備的動穩(wěn)定應(yīng)滿足以下要求（6-6）式中—短路沖擊電流峰值及其有效值，kA；—電氣設(shè)備額定動穩(wěn)定電流峰值及其有效值，kA。6.235kV側(cè)電氣設(shè)備選擇根據(jù)第五章的負(fù)荷計算可以得到最大持續(xù)工作電流：42.515A（6-7）三相最大短路電流：（6-8）沖擊短路電流：（6-9）6.2.135kV側(cè)高壓斷路器的選擇斷路器是變電站非常重要的設(shè)備，它負(fù)責(zé)在線路或設(shè)備發(fā)生故障時及時切斷故障，防止故障的進一步擴大，保證無故障部分正常工作運行。在沒有故障發(fā)生的時候，斷路器也可用于控制設(shè)備的投入與退出。1.對斷路器的選擇根據(jù)電氣設(shè)備的選擇條件，所選斷路器應(yīng)滿足以下條件（6-10）（6-11）（6-12）按以上條件35kV側(cè)擬選ZW7-40.5型真空斷路器。主要技術(shù)參數(shù)如下：表6-1ZW7-40.5型真空斷路器主要技術(shù)參數(shù)Table6-1MainTechnicalParametersofZW7-40.5VacuumCircuitBreaker型號額定電壓/kV額定電流/A額定開斷電流/kA動穩(wěn)定電流/kA額定關(guān)合電流/kA4s熱穩(wěn)定電流/kA分閘時間/sZW7-40.540.51250205050250.082.對所選斷路器的校驗根據(jù)查閱資料可知，在選擇高壓斷路器時，繼電保護裝置的保護動作時間通常取0.6s，而該斷路器的分閘時間為0.08s，則校驗熱效應(yīng)計算時間為0.68s。（1）額定電壓選擇（6-13）（2）額定電流選擇（6-14）（3）短路開斷電流選擇（6-15）（4）短路關(guān)合電流的選擇（6-16）（5）熱穩(wěn)定校驗（6-17）（6）動穩(wěn)定校驗（6-18）綜上所述，35kV側(cè)斷路器選擇ZW7-40.5型真空斷路器，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.2.235kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇按最大持續(xù)工作電流和額定電壓，35kV側(cè)隔離開關(guān)擬選GW4-35kV戶外跌落式隔離開關(guān)。主要技術(shù)參數(shù)如下：表6-2GW4-35kV型號戶外跌落式隔離開關(guān)主要參數(shù)Table6-2GW4-35kVOutdoorDrop-offSwitchMainParameters型號額定電壓/kV額定電流/A4s熱穩(wěn)定電流/kA動穩(wěn)定電流/kAGW4-35kV356302050（1）額定電壓選擇（6-19）（2）額定電流選擇（6-20）（3）熱穩(wěn)定校驗（6-21）（4）動穩(wěn)定校驗（6-22）綜上所述，35kV側(cè)隔離開關(guān)選擇GW4-35kV型號戶外跌落式隔離開關(guān)，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.2.335kV側(cè)電壓互感器的選擇由于電壓互感器的選擇只需依據(jù)額定電壓的條件，即滿足（6-23）所以按額定電壓擬選JDZX9-35型電壓互感器，主要技術(shù)參數(shù)如下：表6-3JDZX9-35型電壓互感器主要參數(shù)Table6-3MainparametersofJDZX9-35voltagetransformer型號額定電壓/kV變比準(zhǔn)確級容量/VA額定頻率/HZJDZX9-35350.2/0.5/6P20/30/10050綜上所述，35kV側(cè)電壓互感器選擇JDZX9-35型電壓互感器，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.2.435kV側(cè)電流互感器的選擇根據(jù)電氣設(shè)備的選擇條件，所選電流互感器應(yīng)滿足以下條件（1）額定電壓選擇（6-24）（2）額定電流選擇（6-25）（6-26）按最大持續(xù)工作電流和電壓等級35kV側(cè)電流互感器擬選LCWD-35型電流互感器。主要技術(shù)參數(shù)如下：表6-4LCWD-35型戶外電流互感器技術(shù)參數(shù)Table6-4TechnicalparametersofLCWD-35outdoorcurrenttransformer型號電流比級次組合及額定輸出/VA一秒熱穩(wěn)定電流/kA動穩(wěn)定電流/kALCWD-35500/50.20.510P20205045115（1）動穩(wěn)定校驗（6-27）（2）熱穩(wěn)定校驗（6-28）綜上所述，35kV側(cè)電流互感器選擇LCWD-35型戶外電流互感器，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.2.535kV側(cè)母線的選擇35kV主母線一般選用矩形的硬母線，選擇LMY—100×6矩形鋁母線，在+40的環(huán)境下垂直放置時的長期允許電流為1155A，當(dāng)母線水平放置時，長期允許電流應(yīng)乘以0.95，得允許電流為1097A，滿足35kV主母線長期持續(xù)電流42.515A的要求。1.動穩(wěn)定校驗?zāi)妇€的動穩(wěn)定校驗條件（6-29）式中—鋁母線極限應(yīng)力，N/m2；—母線在三相短路時的最大應(yīng)力，N/m2。（1）三相短路沖擊電流產(chǎn)生的電動力：35kV母線固定間距取l=2m，相間距取a=0.3mm母線短路沖擊電流：=38.6325kA（6-30）計算母線受到的電動力：（6-31）式中—母線形狀系數(shù)，當(dāng)母線間距離大于母線界面周長時取1；—母線跨距，m；—母線相間距，m。（2）母線受的彎曲力矩：（6-32）（3）母線的截面系數(shù)：母線水平放置時，截面為100×6，則b=6mm，h=100mm，截面系數(shù)為：（6-33）（4）母線三相短路時最大應(yīng)力：（6-34）根據(jù)規(guī)定LMY鋁母線材料極限應(yīng)力為68.6MPa，則（6-35）滿足動穩(wěn)定要求。2.熱穩(wěn)定校驗?zāi)妇€的熱穩(wěn)定校驗條件（6-36）式中—短路電流穩(wěn)態(tài)值，kA；—集膚效應(yīng)系數(shù)，對于矩形母線截面在100cm2一下，取值1；—熱穩(wěn)定計算時間，s；C—熱穩(wěn)定系數(shù)，。根據(jù)相關(guān)資料得到，鋁母線的短路熱穩(wěn)定系數(shù)為87，由以上計算可知熱穩(wěn)定計算時間為0.68s。（1）母線截面（6-37）（2）熱穩(wěn)定要求最小截面（6-38）因此（6-39）滿足短路熱穩(wěn)定要求。綜上所述，35kV側(cè)母線選擇LMY—100×6矩形鋁母線，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.2.635kV側(cè)高壓架空線的選擇按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟截面，其年最大有功負(fù)荷利用小時大于5000h,所以查導(dǎo)線和電纜經(jīng)濟電流密度表得0.90[7]。最大持續(xù)工作電流：（6-40）經(jīng)濟截面：2（6-41）式中J—經(jīng)濟電流密度。35kV側(cè)高壓架空線初選LGJ-70型鋼芯鋁線，LGJ-70的技術(shù)參數(shù)如下：表6-5LGJ-70型鋼芯鋁線技術(shù)參數(shù)Table6-5TechnicalparametersofLGJ-70steelcorealuminiumwire型號載流量電阻/Ω線路阻抗/ΩLGJ-701950.450.402熱穩(wěn)定校驗:已知=70℃，=25℃，=40℃，則溫度修正系數(shù)：（6-42）式中—導(dǎo)線額定負(fù)荷時的最高允許溫度；—導(dǎo)線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度，一般為25℃；—為導(dǎo)線地點實際環(huán)境溫度。（6-43）經(jīng)過上述計算，35kV側(cè)高壓架空線選擇LGJ-70型鋼芯鋁線，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.2.735kV側(cè)絕緣子的選擇擬選35kV絕緣子為FZSW-35/6型絕緣子，技術(shù)參數(shù)如下：表6-635kV側(cè)絕緣子選擇Table6-635kVSideInsulatorSelection絕緣子型號額定電壓/kV額定機械拉伸負(fù)荷/kN結(jié)構(gòu)高度H/mmFZSW-35/6356450±10最小電弧距離L/mm最小公稱爬電距離/mm雷電全波沖擊耐受電壓(峰值)/kV工頻耐受電壓（有效值）/kV360946185100動穩(wěn)定校驗條件：（6-44）式中—支柱絕緣子所受電動力；—支柱絕緣子最大允許機械破壞負(fù)荷，按彎曲破壞負(fù)荷計算時取K=0.6[8]；按拉伸破壞負(fù)荷計算時取K=1。（6-44）（6-45）（6-46）式中—套管支點到第一個絕緣子的距離,取12000mm；—絕緣子的結(jié)構(gòu)高度，mm；—兩套管間的距離,取6000mm。經(jīng)過計算可知，（6-47）通過以上校驗可知，35kV側(cè)支柱絕緣子FZSW-35/6的選擇符合要求。6.310KV側(cè)電氣設(shè)備選擇根據(jù)第五章的負(fù)荷計算可以得到最大持續(xù)工作電流：（6-48）三相最大短路電流：（6-49）沖擊短路電流：（6-50）6.3.110kV側(cè)高壓斷路器的選擇1.對斷路器的選擇根據(jù)電氣設(shè)備的選擇條件，所選斷路器應(yīng)滿足以下條件（6-51）（6-52）（6-53）按以上條件10kV側(cè)斷路器擬選ZN28-12D/2500-40型戶內(nèi)真空斷路器。主要技術(shù)參數(shù)如下：表6-7ZN28-12D/2500-40型戶內(nèi)真空斷路器主要技術(shù)參數(shù)Table6-7MaintechnicalparametersofZN28-12D/2500-40indoorvacuumcircuitbreaker型號額定電壓/kV額定電流/A額定開斷電流/kA動穩(wěn)定電流/kA額定關(guān)合電流/kA4s熱穩(wěn)定電流/kA分閘時間/sZN28-12D122500405050250.022.對所選斷路器的校驗根據(jù)查閱可知，在選擇高壓斷路器時，一般取繼電保護裝置的保護動作時間為0.6s，而該斷路器分閘時間0.02s，則校驗熱效應(yīng)計算時間為0.62s。（1）額定電壓選擇（6-54）（2）額定電流選擇（6-55）（3）開斷電流選擇（6-56）（4）短路關(guān)合電流的選擇（6-57）（5）熱穩(wěn)定校驗（6-58）（6）動穩(wěn)定校驗（6-59）綜上所述，10kV側(cè)斷路器選擇ZN28-12D/2500-40型戶內(nèi)真空斷路器，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.3.210kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇按最大持續(xù)工作電流和額定電壓，10kV側(cè)隔離開關(guān)擬選GN19-10/1000-31.5戶內(nèi)隔離開關(guān)。主要技術(shù)參數(shù)如下：表6-8GN19-10/1000-31.5戶內(nèi)隔離開關(guān)主要參數(shù)Table6-8GN19-10/1000-31.5Mainparametersofindoordisconnector型號額定電壓/kV額定電流/A2s熱穩(wěn)定電流/kA動穩(wěn)定電流/kAGN19-10/1000-31.510100031.580（1）額定電壓選擇（6-60）（2）額定電流選擇（6-61）（3）熱穩(wěn)定校驗（6-62）（4）動穩(wěn)定校驗（6-63）綜上所述，10kV側(cè)隔離開關(guān)選擇GN19-10/1000-31.5戶內(nèi)隔離開關(guān)，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.3.310kV側(cè)電壓互感器的選擇由于電壓互感器的選擇只需依據(jù)額定電壓的條件，即滿足（6-64）所以按額定電壓擬選JSZW-10型戶內(nèi)電壓互感器，主要技術(shù)參數(shù)如下：表6-9JSZW-10型戶內(nèi)電壓互感器主要參數(shù)Table6-9MainparametersofJSZW-10indoorvoltagetransformer型號額定電壓/kV額定電壓比次級組合極限輸出/VA額定頻率/HZJSZW-10100.2/3P0.5/3P120060050綜上所述，10kV側(cè)電壓互感器選擇JSZW-10型戶內(nèi)電壓互感器，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.3.410kV側(cè)電流互感器的選擇根據(jù)電氣設(shè)備的選擇條件，所選電流互感器應(yīng)滿足以下條件（1）額定電壓選擇（6-65）（2）額定電流選擇（6-66）（6-67）按最大持續(xù)工作電流和電壓等級10kV側(cè)電流互感器擬選LZZBJ9-10型戶內(nèi)電流互感器。主要技術(shù)參數(shù)如下：表6-10LZZBJ9-10型戶內(nèi)電流互感器技術(shù)參數(shù)Table6-10TechnicalParametersofLZBJ9-10IndoorCurrentTransformer型號電流比級次組合及額定輸出/VA一秒熱穩(wěn)定電流/kA動穩(wěn)定電流/kALZZBJ9-10300/50.20.510P10101545112.5（1）動穩(wěn)定校驗（6-68）（2）熱穩(wěn)定校驗（6-69）綜上所述，10kV側(cè)電流互感器選擇LZZBJ9-10型戶內(nèi)電流互感器，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.3.510kV側(cè)母線的選擇10kV主母線選擇LMY—120×10矩形鋁母線，在+40的環(huán)境下垂直放置時的長期允許電流為1515.54A，當(dāng)母線水平放置時，長期允許電流乘以0.95，得允許電流為1439.76A，滿足10kV主母線長期持續(xù)電流144.337A的要求。1.動穩(wěn)定校驗?zāi)妇€的動穩(wěn)定校驗條件（6-70）式中—鋁母線極限應(yīng)力，N/m2；—母線在三相短路時的最大應(yīng)力，N/m2。（1）三相短路沖擊電流產(chǎn)生的電動力：10kV母線固定間距取l=2m，相間距取a=0.3mm，母線短路沖擊電流=10kA，計算母線受到的電動力，即（6-71）式中—母線形狀系數(shù)，當(dāng)母線間距離大于母線界面周長時取1；—母線跨距，m；—母線相間距，m。（2）母線受的彎曲力矩：（6-72）（3）母線的截面系數(shù)：母線水平放置時，截面為120×10，則b=10mm，h=120mm，截面系數(shù)為：（6-73）（4）母線三相短路時最大應(yīng)力：（6-74）根據(jù)規(guī)定LMY鋁母線材料極限應(yīng)力為68.6MPa，則（6-75）滿足動穩(wěn)定要求。2.熱穩(wěn)定校驗?zāi)妇€的熱穩(wěn)定校驗條件（6-76）式中—短路電流穩(wěn)態(tài)值，kA；—集膚效應(yīng)系數(shù)；—熱穩(wěn)定計算時間，s；C—熱穩(wěn)定系數(shù)，。根據(jù)相關(guān)資料得到，鋁母線的短路熱穩(wěn)定系數(shù)為87，由以上計算可知熱穩(wěn)定計算時間為0.62s。（1）母線截面（6-77）（2）熱穩(wěn)定要求最小截面（6-78）因此（6-79）滿足短路熱穩(wěn)定要求。綜上所述，10kV側(cè)母線選擇LMY—120×10矩形鋁母線，且經(jīng)計算校驗滿足要求。6.3.610kV側(cè)絕緣子的選擇擬選10kV絕緣子為FXBW–10/70型絕緣子，技術(shù)參數(shù)如下：表6-1110kV側(cè)絕緣子選擇Table6-1110kVSideInsulatorSelection絕緣子型號額定電壓/kV額定機械拉伸負(fù)荷/kN結(jié)構(gòu)高度/mmFXBW–10/701070380±10最小電弧距離L/mm最小公稱爬電距離/mm雷電全波沖擊耐受電壓(峰值)/kV工頻耐受電壓（有效值）/kV21057316550動穩(wěn)定校驗條件：（6-80）式中—支柱絕緣子所受電動力；—支柱絕緣子最大允許機械破壞負(fù)荷，按彎曲破壞負(fù)荷計算時取K=0.6；按拉伸破壞負(fù)荷計算時取K=1。（6-81）（6-82）（6-83）式中—套管支點到第一個絕緣子的距離,取12000mm；—絕緣子的結(jié)構(gòu)高度，mm；—兩套管間的距離,取6000mm。通過以上校驗可知，10kV側(cè)支柱絕緣子FXBW–10/70的選擇符合要求。6.3.710kV側(cè)架空線及電纜的選擇按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線經(jīng)濟截面，其年最大有功負(fù)荷利用小時大于5000h,所以查導(dǎo)線和電纜經(jīng)濟電流密度表得0.90。最大持續(xù)工作電流：（6-84）經(jīng)濟截面：2（6-85）式中J—經(jīng)濟電流密度。1.高壓架空線選擇10kV側(cè)高壓架空線初選LGJ-240型鋼芯鋁線，LGJ-240的技術(shù)參數(shù)如下：表6-12LGJ-240型鋼芯鋁線技術(shù)參數(shù)Table6-12TechnicalparametersofLGJ-240steelcorealuminiumwire型號載流量電阻/Ω線路阻抗/ΩLGJ-2404400.12090.1201熱穩(wěn)定校驗:已知=70℃，=25℃，=40℃,則溫度修正系數(shù)：=0.82（6-86）式中—導(dǎo)線額定負(fù)荷時的最高允許溫度；—導(dǎo)線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度，一般為25℃；—為導(dǎo)線地點實際環(huán)境溫度。（6-87）經(jīng)過上述計算，10kV側(cè)高壓架空線選擇LGJ-240型鋼芯鋁線，且經(jīng)計算校驗滿足要求。2.電纜選擇10kV側(cè)電纜初選YJLV-240/10三芯銅芯電纜，其技術(shù)參數(shù)如下：表6-13YJLV-240/10三芯銅芯電纜技術(shù)參數(shù)Table6-13YJLV-240/10Technicalparametersofthree-corecopper-corecable型號空氣載流量土壤載流量YJLV-240/10455460熱穩(wěn)定校驗:已知=70℃，=25℃，=40℃，則溫度修正系數(shù)：=0.82（6-88）（6-89）（6-90）經(jīng)過上述計算，10kV側(cè)電纜選擇YJLV-240/10三芯銅芯電纜，且經(jīng)計算校驗滿足要求。7變電站防雷接地設(shè)計7.1直擊雷過電壓保護變電站對于直擊雷可以采取裝設(shè)避雷針（線）的方法，將變電站的進線和電氣設(shè)備全部置于避雷針（線）的保護范圍之內(nèi)[9]。為了防止在避雷針上落雷時對被保護物產(chǎn)生“反擊”過電壓，避雷針與被保護物之間應(yīng)保持一定的距離。所謂“反擊”就是在雷擊時，避雷針向被保護物體放電。（1）35kV應(yīng)采取獨立避雷針來保護，但構(gòu)架