III110kV變電站電氣部分設(shè)計(jì)摘要電能是當(dāng)今世界最常見的能源，也是使用最多的能源。隨著全球溫度的上升與國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，居民用電與工業(yè)用電不斷升高。為了保證居民和企業(yè)的用電質(zhì)量，貫徹國家提出的加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)改造和拉動內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃的政策，地區(qū)加快建造各種電壓等級的變電站。變電站在電網(wǎng)當(dāng)中起到一個重要的角色——傳輸電能，所以說變電站能夠以一個正常的，安全的，可靠的狀態(tài)運(yùn)行對民族中的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展是非常重要的。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了負(fù)荷計(jì)算、主變壓器與站用變壓器的選擇、短路計(jì)算、設(shè)備選擇、變壓器繼電保護(hù)與防雷設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：變電站短路計(jì)算設(shè)備選擇繼電保護(hù)

AbstractNowadays,withtheprogressofscienceandtechnologyandtheincreasinglypowerfulcountry,thedevelopmentofelectricityplaysavitalroleintheprogressofthecountry.Intoday'sgreatdemandforelectricity,substationhasbecomeanimportantparttoensureourdailylifeelectricity.Substationshavebeenwidelyusedinourcountry,andtherearemanysubstationsorpowerplantsineachregiontomaintainthenormalelectricityconsumptionoftheregion.Inthesubstationdesigntechnologyisincreasinglymature,nowthesubstationhasgreatlyreducedtheuseofhumanpower,moretendtothedevelopmentofautomation.Inthedesignofsubstations,reliabilityrequirementsarealsoincreasing,whichisalsothefocusofthedesignofsubstations.The110kVsubstationdesignisdesignedaccordingtothedesignspecification.Thelocationofthesubstationisnearthecity,whichmainlyprovidespowertourbanresidentsandenterprises.Inordertoensuresustainableelectricityconsumption,thedesignshouldbestrictlyinaccordancewiththedesignrequirementsofthesubstation.Inthedesign,themaintransformerisselectedaccordingtotheloadofthesubstation,andthentwosuitableelectricalmainwiringschemesareselected.Onthebasisofmeetingtherequirementsofreliability,theflexibleandeconomicalwiringmodeofelectricalequipmentandmainwiringisselected.Theshort-circuitcurrentoftheshort-circuitpointsinthesystemandthecircuitiscalculatedandtheequipmentisselectedreasonably.Inaddition,themaintransformerandoutgoinglinesshouldbereasonablyrelayed,andthelightningprotectionshouldbecarriedouttoensurethereliabilityofthesubstation.Keywords：substation,shortcircuitcalculation,electricalequipment,relayprotection

緒論國內(nèi)外發(fā)展情況國外的變電站發(fā)展情況:歐美國家的工業(yè)發(fā)展比咱們要早，他們的工業(yè)基礎(chǔ)比較強(qiáng)厚而且他們的各種技術(shù)也較為先進(jìn)，在智能變電站的發(fā)展的道路上早于我國也強(qiáng)于我國。歐美國家在一九八幾年就開始了變電站的自動化技術(shù)的研究，其中較為厲害和比較典型公司如西門子、ABB等，這些公司所研制的變電站及其自動化系統(tǒng)無可厚非的都成為了電網(wǎng)當(dāng)中舉足輕重的一部分。伴隨著電網(wǎng)越來越智能化也就是人工智能在電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越多使得國際上逐漸得到認(rèn)可，國外的大多數(shù)國家也開始相繼的投入到智能電網(wǎng)的研究中，歐盟主動對智能電網(wǎng)的發(fā)展和研究做出改革是在2009年，在智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上大力發(fā)展新能源的計(jì)劃，主要是在市場的設(shè)計(jì)、電網(wǎng)的新型技術(shù)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行。希望能夠達(dá)到2020年之前使38％的電力行業(yè)能夠轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉?，在一定的程度上保障普通的居民的正常使用電能，由此歐洲開始邁入可持續(xù)發(fā)展的新能源的時代。在我國各地變電站都有很多，并且都有很大的發(fā)展。自從上個世紀(jì)七八十年代我國開展改革開放以來，中華大地的經(jīng)濟(jì)都獲得了飛速的發(fā)展。隨著用電設(shè)備和公司的急劇增加導(dǎo)致用電量也急劇增加。此外，中國各地區(qū)電網(wǎng)中的各級的調(diào)度產(chǎn)間必須要得到很多的電能以及一些其他的信息。只有這樣才能更加精確的了解電網(wǎng)及其相關(guān)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況。以此為了改善電力系統(tǒng)的控制，這就要求必須要有很好的電能實(shí)時檢測系統(tǒng)和遠(yuǎn)程分析及其控制。而且現(xiàn)在變電站也有很多是沒有人進(jìn)行看守的變電站。中國主要研究220KV變電站的及其以下的相關(guān)科學(xué)技術(shù)。如何應(yīng)用自動化電子技術(shù)和提高變壓器的技術(shù)以及相關(guān)人員對電站的運(yùn)營都使得十分的重要。相關(guān)科學(xué)技術(shù)得到了不斷的完善和成熟。目前，變電站和相關(guān)科學(xué)技術(shù)都不斷得到了改善。中華地區(qū)的智能變電站相關(guān)的科學(xué)技術(shù)都在研究重點(diǎn)在智能開關(guān)設(shè)備的研發(fā)，還不能大范圍的推廣應(yīng)用。本設(shè)計(jì)研究的目的和意義電能是工業(yè)和商業(yè)和農(nóng)業(yè)以及科技方面所必須的能源。電能如何有效科學(xué)的應(yīng)用都能夠在一定程度上有效的降低精力和物力，從而降低經(jīng)濟(jì)成本。如果供電突然停止，就會造成生產(chǎn)停滯甚至是用電設(shè)備的損壞，從而使得人們的生活不便經(jīng)濟(jì)損失。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)的擴(kuò)大，人民生活條件的提高。對于電能的需求和電能的可靠運(yùn)行的需求也不斷地在增加。本次的研究旨在與提高地區(qū)電能和系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，為地區(qū)工業(yè)的發(fā)展和人民生活的舒適性提供助力。設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)當(dāng)中主要是針對110KV的變電站并且對其的設(shè)計(jì)步驟及其相關(guān)涉及到的技術(shù)手段進(jìn)行進(jìn)一步的了解和分析。此外，本設(shè)計(jì)過程當(dāng)中所進(jìn)行的用戶負(fù)荷的計(jì)算，主要是針對主變壓器及其相關(guān)電氣設(shè)備的理論分析并且進(jìn)行正確和合適的選擇。本設(shè)計(jì)的主要包括有（1）建立和分析變電站的基礎(chǔ)參數(shù)和分析。（2）進(jìn)行本設(shè)計(jì)當(dāng)中的負(fù)荷計(jì)算以及如何選擇變壓器。（3）設(shè)計(jì)變電站是如何進(jìn)行主接線操作和選擇的。（4）設(shè)計(jì)變電站中可能涉及到的相關(guān)短路電流的計(jì)算。（5）設(shè)計(jì)變電站當(dāng)中所用的電氣設(shè)備的計(jì)算及其選擇。（6）設(shè)計(jì)變電站當(dāng)中所涉及的繼電保護(hù)計(jì)算和分析。（7）設(shè)計(jì)變電站的防直雷的避雷針。變電站自然條件該地區(qū)海拔23米地勢平坦，地質(zhì)條件良好，交通便利，有公路經(jīng)過附近，電氣設(shè)備運(yùn)輸方便。并且不用考慮大氣壓強(qiáng)，空氣密度和溫度對電氣設(shè)備電氣性能的影響。不用考慮加強(qiáng)絕緣和技術(shù)論證。該地區(qū)最高溫度為+40℃,最低溫度+12℃（極端最低溫度+2℃）屬于第=1\*ROMANI級典型氣象區(qū)，該地區(qū)是雷電活動特殊強(qiáng)烈地區(qū)，年平均雷暴日數(shù)超過90，因此要考慮防雷。該地區(qū)無污染影響，對電氣設(shè)備的污穢可以不用考慮。變電站負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇變電站基本數(shù)據(jù)35kV有五家用戶，最近的棉織廠離變電站15km。他們一共用8回線，綜合最大負(fù)荷40MW，為了后期的發(fā)展多設(shè)兩條線路,負(fù)荷為10MW，同時系數(shù)取0.9。負(fù)荷情況如下表：表2-135kV側(cè)負(fù)荷負(fù)荷名稱最大負(fù)荷（MW）功率因數(shù)回路數(shù)出線方式棉織廠50.91架空線路玻璃廠120.92架空線路食品加工廠50.91架空線路電機(jī)廠80.92架空線路塑料加工廠100.92架空線路10kV側(cè)有四家用戶共出線6回,最近的手表廠離變電站10km。最大的綜合負(fù)荷12MW，同時系數(shù)0.9，四家用戶的負(fù)荷如下表：表2-210kV側(cè)負(fù)荷負(fù)荷名稱最大負(fù)荷（MW）功率因數(shù)回路數(shù)出線方式日用電器廠50.92架空線路電視機(jī)廠20.92架空線路自行車廠30.91架空線路手表廠20.91架空線路站用負(fù)荷為動力負(fù)荷和照明負(fù)荷，最大綜合負(fù)荷為80kW,功率因數(shù)0.85。本變電站為高壓降壓變電站，主要是為了把110kV降為35kV和10kV。本次設(shè)計(jì)的高壓降壓變電站由遠(yuǎn)處的兩個系統(tǒng)供電，系統(tǒng)S1的容量為500MVA,容抗為0.38，在最大運(yùn)行方式下的電抗為0.35，在最小運(yùn)行方式下的電抗為0.39。系統(tǒng)S2的容量為600MVA，容抗為0.45，在最大運(yùn)行方式為的電抗0.42，在最小運(yùn)行方式下的電抗為0.47。系統(tǒng)S1與系統(tǒng)S2的線路分別為20Km和15Km，如圖2-1所示：圖2-1系統(tǒng)變電站連接圖各電壓等級負(fù)荷計(jì)算在設(shè)計(jì)時需要挑選合適的變壓器，挑選變壓器先要確定它所要承擔(dān)的容量是多少。容量是由用戶總的用電量即負(fù)荷確定的，所以先算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷的公式為： (2-1)——計(jì)算的電量?！瑫r系數(shù)。QUOTEcosφQUOTEp——功率因數(shù)與各用戶的用電量。QUOTEα%——線路消耗電能的多少，一般取5%。站用負(fù)荷計(jì)算根據(jù)原始資料中的站用負(fù)荷資料，由公式3-1可計(jì)算得：10kV側(cè)負(fù)荷計(jì)算根據(jù)原始資料中的負(fù)荷資料，由公式3-1可計(jì)算得：35kV側(cè)負(fù)荷計(jì)算根據(jù)原始資料中的負(fù)荷資料，由公式2-1可計(jì)算得主變壓器的選擇不管是什么類型的變電站中，變壓器相當(dāng)于人類的心臟。它起著變換電壓和功率并向外輸送變換過后的功率的角色。它還身兼著與其相連的系統(tǒng)的負(fù)荷情況，故要合理的選擇主變壓器和站用，不然就會造成設(shè)備和經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的損失，設(shè)計(jì)時選擇的的容量、臺數(shù)和型式都將會影響到后面設(shè)計(jì)主接線的接線方式。我們選擇的變壓器型號的確定除了已知的計(jì)算所得容量外，還要考慮到未來社會發(fā)展的后期規(guī)劃，輸送功率的大小、出線回路的多少、電壓等級的不同都要考慮進(jìn)去。主變壓器的選擇原則在330kV及以下的高壓升壓貨降壓變電站中的變壓器，以向外輸送電力要有可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，一般都選擇三相變壓器。因?yàn)閱蜗嘧儔浩飨蛲廨斔碗娏Φ目煽啃?、靈活性要比三相變壓器差，要提高可靠性投資增加，占地多，系統(tǒng)運(yùn)行損耗大，未來發(fā)展擴(kuò)展可行性小。選擇主變臺數(shù)選擇變壓器的臺數(shù)要根據(jù)相關(guān)的準(zhǔn)繩來選擇：（1）為了滿足負(fù)荷系統(tǒng)供電可靠性的要求主要工作可以滿足一個或兩個負(fù)載。（2）當(dāng)三級負(fù)荷集中時也可使用兩個或多個主變壓器。（3）對于不同的季節(jié)負(fù)荷變化很大或者白天晚上負(fù)荷變化較大的時候，為了經(jīng)濟(jì)、方便、靈活的切換變壓器，也可以裝設(shè)兩臺變壓器。為了保證變電站能夠穩(wěn)定的向用戶輸送電，避免當(dāng)變壓器不工作時影響用戶的日常生產(chǎn)生活的用電，裝設(shè)兩臺變壓器。當(dāng)一臺變壓器不工作時，另一臺要承受本變電站的絕大部分負(fù)荷運(yùn)行，以確保變電站的正常向外輸送電能。所以選兩臺容量相等的主變壓器。選擇容量考慮到以后社會發(fā)展負(fù)荷會增加，當(dāng)主變壓器額定容量過大時，變壓器的額定容量和額定過流容量的選擇會導(dǎo)致變壓器能耗的增加，經(jīng)濟(jì)效益就會低下不符合經(jīng)濟(jì)性；如果挑選的容量不夠，那么他就會就會超出自身能力運(yùn)行，被損壞的可能性將增加，那么故障率就會提高，不符合穩(wěn)定性可靠性要求。合理選擇變壓器的容量就會使變電站的可靠性提高經(jīng)濟(jì)收益增多。對于帶有大量一二級負(fù)荷的變電站，當(dāng)變電站內(nèi)的某臺主變壓器故障了，為了一二級負(fù)荷用戶一定時間內(nèi)不能斷電的要求，剩下的變壓器要能夠滿足用電要求。在不承受大負(fù)荷的變電站中，當(dāng)其它變壓器停止工作時，其容量能夠滿足依照上面的運(yùn)算結(jié)果挑選了兩臺63MAV的有載調(diào)壓的主變壓器。選擇型式在不同電壓等級變電站中，低壓側(cè)無負(fù)荷但需要安裝無功補(bǔ)償裝置，主變壓器采用三繞組，變壓器采用有載調(diào)壓方式電壓穩(wěn)定容易漂移，降低電壓波動，提高電能質(zhì)量，因此必須選擇有載調(diào)壓變壓器和相應(yīng)的調(diào)壓變壓器。該變電站采用Y型星接35kV側(cè)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，電壓等級35kV小于D角。綜上選用的變壓器的數(shù)據(jù)如下表表2-3主變壓器的數(shù)據(jù)型號SFSZ9—63000/110額定電壓高壓110kV中壓38.5KV低壓10.5kV阻抗電壓%高—中10.5高—底17中—低6.5連接組標(biāo)號YN,yn0,d11空載電流0.7站用變選擇站用變臺數(shù)確定站用負(fù)荷在變電站運(yùn)行時很重要，大多數(shù)的變電站都會裝設(shè)多臺站用變。要提高站用電的可靠性和靈活性，避免站用負(fù)荷停電，我這次將挑選兩臺站用變。站用變?nèi)萘看_定確定站用變的容量時，考慮到會有其他臨時增加的負(fù)荷，所以在滿足能夠滿足日常運(yùn)行時的負(fù)荷后還要留有一些容量滿足臨時負(fù)荷。因?yàn)閮膳_變壓器我都是裝設(shè)成暗備用，正常情況下是一臺單獨(dú)運(yùn)行。站用變型式的確定緊跟國內(nèi)電氣設(shè)備的科技發(fā)展，本次設(shè)計(jì)的站用變選用兩臺比較先進(jìn)的干式變壓器。它的數(shù)據(jù)如表：表2-4干式變壓器型號SC-100/10額定電壓高壓10..5QUOTE±2QUOTE××2.5%阻抗電壓4%連接型號Y，yn0空載損耗0.53KW負(fù)載損耗1.44空載電流2.5%變電站電氣主接線設(shè)計(jì)不同的電壓等級因?yàn)樨?fù)荷的不同就會設(shè)計(jì)不同的接線方式。電氣主接線的接線型式在進(jìn)行變電站電氣設(shè)計(jì)中是相當(dāng)重要的，因?yàn)樗倪x定影響到后面與其配合電氣設(shè)備選擇、繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式。這就關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)學(xué)，所以我們要認(rèn)真合理的確定主接線方式。電氣主接線的基本要求當(dāng)拿到設(shè)計(jì)任務(wù)書后，仔細(xì)分析里面的內(nèi)容，結(jié)合工程實(shí)際，充分準(zhǔn)確地掌握設(shè)計(jì)任務(wù)書里面的原始資料，然后根據(jù)我國現(xiàn)行的電力發(fā)展方針，設(shè)計(jì)出可行性比較高的方案?？煽啃栽O(shè)計(jì)變電站的電氣主接線第一個要求就是安全可靠，它關(guān)系著變電站是否能夠可靠的向系統(tǒng)或者用戶輸送電能。主接線的可靠性要求是當(dāng)設(shè)備檢修時，不能停止運(yùn)行，當(dāng)設(shè)備故障以及母線檢修時，為了保證對所有初始負(fù)荷和大部分二次負(fù)荷的供電，為了減少全停。靈活性要求（1）操作方便在可靠性這個重要的前提下，接線越簡單越好，使工作人員操作方便，使他們在操作過程不能出現(xiàn)差錯。（2）調(diào)度靈活在正常運(yùn)行時，為滿足不同的負(fù)荷需求能夠靈活的調(diào)度，當(dāng)發(fā)生故障時，能快速切出故障，影響范圍小。不會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）擴(kuò)建靈活社會是不斷發(fā)展的，社會需要的負(fù)荷也是不斷增加的，要滿足增加負(fù)荷就要擴(kuò)建變電站，所以在設(shè)計(jì)時要考慮到這一方面，留有一定的地方方便以后擴(kuò)建時不停電擴(kuò)建。經(jīng)濟(jì)性在設(shè)計(jì)主接線時，安全可靠系數(shù)增加了它的經(jīng)濟(jì)收益就不好。經(jīng)濟(jì)收益好了，往往安全可靠系數(shù)就會降低。我們說的設(shè)計(jì)主接線經(jīng)濟(jì)性都是在保證了可靠和靈活的前提下。（1）投資?。褐鹘泳€設(shè)計(jì)要安全簡單，與其相連接的變壓器要選擇物美價廉的，為了安全要采取措施限制短路電流。（2）占地面積少：主接線要合理選擇，它選擇好了電氣設(shè)備的安裝地就會合理安排節(jié)約土地。（3）電能損耗少：各種電氣設(shè)備自身都會有損耗，主接線合理選擇就會合理的選擇電氣設(shè)備減少對系統(tǒng)的電能的損耗，減少經(jīng)濟(jì)損失。電氣主接線的一般形式選擇主接線的形式要根據(jù)電網(wǎng)的相關(guān)規(guī)定和手上有的原始資料來選擇。當(dāng)變電站后方的出線或者用戶多時，母線做中間環(huán)節(jié)靈活的調(diào)度分配電能,母線分為有匯流和無匯流兩種接線。有匯流母線它有以下幾種樣式：（1）、單母線接線當(dāng)只有一臺變壓器時，而且出線回路較少可靠性要求不高就可以選擇單母線接線來分配電能。（2）、單母分段接線適用于高電壓等級且出線回路不多時可以采用，因?yàn)樗鼙ＷC一些重要用戶的供電。但是他的可靠性可靈活性不高因此不適用于低電壓等級出現(xiàn)回路多的變電站。（3）、單母分段加旁路母線單母分段加旁路母線適用于35kV到110kV電壓等級接線。電氣設(shè)備多接線繁瑣比單母分段接線可靠。（4）、雙母線接線運(yùn)行靈活，但是工人后期運(yùn)行檢修操作復(fù)雜容易出錯。110~220kV的母線出線回路超過5回線可選擇使用；35~66kV母線出線回路有很多時可采取這種接線；電壓等級相對低的需要用電抗器。（5）、雙母分段接線帶有重要負(fù)荷的母線后期為了不停止運(yùn)行的擴(kuò)建需要雙母分段接線，因?yàn)樗鼣U(kuò)建方便靈活，無需全部停掉就可以擴(kuò)建。無匯流母線無匯流母線接線分為以下幾種接線：（1）、內(nèi)橋當(dāng)變電站內(nèi)只有兩臺變壓器且主變壓器不經(jīng)常切換時也可選用。當(dāng)變電站只有兩條長距離的輸電線路并且線路經(jīng)常性故障時可以采用。（2）外橋它適用于頻繁更換主變壓器的變電站。連接變電站的負(fù)荷不大出線較短故障率低但是需要經(jīng)常切換主變壓器的適用。(3)角形母線可靠性雖然比其他接線的高，但是接線過于復(fù)雜容易出錯，需要用到的設(shè)備過多后期保護(hù)整定復(fù)雜。靈活性和經(jīng)濟(jì)性特別低沒有得到廣泛的應(yīng)用。主接線方案110kV主接線遠(yuǎn)處的兩個系統(tǒng)有4回進(jìn)線連接110kV，變電站內(nèi)有兩臺變壓器與110kV相連接，本設(shè)計(jì)擬定的接線有兩種方案，一種是單母分段，一種是雙母線接線，如下圖3-1和3-2圖3-1單母分段接線圖圖3-2雙母線接線對上面兩種擬定方案進(jìn)行對比，對結(jié)果如下表3-1.表3-1擬定方案對比表項(xiàng)目方案方案一方案二技術(shù)=1\*GB3\*MERGEFORMAT①簡單清晰，操作簡單，利于發(fā)展。=2\*GB3\*MERGEFORMAT②可靠性、靈活性差。=3\*GB3\*MERGEFORMAT③可以不停電檢修=1\*GB3\*MERGEFORMAT①運(yùn)行可靠，方式靈活，便于事故處理，易擴(kuò)建=2\*GB3\*MERGEFORMAT②道閘操作復(fù)雜，容易誤操作經(jīng)濟(jì)設(shè)備多，投資大。占地多，設(shè)備少，投資小在技術(shù)上（可靠性、靈活性）第二種方案比較合理，由于本變電站的一二類負(fù)荷較多。所以在技術(shù)上要選可靠性和靈活性較高的第二種方案，但是為了考慮經(jīng)濟(jì)性后面比較后在進(jìn)行最總選擇。35kV側(cè)電氣主接線本次設(shè)計(jì)的變電站35kV有五家用戶共8回線路再加上2回備用擴(kuò)建線路共10回。既可以用單母分段接線也可以用雙母接線。為了安全可靠的給用戶供電這兩種方案加可以旁路。本次的35kV的用戶多為雙回路，有可能檢修斷路器，且檢修時間為幾天。故35kV采用雙母線時，不宜帶旁路，有條件可設(shè)置隔離開關(guān)。有以上所描述我選出兩種方案，如圖3-3和圖3-4所示圖3-3單母分段帶旁路母線圖3-4雙母接線對方案一單母分段帶旁路與方案二雙母接線的綜合比較如表3-2表3-2兩方案比較表項(xiàng)目性能方案方案一方案二技術(shù)=1\*GB3\*MERGEFORMAT①簡單明了，操作方便易于發(fā)展=2\*GB3\*MERGEFORMAT②可靠性、靈活性差=3\*GB3\*MERGEFORMAT③旁路斷路器可替代出線斷路器，進(jìn)行不斷電檢修，保證供電=1\*GB3\*MERGEFORMAT①供電可靠=2\*GB3\*MERGEFORMAT②調(diào)度靈活=3\*GB3\*MERGEFORMAT③擴(kuò)建方便=4\*GB3\*MERGEFORMAT④易誤操作經(jīng)濟(jì)性=1\*GB3\*MERGEFORMAT①設(shè)備少，配電裝置復(fù)雜，投資多=2\*GB3\*MERGEFORMAT②占地小=1\*GB3\*MERGEFORMAT①設(shè)備少，=2\*GB3\*MERGEFORMAT②投資小，占地大經(jīng)比較兩種方案都易擴(kuò)建，由于35kV側(cè)都是一些重要性負(fù)荷，在技術(shù)比較上選用方案二。10kV主接線在本次設(shè)計(jì)的變電站的低電壓側(cè)只有6回輸電線給用戶供電。所以本次設(shè)計(jì)可以采用單母線接線或者單母分段帶旁路母線接線。10kV電壓較低就不用帶旁路，綜上所述選出方案一和方案二，如圖3-5和圖3-6所示。圖3-5單母線接線圖3-6單母分段不帶旁路接線對以上兩種方案進(jìn)行比較列出表3-3表3-3兩種主接線方案比較表項(xiàng)目性能方案方案一方案二技術(shù)=1\*GB3\*MERGEFORMAT①接線簡單清晰，設(shè)備少操作方便易于發(fā)展擴(kuò)建=2\*GB3\*MERGEFORMAT②可靠性差，需停電檢修=3\*GB3\*MERGEFORMAT③靈活性差，切除故障恢復(fù)供電慢=1\*GB3\*MERGEFORMAT①供電可靠=2\*GB3\*MERGEFORMAT②調(diào)度靈活=3\*GB3\*MERGEFORMAT③擴(kuò)建要兩個方向均等擴(kuò)建經(jīng)濟(jì)性=1\*GB3\*MERGEFORMAT①設(shè)備少，投資少=2\*GB3\*MERGEFORMAT②占地小=1\*GB3\*MERGEFORMAT①設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜=2\*GB3\*MERGEFORMAT②投資大，占地大由上表我們可知，方案一在技術(shù)上比不過方案二。方案一不如方案二可靠靈活，在技術(shù)層面上鑒于10kV側(cè)負(fù)荷較多，因此選用技術(shù)比較好的方案二。結(jié)合以上所述，畫出方案一圖和方案二圖，如圖3-7和圖3-8圖3-7方案一圖3-8方案二兩種方案的最終選擇經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比較后在進(jìn)行選擇。短路電流計(jì)算短路發(fā)生的原因在變電站運(yùn)行過程中，會因?yàn)樵O(shè)備的老化、安裝或維護(hù)不當(dāng)造成短路；也會因?yàn)樽匀灰蛩厝绫╋L(fēng)雨，暴風(fēng)雪等造成短路；也有人為因素，比如違規(guī)操作，因?yàn)閱T工疏忽而導(dǎo)致亂接錯接造成短路。短路電流計(jì)算的意義及假設(shè)短路電流計(jì)算的意義工作中的變電站有一定概率會出現(xiàn)各種各樣的故障，這就需要在設(shè)計(jì)的過程中按照已有的材料和選擇的變壓器進(jìn)行短路計(jì)算，短路計(jì)算有以下幾個好處。1）能夠準(zhǔn)確有效的選擇電氣設(shè)備，保證設(shè)備在正常運(yùn)行時和故障狀態(tài)下都能安全，可靠的工作，不會影響變電站的正常運(yùn)行，同時又節(jié)約資金。2）當(dāng)發(fā)生故障時，設(shè)備需要保護(hù)。正確有效地選擇保護(hù)方式，對設(shè)備的保護(hù)是十分有利的。3）有時設(shè)備在運(yùn)行中有可能會漏電，所以有的設(shè)備就要接地。設(shè)計(jì)接地設(shè)備需要短路電流為依據(jù)選擇材料。4)在布置配電的裝備時，各種安全距離都需要短路電流來確定。計(jì)算規(guī)定進(jìn)行計(jì)算的規(guī)定是：1）按照計(jì)算的最大容量計(jì)算短路電流，用來校驗(yàn)所選設(shè)備的動熱穩(wěn)定。短路計(jì)算時考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，按正常接線的最大短路電流。2）沒有電抗器的回路選擇設(shè)備時，要按選擇在正常接線時的未經(jīng)過負(fù)載就回到電源的電流來計(jì)算。3）用三相對稱短路運(yùn)算成果來校正并測試檢驗(yàn)動熱穩(wěn)定。計(jì)算假設(shè)1）系統(tǒng)正常工作時，線路三相對稱運(yùn)行。2）在同一個系統(tǒng)上的電源的相位角等參數(shù)相同。3）金屬系統(tǒng)短路，計(jì)算短路電流不需要考慮變壓器勵磁電流。計(jì)算步驟（1）首先算出已有電抗標(biāo)幺值，然后折算到選定的基準(zhǔn)容量下,根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制電抗等值網(wǎng)絡(luò)。（2）根據(jù)電抗等值圖選擇短路點(diǎn)。（3）對電抗等值網(wǎng)圖一步一步地簡化。將1-2系統(tǒng)視為無限大，不考慮旋轉(zhuǎn)元件的錐度，計(jì)算短路點(diǎn)的電抗，計(jì)算短路電流的單位值。1）標(biāo)幺值： （4-1）2）有名值： （4-2）3）短路容量： （4-3）4）沖擊值： （4-4）5）統(tǒng)計(jì)運(yùn)算結(jié)果。短路電流計(jì)算等值電抗圖無窮大系統(tǒng)的電抗在計(jì)算短路電流可以忽略不計(jì)。根據(jù)選擇的變壓器進(jìn)行短路電流計(jì)算，由圖2-1可得系統(tǒng)等值電抗圖如下圖所示：圖4-1等值電抗圖計(jì)算參數(shù)選取短路電流計(jì)算的基準(zhǔn)值：(1)正常運(yùn)行方式下：線路的型號為LGJQ-150，翻閱資料后得：，所以：SFSZ9—63000/110的參數(shù)如下：各繞組的等值電抗，，上面等式中的1為主變壓器的高壓側(cè)，2為主變壓器的中壓側(cè)，3為主變壓器的低壓側(cè)。各組線匝的等值電抗：變電站主變壓器各繞組標(biāo)幺值等值電抗為：由所選擇的站用變壓器的參數(shù)得:（2）最小運(yùn)行方式下：又因?yàn)樗缘镁€路電抗與變壓器繞組電抗與正常運(yùn)行方式一樣（3）最大運(yùn)行方式下：又因?yàn)樗缘镁€路電抗與變壓器繞組電抗與正常運(yùn)行方式一樣可將系統(tǒng)圖簡化如下圖：圖4-2系統(tǒng)等值電路圖短路計(jì)算（1）正常運(yùn)行方式下短路計(jì)算1）110kV母線三相短路與進(jìn)線端相連的110kV側(cè)K1點(diǎn)發(fā)生三相短路時。系統(tǒng)等值電路圖化簡為短路電流有名值：沖擊電流:最大電流有效值：短路容量：2)35kV側(cè)母線三相短路與用戶相連的中壓側(cè)即35kV側(cè)母線發(fā)生三相短路即等值圖當(dāng)中的K2點(diǎn)短路。根據(jù)計(jì)算結(jié)果系統(tǒng)等值圖簡化為:再簡化成上面等值圖還可再簡化短路電流有名值：沖擊電流:最大電流有效值：短路容量：3)10kV側(cè)母線三相短路三個電壓等級最低的10kV側(cè)發(fā)生三相對稱短路即等值圖當(dāng)中的K3點(diǎn)短路。根據(jù)計(jì)算結(jié)果等值圖簡化為:上等值圖再化簡為下圖：上圖還可化簡為短路電流有名值：沖擊電流:最大電流有效值： 短路容量：4)站用電三相短路站用電發(fā)生三相對稱短路時，即等值圖當(dāng)中的K4點(diǎn)短路，系統(tǒng)等值電路圖簡化為:可以再簡化再接著簡化成短路電流有名值：沖擊電流:最大電流有效值： 短路容量：（2）最小運(yùn)行方式下短路計(jì)算1）與系統(tǒng)進(jìn)線相連的110kV發(fā)生三相短路即K1點(diǎn)短路時，系統(tǒng)等值電路圖化簡為：短路電流有名值：2)35kV三相對稱短路當(dāng)K2點(diǎn)發(fā)生三相對稱短路等值電路圖簡化為:再簡化成上面等值圖還可再簡化短路電流有名值：3)10kV側(cè)母線三相短路當(dāng)變電站與用戶相連的10kV母線發(fā)生三相短路即K3點(diǎn)短路。系統(tǒng)等值電路圖簡化為:上等值圖再化簡為下圖：上圖還可化簡為短路電流有名值： （3）最大運(yùn)行方式下短路計(jì)算1）變電站與系統(tǒng)進(jìn)線相連的110kV側(cè)發(fā)生三相短路即K1點(diǎn)短路時。系統(tǒng)等值電路圖化簡為：短路電流有名值：2)35kV側(cè)母線三相短路變電站與用戶相連的35kV側(cè)母線發(fā)生三相短路即K2點(diǎn)短路。系統(tǒng)等值電路圖簡化為:再簡化成上面等值圖還可再簡化短路電流有名值：3)10kV側(cè)母線三相短路當(dāng)變電站與用戶相連10kV母線發(fā)生三相短路即K3點(diǎn)短路。系統(tǒng)等值電路圖簡化為:上等值圖再化簡為下圖：上圖還可化簡為短路電流有名值：（4）短路計(jì)算結(jié)果表表4-1短路計(jì)算結(jié)果表短路點(diǎn)編號基準(zhǔn)電壓（kU）短路電流基準(zhǔn)值(kA)短路電流標(biāo)幺值短路電流有名值（kA）短路電流沖擊值（kA）最小運(yùn)行方式短路電流有名值（kA）最大運(yùn)行方式短路電流有名值（kA）1150.50215.7237.89320.0927.7718.238371.565.9319.25323.5929.1989.4210.55.4494.27423.559.92523.4423.8460.4144.3381.577227.662580.539變電站設(shè)備的選擇電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備功能和工作條件不相同，選擇方法不相同，但基本條件相同，電氣設(shè)備必須按照選擇正常工作狀態(tài)，檢查短路的動態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，確保短路狀態(tài)正常運(yùn)行。選擇條件選擇準(zhǔn)繩選擇準(zhǔn)繩是：（1）能夠滿足短路狀態(tài)下運(yùn)行運(yùn)行一段時間，還要考慮長期的發(fā)展情況。（2）要在選址地方的環(huán)境進(jìn)行校驗(yàn)。（3）經(jīng)濟(jì)效益高技術(shù)先進(jìn)。（4）后期擴(kuò)建時選用的設(shè)備方便選用。選擇的技術(shù)條件（1）正常工作條件下選擇1）電壓：設(shè)備額定最高工作電壓不能低于電力系統(tǒng)的最高運(yùn)行電壓即（5-1）一般設(shè)備允許的最高工作電壓，額定電壓在220kV及以下時為，實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的最高電壓不會超過。2）電流:設(shè)備在變電站選址地正常溫度下的長期工作允許電流不可以小于所在回路最大持續(xù)工作電流（5-2）3）在選址地環(huán)境下校驗(yàn)。當(dāng)選址地溫度與設(shè)備額定溫度不相等時，設(shè)備的長期允許電流修正。（5-3）其中——溫度修正因子?！试S最高溫度。我國的電氣設(shè)備額定環(huán)境溫度，裸導(dǎo)體額定溫度為+25℃。（2）檢驗(yàn)設(shè)備當(dāng)設(shè)備選定后要按三相短路電流對設(shè)備進(jìn)行動熱穩(wěn)定校驗(yàn)。1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定條件:（5-4）（5-5）——熱效應(yīng)。——最大熱效應(yīng)?！猼秒的熱效應(yīng)。校驗(yàn)熱穩(wěn)定的時間： （5-6）——動作保護(hù)時間——全部打開斷掉的時間110kV及以上電壓后備保護(hù)時間，其余電壓等級的采用主保護(hù)時間。2）動穩(wěn)定校準(zhǔn)檢驗(yàn)動穩(wěn)定條件為：（5-7）（5-8）——對設(shè)備攻擊的電流最高值（kA）——對設(shè)備進(jìn)行有效攻擊的電流值(kA)、——最大電流最高值和有效值斷路器的選擇具有滅弧功能的斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一，用于連接負(fù)荷斷路器，改變主接線的運(yùn)行方式，目前用于大型SF6斷路器由于其可靠性高、工作負(fù)荷低、維護(hù)保養(yǎng)、滅弧能力強(qiáng)等特點(diǎn)。斷路器的選擇條件按開斷電流選擇：斷路器的額定開斷電流不小于接觸位置分離瞬間的短路電流有效值即 （5-9）——極限斷開電流?！搪冯娏饔行е?。（1）分?jǐn)嚯娏鬟x擇在斷路器合閘前如果線路上有短路情況，那么在斷路器合閘時，斷路器的前觸頭還沒有和線路接觸就有巨大的短路電流通過斷路器，觸頭就被巨大的短路電流破壞掉，這時為了保證安全要切斷短路電流，斷路器的額定電流不能小于線路發(fā)生三相短路時的最大沖擊電流（5-10）——極限斷開電流?！獩_擊電流。（2）斷開時間切除故障的最慢時間不得超過0.045s。選擇斷路器（1）110kV側(cè)的選擇1）標(biāo)稱電壓：2)標(biāo)稱電流：3)斷路器的開斷電流：4)所在電壓等級的短路開斷電流：由上結(jié)果初步選擇SW6-110斷路器，其數(shù)據(jù)在下表。表5-1110kV斷路器數(shù)據(jù)型號SW6-110額定電流（kA）1.25額定開斷電流（kA）15.8額定關(guān)合電流（kA）414s熱穩(wěn)定電流（kA）15.8動穩(wěn)定電流41固有分閘時間（s）0.04合閘時間（s）0.2全開斷時間（s）0.085)檢驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定時間為5s因?yàn)?，不考慮非周期分量的影響，查周期分量等值時間表得因?yàn)樗赃x用的斷路器熱穩(wěn)定校正并測試檢驗(yàn)的結(jié)果合格。由計(jì)算結(jié)果能夠得知選用該設(shè)備能滿足要求。（2）35kV斷路器選擇1）額定電壓: 2)額定電流： 3)按斷路器的開斷電流選擇： 4)短路開斷電流： 有上面的計(jì)算結(jié)果初步選擇了SW2-35戶外高壓少油斷路器，選用的斷路器數(shù)據(jù)如下表。表5-2選用的35kV斷路器數(shù)據(jù)型號SW2-35額定電流（A）1500額定開斷電流（kA）25額定關(guān)合電流（kA）634s熱穩(wěn)定電流（kA） 25動穩(wěn)定電流 63固有分閘時間（s）0.06合閘時間（s）0.25全開斷時間（s）0.085）35kV斷路器檢驗(yàn)熱穩(wěn)定取5s，無需考慮非周期分量的影響，查周期分量等值時間表得選用的SW2-35戶外高壓少油斷路器熱穩(wěn)定校正并測試檢驗(yàn)的結(jié)果合格。由以上計(jì)算結(jié)果可知選用的設(shè)備能滿足要求。2）10kV斷路器1）額定電壓: 2)額定電流： 3)按開斷電流選擇： 4)三相短路時的開斷電流：根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果初步選擇SN10-10=2\*ROMAN\*MERGEFORMATII斷路器，它的數(shù)據(jù)如下表。表5-3選用的10kV斷路器數(shù)據(jù)型號SN10-10=2\*ROMAN\*MERGEFORMATII額定電流（A）1000額定開斷電流（kA）31.5額定關(guān)合電流（kA）804s熱穩(wěn)定電流（kA）31.5動穩(wěn)定電流80固有分閘時間（s）0.06合閘時間（s）0.2全開斷時間（s）0.085）熱穩(wěn)定檢驗(yàn)查周期分量等值時間表得選擇的SN10-10=2\*ROMAN\*MERGEFORMATII熱穩(wěn)定校正并測試檢驗(yàn)的結(jié)果合格。由計(jì)算結(jié)果能夠知道挑選的SN10-10=2\*ROMAN\*MERGEFORMATII斷路器是準(zhǔn)確的?；ジ衅鞯倪x擇電流互感器的選擇計(jì)算（1）110kV側(cè)的選擇標(biāo)稱電流：標(biāo)稱電壓：綜上結(jié)果選擇的電流互感器技術(shù)指標(biāo)如下。表5-4110kV電流互感器技術(shù)指標(biāo)型號LB6-110額定電壓（kV）110額定一次電流（A）2×400額定二次電流(A)5級次組合10P/10P/10P/0.2額定短時熱電流(kA)31.5額定動穩(wěn)定電流(kA)80熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 即熱穩(wěn)定要求滿足動穩(wěn)定校驗(yàn)： 計(jì)算結(jié)果表面動熱穩(wěn)定都滿足要求，也就是說選擇的電流互感器滿足要求。（1）35kV側(cè)的選擇額定電流：A額定電壓：依照上面的計(jì)算最初選擇的儀用變壓器參數(shù)指標(biāo)如表5-5。表5-535kV電流型儀用變壓器參數(shù)指標(biāo)型號LABN6-35額定電壓（kV）35額定一次電流（A）1500額定二次電流(A)5級次組合0.2額定短時熱電流(kA)40額定動穩(wěn)定電流(kA)102熱穩(wěn)定校驗(yàn)：即滿足要求電流互感器的動穩(wěn)定校驗(yàn)：即校驗(yàn)滿足要求。動熱穩(wěn)定校驗(yàn)都滿足要求。也就是說選擇的LABN6-35型電流互感器滿足要求。（1）10kV側(cè)的選擇額定電流：額定電壓： 根據(jù)以上的計(jì)算最初挑選的電流型儀用變壓器技術(shù)指標(biāo)如表5-6。表5-610kV電流型儀用變壓器技術(shù)指標(biāo)型號LB-10額定電壓（kV）10額定一次電流（A）1200額定二次電流(A)5級次組合0.5/10P額定短時熱電流(kA)31.5額定動穩(wěn)定電流(kA)80熱穩(wěn)定校驗(yàn)：即校驗(yàn)滿足要求。動穩(wěn)定校正并測試檢驗(yàn)： 由計(jì)算結(jié)果比較能看到動穩(wěn)定校正并測試檢驗(yàn)的結(jié)果合格。電壓互感器的選擇為了保證電壓互感器的安全的與在準(zhǔn)確級下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組接的電壓變化范圍在（0.9·1.1），即，二次側(cè)額定電壓要滿足保護(hù)和測量使用標(biāo)準(zhǔn)儀器的要求，電壓互感器二次側(cè)額定電壓表5-7選擇。表5-7二次標(biāo)稱電壓接線型式電網(wǎng)電壓（kV）型式二次繞組電壓（V）接成開口三角形輔助繞組電壓（V）一臺PT不完全星形接線3-35單相式100無此繞組110J-500J單相式100/100/33-60單相式100/100/33-15三相五柱式100100/34）選擇種類及型式電壓互感器的種類與型式要根據(jù)安裝點(diǎn)和使用環(huán)境選擇，在6~35kV屋內(nèi)配電裝置采用油浸式的，110kV配電裝置采用半級式電磁互感器。5）選擇容量限定二次容量不能比互感器的二次負(fù)荷還要小。 （5-11）、——分別為二次設(shè)備的有功功率和無功功率型號選擇（1）110kV側(cè)的選擇經(jīng)過對比選擇原則后選擇的型號及參數(shù)如下表5-8：表5-8110kV電壓互感器參數(shù)型號初級繞組額定電壓次級繞組額定電壓二次負(fù)荷（0.5級）JDX2-110W2300VA（2）35kV側(cè)的選擇 經(jīng)過對比選擇原則后選擇的型號及參數(shù)如下表5-9：表5-935kV電壓互感器參數(shù)型號初級繞組額定電壓次級繞組額定電壓二次負(fù)荷（0.5級）JDJ2-3535kV0.1kV150VA（3）10kV側(cè)的選擇經(jīng)過對比選擇原則后選擇的型號及參數(shù)如下表5-10：表5-810kV電壓互感器參數(shù)型號初級繞組額定電壓次級繞組額定電壓二次負(fù)荷（0.5級）JSJW-1010kV0.1kV50VA選擇隔離開關(guān)（1）110kV側(cè)的選擇1)額定電壓：2)額定電流：根據(jù)上面兩個運(yùn)算的結(jié)果挑選的儀器參數(shù)如下表5-11。表5-11110kV隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓最高電壓額定電流4S熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流GW4-110110kV126kV630kA20kA50kA3)熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 經(jīng)過計(jì)算對比可以知道挑選的型號熱穩(wěn)定校正并測試檢驗(yàn)的結(jié)果合格。4)動穩(wěn)定校驗(yàn)：經(jīng)過計(jì)算對比可以知道挑選的型號動穩(wěn)定滿足要求。由以上兩個校驗(yàn)表明挑選的型號滿足要求。（2）35kV側(cè)的選擇1)額定電壓： 2）額定電流：根據(jù)上面兩個式子的計(jì)算結(jié)果挑選的設(shè)備的參數(shù)如下表5-12。表5-1235kV隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓最高電壓額定電流4S熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流GW4-3535kV40.5kV1250A20kA50kA3)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：經(jīng)過計(jì)算對比可以知道挑選的型號熱穩(wěn)定滿足要求。4）動穩(wěn)定校驗(yàn)：經(jīng)過計(jì)算對比可以知道挑選的型號動穩(wěn)定滿足要求。由以上兩個校驗(yàn)表明型號滿足要求。（3）10kV側(cè)的選擇1)額定電壓：2)額定電流：根據(jù)以上兩個式子的計(jì)算結(jié)果挑選的設(shè)備參數(shù)如下表5-13。表5-13GN19-10參數(shù)型號 額定電壓最高電壓額定電流4S熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流GN19-1010kV11.5kV1000A31.5kA80kA3)熱穩(wěn)定校驗(yàn)：經(jīng)過計(jì)算對比可以知道挑選的型號熱穩(wěn)定滿足要求。4）動穩(wěn)定校驗(yàn)：經(jīng)過計(jì)算對比可以知道挑選的型號動穩(wěn)定滿足要求。由動熱穩(wěn)定校驗(yàn)對比表明挑選的型號合適安裝的。選擇母線選擇原則按母線導(dǎo)體長期工作發(fā)熱電流選擇，母線導(dǎo)體最大持續(xù)工作電流不得超過允許的長期發(fā)熱電流，選擇母線導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度母線導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動穩(wěn)定校驗(yàn)。選擇計(jì)算（1）110kV側(cè)母線選擇1）最大負(fù)荷持續(xù)工作電流2)導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)密度：J取0.9根據(jù)上面的運(yùn)算結(jié)果挑選母線的參數(shù)如下表5-14：表5-14110kV母線導(dǎo)體參數(shù)型號最高溫度（℃）基準(zhǔn)溫度（℃）長期載流量（A）最小截面（）LGJ-300/100型鋼芯鋁絞線1.2+70+251402896.051環(huán)境溫度修正：3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)椋砸紤]非周期分量，查表：4）運(yùn)行最高溫度：5）查表得C=91,滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面小于選擇的導(dǎo)體截面，滿足要求。6）動穩(wěn)定校驗(yàn)：取2.86，L取單位長度1，a取1.5m根據(jù)計(jì)算結(jié)果表明選擇兩根LGJ-300/100型母線滿足要求。（2）35kV側(cè)母線選擇1）最大負(fù)荷持續(xù)工作電流：由上面的計(jì)算結(jié)果挑選出LGJ—185型矩形鋁導(dǎo)線，限定載流量大概是1040A。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：由于θ=63.92℃，查表的C=89A/主保護(hù)的動作十分迅速，故動作時間為，所選斷路器的。所以短路時間，故考慮短路電流非周期分量的影響。3）母線周期電流分量熱效應(yīng)為：——在t/2秒內(nèi)短路電流的周期分量有效值非周期電流分量熱效應(yīng)為：T——非周期分量熱效應(yīng)時間，查表得T=0.05s——集膚系數(shù)，查取1。由上面的計(jì)算結(jié)果可知挑選鋁導(dǎo)線滿足要求。（3）10kV側(cè)母線選擇1）最大負(fù)荷持續(xù)工作電流：由計(jì)算結(jié)果和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定選的矩形鋁母線截面為：限定長時間承受的電流為480A，溫度因子取0.92。經(jīng)過修正后的承受的電流為：計(jì)算結(jié)果比較表面長期負(fù)荷發(fā)熱要求，所以兩條截面為40×4的母線。變電站繼電保護(hù)整定計(jì)算在電力系統(tǒng)允許過程中，為了使電網(wǎng)安全可靠的供電，防止當(dāng)電網(wǎng)產(chǎn)生故障時破壞系統(tǒng)運(yùn)行、電氣設(shè)備和用戶的用電設(shè)備，要對設(shè)備和線路進(jìn)行繼電保護(hù)，當(dāng)發(fā)生故障能快速切除故障部分，保護(hù)正常部分系統(tǒng)照常。主變保護(hù)配置及整定計(jì)算保護(hù)配置本次設(shè)計(jì)的變電站的主變壓器既要有主保護(hù)也要有后備保護(hù)，主保護(hù)有瓦斯保護(hù)，縱聯(lián)差動保護(hù)，后備保護(hù)為過電流保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。整定計(jì)算（1）瓦斯保護(hù)1)一般的氣體保護(hù)的整定范圍是250-300，變壓器容量在10MVA以上的為250。2）重瓦斯保護(hù)動作的整定值為0.6-1.2m/s。(2)縱聯(lián)差動保護(hù)1）動作電流三個整定準(zhǔn)繩：a躲過變壓器自身的勵磁涌流。b躲過外部不平衡故障時的電流即?！煽恳蜃?，取1.3?！儔浩魍獠坎黄胶舛搪返淖畲蟛黄胶怆娏鳎窃O(shè)備變比不完全匹配的不平衡電流和互感器轉(zhuǎn)變誤差的最大不平衡電流即式中的電流互感器的變比的計(jì)算值和實(shí)際值的誤差取0.05，由分接頭改變的相對誤差，一般可取調(diào)整范圍一半，0.1是電流互感器的穩(wěn)態(tài)誤差，同型系數(shù)，取1，非周期分量系數(shù)，采用速飽和變壓器時取1，是外部短路故障時最大短路電流。c躲過電流互感器斷線引起的誤差電流即：——可靠因子。——變壓器最大負(fù)荷電流。本設(shè)計(jì)中對比計(jì)算結(jié)果，取最大值作為保護(hù)動作整定值，因此。2）靈敏度校驗(yàn)——變壓器故障時流經(jīng)差動繼電器的最小差動電流。靈敏因子不得低于2經(jīng)過計(jì)算對比明顯看到靈敏度滿足要求。（2）過電流保護(hù)整定計(jì)算1）躲過自啟動電流。安全系數(shù)，我們?nèi)?.2~1.3，返回系數(shù)，我們?nèi)?.85~0.95。——變壓器的二次側(cè)電流值，相同容量的n臺變壓器，（為二次額定值）。2）躲過變壓器低壓側(cè)電動機(jī)起動時最大電流整定為：——自起動系數(shù)，取2.5通過計(jì)算取作為動作電流。3）最大動作時限0.5~0.7。4）靈敏度校準(zhǔn)驗(yàn)證按低壓母線的最小短路電流二次值計(jì)算。這次設(shè)計(jì)靈敏度校驗(yàn)經(jīng)過上面的計(jì)算比較可以知道符合要求。（3）過負(fù)荷保護(hù)整定計(jì)算動作電流按躲過繞組的標(biāo)稱電流整定，即式中的保護(hù)可靠系數(shù)，采用1.05，保護(hù)返回系數(shù)范圍在0.85-0.95，本設(shè)計(jì)取0.85，為被保護(hù)繞組的限定電流在110kV側(cè)： 在35kV側(cè)： 在10kV側(cè)： 過負(fù)荷保護(hù)動作于信號，保護(hù)動作時間與正常狀態(tài)下運(yùn)行的變壓器允許過負(fù)荷時間相配合。線路保護(hù)配置及整定計(jì)算線路保護(hù)配置在輸電線路上，本設(shè)計(jì)使用電流三段式保護(hù)線路，第=1\*ROMAN\*MERGEFORMATI段保護(hù)做主保護(hù)，它動作迅速，第=1\*ROMAN\*MERGEFORMATI段保護(hù)覆蓋不了正條線路，作為后備的第三段會及時補(bǔ)上。10kV線路整定計(jì)算如下圖6-1所示為10kV側(cè)輸電線路上的保護(hù)連接圖，在斷路器1處采用電流保護(hù)的=1\*ROMAN\*MERGEFORMATI、=3\*ROMAN\*MERGEFORMATIII段保護(hù)。圖6-110kV線路圖（1）第=1\*ROMAN\*MERGEFORMATI段整定計(jì)算。1）按最大運(yùn)行方式下本線路末端的三相短路的流過保護(hù)最大整定電流整定即二次動作電流： 2）靈敏度校驗(yàn)在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相電路時的最大保護(hù)范圍為在最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相電路時的保護(hù)范圍最小為經(jīng)過上面計(jì)算的靈敏度比較校驗(yàn)可知靈敏度滿足要求滿足要求。3）動作時限第一段的保護(hù)動作非常迅速，動作時間十分接近0，所以t=0(s)。（2）第=3\*ROMAN\*MERGEFORMATIII段整定計(jì)算 1）按躲過本線路最大負(fù)荷電流來整定。即2)動作時限3）靈敏性校驗(yàn)用最小運(yùn)行方式下本線路末端發(fā)生兩相金屬性短路校驗(yàn)近后備靈敏度。35kV線路整定計(jì)算下圖6-2是35kV線路的電流保護(hù)連接圖，在斷路器1處采用電流=1\*ROMAN\*MERGEFORMATI、=3\*ROMAN\*MERGEFORMATIII段保護(hù)。圖7-235kV線路保護(hù)連接圖（1）保護(hù)1=1\*ROMAN\*MERGEFORMATI段保護(hù)整定計(jì)算1)最大運(yùn)行方式下本線路末端的三相短路最大整定電流即2）靈敏度校驗(yàn)在最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相電路時的最大保護(hù)范圍為在最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相電路時的保護(hù)范圍最小為滿足要求3）動作時限第一段的保護(hù)動作非常迅速，動作時間十分接近0，所以t=0(s)（2）第=3\*ROMAN\*MERGEFORMATIII段整定計(jì)算 1）過電流保護(hù)按躲過本線路可能流過的最大負(fù)荷電流來整定。即2)動作時限3）靈敏性校驗(yàn)用最小運(yùn)行方式下本線路末端發(fā)生兩相金屬性短路流過保護(hù)的電流來校驗(yàn)近后備靈敏度。靈敏度經(jīng)過校正檢驗(yàn)合格。110kV母線保護(hù)配置在110kV及以上的的雙母線上，為了提供可靠性供電，有選擇地切除任意一段母線上發(fā)生的故障，讓沒有故障的母線繼續(xù)承擔(dān)輸電的任務(wù)，要安裝專用的母線保護(hù)，在這次設(shè)計(jì)中，110kV母線裝設(shè)母聯(lián)電流比相式母線差動保護(hù)，母聯(lián)電流比相式母線差動保護(hù)原理圖如圖6-3。圖6-3母聯(lián)電流比相式母線差動保護(hù)原理接線圖變電站防雷保護(hù)設(shè)計(jì)變電站所在地的氣候條件不同雷暴日也不同，被雷擊的可能性不同。變電站一旦遭受雷擊，沒有防雷保護(hù)就有可能對電氣設(shè)備造成毀壞，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，在選址時盡量避開雷暴日多的地方，實(shí)在不能避開的是十分必要防雷的。避雷針的保護(hù)范圍（1）單根避雷針的保護(hù)范圍：設(shè)避雷針的高度為h(m),被保護(hù)的物體高位，那么避雷針的有效高度為，在處避雷針保護(hù)范圍的半徑（m）的計(jì)算公式如下。1）當(dāng) (7-1)2）當(dāng) (7-2)式中p——高度校驗(yàn)系數(shù);當(dāng)h≤30m時，p=1,當(dāng)h≥30m時，，實(shí)際中h>30m,取p=0.98。圖7-1避雷針保護(hù)范圍（2）兩根或多根避雷針的保護(hù)范圍1）兩針以上的聯(lián)合保護(hù)范圍比各自的保護(hù)范圍之和要大，而劈向避雷針外側(cè)的雷很可能被相鄰的引去，從而使得保護(hù)范圍擴(kuò)大，保護(hù)最低點(diǎn)的高度。2)避雷針保護(hù)寬度若>時，取=，兩針間距離與針高之比D/h不宜大于5。圖7-2兩等高避雷針的保護(hù)范圍避雷針布置本次設(shè)計(jì)的110kV和35kV的斷面圖分別如下圖7-3與7-4所示，可知最高點(diǎn)為110kV的構(gòu)架，高度為13米。圖7-3110kV斷面圖圖7-435kV斷面圖本次設(shè)計(jì)中，110kV共四回進(jìn)線，兩回出線與主變相連，共六回線，每回線8.5米。35kV兩回線與變壓器相連，十回出線，每回5米。10kV單母分段兩回線與主變相連，兩回與站用變相連，六回出線，共十二回線，每回4米，出線長度為10米，本設(shè)計(jì)的建筑物高度為12米，綜上所述和110kV與35kV截面圖可得變電站布置圖，安裝四根避雷針，如下圖所示圖7-5平面布置圖要使四針構(gòu)成的保護(hù)范圍籠罩變電所，就要使得四針對角線L滿足，且要滿足兩根避雷針保護(hù)范圍一側(cè)的最小處的最大保護(hù)寬度。本設(shè)計(jì)四針聯(lián)合保護(hù)形成的對角線為：假設(shè)避雷針的高度h≤30,則p=1,由得 則 為留有裕度h取30m,裝設(shè)的避雷針離地面30m。（1）單針保護(hù)半徑：因?yàn)楸槐Ｗo(hù)物高度，根據(jù)公式8-2計(jì)算單根避雷針對本變電站的保護(hù)半徑：避雷針#1、#2：避雷針#3、#4：（2）兩針聯(lián)合保護(hù)范圍。1）兩針的保護(hù)外緣按照單針保護(hù)范圍的方法確定。2）先求出兩針保護(hù)范圍最低點(diǎn)的高度來確定保護(hù)范圍，然后通過比較保護(hù)物高度和避雷針高度h。算出，再將算出對照曲線確定的值，從而算出最小保護(hù)寬度。避雷針#1、#2:避雷針#3、#4:避雷針#1、#3:避雷針#2、#4:3）三支等高避雷針形成的三角形的外側(cè)保護(hù)范圍應(yīng)按兩支等高避雷針的計(jì)算方法確定，在三角形被保護(hù)物最大高度水平面上，相鄰避雷針保護(hù)范圍一側(cè)最小寬度時，全面積都被保護(hù)。2、3號共同保護(hù):1、4號共同保護(hù):通過上面計(jì)算可以知道三支避雷針的高度位置滿足要求。選擇避雷器根據(jù)不同的安裝點(diǎn)的電壓，選擇不同型號的避雷器。選擇的避雷器及技術(shù)指標(biāo)如表7-1。表7-1避雷器技術(shù)指標(biāo)安裝地點(diǎn)型號額定電壓最大持續(xù)運(yùn)行電壓有效值操作沖擊殘壓(≤kV)雷電沖擊殘壓(≤kV)陡坡沖擊殘壓(≤kV)110kV側(cè)Y10W-1001007323429032535kV側(cè)Y5W-54/134544111413415410kV側(cè)H5W-16.5/4016.513.238.345經(jīng)濟(jì)比較與環(huán)境影響經(jīng)濟(jì)比較在對主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)時，分析有關(guān)資料來擬定幾個方案，然后對各個方案進(jìn)行初步的經(jīng)濟(jì)比較，淘汰經(jīng)濟(jì)性不合理的方案，留最佳的最終方案。投資與年運(yùn)行費(fèi)的計(jì)算（1）綜合投資綜合投資O（萬元）一般包括變壓器及其他電氣設(shè)備的綜合投資及附加費(fèi)用。初步預(yù)算變電所電氣設(shè)備價格如表表8-1電氣設(shè)備價格表設(shè)備名稱型號價格(元)方案1數(shù)量方案2數(shù)量方案1金額(元)方案2金額(元)主變SFSZ9-63000/1105380002210760001076000斷路器SW6-11011000077770000770000SW2-35980008137840001274000SN10-10=2\*ROMAN\*MERGEFORMATII730001491022000657000隔離開關(guān)GW4-110730081858400131400GW4-3554003636194400194400GN19-1040008163200064000電流互感器LB6-1101800098162000144000LABN6-357600141310640098800LB-105300894240047700站用變SC-100/10500001250000100000電壓互感器JDXZ-110W26500221300013000JDJ2-355000221000010000JSJW-1043001243008600避雷器Y10W-10026000225200052000Y5W-54/13412000222400024000H5W-16.5/40500012500010000總計(jì)44059003981900綜合投資中不止有電氣設(shè)備的主體價格，還有運(yùn)費(fèi)、安裝費(fèi)等其他附加費(fèi)用。綜合投資O按下列公式計(jì)算。 （8-1）式中——主體設(shè)備的投資（萬元），包括主變、開關(guān)設(shè)備等的投資及其他費(fèi)用。a——不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù)，比如設(shè)備基礎(chǔ)施工等費(fèi)用，110kV電壓等級取90。本次設(shè)計(jì)中方案1的初步為500萬元，方案2的初步為450萬元。 (萬元)（萬元）（2）年運(yùn)行費(fèi)年運(yùn)行費(fèi)U（萬元）主要包括主變壓器一年中電能損耗費(fèi)、主接線的維修費(fèi)、折舊費(fèi)等。按下列公式計(jì)算: （8-2）式中——主變壓器的年電能損耗（kW.h）。——電能損耗折算系數(shù)，即電價（元/kW.h）。——維修費(fèi)（萬元），本設(shè)計(jì)取0.042O。——折舊費(fèi)（萬元），本設(shè)計(jì)取0.058O。 （8-3）式中、——選擇的變壓器的空載有功損耗以及空載無功損耗，、——選擇的變壓器的短路有功損耗以及空載無功損耗。K——無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，本設(shè)計(jì)取0.15、、、——在小時選用的臺數(shù)相同三繞組變壓器第1、2、3側(cè)的總負(fù)荷（kV.A）、——選擇的變壓器第二、三繞組的額定容量運(yùn)行費(fèi)用(萬元)(萬元)總投資方案1： 萬元方案2: 萬元計(jì)算年費(fèi)用 （8-4）式中—年費(fèi)用?！こ炭偼顿Y?！昀?，取?！赀\(yùn)行費(fèi)。方案1: 萬元方案2: 萬元方案2的年費(fèi)用要比方案1的少，所以我們最終選擇方案2。環(huán)境影響環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀（1）輸電線路根據(jù)相似環(huán)境下輸電線路的調(diào)查，輸電線路的工頻電場范圍在1.01-1.52V/m,工頻磁場在0.013-0.018μT，輸電線路在0.5MHz頻率下無線電干擾值是38.4-59dB(μV/m)。白天噪音在40-58dB（A）晚上噪音在36-45dB（A）,滿足《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》中的2類標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）變電站根據(jù)多個相同電壓等級、環(huán)境相差不大的變電站來看，變電站的工頻電場在0.91-1.65V/m，工頻磁場在0.013-0.018μT。變電站在0.5MHz頻率的無線電干擾值在38.4-59dB(μV/m)范圍。變電站在白天的噪聲值在40-45dB（A），晚上為36.4-42dB（A），周邊白天噪聲為42dB（A），晚上為37dB（A），噪聲滿足《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》中的2類標(biāo)準(zhǔn)要求。環(huán)境影響1.輸電線路對環(huán)境的影響我國電力系統(tǒng)的工作頻率為50Hz,屬于極度低頻范圍，波長為6000km，輸變電設(shè)施尺寸遠(yuǎn)小于它，沒有有效的電磁轉(zhuǎn)換，因此工頻電場和工頻磁場分開討論。（1）工頻電場對環(huán)境的影響1）工頻電場會使人發(fā)生短時暫態(tài)電擊，這和冬天的靜電放電很像。發(fā)生暫態(tài)電擊人承受的電擊電壓與能量小于直接接觸電源時發(fā)生的穩(wěn)態(tài)電擊，當(dāng)電擊能量為0.1mJ時，有一定感覺，當(dāng)能量為0.5-1.5mJ時，暫態(tài)電擊不會造成直接電擊傷害，但是會造成肌肉不自覺的反映和煩惱，當(dāng)能量達(dá)到25mJ時，點(diǎn)擊就會給人造成損傷。在輸電線路下方觸摸不接地金屬發(fā)生電擊不會造成傷害。不同電場強(qiáng)度下發(fā)生電擊的感受是不同的，在9kV/m絕緣電阻大于100MΩ發(fā)生電擊能量小于0.8mJ。2）工頻電場由于不等電位的放電，理論上會引燃易燃易爆物品，所以輸電線路下附近的加油站車輛和船運(yùn)輸?shù)囊兹家妆锲防碚撋隙加锌赡軙驗(yàn)楣ゎl電場的放電而被引燃。但是在我國很多運(yùn)行跨江河、鐵路公路的500kV線路工程來看，到目前為止還沒有運(yùn)輸易燃易爆物品的車輛、列車和輪船被引燃過。（2）工頻磁場對環(huán)境的影響1）直接作用工頻磁場在輸電線路附近的人體產(chǎn)生感應(yīng)電壓，當(dāng)達(dá)到放電電壓時，會產(chǎn)生電擊使人不舒服。對于輸電線路下附近的導(dǎo)體，采取適當(dāng)接地減少電擊。交變磁場在生物體內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和電流比電磁內(nèi)部的弱，0.1mT的工頻磁場在生物體產(chǎn)生的電流密度接近于2.5kV