1、.緒 論近年來，隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展， 我國變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)正向著多元化、寬領(lǐng)域、智能化的方向迅猛發(fā)展。 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的、嚴(yán)密的整體。 變電站作為變換電壓， 分配電能的重要部分， 因此變電站中電氣主接線的形式以及各種電氣設(shè)備的合理選擇、 直接影響著變電站的正常運(yùn)行。 本次設(shè)計(jì)主要對變電站進(jìn)行了一次電氣設(shè)計(jì)以及相關(guān)的二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的 110kv變電站，屬于地區(qū)性城市供配電站。 本次變電站的設(shè)計(jì)是在校期間學(xué)習(xí)了相關(guān)專業(yè)課程如： 電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 、發(fā)電廠電氣部分等 , 它主要包括變電站總體分析，主接線分析，主變型號選擇，無功補(bǔ)償?shù)倪x擇，短路

2、電流的計(jì)算，電氣設(shè)備的選擇，二次繼電保護(hù)以及避雷針的保護(hù)等。 在選擇主接線設(shè)計(jì)中， 我們把單母線分段帶旁路母線和單母分段兩種接線方式在經(jīng)濟(jì)性、 靈活性、可靠性三個(gè)方面進(jìn)行了比較， 最后比較分析對110kv電壓等級側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線形式， 35kv電壓等級側(cè)采用單母線分段接線形式， 10kv電壓等級側(cè)采用單母線分段接線形式。此次設(shè)計(jì)是一個(gè)較為完善的變電站設(shè)計(jì)，其中涉及了變電站的一次電氣設(shè)計(jì)，二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師的精心指導(dǎo)下，通過查閱資料、計(jì)算校驗(yàn)、和同學(xué)討論等做出的設(shè)計(jì)。 這次設(shè)計(jì)是為了使我們在走上工作崗位前對工程設(shè)計(jì)有一個(gè)大致的了解 , 并掌握一定的工程設(shè)計(jì)方法而設(shè)計(jì)

3、的。本次變電站的設(shè)計(jì)，可以基本滿足市區(qū)生產(chǎn)及生活的正常供電需要， 對于供配電的傳輸具有一定的可靠性，并且發(fā)生相應(yīng)的故障時(shí)變電站具有相應(yīng)的保護(hù)措施。 在設(shè)計(jì)過程中考慮到該區(qū)供電生產(chǎn)和人民生活的發(fā)展，并可滿足 5-10 年的遠(yuǎn)景供電需求。對于實(shí)際供配電系統(tǒng)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 本次設(shè)計(jì)為以后從事電氣設(shè)計(jì)、 運(yùn)行管理工作奠定必須的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：變電站；主接線；變壓器選擇；電氣設(shè)備；繼電保護(hù)；.第 1 章概述1.1 概述本次 110kv 變電站的設(shè)計(jì)擔(dān)負(fù)著向周邊市區(qū)及市郊工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用電的工程，承擔(dān)著本市區(qū)的輸變電任務(wù)。根據(jù)電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程有關(guān)具體要求，特別是：第 1.0.2 條：系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)

4、在國家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下， 在權(quán)衡相關(guān)中長期利弊基礎(chǔ)上，從用戶端實(shí)際需要對變電站進(jìn)行合理規(guī)劃， 進(jìn)一步探討出經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方案；應(yīng)該因地制宜， 不應(yīng)損害當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)環(huán)境為代價(jià)， 對電力系統(tǒng)進(jìn)行長期的一個(gè)方案探討。在設(shè)計(jì)過程中， 應(yīng)當(dāng)對變電站進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)方案研究， 應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù)、，保證供電的靈活可靠， 嚴(yán)格保證供電質(zhì)量來滿足不同負(fù)荷需求端與人民生活不斷增長的需要。第 1.0.6 條：對于設(shè)計(jì)方案應(yīng)該有著較為詳細(xì)的近景與遠(yuǎn)景分析， 應(yīng)當(dāng)與國家及該地區(qū)未來發(fā)展方向相一致。當(dāng)設(shè)計(jì)方案審查過后，及時(shí)進(jìn)行合理性分析，如有重大變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)完善相關(guān)設(shè)計(jì)方案。此次 110kv變電站是地區(qū)性城市變電站， 它由系統(tǒng) 1

5、 和系統(tǒng) 2 供電，而且向市區(qū)以及不同大負(fù)荷廠區(qū)供電。系統(tǒng)總?cè)萘繛椋?s1 1500(mva), s2 1000(mva)該變電站在整個(gè)供電系統(tǒng)中占有重要地位。1.2變電站的作用和主要設(shè)備組成1.2.1 變電站的作用電力工業(yè)在國家建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)十分重要的地位，電能是一種無形的不能大量儲(chǔ)藏的二次能源， 由于發(fā)電廠發(fā)出的電能， 往往不能直接滿足用戶用電的需求，這就需要將提高或降低電壓等級再次供用戶使用，考慮到經(jīng)濟(jì)型的原因，往往需要提升電壓等級后再由線路傳輸，這樣就需要不同電壓等級， 因此也需要更多的轉(zhuǎn)換電壓等級的設(shè)備參與。變電站的任務(wù)就是轉(zhuǎn)換電壓等級，保障一個(gè)區(qū)域的正常供配電，并及時(shí)對電壓進(jìn)

6、行調(diào)整控制確保供電安全。.1.2.2變電站主要設(shè)備組成一次與二次回路構(gòu)成了變電站的整體。 變電站的任務(wù)就是轉(zhuǎn)換電壓等級， 保障一個(gè)區(qū)域的正常供配電。 主要設(shè)備有變壓器、 各個(gè)不同電壓等級的母線、 斷路器與隔離開關(guān)裝置、控制裝置、電壓與電流互感器、避雷器、補(bǔ)償裝置等設(shè)備組成。變電站內(nèi)還具有一些其他裝置，如接地和屏蔽裝置、站內(nèi)電源蓄電池、照明設(shè)備等其它各種設(shè)備。1.2.3變電站的種類變電站是電力工業(yè)的重要部分，按變電站的性質(zhì)和任務(wù)不同， 可分為升壓變電站和降壓變電站； 按變電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位不同，可將其劃分為一般變電站，地區(qū)重要變電站和系統(tǒng)樞紐變電站。變電站應(yīng)擔(dān)負(fù)的任務(wù)（1）變電站應(yīng)當(dāng)具

7、有一定可靠性，安全性，尤其是二次設(shè)備中的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，遠(yuǎn)動(dòng)裝置等，應(yīng)當(dāng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)動(dòng)作保障供電安全。（2）變電站應(yīng)提升良好的供電質(zhì)量，隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，各行業(yè)對供電質(zhì)量提出了更高的要求，電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有頻率，電壓，與諧波。（3）變電站的選址規(guī)劃都應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)要求，應(yīng)該因地制宜，不應(yīng)損害當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)環(huán)境為代價(jià)，對電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行一個(gè)合理的規(guī)劃。（4）變電站應(yīng)提高運(yùn)行管理水平和自動(dòng)化水平，簡化繁瑣程序，提高效率，滿足目前發(fā)展迅猛的電力市場需求。.第 2 章電力系統(tǒng)及變電站總體分析2.1電力系統(tǒng)分析此次變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合 35110kv 變電站設(shè)計(jì)規(guī)范，保證供電的靈活可靠，嚴(yán)

8、格保證供電質(zhì)量來滿足不同負(fù)荷需求端與人民生活不斷增長的需要。本次 110kv 變電站設(shè)計(jì)是一個(gè)地區(qū)性城市變電站。 變電站西邊為 10kv 負(fù)荷密集區(qū)，主要有毛紡廠、棉紡廠、印染廠、食品廠、針織廠、及部分市區(qū)用電。變電站以東主要由 35kv 水泥廠、耐火廠以及其它用電。應(yīng)該保證不同負(fù)荷的用電需求2.2變電站總體分析2.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)省電力公司審計(jì)批復(fù)文件焦作市郊變電站設(shè)計(jì)任務(wù)書的批復(fù)。2.2.2建站的必要性該變電站是該市郊 110kv變電站，通過系統(tǒng) 1 和系統(tǒng) 2 向該變電站供電。本次變電站的電壓等級為 110/35/10kv 。根據(jù)焦作市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電負(fù)荷的逐漸增大，該變電站承擔(dān)著向該

9、市居民和工業(yè)輸送電力的任務(wù)。 因此變電站的規(guī)模是相對比較大的。因此設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)充分考慮到各種因素組成， 如近期與長期規(guī)劃，以及未來該市區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展走向?qū)τ谧冸娬镜脑O(shè)計(jì)都有著重要作用。2.2.3 建設(shè)規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電站的建設(shè)規(guī)模如下:電壓等級： 110/35/10kv線路回?cái)?shù) : 110kv進(jìn)線四回， 35kv 出線為 5 回。 10kv 出線為 11 回.在 35kv側(cè)，水泥廠、類負(fù)荷占 45，耐火廠以及備用、類負(fù)荷則占 50。10kv負(fù)荷情況：棉紡廠、毛紡廠、針織廠、市區(qū)的、 類負(fù)荷均各占60，印染廠、類負(fù)荷占70，而食品廠占45。2.2.4所址概況該變電站位于該市東郊，交通便利。

10、此次 110kv 變電站設(shè)計(jì)是一個(gè)地區(qū)性城市變電站。變電站西邊為 10kv 負(fù)荷密集區(qū)，主要有毛紡廠、棉紡廠、印染廠、食品廠、針織廠、及部分市區(qū)用電。變電站以東主要由 35kv 水泥廠、耐火廠以及其它用電。該變電站海拔 220m，地勢平坦，為非強(qiáng)地震區(qū)，輸電線路走廊闊，架設(shè)方便，全線為黃土層地帶，地耐力為 2.4kg/ cm2 。天然容重 2g/ cm3 ，土壤電阻率為 100 gm ，變電站地下水位較低，水質(zhì)良好，無腐蝕性。氣象條件：年最高氣溫 40，年最低氣溫 20，年平均溫度 15，最熱月平均最高溫度 32，最大復(fù)水厚度 b 10mm，最大風(fēng)速 25m/s，屬于我國第六標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。2.3

11、變電站負(fù)荷分析2.3.1 35kv側(cè)負(fù)荷分析表 2-135kv 側(cè)負(fù)荷最大負(fù)荷（ mw）負(fù)荷組成負(fù)荷( )自然t max線長名稱力率(h)備注近期遠(yuǎn)景一二(km)水泥廠1.5215300.920電壓1等級水泥廠2215300.9202耐火廠21.515350.918備用 12.52.515350.9備用 22.52.515350.9根據(jù)負(fù)荷表 2-1 可知，其一、二類負(fù)荷所占比例較大， 對供電的可靠性要求較高。對一類負(fù)荷要保證不間斷供電；對二類負(fù)荷， 在必須有部分負(fù)荷停電的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮保證第二類負(fù)荷的連續(xù)供電。.2.3.2 10kv側(cè)負(fù)荷分析表 2-2 10kv 側(cè)負(fù)荷電最大負(fù)荷負(fù)荷組成

12、t max線壓負(fù)荷mw( )自然力長備等名稱近遠(yuǎn)一二率(h)(km注級期景)棉紡廠2.52.520400.7555003.51棉紡廠2.52.520400.7555003.52印染廠1.5230400.7850004.5110印染廠1.5230400.7850004.52kv毛紡廠2220400.7550002.5針織廠21.520400.7545001.5市區(qū) 12220400.825002市區(qū) 22220400.825002食品廠1.51.515300.840001.5備用 11.51.515300.78備用 21.51.515300.78根據(jù)負(fù)荷表 2-2 可知， 10kv 側(cè)的一、二類

13、負(fù)荷占負(fù)荷總數(shù)的比例非常大，這就對供電的可靠性要求更高。對供電要求也更高。.第 3 章 電氣主接線選擇3.1主變選擇主變壓器用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率，主變的選擇對于整體變電站的設(shè)計(jì)有著重要的影響。主變的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)負(fù)荷側(cè)所需容量的大小來進(jìn)行選擇。選擇變壓器的型號后還應(yīng)對變壓器進(jìn)行校驗(yàn)。3.1.1主變?nèi)萘亢团_數(shù)的選擇原則1. 主變?nèi)萘康目紤]原則（ 1） 主變?nèi)萘窟x擇應(yīng)當(dāng)結(jié)合該地區(qū)負(fù)荷需求，并且根據(jù)該地區(qū)未來幾年的遠(yuǎn)景發(fā)展綜合考慮選取主變型號。（ 2） 根據(jù)變電站帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變?nèi)萘?，對有重要?fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺主變壓器停運(yùn)時(shí)， 其余主變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，

14、應(yīng)保證用戶的一、 二級負(fù)荷；對一般性變電站， 當(dāng)一臺主變停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器應(yīng)能保證承擔(dān)全部負(fù)荷的60以上。(3) 應(yīng)當(dāng)綜合考慮變壓器的相數(shù)、繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同接線方式選擇不同形式繞組的變壓器。2. 主變臺數(shù)的考慮原則（ 1）對大城市郊區(qū)的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，建議變電站配置兩臺主變。（ 2）對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電站，三臺變壓器的可行性應(yīng)當(dāng)進(jìn)行考慮。（ 3）考慮到布置和引線的方便，聯(lián)絡(luò)變壓器的臺數(shù)一般只設(shè)置一臺，最多不超過兩臺。3.1.2 主變?nèi)萘颗c臺數(shù)選擇計(jì)算依據(jù)變電站所處郊區(qū)的情況， 變電站的電力負(fù)荷中有大量的一、二類負(fù)荷，基于對經(jīng)濟(jì)狀況、 占地面積及變

15、電站位于負(fù)荷中心等諸多因素的考慮，應(yīng)選擇兩臺主變壓器，其型號為sfszl7-25000/110(kva/kv)型。計(jì)算詳情見附錄（一）的計(jì)算說明書。3.1.3變壓器形式的選擇1. 變壓器相數(shù)的確定.容量為 300mw及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和 330kv及其以下的電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)采用三相變壓器。 由于本站站址地勢開闊、 交通運(yùn)輸方便且容量相當(dāng)，所以宜選三相變壓器。2. 變壓器繞組數(shù)量的選擇參考電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊和相應(yīng)的規(guī)程中指出： 在具有三種電壓的變電站中，如果通過主變壓器各繞組的功率達(dá)到該主變壓器容量的 15%及以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷， 但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功功率補(bǔ)償設(shè)備時(shí)， 主變

16、宜采用三繞組變壓器。結(jié)合本次設(shè)計(jì) 110kv變電站的具體實(shí)際情況，應(yīng)選擇三繞組變壓器。3. 繞組連接方式的選擇參考電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊 和相應(yīng)規(guī)程指出： 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致， 否則不能并列運(yùn)行。 電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有 y 和型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個(gè)繞組是型的，我國 110kv 及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，選擇 y0 的連接方式。對于35kv側(cè)也采用 y0 的連接方式，而6-10kv 側(cè)采用型的連接方式。故該市郊變電站主變應(yīng)采用的繞組連接方式為：y0 / y 0 /。4. 主變阻抗和調(diào)壓方式的選擇在電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊和相應(yīng)規(guī)程

17、指出：變壓器各側(cè)阻抗值的選擇必須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流方向、無功分配、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)行等方面進(jìn)行綜合考慮，并應(yīng)以對工程起決定作用的因素來確定。變壓器的阻抗選擇實(shí)際上是指三個(gè)繞組在變壓器鐵心中纏繞的位置，由此變壓器可以分為升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)兩種類型。中低高低中高圖 a 升壓結(jié)構(gòu)圖 b 降壓結(jié)構(gòu)圖 3-1變壓器繞組結(jié)構(gòu)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者最里面。由于變壓器的阻抗實(shí)際上就是繞組之間的漏抗，由此可見，升壓型結(jié)構(gòu)的變壓器 u12 大而降壓結(jié)構(gòu)的 u13 大。那么應(yīng)該看潮流傳輸?shù)拇笮?，在傳輸潮流大的一?cè)采用阻抗

18、小的以減少正常損耗。 但是也還要看其他的影響綜合考慮。 比如為選擇輕型電器， 需要加限制短路電流的措施， 那么為限制短路電流，可以考慮優(yōu)先采用降壓結(jié)構(gòu)其 u13 大，這樣可以不用再加限流電抗器的阻抗值。關(guān)于調(diào)壓方式，規(guī)程規(guī)定，在能滿足電壓正常波動(dòng)情況下可以采用手動(dòng)調(diào)壓方式。近年來隨著對電壓質(zhì)量要求的提高和有載調(diào)壓變壓器質(zhì)量的提高， 作為城市變電站一般也都選擇有載調(diào)壓方式。所以該市郊變電站的主變宜采用有載調(diào)壓方式。5. 容量比變壓器的繞組容量有 :100/100/100 、100/100/50 、100/50/50 等幾種。對于110kv變壓器總?cè)萘坎淮?，其繞組容量對于造價(jià)影響不大， 所以采用

19、100/100/100 的容量比。6. 主變冷卻方式的選擇冷卻方式有：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， 110kv變電站宜選用自然風(fēng)冷式。7. 是否選用自耦變壓器選擇自耦變壓器有許多好處，但是自耦變適用于兩個(gè)電壓級中性點(diǎn)都直接接地的系統(tǒng)中，而本站只有 110kv 是中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，且其多用于 220kv 及以上變電站，發(fā)電機(jī)升壓及聯(lián)絡(luò)變壓器。它經(jīng)小阻抗接地，短路電流大，造成設(shè)備選擇困難和對通信線路的危險(xiǎn)干擾， 且考慮到現(xiàn)場維護(hù)等問題， 故不采用自耦變壓器。8. 全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決在 110kv 及以上的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為了減小

20、單相接地時(shí)的短路電流，有一部分變壓器的中性點(diǎn)采用不接地的方式， 因而需要考慮中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)問題。 35kv及 10kv側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點(diǎn)都采用全絕緣。3.2電氣主接線選擇.3.2.1電氣主接線的基本要求和設(shè)計(jì)原則主接線方式應(yīng)根據(jù)下列原則確定：（ 1）應(yīng)保證供電可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)型原則。（ 2）滿足電力系統(tǒng)的要求。（ 3）接線簡單清晰，運(yùn)行安全靈活，檢修方便，節(jié)省投資，運(yùn)行費(fèi)用低。（ 4）應(yīng)根據(jù)需要考慮擴(kuò)建的可能性。3.2.2主接線設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的基本問題（ 1）變電所的地理環(huán)境狀況。（ 2）分期與最終建設(shè)規(guī)模。（ 3）電壓等級及出線回路數(shù)。（ 4）接入系統(tǒng)的方式。（

21、5）該地區(qū)遠(yuǎn)景發(fā)展。3.2.3主接線的設(shè)計(jì)1.110kv 側(cè)根據(jù)要求可以初步選擇以下兩種方案：方案 i單母線分段帶旁母接線方案 ii單母線分段接線圖 3-2 主接線圖.對以上兩種方案進(jìn)行比較：表 3-1 方案比較方案方案 i 單母線分段帶旁母接線方案 ii單母線分段接線項(xiàng)目可檢修電氣設(shè)備時(shí)不會(huì)造成重要的電力使用的電氣設(shè)備少，出現(xiàn)故障的幾率靠負(fù)荷停電，使用的電氣設(shè)備少，出現(xiàn)小。性故障的幾率小。靈故障時(shí) , 分段斷路器會(huì)自動(dòng)將故障段運(yùn)行方式簡單， 擴(kuò)建時(shí)需要向兩個(gè)方向活隔離 , 保證正常段母線不間斷供電, 調(diào)均衡擴(kuò)建。性度靈活性較好，易于擴(kuò)建。經(jīng)接線簡單，高壓設(shè)備多 ,占地大 ,投資較接線簡單 ,

22、 運(yùn)行設(shè)備少，投資少，年運(yùn)濟(jì)方案高行費(fèi)用少性由以上比較結(jié)果知，這兩種方案都有較好的可靠性和靈活性。由于本變電站在整個(gè)系統(tǒng)中占有較重要的地位，要求保證某些重要的用戶不可中斷供電，故要求系統(tǒng)有更好的供電可靠性，綜合考慮，110kv側(cè)宜采用方案 i 。2. 35kv 側(cè)根據(jù)要求草擬方案和方案比較同上：通過比較結(jié)果知道，方案ii與方案 i 可靠性和靈活性都較好，35kv 側(cè)采用方案 ii的接線形式就能滿足要求。3. 10kv 側(cè)根據(jù) 10kv側(cè)采用手車式高壓開關(guān)柜時(shí)，不宜采用旁路設(shè)施。于是10kv側(cè)接線形式分析可按照35kv側(cè)分析，草擬方案i 、ii同上比較分析同上。綜合考慮，宜采用方案ii采用單母分

23、段。3.4主變中性點(diǎn)接的方式的選擇與設(shè)計(jì)3.4.1 110kv 側(cè)接地方式110-500kv 系統(tǒng)為大電流接地系統(tǒng)， 所以變電站主變的110kv側(cè)的中性點(diǎn)應(yīng)選擇中性點(diǎn)直接接地方式。3.4.2消弧線圈的選擇.35kv和 610kv側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地方式，即應(yīng)該選用中性點(diǎn)不接地、經(jīng)高阻接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。 對 35kv系統(tǒng)接地電容電流大于 10a；對 10kv 系統(tǒng)若接地電容電流大于 30a 時(shí)，應(yīng)選經(jīng)消弧線圈接地方式。若需要加裝消弧線圈時(shí)， 需要考慮它的引接方式。 對 35kv因有中性點(diǎn)引出，所以消弧線圈就直接接到主變 35kv側(cè)的中性點(diǎn)上，而且兩臺主變可以共用一個(gè)消弧線圈。采用 xdj

24、l-550/35 消弧線圈3.5 無功補(bǔ)償3.5.1 無功補(bǔ)償?shù)淖饔脽o功功率補(bǔ)償裝置的主要作用是： 提高負(fù)載和系統(tǒng)的功率因數(shù)、 減少設(shè)備的功率損耗、穩(wěn)定電壓、提高供電質(zhì)量；在長距離輸電線路中，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力、 平衡三相負(fù)載的有功和無功功率等。 所以系統(tǒng)的無功補(bǔ)償可以采用分散補(bǔ)償?shù)姆绞健?因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的無功負(fù)荷主要是感性功率， 所以具體無功補(bǔ)償就是在高壓電網(wǎng)的低壓側(cè)加并聯(lián)電容器， 利用階梯式調(diào)節(jié)的容性無功補(bǔ)償感性無功。3.5.2 無功補(bǔ)償容量選擇并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程第1.0.3 條規(guī)定：電容器裝置的總?cè)萘繎?yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)無功規(guī)劃設(shè)計(jì)， 調(diào)相調(diào)壓計(jì)算及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，對 35-

25、110kv 變電站中的電容器總?cè)萘?，按無功功率就地平循的原則，可按主變的 10%-30%考慮。一般取主要容量的 15%，分在 10kv 兩段母線上安裝。故 110kv 變電站按主變?nèi)萘康?0%選擇。3.5.3 電容器及其接線方式的選擇電容器的接線方式有三角型和星型接線兩種方式， 選擇不同的接線方式電容器的額定電壓不同， 一般采用雙星型接線方式。 對于 110kv 變電站一般都有專門的電容器室，所以可選擇室內(nèi)型的即 bff11/3-100-1型。3.5.4 電容器數(shù)量的計(jì)算.n.s變10%s容6nn式中 n電容器臺數(shù)n電容器組數(shù)圖 3-4 電容器的雙星型連接最終選擇 5 組 bff11/3-10

26、0-1型電容器.第四章短路電流計(jì)算電氣設(shè)備有電流通過時(shí)將產(chǎn)生損耗，例如，載流導(dǎo)體的電阻損耗，載流導(dǎo)體周圍金屬構(gòu)件處于交變磁場中所產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗， 絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗等，這些損耗都將轉(zhuǎn)變成熱量使電氣設(shè)備的溫度升高。 長期發(fā)熱，是由正常電流產(chǎn)生的；短時(shí)發(fā)熱，是由故障時(shí)的短路電流產(chǎn)生的。4.1短路電流產(chǎn)生原因電力系統(tǒng)要求正常地不斷地對用電負(fù)荷供電，以保證工廠的生產(chǎn)和居民生活的正常進(jìn)行。 但是由于各種原因， 也難免出現(xiàn)故障， 而使系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破環(huán)。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。 短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分之間的低阻型短接。造成短路的主要原因， 是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。 這種損壞可

27、能是由于設(shè)備長期運(yùn)行， 絕緣自然老化或由于設(shè)備本身不合格、 絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿， 或設(shè)備絕緣正常而被過電壓擊穿， 或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。 工作人員由于未遵守安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作， 或者誤將低電壓的設(shè)備接入較高電壓的電路中， 也可能造成短路。 短路后，短路電流比正常電流大得多；在大電力系統(tǒng)中， 短路電流可達(dá)幾萬甚至幾十萬安。 如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。4.2 短路電流的計(jì)算目的由上可見，短路的后果是十分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素； 同時(shí)需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算， 以便正確地選擇電氣設(shè)備， 使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，

28、以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、 整定短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計(jì)算短路電流。無論正常情況下通過工作電流，或短路時(shí)通過短路電流，母線都要發(fā)熱。為使母線發(fā)熱溫度不超過最高允許溫度，需了解發(fā)熱過程， 并進(jìn)行分析計(jì)算。 進(jìn).行短路電流計(jì)算， 首先要繪制出計(jì)算電路圖， 在計(jì)算電路圖上， 將短路計(jì)算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來， 并標(biāo)明其序號和阻抗值， 一般是分子標(biāo)序號，分母標(biāo)阻抗值。然后將等效電路化簡。4.3 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定為了使所選電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性并在一定的時(shí)期內(nèi)滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，應(yīng)對

29、不同點(diǎn)的短路電流進(jìn)行計(jì)算。4.4 短路電流計(jì)算結(jié)果將計(jì)算結(jié)果以表格形式列出：表短路點(diǎn)i (ka)i tk2110kv 母線5.6335kv 母線4.3410kv 母線15.94（ ka）i tk （ ka）i (ka)i sh （ ka）7.615.155.1514.334.344.344.3411.0515.9415.9415.9440.58具體計(jì)算過程詳見計(jì)算說明書。.第 5 章 電氣設(shè)備選擇5.1電氣設(shè)備選擇5.1.1電氣設(shè)備的選擇導(dǎo)體種類主要有：各電壓級的匯流母線、主變引下線、出線等。電氣設(shè)備包括各電壓級的出線斷路器、旁路斷路器、分段斷路器、以及相應(yīng)的隔離開關(guān)等，用于保護(hù)和測量用的電流

30、互感器等。5.2選擇導(dǎo)體和電器的基本條件5.2.1 按導(dǎo)體長期工作條件選擇一般按照 u nu sn 選擇電氣設(shè)備的額定電壓。對于導(dǎo)體： iali m ax對于電器：in im ax5.2.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低。對應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大符合利用小時(shí)數(shù) tmax ，將有一個(gè)計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度 j。導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面 s i max j ( 式中 tmax - 正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流 )當(dāng)無合適導(dǎo)體時(shí)， 導(dǎo)體面積可按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算截面的相鄰下一檔選取。注意：按此法選擇導(dǎo)體后，必須按長期發(fā)熱校驗(yàn)。5.3導(dǎo)體和電器的選取及

31、校驗(yàn)條件5.3.1導(dǎo)體的選擇.1母線的選擇參考發(fā)電廠電氣部分p113 p113：銅導(dǎo)體只用在持續(xù)工作電流大，且出線位置特別狹窄或污穢對鋁有嚴(yán)重腐蝕而對銅腐蝕較輕的場所。而實(shí)際中一般采用鋁或鋁合金材料為導(dǎo)體。矩形導(dǎo)體一般只用于35kv及以下，電流在 4000a及以下的配電裝置中。 槽形導(dǎo)體一般用于4000-8000a 的配電裝置中。110kv 及以上高壓配電裝置，當(dāng)采用硬導(dǎo)體時(shí)，宜選用鋁合金導(dǎo)體。210kv出線電纜選擇( 1)依據(jù)發(fā)電廠電氣部分電力電纜的選擇條件進(jìn)行選擇和校驗(yàn):(2) 電纜芯線材料及型號選擇電纜芯線有銅芯和鋁芯，一般選用鋁芯，電纜的型號應(yīng)根據(jù)其用途，敷設(shè)方式和使用條件進(jìn)行選擇，z

32、yb市郊變 10kv出線選用三相鋁芯電纜。(3) 電壓選擇：電纜的額定電壓應(yīng)大于等于所在電網(wǎng)的電壓。(4) 截面選擇：電力電纜截面一般按長期發(fā)熱允許電流選擇，當(dāng)電流的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大于 5000 小時(shí)且長度超過 20m時(shí)，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。5.3.2電氣設(shè)備選擇1. 斷路器選擇根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（電氣一次部分）第6 2 節(jié)規(guī)定：35kv 及以下，可選用少油、真空斷路器等，應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性。35kv 220kv可選用少油、 sf6、 真空斷路器等。綜合考慮，盡量利用國家鑒定推薦使用的新產(chǎn)品， 又為檢修方便，所以 110kv側(cè)選用六氟化硫斷路器，35kv、 10kv側(cè)采用手車式斷路器。2

33、. 隔離開關(guān)的選擇種類和形式的選擇：隔離開關(guān)的型式很多，按安裝地點(diǎn)的不同可分為屋內(nèi)式和屋外式。按絕緣支柱數(shù)目可分為單柱式和雙柱式。它對配電裝置的占地面積有很大影響，選型時(shí)應(yīng)根據(jù)配電裝置的特點(diǎn)和使用要求以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件來確定。由于本設(shè)計(jì)中 35kv、10kv側(cè)均采用手車式斷路器，故不用選隔離開關(guān)。3. 電壓互感器選擇電壓互感器是二次回路中測量和保護(hù)用的電壓源，通過它反映系統(tǒng)的運(yùn)行.狀況。它的作用是將一次高壓變?yōu)槎蝹?cè)的低電壓便于測量。根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定第 10.0.3 條：電壓互感器的型式應(yīng)按下列使用條件選擇：(1) 一次回路電壓(2) 二次電壓(3) 3 20kv屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸

34、絕緣結(jié)構(gòu)， 也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。(4) 35kv 配電裝置宜采用電磁式電壓互感器。(5) 110kv及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足要求時(shí)，宜采用電容式電壓互感器。第 10.0.7 條：用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為 100v，用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為100/3v。根據(jù)以上原則，可選擇電壓互感器。4. 電流互感器選擇目前電力系統(tǒng)中廣泛用的是電磁式電流互感器（用字母 ta表示），它的原理和變壓器相似，它的特點(diǎn)：一次繞組串聯(lián)在電路中，并且很少，電流取決于被測電路的負(fù)荷電流， 而與二次側(cè)電流的大小無關(guān)； 二次側(cè)繞組

35、阻抗很小， 所以它在近于短路的狀態(tài)下運(yùn)行。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（電氣一次部分）第2 8 節(jié)：（ 1）凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器。（ 2）發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等也應(yīng)裝設(shè)電流互感器。（ 3）對直接接地系統(tǒng)，按三相配置；對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相裝配。2.7支柱絕緣子，穿墻套管選擇2.7.1 支柱絕緣子的選擇支柱絕緣子主要是用來固定導(dǎo)線或母線，并使導(dǎo)線或母線與設(shè)備或基礎(chǔ)絕緣。支柱絕緣子有戶內(nèi)兩大類型。支柱絕緣子的選擇，應(yīng)符合下列幾個(gè)條件：.（ 1）按使用場所（戶內(nèi)、戶外）選擇類型；（ 2）按工作電壓選擇額定電壓；（ 3）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定

36、。參考導(dǎo)體和電氣選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程：第 1.0.7 條: 屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子。屋外支柱絕緣子需倒裝時(shí)，可用懸掛式支柱絕緣子。 屋內(nèi)支柱絕緣子宜采用聯(lián)和膠裝的多棱式支柱絕緣子。2.7.2 穿墻套管的選擇穿墻套管主要用于導(dǎo)線或母線穿過墻壁、樓板及封閉配電裝置時(shí)，做絕緣支持與外部導(dǎo)線之用。 按其使用場所劃分有戶內(nèi)普通型和戶外普通型、 戶外耐污型戶外高原型及戶外高原耐污型。 按結(jié)構(gòu)形式分有銅導(dǎo)體鋁導(dǎo)體和不帶導(dǎo)體、 套管；按電壓等級分有 6、10、20 及 35kv電壓線。穿墻套管應(yīng)按以下幾個(gè)條件選擇：（ 1）按使用場合分型號；（ 2）按工作電壓選擇額定電壓；（ 3）按計(jì)算電流選擇額定電流

37、；（ 4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) fc 0.6fal ；（ 5）熱穩(wěn)定校驗(yàn) i (3)2 timai t2 t 。參考導(dǎo)體和電氣選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程：第 1.0.8 條：屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導(dǎo)體穿墻套管。對于母線型穿墻套管應(yīng)該校核窗口允許穿過的母線尺寸。 高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種。5. 絕緣子和穿墻套管參考導(dǎo)體和電氣選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程：第 1.0.7 條: 屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子。屋外支柱絕緣子需倒裝時(shí)，可用懸掛式支柱絕緣子。 屋內(nèi)支柱絕緣子宜采用聯(lián)和膠裝的多棱式支柱絕緣子。第 1.0.8 條：對于母線型穿墻套管應(yīng)該校核窗口允許穿過的母線尺寸。高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種

38、。 瓷絕緣的穿墻套管適用于交流電壓.635kv 系統(tǒng)，油紙電容式絕緣適用于交流電壓60 500kv 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。5.4電氣設(shè)備表5.4.1導(dǎo)體選擇一覽表表 5-1導(dǎo)體型號項(xiàng)目主母線主變引下線負(fù)荷出線電壓級110kvlgj-240lgj 30035kvlmy504lmy63 10zlqd 3 15010kvlmy1008lmy125 10zlqd3 1855.4.2斷路器和隔離開關(guān)選擇一覽表表 5-2斷路器與隔離開關(guān)設(shè)備斷路器隔離開關(guān)項(xiàng)目110kv出線sfmt-110/3150gw -110d/600-504110kv分段sfmt-110/3150gw -110d/600-504110k

39、v 主變引下線sfmt-110/3150gw -110d/600-50435kv出線lw8-35/160035kv分段lw8-35/160035kv主變引下線sn10-35/1600-1610kv出線zn-10/1600-31.510kv分段zn-10/1600-31.510kv主變引下線zn-10/1600-31.55.4.3電壓互感器與電流互感器表 5-3 電壓互感器與電流互感器電壓等級110kv35kv10kv設(shè)備類型電壓互感器jcc2-110jdj-35jdzj1-10分段電流互感器lcwd-110lcw-35lbj-10500/5500/51500/5.lcwd-110lcw-35l

40、aj-10出線電流互感器100/5300/5700/5lcwd-110lcw-35lbj-10主變引下線互感器600/52000/5700/5電氣設(shè)備選擇具體計(jì)算詳見計(jì)算書第 6 章繼電保護(hù)的配置6.1 繼電保護(hù)選擇性：是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)， 保護(hù)裝置僅將故障元件切除， 而使非故障元件仍能正常運(yùn)行，以盡量減小停電范圍。速動(dòng)性：是指保護(hù)快速切除故障的性能， 故障切除的時(shí)間包括繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器的跳閘時(shí)間。靈敏性：是指在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)， 保護(hù)對故障情況的反應(yīng)能力。 滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)， 不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何， 都能靈敏地正確地反應(yīng)出來?？煽啃裕菏侵赴l(fā)生了屬

41、于它該動(dòng)作的故障， 它能可靠動(dòng)作，而在不該動(dòng)作時(shí)，它能可靠不動(dòng)。即不發(fā)生拒絕動(dòng)作也不發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。6.2 輸配電線路保護(hù)設(shè)計(jì)的線路保護(hù)應(yīng)滿足繼電保護(hù)和全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程 sdj6-83 等有關(guān)專業(yè)技術(shù)規(guī)程的要求。輸電線路的主保護(hù)以動(dòng)作時(shí)間上劃分為全線瞬時(shí)動(dòng)作及按階梯時(shí)限特性動(dòng)作兩類。當(dāng)要求對線路全線任何地點(diǎn)的任何故障均能瞬時(shí)具有選擇性切除時(shí)愛用全線瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)作為主保護(hù)， 例如各種反線路兩側(cè)電氣量變化從而實(shí)現(xiàn)全線有選擇性動(dòng)作的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 當(dāng)電網(wǎng)允許線路一側(cè)以保護(hù)第二段時(shí)限切除故障時(shí)，也可采用具有階梯時(shí)限特性的保護(hù)作為主保護(hù)，如距離保護(hù)，電流保護(hù)等。送電線路的后備保護(hù)分為遠(yuǎn)后備和近后備兩類

42、，一般采用遠(yuǎn)后備。本次設(shè)計(jì)采用的是 35kv 線路電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)構(gòu)成階段保護(hù)。線路整定計(jì)算見附錄6.3.主變壓器保護(hù)配置及整定計(jì)算6.3.1 變壓器保護(hù)配置變壓器的故障可以分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障。油箱外的故障， 主要是套.管和引出線上發(fā)生相間短路以及中性點(diǎn)直接接地側(cè)的接地短路。 這些故障的發(fā)生會(huì)危害電力系統(tǒng)的安全連續(xù)供電。 油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、 接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損等。 油箱內(nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧， 不僅會(huì)損壞繞組的絕緣、燒毀鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產(chǎn)生大量的氣體， 有可能引起變壓器油箱的爆炸。主保護(hù)有電流差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)電流速斷保

43、護(hù)。后備保護(hù)有過電流保護(hù) / 低壓閉鎖過電流保護(hù) / 復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù) / 阻抗保護(hù) / 零序過電流保護(hù) / 零序過電壓保護(hù) / 過負(fù)荷保護(hù) / 過激磁保護(hù)。7.2.2 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，是指由變壓器的一次和二次電流的數(shù)值和相位進(jìn)行比較而構(gòu)成的保護(hù)。 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置， 一般用來保護(hù)變壓器線圈及引出線上發(fā)生的相間短路和大電流接地系統(tǒng)中的單相接地短路。差動(dòng)保護(hù)是保護(hù)兩端電流互感器之間的故障（即保護(hù)范圍在輸入的兩端 ct 之間的設(shè)備上） ，正常情況流進(jìn)的電流和流出的電流在保護(hù)內(nèi)大小相等， 方向相反，相位相同，兩者剛好抵消，差動(dòng)電流等于零；繼電器不動(dòng)作。故障時(shí)兩端電流向故障點(diǎn)流，

44、在保護(hù)內(nèi)電流疊加，差動(dòng)電流大于零，差動(dòng)繼電器開始動(dòng)作，使斷路器跳閘，從而起到保護(hù)作用。本次設(shè)計(jì)采用的是 dcd-2型差動(dòng)繼電器。表 7-1 電流互感器參數(shù)名稱：各側(cè)數(shù)值額定電壓：110kv38.5kv10kv250002500025000額定電流 i e(a )1375 a3115125.5 a390 a3 10.5337ct 接線方式：ddyct 一次電流計(jì)算：3125.5217.4 a 3390 675.5a1375a（ a ）選用 ct變比：4551299274959126055055標(biāo)準(zhǔn)變比100300600.ct 二次額定電流 i e2( a)217.42.17675.513752.291002.25600300縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)整定見附錄第 7 章 防雷設(shè)計(jì)7.1 直擊雷保護(hù)7.1.1 保護(hù)對象主要保護(hù)對象包括主變壓器、負(fù)荷進(jìn)線和出線、主變引下線、母線及母線廊道、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等。7.1.2 保護(hù)措施該變電站外形設(shè)計(jì)為矩形，長為120m，寬為 82m，由變電站實(shí)際情況知，變電站寬 82m,避雷針選址選擇在各個(gè)電壓等級母線與主控室相臨的拐角處，選擇四支等高的避雷針，其代號分別為：#1#2#3#4,保護(hù)范圍計(jì)算見附錄。參考電力設(shè)備過電壓保護(hù)技術(shù)規(guī)程中的規(guī)定：（ 1） 110kv配電裝置：裝設(shè)避雷針或裝設(shè)獨(dú)立避雷針。（ 2）主變壓器：裝設(shè)獨(dú)立避雷針。（ 3）屋外組合導(dǎo)線