某110kV變電站電氣一次部分設計.doc

目錄1前言12變電站的原始資料32.1變電站的規(guī)模32.2系統(tǒng)情況32.3負荷數(shù)據(jù)42.3.1 35kV側(cè)負荷（kW）42.3.2 10kV側(cè)負荷（kW）42.4變電站所在地區(qū)溫度43電氣主接線的選擇53.2電氣主接線設計的基本要求53.1電氣主接線設計的原則53.2 主接線的基本形式和特點63.3主接線方案的選擇63.3.1 110kV側(cè)電氣主接線63.3.2 35kV側(cè)電氣主接線73.3.3 10kV側(cè)電氣主接線84負荷計算和主變壓器選擇94.1負荷計算94.1.1 35kV側(cè)負荷計算94.1.2 10kV側(cè)負荷計算94.2 主變壓器的選擇94.2.1主變壓器選擇原則104.2.2主變壓器容量的選擇104.2.3主變壓器型式的選擇114.3站用變壓器的選擇114.3.1站用變壓器的臺數(shù)確定114.3.2站用變壓器的容量確定114.3.3站用變壓器的型號確定115變電站短路電流計算135.1短路故障發(fā)生的原因135.2短路故障的危害135.3短路電流計算規(guī)定135.4短路電流計算步驟146主要電氣設備的選擇156.1高壓斷路器的選擇156.1.1高壓斷路器選擇的條件156.1.2高壓斷路器的選擇和校驗156.2隔離開關(guān)的選擇176.2.1隔離開關(guān)選擇的條件和要求176.2.2隔離開關(guān)的選擇和校驗176.3互感器選擇186.3.1電流互感器的選擇條件和要求186.3.2電流互感器的選擇和校驗196.3.2電壓互感器的選擇206.4母線的選擇206.5電力電纜的選擇226.5.1電力電纜的選擇226.6避雷器的選擇236.7無功補償裝置246.7.1補償裝置的容量選擇247高壓配電裝置267.1配電裝置的基本要求267.2配電裝置的選擇與設計267.2.1 110kV配電裝置選擇與設計267.2.2 35kV配電裝置選擇與設計267.2.3 10kV配電裝置選擇與設計278過電壓保護289接地網(wǎng)設計2910結(jié)論3011總結(jié)與體會3112謝辭3213參考文獻33附錄1 短路電流計算書34附錄2 外文文獻翻譯40附錄3 電氣主接線圖51附錄4 配電裝置圖51 1前言隨著我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，用電量需求不斷增加，電力負荷缺口逐漸擴大，對電力系統(tǒng)的安全運行以及國民經(jīng)濟的健康有序的發(fā)展構(gòu)成了威脅。因此，國家不僅加大發(fā)電裝機容量的投入，也積極支持電網(wǎng)配電設備的建設。與此同時，隨著城市化的快速推進，為了解決城市用電負荷問題，越來越多的無人值班的室內(nèi)變電站應運而生，顯示出旺盛的生命力和優(yōu)越性。在寸土寸金的城市土地上，合理的投資和建設一個變電站不但要考慮到其基本功能，并且要與周圍的環(huán)境相適應，盡量減少對周圍城市居民的正常生活的干擾，還得要進一步考慮其擴建的可能性。變電站在電力系統(tǒng)中承擔的角色十分重要，因而必須得有極高的可靠性，安全性。進入新世紀，特別是近幾年來，我國電力設備生產(chǎn)行業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品有了較大的提升，各種型號的設備產(chǎn)品達到國際先進水平，關(guān)鍵技術(shù)與國際間距離拉近，這樣，合格安全的電力設備就保證了變電站的可靠運行。電力是個投入資金十分巨大，考察建設工期較長的行業(yè)，我國技術(shù)水平出色的電氣設備對電網(wǎng)投資成本的降低，節(jié)約占地，節(jié)省人力，保證系統(tǒng)穩(wěn)定起了很重要的作用。現(xiàn)在城市的迅速發(fā)展，城市用地面積的緊張,這對城市內(nèi)的變電站的規(guī)劃和設計、電氣設備先進水平提出了很高的要求，全封閉組合電器的應用為緩解上述問題起到了積極作用。同時，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的水平的不斷提高，變電站綜合自動化程度的不斷提升，繼而實現(xiàn)了變電站的無人值守，這使得當今智能變電站成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢?？v觀國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀：國家電網(wǎng)公司在國家電網(wǎng)公司“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃中明確提出在十二五期間要研究、實施示范智能變電站。對于我國智能變電站的建設，有的地方已經(jīng)開始建設，其技術(shù)基本成熟，但是有的還尚且處于研究發(fā)展階段。如：(1)一次設備智能化的實踐：目前已有應用。(2)二次功能網(wǎng)絡化的實踐：目前已有工程應用。(3)設備狀態(tài)檢修的實踐：智能一次設備狀態(tài)檢修的實踐，繼電保護二次設備狀態(tài)檢修的實踐。(4)站內(nèi)智能高級應用方案研究：智能告警及分析決策經(jīng)濟運行與優(yōu)化控制等。(5)分布協(xié)同智能控制與智能保護研究 (6)主變壓器應用新型光柵式溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)(7)GIS組合電氣應用SF6壓力、微水在線監(jiān)測系統(tǒng)。國外的智能變電站的發(fā)展：國外的變電站智能化的發(fā)展是從上個世紀七八十年代開始的，以著名的德國Siemens公司為例，該公司于1985年投運了第一套變電自動化系統(tǒng)，該系列的變電站綜合自動化系統(tǒng)上個世紀九十年代左右在中國大陸正式投運。這個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩類：一類是全分布式系統(tǒng)；另一類是集中與分布式相結(jié)合的系統(tǒng)。20世紀90年代，日本在多座變電站首次采用了以計算機在線監(jiān)控為技術(shù)手段的運行系統(tǒng)，使得其告別了人為的監(jiān)控，其主要特點是繼電保護裝置下放至開關(guān)站，并設置微機控制終端，采集測量值和斷路器觸點信息，通過光纜傳輸?shù)街骺刂剖业暮笈_計算機系統(tǒng)中，斷路器及隔離開關(guān)的操作命令也由主控制室通過光纜下達至終端執(zhí)行。總體上來看，國外變電站自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢同國內(nèi)的發(fā)展趨勢基本上一致，分布式變電站自動化系統(tǒng)已逐步成為技術(shù)發(fā)展的主流。本變電站初步設計包括以下幾個部分：(1)待設計變電站的原始基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)綜合分析。(2)待設計變電站負荷計算及主變壓器的選擇。(3)待設計變電站電氣主接線的比較與設計。(4)待設計變電站的短路電流計算。(5)待設計變電站主要電氣設備選擇與校驗。(6)待設計變電站的過電壓保護和接地保護等。2變電站的原始資料2.1變電站的規(guī)模本次變電站設計為城市一11OkV無人值班智能室內(nèi)變電站，擁有110kV、35kV、10kV三個電壓等級，以供給附近地區(qū)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和民用電。該變電站的建設，將惠及到周邊的工廠和居民，對當?shù)氐呢摵伤降钠胶馄鸬綐O其重要的作用。此外，待設計變電站與其他變電站之間實現(xiàn)互聯(lián)，對整個電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性提供保障，同時，促進當?shù)亟?jīng)濟水平的快速發(fā)展。2.2系統(tǒng)情況待設計變電所110kV進線4回，本期2回，分別從變電站A和變電站B各引出一回架空線至本變電所，預留2回。其中變電站A距離本站18km；系統(tǒng)容量為100MVA，電抗標幺值為0.01；變電站B距離本站20km：系統(tǒng)容量為200MVA，電抗標幺值為0.05。待設計變電所與系統(tǒng)連接的110kV單回線路的最大輸出功率不大于50MW，=0.9,Tmax=5500h。圖2.1 待設計變電站系統(tǒng)接線圖2.3負荷數(shù)據(jù)2.3.1 35kV側(cè)負荷（kW）表2.1 35kV側(cè)負荷負荷名稱最大負荷回路數(shù)供電方式線路長度功率因數(shù)變電所甲13000 2架空20km0.85變電所乙110002架空25km0.85變電所丙70001電纜5km0.9預留2電纜2.3.2 10kV側(cè)負荷（kW）10kV側(cè)負荷共計15000kW。公用饋線6回，其中預留3回；專用饋線8回，預留4回，均為電纜線。最小負荷是最大負荷的70%最大負荷利用時間 =5500 2.4變電站所在地區(qū)溫度最高溫度+35度 最熱月平均最高溫度+30度最低溫度-5度 年平均溫度+18度3電氣主接線的選擇電氣主接線的設計是變電站設計十分重要的環(huán)節(jié)。它確定了變電站內(nèi)各種電氣設備之間的連接方式。同時，它的確定對此后的變電站設備的選擇、短路電流的計算，高壓配電裝置選擇等的重要依據(jù)。所以，主接線的選擇要妥善處理好各方面的關(guān)系，力爭實現(xiàn)方案的最優(yōu)化。3.2電氣主接線設計的基本要求變電站主接線設計的基本要求：(1)可靠性變電站供電的可靠性是最基本要求，也就是說不僅要保證對周圍地區(qū)的有效供電，而且還得要實現(xiàn)對電網(wǎng)的運行平穩(wěn)水平不產(chǎn)生影響。(2)操作應盡可能方便簡單 電氣主接線應該盡量力求簡單清晰，使得工作人員操作方便，技術(shù)人員檢修方便。(3)應具有擴建的可能性 我國的經(jīng)濟社會發(fā)展十分迅速，并且同用電量成正相關(guān)，因此對于負荷的增長極限有個估計，前期要考慮變電站擴充建設的可能。（4）經(jīng)濟性 變電站在生產(chǎn)建設時期，在充分考慮各方面的因素下，力求做到節(jié)約經(jīng)濟，節(jié)省開支。（5）靈活性 在周圍地區(qū)負荷發(fā)生較大變化時或者是要對變電站進行安全檢修，要快速靈敏地對主接線形式切換和改變。3.1電氣主接線設計的原則變電站的電氣主接線的設計原則是：在滿足各方面要求的前提之下，力求減少各種開關(guān)電氣設備，無需斷路器的地點盡量可以不安裝，分支接線方式的采取要符合繼電保護規(guī)范。（1） 在6-10kV配電裝置中，若出線回路數(shù)不超過5回時，一般采用單母線接線方式，出線回路數(shù)在6回及以上時，采用單母分段接線，當短路電流較大，出線回路較多，功率較大，出線需要帶電抗器時，可采用雙母線接線。 （2） 在35-66kV配電裝置中，當出線回路數(shù)不超過3回時，一般采用單母線接線，當出線回路數(shù)為48回時，一般采用單母線分段接線。（3） 在110-220kV配電裝置中，出線回路數(shù)不超過2回或者有34回時，均可采用單母線分段接線；出線回路數(shù)在5回及以上，或者配電裝置在系統(tǒng)中處于比較關(guān)鍵地位；出線回路數(shù)在4回及以上時，一般采用雙母線接線。3.2 主接線的基本形式和特點變電站的進出線較多時（一般超過4回），為便于電能的匯集和分配，采用母線作為橋梁勾通環(huán)節(jié)，可使接線簡潔清楚，運行起來便利，檢修起來操作流暢，有利于新設備的安裝和擴充建設變電站。不足之處是運用母線后，配電裝置所需的占用空間較大，使各種電氣設備增多。無匯流母線的接線使用，其優(yōu)點是可以使得開關(guān)電氣設備減少，占用空間面積少，但是只適用于進出線回路不多，不會再次擴充建設的變電站。單母線接線和雙母線接線都屬于匯流母線的方式。不分段的單母線接線一般只用在6220kV系統(tǒng)中只有一臺主變壓器，且出線回路數(shù)不多的中、小型變電所。雙母線接線又分為一般雙母線接線、雙母線分段接線、帶旁路母線的雙母線接線等方式。雙母線接線中的兩條母線即能同時運行，又能互為備用。它的適用的電壓等級范圍及情況如下：在610kV配電裝置中，當短路電流較大、出線要安裝限流電抗器時；3563kV配電裝置，當出線回路數(shù)超過9回或者互聯(lián)著的電源較多、電力負荷較大時；缺點就是增加了變電站的占用空間以及有關(guān)的電氣開關(guān)設備數(shù)量，對于 220kV配電裝置，其進出線回路數(shù)為9-13回時，采用雙母線三分段，14回及以上，采用雙母線多（四）分段接線；330kV500kV,進出線回路數(shù)是5-6回時，采用雙母線三分段，,進出線回路數(shù)是7回及以上時，采用雙母線四分段接線。無匯流母線的主接線形式有四種。當僅有兩臺變壓器和兩條線路時，可采用橋形接線，其中包括內(nèi)橋接線和外橋接線，內(nèi)橋接線的橋斷路器接在變壓器側(cè)，一般適用于線路較長、變壓器不需要經(jīng)常切換操作機穿越功率不大的小容量配電裝置中。外橋接線時橋斷路器接在線路側(cè)，另外兩臺斷路器接在變壓器線路中，這種方式適用于線路不長，并且變壓器需要時常倒閘操作的情況。橋形接線簡潔清楚、使用的電氣設備少、造價不高等優(yōu)點。3.3主接線方案的選擇3.3.1 110kV側(cè)電氣主接線考慮到本變電所的本期是兩條來自兩處變電站的110kV的進線，變壓器不用經(jīng)常切換，加之變電站的負荷總量不大，因此可以選擇內(nèi)橋接線的方式，當線路故障時，僅故障線路側(cè)的斷路器斷開，其余線路可以正常繼續(xù)工作，并且操作簡單。加之此變電站還有遠期的計劃，將擴建至四條架空進線。圖3.1 內(nèi)橋接線圖3.3.2 35kV側(cè)電氣主接線35kV側(cè)的出線接的是變電所甲、乙、丙，并且每個變電所都擁有兩條回路保證供電，因此，為了保證安全性和可靠性，從經(jīng)濟的角度考慮，同樣選擇單母線雙分段的接線形式。圖3.2 單母線分段接線3.3.3 10kV側(cè)電氣主接線通過對原始資料的分析，10kV側(cè)的出線回路數(shù)有14回，出線回路數(shù)較多，宜采用單母線分段方式，考慮到其中有幾回線路預留，則采用單母線雙分段接線，這樣的接線簡單清晰，投資省、操作方便、擴建也比較容易。圖3.3 單母線分段接線綜上，比較和選擇出該變電站的電氣主接線圖形式，見附錄3。4負荷計算和主變壓器選擇主變壓器和站用變壓器是變電站里有著舉足輕重的作用。它們擔負著轉(zhuǎn)變系統(tǒng)網(wǎng)絡電壓和電力傳輸?shù)闹匾熑危瑳Q定適用的變壓器的數(shù)量、容量是變電站能夠向負荷區(qū)域可靠傳輸功率和電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的保障。4.1負荷計算要選擇變壓器的容量，就必須計算出變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先必須要確定各級的使用負荷，包括變電站的用電負荷、l0kV側(cè)負荷、35kV側(cè)負荷和110kV側(cè)負荷。所用公式為： 式中： 某電壓等級的計算負荷 同時系數(shù) 該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般取5% 各用戶的負荷和功率因數(shù)4.1.1 35kV側(cè)負荷計算由原始資料，根據(jù)公式，得： 4.1.2 10kV側(cè)負荷計算 由原始資料，根據(jù)公式，得 4.2 主變壓器的選擇 一般正常環(huán)境的變電站，可選油浸式變壓器，考慮到本地區(qū)冬天多霧，陰冷潮濕的氣候，初步選用防塵型或著防腐型變壓器。并且本地區(qū)屬于城市腹地，供電電壓水平、電壓的波形穩(wěn)定水平等要求的供電質(zhì)量十分之高，因此可選用有載調(diào)壓型變壓器，如SZ系列。4.2.1主變壓器選擇原則(1)相數(shù)在容量為400MW及以下的變壓器和220kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應選用三繞組變壓器。因為單繞組變壓器相對造價高，占用空間大，使用時產(chǎn)生的銅耗和鐵耗也較大。同時與之相匹配的配電裝置構(gòu)造十分復雜，也增加了檢修運行工作人員的勞動強度。(2)繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式。在變電站中采用三繞組變壓器一般不多于3臺，以免由于增加了中壓側(cè)引線的構(gòu)架，造成布置的復雜和困難。(3)繞組接線組別變壓器三繞組的接線組別必須和所傳輸?shù)碾娏ο到y(tǒng)電壓相位一致，滿足變壓器并列運行的條件。電力系統(tǒng)采用的繞組連接有星形“Y”和三角形“D”。這里的主變壓器選擇是星形，星形，三角形接線。(4)調(diào)壓方式為了保證變電站的電壓水平和電壓波形穩(wěn)定，電壓必須保持在安全可靠的范圍內(nèi)，通過主變壓器的的分接抽頭開關(guān)的改變，從而改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，進而改變其變比數(shù)，最終完成電壓的調(diào)整。帶負荷的切換，叫做有載調(diào)壓。(5) 冷卻方式電力變壓器的冷卻方式隨不同的變壓器型式和容量而異，由于該地區(qū)的平均溫度適宜，待設計變電站的變壓器采用強迫風冷卻的方式。4.2.2主變壓器容量的選擇容量一般按變電站近幾年的規(guī)劃負荷選擇。待設計本變電站是樞紐變電站，應選擇當一臺主變壓器因事故或者需要檢修停運時，其余的變壓器的總?cè)萘吭谟嫾斑^負荷能力允許時間內(nèi)，應滿足、類負荷的供電，變壓器的容量滿足全部負荷7080。即 （MVA） 式中 變電所最大負荷，MVA； 變電所主變壓器臺數(shù)。 全部負荷： 單臺變壓器最大負荷： 故選兩臺 的主變壓器即可滿足容量要求4.2.3主變壓器型式的選擇本變電站有三種電壓等級，主變壓器采用三繞組。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調(diào)壓方式，故本站主變壓器選用有載三相變壓器。我國110kV及以上電壓變壓器繞組都采用Y。聯(lián)結(jié)組別；35kV采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。故選擇主變壓器型號SFSZQ7-40000/100，參數(shù)如下表：表4.1 主變參數(shù)額定電壓高壓 中壓 低壓空載電流 空載損耗負載損耗阻抗電壓 4.3站用變壓器的選擇4.3.1站用變壓器的臺數(shù)確定待設計變電站考慮到站內(nèi)的動力和照明負荷，需要在變電站低壓母線側(cè)安裝站用變壓器，考慮到待設計變電站10kV側(cè)是單母線雙分段且保證站用變壓器對站用負荷的可靠性和安全性，因此在兩段母線上都安裝站用變，作為暗備用。4.3.2站用變壓器的容量確定站用變壓器容量選擇的允許條件：站用變壓器的容量應滿足常用負荷需求和留有10左右的裕度，以備加接臨時負荷之用。兩臺站用變壓器為采用暗備用的方式，一般情況下為一臺變壓器單獨運行。每臺工作變壓器在不滿載運行的條件下運行，當任意一臺變壓器因某種事故停運時，另外一臺站用變壓器要負責其全部負荷。4.3.3站用變壓器的型號確定根據(jù)我國現(xiàn)有的技術(shù)條件，可選用干式變壓器。因此選擇兩臺站用變壓器，選擇型號為：SC10010，故站用變參數(shù)如下：表4.2站用變參數(shù)額定電壓高壓 低壓 繞組聯(lián)結(jié)組別阻抗電壓 5變電站短路電流計算5.1短路故障發(fā)生的原因工業(yè)與民用建筑中正常的生產(chǎn)活動以及人民的正常生活，都要求供電系統(tǒng)保證持續(xù)、安全、可靠地運行但是由于各種原因，系統(tǒng)會經(jīng)常出現(xiàn)一些故障，使正常運行狀態(tài)遭到某種程度的破壞。網(wǎng)絡發(fā)生短路故障的原因很多，主要有：電氣設備、配件的損壞。如：電力設備主絕緣部分的漸漸老化或者設備本身固有的絕緣缺陷，正常運行時絕緣被擊穿，發(fā)生短路；以及在施工安裝過程中不當所造成的設備固有缺陷而產(chǎn)生的短路；氣候條件的不適合，由于架空線覆蓋厚厚的冰層引起桿塔斷裂斷線；或者應遭受直擊雷過電壓或感應雷過電壓，設備沖擊過電壓，造成絕緣部分被擊穿；電力工作人員違反安全操作規(guī)程帶負荷倒閘，造成相與相之間電弧短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屬性短路等。5.2短路故障的危害(1) 短路電流通過正常工作的元件，由于元件產(chǎn)生的安培熱和其被電場應力的作用，引起他們在功能和外形的損害；(2) 通過故障點的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞；(3) 破壞電力系統(tǒng)電氣設備，如變壓器的并列運行的穩(wěn)定性，引起電網(wǎng)不穩(wěn)定性波動，嚴重情況下導致部分系統(tǒng)瓦解；(4) 電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠電氣設備，如電機的轉(zhuǎn)動，影響其對產(chǎn)品的正常加工。5.3短路電流計算規(guī)定為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出以下規(guī)定：（1） 變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)；（2） 每一個電壓級采用平均電壓；（3） 計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗。在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠的電源與近的電源不能合并；（4）5.4短路電流計算步驟（1） 計算各元件電抗標幺值，并折算到同一基準容量下；（2） 繪制電氣主接線等值電抗圖網(wǎng)絡，進行網(wǎng)絡的等效變換；（3） 根據(jù)需要取不同的短路點進行短路電流計算；（4） 對網(wǎng)絡進行化簡，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值；(5)計算短路容量，短路電流沖擊值： 短路容量： 短路電流沖擊值： (6)短路電流計算結(jié)果如下表表5.1 短路電流計算結(jié)果短路點編號短路點平均工作電壓短路電流周期分量起始值穩(wěn)態(tài)短路電流有效值短路電流沖擊值短路全電流最大有效值短路容量6主要電氣設備的選擇6.1高壓斷路器的選擇高壓斷路器是變電站里的重要電氣設備，用來接通和開斷負荷電流，才外，還可以通過倒閘來切換電氣主接線的運行方式，實現(xiàn)變電站的可靠運行，目前普遍采用六氟化硫斷路器。6.1.1高壓斷路器選擇的條件（1）額定電壓：按照額定電壓不低于裝置處電網(wǎng)額定電壓的選擇，即（2）額定電流：額定電流 應不低于回路中最大持續(xù)工作電流 ，即 （2） 額定開斷電流：一般按大于或等于次暫態(tài)短路電流進行選擇，即 （4）額定關(guān)合電流：一般按大于等于短路電流沖擊值選擇，即 6.1.2高壓斷路器的選擇和校驗(1)110kV側(cè)斷路器的選擇和校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流: ,選擇及校驗過程如下：1） 額定電壓選擇： 2） 額定電流選擇： 3） 額定開斷電流選擇，由 ，所以 4） 額定關(guān)合電流選擇： ， 由于110kV采用戶內(nèi)三相共筒GIS,額定電流按，熱穩(wěn)定電流 5）熱穩(wěn)定校驗： , ,滿足要求；6）動穩(wěn)定校驗： , , ，滿足要求（2）35kV側(cè)斷路器選擇和校驗 最大持續(xù)工作電流： 1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 3）額定開斷電流選擇: ,所以 4）額定關(guān)合電流選擇： , 查電力工程電氣設備手冊（上），選擇ZN-35/1250，額定開斷電流 ,額定關(guān)合電流 ,動穩(wěn)定電流，熱穩(wěn)定電流 5）熱穩(wěn)定校驗：， ， ，滿足校驗要求。6）動穩(wěn)定校驗： ，, ，滿足校驗要求（3）10kV側(cè)斷路器選擇和校驗最大持續(xù)工作電流， 1)額定電壓選擇： 2)額定電流選擇： 3)額定開斷電流選擇： ,所以 4)額定關(guān)合電流選擇： 查電力工程電氣設備手冊（上），選擇ZN18-10/630，額定電流 ,額定開斷電流 ,動穩(wěn)定電流 ,熱穩(wěn)定電流 5）熱穩(wěn)定校驗： ， ，滿足校驗要求。6）動穩(wěn)定校驗， , ,滿足校驗要求。6.2隔離開關(guān)的選擇6.2.1隔離開關(guān)選擇的條件和要求（1）額定電壓應大于裝設處電路所在的電網(wǎng)額定電壓（2）額定電流應大于裝設電路的最大持續(xù)工作電流6.2.2隔離開關(guān)的選擇和校驗（1）110kV側(cè)隔離開關(guān)選擇1）額定電壓： 2)額定電流： 由于選擇是110kV的戶內(nèi)三相共筒GIS，額定電流選擇 ，動穩(wěn)定電流 ,熱穩(wěn)定電流。 3）熱穩(wěn)定校驗： ， ，滿足要求。4）動穩(wěn)定校驗： ， , ，滿足要求。（2）35kV側(cè)隔離開關(guān)選擇1）額定電壓：2）額定電流：查電力工程電氣設備手冊（上），選擇GW4-35，額定電流 ,動穩(wěn)定電流,熱穩(wěn)定電流。 3）熱穩(wěn)定校驗： ， ，滿足要求。4）動穩(wěn)定校驗： ， , ，滿足要求。（3）10kV側(cè)隔離開關(guān)選擇1）額定電壓：2）額定電流：查電力工程電氣設備手冊（上），選擇GN-19-10XQ，額定電流 ,動穩(wěn)定電流,熱穩(wěn)定電流。3）熱穩(wěn)定校驗： ， ，滿足要求。4）動穩(wěn)定校驗： ， , ，滿足要求。6.3互感器選擇互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，能夠正確反映電氣設備的正常運行和故障情況，其作用是：（1)將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷汉托‰娏?，使測量儀表和保護裝置標小型化，并使其外觀輕巧、造價便宜，便于屏內(nèi)安裝。（2)使二次設備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，保證設備和人身的安全。6.3.1電流互感器的選擇條件和要求（1）根據(jù)安裝地點、安裝使用條件等選擇電流互感器的型式。 （2）按一次回來的電壓和電流選擇電流互感器的一次額定電壓和電流時，必須滿足， 式中-電流互感器處的電網(wǎng)的額定電壓 -溫度修正系數(shù) -電流互感器裝設處一次回路的最大持續(xù)工作電流 ,-電流互感器的一次額定電壓和額定電流6.3.2電流互感器的選擇和校驗（1）110kV側(cè)電流互感器選擇 額定電壓： 額定電流： 查電力工程電氣設備手冊（上），選擇LB-110W型電流互感器，額定電流比： ,準確級數(shù) ，二次負荷阻抗為 ， 熱穩(wěn)定倍數(shù)為 ，動穩(wěn)定倍數(shù)178。熱穩(wěn)定校驗： ， ，滿足要求；動穩(wěn)定校驗： , , ,滿足要求。（2）35kV側(cè)電流互感器選擇 額定電壓： 額定電流： 查電力工程電氣設備手冊（上），選擇LB-35型電流互感器，額定電流比： ,準確級數(shù) ，二次負荷阻抗為 ， 熱穩(wěn)定倍數(shù)為 ，動穩(wěn)定倍數(shù)。熱穩(wěn)定校驗： ， ，滿足要求；動穩(wěn)定校驗： , , ,滿足要求。(3）10kV側(cè)電流互感器選擇 額定電壓： 額定電流： 查電力工程電氣設備手冊（上），選擇LZZHB6-10型電流互感器，額定電流 ,準確級數(shù),熱穩(wěn)定倍數(shù)為,動穩(wěn)定倍數(shù)。熱穩(wěn)定校驗： ， ，滿足要求；動穩(wěn)定校驗： , , ,滿足要求。6.3.2電壓互感器的選擇（1）110kV側(cè)電壓互感器的選擇 選用JCL6110電壓互感器，采用單相串級油浸式全密封結(jié)構(gòu)，其初級繞組額定電壓為，次繞組額定電壓為 ，二次負荷 級，為。(2)35kV側(cè)電壓互感器選擇選用JDJ235電壓互感器，最大容量為 ，其初級繞組額定電壓為，次繞組額定電壓為，二次負荷級，為。(3)l0kV側(cè)電壓互感器選擇lOkV母線上電壓互感器：采用JSJW一10，單相單柱式，電容式電壓互感器，其初級繞組額定電壓為，次繞組額定電壓為。 6.4母線的選擇（1）110kV側(cè)母線選擇最大持續(xù)工作電流：按經(jīng)濟密度選擇： 查電力工程電氣設備手冊（上），選擇LGJ-300/40型的鋼芯鋁絞線，長期允許載流量 .最高溫度，基本溫度溫度的修正系數(shù)為： 載流導體的長期允許電流： 熱穩(wěn)定校驗：短路電流熱效應： ，其中 短路前導體的工作溫度： 由插值法得： ，所選截面 ，能滿足熱穩(wěn)定要求。（2）35kV側(cè)母線選擇最大持續(xù)工作電流：溫度的修正系數(shù)為： 載流導體的長期允許電流：查電力工程電氣設備手冊（上），選擇TMY-505矩形鋁導體平放，長期允許載流量 .最高溫度，基本溫度熱穩(wěn)定校驗：短路電流熱效應： ，其中 短路前導體的工作溫度： 由插值法得： ，所選截面 ，能滿足熱穩(wěn)定要求。（3）10kV側(cè)母線選擇最大持續(xù)工作電流：溫度的修正系數(shù)為： 載流導體的長期允許電流：查電力工程電氣設備手冊（上），選擇TMY-638矩形鋁導體平放，長期允許載流量 .最高溫度，基本溫度熱穩(wěn)定校驗：短路電流熱效應： ，其中 短路前導體的工作溫度： 由插值法得： ，所選截面 ，能滿足熱穩(wěn)定要求。6.5電力電纜的選擇考慮到10kV等級的出線全部是電纜線，一般選用裸鋼帶鎧裝或塑料外護層電纜，在潮濕或腐蝕性土壤地區(qū)，應帶有塑料外護層，待設計變電站電纜出線鋪設在電纜溝中。6.5.1電力電纜的選擇(1)額定電壓應該滿足：其中，電纜及其所在電網(wǎng)的額定電壓，Kv對于長度超過20M且最大負荷利用小時數(shù)大于5000h的電纜按經(jīng)濟電流密度選擇截面(2)最大持續(xù)工作電流：(3)按經(jīng)濟密度選擇：查電力工程電氣設備手冊（上），選擇3根并列鋪設的YJV-8.7/10交聯(lián)聚乙烯電力電纜，纜芯截面，單條允許載流量 。 (4)按長期發(fā)熱允許電流進行校驗，實際土壤溫度20時，電纜載流量的修正系 為1.07，電纜間距取200mm，3根并排修正系數(shù) 為0.9，則三根直埋電纜允許載流量為(5)熱穩(wěn)定校驗： 電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)，其中 取1.0， 取 電纜芯在20時的電阻溫度系數(shù)，鋁芯為 為電纜芯線的集膚系數(shù)，這里取為電纜芯的電阻系數(shù)，鋁芯為 為250，即得，則最小截面為 ，所選設備滿足要求。6.6避雷器的選擇(1) 110kV進線側(cè)避雷器選擇1)避雷器額定電壓： 其中 ，則 , 2)避雷器最大持續(xù)工作運行電壓 選擇氧化鋅避雷器Y10W-100/260 (2) 主變壓器中性點保護用避雷器1)避雷器額定電壓： 其中 ， , 2)避雷器最大持續(xù)工作運行電壓： 選擇無間隙氧化鋅避雷器Y1W5-73/200 (3) 35kV進線側(cè)避雷器選擇1)避雷器額定電壓： 其中 ， , 2)避雷器最大持續(xù)工作運 行電壓： 選擇氧化鋅避雷器Y10W-100/260 6.7無功補償裝置對于10kV低電壓等級的母線，往往需要安裝并聯(lián)電容器裝置，向系統(tǒng)提供可階梯調(diào)劑的容性無功，用來補償多余的感性無功，降低電網(wǎng)的有功損耗以及提高電網(wǎng)運行電壓。6.7.1補償裝置的容量選擇 對于樞紐變電站和地區(qū)變電站，所要安裝的最大容性無功量，應該按經(jīng)濟功率因數(shù)法確定線路補償?shù)淖畲笕菪詿o功量，即式中 為應該補償?shù)淖畲笕菪詿o功量， 為最大有功負荷， 補償前的最大功率因數(shù)角，這里取 補償后的最大功率因數(shù)角，這里取 則這里選擇10kV并聯(lián)電容器成套裝置，型號為TBBK-3000/30-3，一臺安裝在10kV第段母線側(cè)，一臺安裝在10kV第段母線側(cè)，包括一下設備表6.1 10kV并聯(lián)電容器成套裝置集合式并聯(lián)電容器 氧化鋅避雷器放電線圈隔離開關(guān) 7高壓配電裝置配電裝置是110kV變電站重要的組成部分。配電裝置根據(jù)主接線的連接形式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線等組建而成的整體裝置。這里選擇屋內(nèi)配電裝置組裝方式選擇成套式。7.1配電裝置的基本要求（1） 必須保證配電裝置在變電站內(nèi)的運行可靠性，保證足夠的安全凈距，采取一定的防護措施；（2） 配電裝置的結(jié)構(gòu)應該在一定的電氣主接線方式下方便運行人員的操作、巡視及檢修；（3） 安全是生產(chǎn)的第一落腳點，合適的配電裝置必須保證工作人員的安全；（4） 在綜合考慮之下，力求提高配電裝置的經(jīng)濟性；（5） 根據(jù)具體情況，充分分析變電站的擴充建設的可能性，給配電裝置的占地面積留有余地。7.2配電裝置的選擇與設計7.2.1 110kV配電裝置選擇與設計市區(qū)變電站必須堅持節(jié)約用地、減少建筑面積的原則及隨著城市居民對居住環(huán)境的要求日益提高,110k市區(qū)變電站宜采用全戶內(nèi)布置方式。110kV的配電裝置采用六氟化硫全封閉組合電器，選用全封閉組合電器的原因：本變電站位于城市內(nèi)，占地面積比較有限；其占用空間少，運行可靠性很高，對于工作人員的維護量較小，檢修設備的周期較長，并且不受周圍環(huán)境的影響，無靜電感應和電暈干擾，噪聲水平比較低，也不會對周邊居民的日常生活帶來干擾，對于地震比較頻繁的地區(qū)而言，它的抗震性很強，充分保障了其對電網(wǎng)運行的可靠性。布置在廠房一層，廠房層高9.5m,可以滿足不同廠家GIS設備的布置和安裝。7.2.2 35kV配電裝置選擇與設計35kV配電裝置采用成套式高壓開關(guān)柜配置型式，布置在廠房二層，采用中置式手車開關(guān)柜，空氣絕緣，各相帶電體之間絕緣距離不小于300mm,各開關(guān)柜間隔寬度1400mm,占地面積小，少維護無污染，考慮到出線有電纜接線和架空接線，并且接的都是變電所。接變電所甲、乙的出線為架空出線，根據(jù)最大持續(xù)工作電流，選擇出線柜的型號為KYN-40.5-05，包含真空斷路器ZN-35/1250,開斷電流25，動穩(wěn)定電流63，4s熱穩(wěn)定電流25，電流互感器LZZBJ-35三只，其變比為300/5,準確等級0.5級，避雷器3只，型號為YH5WZ-51/134和接地開關(guān)。接變電所丙以及預留部分出線為電纜出線，根據(jù)最大持續(xù)工作電流，選擇出線柜的型號為KYN-40.5-05，包含真空斷路器ZN-35/1250,開斷電流25，動穩(wěn)定電流63，4s熱穩(wěn)定電流25，電流互感器LZZBJ-35三只，其變比為600/5,準確等級10P級，避雷器3只，型號為YH5WZ-51/134和接地開關(guān)。35kV主變壓器柜選擇KYN-40.5-014，包含真空斷路器ZN-35/1250,開斷電流25，動穩(wěn)定電流63，4s熱穩(wěn)定電流25，電流互感器LZZBJ-35三只，其變比為1000/5，準確等級0.2S級。 35kV母線設備柜選擇KYN-40.5-005，包含手車式熔斷器1組，型號為RN2-35/0.5,斷流容量1000,電壓互感器1組，型號為JDZX8-35，其變比為,避雷器3只，型號為YH5WZ-51/134,分段柜選擇KYN-40.5-006。7.2.3 10kV配電裝置選擇與設計10kV配電裝置布置在廠房一樓，采用中置式手車開關(guān)柜，雙列布置。該開關(guān)柜采用加強絕緣型結(jié)構(gòu)，配真空斷路器，少維護，無污染。柜體寬度僅為0.8m,節(jié)約用地。柜間母線采用絕緣套管封護和支持，減少母線故障率，斷路器中置，維護、檢修方便。由于出線全部是電纜線，這里的所有的出線柜選擇型號KYN-12Z-03，包含真空斷路器ZN-12/1250,開斷電流25，動穩(wěn)定電流63，4s熱穩(wěn)定電流25，電流互感器LZZBJ-35兩只，其變比為1000/5,準確等級10P級。避雷器3只，型號為YH5WZ-17/45,接地開關(guān)一組，型號為JN15-12。架空進線側(cè)的主變壓器柜，型號KYN-12Z-02，包含真空斷路器ZN-12/3150,開斷電流31.5，動穩(wěn)定電流80，4s熱穩(wěn)定電流31.5，電流互感器LZZBJ-12三只，其變比為3000/5,準確等級10P級。避雷器3只，型號為YH5WZ-17/45，接地開關(guān)一組，型號為JN15-12。母線設備柜的型號為KYN-12-41，附熔斷器XRNP-10/0.5三只，電壓互感器三臺，型號為JDZX24-12，變比為，避雷器3只，型號為YH5WZ-17/45。站用變壓器柜選擇KYN-12Z-77，其中包括熔斷器3只，SDLAJ-12/16A,負荷開關(guān)一組，ISARC2-12，干式變壓器一臺SC9-100/10。 8過電壓保護根據(jù)交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合,待設計變電站應裝設有防雷等過電壓保護措施。110 kV 進線無電纜段的GIS 變電站,在GIS 管道與架空線路的連接處,應裝設現(xiàn)在常設的氧化鋅避雷器,其接地端要與管道金屬的外殼相連接。避雷帶一般采用16的熱鍍鋅圓鋼，避雷針與建筑物鋼筋隔離，并采用3根引下線與主接地網(wǎng)相連接，連接點與其他設備接地點的電氣距離應滿足規(guī)范要求。在110KV進線，35KV母線及10KV每段母線上分別安裝氧化鋅避雷器。為保護主變壓器中性點絕緣，在主變110KV側(cè)中性點裝設氧化鋅避雷器。待設計變電在廠房四角安裝25米左右的避雷針，這里避雷針的選擇是由折線法計算出的。避雷針的保護范圍足夠覆蓋整個變電站。9接地網(wǎng)設計變電站要有可靠的的接地保護裝置用來滿足防雷保護的要求，所以就要要敷設一個統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)堅強合理的接地網(wǎng)，然后再在避雷器和避雷針下面加設接地體。按照設計規(guī)程，待設計變電站接地網(wǎng)應當由扁鋼水平連接，埋入地下0.6-0.8m處，其面積大體與變電站的面積相同。已知變電站所在地區(qū)土壤電阻率為100 ，則接地網(wǎng)的總的接地電阻為： ，符合要求本變電站敷設已水平接地體為主，輔以垂直接地極的人工接地網(wǎng)，水平接地帶用 熱鍍鋅扁鋼，垂直接地極用熱鍍鋅角鋼，主接線地網(wǎng)外緣閉合。在建筑物四周設環(huán)形接地網(wǎng)，地下連接處埋設一垂直接地極組成的集中接地裝置。10結(jié)論本次畢業(yè)設計論文中主要談到了：待設計變電站的原始基礎(chǔ)資料綜合數(shù)據(jù)分析、負荷計算及主變壓器選擇、電氣主接線的設計、變電站短路電流計算、主要電氣設備選擇與校驗、變電站的過電壓保護、防雷保護、接地保護等。首先根據(jù)變電站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行負荷計算和近遠期負荷分析，確定主要電氣設備變壓器的負荷容量，選擇主變壓器型號為SFSZQ7-40000/100。緊接著就是選擇好變電站電氣一次主接線形式，待設計的變電站擁有三個電壓等級，分別是110kV,10kV，35Kv,這里通過全局考慮和工程上的慣例，我選擇了與之相對應的內(nèi)橋接線和單母線二分段接線，這樣不僅給設計帶來方便，也無需占用大面積的城市土地，造價也會相應的降下來。其次就是對電氣主接線等值電抗圖的短路電流計算，分別選擇四個典型位置，計算其短路電流和沖擊電流幅值，通過短路電流篩選斷路器、隔離開關(guān)、避雷器、互感器、架空線、電纜等電氣設備以及其必要的設備校驗。然后就是重要的配電裝置的選擇，由于是全室內(nèi)變電站，對于110kV部分選擇現(xiàn)在常見的全封閉組合電器（GIS），型號IGIS-2000-40N，而低壓側(cè)選擇成套電氣柜，35kV選擇型號為KYN-40.5(Z)的電氣柜，10 kV選擇型號為KYN-12(Z)的電氣柜。再就是變電站的防雷設計，由于是室內(nèi)變電站，除了必要的進線處，變壓器處安裝避雷器和可靠接地之外，廠房屋頂還得安裝避雷針，這是建筑物防雷擊的不可或缺的措施。另外，對于低壓側(cè)母線，要安裝無功補償裝置用來調(diào)節(jié)無功功率，進而達到電壓的穩(wěn)定目的。本設計也顯示了一些不足之處，整個設計只是按照變電站的工程設計的規(guī)范來做的，沒有切實考慮實際過程中所遇到的各種具體問題。11總結(jié)與體會通過這三個月的畢業(yè)設計，我對變電站的電氣一次部分設計有了更加深刻的了解和認識，對自己以后所要研究的方向和從事的行業(yè)確定了更加清晰的目標。首先，本人前期積極查找相關(guān)文獻資料，去圖書館借閱相關(guān)設計書籍和圖紙集，力求從總體上把握好整個設計。本次對變電站的設計，使我比較全面的了解了電力系統(tǒng)，特別是變電站里的各種電氣設備，也基本掌握了各種電氣設備參數(shù)的意義和型號的辨別。此外就是熟悉了變電站自最初的原始資料分析，至最后的防雷保護接地保護的整個流程，對電氣一次部分設計有更加理性的認識和感性的認識，最后就是對工程設計軟件AUTOCAD有了進一步的操縱，CAD軟件是我們電力設計行業(yè)最重要的軟件之一，作為將來從事電力行業(yè)的人，熟練掌握它是最基本要求。同樣，我在里面也尋找出了自己的不足，也使自己所學的專業(yè)知識得以進一步鞏固。還體會到了作為一個電氣設計者，在設計中的面對的困難如何化解。受益匪淺的同時，本設計依舊還存在有些不完美的部分，一是主要涉及的變電站內(nèi)部電氣部分的設計減少了，沒有涉及電氣二次部分，二是在變電站設計上沒有表現(xiàn)其所謂的智能方式。 12謝辭本次畢業(yè)設計能夠順利完成，除了自己的勤勤懇懇的日復一日的做設計外，還必須得感謝那些給予我支持和鼓勵的人，他們在我此次畢業(yè)設計完成中起到了不可磨滅的作用。首先，我必須得感謝帶我的畢業(yè)設計的老師，親切和藹，每周的畢業(yè)設計答疑她總是準時參加，有的時候還帶著病，面對我們許許多多各種各樣的問題，她總是很耐心地給我們說，不僅解除了我們心中的疑惑，也從陶老師那里學到了不少知識，受益匪淺。再者就是感謝一同做畢業(yè)設計的同學們，當老師不能及時解決我們心中的難題的時候，尋找周邊的同學，要求幫助，往往會得到意想不到的效果，我們可能會遇到相似的問題，在暫時無法解決的情況下，我們總是會經(jīng)歷一番熱烈的討論，這樣一來不僅迅速的化解了腦中的疑問，也鞏固了我們對知識的掌握，增進了同學之間的友誼。再次對指導我順利完成畢業(yè)設計的老師表示衷心感謝！13參考文獻1 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分M.北京:中國電力出版社.20092 賈沛義.35110kV無人值班變電所典型方案設計M. 北京:中國電力出版社.20013 電力工程設計手冊M.北京:中國電力出版社M.19984 劉天琪等.電力系統(tǒng)分析理論（第二版）M.北京：科學出版社.20115 郭琳.發(fā)電廠電氣部分課程設計M.北京:中國電力出版社M.20096 劉振亞等.國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設備M.北京:中國電力出版社.20097 戴玉松等.高電壓技術(shù)M.重慶:重慶大學出版社.2002附錄1 短路電流計算書系統(tǒng)的等值電抗圖如下：圖1(1) 各繞組電抗計算 （2） 各阻抗標幺值計算，基準容量 則 變壓器： 架空線： (3)各短路點短路電流計算1) 當 處發(fā)生短路，經(jīng)過阻抗等效