1、發電廠電氣部分課程設計報告110kV 降壓變電站電氣主接線設計姓名：譚飛翔 班級： 0314405學號：引言課程設計是在完成專業課學習后實現培養目標的一個重要教學環節， 也是對 我們所學知識綜合運用的一次測試。 通過課程設計初步提高自身綜合素質和工程 實踐能力 , 使所學的知識得到進一步鞏固和升華。 同時也對培養我們的敬業品德、 獨立工作、獨立思考、理論聯系實際作風具有深遠的影響。根據設計任務書的要求，本次設計為 110kV 變電站電氣主接線的初步設計， 并繪制電氣主接線圖。 該變電站設有兩臺主變壓器， 站內主接線分為 110kV、35kV 和10kV三個電壓等級。110KV電壓等級采用雙母分

2、段線接線，35KV電壓等級采 用雙母接線，10KV電壓等級采用單母線分段接線。本次設計中進行了電氣主接線的設計、 短路電流計算、 主要電氣設備選擇及 校驗（包括斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、母線、熔斷器等） 、 各電壓等級配電裝置設計。本設計以35110kV變電所設計規范、供配電系統設計規范、35 110kV高壓配電裝置設計規范等規范規程為依據，設計的內容符合國家有關經 濟技術政策，所選設備全部為國家推薦的新型產品，技術先進、運行可靠、經濟 合理。目錄電氣主接線方案設計電氣主接線方案設計原則及要求電氣主接線方案設計原則電氣主接線的基本要求主接線方案設計各電壓等級主接線方案選擇與論證

3、 接線圖示例和總接線圖主變壓器的選擇主變壓器的選擇主變壓器的臺數及容量的確定原則主變壓器臺數及容量的確定臺數的確定 容量的確定 主變壓器型號的確定短路電流的計算短路計算的意義、規定與步驟短路計算的意義短路計算的規定短路計算的步驟短路點的選擇及計算短路點的選擇等值網絡圖計算各元件電抗值短路計算114 電氣設備的選擇15電氣設備的選擇原則15斷路器15斷路器選擇原則15斷路器的選擇16隔離開關16隔離開關選擇原則16隔離開關的選擇16母線選擇17母線材料選擇17母線截面積的選擇17按長期發熱允許電流選擇171920總結體會 參考文獻1 電氣主接線方案設計電氣主接線方案設計原則及要求電氣主接線方案設

4、計原則(1) 考慮變電站在電力系統的地位和作用變電站在電力系統中的地位和作用是決定主接線的主要因素。 變電站是樞紐 變電站、地區變電站、終端變電站、企業變電站還是分支變電站，由于它們在電 力系統中的地位和作用不同， 對主接線的可靠性、 靈活性、經濟性的要求也不同。(2) 考慮負荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響對一、二級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一、二級負荷不間斷供電；三級負荷一般只需一個電源供電。(3) 考慮主變臺數對主接線的影響變電站主變的容量和臺數， 對變電站主接線的選擇將產生直接的影響。 通常 對大型變電站，由于其傳輸容量大，對供電可靠性高，因

5、此，其對主接線的可靠 性、靈活性的要求也高。 而容量小的變電站， 其傳輸容量小，對主接線的可靠性、 靈活性要求低。(4) 考慮備用量的有無和大小對主接線的影響 發、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障 停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據備用容量的有無而有所不同， 例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時是否 允許切除線路、變壓器的數量等，都直接影響主接線的形式。電氣主接線的基本要求變電站電氣主接線應根據變電站在電力系統的地位， 變電站的規劃容量， 負 荷性質線路變壓器的連接、 元件總數等條件確定。 并應綜合考慮供電可靠性、 運

6、行靈活、操作檢修方便、投資節約和便于過度或擴建等要求。評價主接線可靠性的標志如下：(1) 斷路器檢修時是否影響供電；(2) 線路、斷路器、母線故障和檢修時， 停運線路的回數和停運時間的長短， 以及能否保證對重要用戶的供電；(3) 變電站全部停電的可能性。主接線的靈活性有以下幾方面的要求：(1) 調度靈活，操作方便?？伸`活的投入和切除變壓器、線路，調配電源和 負荷；能夠滿足系統在正常、事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。(2) 檢修安全?？煞奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電器保護設備，進行安全 檢修，且不影響對用戶的供電。(3) 擴建方便。隨著電力事業的發展，往往需要對已經投運的變電站進行擴 建，

7、從變壓器直至饋線數均有擴建的可能。 所以，在設計主接線時， 應留有余地， 應能容易地從初期過度到終期接線， 使在擴建時， 無論一次和二次設備改造量最 小?？煽啃院挽`活性是主接線設計中在技術方面的要求，它與經濟性之間往往發 生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導致投資增加。所以，兩者必須綜合 考慮，在滿足技術要求前提下，做到經濟合理。主接線方案設計各電壓等級主接線方案選擇及論證1 、110kV 電壓等級側，擬定方案選擇雙母接線和雙母分段接線，其中雙母接 線供電可靠， 通過兩組母線隔離開關的倒換操作， 可以輪換檢修一組母線而不致 使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復供電，其接線復雜，器件較多，

8、投資 相對較大。雙母分段接線， 其供電可靠性高， 當一段母線發生故障后， 備用母線可以繼 續供電， 從而恢復供電， 更好的保證該變電站站用電、 后續重要負荷以及后續變 電站的供電可靠性，雖然接線相對比較復雜，器件較多，使得投資有所增加，但 是該種接線的優點是顯然的， 任何時候都有備用母線， 有較高的可靠性和靈活性。對于該設計中， 后續有一級負荷供電， 且后續出線回路較多因而必須保證其供電的可靠性，所以雙母分段接線方式要優于雙母接線，故在110kV側選擇雙母分段接線方式。2 、 35kV 電壓等級側，擬定方案選擇單母分段帶旁路接線和雙母接線，其中 單母分段帶旁路接線極大的提高了供電可靠性， 但是

9、這樣的接線增加了一臺旁路 斷路器的投資。操作靈活，接線簡單，易于實施。雙母接線中， 供電可靠性相比之下要高很多， 調度靈活， 各個電源和各回路 可以任意分配到某一組母線上， 能靈活適應電力系統中各種運行方式調度和潮流 變化的需要， 擴建方便， 向雙母線左右任何方向擴建， 均不會影響兩組母線的電 源和負荷自由組合的分配。 雙母接線方式， 兩條母線互為備用， 和其他接線方式 相比較，雖然接線稍顯復雜， 投資也有所增加， 但其運行的可靠性和靈活性大為 提高。對于該設計中，35kV側出線回路多，并且有一類負荷，所以必須保證供電 可靠性高；同時根據發電廠電氣部分第四版教材在 35-60kV 出線數超過

10、8 回的，也采用雙母接線方式，故在 35kV側選擇雙母接線。3 、 10kV 電壓等級側，擬定方案選擇單母接線和單母分段接線，其中單母接 線的突出優點是：接線簡單，操作方便，設備少，經濟性好，母線易于延伸，擴 建方便，但是它的缺點也是顯然的，其供電可靠性差，調度不方便，電源只能并 列運行，不能分列運行，且線路側短路時，有較大的短路電流。單母分段接線中，其接線簡單，操作方便，擴建方便，分段斷路器正常工作 時，可投入也可斷開。斷開時，兩段母線供電互不影響。任一分段母線或母線隔 離開關故障或檢修時， 連接在該段母線上回路都將停電。 同時根據發電廠電氣 部分第四版教材所述：變電站有兩臺主變壓器時的6-

11、10kV配電網中，也適合采用單母分段接線。對于該設計中， 兩種方案比較之下， 單母分段接線的優越性更高， 更適合本 設計的需要，從以上分析中，證明了該方案的可行性。故在 10kV側選擇單母分 段接線。本次設計任務書：1、系統容量S= 42MVA 110kV電源距離為70km, Xd*= , 35kV系統有 10回出線，每回最大負荷3MW,距離35km其中1回線路接一類負荷，并設1 回備用線路。、10kV出線8回，每回最大負荷；設2回備用線路；輸送距離25km 、負荷同時率；功率因數；站用電率忽略不計； 、變電所位置海拔400m年平均氣溫23度，最高溫度40度根據原始資料，此變電站有三個電壓等級

12、： 110kV/35kV/10kV, 故可初選三相 三繞組變壓器， 根據變電站與系統連接的系統圖知， 變電站有兩條進線， 為保證 供電可靠性，可裝設兩臺主變壓器。選擇接線方案如下：110kV 電壓等級側選擇雙母分段接線， 35kV 電壓等級側選擇雙母接線， 10kV 電壓等級側選擇單母分段接線。接線圖示例和總接線圖1、110kV側：雙母分段接線圖2、35kV側：雙母接線圖 3、10kV側：單母分段接線圖2 主變壓器的選擇變壓器是主要電氣設備之一， 其擔負著變換網確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供在確保安全可靠供電的基礎上， 確定變壓器的主變壓器的選擇在各種電壓等級的變電站中， 絡電壓，進行

13、電力傳輸的重要任務。 電和網絡經濟運行的保證。 因此， 經濟容量，提高網絡的經濟運行素質將具有明顯的經濟意義。主變壓器的臺數及容量的確定原則主變壓器的容量、臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。它的確定 除依據傳遞容量基本原始資料外，還應根據電力系統 5-10 年發展規劃、輸送功 率大小、饋線回路數、 電壓等級以及接入系統的緊密程度等因素， 進行綜合分析 和合理選擇。為此，在選擇發電廠主變壓器時，應遵循以下原則：(1) 發電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有 10%的裕度。(2) 發電機全部投入運行時，在滿足發電機電壓供電的日最小負荷，并扣除 廠用負荷后，主變壓器應能將發電機電壓母線

14、上的剩余有功和無功容量送入系統。(3) 發電機電壓母線上接有 2 臺或以上的主變壓器時，當其中容量最大的一 臺因故退出運行時，其他主變壓器應能輸送母線剩余功率的 70%以上。(4) 聯絡變壓器容量應能滿足兩種電壓網絡在各種不同的運行方式下有功功 率和無功功率的交換。主變壓器臺數及容量的確定臺數的確定根據發電廠電氣部分 ，為保證供電的可靠性，避免一臺主變壓器故障或 檢修時影響對用戶供電， 變電所一般裝設兩臺主變壓器為宜。 本變電站出線較多， 所供負荷中有一類負荷， 根據在電網中的地位、 容量及出線規模， 在設計中裝設 2臺同型號等容量的主變壓器以保障可靠供電。容量的確定35kV 側的負荷為30M

15、W/10kV側的負荷為12MWV總的負荷為42MW根據發 電廠電氣部分主變壓器容量應根據 5-10年的發展進行規劃、輸出功率大小、 饋線回路數、電壓等級以及接入系統的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇，并應考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。對裝設2臺變壓器的變電所，每臺變壓器額定容量一般按下式選擇：Sn三FM為變電所最大負荷。這樣，當一臺變壓器停用時，可保證對 60%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力 40%則可保證對70%-80%負荷的供電。由于一般電網變電所大約有 25%的非重 要負荷，因此采用Sn=對變電所保證重要負荷來說多數是可行的。所以Sn= X（30+12）=。考慮到

16、在實際運行生產中的經濟、規范，便于維護、調試以及安裝檢修，本 變電站所選擇相同型號的2臺主變壓器，單臺變壓器的容量為。主變壓器型號的確定110kV、35kV側采用丫型接線，中性點直接接地；10kV側采用？型接線。SFS7-31500/110。綜合以上分析，根據設計理論原則，本站采用的變壓器為無激勵調壓三相三繞組 變壓器，設計計算容量為 29400kVA查閱電氣設備實用手冊上冊確定主變 型號為：型號額定容量（kVA）額定電壓（kV）空載損耗（kW負載損耗（kW高壓中壓低壓高一中高低中一低SFS7-31500/11031500110351046175SFS7-31500/110變壓器參數如下表:外

17、形尺寸阻抗電壓（）連接組別軌距橫向/縱向高一中高低中一低YN,ynO, d11（長X寬X高，mn）6700X4700X 59003 短路電流的計算短路計算的意義、規定與步驟短路計算的意義在發電廠和變電站的電氣設計中， 短路電流計算是其中的一個重要環節。 其 計算的目的主要有以下幾方面：(1) 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需 要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。(2) 在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、 可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如： 計算某一時刻的短路電流有效值， 用以校驗開

18、關設備的開斷能力和確定電抗器的 電抗值； 計算短路后較長時間短路電流有效值， 用以校驗設備的熱穩定； 計算短 路電流沖擊值，用以校驗設備動穩定。(3) 在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相相對 地的安全距離。短路計算的規定(1) 電力系統中所有電源均在額定負載下運行。(2) 所有同步電機都具有自動調整勵磁裝置(包括強行勵磁) 。(3) 短路發生在短路電流為最大值時的瞬間。(4) 所有電源的電動勢相位角相等。(5) 應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。 對異步電動機的作用， 僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考 慮。短路計算的步驟(1

19、) 選擇計算短路點。(2) 畫等值網絡圖。 首先去掉系統中的所有分支、線路電容、各元件的電阻。 選取基準容量Sb和基準電壓Ub (一般取各級的平均電壓)。 將各元件的電抗換算為同一基準值的標幺值的標幺電抗。 繪制等值網絡圖，并將各元件電抗統一編號。(3) 化簡等值網絡：為計算不同短路點的短路值，需將等值網絡分別化簡為 以短路點為中心的輻射形等值網絡， 并求出各電源與短路點之間的電抗， 即轉移 電抗 Xnd 。(4) 求計算電抗 Xjs。(5) 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標幺值(運算曲線只作 到 Xjs=)。計算無限大容量(或Xjs > 3)的電源供給的短路電流周期分量。計

20、算短路電流周期分量有名值和短路容量。短路點的選擇及計算短路點的選擇凡是需要選擇電氣設備地方都需要選擇短路點， 需要進行對比的地方也要選 擇短路點。 本次設計對短路電流計算采用標么值計算， 只計算三相短路電流， 共計算 5 個短路點，即 d1,d2,d 3,d4,d5。等值網絡圖等值電路圖計算電路圖計算各元件電抗值1、系統電抗標么值 : Sj=100MVA Se=42000kVA 2、110KV進線標么值(雙回進線)L=70km r= Q /km, Uj=115kV,3、主變高壓側電抗標么值：查電氣設備實用手冊上冊變壓器技術數據，得:將U1%、U2%、U3%的值及Se=, Sj 100MVA代入

21、電氣設計手冊變壓得:器電抗標么值計算公式 X*d Ud%/100 Sj/Se ,4、10kV側線路阻抗標么值:L=25km r= Q/km, Uj=X* X Sj/U：得:5、35kV側線路阻抗標么值:L=35km r= Q/km, Uj=37kV得:短路計算設 U=U、S=100MVA1、d1 點短路：UP=115Kv因為：Xjs >3所以：1： l1* I2*10.1077基準電流：ISj1T三相短路電流：I1" = I* "全電流最大有效值：I ch1= I 1"110X(MVA2、d2點短路：LP=d1點短路:9.258Ij1=X 沖擊電流:=x 短

22、路容量:=100p V3 115ch1= I1" =X (kA)1 = U3U pl 1" =f3 X因為：Xjs >3所以:基準電流:_ sj2=LJ3UpV3 10.5100三相短路電流:=I *" lj2=X 沖擊電流:ch2= I 2 =X(kA)全電流最大有效值:I ch2=I 2 =X短路容量:2 =73UpI 2=J3 X10X (MVAd3 點短路：Up=37kV因為：Xjs >3所以：基準電流：ISj3 .J3Up三相短路電流：I3 = I* 全電流最大有效值：I ch3= I 3Ij3=X 沖擊電流:=X短路容量:3、10073 3

23、7ch3= I 3 =X(kA)=血 pl 3 =J3 X35 X (MVA4、d4 點短路：U=37kV因為：Xjs >3所以:基準電流:100三相短路電流：I4 = I*4 Ij4=X 沖擊電流:ch4= I 4=X ( kA)全電流最大有效值:I ch4= I 4 =X短路容量:=屁 pI 4 =73 X35 X (MVA>35、d5點短路:因為：Xjs所以:基準電流:100三相短路電流:5 = I * ij5=x 沖擊電流:ch5= I 5 =X ( kA)全電流最大有效值:I ch5= I 5 =X短路容量:X 10X (MVA4 電氣設備的選擇電氣設備的選擇原則導體和電

24、器的選擇是變電所設計的主要內容之一，正確地選擇設備是使電氣 主接線和配電裝置達到安全、經濟的重要條件。同時應滿足正常運行、檢修、短 路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發展的需要。斷路器斷路器選擇原則斷路器型式的選擇， 除需滿足各項技術條件和環境條件外， 還考慮便于安裝 調試和運行維護， 并經技術經濟比較后才能確定。 根據我國當前制造情況， 電壓 6 - 220kV的電網一般選用少油斷路器，斷路器選擇的具體技術條件如下：(1) 電壓：3-1)ug(電網工作電壓)< un(2) 電流：(最大持續工作電流 )WI n3-2)I dt W I kd(3) 開斷電流：3-3)式中： I dt 斷路

25、器實際開斷時間 t 秒的短路電流周期分量；I kd 斷路器的額定開斷電流。(4) 動穩定：3-4)i ch W i max式中： i ch 斷路器極限通過電流峰值；imax三相短路電流沖擊值。(5)熱穩定:(3-5)I Jtdz< I t2t式中：18穩態三相短路電流;其中：tdz tz 0.05 2，由和短路電流計算時間t，可從發電廠電氣部分課程設計參考資料第112頁，查短路電流周期分量等值時間t,從而計算 出 tdz。斷路器選擇根據如下條件選擇斷路器: 電壓：Ug（電網工作電壓）Un 電流：Igmax （最大持續工作電流）J，各回路的Ig max見表。各斷路器的選擇結果見下表:表3-

26、3斷路器的型號及參數性能指標位置型號額定電壓（KV）額定電流（A）額定斷開電流（KA動穩定電流（KA）熱穩定電流（KA）固有分閘時間（S）合閘時間（S）變壓器110KV側OF Pl-110110125080(3)<變壓器35KV側HB35361250258025(3)35KV出線側HB35361250258025(3)變壓器10KV側HB-1010125040100(3)10KV出線側ZN4-10C10600(4)隔離開關隔離開關選擇原則隔離開關是高壓開關的一種，因為沒有專門的滅弧裝置，所以不能切斷負荷 電流和短路電流。但是它有明顯的斷開點，可以有效的隔離電源，通常與斷路器 配合使用。隔

27、離開關型式的選擇，其技術條件與斷路器相同，應根據配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合的技術經濟比較，然后確定。其選擇的技術條件與斷路器選擇的技術條件相同。隔離開關的選擇根據如下條件選擇隔離開關： 電壓： Ug （電網工作電壓 ） U n電流：Igmax （最大持續工作電流）In，各回路的Ig max見表。各隔離開關的選擇結果見下表：開關編號型號額定電壓(KV)額定電流(A)動穩定電流(KA)熱穩定電流(s)(KA)110KV 側GW2-1101106005014(5)35KV變壓器側GW4-3535100080(4)35KV出線側GW8-353540015(5)母線選擇變電所屋內屋外配電

28、裝置的主母線、變壓器電氣設備與配電裝置母線之間的 連接導線統稱為母線。選擇配電裝置中的母線主要考慮： 母線的材料、母線截面 形狀、母線截面積的大小、校驗母線的動穩定和熱穩定。母線材料選擇配電裝置母線的材料有銅、鋁、鋁合金。銅的電阻率低，機械強度大，抗腐 蝕性強，用途廣，是很好的母線材料。但是銅的儲量不多，價值較貴，因此銅母 線只用于空氣中含腐蝕性氣體的屋外配電裝置。鋁的電阻率為銅的倍，密度為銅 的30%而且儲量多價值也低，因此在屋內屋外配電裝置中廣泛采用鋁母線或鋁 合金母線。在機械強度要求較高的情況下使用銅母線 。母線截面積的選擇按長期發熱允許電流選擇Klal > I gmax各種電壓等

29、級的配電裝置中，主母線和下引線以及臨時裝設的母線， 一般均 按長期發熱允許電流選擇截面積。因此，必須滿足在正常運行中，通過母線的最 大長期工作電流不應大于母線的長期發熱允許電流，即：(3-15)al式中：I al 相應于環境溫度為 25oC及母線放置方式時母線的長期允許電流。I gmax通過母線的最大長期工作電流。溫度修正系數KJ( al )/( al 0)0 0為母線的額定溫度，通常00=250C,0為母線安裝地點的實際環境溫度,0 al為母線的長期允許溫度，通常0 al=7O0G(1)110KV 母線選擇 由表可知110KV母線中I gmax=KIal=X 252=>=I gmax所以選25X 3的矩形鋁母線截面積為75mm平放I ai=252A(2)35KV 母線選擇 由表可知35KV母線中IgmaFKIal=X 632=>=Igmax所以選50X 3矩形鋁母線截面積為250mm平放I a =632A (3)10KV 母線選擇 由表可知