1、本科畢業論文發電廠設計上海電力學院 施春迎第一章 主變及所用變的選擇第一節 主變壓器的選擇一、負荷統計分析1、35kV 側P2 1max / cos 21 P21maxQ1max=100002 / 0.852 100002= 6197.44K varP2Q2max=2 max / cos 2 2 P2 2 max=100002 / 0.852 100002 = 6197.44K varP2Q3max =3 max / cos 2 3 P2 3 max=60002 / 0.852 60002= 3718.47K varP2Q4max =4 max / cos 2 4 P2 4 max=60002

2、 / 0.802 60002= 4500K varP2Q5max =5 max / cos 2 5 P2 5 max=60002 / 0.802 60002= 4500K var0 P35 =P1max+P2max+P3max+P4max+P5max=10000+10000+6000+6000+6000=38000(KW) 0 Q35 =Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max =6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500=25113.35（KVar） S35MAX = P352 max + Q352 max = 380002 + 25113.352

3、=45548.66（KVA）Cos 35 =P35 max =38000=0.8345548.66S35MAX考慮到負荷的同時率，35kV 側最大負荷應為：S35MAX=S35MAX 35 =45548.660.85=38716.36(KVA)2、10kV 側:P2 1max / cos 21 P21maxQ1max=25002 / 0.852 25002 =1549.36K varP2 2 max / cos 2 2 P2 2 maxQ2max =20002 / 0.852 20002 =1239.49K varP23 max / cos 2 3 P2 3 maxQ3max =15002/

4、0.80215002=1125K varP2Q4max =4 max / cos 2 4 P2 4 max=20002 / 0.852 20002=1239.49K varP25 max / cos 2 5 P2 5 maxQ5max =20002 / 0.802 20002=1500K varP2Q6max =6 max / cos 2 6 P2 6 max=10002/ 0.85210002= 619.74K varP27 max / cos 2 7 P2 7 maxQ7max =10002 / 0.802 10002= 750K varP2Q8max =8 max / cos 28 P2

5、8 max=10002/ 0.85210002= 620K varP2Q9max =9 max / cos 2 9 P2 9 max=15002/ 0.80215002=1125K varP2 10 max / cos 210 P210 maxQ10max = 15002 / 0.852 15002 = 929.62K varP10 =P1max+P2max+P3max+P4max+P5max+ P6max+P7max+P8max+P9max+P10max=2500+2000+1500+2000+2000+1000+1000+1000+1500+150016000（KW）Q10 = Q1max

6、+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max+Q6max+Q7max+Q8max+Q9max+Q10max=1549.36+1239.49+1125+1239.49+1500+619.74+750+620+1125+929.62=10697.7 （KVar）S10MAX= P102 max + Q102 max = 160002 +10697.72 =19246.84（KVA）Cos10=P10=16000=0.83S10MAX19246.84考慮到負荷的同時率，10kV 側最大負荷應為：=S10MAX =S10MAX1019246.840.85=16359.81(KVA)3、110kV

7、側:S110MAX= (P35+P)2 + (Q35+ Q)235 max10 max1035 max10 max10= (38000 0.85 +16000 0.85)2 + (25113.35 0.85 +10697.7 0.85)2=55076(KVA)考慮到負荷的同時率，110kV 側最大負荷應為：110=550760.85=46815(KVA)S110MAX = S110MAX二、主變臺數的確定根據35-110kV 變電所設計規范3.1.2 條規定“在有一、二級負荷的變電所宜裝 設兩臺及以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側電力網取得足夠容量的備用電源時， 可裝設一臺主變壓器?！比?、主

8、變容量的確定：根據35-110kV 變電所設計規范3.1.3 條規定“裝有兩臺及以上主變壓器的變電 所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于 60的全部負荷，并應保證用戶的 一、二級負荷?！惫时驹O計滿足兩個條件：1、兩臺總容量SS110MAX2、S（6075）S110MAX本變電所按建成后 5 年進行規劃，預計負荷年增長率為 5%，因此： SS110MAX （1+m）t=46815（1+0.05）5=59749(KVA)式中 t 為規劃年限，m 為增長率S=60%S0.659749=35849.4(KVA)查產品目錄，選擇兩臺變壓器容量一樣，每臺容量為 40000KVA。四、主變型式 1、

9、優先考慮選三相變壓器依設計原則，只要不受運輸條件限制，應優先考慮三相變壓器。該變電所主變壓 器為 110kV 降壓變，單臺容量不大（40000KVA），不會受到運輸條件限制，故選用三 相變壓器。2、具有三個電壓等級S35MAX / S110MAX 38716.36/468150.830.15S10MAX / S110MAX 16359.81/468150.350.15根據35-110kV 變電所設計規范3.1.4 條規定“具有三種電壓的變電所，如通 過主變壓器各側線圈的功率均達該變壓器容量的 15以上，主變壓器宜采用三線圈變 壓器?！鄙鲜鰞墒骄笥?15，故選擇主變為三圈變壓器3、本設計 11

10、0kV 主網電壓采用中性點直接接地方式（大電流接地系統），而中壓電網 為 35kV（采用小電流接地系統）由于中性點具有不同的接地方式，而自耦變壓器高低 壓側之間有電的直接聯系，要求高、低壓繞組的中性點運行方式須一致，所以本所不宜采用自耦變壓器，選擇普通的三繞組變壓器。 4、容量比由上述計算可知：主變壓器額定為 40000KVA，35kV 側負荷占主變容量的 97， 大于 50，為滿足 35kV 側負荷的要求與需要，故 35kV 側容量取 100的額定容量。 10kV 側負荷占額定容量的 41，小于 50，故 10kV 側繞組容量取 50。從以上分 析得出主變壓器各繞組的容量比為 100/100

11、/50。5、調壓方式的選擇根據35-110kV 變電所設計規范3.1.5 條規定“變壓器的有載調壓是改善電壓質 量，減少電壓波動的有效手段，對電力系統，一般要求 110kV 及以下變電所至少采用 一級有載調壓變壓器?！倍驹O計 110kV 變電所 110kV 及 35kV 側負有化工廠、變電所、 醫院等重要負荷，對電能的質量和可靠性的要求較高，為保證連續供電和滿足對電能 質量的要求，并能隨時調壓，擴大調壓幅度而不引起電網的波動，故應采用有有載調 壓方式的變壓器，以滿足供電要求。6、中性點接地方式的確定 中性點直接接地系統主要優點是發生三相短路時，未故障相對地電壓不升高，因此，電網中設備各相對地

12、絕緣水平取決于相電壓，使電網的造價在絕緣方面的投資越低， 當電壓越高，其經濟效益越明顯，因此我國規定電壓大于或等于 110kV 的系統采用中 性點直接接地。本變電站為終端變，中性點是否接地，由系統決定，所以在中性點加 隔離刀閘接地。6.1 35kV 系統： IcUN l=35(40 + 40 +302+302 +302)26(A)350350由電氣專業資料可知：當 35kV 系統對地電容電流大于等于 10A，應采用中性點經消 弧線圈接地，所以本所 35kV 系統中性點采用經消弧線圈接地。6.2 10kV 系統 架空線：Ic1 U350Nl1 =電纜線：Ic20.1UN10 (252 +15 +

13、 20 +15 + 6 2 + 20 2 +152) 5.2(A) 350l 2=0.110(102+5+102)=45(A)Ic Ic1+Ic2=5.2+45=50.2(A)由于Ic 30A，由電氣專業資料可知：當 10kV 系統對地電容電流大于 30A，中 性點必須接地，本所 10kV 系統對地電容電流大于 30A，因此中性點需采用經接地變壓器接地。6.3 接地變選擇： SU3Ic10350.2869.49KVA因此選擇接地變壓器為 S1000KVA（Y/Yn11）額定電 壓 組 合聯結阻抗空載空載損負載損型 號電壓電流容量高壓低壓標號耗（KW耗（KW）()()S91000KVA10kV0

14、.4kV,yn114.50.71.7010.301000/107、接線組別 電氣設計手冊規定：變壓器繞組的連接方式必須與系統電壓相位一致，否則不能并列運行。由于 110kV 系統采用中性點直接接地，35kV 系統采用中性點經消弧線圈接地， 10kV 系統采用中性點經接地變壓器接地，故主變的接線方式采用 Y0/Yn011 8、繞組排列方式 由原始資料可知，變電所主要是從高壓側向中壓側供電為主，向低壓側供電為輔。 因此選擇降壓結構，能夠滿足降壓要求，主要根據的依據的電力系統分析，其繞組 排列方式如下圖所示：0 中 高 根據以上分析結果，最終選擇型號如下：SFSZ740000/110，其型號意義及技

15、術參 數如下：S F S Z 7 40000 / 110高壓繞組額定電壓等級：110kV額定容量：40000KVA性能水平代號有載調壓方式繞組數：三繞組 冷卻方式：風冷 相數：三相外形尺寸：818050506160mm 總重量：86.5 噸 參考價格：100.3 萬元第二節 所用變選擇為保證所用電的可靠性，采用兩臺所用變互為備用，分別接于兩臺主變的兩組 10kV 母線上，互為暗備用。一般選主變容量的（0.10.5）為其容量，考慮到用電負荷不大，本設計以 0.1 來選擇，采用 Y/Yn0 接線組別單臺所用變容量 S 所N=0.1SN0.18000080（KVA）查產品目錄，選所用變型號為980/

16、10，裝于室內其主要技術參數如下：額定電 壓 組 合聯結阻抗空載空載損負載損型 號電壓電流容量高壓低壓標號耗（KW）耗（KW）()()S980KVA10kV0.4kV,yn041.80.241.2580/10外形尺寸：12107001370mm總重量：0.595 噸參考價格:1.173 萬元第三節 消弧線圈的選擇一、經上述計算，35kV 中性點電容電流Ic 26A10A，采用中性點經消弧線圈接地1、根據額定電壓選：UNU.n =35kV2、補償容量：Q K IC U N 1.352635709.3（KVA）333、安裝位置選擇： 按設計規程：在選擇安裝位置時，在任何形式下，大部分電網不得失去消

17、弧線圈的補償，應盡量避免整個電網只裝一臺消弧線圈，并且不應將多臺消弧線圈 集中安裝在一處。本設計選擇一臺 XDJ275/35 及一臺 XDJ550/35 消弧線圈， 兩臺消弧線圈并聯在主變 35kV 側中性點側。4、調諧值和分接頭選定 消弧線圈各分接頭補償電流值如表：消弧線圈型號分 接 頭12345序號XDJ550/35實 際 補12.514.917.72125償 電 流XDJ275/356.27.38.710.512.5（A）550KVar 的消弧線圈選 III 檔，實際補償電流為 17.7A275KVar 的消弧線圈選 IV 檔，實際補償電流為 10.5A總補償電流 IL17.7+10.5

18、28.2（A）26A脫諧度IC I L26 28.20.0858.5%，其10，滿足要求26IC中性點位移電壓 U0Ubd0.8U 8.11%U 15%Ud 2+ 20.052 + (0.085)2式中：Ubd 消弧線圈投入前電網的不對稱電壓，一般為 0.8%U ；d 阻尼率，35kV 及以下架空線取 0.05； 脫諧度因此選擇上述分接頭是合適的。二、無功補償電容的選擇35kV 采用分散補償，電容裝在下一級線路內10kV 采用集中補償，為了實現無功分壓，就地平衡的原則，改善電網的功率因數， 保證 10kV 側電壓正常，所以需在本所 10kV 母線上裝設電容補償裝置，以補償無功， 并把功率因數提

19、高到Cos = 0.9 ，其負荷所需補償的最大容性無功量為QP10（tg 10.1 tg 10.2 ）16000 tg (arcCos0.831)tg (arcCos0.9)3002.9（KVar）式中P10母線上最大有功負荷tg 10.1 補償前的最大功率因數tg 10.2 補償后的最小功率因數10kV 電容器一般接成星形，查常用高低壓電器手冊，選用 BGF-11/ 3 -100-1型電容器，其型號意義如下：B G F 11 / 3 - 100 - 1單相 額定容量：100 KVar額定電壓：UN=11/ 3 kV紙膜復合介質浸漬劑：G 表示苯甲基礎油 并聯電容器其額定容量為 100KVar

20、,UN=11/ 3 kV，標算電容 C7.89 F ，則每相并聯個數n 30023100.9 =10 ，故并聯 10 只 BGF-11/ 3 -100-1 型電容器，分別接于 10kvI、II 段母線上，即每段母線每相并聯 5 只電容器。第二章 電氣主接線的確定第一節 電氣主接線選擇主接線設計依據：35-110kV 變電所設計規范有以下幾條規定0 3.2.1 條：變電所的主接線，應根據變電所在電力網中的地位、出線回路數、設備 特點及負荷性質等條件確定。并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修 方便、節約投資和便于擴建等要求。 0 3.2.2 條 當能滿足運行要求時，變電所高壓側宜采用斷路器較少或不

21、用斷路器的 接線。 0 3.2.3 條 35110kV 線路為兩回及以下時，宜采用撟形、線路變壓器組或線路分 支接線。超過兩回時，宜采用擴大撟形、單母線的接線。3563kV 線路 為 8 回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV 線路為 6 回及以上時， 宜采用雙母線接線。第3.2.4條 在采用單母線、分段單母線或雙母線的 35110kV 主接線中，當不允許停 電檢修斷路器時，可設置旁路設施。一、110kV 主接線的選擇：從原始資料可知，110kV 母線有 2 回進線，2 回出線。根據設計規范第 3.2.3 條規定， 主接線若采用雙母線，必然供電可靠性較高，但占地大、投資大、操作易出差錯，故

22、不考 慮；外橋接線雖然設備少，但線路沒有跨越功率，倒閘操作很不方便，亦不考慮?，F采用 以下二種主接線進行比較：即內橋接線、單母線分段，分析表如下頁。從以下分析可知,1、雖然內橋接線經濟性優于單母分段，但可靠性、靈活性均不如單 母線分段。從原始資料可知，本變電所是終端變，兩回進線，只有兩回出線，且 110kV 側 為雙電源雙回線供電，采用分段單母線接線其供電可靠性基本能滿足要求，為了倒閘操作 方便，同時提高本設計的經濟性，考慮長期發展，應以單母線分段接線能基本滿足要求。本變電所回路不多，且電源側為雙回路供電，不用增設旁路母線。 其接線簡圖如下頁：內橋接線單母線分段1、當出線開關檢修時，線路需要較

23、1、當一段母線發生故障時，分斷斷可長時間停電，影響線路供電路器自動將故障切除，保證正常2、運行方式改變，對橋開關的繼電母線不間斷供電靠保護整定不利2、當出線開關檢修，該回路停電性3、橋開關檢修時，兩個回路解列運3、繼電保護簡化，動作可靠性高行1、線路停電時，操作簡單，主變停1、任一臺開關檢修或故障，操作都靈電時，操作復雜，需動作兩臺開較簡單，且操作過程不影響其它活關，影響一回路的暫時運行出線正常運行性 2、可以擴建，擴建后接線型式發生2、擴建裕度大，容易擴建變化0 1、共用三臺開關，10 臺隔離刀閘， 共用五臺開關，10 臺隔離刀閘，投 濟 投資較小資較大0 2、占地面積較小 0 變壓器停電檢

24、修時，如1 主變檢 主變檢修時，斷開相應的 DL 及拉 0 修，需斷開 DL1 及 DL3，拉開 G1， 開相應刀閘即可，不會影響線路的 操1 變才能檢修，需要線路投入， 運行作則配合上 DL1 及 DL3線110kV 主接線圖如下：出110kV 110KV II分段 DL二、35kV 母線接線的選擇 #1#235kV 共有 5 回出線，有三路負荷采用雙回路供電，依設計規范第 3.2.3 條規定，可采 用雙母線或單母分段式接線，35kV 出線雙回出線較多，變電所 C、變電所 D 應有其它進線， 若采用雙母線設備多，投資大，繼電保護復雜，倒閘操作易出現誤操作，故單母線分段已 滿足要求，而重要負荷

25、已有雙回路供電，故不用增設旁路母線。接線簡圖如下：ACDBCD35kVM35kVM分段 DL#1#2三、10kV 母線接線選擇10kV 側通常采用單母線或單母線分段接線，單母線雖使用設備少，經濟性好，但可 靠性差，本變電所 10kV 有化工廠等重要負荷，且出線多，故采用單母線分段接線，可靠 性較好，操作方便，重要負荷已有雙回線，故不考慮設置旁路母線，綜上所述：本變電所最終選用單母分段。接線簡圖站如下：站站電電電配配配ABDEACE10kVM 10kVM分段 DL#1#2變電站主接線簡圖如下：線出110kVM分段 DL#110kVM分段 DL110kVM#210kVM35kVM 變電所 A 變電

26、所 C 變電所 D I 化工廠 I 分段 DL 變電所 B 變電所 C 變電所 D 化工廠35kVM配 配 配 配電 電 電 電站 站 站 站AI B D EI配 配 配電 電 電站 站 站AII CEII煉油廠II第三章 短路電流計算第一節 短路電流計算的目的及一般規定一、短路電流計算目的 1、選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，確定某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，為了保證各種電器設備和導體在正常運行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要用短路電流進行校驗。 3、在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件

27、校驗軟導線的相間和相對地安全距離。 4、在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時短路電流為依據。二、短路電流計算的一般規定 1、驗算導體和電器的動、熱穩定及電器開斷電流所用的短路電流、應按工程的設計手冊規劃的容量計算、并考慮電力系統 510 年的發展。 2、接線方式應按可能發生最大短路電流和正常接線方式，而不能按切換中可能出現的運行方式。 3、選擇導體和電器中的短路電流，在電氣連接的電網中，應考慮電容補償裝置的充放電電流的影響。 4、選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點應選擇在正常接線方式時，Id 最大的點，對帶電抗器的 610kV 出線應計算兩點，電抗器前和電抗器后的 I

28、d。 短路時，導體和電器的動穩定、熱穩定及電器開斷電流一般按三相電流驗算，若 有更嚴重的按更嚴重的條件計算。三、短路電流計算方法：實用短路電流計算法運算曲線法假設：正常工作時，三相系統對稱運行；所有電源的電動勢相位角相同；系統中的同步和異步電機均為理想電機；電力系統中各元件磁路不飽和；短路發生在短路電流為最大值瞬間；不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；除計算短路電流的衰減時間常數外，元件的電阻不考慮；元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數誤差和調整范圍；輸電線路電容略去不計。計算說明書一、短路電流計算短路點選擇 短路點選擇（只選擇六點） 1、最大運行方式時，在 110kV 母線上發生三相

29、短路 d1 2、最大運行方式時，在 35kV 母線上發生三相短路 d2 3、最大運行方式時，在 10kV 母線上發生三相短路 d34、最大運行方式時，在 10kV 配電站 B 線路末端發生三相短路 d4 5、最小運行方式時，在 10kV 配電站 B 線路末端發生兩相短路 d5 6、最小運行方式時，在 10kV 配電站 B 線路首端發生兩相短路 d6二、短路點選擇示意圖（詳見后面一頁圖） 三、繪制次暫態等值電路，用標么值計算，選擇基準值j 100MVA，j av，I B =S， X B =U2BBSB3U B1、125發電機組：F125/0.85147.06（KVA）*3*X d S j0.18

30、100=0.12SF147.06U K% S j0.1051002、150變壓器：2*4*1500.07SB3、100KM 長線路：5*6* 0.4 1002100 0.3 1154、80KM 長線路：7*8* 0.4 802100 0.24 1155、U*1發電機：最大運行方式 9*S j1000.05SD max2000最小運行方式 10*S j100=0.06SD min1800短路點選擇示意圖2125MWGGCSDmax=2000MVA*=U*=113.8KV*=SDmIN=1800MVAcos=0.85xd=0.182150MVATTUK%=10.513.8/121100KM110k

31、v80KMd1(3)110kV35kV d2(3) d3(3)10kVd6(3)d4(3)d5(2)Pmax=2000KW cos=0.85 L=15KM配電站 B將計算結果標注于等值電路圖中GGC1390.120.120.062T4T0.070.07560.30.3780.240.24d1(3)110kVd2(3)11130.260.261214d.3(3)0.160.1635kV10kVd6(3)305.44d4(3)d5(2)配電站 B本設計選SB 40000KVA40MVAU d高低 % =17 ，U d高中% =10.5，U d中低 % = 6.5 ，則X I % =1 (U d高低

32、 % +U d高中% U d中低 % )=1 (17+10.56.5)=10.522X II % =1(U d中低 % +U d高中% U d高低 % )=1(6.5+10.517)=022X III % =1(U d高低 % +U d中低 % U d高中% )= 1(17+6.510.5)=6.522110.5100U K % S j7、主變 110kV 側計算電抗11*13*1000.2640SB16.5100U K % S j0.16主變 10kV 側計算電抗12*14*10040SB最大運行方式：兩臺發電機組滿載，110kV 線路雙回運行，主變并列運行 最小運行方式：Sd min =1

33、800MVA ，125MW 發電機組、150MVA 變壓器各停一臺,100KM線路單回線運行用運算曲線法：（一）最大運行方式下，在 110kV 母線上發生 d1 點三相短路時， d1 點三相短路的等值簡化網絡如圖（a）（b）（C）：GGCGCGC1390.120.120.052415160.070.070.250.055181960.940.190.30.378170.120.240.24d1d1d1(a)(b)(c)X15*（*+2*+5*）/（3*+4*+6*）（0.12+0.07+0.3）/（0.12+0.07+0.3）=0.25X16*8*0.05X17*7*/8*0.24/0.240

34、.12則：X18*X15*+X17*+X15*X17*X16*0.25+0.12+0.25X19*X16*+X17*+X16*00.1205 0.94X17*X15*0.05+0.12+0.0500.1225 0.191、發電廠對 110kV 側短路電流求計算電抗 Xjs.18*0.94250 / 0.852.76100查汽輪發電機運算曲線，由 t=0s,t=4s 和 Xjs.18*2.76 得I *（0s）0.39I *（4s）0.392則次暫態短路電流I 0.39250 / 0.850.576（KA）3 115則I 0.392250 / 0.850.579（KA）11532、等值系統側對

35、110kV 母線短路電流Xjs.19*0.192000/1003.83.451 100I I 0.139115 2.64（KA）3、d1 點短路電流I 0.576+2.643.216（KA）I 0.579+2.643.219（KA）（二）最大運行方式下，在 35kV 母線上發生 d2 點三相短路時，d2 點三相短路的等值簡化網絡如圖（a）（b）（c）（d）：GGCGCGCGC1390.120.120.0516151624150.250.050.250.050.070.075624250.30.3171.750.35780.12230.240.240.251113220.260.26d20.13d2d2d2(a)(b)(c)(d)主變 35kV 側計算電抗11(10.5 + 6.5 17.5) 1002