10KW变电站课程设计报告书

. . . . .课程设计报告书课程名称：发电厂变电站电气设备课题名称：35KV企业变电所电气部分初步设计系部名称：专业班级：学生：学生学号：指导老师： 2010年5 月 日至2010年5月 日前 言变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。经过两年的系统理论知识的学习，与各种实习操作，还有老师精心培育下，我们对电力系统各部分有了初步的认识与了解。在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读中小型变电所实用设计手册、电力工程电气设计手册电气一次部分、发电厂变电站电气设备和电力系统继电保护以与电力系统分析等参考书籍，在指导老师的指导下，经过周密的计算，完成了此次课程设计。设计容由以下：第一部分：设计任务书；第二部分：35/10KV降压变压所初步设计说明书（主接线部分）；第三部分：35/10KV降压变电所的计算书；第四部分：变电所电气主接线图和所用电路图；两周的课程设计，使我了解设计的要求与设计容，更加深刻了解课本中的容，使知识与理论相结合，使基础知识与实际操作紧密联系。尤其对主接线，电气设备以与电力系统的选择方法进一步掌握。由于水平所限，设计书中难免出现错误和不妥之处，希望指正。目 录前言第一篇任务书（5）第二篇 设计说明书（5）第一章 概述 （5）第二章 电气主接线设计方案 （6）第一节 主接线的设计原则 （6）第二节 主接线的设计和论证（8）一、单母线接线（8）二、单母线分段接线（8）三 、双母线接线 （8）四、外桥型接线（11）五、桥型接线（12）六、结论（12）第三章 主变台数和容量的选择 （12）一、主变台数的选择 （12）二、主变容量的确定（12）三、主变压器接线形式的选择（13）第四章 所用变的选择和所用电的设计 （14）第五章 短路电流计算 （15）第六章 电气设备的选择 （17）一、一般原则（17）二、技术条件（17）三、环境条件（19）四、环境保护（19）第三篇 计算书（21）一、主变容量的计算（21）二、 短路电流的计算 （21）致 （24）参考资料 （24 ）附录I电气主接线图第一篇 任务书一 、设计要求1、建立工程设计的正确观点，掌握电力系统设计基本原则和方法；2、培养独立思考、解决问题的能力；3、学习使用工程设计手册和其他参考书的能力；学习撰写工程设计说明书。二 、原始资料1、某企业为保证供电需求，要求设计一座35KV降压变电所，以10KV电缆给各车间供电，一次设计并建成。2、距本变电所6Km处有一系统变电所，由该变电所用35KV双回路架空线路向待定设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计的变电所高压母线上的短路功率为1000MVA 。3、待设计的变电所10KV无电源，考虑以后装设的组电容器，提高功率因素，故要求预留两个间隔。4、本变电所10KV母线到各个车间均用电缆供电，其中一号车间和二号车间为一类负荷，其余为三类负荷，Tmax=4000h ，各馈线负荷如表11序号 车间名称 计算用有功功率（kw） 计算用无功功率（kvar） 1 一号车间 1046 471 2 二号车间 735 487 3 破碎车间 808 572 4 配料车间 1000 491 5 成型车间 920 276 6 液压站 1350 297 7 出料车间 737 496 8 其他 931 675（表11）5、所用电的主要负荷见表12序号名称额定容量（KW）功率因数（cos）安装台数工作台数备注1一号引风机200.8811周期性负荷2二号引风机4.50.8511经常性负荷3三号引风机2.70.8811经常性负荷4配电装置通风1.10.7922周期性负荷5交流焊机10.50.511周期性负荷6检修试验用电130.811经常性负荷7备用电0.960.6911经常性负荷8应急照明负荷14经常性负荷9生活水泵等用电10经常性负荷（表12）6、环境条件（1）当地最热月平均最高温度29.9c，极端最低温度-5.9c，最热月地面0.8m处土壤平均26.7c ，电缆出线净距100mm。（2）当地海拔高度507.4m。雷暴日数36.9日/年：无空气污染，变电所地处在P500m的黄土上。三、设计任务1 、设计本变电所的主电路，论证设计方案是最佳方案，选择主变压器的容量和台数；2 、设计本变电所的自用电路，选择自用变压器的容量和台数；3 、计算短路电流；4、选择断路器和隔离开关；四、设计成果1 、设计说明书和计算书各一份2 、主电路和所用电路图各一份第二篇 设计说明书第一章 概述一、 设计依据根据设计任务书给出的条件。二、 设计原则 1、 要遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，特别是应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。 2、 要根据国家规、标准与有关规定，结合工程的不同性质不同要求，要实行资源的综合利用，要节约能源、水源，要保护环境，要节约用地并合理使用劳动力，要立足于自力更生。三、 变电站建设的必要性与规模 1、 变电站建设的必要性为了加强企业供电可靠性，减少线路损耗，适应日益增长的负荷发展需要，35KV变电所的选址于距离一电力系统变电所6KV处，其近邻工厂，其主要供电对象是企业的各个车间，这样设计减小了供电半径，供电线损大幅下降，供电量增加，适应现代化建设与发展的需要，有利于企业的经济发展。2、 本工程建设规模（1）、企业变电站为35kV/10kv降压变电站，该类变电站一般为无人职守的综合自动化站，容量为2*6300千伏安，企业变电站安装两台S7-6300/35主变压器，35kV为单母线接线。 （2）、企业变电站选址在企业附近，地势平缓，海拔高度507.4m，气象条件见任务书的环境条件。 10kV采用屋配电装置，电缆出线,10kV电空器室外布置。第二章 电气主接线设计方案电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变电站、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装备的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器，线路和断路器等电气设备的数量和连接方式与可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用户是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。第一节 主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准则，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便， 尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。一、主接线的设计依据 1、系统备用容量大小（1） 运行备用容量不宜少于8-10%，以适应负荷突变，机组检修和事故停运等情况的调频需要。（2） 装有两台与以上的变压器的变电所，当其中一台事故断开时，其余主变压器的容量应保证该变电所60%70%的全部负荷，在计与过负荷能力后的允许时间，应保证车间的一、二级负荷供电。二、主接线的基本要求电气主接线设计应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求，其具体要求如下：1、可靠性 研究可靠性应该重视国外长期运行的实践经验和定性分析，要考虑发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用、所采用的设备的可靠性以与结合一次设备和相应的二次部分在运行中的可靠性进行综合分析。其具体要求如下：（1） 断路器检修时不应影响供电。系统有重要负荷，应能保证安全、可靠的供电。（2）断路器或母线故障以与母线检修时，尽量减少停运出线回数与停电时间，并且要保证全部一级负荷和部分二级负荷的供电。（3） 尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。防止系统因为某设备出现故障而导致系统解裂。（4） 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2、灵活性主接线应满足在调度、检修与扩建时的灵活要求。从系统的长远规划来设计，应满足灵活性要求。（1）调度时应该可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以与特殊运行方式以与特殊运行方式下的系统调度要求。（2） 检修时可以方便地停运断路器、母线与其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对车间的供电。（3） 扩建时可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停运时间最短的情况下，投入新装机组，变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作最少。3、经济性主接线满足可靠性，灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）主接线应力求简单，经节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。（2） 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。（3）要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。（4）如能满足系统的安全运行与继电保护要求，35kV与其以下终端或分支变电所可采用简易电器。（5） 占地面积少：主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。（6）电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加的电能损失。第二节 主接线的设计和论证依据变电站的性质可选择单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、外桥型接线、桥型接线、五种主接线方案，下面逐一论证其接线的利弊。一、 单母线接线单母线接线的特点是每一回线路均经过一台断路器和隔离开关接于一组母线上。优点：（1）、接线简单清晰、设备少、操作方便。（2）、投资少，便于扩建和采用成套配电装置缺点：(1)、 可靠性和灵活性较差。任一元件（母线与母线隔离开关等）故障或检修均需使整个配电装置停电。(2)、 单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。适用围：单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，一般用于6-220kV系统中，出线回路较少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。二、单母线分段接线2.1、用隔离开关分段的单母线接线这种界限实际上仍属不分段的单母线接线，只是将单母线截成两个分段，其间用分段隔离开关连接起来。这样做的好处是两段母线可以轮流检修，缩小了检修母线时的停电围，即检修任一段母线时，只需断开与该段母线连接的引出线和电源回路拉开分段隔离开关，另一段母线仍可继续运行。但是，若两个电源取并列运行方式，则当某段母线故障时，所有电源开关都将自动跳闸，全部装置仍需短时停电，需待用分段隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线段的供电。可见，采用隔离开关分段的单母线接线较之不分段的单母线，可以缩小母线检修或故障时的停电围。2.2、用断路器分段的单母线接线用隔离开关分段的单母线接线，虽然可以缩小母线检修或故障时的停电围，但当母线故障时，仍会短时全停电，需待分段隔离开关拉开后，才能恢复非故障母线段的运行，这对于重要用户而言是不允许的。如采用断路器分段的单母线接线，并将重要用户采用分别接于不同母线段的双回路供电，足可以克服上诉缺点。 对用断路器分段的单母线的评价为:2.21 优点： A.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。B.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。C.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。D.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。2.22 缺点： A.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。B.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。单母线分段接线与单母线接线相比提高了供电可靠性和灵活性。但是，当电源容量较大、出线数目较多时，其缺点更加明显。因此，单母线分段接线用于：（1）电压为610KV时，出线回路数为6回与以上，每段母线容量不超过25MW；否则，回路数过多时，影响供电可靠性。（2）电压为3563KV时，出线回路数为48回为宜。（3）电压为110220KV时，出线回路数为34回为宜。2.3、单母线分段带旁路母线的接线为克服出线断路器检修时该回路必须停电的缺点，可采用增设旁路母线的方法。当母线回路数不多时，旁路断路器利用率不高，可与分段断路器合用，并有以下两种接线形式。（1） 分段断路器兼作旁路断路器接线。（2） 旁路断路器兼作分段断路器接线。优点：单母分段带旁路接线与单母分段相比，带来的唯一好处就是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。单母线分段带旁路接线，主要用于电压为610KV出线较多而且对重要负荷供电的装置中；35KV与以上有重要联络线路或较多重要用户时也采用。单母线分段接线，虽然缩小了母线或母线隔离开关检修或故障时的停电围，在一定程度上提高了供电可靠性，但在母线或母线隔离开关检修期间，连接在该段母线上的所有回路都将长时间停电，这一缺点，对于重要的变电站和用户是不允许的。三 、双母线接线 优缺点分析：（1）可靠性高。可轮流检修母线而不影响正常供电。当采用一组母线工作、一组母线备用方式运行时，需要检修工作母线，可将工作母线转换为备用状态后，便可进行母线停电检修工作；检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电；工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电；可利用母联断路器代替引出线断路器工作，使引出线断路器检修期间能继续向负荷供电。（2）灵活性好。为了克服上述单母线分段接线的缺点，发展了双母线接线。按每一回路所连接的断路器数目不同，双母线接线有单断路器双母线接线、双断路器双母线接线、一台半断路器接线（因两个回路共用三台断路器，又称二分之三接线）三种基本形式。后两种又称双重连接的接线，意即一个回路与两台断路器相连接，在超高压配电装置中被日益广泛地采用。3.1、单断路器双母线接线：单断路器双母线接线器是双母线接线中最基本的接线形式。它具有两组结构一样的母线，每一回路都经一台断路器、两组隔离开关分别连接到两组母线上，两组母线之间通过母联断路器来实现联络。双母线接线有两种运行方式，一种运行方式是一组母线工作，一组母线备用，母联断路器在正常运行时是断开的；另一种运行方式是两组母线同时工作，母联断路器在正常运行时是接通的，这时每一回路都固定连接于某一组母线上运行，故亦称固定连接运行方式。这两种运行方式在供电可靠性方面有所差异，当母线短路时，前者将短时全部停电；后者母线继电保护动作，只断开故障母线上电源回路的断路器和母联断路器，并不会使另一组母线中断工作。1）单断路器双母线接线的优点： 双母线接线有更高的可靠性，表现在以下几方面:A检修任一段母线时，可不中断供电，即通过倒闸操作将进出线回路都切换至其中一组母线上工作，便可检修另一组母线。B检修任一母线隔离开关时，只需停运该回路。C母线发生故障后，能迅速恢复供电。D线路断路器拒动时或不允许操作时，可经一定的操作顺序使母联断路器串入该线路代替线路断路器工作，而后用母联断路器切除该线路。E.检修任一回路断路时，可用装接“跨条”的方法，避免该线路长期停电。F.便于试验。在个别回路需要单独进行试验时，可将该回路单独接至一组母线上隔离起来进行。G.调度灵活。各个电源和出线可以任意分配到某一组母线上，因而可以灵活地适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化。H.扩建方便，且在扩建施工时不需停电。由于双母线具有上述优点，被广泛用于10一220kV出线回路较多且有重要负荷的配电装置中。2）单断路器双母线接线的缺点：A.接线较复杂，且在倒母线过程中把隔离开关当作操作电器使用，容易发生误操作事故。B.工作母线短路时，在切换母线的过程中仍要短时停电。C.检修线路断路器时要中断对用户的供电，这对重要用户来说是不允许的。D.于单母线接线相比，双母线接线的母线长，隔离开关数目倍增，这将使配电装置结构复杂，占地面积增大，投资明显增加。双母线接线比单母线分段接线的供电可靠性高、运行灵活，但投资也明显增大，因此，只有当进出线回路数较多、母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求尽快恢复送电、母线和母线隔离开关检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求等情况下，才采用双母线接线方式。3.2、双断路器双母线接线双断路器双母线这种接线，每回路接有两台断路器，采取双母线同时运行的方式。双断路器双母线接线的优点是:A.任何一组母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时都不会造成停电。B.任何一台断路器检修时都不需停电。C.任一电源或出线可方便地在母线上配置，运行灵活，能很好地适应调度要求，有利于系统潮流的合理分布和电力系统运行的稳定。D.隔离开关只用于检修时隔离电源，不作为操作电器，因而减少了误操作的可能性。双断路器双母线接线的主要缺点是投入使用的断路器大多，设备投资大，配电装置占地面积和维护工作量都相应地增大了许多，故在220KV与以下配电装置中很少采用。但随着电力系统容量的增大，输电距离的增加，出于对系统运行稳定性的考虑，这种接线在330KV与以上超高压变电站中的应用将日益广泛。3.3、“一台半”断路器接线“一台半”断路器这种接线的特点是在两组母线之间串联装设三台断路器，于两台断路器间引接一个回路，由于回路数与断路器台数之比为2：3，固称为一台半断路器接线或二分之三接线。这种接线的正常运行方式是所有断路器都接通，双母线同时工作。一台半断路器接线的优点是：A. 检修任一台断路器时，都不会造成任何回路停电，也不需进行切换操作。B. 线路发生故障时，只是该回路被切除，装置的其他元件仍继续工作。C. 当一组母线停电检修时，只需断开与其连接的断路器与隔离开关即可，任何回路都不需作切换操作。D. 母线发生故障时，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路都不会停电。E.操作方便、安全。隔离开关仅作隔离电源用，不易产生误操作。断路器检修时，倒闸操作的工作量少，不必像双母线带旁路接线那样要进行复杂的操作，而是能够断开待检修的断路器与其两侧隔离开关就可以了，也不需要调整更改继电保护整定值。F.正常时两组母线和全部断路器都投入工作，每串断路器互相连接形成多环状接线供电，所以，运行调度非常灵活。G.与双母线带旁路母线接线和双断路器双母线接线相比，一台半断路器接线所需的开关电器数量少，配电装置结构简单，占地面积小，投资也相应减少。缺点就是二次线和继电保护比较复杂，投资较大。另外，为提高运行可靠性，防止同名回路同时停电，一般采用交替布置的原则：重要的同名回路交替接入不同侧母线；同名回路接到不同串上；把电源与引出线接到同一串上，这样布置，可避免联络断路器检修时，因同名回路串的母线侧断路器故障，使同一侧母线的同名回路一起断开。同时，为使一台半断路器接线优点更突出，接线至少应有三个串连母线才能形成多环接线，可靠性更高。一台半断路器接线，目前在国、外已较广泛实用于大型发电厂和变电站的330500KV的配电装置中。当进出线回路数为6回与以上，并在电力系统中占重要地位时，宜采用一个半断路器接线。四、外桥型接线外桥接线，桥回路置于线路断路器外侧，变压器经断路器和隔离开关接至桥接电，而线路支路只经隔离开关与桥接点相连。外桥接线的特点为:（1） 变压器操作方便。如变压器发生故障时，仅故障变压器回路的断路器自动跳闸，其余三回路可继续工作，并保持相互的联系。（2） 线路投入与切除时，操作复杂。如线路检修或故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电。（3） 桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电，在实际接线中可采用设桥型接线来解决这个问题。外桥接线适用于两回进线、两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。五、桥型接线桥接线，桥回路置于线路断路器侧（靠变压器侧），此时线路经断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而变压器支路只经隔离开关与桥接电相连，是非独立单元。桥接线的特点：（1）线路操作方便。如线路发生故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回线路可继续工作，并保持相互的联系。（2）正常运行时变压器操作复杂。（3）桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系；同时，出线断路器故障或检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外桥型接线来提高运行灵活性。桥接线适用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中。桥形接线具有接线简单清晰、设备少、造价低、易于发展成为单母线分段或双母线接线，为节省投资，在发电厂或变电站建设初期，可先采用桥形接线，并预留位置，随着发展逐步建成单母线分段或双母线接线。六、结论通过分析比较，五种接线方式中采用无母线型桥接线作为35KV侧接线方式较之其它四种为好，由于本次设计为35kV变电站，考虑到供电可靠性和经济性的需要，在10kV进线侧采用单母线分段的接线方式。第三章 主变台数和容量的选择一、主变台数的选择 在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。35110KV变电所设计规规定，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台与以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于 60-70%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。 正确选择变压器的台数，对实现系统安全经济和合理供电具有重要意义。目前一般的选择原则是：一般用户装设12台变压器；为了提高供电可靠性，对于、级用户，可设置两台变压器，防止一台主变压器故障或检修时影响整个变电所的供电，所以本所选用两台主变压器，互为备用，当一台变压器故障检修时由另一台主变压器承担全部负荷的75%，保证了正常供电。根据原始资料，本所主变压器配置两台。 二、主变容量的确定1、 主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。2、 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计与过负荷能力后的允许时间，应保证用户的一级和二级负荷供电，保证供电可靠性。 3、 同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。4、装有两台变压器的变电站，采用暗备用方式，当其中一台主变因事故断开，另一台主变的容量应满足全部负荷的70%，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证80%负荷供电。三、主变压器接线形式的选择1、变压器绕组的连接方式 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相一致，否则不能并列运行。该变电所有二个电压等级，所以选用双绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形三角形，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV与以上电压，变压器绕组都采用星形连接，35KV亦采用星形连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35KV以下电压，变压器绕组都采用三角形连接。由于35KV采用星形连接方式与220KV、110KV系统的线电压相位角为零度（相位12点），这样当电压为22011035KV，高、中压为自耦变压器连接时，变压器的第三绕组加接线方式就不能三角形连接，否则就不能与现有35KV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星形连接的变压器。变压器采用绕组连接方式有D和Y，我国35KV采用Y连接，35KV以下电压的变压器有国标Y/d11、Y/Y0等变电所选用主变的连接组别为Y/d11连接方式。故本次设计的变电所选用主变的连接组别为YN/d11型。2、冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。本次设计选择的是小容量变压器，故采用自然风冷却方式。3、调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：无激励调压，调整围通常在5%以；另一种是有载调压，调整围可达30%，设置有载调压的原则如下：3.31 对于220KV与以上的降压变压器，反接在电网电压可能有较大变化的情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。当电力系统运行确有需要时，在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。3.32对于110KV与以上的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。3.33接于出力变化大的发电厂的主变压器，或接于时而为送端，时而为受端母线上的发电厂联络变压器，一般采用有载调压方式。普通型的变压器调压围小，仅为5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。故本次设计选用主变的调压方式为有载调压。4.4 变压器中性点接地方式和中性点设计电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。电力网中性点的接地方式有：a.中性点非直接接地 b.中性点经消弧线圈接地c.中性点经高阻抗接地 d.中性点直接接地4、结论综合以上分析，结合技术分析对比与经济可靠性分析对比，本所宜采用SZ9-6300/35型三相双绕组有载调压变压器，其容量以与技术参数如下：主变容量： = 6300KVA型号： 三相双绕组有载调压降压变压器 阻抗电压： 7.0%联接组别： Y/-11台数： 两台第四章 所用变的选择和所用电的设计所用变的设计应以设计任务书为依据，结合工程具体的特点设计所用变的接线方式，因变电站在电力系统中所处的地位，设备复杂程度（电压等级和级次，主变压器形式、容量与补偿设备有无等）以与电网特性而定。而所用变压器和所用配电装置的布置，则常结合变电站重要电工构建物的布置来确定。一般有重要负荷的大型变电所，380220V系统采用单母线分段接线，两台所用变压器各接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分段开关设有自动投入装置。每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供电，在另一台所用变压器故障或检修停电时，工作着的所用变压器还能担负另一段母线上的重要负荷，以保证变电所正常运行。一、用电电源和引接原则如下（1）当变电所有低压母线时，优先考虑由低压母线引接所用电源；（2）当本所一次系统发生故障时，其它系统应不受波与；（3）由主变压器低绕组引接所用电源时，引接线应十分可靠，避免发生短路使低压绕组承受极大的机械应力；二、所用变接线一般原则（1）一般采用一台工作变压器接一段母线；（2）除去只要求一个所用电源的一般变电所外；（3）其他变电所均要求安装两台以上所用工作变压器；（4）低压10KV母线可采用分段母线分别向两台所用变压器提供电源，以获得较高的可靠性；故所用变设在10KV侧，所用变压器选择两台S9100/10型所用变压器。第五章 短路电流计算一、概 述在电力系统中运行的电器设备，在其运行中都必须考虑到会发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时最危险的故障是各种形式的短路，它会破坏电力系统对用户正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统中的严重故障，所谓短路，是指一切属于不正常运行的相与相间或相与地间发生通路的情况。在35、10KV的电力系统中，可能发生短路有三相、两相、两相接地和单相接地的故障，其中三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样，仍属对称状态，其他类型的短路是不对称短路。电力系统中常发生的单相接地短路占大多数，二相短路较少，三相短路就更少了。三相短路虽然很少发生，但其后果最为严重，应引起足够的重视。因此本次采用三相短路来计算短路电流，并检测电气设备的稳定性。二、短路电流计算的目的短路问题是电力技术的基本问题之一。短路电流与其电动力效应和分效应，短路时的电力的降低，是电气结线方案比较，电气设备和载流导线选择、接地计算以与继电保护选择和整定等的基础。在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其短路电流计算的目的主要有以下几方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确实某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需要进行必要的短路计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断电流能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时短路电流为依据。（4）接地装置的设计，也需要短路电流。三、一般规定1、 验算导体和电器动稳定性热稳定性与电器开断电流，应按本规程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5-10年）。确定短路电流时，应先按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2、 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3、 选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点对带电抗器的6-10kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点，应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。4、 导体和电器的动稳定、热稳定以与电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统中与自耦变压器回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。四、短路的物理量短路电流的周期分量、非周期分量、短路全电流、短路冲击电流和稳态电流。1、正常工作时，三相系统对称运行；2、所有电源的电动势相位角一样；3、电力系统中各元件的磁路不饱和；4、电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧；5、短路发生在短路电流为最大的一瞬间；6、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；7、原件的计算参数都取额定值，不考虑参数的误差和调整围；8、输电电缆线的电容略去不计；五、短路电流计算的步骤1、在已知短路容量时：Sd=1000MVA 选基准容量Si=100MVAUi=Uav=1.05UN2、短路点与系统之间电抗标幺值计算： =Si/Sd3、变压器电抗标幺值计算: =(U%/100) (Si/Sd)4、短路电流基准值计算：Ii=Si/（ Vp）5、短路点周期分量有效标幺值计算： =l/ 6、三相短路电流有效值计算： =IdIj7、三相短路冲击电流计算： =2.558、三相短路最大： =1.52 9、由于计算设为无限容量系统：暂态短路电流I=I，三相短路稳态电流： =10、短路容量计算：Sd=d第六章 电气设备的选择一、一般原则1、 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；2、 应按当地环境条件校核；3、 应力求技术先进和经济合理；4、 与整个工程的建设标准应协调一致；5、 同类设备应尽量减少品种；6、 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。二、技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1、 长期工作条件 1） 电压选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即UmaxUg 2) 电流选用的电器额定电流I N不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig即I NIg由于变压器短路时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。 3） 机械负荷所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。电器机械荷载的安全系数，由制造部门在产品制造中统一考虑。2、 短路稳定条件 1） 校验的一般原则电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统与自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。 2） 短路的热稳定条件：It2tQdtQdt在计算时间t秒，短路电流的热效应（kA2s）Itt秒设备允许通过的热稳定电流时间(s)tjs = 继电器保护装置后备保护动作时间（tb）+ 断路器全分闸时间（tdo） 3) 短路的动稳定条件：ichidf IchIdfich短路冲击电流峰值（kA）Ich短路全电流有效值（kA）idf电器允许的极限通过电流峰值（kA）Idf电器允许的极限通过电流有效值（kA）3、 绝缘水平电器的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选用电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算选用适当的过电压保护设备。三、环境条件1、 温度按交流高压电器在长期工作时的发热（GB-763-74的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40（但不高于+60）时，每增高+1，建议额定电流减少1.8%；当低于+40，每降低+1建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不超过额定电流的20%。2、 日照屋外高压电器在日照影响下将产生附加温升。但高压电器的发热试验是在避免直射的条件下进行的。如果制造部门未能提出产品在日照下额定载流量下降的数据，在设计中可暂按电器额定电流的80%选择设备。3、 风速一般高压电器可在风速不大于35m/s的环境下使用。4、 冰雪在积雪和覆冰严重的地区，应采取措施防止冰串冻结引起瓷件绝缘对地闪络。5、 湿度选择电器的湿度，应采用当地相对湿度最高月份的平均相对湿度。6、 污秽污秽地区各种污物对电器设备的危害，取决于污秽物质的导电性、吸水性、附着力、数量、比重与距物源的距离和气象条件。7、环境保护选用电器尚应注意电器对周围环境的影响。1、电磁干扰频率大于10kHz的无线电干扰主要来自电器的电流电压突变和电晕放电。35kV不考虑。2、噪音为了减少噪音对工作场所和附近居民区的影响所选高压电器在运行中或操作时产生的噪音，在距电器2 m处不应大于下列水平：连续性噪音水平： 85 dB非连续性噪音水平： 屋90 dB 屋外110 dB8、 海拔电器的一般使用条件为海拔高度不超过1000m。海拔超过1000m的地区称为高原地区。对安装在海拔高度超过1000m地区的电器外绝缘一般应予加强，可选用高原产品或选用外绝缘提高一级产品。9、 地震地震对电器的影响主要是地震波的频率和地震振动的加速度。第七章 变电站的防雷保护7.1 变电站对直击雷的的防护变电站对直击雷防护主要措施是装设避雷针或避雷线，并配以良好的接地体。根据高压配电装置技术规程规定：第70条 独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针与其接地装置与道路或出入口等的距离不宜超过，否则应采取均压措施，或铺设砾石或沥青地面第71条 与以下的配电装置架构和房顶不宜装设避雷针。第72条 配电装置，在土壤电阻率不大于的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。第78条 变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器,应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。第80条 大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置。第83条 连接的三绕组变压器的绕组，如有开路运行的可能，应采用防止静电感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只阀型避雷器。7.1.1 装设避雷针（线）的原则1.所保护对象均应在避雷针（线）的保护围之。2.防止避雷针（线）现在受到雷击时对保护对象的闪络（即反击）。此类放电现象不但会在避雷针（线）与被保护对象之间的空气中发生，而且还会在它们的地下接地装置间发生。一旦出现反击，高电位就将加到被保护对象（如电器设备）上。因此，防止反击与保护围同样重要。也就是说，被保护对象既要在保护围，又不会发生避雷针（线）对它们的反击，这样避雷针（线）的保护才是可靠的（运行经验表明，100个变电所每年发生绕击和反击约0.3次）。出于对反击问题的考虑，避雷针按安装方式可分为独立式避雷针和架构式避雷针两种。a独立式避雷针由于避雷针的引雷作用，当雷击避雷针时，雷电流经避雷针与其接地体流入。为了防止避雷针对被保护对象发生反击，避雷针与被保护对象之间的空气间隙应具有足够的距离，两者接地体之间的间距也应具有足够的距离。b 架构式避雷针对于35kV与以上的配电装置，由于电气设备的绝缘水平较高，在土壤电阻率不太高（不大于1000m）的地区，不易发生反击，可采用架构式避雷针，即把避雷针装于配电装的架构上，这样可以节省投资，也便于布置。接闪器引下线接地装置图7.1 直击雷防护装置的组成架构式避雷针同样需要考虑防止反击问题。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度。同时此架构应就近埋设辅助接地装置，此接地装置与变电所接地网的连接点离主变压器接地装置与变电所接地网的连接点之间的距离不应小于。这样雷击避雷器时，在避雷针接地装置上产生的高电位电压波，沿接地网向变压器连接点传播过程中逐渐衰减，到达变压器接地点时才不会造成对变压器的反击。7.1.2 直击雷防护装置的原理对直击雷的防护措施是让雷电在人为设置的直击雷防护装置上放电置泻入地中，以免被保护的设备或建筑物受到损坏。如图7.1所示，直击雷防护装置由二个主要的部分组成。1.接闪器 直接截受雷击的避雷针、避雷带(线)、避雷网以与作接闪的金属屋面和金属构件等。避雷针、避雷带(线)、避雷网一般以钢管、钢筋或扁钢等制成。2.引下线 连接接闪器和接地装置的金属导体。一般以钢筋或扁钢等制成，也可以利用建筑物结构柱的钢筋兼作。3.接地装置 接地体与接地线的总和。可以以钢筋、扁钢和各种型钢制成，也可以利用建筑物基础的钢筋荣作。其防护原理是：在雷电先导的初始阶段因先导离地面较高故先导发展的方向不受地面物体的影响，但当其向下至某一高度时，地面上的接闪器将会影响先导的发展方向，使先导向接闪器方向发展这是由于接闪器较高并具有良好的接地，在其上因静电感应而积聚了与先导相反极性的电荷使其附近的电场强度显著增强的缘故，此时先导放电电场即开始被接闪器所歪曲，将先导放电的途径引向接闪器本身，从而达到保护被保护物的目的。7.2 避雷针保护围的计算方法7.2.1 单支避雷针的保护围 单支避雷针的保护围如图7.2所示。在被保护物高度hx水平面上、其保护半径rx可按下式计算当hx时， rx(hhx)P 当hx时, rx(1.5h2hx)P 式中 h避雷针高度，单位为m；Hx被保护物高度，单位为m；P高度修正系数当h30m时,P=1；当30mh120m时，P。=45hrhxhh/2rxhPhPrx图7.2 单根避雷线的保护范围7.2.2 两支等高避雷针两支等高避雷针联合的保护围要比两针各自保护围的叠加还要大。两针联合保护围如图7.3所示。两针外侧的保护围按单针的方法确定。两针之间的保护围由通过1、0、2三点的圆弧画出，O点的高度h0按下式计算：式中 D两针之间的距离，m P高度影响系数，其值的确定同上。在OO截面上高度为hx的水平保护宽度为2bx, bx由下式计算hx水平面上保护范围的截面1.5hPDbxbxrxh/2OOh0D/7Prxhhx