1、华北水利水电大学毕业论文1存档编号华北水利水电大学NORTHCHINAINSTITUTEOFWATERCONSERVANCYANDHYDROELECTRICPOWER毕业论文题目学院专业姓名学号指导教师完成时间华北水利水电大学毕业论文2教务处制独立完成与诚信声明本人郑重声明所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本
2、人承担。毕业设计（论文）作者签名指导导师签名签字日期签字日期华北水利水电大学毕业论文3毕业论文版权使用授权书本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用毕业设计（论文）的规定。特授权华北水利水电学院可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。毕业设计（论文）作者签名导师签名签字日期签字日期华北水利水电大学毕业论文4目录摘要1ABSTRACT2第一章概述311周边情况312地区气象条件313基本要求314设
3、计内容及步骤4第二章负荷统计和无功补偿的计算521负荷分析522负荷计算523无功补偿设计8231无功补偿的意义8232无功补偿方式的选择8233无功补偿的方案9第三章变电站电气主接线的设计1131变电站电气主接线的设计11311主接线设计的依据11312主接线设计的基本要求11313变电站主接线设计的基本原则11314变电站10KV侧短路电流的限制12315主接线中的设备配置1232主接线设计13321电路的设计13第四章变电站主变压器的选择1941主变压器台数的选择1942主变阻抗及调压方式选择19421主变阻抗的选择19422调压方式的选择1943主变压器选择2044站用变压器的选择21
4、441站用电的作用及计算21442站用变压器的选择21第五章短路电流计算2351短路电流的基本知识23511产生短路的原因和短路的定义23512短路的种类23513短路电流计算的目的2352短路电流计算的方法和条件24521短路电流计算方法24522短路电流计算条件2553短路电流的计算25华北水利水电大学毕业论文5531计算三相短路电流的近似公式25532短路电流计算26第六章电气设备的选择3061电气设备选择的原则及条件30611电气设备选择的原则30612电气设备选择的条件3062隔离开关的选择3262135KV侧断路器选择3262210KV侧断路器选择3363隔离开关的选择346313
5、5KV侧隔离开关的选择3463210KV侧隔离开关选择3564母线的选择及校验35641母线导体选择的一般要求3564235KV母线的选择3664310KV母线的选择38644母线选择结果3865互感器的选择39651电流互感器的选择39652电压互感器的选择3966熔断器的选择40661熔断器概述4066235KV侧熔断器的选择4066310KV侧熔断器的选择4067配电装置的选择41671配电装置概述4167235KV屋外配电装置4167310KV高压开关柜41第七章继电保护的设置4371电力变压器保护43711电力变压器保护概述43712电力变压器纵差保护接线43713纵差动保护的整定计
6、算43714变压器的瓦斯保护45715过电流保护4572母线保护4673变电站的防雷保护46731变电站防雷概述46732避雷针的选择47致谢50参考文献51附录52英文原文52中文翻译55华北水利水电大学毕业论文6华北水利水电大学毕业论文1摘要随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个35KV降压变电站,此变电站有两个电压等级，一个是35KV，一个是10KV。同时对于变电站内的主设
7、备进行合理的选型。本设计选择选择两台主变压器，其他设备如断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。关键词35KV变电站设计华北水利水电大学毕业论文2ABSTRACTALONGWITHTHECONTINUOUSDEVELOPMENTOFELECTRICINDUSTRY,PEOPLEREQUIREINCREASINGLYDEMANDOFPOWERSUPPLY,ESPECIALLYTHESTABILITY,RELIAB
8、ILITYANDCONTINUITYOFITWHILETHESTABILITY,RELIABILITYANDCONTINUITYOFPOWERGRIDISDETERMINEDBYTHERATIONALDESIGNANDCONFIGURATIONOFSUBSTATIONATYPICALSUBSTATIONNEEDSTHERELIABLEANDFLEXIBLEOPERATION,THEECONOMICRATIONALITYANDFREEEXPANSIONOFTHEEQUIPMENTSFORTHECONSIDERATIONOFTHESEASPECTS,THEPAPERDESIGNSATRANSFOR
9、MERSUBSTATIONOF35KVWHICHHASTOWLEVELOFVOLTAGE,ONEIS35KV,ANDTHEOTHERIS10KVATTHESAMETIME,CHOOSETHERATIONALSELECTIONASTOTHEMAINEQUIPMENTSINSUBSTATIONTHISDESIGNCHOOSESTWOMAINTRANSFORMERSASTOOTHEREQUIPMENTSSUCHASCIRCUITBREAKER,ISOLATINGSWITCH,CURRENTTRANSFORMER,VOLTAGETRANSFORMER,REACTIVEPOWERCOMPENSATION
10、DEVICE,PROTECTIVERELAYANDSOONARETOBESELECTED,DESIGNED,ANDCONFIGUREDINACCORDANCEWITHSPECIFICREQUIREMENTSINORDERTOMAKEITRELIABLETOOPERATE,EASYANDSIMPLETOMANIPULATE,ECONOMICAL,WITHTHEPOSSIBILITYOFEXPANSIONANDFLEXIBILITYOFCHANGINGITSOPERATIONASTOMAKEITMOREACTUALANDPRACTICALSIGNIFICANTKEYWORDS35KVSUBSTAT
11、IONDESIGN华北水利水电大学毕业论文3第一章概述11周边情况待设计变电站主要向某大型电解铝生产企业供电。该企业位于鲁中泰沂山区与鲁北黄泛平原的叠交地带，东接工业重地淄博，西邻山东省会济南，南依胶济铁路，北靠黄河，济青高速公路横穿全境26公里，距济南国际机场62公里，地理位置便利、优越。该企的当前供电电源实际情况为某110KV变电站出一回35KV线路作为主供电源,该线路通过架空线相连,长10KM,电抗值为04/KM另一回路与无限大系统相连,长20KM,电抗值为04；下有电解、动力、铸造、供料净化和质检等车间科室需本变电站输送10KV电源。12地区气象条件该地区为温带大陆性季风气候特征；其特
12、点为四季分明，昼夜温差大，冬季少雪干旱，春季多风，夏季雨量集中，秋季阴雨天较多。多年平均气温127，降水量5648毫米，平均日照时数26320小时；风向冬季以偏北风为主，夏季以偏南风为主，年平均风速27米/秒；年平均地面温度147，最大冻土深度一般50厘米左右，年平均相对湿度为66，8月最大为81；无霜期205天。13基本要求该35KV变电站整体初步设计，要求满足根据供电的特点，拟装设两台主变压器，变电站要求一次建成，变电站内电压等级共分两级35KV、10KV。（1）设计原则在保证安全、经济、灵活、方便的条件下力求接线简单，布置紧凑，具有较高的自动化水平。（2）所址选择要求尽量接近负荷中心，不
13、占或少占良田，高低压设备进出线方便（考虑到交通运输方便性）（3）变电站拟装设两台主变，其中一台断开时另一台主变承担全部负荷。（4）满足各车间对供电的特殊要求。（5）设计的供电系统及设备，需符合相关标准和规程的要求。华北水利水电大学毕业论文414设计内容及步骤变电站及配电系统设计，是根据各个部门负荷数量和性质及其对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。1、负荷计算及无功补偿全变电站的负荷计算，是在各部门负荷计算的基础上进行的。考虑变电站变压器的功率损耗，从而求总降压变电站高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、显示计算
14、结果。按负荷计算求出总降压变电站的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量。2、一次系统图跟据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电站高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。3、变压器选择根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电站的有关因素，结合计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号。4、短路电流计算可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。5、高、低压设备选择及校验参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的
15、额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验，并列表表示。6、导线、电缆的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择时必须满足发热条件导线和电缆包括母线在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。华北水利水电大学毕业论文5第二章负荷统计和无功补偿的计算21负荷分析根据用电的重要性和突然中断供电造成的损失程度可以将负荷分为以下三类1一类负荷一类负荷，又称为一级负荷，是指突然中断供电将造成人身伤亡或引起对周围环境的严重污染，造成经济上的
16、巨大损失。如重要大型设备损失、重要产品或重要原料生产的产品大量报废、连续生产过程被打乱且需要长时间才能恢复、造成社会秩序严重混乱或产生政治上的重大影响、重要的交通和通讯枢纽中断、国际社交场所没有照明等。2二类负荷二类负荷，又称为二级负荷，是指突然中断供电会造成经济上的较大损失。如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产、连续生产过程需要较长时间才能恢复、造成社会秩序混乱、在政治上产生较大影响、交通和通讯枢纽以及城市供水中断、广播电视、商贸中心被迫停止运营等。3三类负荷三类负荷，又称为三级负荷，是指不属于以上一类和二类负荷的其他用电负荷。对于这类负荷，供电所所造成的损失不大或不会直接造成损失。用电
17、负荷的分类，其主要目的是确定供电工程设计和建设的标准，保证建成投入运行工程供电的可靠性，能满足生产或社会安定的需要。对于一级负荷的用电设备，应有两个及以上的独立电源供电，并辅之一其他必要的非电保安设施。二级负荷应由两回线供电，但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。这次设计的变电站所带的负荷均为三级负荷，因此可以用单回线路供电。22负荷计算（1）负荷计算的目的在变电站设计中，通过广泛的负荷调查，掌握了该变电站供电范围内的全部华北水利水电大学毕业论文6用电设备的额定容量，那么这些设备容量的总和是否就等于计算负荷
18、呢显然不是这是因为用电设备不可能全部运行，其中一定有些设备处于检修状态，有些停止工作，有些处于空载或轻载运行等等，况且每台设备也不可能全部满负荷，各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因而，计算负荷的确定是否合理，直接影响到电气设备选择的合理性、经济性。如果计算负荷确定的过大，将使电气设备选的过大，造成投资和有色金属的浪费；而计算负荷确定的过小，则电气设备运行时电能损耗增加，并产生过热，使其绝缘老化，甚至烧毁，造成经济损失。因此，考虑以上种种因素，可知在工程设计中计算负荷通常比设备容量总和要小些，并应根据不同的情况，选择正确的计算方法来确定计算负荷，之后根据计算负荷选择变压器的容量及有关电气
19、设备。（2）负荷计算中用到的主要公式有功计算负荷P30KDPE；无功计算负荷Q30P30TAN；视在计算负荷S30P30/COS；计算电流I30S30/3UN；总的有功计算负荷P30KPP30；总的无功计算负荷Q30KQQ30；总的视在计算负荷S30230230QP；总的计算电流；I30S30/3UN。其中KD为需要系数，即用电设备组的需要系数，为用电设备组的半小时最大负荷与其设备容量的比值。COS为用电设备组的平均功率因数，UN为用电设备组的额定电压，PE为设备容量。下为负荷情况表21负荷统计序号用户名称最大负荷（KW）功率因数回路数负荷百分数（）1电解车间19000851702动力车间12
20、000851703铸造车间1100091604供料净化车间100008180华北水利水电大学毕业论文7另外还有变电站自用电负荷动力负荷S123KVA，加热负荷S232KV,照明负荷S312KVA。（3）根据设计任务书及有关数据，负荷计算如下A电解车间线PE11900KWKD07COS085TAN062有功计算负荷P3010719001330KW无功计算负荷Q30113300628246KW视在计算负荷S3011330/085156471KVA计算电流I301156471/31058329AB动力车间线PE2600KWKD07COS085TAN062有功计算负荷P302071200840KW无功
21、计算负荷Q3028400625208KW视在计算负荷S302840/08598824KVA计算电流I30298824/31055434AC铸造车间线PE31100KWKD06COS09TAN0484有功计算负荷P303061100660KW无功计算负荷Q303660048431944KW视在计算负荷S303660/0973333KVA计算电流I30373333/31054032AD供料净化车间线PE41000KWKD08COS08TAN075有功计算负荷P304081000800KW无功计算负荷Q304800075600KW视在计算负荷S304800/081000KVA5备用130008517
22、0华北水利水电大学毕业论文8计算电流I3041000/31055499AE其他线（预计其他负荷）PE41300KWKD07COS085TAN062有功计算负荷P304071300910KW无功计算负荷Q3049100625642KW视在计算负荷S304910/085107059KVA计算电流I304107059/31055887A总的计算负荷有功、无功同时系数可取KP09KQ09根据公式，总的有功计算负荷P300913308406608009104086KW根据公式，总的无功计算负荷Q3009824652083194600564225299KW根据公式，总的视在计算负荷S30229252940
23、8648058KVA23无功补偿设计231无功补偿的意义用户的负荷中存在着大量的感性负载，这会造成电网的功率因数降低，供电线路上电流增大，电压降落和线路损耗增加，造成经济上的损失。无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。232无功补偿方式的选择目前常用的补偿装置有静止补偿器、同步调相机、并联电力电容器。其中，并联电力电容器由于其设备简单、性能稳定、价格低，因而大量应用于终端变电站。电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电站母线上。它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比。电力电容器的装设容量可大可小。而且既可集中安华北水利水电大
24、学毕业论文9装，又可分散装设来接地供应无功率，运行时功率损耗亦较小。此外，由于它没有旋转部件，维护也较方便。为了在运行中调节电容器的功率，也可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入和切除。所以，选择并联电力电容器作为本次设计的无功补偿装置。233无功补偿的方案考虑在10KV母线上利用并联电容器改善功率因数。MAX22121111COSCOSCFQP式中CQ负荷所需补偿的最大容性无功量MAXFP母线上的最大有功负荷，KW1补偿前的最大功率因数角2补偿后的最小功率因数角1COS085查10KV母线允许最低的功率因数不低于095，而现功率因数不符合要求，在10KV母线上的最大有功负荷MAX1
25、330FPKW。因此为提高功率因数，在10KV母线并联电容器装置。则当提高功率因数至095时所需的电容器容量为2211133011238VAR089095CQK计算得并联电容器的最小容量为238VARK。经网上查询，选择了型号BFM1053373W的成套设备，主要参数如下表22BFM1053371W高压并联电容器主要参数型号系统电压KV额定容量KVAR额定电容BFM1053373W10533796华北水利水电大学毕业论文10华北水利水电大学毕业论文11第三章变电站电气主接线的设计31变电站电气主接线的设计电气主接线是变电站电气设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系
26、统整体及变电站运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须正确处理好各方面的关系。全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，确定变电站主接线的最佳方案。311主接线设计的依据（1）变电站在电力系统中的地位和作用一般变电站的多为终端或分支变电站，电压一般为35KV。（2）变电站的分期和最终建设规模变电站建设规模根据电力系统510年发展计划进行设计，一般装设两台主变压器。（3）负荷大小和重要性对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部一级负荷不间断供电，对于二级负荷一般也要两个独立电源供电，且当任何
27、一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电，对于三级负荷一般只需一个独立电源供电。（4）系统备用容量的大小装有两台及以上主变电器的变电站，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站70的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷供电。312主接线设计的基本要求我国变电站设计的技术规程规定“变电站的主接线应根据变电站在电力系统中的地位，回路数，设备特点，及负荷性质等条件的确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节省投资等要求”。313变电站主接线设计的基本原则（1）一般变电站接线特点一般变电站多为终端或分支变电站，降压供电给附近用户或一个企业，全所停电
28、后，只影响附近用户或一个企业供电。（2）电压等及接线华北水利水电大学毕业论文12一般变电站电压等级多为35110KV。35110KV配电装置中当出线为两回时，一般采用桥形接线，在变电站610KV配电装置中一般采用分段单母线或单母线接线。（3）变压器台数及型式一般为两台主变压器，当只有一个电源时，也可只装一台主变压器，主变压器一般为双绕组或三绕组变压器。（4）补偿装置一般不装设调相机或静止补偿装置，有些变电站内装有提高功率因数为目的的并联电容器补偿装置。314变电站10KV侧短路电流的限制限制变电站610KV侧短路电流不超过1631、5KA，以便选用断路器，并且使选用的电缆面积不致过大、一般采用
29、下列措施之一（1）变压器分列运行在变电站中，母线分段电抗器的限流作用小，故采用简便的两台变压器分列运行的办法来限制短路电流。（2）在变压器回路装设电抗器或分裂电抗器当变压器容量大，分列运行还不能满足限制短路电流的要求时，可以在变压器回路装设分列电抗器或电抗器。（3）在出线上装设电抗器当610KV侧短路电流很大时，采用其他限流措施不能满足要求时，就要采用在出线上装设线路电抗器的接线，但这种接线投资大，需要建设两层配电装置楼，故在变电站中一般不采用出线装设电抗器的接线。315主接线中的设备配置（1）隔离开关的配置断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。桥形接线中的跨条宜用两组隔离
30、开关串联，以便于进行不停电检修。中性点直接接地的普通变压器均应通过隔离开关接地。接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。（2）接地刀闸的配置华北水利水电大学毕业论文13为保证电器和母线的检修安全，35KV及以上母线每段根据长度装设12组接地刀闸，母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联隔离开关上。（3）电压互感器的配置电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并满足测量、保护、同期和自动装置的要求，电压互感器配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取电压。635KV电压等级的每组主母线的三相上都应装设电压互感器。（4）电流互感器的配置凡装有断路器
31、的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。在未装设断路器的回路的下列地点也应装设电流互感器变压器中性点、变压器的出口、桥形接线的跨条上等。（5）避雷器的配置配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外。下列情况的变压器中性点应装设避雷器直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时，对中性点为全绝缘的变压器，若变电站为单进线且单变压器运行时；在中性点不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。变电站10KV及以下进线段避雷器的配置应遵照电力设备过电压保护设计技术规程执行。32主接线设计根据设计题目给定的条件和变电站设计技术规
32、程的有关规定，现进行待设计的变电部分的初步设计如下321电路的设计按照变电站设计技术规程（SDJ279）的第23条规定“3560KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥型接线时，当出线为2回以上时，一般采用分段单母线或单母线接线。出线回路数较多、连接的电源较多、负荷大或污秽环境中的3560KV屋外配电装置，可采用双母线接线”。本变电站可考虑以下华北水利水电大学毕业论文14几个方案，并进行经济和技术比较。（1）方案1采用单母线分段接线1B2B1DL2DL3DL4DL5DL图31方案1其优缺点对重要用户，可采用从不同母线分段引出双回线供电电源。当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故
33、障段仍可继续工作，但需限制一部分用户的供电。单母线分段任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作。单母线分段便于过度为双母线接线。（2）方案2四角形接线华北水利水电大学毕业论文151B2B1DL2DL3DL4DL图32方案2其优缺点如下断路器数等于回路数，比相同回路数的单母线分段接线少一台断路器，即经济灵活而可靠性又高。检修任一断路器时，全部电源和引出线仍可继续工作。检修任一断路器和两侧隔离开关时，多角形接线的环形被断开，此时，其他回路发生短路故障时，多角形接线就可分裂成两个独立部分。由于在不同运行方式下，通过每个回路电流不同，使继电保护整定也较复杂。（3）方案3采用内桥接线华北水利水电大学毕业
34、论文161B2B1DL2DL3DL图33方案3其优缺点如下两台断路器1DL和2DL接在引出线上，线路的切除和投入是比较方便的。当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。当变压器故障时，例如变压器1B故障，与变压器1B连接的两台断路器1DL和3DL都将断开，当切除和投入变压器时，操作也比较复杂。内桥接线适用于故障较多的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电站。（4）方案4采用外桥接线华北水利水电大学毕业论文171B2B1DL2DL3DL图34方案4其优缺点如下当变压器发生故障或需要切除时，只断开本回路的断路器即可。当线路故障时，例如引出线1X故障，断路器1DL和3DL
35、都将断开，因而变压器也被断开。外桥接线适用于线路较短，变压器按经济运行需要经常切换且有穿越性功率经过的变电站。以上四个方案，所需35KV断路器和隔离开关的数量的比较说明其经济性。表31方案经济性比较方案比较单母线分段四角形内桥外桥断路器台数5433隔离开关组数81286分析比较方案1所用设备多，不经济，当任一回路的断路器检修时，该回华北水利水电大学毕业论文18路全部停电。方案2虽供电可靠，但仍有开环运行的可能，且继电保护装置整定复杂，所以这两种方案不符合本设计要求。桥式接线且有工作可靠、灵活，使用电器最少，且装置简单清晰和建造费用低等特点。因此，为了节省投资，引出线数目不多时，宜采用桥式接线，
36、考虑该变电站为了经济运行，变压器需要经常切换，35KV线路发生故障的机会少。所以选择方案4为最佳接线。变电站10KV母线侧的馈线多，为了提高单母线接线供电的可靠性和灵活性，在母线故障或检修时不致对所有车间全部停电，宜采用单母线分段的接线。进过经济和技术比较，淘汰了设备多、投资大、运行操作不便的双母线接线和单母线经分段带旁路母线的接线，正常运行时，分段断路器是接通的。1B2B1DL3DL4DL5DL2DL6DL7DL8DL9DL图35电气主接线简图华北水利水电大学毕业论文19第四章变电站主变压器的选择41主变压器台数的选择1初选方案方案一选择一台主变，方案二选择两台主变，两种方案做以下比较表41
37、初选方案比较项目方案一台主变两台主变安全性较差较好可靠性较差较好经济性较好较差灵活性较差较好2最终方案35110KV变电站设计规范中第312条规定在有一、二级负荷的变电站中宜装设两台主变压器。根据原始数据，本设计的负荷中有72的一、二级负荷，比例很大，为了保证供电的安全性和可靠性，决定采用两台主变压器。42主变阻抗及调压方式选择421主变阻抗的选择根据电力工程电气设计手册（电气一次部分），变压器的阻抗实质就是绕组间的漏抗，阻抗的大小主要取决于变压器的结构和采用的材料。从系统稳定和供电电压质量考虑，希望主变压器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又使系统短路电流增加，高、低压电器设备选择遇到困难；另外阻抗
38、的大小要考虑变压器并联运行的要求。主变阻抗选择原则各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、潮流计算、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑；对普通两绕组变，目前有“降压型”一种；422调压方式的选择为保证供电所或发电厂的供电质量，电压必须维持在允许的范围内，调压方华北水利水电大学毕业论文20式有两种，一种称为无激磁调压，调整范围在225以内；另一种成为有载调压，调整范围达30，其结构复杂，价格昂贵，在下例情况下选用接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证用电质量，要求母线电压恒定时，且随着各方面的发展，为了保证电压质量及提高变压器分接头质量
39、。所以选用有载调压。43主变压器选择主变容量选择一般按变电站建成以后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年发展。对城郊变电站，主变容量应与城市规划相结合。根据变电站带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电站考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的60。同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化（主要考虑备品、备件和检修方便）。主变压器容量的计算无功补偿后变电站35KV侧总的视在计算负荷S30（35）443043KVA因而，1装设一台主变时主
40、变容量可选为434430K50003530SVASTN（一台S95000/35）2装设两台主变时主变容量可选为KVAKVASTN3310143443070（两台S93150/35）本次设计需两台变压器,所以用两台S93150/35变压器。表42变压器的技术数据产品型号S93150/35额定容量（KVA）3150额定电压（KV）高压35低压105连接组标号Y,D11空载损耗（KW）38华北水利水电大学毕业论文21空载电流（）1负载损耗（KW75）高低245短路阻抗75高低7冷却方式油浸自冷温升K5544站用变压器的选择441站用电的作用及计算站用电是指变电站在变换、分配电能过程中自身所使用的电能
41、。站用电的主要用电设备包括主变压器的冷却设备、蓄电池的充电设备或开关电源、油处理设备、照明、检修器械以及供水水泵等用电负荷。重要负荷有主变压器的冷却风扇或强迫油循环冷却装置的油泵、水泵、风扇以及整流操作电源等。以及满足运行、检修和试验等的用电。变电站的自用电源引接、电气设备的选择和接线，应考虑运行、检修和施工的需要，以满足确保机组安全、技术先进、经济合理的要求。其中，交流不停电电源宜采用成套UPS装置，或由直流系统和逆变器组成。还应设置直流电源，保证对直流负荷可靠供电。442站用变压器的选择根据原始数据，站用电的主要负荷大小为动力负荷S123KVA，加热负荷S232KVA，照明负荷S312KV
42、A。站用电计算容量SCAS1S2S323KVA32KVA12KVA382KVA35110KV变电站设计规范第331条规定在有两台及以上主变压器的变电站中，宜装设两台容量相同可互为备用的所用变压器。根据这条要求和站用电的负荷计算，决定选择两台站用变压器，型号为SC1050/35和型号为SC1050/10各一台，主要参数如下表43变压器主要参数SC1050/35华北水利水电大学毕业论文22项目参数特点额定容量SN50KVA额定电压U1N/U2N355/04KV高压侧调压范围355高压侧有载分接开关有3个档阻抗电压U4联结组D,YN11设计序列号10低损耗变压器，经济性好冷却方式风冷干式变压器，安全
43、性高在主接线中的位置接于35KV出线端SC1050/10项目参数特点额定容量SN50KVA额定电压U1N/U2N105/04KV高压侧调压范围105高压侧有载分接开关有3个档阻抗电压U4联结组D,YN11设计序列号10低损耗变压器，经济性好冷却方式风冷干式变压器，安全性高在主接线中的位置接于105KV母线站用变压器选用D,YN11联结组的优点1低压侧为三相四线制，提供380V/220V电压，便于供给单相负荷和照明负荷。2降低谐波电流，改善供电正弦波质量。3零序阻抗小，提高单相短路电流，有利于切除单相接地故障。4三相不平衡负荷情况下能充分利用变压器容量，同时降低变压器损耗等优点。华北水利水电大学
44、毕业论文23第五章短路电流计算51短路电流的基本知识511产生短路的原因和短路的定义产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。所谓短路时指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。512短路的种类三相系统中短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相接地短路、和两相接地短路。三相短路时对称短路，此时三相电流和电压同正常情况一样，即仍然是对称的。只是线路中电流增大、电压降低而已。除了三相短路之外
45、，其它类型的短路皆系不对称短路，此时三相所处的情况不同，各相电流、电压数值不等，其间相角也不同。运行经验表明在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的6570，两相短路约占1015，两相接地短路约占1020，三相短路约占5513短路电流计算的目的短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，都应该着眼于防止短路故障的发生，以及在短路故障发生后腰尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的
46、方法。短路电流计算具体目的是；1选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。2继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保华北水利水电大学毕业论文24护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。3电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电站的主接线设计中，往往遇到这样的情况有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而
47、不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。4通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。5确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路
48、电流确定分裂导线间隔的安装距离。短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。52短路电流计算的方法和条件521短路电流计算方法电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量比较小，而其阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况时，系统母线上的电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所谓无限容量系统是指容量为无限大的电力系统，在该系统中，当发生短路时，母线电业维持不变，短路电流的周期分量不衰减。在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电
49、作为前提计算的，其步骤如下华北水利水电大学毕业论文251对各等值网络进行化简，求出计算电抗；2求出短路电流的标么值；3归算到各电压等级求出有名值。522短路电流计算条件考虑到现代电力系统的实际情况，要进行准确的短路计算是相当复杂的，同时对解决大部分实际问题，并不要求十分精确的计算结果。例如，选择效验电气设备时，一般只需近似计算通过该设备的最大可能的三相短路电流值。为简化计算，实用中多采用近似计算方法。这种近似计算法在电力工程中被称为短路电流实用计算。它是建立在一系列的假设基础上的，其计算结果稍偏大。短路电流实用计算的基本假设如下（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相同；（3）系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间位置相差120度电气角度；（4）电力系统中的各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；（5）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；（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；（7）短路发生在短路电流
