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1、华 北 水 利 水 电 大 学 毕 业 设 计第一部分 设计说明书第一章 电气主接线设计1.1 变压器的选择变电站变压器的选择应考虑如下几个方面：(1)容量和台数的确定由任务书知本所变电站采用两台型号完全相同的变压器，变压器容量为120MVA。(2)型式选择：330kV及以下的电力系统，在不受运输条件限制时，应选用三相变压器；具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。(3)调压方式的选择：对于大型枢纽变电所，为保证系统的电压质量，一般都选择有载调压方式。(4)容量比：由任务书可
2、知容量比为(5)变压器的某个电压级若作为电源，为保证向线路末端供电的电压质量，该侧的电压按照110%额定电压选择；若某电压等级是电网的末端，该侧的额定电压按照电网额定电压选择；变压器低压侧按照105%额定电压选择。因此，本设计可选用两台SFPSZ7-120000/220变压器，具体参数如下：表 1.1 主变压器参数型 号额定容量(kVA)额定电压(kV)连接组别阻抗电压(%)高压中压低压高中高低中低SFPSZ7-120000/22012000022012110.5YN yn0d1114.023.07.01.2 电气主接线方案设计1.2.1 电气主接线设计的基本要求与选择原则电气主接线是发电厂和
3、变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。变电所的主接线应满足变电所在电力系统中的地位、回路数、设备和节约投资等要求，且便于扩建。概括地说即可靠性、灵活性和经济性三方面。(1)可靠性安全可靠是电力生产和分配的首要任务，电气主接线的可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂或变电站来说是可靠的，而对另一些发电厂或变电站则不一定能满足可靠性的要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在电力系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。此外，在保证可靠性的同时
4、不可片面地追求更高的可靠性而忽视对灵活性和经济性的要求。(2)灵活性操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能的使操作的步骤少，以便运行人员掌握，不致在操作过程中出错。调度时的方便性。电气主接线在正常运行时,能根据调度的要求,方便的改变运行状态,并且在发生事故时,能尽快的切除故障,使停电时间最短,影响范围最小,不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。(3)经济性方案的经济性体现在以下三个方面：投资省。主接线力求简单，以节省一次设备的使用数量，继电保护和二次回路在满足技术要求的前提下，简化配置，优化控制电缆的走向，以节省二次设备和控制电缆的长度；采取措施
5、，限制短路电流，得以采用价廉的轻型设备，节省投资。占地面积小。主接线的选型和布置方式，直接影响到整个配电装置的占地面积。电能损耗小，在变电所中，电能损耗主要来自变压器，因此要经济合理的选择变压器的类型，容量，数量和电压等级。 此外，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实现，使改造的工作量最少。1.2.2 电气主接线设计方案(1)220kV母线220kV侧进出线回路总6回，可以采用双母线接线或双母线带旁路母线接线。且该侧承
6、担对一级负荷的供电，最大负荷利用小时数Tmax=5000h，从经济性比较双母线接线比双母线带旁路母线接线要省钱，且双母线接线方式操作方便，虽然没有双母线带旁路母线接线可靠性高，但是由于选择的断路器的性能比较好所以在此选用双母线接线比较合适。方案比较如下：表1-2 220kV母线方案比较 接线方式比较项目双母线接线双母线带旁路母线接线技术性任一组母线检修，不造成任何停电；线路断路器检修，仅造成本回路短时停电；母线隔离开关检修，不造成任何停电；任一组母线短路，可很快恢复供电任一组母线检修，不造成任何停电；线路断路器检修，不造成任何停电；母线隔离开关检修，不造成任何停电；任一组母线短路，可很快恢复供
7、电经济性后者比前者多用了一条母线，一台断路器及多台隔离开关，增加投资很多接线图如下： 双母线接线 双母线带旁路母线接线 (2)110kV母线110kV侧出线回路总8回，可以采用双母线接线或单母线分段带旁路。由于电压等级较高，且回路出线较多，还带有一级负荷，所以首先考虑可靠性和灵活性，双母线接线方式可靠性和灵活性比单母线分段带旁路高，则应选双母线接线方式。表1-3 110kV母线方案比较 接线方式比较项目双母线接线单母线分段带旁路技术性任一组母线检修，不造成任何停电；线路断路器检修，仅造成本回路短时停电；母线隔离开关检修，不造成任何停电；任一组母线短路，可很快恢复供电简单清晰、易于发展、可靠性灵
8、活性差、旁路断路器可代替出线断路器、进行不停地检修出线断路器、保证重要用户供电经济性第二种所用设备少，更经济接线图如下： 双母线接线 单母线带旁路母线接线 (3)10kV 母线10kV侧进出线回路总4回，可以采用单母线接线或单母线分段接线。由于该侧承担对II类用户的供电，最大一回负荷为2000kVA，且最大负荷利用小时数Tmax=3500h。故从可靠性角度考虑，采用单母线分段接线。表1-4 10kV母线方案比较 接线方式比较项目单母线接线单母线分段接线技术性线路断路器检修会造成长时间停电；母线检修或短路会造成整个装置全部停电；母线隔离开关检修也会造成整个装置全部停电任一段母线检修仅造成该段母线
9、上的电源与负荷停电；任一段母线短路，仅造成该段母线上的电源与负荷停电经济性后者比前者多用了一台断路器、两台隔离开关，增加投资不很多接线图如下： 单母线接线 单母线分段接线由以上比较结果可做出如下电气主接线：第二章 短路电流的计算2.1 短路的类型短路故障分为对称短路和不对称短路。三相短路是对称短路，造成的危害最为严重，但发生的机会较少。单相短路、两相短路、两相短路接地都是不对称短路，其中单相短路发生的机会最多，约占短路总数中的70以上。2.2 短路计算的目的为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受
10、住突发短路引起的发热和电动力的冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使相关断路器跳闸。2.3 短路计算的步骤（1）计算三相短路电流的主要步骤如下：1、根据本电站主接线图画出电力系统电气接线图；2、根据规定的电气设备选择任务，确定所用的短路计算点；3、计算各电气元件的电抗标幺值，画出等值电路图。4、对各短路计算点进行网络化简，求出X*。5、求出计算电抗X*js，当Sb不等于Se时，由X*js查运算曲线表，求出各短路计算点不同时刻的三相短路电流。（2）计算不对称短路电流主要步骤如下： 计算电气设备元件的正序，负序，零序阻抗，绘出正，负，零序等值网络，用正序增广网络计算单相
11、接地短路电流，两相短路电流，两相短路接地电流。计算短路点电流，根据如下公式： 短路种类 单相短路 两相短路 两相短路接地 2.4 短路计算结果系统的等值电路图如下：() 图2.1 系统的等值电路图短路电流计算结果：表2-1 短路电流计算结果短路类型各电压等级220k侧母线110k侧母线10k侧母线短路编号对称短路三相短路10.0419.87161.2不对称短路单相短路接地（kA）8.4812.7970两相短路（kA）8.6968.5654.45两相短路接地（kA）9.44312.4810第三章 导体与电气设备的选择3.1 电气设备选择的一般条件3.1.1 按正常工作条件选择电气设备(1)额定电
12、压选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即：。(2)额定电流电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。应不小于该回路最大持续工作电流，即：。(3)类型和形式的选择根据设备的安装地点，使用条件等因素，确定是选户内型还是户外型；选用普通型还是防污型；选用配置型还是成套型等。3.1.2 按短路状态校验设备(1)热稳定校验通常制造厂直接给出设备的热稳定电流（有效值）及允许持续时间t。热稳定条件为 其中：短路电流热效应，。当时，；反之，式中：-继电保护动作时间，验算裸导体时，取主保护动作时间，验算电气设备时，取后备保护动作时间； -断路器
13、固有分阐时间； -断路器全分阐时间。(2)动稳定校验制造厂一般直接给出设备的动稳定峰值电流(kA)，动稳定条件为其中：所在回路的冲击短路电流，kA。3.2 电气设备的选择与校验 本设计需要选择的设备有断路器、隔离开关、母线、绝缘子、穿墙套管、互感器、熔断器、避雷器等。根据电气设备选择的一般原则，按照正常运行情况选择设备，按短路情况校验设备。3.2.1 断路器断路器的型式选择要根据电压等级、安装地点、该断路器对系统稳定运行的影响等因素决定。断路器要按工作电压和工作电流选择，需要校验开断能力、关合能力、热稳定校验、动稳定校验(1)型号初选：额定电压选择：额定电流选择：(2)额定开断电流校验，满足热
14、稳定要求。其中：断路器的额定开断电流，kA 断路器触头刚刚分开时的短路电流有效值，kA。当开断计算时间时，简化用进行选择。(3)动稳定校验短路冲击电流 ，满足动稳定要求。(4)热稳定校验 ，满足热稳定要求。断路器选择结果如下所示：表3-1 220kV侧断路器参数型 号额定电压(kV)额定电流(A)额定开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)固有分闸时间22016004010040(3s)0.03表3-2 110kV侧断路器参数型 号额定电压(kV)额定电流(A)额定开断电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)固有分闸时间110160031.58031.5(3s)0.04表 3-3 10kV断路器参数型 号额定电压(k
