毕业设计--KV变电所B类型电气部分设计

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1、110KV变电所B11类型电气部分设计第1章 概述1.1原始资料分析本次设计的变电所为110kv降压变电所，为中小型变电所，在城市郊区，向城市的工业企业能耗较大用户供电。一旦全所停电，那么用户将受到直接损失，属于终端变电所。年利用小时数Tmax=5000小时，在电力系统中主要承担基荷，故变电所的设计必须着重于可靠性，经济性。1.2负荷分析该变电所有2个电压等级：110KV和10KV，110KV与系统有2回进线，输送的最大容量为67.42MVA。10KV有10回出线，输送容量为67.42MVA。110KV侧输送电能容量：考虑510年电力系统发展规划，考虑有15%的负荷发展余地，则总负荷S= 67

2、.42(1+15%)=77.539MVA10KV侧负荷为工业生产负荷，停电将造成减产，不会造成设备损坏和人员伤亡事件，属于三级负荷。负荷的总容量为20MVA, 考虑510年电力系统发展规划，考虑有15%的负荷发展余地,每回馈线容量S为: S=(14.57) (1+15%)=2.38MVA1.3设计要求1、计算负荷，选择主变的容量和台数；2、确定电气一次主接线方案；3、短路电流计算；4、选择各级导线型号和截面；5、选择一次电气设备；6、防雷保护和接地装置计算；7、继电保护计量装置配置；8、编写设计说明书：包括设计总说明、设计计算书；9、设计图纸：包括电气主接线图、电气总平面布置图、各电压等级电气

3、间隔断面图、继电保护测量配置图、防雷保护及接地装置布置图、屋内配电装置图1.4设计原则1）做到着眼长远，立足近期，统一规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当的考虑扩建的可能。考虑负荷的性质、用电容量、工程特点，按国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，合理地确定设计方案，在满足供电可靠性和各项技术指标要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就地取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。 2）工程技术指标110KV降压变电所：主变容量：24MVA进出线回路数：110KV进线两回；10KV出线10回。系统至110KV母线的短路容量为

4、4000MVA负荷功率因数COS=0.85（补偿前）， 15%的负荷发展余地，T=5000h/年。 第2章 电气主接线的设计2.1电气主接线的设计电气主接线表示电能由电源分配给用户的主要电路，应表示出所有的电气设备及其关系，对变电所的主接线的基本要求安全、经济，还必须按照国家的标准规定和设计规范。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的主要部分，是构成电力系统的主要环节，它是由电气设备通过连接线，按其功能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。2.2电气主接线设计原则电气主接线的设计是发电厂或变电所电气设计的主体，它与电力系统、电厂动能参数、待建变电所基本原始资料以及电厂运行可靠性

5、、经济性要求有密切的关系，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式有较大的影响。因此，主接线设计必须结合电力系统和发电厂或变电所的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理选择方案。电气主接线设计时的基本原则是以设计任务书为依据，以及国家经济建设的方针、政策、技术规定等标准为准绳，结合工程实际情况，保证供电可靠性、调度灵活以及满足各项技术指标的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能节省投资，就近选材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。2.3变电所主接线的选择电气主接线是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要

6、环节。主接线的确定对电力系统整体及电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和系统经济性密切相关，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，选择电气主接线必须满足以下基本要求：、保证必要的供电可靠性和电能质量。、具有灵活性和方便性。、具有经济性。、具有发展和扩建的可能性根据对原始资料的分析和变电所的主接线选择的主要原则，现将各电压级可能采取的较佳方案列出分析，进而以优化组合的方式 ，组成最佳可比方案。2.4变电所电气主接线方案比较与选择2.4.1方案比较本变电所有两个电压等级，110KV两回进线，从两个不同电源引入；10KV侧10回出线，负荷较为重要，都采用直埋电

7、缆供电。方案一：主接线图如下：由于电源是从两个不同地方引入的，因此本方案高压侧采用单母分段接法；10KV侧负荷都比较重要，为了提高供电可靠性，10KV侧采用单母分段带旁母接线方式。110KV侧采用单母线分段接线方式，其可靠性高，接线清晰，投入设备少，操作和检修都比较方便灵活；10KV侧采用单母分段带旁路运行方式，设专用旁母断路器，增加了若干台断路器和隔离开关的投资，但提高了供电可靠性，对重要用户可以从不同段供电，缩短了短时停电，减少了停电影响范围，最重要的是，可以在不停电的情况下检修出线断路器。由于10KV侧采用单母分段带旁母运行方式，配电设备较多，因此操作比较繁琐，而且容易引起误操作。故此方

8、案仅供参考。方案二： 电气主接线图如下：本方案110KV侧采用单母线分段接法方式，10KV侧也采用单母线分段接线方式。110KV、10KV侧单母分段接线，其可靠性较高，接线清晰明了，操作方便、灵活，不易引起误操作，设备少，经济性好，并且便于向两边扩建；10KV侧配电装置都设在室内，断路器采用手车系列,当某回线路断路器出现故障时可用备用断路器代替，使其停电时间缩短并且能尽快恢复供电，因此可靠性较高，且操作、检修方便。2.4.2中性点运行方式的确定电力系统中性点运行方式主要有两类：直接接地方式和非直接接地方式。 在中性点直接接地系统中，当发生单相对地绝缘破坏时，即构成单相短路，供电中断，可靠性降低

9、。但是，该方式下，非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。中性点不接地方式，在正常运行时，各相对地分布电容相同，三相对地电容电流对称且其和为零，各相对地电压为相电压；当系统发生单相接地故障时，线电压不变，而故障相对地电压升高到原来相电压的倍，故障相电容电流增大到原来的3倍。 本设计中110KV侧性点直接接地运行，10KV侧采用中性点不接地运行。2.4.3综合分析（1）110KV侧：由于变压器高压侧传输容量大，要求高的可靠性，且进线回路数为双回，且待建变电所为终端变电所，本电压等级应采用单母线接线和单母线分段接线两方案。1）采用单母线接线，对于终端变电所来说，具有足够的可靠性，灵活

10、性及便于扩建，且断路器设备少，投资不大。2）采用单母线分段接线，较单母线接线具有高的可靠性，灵活性，实现不停电检修，但增加了旁路母线和旁路断路器，配电装置复杂，投资和占地面积大。且本变电所110KV侧断路器采用SF6断路器，其检修周期长，可靠性高，故可选单母线分段接线（2）10KV侧：由于该变电所脸有两台主变，回路数确定为10回，为保证线路的可靠性，经济性及灵活性，本电压等级可采用单母分段接线。采用单母线分段接线，对于终端变电所10KV十回路来说，具有足够的可靠性，灵活性及便于扩建，且断路器设备少，投资不大。2.4.4主接线方案的拟定根据本次设计的具体情况及终端变电所在可靠性、灵活性的基础上力

11、求经济性原则，参照上述方案，选择如下：110kV侧：采用单母线分段接线10kV侧：采用单母线分段接线具体接线见后附的图纸。（图号：BYSJ-1）BYSJ-1第3章 主变压器的选择3.1主变压器台数的确定1.对于规划只装设两台主变的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的12级设计，一边负荷发展时，更换变压器的容量。2.对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变为宜；3.一般情况下220KV及以下的变电所设2台主变压器。3.2 主变压器容量的确定1.主变压器容量一般按照变电所建成后五至十年的规划负荷选择，并适当考虑远期十至二十年的负荷发展；且待建变电所属于终端

12、变电所，主要是供电给企业，故主变压器应与城市规划相结合。2.当变电所装设两台主变时，必须满足：当一台主变事故停运时，另一台变压器容量应能保证全部负荷的70%80%；保证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。根据以上原则确定待建变电所的主变容量。S总=67.42551.15=77.5393 (MVA)故主变的容量S 为S总70%=54.2775（MVA）初步确定主变压器的型号为SFPQ7 63000/1103.3 主变型及接线组别的确定1. 主变相数的选择根据选择主变相数所应考虑的原则：在运输条件不受限止时，330iv及以下的变电所均应选三相变压器。此次设计的变压器有三种

13、电压。故选三相变压器。 2. 主变接线组别的确定。本次设计电压等级为110kV、10kV降压变电所，因110kV侧根据主网接线方式，10kV采用小电流接线方式。结论：根据该变电所的原始资料、选择主变压器的原则，从对用户供电可靠、保证电能质量等方面考虑，本次设计选用两台主变压器，型号为SFPQ7 63000/110 选定的主变型号、参数见下表：额定容量（KVA）电压组合联结组号高压（KV）高压分接头范围（%）低压（KV）YN，d111600011022.511空载损耗（KW）短路损耗（KW）空载电流（%）阻抗电压（%）65.02600.610.5第4章 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的1、

14、在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2、在选择电器设备时，为了保证设备在正常运行和故障下都能安全、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。3、在设计户外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。4、在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5、接地装置需根据短路电流进行设计。4.2 短路电流计算的一般规定 验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。4.2.1 计算的基本情况1)电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；2)所有同步电机都具有自

15、动调整励磁装置（包括强行励磁）；3)短路发生在短路电流为最大值的瞬间；4)所有电源的电动势相位角相同；5)应考虑对短路电流值有影响的所有的元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大安全电流有效值时才予以考虑。4.2.2 接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。4.2.3 计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后510年）。4.2.4短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦

16、变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的进行校验。在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。4.2.5 短路计算点计算步骤:在工程设计中，短路电流的计算通常采用使用曲线法。步骤如下： 1 选择计算短路点 2 画等值网络（次暂态网络）图1）首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗。2）选取基准容量和基准电压（一般取各级的平均电压）。3）将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗。4）绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。3化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为

17、中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。4计算电抗。4.2.6短路电流数值1）、短路点设在110KV母线处（d1点） 通过网络等值化简（计算过程见计算书），求得短路电流、短路容量、冲击电流如下：短路电流周期分量有名值： 短路电流冲击电流有名值:=2.55=19.232KA 查表可得出冲击系数=1.80短路全电流最大有效值： 则短路容量： = =1436.9MVA2）、短路点设在10KV母线处（d2点）通过网络等值化简（计算过程见计算书），求得短路电流、短路容量、冲击电流如下：短路电流周期分量有名值： 短路电流冲击电流有名值:=2.55=0.471KA 查表可得出冲击系

18、数=1.80短路全电流最大有效值： 则短路容量： = =614.496MVA第5章 电气设备的选择5.1母线的选择为了保证供电系统的安全、靠、优质及经济运行，母线选择时必须满足下列条件：导线及母线在通过正常最大负荷电流即线路计算时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度，即应使允许载流量不小于通过相线的计算电流,即导线(母线)截面的选择可按长期允许电流或经济电流密度来选择.对年负荷利用小时数超过5000,传输容量大,长度在20m以上的导体,如发电机、变压器的连接导线,其截面积一般按经济电流密度来选择,而汇流母线通常在正常运行方式下,传输容量不大,可按长期允许电流来选择。5.1.1按导

19、体长期发热允许电流来选择计算式为: 式中 -导体所在回路中最大持续工作电流(A)-在额定环境温度=度时导体允许电流(A)K-与实际温度和海拔有关的综合校正系数,当导体允许最高温度为和不计日照时,K可有下式计算:-导体长期发热允许最高温度-导体安装地实际环境温度-标准环境温度 =5.1.2按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面,可使计算费用最低。不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数,将有一个年计算费用最低的电流密度,即经济电流密度J。导体截面(经济截面)按下式计算:= () -经济电流密度5.1.3校验导体(母线)需要进行：（1）热稳定效验 = /C S 满足热稳定的最小截面() C

20、母线热稳定系数 短路电流热效应()（2）动稳定效验母线材料的允许应力其所受到的最大应力 (3)电晕校验 110KV及以上的母线进行电晕校验。5.1.4母线规格110KV侧： 选用钢芯铝绞线LGJ40010KV侧进线：选用槽型导体截面尺寸为200-90-10-1410KV侧出线：WL1：选择LGJ-210 WL2：选择LGJ-240WL3：选择LGJ-400 WL4：LGJ-630 WL5：LGJ-500 WL6：LGJ-500WL7：LGJ-630 WL9：LGJ-400（计算及校验过程见计算书）。5.2电气设备选择及参数电气装置中的载流导体和电气设备，在正常运行和短路状态时，都必须安全可靠地

21、工作。为了保证电气装置的可靠性和经济性，必须正确的选择电气设备。各种电气设备选择的一般程序是：先按正常工作选出设备，再按短路条件进行动、热稳定校验。5.3电气设备选择的一般原则电气设备的选择及设计，必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和为今后发展留有一定余地。1、按正常工作条件选择（1）额定电压 电气设备和载流导体的额定电压应不小于装设地点的电网额定电压，既（2）额定电流 所选电气设备的额定电流不得小于装设回路的最大持续工作电流，即2、按短路状态进行校验当电气设备通过短路电流时，会产生电动力和发热两种效应，一方面使电气设备受到很大的电动力作用，同时又使

22、其温度突然升高，这可能使电气设备的绝缘受到损害。为此，在选择电气设备时，必须对短路电流进行电动力和发热计算，并且进行校验。5.4 断路器的选择1.断路器的主要用途断路器的主要功能：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，起着保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。因此，在运行中其开断能力是标志性能的基本指标。所谓开断能力，就是指断路器在切断电流时熄灭电弧的能力，以保证顺利地分、合电路的任务。2.断路器的选择按照断路器采用的灭弧介质和灭

23、弧方式，一般可分为：多油式断路器、少油式断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器、真空断路器等，但目前常用的为SF6断路器和真空断路器，其主要特点如下表类别SF6断路器真空断路器结构特点结构简单，但工艺及密封要求严格，对材料要求高，体积小，重量轻，有屋外敞开式和屋内落地罐式之别，更多用于GIS封闭式组合器。体积小，重量轻，灭弧室及材料要求高，以真空作为绝缘和灭弧介质，触头不易氧化。技术性能特点额定电流和开断电流都可以做得很大，开断性能好；可适用于各种工况开断，SF6气体灭弧，绝缘性能好，所以断口电压可以做得较高，断口开矩小。可连续多次操作，开断性能好，灭弧迅速，动作时间短，开断电流和断口电压不

24、能做得很高，目前只生产35KV以下级。所谓真空是指绝对压力低于101.3Kpa的空间，断路器中要求的真空度为133.3Pa。运行维护特点噪声低，维护工作量小，不检修间隔时间长，断路器目前价格较高，运行稳定，安全可靠，寿命长。运行维护简单，灭弧室不需要检修，无火灾及爆炸危险，噪声低。安装使用场所35500KV635KV选择结果：110KV侧： LW25-126型断路器10KV侧进线： ZN22-10型断路器10KV侧出线： ZN22-10型断路器5.5 隔离开关的选择5.5.1隔离开关的主要用途1) 隔离电压 在检修电器设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。2) 倒闸

25、操作 投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。3) 分、合小电流 因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力。故一般可用来进行以下操作：分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；关合电容电流不超过5A的空载线路。5.5.2隔离开关的选择隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式。它对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。使用场合特点屋内屋内配电装置成套高压开关柜三级：10kv以下发电机回路，大电流

26、回路单级：大电流300013000A三级：15kv,200600A三级：10kv,20003000A单级：插入式结构，带封闭罩20kv，大电流1000013000A屋外220kv及以下各型配电装置双柱式，220kv及以下高型，硬母线分布V型，35110kv硬母线分布单柱式，220500kv220kv及以上中型配电装置三柱式220500kv 选择结果： 110KV侧： 选择GW4110型隔离开关10KV侧进线：选择GN10-10T型隔离开关 10KV侧出线：选择GN30-10（D）型隔离开关5.6互感器的选择互感器（包括电压互感器和电流互感器）是一次系统和二次系统的联络元件，用以分别向测量仪表、

27、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。互感器的作用是：1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（110v）和小电流（5A和1A），使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构轻巧，价格便宜和便于屋内安装。2）使二次设备和高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。3）作为测量、保护以及自动装置的电源5.6.1电流互感器的选择原则：选择时按一次回路额定电压和额定电流，满足准确度，按短路时的动稳定和热稳定校验。A、按一次回路额定电压和额定电流的选择 (回路中的最大持续的工作电流) 根据规程用于测量时，其一次额定电流应尽量选择比回

28、路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作，在过负荷时仪表有适当的指示;用于继电保护时其额定电流大于电气设备可能 出现的最大长期工作电流;对于主变中性点，其一次额定电流大于变压器的不平衡电流，一般情况下按变压器的额定电流的1/3选择。 B、二次额定电流的选择 一般弱电系统用1A,强电系统用5A C、型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6-20kV户内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂绝缘的互感器，对于35kV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。D、准确度的选择： 用于电度测量，准确度不能低于0.5

29、级 用于电压电流测量，不能低于1级 用于继电保护测量的，应用D级或B级E、热稳定和动稳定校验 热稳定：或 （）（t=1） 内部动稳定： 或 电流互感器配置：所有的断路器回路中均装置电流互感器，以满足测量仪表 、保护及自动装置的要求，变压器中性点装设一台，用于检修零序电流。电流互感器一般三相配置，对于10KV系统，因不设全线速动保护，故母线分断及出线按两相配置，一组保护用，一组测量用，以节省投资同时提高供电可靠性。特点：1）一次绕组串联在电路中 ，并且匝数很少故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。2）电流互感器的二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小。所以，正常情况下

30、，电流互感器在近于短路状态下运行。电流互感器的误差和二次负荷有关，故一台电流互感器使用在不同准确级时，会有不同额定容量。 电流互感器准确级和误差限值准确级次一次电流为额定电流的百分数%误差限值二次负荷变化范围电流误差（%）相位差（）0.2100.520200.35151001200.2100.510160(0.21)200.75451001200.5301102120201.5901001201603501203不规定(0.51) 电流互感器的分类：(1)按安装地点可分为屋内和屋外式。20kv及以下制成屋内式；35kv及以上多制成屋外式。(2)按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。(3)按绝

31、缘可分为干式、浇注式，油浸式。干式用绝缘胶浸渍，用于屋内低压电流互感器；浇注式以环氧树脂作绝缘，目前，仅用于35kv及以下的屋内电流互感器；油浸式多为屋外型。(4)按一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式。单匝式结构简单、尺寸小、价廉，其内部电动力不大。缺点是一次电流小时，一次安匝与励磁安匝相差不大，故误差大，因此，额定电流在400A及以下多采用多匝式。5.6.2电压互感器的选择1）、电压互感器的配置:应能保证在主接线的运行方式改变时，保护装置不得失电压，同期点的两侧都能取得电压。在每组母线上的三相均配置电压互感器。2）、电压互感器的型式选择:1、6-20kV户内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，在高

32、压开关柜或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。2、35-110kV配电装置，一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。工作原理和变压器相同。特点：1）容量很小，类似一太小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数。2）二次侧所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，互感器在近于空载下运行。电压互感器的误差与二次负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准确级有不同的容量。 电压互感器的准确级和误差限值准确级误差限值一次电压变化范围频率、功率因数及二次负荷变化范围电压误差（%）相位差（）0.20.2101） 81.2）（0.251） cos=0.8 =0.50.52011.04033.

33、0不规定3P3.0120（0.051）6P6.0240按绝缘分为浇注式和油浸式。浇注式用于335KV 。油浸式主要用于110KV以上的电压互感器。 油浸式电压互感器按结构分为：普通式和串级式。 335KV均制成普通式。110KV以上电容式电压互感器普遍制成串级式。 选择要求：0.8VV1.2V选择结果：电流互感器：110kv侧：LCWB4-11010kv侧：LBJ-10电压互感器：110kv侧： JDC6-11010kv侧：JSZW3型三相五柱浇注绝缘电压互感器5.7 无功补偿装置的选择5.7.1 补偿装置的意义和目的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，同时对增强系

34、统的稳定性有重要意义。目的：1）、可以改善电网的功率因数2）、降低线损，调整电压 ，稳定系统3）、提高电压，补偿变压器的无功损耗，能随电压的波动自动切入。4）、提高电气设备的有功输出设置无功补偿装置时，可根据电网的电压 、系统的稳定性、无功平衡、调相调压及限制湝波电压 、过电压等因素，设置其安装地点、形式、种类、容量和电压等级。 5.7.2 无功补偿装置的类型的选择1、无功补偿装置的类型无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。目前常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。2、常用的三种无功补偿装置类型的比较及选择这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无

35、功的变配电所的母线上。同步调相机： 同步调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供无功功率而起到无功电源的作用，可提高系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑地改变输出或汲取的无功功率，进行电压调节。特别是有强行励磁装置时，在系统故障情况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。但是同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂。它的有功功率损耗较大。小容量的调相机每千伏安容量的投入费用也较大。故同步调相机宜于大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不装设。在我国，同步调相机常安装在枢纽变电所，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。静止补偿器：静止补偿

36、器由电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据调压需要，通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率，来调节静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。静止补偿器是一种技术先进、调节性能、使用方便、经纪性能良好的动态无功功率补偿装置。静止补偿器能快速平滑地调节无功功率，以满足无功补偿装置的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷，且调节不能连续的缺点。与同步调相机比较，静止补偿器运行维护简单，功率损耗小，能做到分相补偿以适应不平衡负荷的变化，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统得到越来越广泛的应用。（但此设备造价太高，不在本设计中不宜采用）。电

37、力电容器：电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它提供的无功功率值与所节点电压成正比。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。综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置。3、无功补偿装置容量的确定（根据现场经验）现场经验一般按主变容量的10-30来确定无功补偿装置的容量。此设计中主变容量为63MVA故并联电容器的容量为：1MVA3MVA为宜，在此设计中取3MVA。5.7.3 并

38、联电容器装置的分组1 分组原则1) 并联电容器装置的分组主要有系统专业根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素确定。2) 对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置，不必分组，可直接与设备相联接，并与该设备同时投切。对于110KV220KV、主变代有载调压装置的变电所，应按有载调压分组，并按电压或功率的要求实行自动投切。终端变电所的并联电容器设备，主要是为了提高电压和补偿变压器的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5。2 分组方式1) 并联电容器的分组方式有等容量分组、等差容量分组、带总断路器的等差容量分组、带总断

39、路器的等差级数容量分组。2) 各种分组方式比较(1) 等差容量分组方式:由于其分组容量之间成等差级数关系，从而使并联电容器装置可按不同投切方式得到多种容量组合。既可用比等容量分组方式少的分组数目，达到更多种容量组合的要求，从而节约了回路设备数。但会在改变容量组合的操作过程中，会引起无功补偿功率较大的变化，并可能使分组容量较小的分组断路器频繁操作，断路器的检修间隔时间缩短，从而使电容器组退出运行的可能性增加。因而应用范围有限。(2) 带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组，当某一并联电容器组因短路故障而切除时，将造成整个并联电容器装置退出运行。(3) 等容量分作方式，是应用较多的

40、分作方式。综上所述，在本设计中，无功补偿装置分作方式采用等容量分组方式。5.7.4 并联电容器装置的接线并联电容器装置的基本接线分为星形（Y）和三角形（）两种。经常使用的还有由星形派生出来的双星形，在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形。从电气工程电气设计手册（一次部分）P502页表9-17中比较得，应采用双星形接线。因为双星形接线更简单，而且可靠性、灵敏性都高，对电网通讯不会造成干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。中性点接地方式：对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率，因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。第6章 防雷保护与接地技

41、术6.1 防雷保护 雷电流所引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保护电气设备的安全。A）、雷电过电压有三种情况：1、 直击雷过电压2、 感应雷过电压3、 侵入雷过电压B）、直击雷过电压保护：可采用避雷针、避雷线、避雷带和钢筋焊接成的网等。措施：1.加强分流2.防止反击3.装设集中接地装置C）、侵入雷过电压保护：对配电装置侵入雷保护的过电压保护是采用阀型避雷器及与管型避雷器或金属氧化物避雷器配合的过线保护等保护措施。1、直击雷的保护直击雷过电压保护，可采用避雷针，为满足全所所有构架、电气设备、及建筑物、构筑物均为

42、针的保护范围内在防直击雷保护范围内，根据电力设备过电压保护技术规程，在变电所内设置4支独立的避雷针，高度30M，构成联合保护。且用40*4扁钢将所有的避雷针连接起来，与变电所总接地网连接，并且在连接处加装集中接地装置。（1）、雷针装设的原则独立避雷针不应设在人员经常通行的地方，避雷针及接地装置与道路或出入口的距离不得小于3米，否则应采取均压或铺设沥青地面。110KV及以上配电装置，一般将避雷针装设在构架上并与接地网连接，而且要设集中接地装置，避雷针在接地网上的引入点距离变压器在接地网上的连接点沿地线的距离不得小于15米。变压器构架上不应装设避雷针。独立避雷针与配电装置带电部分的空气距离不得小于

43、5米，独立避雷针的接地装置与变电所接地网地中距离不得小于3米。（2）、避雷针保护范围确定：两针构成的联合保护，两针间的距离D不得大于7（hHX）*P，否则两针间的设备不能处于保护范围内。2、侵入雷电波保护 雷击线路机会比雷击直变电所多，为了防止由送电线路侵入变电所高压进行波对电气设备的损坏，在各级电压架空送电线路氧化锌避雷器，并与线路的保护相配合。氧化锌避雷器比普通阀型避雷器具有无续流、通流容量大、结构简单、寿命长等优点，在很多的范围内代替普通阀型避雷器。电气设备的绝缘配合基于避雷器的保护水平，设备所承受的雷电过电压和操作过电压均由避雷器来限止，即选用设备的绝缘水平取决于避雷器的保护性能。（一

44、）装设直击雷保护的范围：（1） 屋外配电装置，包括组合导线和母线廊道。（2） 雷电活动特殊强烈地区的主厂房，主控制室和高压屋内配电装置。（二）避雷针、避雷线的装设原则及其接地装置的要求（1） 独立避雷针（线）宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻不易超过10欧（2） 电压110kv及以上配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但土壤电阻率大于1000欧米的地区，宜装设独立的避雷针。35kv及以下高压配电装置架构或房顶不宜装设避雷针，因其绝缘水平极低，雷击时引起反压。（三）避雷器的使用条件（1） 使用地点的海拔高度不超过1000米，高于1000米的地区，应选用高原型避

45、雷器；（2） 使用地区的环境温度不高于 +40，不低于-40；（3） 安装地点可能出现相对地最高工频电压，该电压不得大于避雷器的灭弧电压；（4） 没有严重污秽或腐蚀金属、绝缘件的气体的地区；（5） 没有剧烈震动和冲击的场所；（6） 允许的最大风速为35m/s。为满足变电所侵入雷电波保护，选择以下保护措施。（1）、110KV母线上安装一组氧化锌避雷器型号为HY10W5-100/260。可将避雷器安装在电压互感器间隔上（2）、35KV母线上安装一组氧化锌避雷器型号为HY5WZ1-51/134。可将避雷器安装在电压互感器柜内.（3）、35KV架空送电线路上安装一组氧化锌避雷器型号为HY5W51/13

46、4。3、感应雷的防护（1）大气过电压对分级绝缘变压器中性点危害很大，需要进行保护，在主变压器中性点装设一台氧化锌避雷器型号为Y1W573/200和放电间隙。（2）为了防止电容器上出现谐振过电压，应装设一组避雷器型号为HY5WR51/50。 6.2 接地装置为保护人身及设备在正常的事故情况下的安全，电气设备都应装设接地装置。A） 一般要求：1.在正常和事故情况下，电气设备外壳要接地。首先应能同与地有可靠连接的各种金属结构、管道和设备等自然接地体。2.将各种不同用途和各种不同电压的电气设备接地，应使用一个总的接地装置。接地装置的接地电阻，应满足其中接地电阻最小的电气设备的要求。3.电气设备的人工接

47、地体（管子、扁铁和圆钢等，垂直接地体和水平接地体两类）应尽可能使在电气设备所在地点附近的对地电压分布均匀。 B) 接地网的布置：本变电所以水平接地为主，以垂直接地为辅助，成闭合式环行接地网，围绕户外配电装置，户内配电装置，主控制辅助厂房及其他需装设接地网的建筑物，敷设环行接地网。利用与地有可靠连接的各种金属结构、管道和设备等自然接地体将配电装置、厂房及其它的建筑物等通过接地引上线与环行接地网连接。为了保证人身和设备的安全，本所所有电气设备的底座和外壳、传动装置、配电箱、微机保护控制保护屏台的筐架、屋外构架、设备支架、电缆金属外皮等均应可靠接地。根据规程规定，本所设置统一的接地装置，其接地电阻小

48、于等于0.5。采用以404扁钢制作的水平接地为主，垂直钢管接地为辅的复合式人工接地网，接地装置埋于冻土层之下。详见“防雷、接地平面布置图”。接地电阻近似计算：0.5 6.3 110KV进线的保护采用三段式电流保护，其中由无时限电流速断保护只能保护线路的一部分，带时限的电流速断保护只能保护本线路的全长，但不能作为相邻下一级线路的后备保护。还必须采用过电流保护作为本电路和下一级线路的后备保护，输电线路通常采用三段式电流保护，上述各三段分别其中的一、二、三段。（1）无时限电流速断保护的原理及整定计算 根据电网对继电保护的要求，可以使电流保护的动作不带时限。构成瞬动保护。为保证动作的选择性，采取动作电

49、流按躲过被保护线路；外部短路是的最大短路电流来整定。即：灵敏度校验用保护区占被保护全长的百分数来表示即： 要求在最大运行方式下大于等于， 在最小运行方式下不小于15%20%。动作时限（2）带时限电流速断保护的工作原理和整定计算（二段）按下一保护的动作电流整定计算即：灵敏系数的校验=1.5动作时限（3）定时限过电流保护的原理和整定计算（三段保护）动作电流必须按躲过被保护线路在正常运行时的最大可能负荷电流来整定即：灵敏系数的校验当为近后备保护时=1.5当为远后备保护时：6.4每回出线的保护对于不带电抗器的单侧电源线路应装设电流速断保护和过电流保护。（1）整定计算1）电流速断保护按躲过被保护线路末端

50、发生短路时的最大短路电流保护灵敏系数是用保护区长度占被保护线路全长的百分数来表示2）过电流保护按躲过线路上最大工作电流计算灵敏系数的校验6.5变压器的保护有主保护和后备保护，主保护通常采用差动保护，后备保护为过电流保护1）、主保护（差动保护） 由BCH-2型继电器组成双绕组差动保护整定计算：（1）计算一次侧、二次侧的额定电流，选择电流互感器的变比，计算差动保护基本侧的动作电流（按三个条件）1.按躲过变压器励磁涌流的条件2.按躲过电流互感器二次断线不误动作条件3.按躲过外部穿越性短路最大不平衡电流的条件选取上述条件较大的作为一次动作电流即：差动继电器基本侧动作电流为：（2）确定BCH-2型差动继

51、电器各绕组的匝数。（3）灵敏度校验 为单电源应以最小运行方式下10KV侧两相短路反应到电源侧进行校验，流入继电器的电流为：10KA电源侧BCH2型继电器动作电流为则差动保护装置最小灵敏系数为2）后备保护（过电流保护）保护装置动作电流按躲开变压器的最大负荷电流整定： （可靠系数=1.21.3，返回系数=0.85）保护装置的灵敏系数校验6.6 直流系统 本变电所为了给断路器合闸、微机综合自动化系统、通讯及事故照明等直流用电，装设一套GZDW30120h/220M型智能微机高频开关电源模块直流成套装置。此装置有自动均充/浮充电功能、告警保护功能及自动调压功能，与微机自动化系统进行网络通讯。6.7 变

52、电所占地面积本变电所周围设有3m高铁栅栏，总占地面积3904平方米。所有设备清单序号名称型号1电力变压器SFPQ7-63000/110型2六氟化硫断路器 LW25-126型断路器3真空断路器ZN22-10型4高压隔离开关GW4110型5低压隔离开关GN10-10T6电压互感器JDC61107电压互感器JSZ-10型三相五柱浇注绝缘电压互感器8电流互感器LCWB4-1109电流互感器LBJ10准确度0.5级11电容补偿装置TBB10-2100/50AK12所用变变压器SL7-50/10双绕组13氧化锌避雷器HY5W51/13414母线钢芯铝绞线LGJ400槽型导体截面尺寸为200-90-10-1

53、4第二部分110KV变电所电气设计计算书第7章 变电所变压器的选择7.1变压器的选择根据10KV侧负荷为10回，且考虑具有15%的发展裕量，则10KV侧各线路最大负荷如下：=3.12MW =3.2 MW=4.25 MW =8.0 MW=6.25 MW =6.5 MW= 7.5MW =5.5 MW则可得出各条线路的： =3.120.6197 =2.23092 MVar=3.20.6197 =1.36334 MVar=4.250.6197 =2.78865 MVar=8.0 0.6197 =3.40835 MVar=6.250.6197 =3.7182 MVar=6.5 0.6197 =2.168

54、95 MVar= 7.50.6197 =1.54925 MVar=5.50.6197 =1.766145 MVar所以10KV侧最大有功和最大无功分别为：=+2*+2* =57.32 MW=+2*+2*=35.5053 MVar=67.4255 MVA根据本次设计中的设计原始资料 然后考虑到本变电所15%的负荷发展余地可得S=（1+15%）67.4255=77.539325MVA如果考虑到一台变压器单独运行时应该保证总负荷的70所以变压器必须提供的最大功率计算为：=77.53932570%=54.2775275 MVA所以经查资料可以选取SFPQ7-63000/110型变压器变压器的台数为2台

55、此变电所变压器的具体参数如下高压 110 低压11 阻抗电压第8章 架空线路型号的选择设计图纸如下，本次设计中1号变电所为计算书中所算的变电所所有数据：8.1 1号变电所110KV侧汇流母线型号的选择110kv侧最大持续工作电流计算得：=1.05/(Cos)=1.05631000/1100.85=447.3827A因为 4000A,所以110KV侧汇流母线一般选择钢芯铝绞线作为母线。按照经济电流密度选择，由于任务书中年最大利用小时数T=5000h，所以查表得j=1.08 A/则则算得导体截面：=414.659经查电气手册可知应该选择钢芯铝绞线LGJ400，知长期允许载流量+70时=898A，=

56、0.410/Km , =0.170 /Km进行热稳定校验：短路电流热效应：取主变110KV侧动作时间为0.02s=0.2+0.04+0.06=0.3S= (+) =0.3=17.0645=T=0.05=2.844=+=17.0645+2.844=19.909=K=0.149=0.149898=768.634 A=+（-）=37+（70-37） =48.17由C=149=149=96.254则：=/C=/96.254=52.034400所以选择钢芯铝绞线LGJ400满足热稳定要求。8.2 1号变电所10KV侧汇流母线型号的选择10KV侧最大持续工作电流：=1.05/ (Cos)=1.056310

57、00/100.85=4493.27A因为4000A 8000A,所以10KV侧汇流母线一般选择槽型导体。按照经济电流密度选择，由于年最大利用小时数T=5000h，所以查表得j=0.78 A/则算得导体截面：=5760.6查手册可知选择槽型导体截面尺寸为200-90-10-14 =7550A，=1.320进行热稳定校验：短路电流热效应：计算中取主变10KV侧动作时间为0.07s=0.7+0.04+0.06=0.8S=(+) =0.8=1006.95=T=0.05=62.937=+=1006.95+62.937=1069.88=K=0.149=0.1497550=6462.35 A=+（-）=37

58、+（70-37） =52由C=149=149=94.746则：=/C=/94.746=396.6376870所以选择槽型导体截面尺寸为200-90-10-14满足热稳定要求8.3系统至发电厂升压变110KV侧的输电线型号计算按经济电流密度选择导线型号:流过每回线路的最大持续工作电流计算得： = (1+15) =397.778A 由于年最大利用小时数=5000h再根据经济电流密度查表得j=1.08A/=368.313查手册得该输电线选择LGJ-400/50钢芯铝绞线=0.079/km , = 0.386/Km进行热稳定校验：正常运行最高温度： =37+（70-37） =43.5 计算热稳定系数C

59、 =102.0短路电流热效应：=0.3=14.763经热稳定校验此型号满足要求8.4 110KV侧至1号变电所线路型号的选择设计变电所时考虑到线路出现故障时能带上变电所1和2的所有负荷则= (1+15) =312.351A由于年最大利用小时数=5000h再根据经济电流密度查表得j=1.08A/=289.214查电气手册得该输电线选择LGJ-300/40钢芯铝绞线=0.105/Km = 0.395/Km进行热稳定校验：正常运行最高温度： =37+（70-37） =41.0 计算热稳定系数C =103.0短路电流热效应：=0.3=14.763经热稳定校验该输电线路型号满足要求8.5 110KV侧至

60、2号变电所线路型号的选择在设计中考虑到线路出现故障时能带上变电所1和2的所有负荷则则同线路1，那么该输电线也选择LGJ-300/40钢芯铝绞线=0.105/Km = 0.395/Km8.6 两变电所连接线型号的选择 在设计中考虑到或者架空线路出现故障时，功率能通过架空线传入1号或者2号变电所。则应该按照传递功率最大时选择。由于1号变电所功率较大，所以选择时应按照线路出现故障时选择。= (1+15)=203.523A 由于年最大利用小时数=5000h再根据经济电流密度查表得j=1.07A/=88.447查手册得该输电线选择LGJ-210/35钢芯铝绞线=0.150/Km = 0.405/Km进行热稳定校验：正常运行最高温度： =37+（70-3