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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目名稱(chēng)：110kV變電站一次部分設(shè)計(jì) 院系名稱(chēng)：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 班 級(jí)：電氣本11-4班 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2013 年 5月 4 摘要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要根據(jù)所給數(shù)據(jù)和要求進(jìn)行110kV變電站一次部分設(shè)計(jì)。首先根據(jù)任務(wù)書(shū)所給系統(tǒng)及線(xiàn)路負(fù)荷的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過(guò)對(duì)所建變電站出線(xiàn)的考慮和對(duì)負(fù)荷資料的分析，在滿(mǎn)

2、足安全性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性的前提下確定了110kV、35kV、10kV側(cè)主接線(xiàn)的形式，然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算及對(duì)供電范圍內(nèi)一級(jí)負(fù)荷供電可靠性的考慮及對(duì)N-1原則的應(yīng)用，確定了主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)，并依據(jù)N+1原則設(shè)計(jì)了變電所所用電，為以后的計(jì)算和設(shè)備選取做好準(zhǔn)備，又進(jìn)行等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，選擇短路點(diǎn)做出短路等值電路并進(jìn)行短路計(jì)算，根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果及最大持續(xù)工作電流，對(duì)包括母線(xiàn)、高壓斷路器、高壓隔離開(kāi)關(guān)、互感器在內(nèi)的電氣設(shè)備進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)，并根據(jù)工程情況參考有關(guān)技術(shù)手冊(cè)確定了變電所的配電裝置。本文同時(shí)對(duì)變電所防雷保護(hù)尤其是雷電沿導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)入變電所的侵入波保護(hù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析并且還考慮了變電所接地網(wǎng)的設(shè)

3、計(jì)，最后繪出了電氣主接線(xiàn)圖及配電裝置圖。 關(guān)鍵詞：電氣主接線(xiàn) 短路計(jì)算 電氣設(shè)備 變電所設(shè)計(jì) 配電裝置 4 Abstract This paper designs a 110kV substation.Firstly,according to the given material,electricity line and the parameters of the load which is provided by the assignment book,through considering the would-be substation

4、,analyzing electrical data,confirming the Main electrical bus formation of 110kV、35kV、10kV side based on security,economy and reliability,under the guide of dispiline N-1 then conform the numbers,volume and type of the main transformer through circuit calculation and supply district,thus getting the

5、 parameters of all the component,at the same time with the use of displine N+1,my paper designs the consume of substation ,simplify electric circuit,select short point to carry on short circuit calculations operation circuit, select and check out electrical equipment, including bus,breaker, disconne

6、ct switch, voltage transformer, current transformer and so on,so that conform the distribution apparatus.Configurating relay protection and setting-calculation for the electricity line,transformer and bus according to the load and short calculations.At the same time,this paper analyses simply lightn

7、ing protection and grounding system.Finally,two pictures are given including main electrical wiring diagram and 110kV power distribution equipment sectional drawing Keywords: Substation design,Transformer,Main electrical wiring,Equipment election 5 目錄 摘 要 第1章 緒論 1 1.1 變電站概述 1 1.1.1變電站在

8、電力系統(tǒng)中的地位 1 1.1.2負(fù)荷對(duì)變電所供電的要求 2 1.1.3電力系統(tǒng)的額定電壓 2 1.2 我國(guó)變電站及其設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及新變化 3 1.3 變電站設(shè)計(jì)的主要原則 5 第2章電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 6 2.1 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 6 2.1.1對(duì)電氣主接線(xiàn)的基本要求 6 2.1.2變電站電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)原則 7 2.1.3電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)步驟 8 2.2 電氣主接線(xiàn)的基本形式 10 2.3 電氣主接線(xiàn)選擇 10 第3章 變電站主變壓器選擇 15 3.1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 15 3.2無(wú)功補(bǔ)償措施 16 3.2.1無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谋匾?16 3.2.2無(wú)功

9、功率補(bǔ)償?shù)姆椒?16 3.3主變壓器容量的選擇 17 3.4主變壓器型號(hào)的選擇 19 3.5 主變壓器選擇型號(hào) 21 3.6變電所所用電設(shè)計(jì) 21 3.6.2 直流系統(tǒng) 22 3.6.3 所用電選擇 22 第4章 短路電流計(jì)算 23 4.1短路形成原因 23 4.2 短路的危害及預(yù)防辦法 24 4.3短路電流計(jì)算的目的 24 4.4 短路電流計(jì)算方法 25 4.5短路電流計(jì)算 25 4.5.1 110kV側(cè)母線(xiàn)短路計(jì)算 28 4.5.2 35kV側(cè)母線(xiàn)短路計(jì)算 30 4.5.3 10kV側(cè)母線(xiàn)短路計(jì)算 33 第5章 電氣設(shè)備的選擇 36 5.1 導(dǎo)體的

10、選擇和校驗(yàn) 36 5.1.1 110kV母線(xiàn)選擇及校驗(yàn) 38 5.1.2 35kV母線(xiàn)選擇及校驗(yàn) 39 5.1.3 10kV母線(xiàn)選擇及校驗(yàn) 40 5.2 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn) 41 5.2.1 110kV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn) 42 5.2.2 35kV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn) 45 5.2.3 10kV側(cè)斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn) 48 5.2.4 10kV側(cè)母聯(lián)斷路器的選擇和校驗(yàn) 50 5.3 互感器的選擇 52 5.3.1 電流互感器的選擇 53 5.3.2電流互感器的校驗(yàn) 55 5.3.3電壓互感器的選擇 56 第6章 防

11、雷保護(hù) 59 6.1直擊雷保護(hù) 59 6.2 侵入波保護(hù) 59 6.3變電所接地裝置 60 第7章配電裝置 61 7.1配電裝置概述 61 7.1.1配電裝置的類(lèi)型及其特點(diǎn) 61 7.1.2配電裝置型式的選擇 62 7.2 對(duì)配電裝置的基本要求和設(shè)計(jì)步驟 63 7.3 屋內(nèi)配電裝置 63 7.4 屋外配電裝置 64 參考文獻(xiàn) 67 附錄 69 附錄1 電氣主接線(xiàn)圖 69 附錄2 配電裝置平面圖 70 8 第1章 緒論 1.1 變電站概述 1.1.1變電站在電力系統(tǒng)中的地位 電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線(xiàn)路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，它包

12、括通過(guò)電氣的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。變電站是電力系統(tǒng)的至關(guān)重要的組成部分，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶(hù)的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，其工作狀況直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是電力元件，它們能實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)、變換、輸送和分配，消費(fèi)任務(wù)稱(chēng)之為電力系統(tǒng)一次部分；另一類(lèi)是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如電力系統(tǒng)的保護(hù)、監(jiān)控及遠(yuǎn)動(dòng)等功能組成等稱(chēng)之為電力系統(tǒng)二次部分。 根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用，可將變電站分為下列幾類(lèi)： （1) 樞紐變電站 樞紐變電站是位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓部分起匯集多個(gè)電

13、源作用的電壓為330~500kV的變電站，樞紐變電站是整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)，樞紐變電站一旦停電，將引起大面積停電事故，嚴(yán)重影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活，重者將引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。 （2）中間變電站 中間變電所的高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)變換功率的作用。系統(tǒng)中為了使長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路分段，一般匯聚2~3個(gè)電源，電壓等級(jí)為220~330kV，同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)刎?fù)荷用電，中間變電所停電以后，將引起本區(qū)域的部分負(fù)荷供電，重者引起區(qū)域電網(wǎng)解列。 （3）地區(qū)變電站 地區(qū)變電站是以向地區(qū)用戶(hù)供電為主的變電站，是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電站，其高壓側(cè)一般為110或220kV，全所停電后，僅使該

14、地區(qū)中斷供電。 （4）終端變電站 終端變電站在輸電線(xiàn)路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，其高壓側(cè)的電壓為110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶(hù)供電的變電站，全所停電后，只是用戶(hù)受到損失，一般不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成較大影響。 1.1.2負(fù)荷對(duì)變電所供電的要求 (1)保證可靠的持續(xù)供電：電力系統(tǒng)供電的可靠性是其能不間斷供電的可靠程度。對(duì)于系統(tǒng)中的一級(jí)負(fù)荷，一旦出現(xiàn)供電中斷，不僅影響生產(chǎn)，而且可能使設(shè)備損壞，進(jìn)而影響社會(huì)穩(wěn)定甚至?xí)驍嚯姸鹑藛T傷亡事故，更有甚者將造成整個(gè)系統(tǒng)的的癱瘓，停電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)本身的損失。 (2)保證良好的電能質(zhì)量即滿(mǎn)足供電的技術(shù)合理性。良好的電

15、能質(zhì)量即供電的技術(shù)合理性是指電能的電壓、頻率、波形等技術(shù)指標(biāo)要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)額定電壓的5%，10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的7%，220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。 頻率質(zhì)量的偏差會(huì)影響到某些電氣設(shè)備如電動(dòng)機(jī)和軍用雷達(dá)的正常工作。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：3000MW以及上系統(tǒng)不超過(guò)0.2Hz，3000MHZ以下系統(tǒng)不超過(guò)0.5Hz，波形質(zhì)量則以畸變率是否超過(guò)給定值來(lái)衡量。 (3)保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性：衡量電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的兩個(gè)重要指標(biāo)是煤耗率和網(wǎng)損率。即便是損耗的比率不是特別大，但電能生產(chǎn)

16、的規(guī)模很大，消耗的一次能源源總消耗占的比重約為70％，輸送和分配時(shí)的損耗絕對(duì)值也非常巨大。因此，降低每向用戶(hù)供應(yīng)一度電能損耗的能源和降低變換、輸送、分配時(shí)的損耗對(duì)于提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性又十分重要的意義。 1.1.3電力系統(tǒng)的額定電壓 為了使電力設(shè)備的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化并實(shí)現(xiàn)各設(shè)備間互換，系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線(xiàn)路及各種設(shè)備都是按規(guī)定的額定電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的。 電力系統(tǒng)的額定電壓等級(jí)是國(guó)家根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及電力工業(yè)的發(fā)展、運(yùn)行水平，經(jīng)全面經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析后確定的。 我國(guó)現(xiàn)階段電力設(shè)備的額定電壓分三類(lèi)： 第一類(lèi)額定電壓在100V以下，這類(lèi)電壓主要用與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的照明、蓄

17、電池及開(kāi)關(guān)設(shè)備的操作電源中； 第二類(lèi)額定電壓高于100V，低于1000V，這類(lèi)電壓主要用于低壓三相電動(dòng)機(jī)及照明設(shè)備，常見(jiàn)的有380V和660V； 第三類(lèi)額定電壓高于1000V，這類(lèi)電壓主要用于發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電線(xiàn)路及設(shè)備。 三相視在功率S=3UI，當(dāng)輸出功率為定值時(shí)，電壓升高，電流降低，線(xiàn)路、電氣的載流部分所需的截面積就變小，有色金屬的投資也降低，同時(shí)由于電流小，傳輸線(xiàn)路上的功率損耗和電壓損耗也較??；另一方面，電壓越高，對(duì)設(shè)備和導(dǎo)線(xiàn)絕緣水平的要求就越高，變壓器、開(kāi)關(guān)等設(shè)備絕緣方面的投資也越大。綜合考慮這些因素，對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)合理的輸電電壓，當(dāng)從設(shè)備制造角

18、度考慮，為保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，又不應(yīng)隨意確定輸電電壓。 1.2 我國(guó)變電站及其設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及新變化 新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)電力系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展階段，電力建設(shè)得到長(zhǎng)足發(fā)展。由于我國(guó)電力建設(shè)起步比較晚，目前我國(guó)變電站主要趨勢(shì)是老設(shè)備向新型設(shè)備轉(zhuǎn)變，有人值班向無(wú)人值班變電站轉(zhuǎn)變，交流傳輸向直流傳輸轉(zhuǎn)變，在城市變電站建設(shè)中，戶(hù)內(nèi)型變電站大幅增加，屋內(nèi)配電裝置廣泛使用。國(guó)外變電站主要是采用柔性技術(shù)由交流輸出向直流輸出轉(zhuǎn)變，而數(shù)字化智能變電站也是國(guó)內(nèi)外變電站未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之一。 1.無(wú)人值守變電站 我國(guó)變電站的發(fā)展趨向于變電站無(wú)人值班運(yùn)行管理

19、，許多220 kV及以下電壓等級(jí)變電站已經(jīng)開(kāi)始由監(jiān)控中心進(jìn)行監(jiān)控，基本上實(shí)現(xiàn)了變電站無(wú)人值守。但作為國(guó)內(nèi)電網(wǎng)中最高電壓等級(jí)的500 kV和330 kV變電站，即使采用了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的，也基本上都是實(shí)行有人值守的管理方式。而在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，各個(gè)電壓等級(jí)變電站都能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守,由此可見(jiàn)，在國(guó)內(nèi)外無(wú)人值守變電站之間、國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間都還有很大的差異。 全面實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守對(duì)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)有非常明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益: 1)大幅度提高了運(yùn)行可靠性； 2) 加快了對(duì)事故處理的速度； 3) 提高了電力行業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率； 4) 降低了電力基礎(chǔ)建設(shè)成本； 5) 降低系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用

20、。 2.城市變電站建設(shè) 多種變電站的型式中屋內(nèi)型變電站受到各方面的重視，在最近幾年得到飛速發(fā)展，由于屋內(nèi)變電站允許安全凈距小且可以分層布置而使占地面積較小并且室內(nèi)變電站的維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，可減輕維護(hù)工作量，變電所運(yùn)行不受氣候影響。 3. 數(shù)字化智能變電站 在變電站綜合自動(dòng)化領(lǐng)域中，智能化電器的發(fā)展，特別是智能化開(kāi)關(guān)設(shè)備、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，變電站自動(dòng)化技術(shù)即將進(jìn)入新階段，這些新技術(shù)的日趨成熟帶來(lái)全數(shù)字化的變電站新概念。數(shù)字化變電站三個(gè)最重要的特征就是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字

21、化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。 依據(jù)我國(guó)電力工業(yè)實(shí)際情況國(guó)情，電力系統(tǒng)的變電所運(yùn)行技術(shù)有了新的飛躍，我國(guó)變電站設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些新的趨勢(shì)。 1.變電站接線(xiàn)方案趨于簡(jiǎn)單化 　　制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量以及電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的提高，為變電站接線(xiàn)簡(jiǎn)化提供了可能。例如，高壓斷路器是變電站的主要電氣設(shè)備之一，其制造技術(shù)近年來(lái)有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時(shí)間縮短。 2.新的電氣一次設(shè)備大量采用 近年來(lái)電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、高可靠性新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，電氣設(shè)備趨于無(wú)油化，采用SF6氣體絕緣的設(shè)備價(jià)格不斷下降，

22、伴隨著國(guó)產(chǎn)GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 3.變電站占地及建筑面積減少 經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展要求新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保要求，追求綜合經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，所以設(shè)計(jì)形式多采用地面全戶(hù)內(nèi)型或地下等布置形式，這使得占地面積有效減少。 4.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù) 變電站綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)新興的用以提高變電站運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶(hù)提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢(shì)。 1.3 變電站設(shè)計(jì)的主要原則 變電站設(shè)計(jì)的基本原則

23、是：安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、投資合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運(yùn)行高效，時(shí)效性和和諧性的統(tǒng)一。變電站設(shè)計(jì)的分類(lèi)可依據(jù)變電站標(biāo)準(zhǔn)方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模3個(gè)層次進(jìn)行劃分。 (1)按照變電站布置方式分類(lèi)：110kV變電站分為戶(hù)外變電站、戶(hù)內(nèi)變電站和半地下變電站3類(lèi)。戶(hù)外變電站是指最高電壓等級(jí)的配電裝置、主變布置在戶(hù)外的變電站；戶(hù)內(nèi)變電站是指配電裝置布置在戶(hù)內(nèi)，主變布置在戶(hù)外或者戶(hù)內(nèi)的變電站。半地下變電站是指主變布置在地上，其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站；地下變電站是指主變及其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。 (2)按配電裝置型式分類(lèi)：110kV配電裝置可再分為常規(guī)敞開(kāi)式開(kāi)

24、關(guān)設(shè)備和全封閉式組合電氣設(shè)備兩類(lèi)。 (3)按變電站規(guī)模進(jìn)行分類(lèi)：例如戶(hù)外AIS變電站，可按最高電壓等級(jí)的出線(xiàn)回路數(shù)和主變臺(tái)數(shù)、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。 第2章電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 電氣主接線(xiàn)根據(jù)電能輸送和分配的要求，表示主要電氣設(shè)備相互之間的連接關(guān)系，以及本變電站(或發(fā)電廠)與電力系統(tǒng)的電氣連接關(guān)系，電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線(xiàn)、斷路器、隔離刀閘、線(xiàn)路等。主接線(xiàn)的接線(xiàn)方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線(xiàn)直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，對(duì)運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的作用。 2

25、.1 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 2.1.1對(duì)電氣主接線(xiàn)的基本要求 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)規(guī)模龐大的、嚴(yán)密的整體，各個(gè)發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)，其主接線(xiàn)的質(zhì)量的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線(xiàn)必須滿(mǎn)足以下基本要求。 (1) 運(yùn)行的可靠性 運(yùn)行可靠性的幾個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：斷路器檢修時(shí)是否影響導(dǎo)致供電中斷；設(shè)備和線(xiàn)路故障檢修時(shí)，停電支路數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶(hù)的不間斷供電。 (2)具有一定的靈活性 主接線(xiàn)正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度指令

26、靈活的改變運(yùn)行方式，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快的將有關(guān)設(shè)備或線(xiàn)路退出系統(tǒng)運(yùn)行。盡量做到切除故障停電時(shí)間短，影響范圍就最小，并且在檢修時(shí)可以保證電力檢修人員的人身安全。 (3)操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線(xiàn)應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、明了、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。太復(fù)雜的接線(xiàn)不但不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線(xiàn)過(guò)于簡(jiǎn)單，可能又不能滿(mǎn)足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或者不必要的停電。 (4)經(jīng)濟(jì)上合理 主接線(xiàn)在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，降低電力系統(tǒng)的運(yùn)行

27、成本，使其盡可能的發(fā)揮最佳經(jīng)濟(jì)效益。 2.1.2變電站電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)原則 電氣主接線(xiàn)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程具體情況，在保證供電安全可靠、調(diào)度靈活、滿(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)方便，盡可能地節(jié)省投資，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。 電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大影響。因此，主接線(xiàn)設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系

28、統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，合理的選擇主接線(xiàn)方案。 對(duì)于變電站的電氣主接線(xiàn)，當(dāng)能滿(mǎn)足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用較少斷路器的或不用斷路器的接線(xiàn)，如線(xiàn)路—變壓器組接線(xiàn)，若能滿(mǎn)足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可使用線(xiàn)路分支接線(xiàn)。為正確選擇接線(xiàn)和設(shè)備，必須進(jìn)行各級(jí)電壓最大最小有功和無(wú)功電力負(fù)荷的平衡，當(dāng)缺乏足夠的技術(shù)資料時(shí)，可采取下列數(shù)據(jù)： 1.最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的60~70%，如主要農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)則取20~30%； 2.負(fù)荷同時(shí)率取0.85~0.9，當(dāng)饋線(xiàn)在三回以下且有大負(fù)荷時(shí)，取0.95~1； 3.功率因數(shù)一般取0.8； ４.

29、線(xiàn)損平均取5%。 我國(guó)《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對(duì)主接線(xiàn)設(shè)計(jì)作了如下規(guī)定：在滿(mǎn)足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線(xiàn)。在110~220kV變電所中，一般采用雙母線(xiàn)。在35kV變電所中，當(dāng)出線(xiàn)為2回時(shí)，一般采用橋型接線(xiàn)；當(dāng)出線(xiàn)為2回以上時(shí)，一般采用單母線(xiàn)分段或單母線(xiàn)接線(xiàn)。出線(xiàn)回路數(shù)和電源數(shù)較多的污穢環(huán)境中的變電所，可采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)。在6~10kV變電所，一般采用單母線(xiàn)接線(xiàn)或單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。 2.1.3電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)步驟 電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)需伴隨著發(fā)電廠或變電站的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性分析調(diào)查階段、工程初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)

30、計(jì)階段等四個(gè)階段。 （1）分析原始資料 1.本工程情況 包括變電站類(lèi)型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景），主變臺(tái)數(shù)及容量，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。 2.電力系統(tǒng)狀況 包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃（5~10年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用,本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。 電力系統(tǒng)中中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合問(wèn)題，它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運(yùn)行安全以及對(duì)附近通信線(xiàn)路的干擾等。我國(guó)電力安全規(guī)程規(guī)定35kV及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直

31、接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地），又稱(chēng)小電流接地系統(tǒng)，以保證供電可靠性。對(duì)110kV及以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，又稱(chēng)大電流接地系統(tǒng)以防止輸電線(xiàn)路電壓升高而以其它方式保證供電的可靠性。 3.負(fù)荷情況 包括本地區(qū)負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線(xiàn)回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷的原始資料是設(shè)計(jì)主接線(xiàn)的基本依據(jù)之一，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接決定著發(fā)電廠和變電站電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間(5~10年)的

32、檢驗(yàn)。 4.設(shè)備制造情況 這往往是設(shè)計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線(xiàn)具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等情況匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的可行性。 5.環(huán)境條件 包括當(dāng)?shù)氐淖顭嵩缕骄鶜鉁?、環(huán)境濕度、覆冰厚度、污穢程度、風(fēng)向水平、水文地質(zhì)情況、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線(xiàn)中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的設(shè)計(jì)均有直接影響。對(duì)此，應(yīng)予以足夠重視,對(duì)重型設(shè)備如大容量三相變壓器的運(yùn)輸條件亦應(yīng)充分考慮。 （2）主接線(xiàn)方案的擬定與選擇 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，在對(duì)原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源進(jìn)線(xiàn)數(shù)和出線(xiàn)回路數(shù)、變電所內(nèi)電壓級(jí)別、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及

33、母線(xiàn)結(jié)構(gòu)的考慮，可擬定出若干個(gè)可行的主接線(xiàn)方案（近期和遠(yuǎn)景）。然后從經(jīng)濟(jì)技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2~3個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，有可能滿(mǎn)足任務(wù)書(shū)要求的方案，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合最新技術(shù)，對(duì)于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線(xiàn)，還應(yīng)進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定最終方案。 （3）短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn) 對(duì)選定的電氣主接線(xiàn)選擇適當(dāng)短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，并選擇校驗(yàn)合理的電氣設(shè)備包括導(dǎo)線(xiàn)、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器等。 （4）繪制電氣主接線(xiàn) 對(duì)最終選擇的電氣主接線(xiàn)形式，按照要求，繪出電氣主接線(xiàn)圖。 此外還要注意：對(duì)于工程設(shè)計(jì)，無(wú)論哪個(gè)設(shè)

34、計(jì)階段，概算都是必不可少的組成部分，它不僅反映工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性的關(guān)系，而且為合理地確定和有效控制工程造價(jià)創(chuàng)造條件，概算的編制以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，以國(guó)家頒布的有關(guān)文件和具體規(guī)定為依據(jù)，并按國(guó)家定價(jià)與市場(chǎng)調(diào)整或浮動(dòng)價(jià)格相結(jié)合的原則進(jìn)行。概算的構(gòu)成主要有以下內(nèi)容： (1) 主要設(shè)備器材費(fèi)，包括設(shè)備原價(jià)、主要材料(鋼材、木材、水泥等)費(fèi)、設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)(含成套服務(wù)費(fèi))、備品備件購(gòu)置費(fèi)、生產(chǎn)器具購(gòu)置費(fèi)等。除設(shè)備及材料費(fèi)。 (2)安裝工程費(fèi)，包括直接費(fèi)、間接費(fèi)及稅金等。直接費(fèi)指在安裝設(shè)備過(guò)程中直接消耗在該設(shè)備上的有關(guān)費(fèi)用；間接費(fèi)指安裝設(shè)備過(guò)程中為全工程項(xiàng)目服務(wù)，而不直接耗用在特定設(shè)備上的

35、有關(guān)費(fèi)用；稅金是指國(guó)家對(duì)施工企業(yè)承包安裝工程的營(yíng)業(yè)收入所征收的營(yíng)業(yè)稅、教育附加和城市維護(hù)建設(shè)稅。 (3)其他費(fèi)用。 2.2 電氣主接線(xiàn)的基本形式 由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線(xiàn)回路數(shù)和電源回路數(shù)不同，且各回路饋線(xiàn)中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，在進(jìn)出線(xiàn)較多（一般超過(guò)4回）的場(chǎng)合，采用母線(xiàn)作為中間環(huán)節(jié)，可使接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而與有母線(xiàn)的接線(xiàn)相比，無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線(xiàn)回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。 有匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)方式可概括為單母線(xiàn)接線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)兩大類(lèi)，無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形

36、式主要有橋形接線(xiàn)、角形接線(xiàn)和單元接線(xiàn)。 2.3 電氣主接線(xiàn)選擇 依據(jù)原始資料，經(jīng)過(guò)分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng)濟(jì)性的要求，高壓側(cè)有4回出線(xiàn)，其中兩回備用，宜采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)或單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，中壓側(cè)有6回出線(xiàn)，其中兩回備用，可以采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)、單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，低壓側(cè)有11回出線(xiàn)，其中兩回備用，可以采用單母線(xiàn)分段、雙母線(xiàn)的接線(xiàn)方式，經(jīng)過(guò)分析、綜合、組合和比較，提出三種方案： 方案一：110kV側(cè)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式，35kV側(cè)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式，10kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式。 110kV側(cè)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，檢修母線(xiàn)時(shí)不中斷供電，任一組母線(xiàn)故障時(shí)僅短時(shí)停電，可

37、靠性高。缺點(diǎn)是，操作復(fù)雜，10kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，一級(jí)負(fù)荷占35%左右，二級(jí)負(fù)荷占30%左右，一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷占65%左右，采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，優(yōu)點(diǎn)是接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，操作方便，造價(jià)低，擴(kuò)展性好，缺點(diǎn)是可靠性靈活性差。 如下圖2-1 方案一主接線(xiàn)圖 方案二：110kV側(cè)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式，35kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)方式，10kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，優(yōu)點(diǎn)是，檢修任一進(jìn)出線(xiàn)斷路器時(shí)，不中斷對(duì)該回路的供電，和單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點(diǎn)是，增設(shè)旁路母線(xiàn)后，

38、配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的數(shù)目，接線(xiàn)復(fù)雜，投資增大，方案二的主接線(xiàn)圖如下： 圖2—2 方案二主接線(xiàn)圖 方案三：110kV側(cè)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式，35kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，10kV側(cè)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式。接線(xiàn)圖如下圖所示。 圖2-3方案三接線(xiàn)圖

39、 對(duì)于上述三種方案綜合考慮： 該地區(qū)海拔170m，海拔并不高，對(duì)變電站設(shè)計(jì)沒(méi)有特殊要求，地勢(shì)平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫+42C，年最低氣溫-8C，年平均氣溫+14C，最熱月平均最高溫度+36C。最大風(fēng)速25m/s，覆冰厚度為8mm，屬于我國(guó)第V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。 《35kV~ll0kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.2.5 條：當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，6~l0kV 側(cè)宜采用單母分段接線(xiàn)，線(xiàn)路為12回及以上時(shí)，也可采用雙母線(xiàn)，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。因此110kV側(cè)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)方式就能滿(mǎn)足可靠性和靈活性及經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)于35kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)

40、方式而10kV側(cè)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)形式。 綜合以上分析，本設(shè)計(jì)采用第三種方案。 第3章 變電站主變壓器選擇 電力變壓器是電力系統(tǒng)中最為重要的電氣設(shè)備之一，它擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，合理確定的變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)是變電站可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 3.1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以保證對(duì)用戶(hù)供電的可靠性。對(duì)110kV及以下的終端或分支變電站，如果只有一個(gè)電源，或變電所的重要負(fù)荷有中、低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，對(duì)大型超高壓樞紐變電站，可根據(jù)具體工程情況裝設(shè)2~4臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量，因此

41、，在本次設(shè)計(jì)中裝設(shè)多臺(tái)主變壓器。并且兩部變壓器并列運(yùn)行時(shí)必須滿(mǎn)足以下條件： (1)并列運(yùn)行變樂(lè)器的一次額定、二次額定電壓必須對(duì)應(yīng)相等。即并列變壓器的電壓變比必須相同，否則將引起較大的不平衡電流，所以允許差值不超過(guò)10.5％。如果并列變壓器的電壓變比不同，則并列變壓器二次繞組的回路內(nèi)將出現(xiàn)環(huán)流，即二次電壓較高的繞組將向二次電壓較低的繞組供給電流，導(dǎo)致繞組過(guò)熱甚至燒毀，影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。 (2)并列運(yùn)行變壓器的阻抗電壓(短路電壓)必須相等。由于并列運(yùn)行的變壓器的負(fù)荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，如果阻抗電壓相差很大，可能導(dǎo)致阻抗電壓小的變壓器發(fā)生過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，所以要求并列變壓器的阻

42、抗電壓必須相等，允許差值不得超過(guò)10％。 (3)并列運(yùn)行變壓器的連接組別必須相同。即所有并列變壓器一次、二次電壓的相序和相位都必須對(duì)應(yīng)地相同，否則不能并列運(yùn)行。 (4)并列運(yùn)行的變壓器容量比應(yīng)小于3：1。即并列運(yùn)行的變壓器容量應(yīng)盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運(yùn)行很不方便，而且在變壓器特性稍有差異時(shí)，變壓器間的環(huán)流將相當(dāng)顯著，特別是容量小的變壓器容易過(guò)負(fù)荷或燒毀。 3.2無(wú)功補(bǔ)償措施 3.2.1無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谋匾? 在工企用電設(shè)備中，有大量設(shè)備工作需要從系統(tǒng)吸收感性的無(wú)功功率來(lái)建立交變磁場(chǎng)，如電動(dòng)機(jī)利用吸收無(wú)功功率建立圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這樣系統(tǒng)輸送的電能容量中無(wú)功

43、功率的成分就會(huì)增加，功率因數(shù)降低，對(duì)系統(tǒng)會(huì)造成如下影響： （1） 使變配電設(shè)備的容量增加； （2） 使供配電系統(tǒng)的損耗增加； （3） 使電壓損失增加； （4） 使發(fā)電機(jī)的效率降低。 由于功率因數(shù)降低對(duì)供電系統(tǒng)有著如上諸多不利的影響，因此必須提高功率因數(shù)，降低無(wú)功功率的輸送量，提高系統(tǒng)及用戶(hù)供電質(zhì)量，保證經(jīng)濟(jì)、合理地供電的需要。 3.2.2無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒? 要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般從兩個(gè)方面采取補(bǔ)償措施： 一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不采用任何補(bǔ)償裝置情況下的功率因數(shù)，這種方法只能通過(guò)選擇功率因數(shù)較高的電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，但不能達(dá)到完全補(bǔ)償

44、的程度。 二是采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得以提高，有兩種方法： （1）采用同步電動(dòng)機(jī)替代異步電動(dòng)機(jī)工作，由于同步電機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，故維護(hù)不方便，此外投資和損耗較大，又不便于檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用。 （2）采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償,采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率以提高功率因數(shù)是目前供配電系統(tǒng)中采用較為普遍的一種補(bǔ)償方法，也叫移相電容器靜止無(wú)功補(bǔ)償。它具有有功損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、補(bǔ)償容量增減方便、個(gè)別電容器損壞不影響整體使用等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。 補(bǔ)償后變壓器10kV側(cè)無(wú)功率因數(shù)要達(dá)到： 無(wú)功補(bǔ)償量： 計(jì)算后得需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率

45、Q=7.4592MVar， 需裝設(shè)的電容器個(gè)數(shù)為： 考慮到三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)312個(gè)，每相104個(gè)，采取功率補(bǔ)償后的功率因數(shù)即可滿(mǎn)足要求。 3.3主變壓器容量的選擇 主變壓器容量選擇的依據(jù)： （1）主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?～10年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變的容量。N－1原則是判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則，按照這一準(zhǔn)則,電力系統(tǒng)的N個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線(xiàn)路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)保證不會(huì)

46、出現(xiàn)因其它線(xiàn)路過(guò)負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶(hù)停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿(mǎn)足時(shí)，則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線(xiàn)路等措施。 N－1原則與可靠性分析相比較,它的計(jì)算簡(jiǎn)便,不需搜集元件停運(yùn)率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡(jiǎn)便的安全檢查準(zhǔn)則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應(yīng)用。中國(guó)某些電力部門(mén)在電網(wǎng)規(guī)劃中也采用了N－1原則，一般規(guī)定一個(gè)獨(dú)立元件為一臺(tái)發(fā)電機(jī)組或一條輸電線(xiàn)路或一臺(tái)變壓器，通常使用線(xiàn)路極限發(fā)熱條件下的載流量來(lái)判斷線(xiàn)路是否過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。 對(duì)于有一級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)60%（220kV及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿(mǎn)足70%

47、）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷供電，以及滿(mǎn)足全部I類(lèi)負(fù)荷和大部分II類(lèi)負(fù)荷(110kV及以上電壓等級(jí)的變電所供電，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿(mǎn)足全部I類(lèi)負(fù)荷和II類(lèi)負(fù)荷)，即 （4-1） 最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算： （4-2） 式中 —各出線(xiàn)的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷； m —出線(xiàn)回路數(shù)； —各出線(xiàn)的功率因數(shù)； —同時(shí)系數(shù)，其大小由出線(xiàn)回路數(shù)決定，出線(xiàn)回路數(shù)越多其值越小，一般在0.8～0.95之間； —線(xiàn)損率，取5%。 結(jié)合原始材料可得： 對(duì)于35kV側(cè)， 對(duì)于10kV側(cè)

48、， 則總的負(fù)荷為： 取=0.85，則： 此時(shí)， 因此主變?nèi)萘繛椋? 3.4主變壓器型號(hào)的選擇 （1）相數(shù)選擇 變壓器有單相變壓器和三相變壓器之分，在330kV及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器，單相變壓器組由三個(gè)單相的變壓器組成，造價(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)用高，多用于500kV以上的變電所內(nèi)，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比，價(jià)格低，占地面積小，并且運(yùn)行時(shí)損耗減小12~15％，只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件的限制時(shí)，才考慮采用單相變壓器組，在工程設(shè)計(jì)上對(duì)于330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器，因此在本次設(shè)計(jì)中采用三相變壓器。 （

49、2）繞組數(shù)選擇 變壓器按其繞組數(shù)可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當(dāng)發(fā)電廠只升高一級(jí)電壓時(shí)或35kV及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器；當(dāng)發(fā)電廠有兩級(jí)升高電壓時(shí)，常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器，110kV及以上電壓等級(jí)的變電所中，也經(jīng)常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡(luò)變壓器；自耦變壓器特點(diǎn)是其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。因此，當(dāng)自耦變壓器用來(lái)聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系，另一部分可利用電的聯(lián)系。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級(jí)的普通變壓器比較，自耦變壓器的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

50、 （3）調(diào)壓方式的確定 為了滿(mǎn)足供電質(zhì)量要求可通過(guò)切換變壓器的分接頭開(kāi)關(guān)，改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。 （4）繞組接線(xiàn)組別的確定 我國(guó)110kV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接；35kV采用“Y”聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線(xiàn)圈接地；35kV以下變壓器三相繞組都采用“D”聯(lián)接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線(xiàn)；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。 （5）冷卻方式的選擇 變壓器的冷卻方式主要有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫空氣冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、水內(nèi)冷

51、變壓器、SF6充氣式變壓器等。 （6）對(duì)一級(jí)負(fù)荷的供電可靠性的考慮 一級(jí)負(fù)荷適中那些在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家日常生活起著特別重要作用的中負(fù)荷，一旦中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上產(chǎn)生重大損失及人身傷亡。所以，要格外考慮一級(jí)負(fù)荷供電可靠性。 對(duì)一級(jí)負(fù)荷，要求供電系統(tǒng)當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障停電時(shí)，仍保證其連續(xù)供電，所以應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。 考慮到變壓器是一種高可靠性的電氣設(shè)備，且在保護(hù)方法上有兩套原理不同的保護(hù)共同構(gòu)成主保護(hù)，所以?xún)刹孔儔浩魍瑫r(shí)故障的可能性較小，基本可以保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷的不間斷供電，對(duì)于特別重要的一級(jí)負(fù)荷如大型三甲醫(yī)院的手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等可以考慮采用不間斷供電模式即

52、除兩個(gè)獨(dú)立電源同時(shí)供電外還應(yīng)配置不間斷供電系統(tǒng)即UPS和專(zhuān)門(mén)的可快速啟動(dòng)并投入供電運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)，并且要求市電的供電開(kāi)關(guān)和柴油機(jī)的投入運(yùn)行開(kāi)關(guān)采取聯(lián)動(dòng)處理，UPS只負(fù)責(zé)短暫的過(guò)渡性供電任務(wù)。 綜合以上分析，為充分保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷供電的可靠性，應(yīng)在變電所內(nèi)設(shè)置兩部以上變壓器，考慮到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，又不應(yīng)設(shè)置過(guò)多變壓器以降低變壓器的損耗。 3.5 主變壓器選擇型號(hào) 在以上分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，查變壓器技術(shù)參數(shù)表可得，選擇的主變壓器型號(hào)：SFSZ9-25000/110。 主要技術(shù)參數(shù)如下： 額定容量：25000kVA 額定電壓：高壓—11081.25%（kV）；中壓—38.522.5%（

53、kV）；低壓—10.5 （kV） 連接組別：YN/yn0/d11 空載損耗：21.8kW 短路損耗：112.5kW 空載電流：1.5% 阻抗電壓（%）：高中:；中低；高低。 所以，選擇SFSZ9-25000/110型變壓器兩臺(tái)。 3.6變電所所用電設(shè)計(jì) 變電所內(nèi)負(fù)荷包括照明設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、二次部分及動(dòng)力設(shè)備，現(xiàn)代變電所自動(dòng)化程度較高，所以應(yīng)加強(qiáng)對(duì)所用電的考慮，確保所用電安全性。 變電所蓄電池用電設(shè)計(jì)原則： （1)按放電時(shí)間來(lái)選擇蓄電池的容量，其容量應(yīng)能滿(mǎn)足事故全停狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間放電容量的要求。 (2)按放電電流來(lái)選擇蓄電池的容量，其容量應(yīng)能滿(mǎn)足在事故運(yùn)行時(shí)，

54、供給最大的沖擊負(fù)荷電流的要求。 3.6.1所用電、直流系統(tǒng)及主控室 變電所所用電屬于必須確保供電的負(fù)荷，提高所用電供電可靠性的措施如下： (1)對(duì)于容量在60MVA及以上或樞紐變電所采用兩臺(tái)所用變供電; (2)兩臺(tái)所用變分別接至變電所最低一級(jí)電壓母線(xiàn)或獨(dú)立電源上，并裝設(shè)備用電源自接裝置; (3)對(duì)于采用復(fù)式整流、電容儲(chǔ)能等整流電源代替蓄電池時(shí)，其交流供電電源由兩種不同電壓等級(jí)取得電源，并裝設(shè)備用電源自接裝置; (4)能可靠地利用所外380V電源備用時(shí)，需2臺(tái)所變的變電所可裝一臺(tái)所變; (5)采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻主變或

55、調(diào)相機(jī)，變電所裝設(shè)兩臺(tái)所用變; 所用變壓器一般高壓側(cè)采用熔斷器，為了滿(mǎn)足用戶(hù)側(cè)電壓質(zhì)量要求，故宜采用6.3kV或10.5kV的所用變。所用變壓器低壓側(cè)采用380/220V中性點(diǎn)直接接地的三相四線(xiàn)制以提高供電可靠性，動(dòng)力和照明公用一個(gè)電源，所內(nèi)一般設(shè)置檢修電源。 本次設(shè)計(jì)在10kV母線(xiàn)上接一臺(tái)10/0.4kV接地變壓器、低壓側(cè)為Y0接線(xiàn)、正常運(yùn)行時(shí)供給380/220V站用電源。在35kV線(xiàn)路上接一臺(tái)35kV/0.4kV線(xiàn)路所用變一臺(tái)，作為備用電源。 3.6.2 直流系統(tǒng) 所用電直流供電系統(tǒng)主要是指變電所中的直流蓄電池組，主要用于控制、信號(hào)、繼電保護(hù)和檢測(cè)回路操作

56、電源，也用于各類(lèi)斷路器的操動(dòng)電源以及用于直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的供電。 本次設(shè)計(jì)直流系統(tǒng)采用智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，蓄電池采用2100AH 免維護(hù)鉛酸蓄電池，N+1熱備份，有較高的智能化程度，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的遙測(cè)、遙控、遙信及遙調(diào)功能;可對(duì)每一個(gè)蓄電池進(jìn)行自動(dòng)管理和保護(hù)。 3.6.3 所用電選擇 選擇原則：所用電負(fù)荷按0.2%變電所容量計(jì)，設(shè)置2 臺(tái)所用變壓器且能相互備用，兩部變壓器應(yīng)滿(mǎn)足在其中一部故障或者因檢修退出運(yùn)行時(shí)，剩下的一部變壓器應(yīng)能對(duì)變電所內(nèi)的全部負(fù)荷供電，所以在選擇變電所所用電變壓器時(shí)，應(yīng)按一部變壓器就能對(duì)全部負(fù)荷供電選擇變壓器。 1. 所

57、用電負(fù)荷:S=34548.60.2%=69.09kVA 2.所用變?nèi)萘坑?jì)算：SB=KtS=0.869.09=55.kVA 依據(jù)以上原則和分析，選擇的所用變壓器參數(shù): 型號(hào)：S9—80/10 U1e=105%kV U2e=0.4kV 連接組別：Y，yn0 空載損耗：0.25kW 阻抗電壓：4（%） 空載電流：2.4（%） 第4章 短路電流計(jì)算 短路是指不同電位點(diǎn)經(jīng)小電阻或電弧而連通的情況，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的破壞多半是由短路故障引起的。出現(xiàn)短路時(shí)，系統(tǒng)從一種狀態(tài)快速變化到到另一種狀態(tài)，并伴隨有復(fù)雜的機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)和波暫態(tài)現(xiàn)象。

58、4.1短路形成原因 短路的原因很多，主要有以下幾個(gè)方面： （1）元件損壞，如設(shè)備絕緣材料自然老化，設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路； （2)氣象條件惡劣，例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷動(dòng)作，架空線(xiàn)路由大風(fēng)或?qū)Ь€(xiàn)覆冰引起電桿倒塌等； （3）違規(guī)操作，例如運(yùn)行人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯(cuò)線(xiàn)造成短路或運(yùn)行管理不善造成小動(dòng)物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等等。 此外還有其它原因，例如挖溝損傷電纜，鳥(niǎo)獸跨接在裸露的載流部分等。 4.2 短路的危害及預(yù)防辦法 短路對(duì)電力

59、系統(tǒng)危害巨大，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn) ： （1）短路回路電流迅速變的很大，此電流稱(chēng)為短路電流； （2）產(chǎn)生電弧，燒壞故障元件本身及周?chē)O(shè)備甚至?xí)＜叭松戆踩? （3）短路電流使發(fā)電機(jī)端電壓下降，也使系統(tǒng)電壓大幅下降，不利于負(fù)荷總的交流電機(jī)尤其是重載電機(jī)的運(yùn)行； （4）電力系統(tǒng)短路時(shí)，系統(tǒng)中功率分布的突然變化和電壓嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)工作的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)被解列為幾個(gè)異步運(yùn)行的部分； （5）不對(duì)稱(chēng)短地短路故障將產(chǎn)生零序電流，它會(huì)在鄰近的線(xiàn)路上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，造成對(duì)通信線(xiàn)路和信號(hào)系統(tǒng)的干擾； 鑒于短路事故對(duì)電力系統(tǒng)的危

60、害巨大，可采取以下措施降低系統(tǒng)中出現(xiàn)短路事故的可能性： （1）做好短路電流的計(jì)算工作； （2）正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流，減小短路持續(xù)時(shí)間； （3）采用電限流電抗器抗器增加系統(tǒng)阻抗，限制短路電流； （4）設(shè)置互鎖裝置，防止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘； （5）帶電安裝和檢修電氣設(shè)備時(shí)，要嚴(yán)格執(zhí)行工作票，制度防止誤接線(xiàn)、誤操作，在距帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。 4.3短路電流計(jì)算的目的 短路計(jì)算的目的的主要包括以下幾個(gè)方面： （1）選擇電氣主接線(xiàn)時(shí),為了比較各種接線(xiàn)方案，確

61、定某接線(xiàn)是否需要采取限制短路電流的措施等均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算； （2）在選擇電氣設(shè)備時(shí),為了保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體在正常運(yùn)行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作,需要依據(jù)正常運(yùn)行條件選擇設(shè)備并依據(jù)短路條件校驗(yàn)設(shè)備； （3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線(xiàn)的相間和相對(duì)地安全距離； （4）在整定繼電保護(hù)中繼電器動(dòng)作值時(shí)需以各種短路電流為依據(jù)。 選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開(kāi)斷電流一般按三相電流驗(yàn)算，若有更嚴(yán)重情況的按更嚴(yán)重的條件計(jì)算，總之，要用最大短路電流校驗(yàn)。 4.4 短路電流計(jì)算方法 在電力系統(tǒng)

62、中常用的短路電流計(jì)算法有運(yùn)算曲線(xiàn)法和計(jì)算機(jī)算法。本設(shè)計(jì)采用運(yùn)算曲線(xiàn)算法。 短路按類(lèi)型分為三相短路、兩相相間短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。為了使電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠工作，因此作為選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主，三相短路用文字符號(hào)k表示。 在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算需要考慮的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。在等效電路圖上，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)

63、做有限大容量電源，短路電路也比較簡(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出求等效總阻抗，再換算成計(jì)算電抗，根據(jù)計(jì)算曲線(xiàn)查出短路電流標(biāo)幺值，再換算成有名值。 4.5短路電流計(jì)算 電力系統(tǒng)接線(xiàn)圖為： 圖4-1系統(tǒng)接線(xiàn)圖 S1=200MVA XS1=0.6 S2=1200MVA XS2=0.6 確定短路點(diǎn)：在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了方便選擇電氣設(shè)備及校驗(yàn)，選取的短路點(diǎn)為110kV，35kV及10kV母線(xiàn)。首先計(jì)算電路的基準(zhǔn)值：選取，。

64、 系統(tǒng)等值電路如下： 圖4-2 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖 對(duì)于三相變壓器： 則： 計(jì)算后等值電路如下： 圖4-3 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖 4.5.1 110kV側(cè)母線(xiàn)短路計(jì)算 電路等值網(wǎng)絡(luò)為： 圖4-4 110kV側(cè)短路的等值電路圖 △/Y 變換： 圖4-5 110kV側(cè)短路的等值電路圖

65、 Y/△變換： 圖4-6 110kV側(cè)短路的等值電路圖 計(jì)算轉(zhuǎn)移阻抗后則有： 圖4-7 110kV側(cè)短路的等值電路 查計(jì)算曲線(xiàn)數(shù)字表可得： ，， ，， 換算成有名值為： 4.5.2 35kV側(cè)母線(xiàn)短路計(jì)算 圖4-8 35kV側(cè)短路的等值電路圖 圖4-9 35k

66、V側(cè)短路的等值電路圖 Y/△變換： 圖4-10 35kV側(cè)短路的等值電路圖 計(jì)算轉(zhuǎn)移電抗后電路如下： 圖4-11 35kV側(cè)短路的等值電路圖 >3.45即認(rèn)為周期分量不再衰減 查計(jì)算曲線(xiàn)數(shù)字表可得： ，， 換算成有名值為： 4.5.3 10kV側(cè)母線(xiàn)短路計(jì)算 圖4-12 10kV側(cè)短路的等值電路圖 圖4-13 10kV側(cè)短路的等值電路圖 圖4-14 10kV側(cè)短路的等值電路圖 Y/△變換： 計(jì)算轉(zhuǎn)移阻抗后網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)為： 圖4-15 10kV側(cè)短路的等值電路圖 >3.45即認(rèn)為周期分量不再衰減。 查計(jì)算曲線(xiàn)數(shù)字