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1、畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 1 1 一、總體分析 1. 總體分析 (1) 分析所設(shè)計(jì)的變電所的類型、性質(zhì)、規(guī)模，在電力系統(tǒng)中 所處的位置及所擔(dān)負(fù)的任務(wù)等，從而明確其對(duì)電氣主接線可靠 性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的具體要求，這是影響主接線設(shè)計(jì)的首要 因素。 (2) 對(duì)于變電所，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 5 10年發(fā)展規(guī)劃及本所負(fù)荷 資料，系統(tǒng)逐年電力電量平衡確定主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及分期 裝設(shè)計(jì)劃。 (3) 研究變電所與電力系統(tǒng)連接的方式，采用的電壓等級(jí)以及 各電壓級(jí)近期與遠(yuǎn)景出線回?cái)?shù)等。當(dāng)變電所接入系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)中時(shí)， 應(yīng)了解環(huán)網(wǎng)中的潮流變化、調(diào)壓要求等。對(duì)系統(tǒng)主干線路、系 統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線，必須保證供電可靠性，檢修其線路斷路器

2、時(shí)不應(yīng)停 電。對(duì)同名雙回線路，應(yīng)分別接在兩段母線上。 第一講 電氣主接線設(shè)計(jì) 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 2 2 2. 負(fù)荷分析 負(fù)荷大小和類別影響主接線形式和主變臺(tái)數(shù)和容量。 應(yīng)分析由 本所供電的主要負(fù)荷生產(chǎn)特點(diǎn)，電力、電量需要，功率因數(shù)和 保安負(fù)荷要求，各電壓級(jí)負(fù)荷水平（最大值、最小值）及逐年 增長(zhǎng)情況等。電力負(fù)荷按其重要性可分為三類。在設(shè)計(jì)主接線 時(shí)，對(duì)于一類負(fù)荷必須要由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，并且當(dāng)任何 一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一類負(fù)荷不間斷供電；對(duì)于二 類負(fù)荷，一般要由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，并且當(dāng)任何一個(gè)電源失 去后，能保證對(duì)大部分二類負(fù)荷的供電；對(duì)于三類負(fù)荷，一般 只需一個(gè)電源供電。

3、 (4) 所址地理?xiàng)l件 (地震烈度、位置等 ) 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 3 3 3. 最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算 %)1)(c o s( 1 ma x tma x n i i iPKS 式中 Pimax 各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷； cos i 各出線的自然功率因數(shù)； Kt 同時(shí)系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路 數(shù)越多其值越小，一般在 0.80.95之間； % 線損率，取 5%。 若為三繞組變壓器還應(yīng)該考慮中、低壓側(cè)間的負(fù)荷同時(shí)系數(shù)， 中、低壓側(cè)的最大綜合計(jì)算負(fù)荷分別上式計(jì)算，總的最大綜合 計(jì)算負(fù)荷為它們之和再乘以中、低壓側(cè)間負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)。 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 4 4 二、主

4、變選擇 1. 變電所變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以免一臺(tái)主變故障或檢修時(shí) 中斷供電。 對(duì)大型超高壓樞紐變電所，可根據(jù)具體情況裝設(shè) 2 4臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量。 2變電所主變壓器容量的選擇 1) 所選擇的 n臺(tái)主變壓器的容量 nSN ，應(yīng)該大于等于變電所的 最大綜合計(jì)算負(fù)荷 Smax ，即 nSN Smax 2) 裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺(tái)主變壓器 停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足 60%（ 220kV及以上電 壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足 70%） 的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿 足全部 I類負(fù)荷 SI和大部分 II類負(fù)荷 SII（ 220

5、kV及以上電壓等級(jí) 的變電所，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部 I類 負(fù)荷 SI和 II類負(fù)荷 SII）即 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 5 5 (n-1)SN(0.60.7)Smax 3主變壓器型式的選擇 主變壓器型式的選擇主要包含有：相數(shù)、繞組數(shù)、電壓組合、 容量組合、繞組結(jié)構(gòu)、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組材料、全絕 緣還是半絕緣、連接組別、是否選擇自耦變、主變中性點(diǎn)接地 方式等。 相數(shù)： 330kV及以下的變電所，一般選用三相變壓器。 繞組數(shù)：本設(shè)計(jì)中主變壓器應(yīng)選雙繞組變壓器。 繞組聯(lián)結(jié)方式： YN d11接線組 調(diào)壓方式：變電所的變壓器一般選擇有載調(diào)壓方式 (近年來(lái)隨著 用戶

6、對(duì)電壓質(zhì)量要求的提高和有載調(diào)壓變壓器質(zhì)量的提高 ) 。 和 (n-1)SN SI + SII 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 6 6 三、電氣主接線設(shè)計(jì) 1. 電氣主接線應(yīng)滿足的基本要求 (1)可靠性 1)斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。 2)斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，停運(yùn)的 回路數(shù)的多少和停電的時(shí)間的長(zhǎng)短，能否保證對(duì) I類負(fù)荷和大部 分 II類負(fù)荷的供電。 3)發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性。 4)大機(jī)組和超高壓的電氣主接線能否滿足對(duì)可靠性的特殊要求。 (2)靈活性 1)調(diào)度靈活 2)檢修安全、方便 3)擴(kuò)建方便 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 7 7 (3)經(jīng)濟(jì)性

7、節(jié)約投資，限制短路電流措施、 占地面積小和年運(yùn)行費(fèi)用小。 2. 影響主接線設(shè)計(jì)方案的因素 1) 變電所在系統(tǒng)中所處的地位、作用、規(guī)模 2) 負(fù)荷性質(zhì)及要求 3) 電壓等級(jí)及線路回?cái)?shù) 4) 主要設(shè)備特點(diǎn) (如 六氟化硫斷路器 ) 5) 所址條件 6) 配電裝置選型 (屋內(nèi)或屋外 ) 3. 主接線設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 1) 初期與遠(yuǎn)景工程的主變壓器配置 2) 各電壓級(jí)主接線的形式 3) 610kV電壓級(jí)的限流措施 變電所限制短路電流的措施有：變壓器分列運(yùn)行；在變壓器回 路裝設(shè)電抗器或分裂電抗器；裝設(shè)出線電抗器。 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 8 8 6) 無(wú)功補(bǔ)償 4. 各電壓級(jí)主接

8、線設(shè)計(jì) 4) 所用電的選擇 5) 中性點(diǎn)接地方式的確定 在進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，綜合 分析有關(guān)基礎(chǔ)資料，擬定出 2個(gè)技術(shù)上能滿足要求的較好方案 進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后確定最佳方案。 列表比較 經(jīng)濟(jì)比較中，一般只比較各個(gè)方案的不同部分，因而不必計(jì)算 出各方案的全部費(fèi)用。 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 9 9 接線名稱 方案一名 方案二名 備 注 接線簡(jiǎn)圖 可靠性 經(jīng)濟(jì)性 靈活性 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 10 10 初步方案提示： 110kV：?jiǎn)文妇€分段，橋形接線，單母線分段帶旁母。 單母線分段 橋形接線 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 11 11 610kV：

9、單母線分段，單母線分段帶旁母，手車式單母線分段。 110kV單母線分段帶旁母 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 12 12 610kV單母線分段 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 13 13 610kV單母線分段帶旁母 610kV手車式單母線分段 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 14 14 5. 所用電設(shè)計(jì) 所用變壓器容量： 50kVA 所用變壓器臺(tái)數(shù)： 2臺(tái)， 并應(yīng)分別接在不同電壓等級(jí)的電源或 獨(dú)立電源上。如能夠從變電所外引入可靠的 380V備用電源，可 只設(shè)一臺(tái)所用變壓器。 6.無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì) 無(wú)功補(bǔ)償原則：對(duì)無(wú)功電源與無(wú)功負(fù)荷采取在各級(jí)電壓電網(wǎng)中 分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡 的原則。 意義：無(wú)功補(bǔ)償關(guān)系到電力系統(tǒng)的電

10、壓質(zhì)量、安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行， 無(wú)功補(bǔ)償可以減少無(wú)功功率的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減小電能 損耗。 在 220kV及以下電壓級(jí)變電所常用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。 并聯(lián)電容器容量的選擇： 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 15 15 對(duì) 35110kV變電站中的電容器總?cè)萘浚礋o(wú)功功率就地平衡的 原則，可按主變?nèi)萘康?10%30%考慮，分在 610kV兩段母線 上安裝。 (選 10 ) 并聯(lián)電容器型式及其接線方式的選擇： 無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器可以選擇密集型電容器或由單個(gè)電容器 組成的電容器組 (單個(gè)容量 選 100kvar)，電容器組的數(shù)量由上 述計(jì)算出的總?cè)萘亢蛦蝹€(gè)電容器的容量計(jì)算而得，還要將它們 分成兩部分，接在變

11、電所的兩個(gè)低壓母線上。它們的接線方式 有三角形（一般用于較小容量的電容器組）和 星形接線 兩種方 式，星形接線的電容器額定電壓應(yīng)該為所接母線電壓的相電壓， 而三角形接線的電容器額定電壓應(yīng)該為所接母線電壓的線電壓。 在星形接線方式中，一般還采用雙星形接線方式，以便采用中 性線不平衡電流保護(hù)。 雙星形臺(tái)數(shù)為 6的倍數(shù) ，單星形臺(tái)數(shù)為 3 的倍數(shù)。 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 16 16 7.中性點(diǎn)接地方式的確定 110kV電壓級(jí)的中性點(diǎn)接地方式與設(shè)備選擇 中性點(diǎn)接地方式 110kV及以上電壓系統(tǒng)為大電流接地系統(tǒng) ，所以主變壓器 110kV及以上電壓級(jí)中性點(diǎn)接地方式，均應(yīng)該選 擇中性點(diǎn)直接接地方式。

12、 主變壓器 110kV電壓級(jí)中性點(diǎn)設(shè)備 下圖以一個(gè) 110kV變壓 器為例，示出了大電流接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)的主要設(shè)備。由 圖可見，它們主要有中性點(diǎn)接地刀閘、零序電流互感器、間隙 、避雷器等。 分級(jí)絕緣 (半絕緣 )變壓器中性點(diǎn)設(shè)備的 電壓等級(jí) 比變壓器額定電壓低， 應(yīng)該與中性點(diǎn)的電壓等級(jí)匹配， 例如 110kV側(cè)中性點(diǎn)處的中性點(diǎn)隔離開關(guān)，選 60kV電壓級(jí) ,型號(hào)可選 GW13-72.5kV/630A。 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 17 17 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣且裝有隔離 開關(guān)時(shí)，部分變壓器中性點(diǎn)有可能不直接接地，中性點(diǎn)刀閘在 分閘狀態(tài)。對(duì)于中性點(diǎn)不接地的分級(jí)絕緣變壓

13、器，當(dāng)雷電波從 線路侵入變壓站到達(dá)變壓器中性點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生較高的雷電過(guò)電壓， 中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器，以防止雷電侵入波對(duì)變壓器中性點(diǎn)絕緣 的危害。 110kV電壓級(jí)中性點(diǎn)用金屬氧化鋅避雷器時(shí)型號(hào)可選 Y1.5W-72/186。 中性點(diǎn)不直接接地的變壓器，在發(fā)生因繼電保護(hù)等原因造成中 性點(diǎn)不接地的孤立系統(tǒng)且?guī)蜗嘟拥毓收线\(yùn)行時(shí)或斷路器非同 期操作、線路非全相斷線，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵(lì)磁電感與 線路對(duì)地電容諧振時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高的工頻過(guò)電壓，對(duì)分級(jí)絕緣 變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成威脅，甚至使變壓器中性點(diǎn)絕緣損壞。如果 采用普通閥型避雷器，則沒(méi)有足夠的通過(guò)能力來(lái)限制這種過(guò)電 壓而導(dǎo)致發(fā)生爆炸。因此變壓器中性點(diǎn)應(yīng)加裝對(duì)

14、地的間隙 ,在發(fā) 生工頻過(guò)電壓時(shí)保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣和普通閥型避雷器。間 隙距離的選擇應(yīng)保證只在內(nèi)過(guò)電壓下動(dòng)作，而在雷電過(guò)電壓下 不動(dòng)作。 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 18 18 在我國(guó) 35kV、和 610kV系統(tǒng)均為小電流接地系統(tǒng)，它們的中 性點(diǎn)應(yīng)選用中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地或高阻接地的方式。 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，不能構(gòu)成短 路回路，故短路電流不大，但故障點(diǎn)與導(dǎo)線對(duì)地分布電容形成 回路，故障點(diǎn)有不太大的容性電流通過(guò)，有可能使故障點(diǎn)的電 弧不能自行熄滅并引起弧光接地過(guò)電壓，甚至發(fā)展成相間短路 故障，使事故擴(kuò)大。 在 變壓器的中性點(diǎn)裝設(shè) 消弧線圈，使消弧線圈產(chǎn)生的感性電

15、流 與接地容性電流相抵消，可減小接地故障點(diǎn)的電流，提高供電 可靠性。 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 19 19 補(bǔ)償方式：有完全補(bǔ)償、過(guò)補(bǔ)償與欠補(bǔ)償之分。為防止部分線 路停運(yùn)且合并運(yùn)行線路出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，欠補(bǔ)償方式可能 出現(xiàn)電弧諧振，一般采用過(guò)補(bǔ)償方式。 對(duì) 3563kV系統(tǒng)接地電容電流大于 10A， 610kV系統(tǒng)接地電容 電流大于 30A時(shí)，應(yīng)選擇經(jīng)消弧線圈接地的接地方式。 LUI Nc 1.0電纜線路 電容電流的計(jì)算 : Ic 電纜線路的電容電流（ A）； UN 電纜線路的額定線電壓（ kV）。 由于變電所本身母線對(duì)地也有分布電容電流，所以在上述計(jì)算 的基礎(chǔ)上還應(yīng)該增加一個(gè)百分?jǐn)?shù)。

16、6kV系統(tǒng)增加 18%、 10kV系 統(tǒng)增加 16%、 35kV系統(tǒng)增加 13%， 63kV系統(tǒng)增加 12%。 式中 L 線路的總長(zhǎng)度 (km)； 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 20 20 消弧線圈容量選擇公式為 3 N c UKIQ K 系數(shù)，過(guò)補(bǔ)償時(shí)取 1.35； 610kV系統(tǒng)需要加裝消弧線圈時(shí)，由于主變的 610kV側(cè)一 般是三角形接線，沒(méi)有中性點(diǎn)，故對(duì) 610kV側(cè)需要加裝專用 接地變壓器，因接地變壓器高壓繞組為星形接線，可以利用 接地變 610kV側(cè)的中性點(diǎn)接入消弧線圈。 接地變的容量應(yīng)該大于消弧線圈的容量，一般應(yīng)該在 610kV 的每一段母線上都安裝型號(hào)一樣、相同容量（消弧

17、線圈是按 系統(tǒng)電容電流計(jì)算的容量）的接地變。接地變的低壓側(cè)可以 兼作所用電。 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 21 21 1 0 k V 母 線 斷 路 器 電 流 互 感 器 電 纜 消 弧 線 圈 避 雷 器 隔 離 開 關(guān) 經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，接地變壓器容量 應(yīng)為消弧線圈容量的 1.1倍；如果接地 變壓器兼作站用變壓器， 則接地變壓 器一次繞組的容量等于消弧線圈的容 量與站用變?nèi)萘恐?，注意并不是?jiǎn) 單的相加，消弧線圈容量要按無(wú)功計(jì) 算，它與站用電的無(wú)功功率和的平方 再與站用電的有功功率的平方相加， 開平方的到總?cè)萘?(站用負(fù)荷功率因數(shù) 取 0.8)。二次繞組的容量等于站用變 的容量。選用接地變后就不用再選擇 所用變。