220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計01,kv,地區(qū),變電所,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計,01
2PB02 Active Shielding Design for a MVLV Distribution Transformer Substation Concettina Buccella Mauro Feliziani A lberlo Prudenzi Dept of Electrical Engineering University of L Aquila Poggio di Roio 67040 CAquila Italy prudenzi ing univaq it Tel 39 0862434437 Fax 39 0862 434403 Email c buccella ieee org felizian ing univaq it Abstract The shielding of the low frequency magnetic field is obtained by using a system of fed active coils that produce a magnetic field opposite to the incident one reducing the total magnetic field In this paper the design of a real active shield system is proposed to mitigate the magnetic field in the MVLV distribution transformer substation located at the Engineering Building of the University of L Aquila The design of the active shield system is developed starting from the experimental data obtained by the measurement of the magnetic field inside the MVLV substation INTRODUCTION The recent exposure limits of human body to electric and magnetic fields at low frequency demands for a reduction of the extremely low frequency ELF fields I 9 The general public basbecome increasingly aware of possible effects fiom exposure to ELF magnetic fields Recently in a WHOOARC study the ELF magnetic fields have been classified as Group 2B Possible Carcinogenic on the basis on epidemiologic studies of childhood leukemia I The traditional passive shielding technique is not always convenient to mitigate the ELF magnetic fields in some practical applications since a large quantity of material can be often required to build a shield adequate to mitigate low frequency magnetic fields A better solution is to design a system of low frequency current coils i e active shield which produce a magnetic field opposite to the disturbing one in order to reduce the total magnetic field 6 7 By this way it is possible to obtain good shielding performances often at a lower cost in comparison to the passive shielding technique 8 9 In this paper the development of an active shielding configuration is presented for the medium voltage MV low voltage LV distribution transformer substation located at the Engineering Building of the University of CAquila A scheme of the substation is shown in Fig 2 where the MV and LV panels and the transformer cubicles are represented Y Fig 1 Sketch of the MVLV distribution transformer substation located inside the Engineering Building of the University of L Aquila ttttt MEDIUM VOLTAGELOW VOLTAGE DISTRIBUTION TRANSFORMER SUBSTATION The configuration of the examined MVLV substation with the layout of the power cables and bars is represented in Fig 1 In the substation it is possible to identify the medium voltage bars at 20 kV the transformer 20 kVl0 4 kV and the low voltage 0 4 kV bus bars of a switch board panel allocating four LV rising mains Fig 2 Map of the MVLV substation with the measuring points inside the substation The magnetic field has been measured by using the Wandel Aug 2 L29 199 Ps7 20i y 1988 353
220kV變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計文獻綜述
一、課題的背景和意義
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益提高。電力已成為人類歷史發(fā)展的主要動力資源，要科學合理的駕馭電力必須從電力工程的設(shè)計原則和方法上理解和掌握其精髓，提高電力系統(tǒng)的安全可靠性和運行效率。從而達到降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益的目的。220kV變電站作為當今城市的主要變電節(jié)點和用戶的主要接入點，其直接關(guān)系到電網(wǎng)運行的可靠性、經(jīng)濟性[1]。本次設(shè)計的目的在于系統(tǒng)的掌握，增強了理論聯(lián)系實際的能力，提高工程意識，鍛煉獨立分析和解決電力工程設(shè)計問題的能力。
二、課題的研究現(xiàn)狀
目前，我國電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機監(jiān)控。電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全運行。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進水平的行列。電力工業(yè)的發(fā)展，單機容量的增大、總?cè)萘吭诎偃f千瓦以上變電站的建立促使變電站結(jié)構(gòu)和設(shè)計不斷地陳改進和發(fā)展[2-4]。
隨著近幾年計算機技術(shù)的不斷提高，國內(nèi)變電站的不斷發(fā)展，為了適應(yīng)新時代對變電站技術(shù)的要求，變電站必須進行技術(shù)改革，向著更為精準、自動化的有調(diào)控能力的方向發(fā)展[5]。目前變電站的發(fā)展趨于數(shù)字化、智能化、自動化。
數(shù)字化變電站是以變電站一、二次系統(tǒng)為數(shù)字化對象，由智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備分層構(gòu)建，采用標準化的網(wǎng)絡(luò)通信平臺[6-7]（IEC6185），實現(xiàn)信息共享和互操作，滿足安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行要求的現(xiàn)代化變電站[8]。
數(shù)字化變電站具有“全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化、高級應(yīng)用互動化”等四個重要特征[9-10]：一、二次設(shè)備的靈活控制，具備雙向通信功能，通過信息網(wǎng)進行管理，實現(xiàn)全信息采集、傳輸、處理、輸出數(shù)字化；采用基于IEC61850的標準化網(wǎng)絡(luò)體系；通過統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建模實現(xiàn)變電站內(nèi)外的信息交互和信息共享；實現(xiàn)各種站內(nèi)/外高級應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)對象間的互動，滿足智能電網(wǎng)運行、控制要求[11]。
智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分。當前變電站智能化升級改造的主要內(nèi)容包括：一次設(shè)備智能化和在線監(jiān)測、統(tǒng)一信息平臺構(gòu)建、運行維護智能化、輔助系統(tǒng)智能化改造[12]。其中，智能化輔助系統(tǒng)已成為智能變電站的重要支撐部分。智能化輔助系統(tǒng)縱向負責與上級統(tǒng)一信息平臺的信息交互，橫向負責與變電站自動化系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）的信息交互和互動，以滿足智能變電站對輔助系統(tǒng)的新需求[13]。
變電站自動化的核心是其通信技術(shù)，從上世紀90年代開始，變電站自動化過程中先后出現(xiàn)過幾種通信方案。最初是采用RS485總線將設(shè)備聯(lián)系在一起，以主從的方式進行通信，但是這種通信方式比較簡單，仍然是一種串行的點對點通信，有著很多技術(shù)缺陷。我國過去大量引入現(xiàn)場總線技術(shù)，并且由于總線技術(shù)有著簡單易用以及組網(wǎng)方便的特點而在變電站自動化系統(tǒng)的建設(shè)當中廣泛應(yīng)用[14]。
嵌入式網(wǎng)絡(luò)單片機新技術(shù)在變電站自動化通信中得到了應(yīng)用。常見的應(yīng)用模式有兩種：一是每個智能電子裝置配置一個嵌入式以太網(wǎng)接口讓每個智能電子裝置作為一個以太網(wǎng)節(jié)點直接連到以太網(wǎng)上；二是幾個智能電子裝置通過RS485或者現(xiàn)場總線等方式連在一起，進而以曲入式以太網(wǎng)接口作為一個以太網(wǎng)節(jié)點連到以太網(wǎng)上。目前我國在那家的高壓以及超高壓變電站自動化系統(tǒng)通常都采用后一種模式，在完成通信功能的同時，還可以萬有引力間隔控制單元完成本單元的測量以及控制等功能[15]。
三、研究內(nèi)容
本次設(shè)計題目為設(shè)計220kV降壓變電所一次系統(tǒng)，包括電氣主接線的選擇與比較，選擇主變壓器的容量和型號，計算短路電流，根據(jù)短路計算結(jié)果選擇電氣設(shè)備，最后進行防雷系統(tǒng)設(shè)計。
（1） 主接線的設(shè)計
變電站常用的主接線形式有：橋形接線，單母線接線，單母分段接線，雙母線接線，雙母線分段接線，帶旁路母線制接線，3/2斷路器接線。
橋形接線分為內(nèi)橋和外橋。內(nèi)橋接線主要用于線路較長，不需經(jīng)常切換變壓器的情況；外橋接線主要用在變壓器投入和切除操作比較頻繁、通過橋斷路器有穿越功率的情況下。
單母線和單母分段接線形式接線簡單、清晰，采用設(shè)備少、操作方便等特點。
雙母線、雙母分段、雙母分段帶旁路接線形式主要用于配電裝置的進、出線回路數(shù)多時，為增加可靠性和運行上的靈活性，可在雙母線中的一條或兩條母線上加分段斷路器，形成兩母線單分段接線或雙母線雙分段接線。一般用于110kV、220kV側(cè)。
雙母線單分段或雙分段接線克服了雙母線接線存在全停可能性的缺點，縮小了故障停電范圍，提高了接線的可靠性。
3/2斷路器接線形式有兩條主母線，在兩主母線之間串接三臺斷路器，組成一個完整串。每年串中兩臺斷路器之間引出一回線路或一組變壓器每一元件占有3/2臺斷路器。500kV側(cè)多采用此接線[16]。
（2）主變的選擇
主變壓器的容量、臺數(shù)，直接影響主接線和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度，同時兼顧發(fā)電機電壓負荷增長速度等方面。
（3）短路電流計算
計算短路電流的目的主要是為了選擇斷路器等電氣設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；評價并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施；為繼電保護與調(diào)試提供依據(jù)。
（4）電氣設(shè)備的選擇
電氣設(shè)備的選擇在保證安全、可靠的前提下，并注意節(jié)約投資。電氣設(shè)備要能可靠工作必須要按照正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。
（5）防雷接地設(shè)計
根據(jù)防雷設(shè)計的整體性、結(jié)構(gòu)性、層次性、目的性，根據(jù)周圍環(huán)境、地理位置、土質(zhì)條件以及設(shè)備性能和用途，采取相應(yīng)雷電防護措施。對處在不同區(qū)域的設(shè)備系統(tǒng)進行等電位連接和安裝電源防雷裝置及浪涌電壓保護裝置，使得處在不同層次的設(shè)備系統(tǒng)達到統(tǒng)一的防雷效果。
四、總結(jié)
變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式構(gòu)成，它從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、輸送、分配，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)換場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展。
參考文獻
[1] 曹繩敏.電力系統(tǒng)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計參考資料[M].水利水電出版社，1995.
[2] 范錫普.發(fā)電廠電氣部分第二版[M].北京中國電力出版社，1995.
[3] 西北電力設(shè)計院.發(fā)電廠變電所電氣接線和布置[M].水利電力出版社1992.7.
[4] 西安交通大學.發(fā)電廠變電所電氣主接線設(shè)計[M]，2000.5.
[5] 王錫凡.電力工程基礎(chǔ)[M].西安交通大學出版，2000.1.
[6] 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國電力出版社，2004.
[7] 劉笙.電氣工程基礎(chǔ)[M].科學出版社，2002.
[8] 王士政.電力工程類專題課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教程[M].中國水利水電出版社，2007.
[9] 黃益莊.變電站綜合自動化技術(shù)[M].中國電力出版社，2001.
[10] 陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南[M].中國水利水電出版社，2003.
[11] 弋東方.電氣設(shè)計手冊電氣一次部分[M].中國電力出版社，2002.
[12] 劉吉來，黃瑞梅.高電壓技術(shù)[M].中國水利水電出版社，2004.
[13] 何仰贊.電力系統(tǒng)分析[M].華中科技大學出版社，2002.
[14] 周澤存，沈其工等.高電壓技術(shù)[M].中國電力出版社，2007.
[15] 吳希再.電力工程[M].華中科技大學出版社，2004.
華北電力大學科技學院
畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書
所在院系 電力工程系
專業(yè)班號 農(nóng)電08k2
學生姓名 張洪源
指導(dǎo)教師簽名
審批人簽字
畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計：
220/110/10kV，進/出線回數(shù)2/7/11
2012 年 2 月 19日
一、畢業(yè)設(shè)計(論文)主要內(nèi)容
1. 查閱資料，熟悉課題，撰寫開題報告。
2. 變壓器臺數(shù)、容量確定及主接線設(shè)計。
3. 短路計算。
4. 電氣設(shè)備選擇及校驗。
5. 室內(nèi)外配電裝置設(shè)計。
6. 防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計。
7. 翻譯外文文獻、撰寫論文。
二、基本要求
1. 按照任務(wù)書的要求與進度完成畢業(yè)設(shè)計各個階段的設(shè)計工作。積極主動與老師溝通，作好指導(dǎo)記錄。
2. 要求查閱具有權(quán)威性和代表性的文獻資料，對論文研究領(lǐng)域的國內(nèi)外動態(tài)形成較完整的認識。
3. 變電站的設(shè)計應(yīng)滿足可靠性、經(jīng)濟性的要求。
4. 設(shè)計方案合理、短路計算準確、設(shè)備選擇適當、防雷設(shè)計切合實際。
5．設(shè)計成果： .
(1) 設(shè)計說明書、計算書、設(shè)備概算表各一份。 .
(2) 設(shè)計圖紙基本要求：電氣主接線圖1張（1號圖紙），變電所總平面圖1張（1號圖紙），低壓室內(nèi)配電裝置配置圖1張（2號圖紙），配電裝置斷面圖3張（2號圖紙），防雷保護和接地布置圖1張（2號圖紙）。
6. 外文文獻翻譯內(nèi)容要與論文題目相關(guān)或相近，翻譯準確。
7. 按本科畢業(yè)設(shè)計規(guī)范和要求撰寫畢業(yè)論文。
三、設(shè)計(論文)進度
序號
設(shè)計項目名稱
完成時間
備注
1
查閱文獻、撰寫文獻綜述、完成開題報告
2012.03.30
3周
2
完成畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容要求第2項
2012.04.13
2周
3
完成畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容要求第3項
2012.04.27
2周
4
完成畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容要求第4項
2012.05.11
2周
5
完成畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容要求第5項
2012.05.18
1周
6
完成畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容要求第6項
2012.05.25
1周
7
完成論文撰寫與裝訂
2012.06.08
2周
8
論文送導(dǎo)師及評閱人進行評閱
2012.06.15
1周
9
答辯
2012.06.22
1周
四、參考資料及文獻
[1] 曹繩敏.電力系統(tǒng)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計參考資料[M]. 北京：水利電力出版社,1995
[2] 熊信銀, 朱永利.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國電力出版社,2009
[3] 西北電力設(shè)計院．發(fā)電廠變電所電氣接線和布置[M]．北京：水利電力出版社,1992
[4] 黃純?nèi)A．發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料[M]．北京：水利電力出版社,1987
[5] 王錫凡.電氣工程基礎(chǔ)[M]．西安：西安交通大學出版社,2009 .
五、附錄
原始資料見附頁。
原始資料：
1. 變電所類型：220kV地區(qū)變電所
2. 電壓等級：220/110/10kV
3. 負荷情況：
110kV: 最大負荷245MW，最小負荷136MW，＝5600h，=0.88
10kV: 最大負荷14MW，最小負荷10MW，＝5700h，=0.84
4. 出線情況：220kV：2回；110KV: 出線7回；10KV: 出線11回
5. 系統(tǒng)情況：系統(tǒng)經(jīng)雙回線（LGJ-240/25km）給變電所供電；系統(tǒng)220kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求；系統(tǒng)220kV母線短路電流標幺值為24（，）；110kV和10kV對端無電源。
6. 環(huán)境條件：最高溫度40℃，最低溫度-25℃，年平均溫度20℃；土壤電阻率 ρ<400 歐米；當?shù)乩妆┤?0日/年。
Ib=Sb/1.732Ub=100/1.732*220=
華北電力大學科技學院
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
學生姓名： 張洪源 班級： 農(nóng)電08K2
所在系別：電力工程系 所在專業(yè)： 農(nóng)業(yè)電氣化與自動化
設(shè)計（論文）題目：220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計：
220/110/10kV，進/出線回數(shù)2/7/11
指導(dǎo)教師： 王寧
2012年 3 月26日
一、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫不低于2000字的文獻綜述。（另附）
二、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
本課題要解決的問題是：電氣主接線的設(shè)計，變壓器的選擇，短路電流的計算和其它設(shè)備的選擇等
電氣主接線的選擇要根據(jù)負荷的大小，保證供電的可靠性、經(jīng)濟性和靈活性，同時還要兼顧全站設(shè)備的選擇、配電裝置的布置來確定。
變壓器的選擇要根據(jù)負荷的大小和負荷備用。
短路電流計算首先要確定短路點，然后根據(jù)正常負荷選擇設(shè)備，并用短路電流的計算結(jié)果進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗。
通過變壓器損耗、線路損耗、投資和年運行費用比較，最終確定最佳方案。
防雷接地設(shè)計：防雷設(shè)計要考慮到年雷暴日，保護范圍等因素，接地設(shè)計考慮到主要的電氣設(shè)備能可靠的接地，免受雷電以及短路電流的沖擊。
對“
三、指導(dǎo)教師意見：
1． 對“文獻綜述”的評語：
2．對學生前期工作情況的評價（包括確定的研究方法、手段是否合理等方面）：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
積極為MVLV配電變壓器的變電站屏蔽設(shè)計
電機工程學系，意大利拉奎拉大學，67040拉奎拉，波焦迪Roio
電話：+39-0862434437，傳真：39-0862-434403
電子郵件：c.buccella@ieee.org, felizian@ing.univaq.it, prudenzi@ing.univaq.it
摘要：低頻磁場屏蔽是通過使用美聯(lián)儲積極的線圈產(chǎn)生磁場相反的事件之一，降低總的磁場系統(tǒng)。本文提出一個真正的主動防御系統(tǒng)的設(shè)計，以減輕位于拉奎拉大學的工程建設(shè)中的MVLV配電變壓器的變電站的磁場。主動防御系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，從開始的MVLV變電站內(nèi)的磁場測量獲得的實驗數(shù)據(jù)。
引言
最近暴露限值對人體的低頻電場和磁場的極低頻（ELF），減少需求領(lǐng)域[I] - [9]。已成為廣大市民日益意識到從暴露到極低頻磁場可能產(chǎn)生的影響。最近，極低頻磁場在WHOOARC研究已被列為2B組“可能致癌”兒童白血病[我]的流行病學研究的基礎(chǔ)上。
傳統(tǒng)的被動屏蔽技術(shù)并不總是方便，以減輕因為一些實際應(yīng)用中往往需要大量的材料，可以建立足以減輕低頻磁場屏蔽的ELF磁場領(lǐng)域。一個更好的解決方案是設(shè)計一個系統(tǒng)低頻電流線圈，即主動屏蔽，從而產(chǎn)生令人不安的一個磁場相反，以減少總的磁場[6] - [7]。通過這種方式，它是有可能獲得良好的屏蔽性能，往往在較低的成本在比較被動的屏蔽技術(shù)[8] - [9]。
本文提出了發(fā)展一個活躍的屏蔽配置為中等電壓（MV）/低電壓（LV）配電變壓器位于變電站在大學CAquila的工程大樓。
MEDIUMV OLTAGELOW電壓分布變電站
年審MVLV變電站配置為代表的電力電纜和酒吧的布局與圖。 1。在變電站，它是可能的，以確定在中等電壓20千伏，變壓器20 kVl0.4酒吧千伏和一個開關(guān)板的低電壓0.4千伏母線分配4 LV的上升主面板。
如圖一個變電站的計劃。 2，MV和LV面板和變壓器隔間代表。
圖1素描的MVLV配電變壓器變電站內(nèi)的工程建筑位于拉奎拉大學。
圖2地圖與測量MVLV變電站變電站內(nèi)的點（+）。
利用已測磁場萬德爾和Goltermann的3場分析儀系統(tǒng)在xy點（由圖2中的“+”符號表示）飛機在兩個高度：1。 M2和-1.7米，根據(jù)意大利的技標準[6]。相鄰的距離betweentwo測量點已經(jīng)確定為25厘米沿X軸和Y軸。的空間分布在xy平面的磁通密度B，測量Z =1.2 M和F1.7米，在圖所示。 3和4為一個LV對9M負載）A.表明，這些測量值沒有一個主要組成部分的磁變電站內(nèi)場，但所有的字段組件沿x，y和z軸。其百分比取決于在該領(lǐng)域的測量點。為了設(shè)計一個合適的活動線圈系統(tǒng)的每個組件磁通密度由BJ（乙，必須檢查分別由獨立的活性線圈和屏蔽。
圖3的測量r.m.s.的的地圖磁通密度B在X-Y平面在z = L.2米的PT。
數(shù)值當日＆
在內(nèi)MViLV分布的磁通密度變電站取決于流動的電流為導(dǎo)體。一個直接的電流在我生產(chǎn)周圍的空間磁通密度B：
AR = RR'的立場之間的差異觀察點P的位置矢量矢量rR'的元素DL“，方程（一）被認為是有效的也計算在低頻磁場同質(zhì)區(qū)域。為實現(xiàn)這一目標的導(dǎo)體棒和離散線部分電纜已已知電流流。通過一個簡單的數(shù)值計算程序，已計算的磁感應(yīng)強度矢量B疊加。圖5顯示的計算和測量沿x軸的磁通密度分布?0。 25米，?1。平方米?？紤]困難確定確切位置的來源，因此近似??的值假定'的距離導(dǎo)體之間，一個很好的協(xié)議之間的測量可以觀察和計算值。
圖4測量r.m.s.地圖磁通密度B在X-Y平面在z =1，PT
ACTM盾構(gòu)設(shè)計
通過檢查實測地圖，有可能設(shè)計一個積極的線圈產(chǎn)生磁場B，相反在這樣的事件二總場BT= B的+ B可以降低。
從（一）有可能獲得磁場生產(chǎn)方形回路電流假設(shè)平方米的一環(huán)的尺寸2×26AN d的平行xy平面距離為d，磁通密度的組件主動屏蔽，乙，乙，和B，在通用的點P（X，Y，Z）：
其中，xi，易分別為沿x軸的預(yù)測和Y軸的通用點之間的距離P（X，Y，Z）和線圈i個后起之秀，5 = dxi2+一2+（Z - D）？是第i之間的距離后起之秀的線圈和P點，如圖所示。 6。為幾個積極線圈磁場的組件應(yīng)用疊加可以得到。
測量圖5（a）和計算機（二）r.m.s.磁通量沿平方米D R A N0?1 thex軸。密度。 2 5米。
一個20平方米的線圈系統(tǒng)，放置在y =-1.5米內(nèi)perimeterof xz平面，如圖所示。7，absorbinga2 A的電流相等，為了減輕已建成在三個cubiclesinside的MVLV變電站附近的磁場。無花果。 8日和9顯示X和Y-組件事件和總磁通量圖寶密度為900 A的LV負載和21.1.2米。10日和11日在同一個相同的組件條件，但在1?。 M7。在這些數(shù)字的行確定由符號'A'代表實測事件磁通密度元件和線路確定由符號'B'的總的計算磁磁通密度的組成部分。最大衰減在獲得入射場是最大的區(qū)域，但在鄰近的放大磁場活動線圈產(chǎn)生。
圖6在他們z平面方形環(huán)路。
圖7主動屏蔽配置。
圖12（行'A'）顯示測量的X組件事件磁通密度沿Y軸?4。 7 5米和~~1。平方米。一個100平方米的線圈系統(tǒng)，放在XZ變電站墻，在y =-1.5米，由電流饋送15，已被用來屏蔽磁場密度?4 Z-?墻外側(cè)。 7 M5。磁通密度，這個主動防御系統(tǒng)的存在，已測所提出的數(shù)值方法和計算。 “符號“B”所確定的行顯示測量億元符號“C”計算確定的行在相同的時間點的總磁通密度。
圖8實測入射場：（一）和y分量計算總場積極布賴與y分量屏蔽（B），T?0。 25米，1。平方米。
圖9測量入射場z分量B（a）和計算總場與活躍的z分量億元屏蔽（B），在y= O M?1。平方米。
圖10測量事件fieldy：（一）和組件計算總場積極BTY與y分量屏蔽（B），在y= 0 m和?1。M7
圖11測量入射場z分量B（a）和計算總場與活躍的z分量億元屏蔽（B），T P0米?1。M7。
圖12測量入射場X-B組分（A），測得的總場x分量BN（b）和計算BN（c）與主動屏蔽在A。 75米?1。平方米。
結(jié)論
在本文的主動屏蔽技術(shù)已被用來減少低頻磁場。一個設(shè)計主動防御系統(tǒng)的中壓/低壓配電變電站位于工程建設(shè)拉奎拉大學已經(jīng)提出。
BAS方形線圈系統(tǒng)已經(jīng)能夠生產(chǎn)對面的事件的磁場分量。由于事件領(lǐng)域提出了一個空間的行為非常縮進，減少磁場強度困難。
為了減輕在接近磁場三間房方形線圈系統(tǒng)已被使用。獲得最大限度的降低磁通量密度為60％左右。
參考
華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
畢 業(yè) 設(shè) 計(論文)
題 目 220kV降壓變電所一次系統(tǒng)設(shè)計 （220/110/10kV，進/出線回數(shù)2/7/11）
系 別
電力工程系
專業(yè)班級
農(nóng)業(yè)電氣化與自動化08K2班
學生姓名
張洪源
指導(dǎo)教師
王寧
二○一二年六月
2
華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
220kV 降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計
（220/110/10kV，2/7/11 回出線）
摘要
電能是現(xiàn)代城市發(fā)展的主要能源和動力.隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步，社會生產(chǎn)和生 活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。城市供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。 因此，設(shè)計和建造一個安全、經(jīng)濟的變電所，是極為重要的。本變電所設(shè)計除了注重變電 所設(shè)計的基本計算外，對于主接線的選擇與論證等都作了充分的說明，其主要內(nèi)容包括： 變電所主接線方案的選擇，進出線的選擇；變電所主變壓器臺數(shù)、容量和型式的確定；短 路點的確定與短路電流的計算，電氣設(shè)備的選擇（斷路器，隔離開關(guān)，電壓互感器，電流 互感器，避雷器）；配電裝置設(shè)計和總平面布置；防雷保護與接地系統(tǒng)的設(shè)計。另外，繪 制了五張圖紙，包括：電氣主接線圖，電氣總平面布置圖，防雷與接地圖各一張，配電裝 置斷面圖 3~4 張。圖紙規(guī)格與布圖規(guī)范都按照了電力系統(tǒng)相關(guān)的圖紙要求來進行繪制。
關(guān)鍵詞：變電所；電氣主接線；電氣設(shè)備；設(shè)計
A DESIGN OF ELETRIC SYSTEM
FOR 220kV TERMINAL TRANSFORMER SUBSTATION
Abstract
Electric energy is the main energy and dynamism of modern city development. With development and progress of modern civilization, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live. The core of city for supplying power is transformer. It is very important to design and build one safe and economical transformer substation. Besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation, the design make satisfying narration toward choice and argumentation of main connection. The main content of this design include the choice of main connection for transformer substation; the choice of pass in and out line; the certainty of number, capacitance and model for main transformer; the certainty of short circuit points and calculation of short circuit; the choice electric equipment(breaker, insulate switch, voltage mutual-inductance implement, current mutual-inductance implement, arrester); the design for distribution and disposal for chief plane; the design for lightning proof protection and earth system. In addition, drawing five blueprints include the main wiring diagram; the disposal drawing of electric plane; the drawing of lightning proof protection and earth system;Both the specification of drawing and the criterion of disposal is based on requirement of drawing to electric power system.
Key words: Transformer substation; Main connection; Electric equipment; Design
37
目錄
摘要 I
Abstract II
1 前言 2
2 電氣主接線設(shè)計 2
2.1 主接線的設(shè)計原則 2
2.2 主接線設(shè)計的基本要求 2
2.2.1 主接線可靠性的要求 2
2.2.2 主接線靈活性的要求 2
2.2.3 主接線經(jīng)濟性的要求 2
2.3 電氣主接線的選擇和比較 2
2.3.1 主接線方案的擬訂 2
2.4 主接線各方案的討論比較 2
2.5 主接線方案的初選擇 2
3 主變壓器的選擇與論證 2
3.1 概述 2
3.2 主變壓器選擇的一般原則與步驟 2
3.2.1 主變壓器臺數(shù)的確定原則 2
3.2.2 主變壓器形式的選擇原則 2
3.2.3 主變壓器容量的確定原則 2
3.3 主變壓器的計算與選擇 2
3.3.1 容量計算 2
3.3.2 變壓器型號的選擇 2
4 短路電流計算 2
4.1 短路點的選擇與各短路點的短路電流計算 2
4.2 網(wǎng)絡(luò)的等值變換與簡化 2
5 重要的電氣設(shè)備選擇與校驗 2
5.1 斷路器的選擇 2
5.1.1斷路器選擇原則與技術(shù)條件 2
5.1.2 斷路器型號的選擇及校驗 2
5.2、 隔離開關(guān)的選擇 2
5.2.1 隔離開關(guān)的選擇原則及技術(shù)條件 2
5.2.2 隔離開關(guān)型號的選擇及校驗 2
5.3 導(dǎo)線的選擇 2
5.3.1 110kV側(cè)母線的選擇 2
5.3.2 110kV側(cè)出線的選擇 2
5.3.3 10kV側(cè)母線的選擇 2
5.3.4 10kV側(cè)出線的選擇 2
6 方案B 與方案D 的技術(shù)經(jīng)濟比較 2
6.1 方案的總投資比較 2
6.2 最終方案的確定 2
7 其它電氣設(shè)備的選擇 2
7.1 熔斷器選擇 2
7.2 電流互感器的選擇 2
7.3 電壓互感器的選擇 2
7.4 避雷器的選擇 2
7.4.1 220kV側(cè)避雷器的選擇 2
7.4.2 變壓器220kV側(cè)中性點避雷器的選擇 2
7.4.3 110kV側(cè)避雷器的選擇 2
7.4.4 變壓器110kV側(cè)中性點避雷器的選擇 2
7.4.5 10kV避雷器的選擇 2
8 配電裝置的選擇 2
8.1 配電裝置的選擇要求與分類 2
8.2 配電裝置設(shè)計選擇 2
9 防雷保護設(shè)計 2
9.1 避雷針的作用 2
9.2 避雷針的設(shè)計 2
9.2.1 四支避雷針的保護范圍及計算公式 2
9.2.2 本所避雷針的設(shè)計過程 2
10 接地網(wǎng)的設(shè)計 2
10.1 設(shè)計說明 2
10.2 接地體的設(shè)計 2
10.3 典型接地體的接地電阻計算 2
10.4 接地網(wǎng)設(shè)計計算 2
結(jié)論 2
參考文獻 2
致謝 2
1 前言
目前，我國城市電力網(wǎng)和農(nóng)村電力網(wǎng)正進行大規(guī)模的改造，與此相應(yīng)，城鄉(xiāng)變電所也正不斷的更新?lián)Q代。我國電力網(wǎng)的現(xiàn)實情況是常規(guī)變電所依然存在，小型變電所，微機監(jiān)測變電所，綜合自動化變電所相繼出現(xiàn)，并得到迅速的發(fā)展。然而，所有的變化發(fā)展都是根據(jù)變電設(shè)計的基本原理而來，因此對于變電設(shè)計基本原理的掌握是創(chuàng)新的根本。本畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容為220kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計，正是常見的常規(guī)變電所，并根據(jù)變電所設(shè)計的基本原理設(shè)計，務(wù)求掌握常規(guī)變電所的電氣一次系統(tǒng)的原理及設(shè)計設(shè)計過程。
2 電氣主接線設(shè)計
2.1 主接線的設(shè)計原則
變電站電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路、和斷路器等的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、配電的任務(wù)。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全站電器設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。主接線的設(shè)計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。對于6～220kV 電壓配電裝置的接線，一般分兩類：一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設(shè)旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。應(yīng)視電壓等級和出線回數(shù)，酌情選用。
旁路母線的設(shè)置原則：
2.2 主接線設(shè)計的基本要求
變電站的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電站所在電力系統(tǒng)中的地位，變電站的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。
2.2.1 主接線可靠性的要求
可靠性的工作是以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。評價主接線可靠性的標志是：
（1）斷路器檢修時是否影響停電；
（2）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及
能否對重要用戶的供電；
（3）變電站全部停電的可能性。
2.2.2 主接線靈活性的要求
主接線的靈活性有以下幾個方面的要求：
（1）調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。
（2）檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。
（3）擴建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設(shè)備改造量最少。
2.2.3 主接線經(jīng)濟性的要求
在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。
（1）投資?。褐鹘泳€簡單，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的投資；占地面積?。弘姎庵鹘泳€設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地、架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費用。
（2）電能損耗少：經(jīng)濟選擇主變壓器型式、容量和臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。
2.3 電氣主接線的選擇和比較
2.3.1 主接線方案的擬訂
高壓側(cè)是2回出線，中壓側(cè)有7回出線，均可選擇線路變壓器組，單母分段帶旁路母線，橋型接線。低壓側(cè)有11回出線，可以采用單母線、單母分段、單母分段帶旁路和雙母線接線。在比較各種接線的優(yōu)缺點和適用范圍后，提出如下五種種方案：
方案A （圖2-1）220KV 高壓側(cè)：單母分段帶旁路母線；110KV中壓側(cè)，10KV低壓側(cè)：單母分段。
圖2-1 方案A電氣主接線圖
方案B（圖2-2）220KV 高壓側(cè)：內(nèi)橋型接線；110KV中壓側(cè)，10KV低壓側(cè)：單母分段
圖2-2 方案B電氣主接線圖
方案C（圖2-3） 220KV高壓側(cè)：單元接線；110KV中壓側(cè)，10KV低壓側(cè)：單母線分段
圖2-3 方案C電氣主接線圖
方案D（圖2-4） 220KV高壓側(cè)：外橋接線；110KV中壓側(cè)：單母分段帶旁路母線；10KV低壓側(cè)：雙母線
圖2-4 方案D 電氣主接線圖
方案E（圖2-5） 220KV高壓側(cè)：內(nèi)橋接線；110KV中壓側(cè)，單母線分段；10KV低壓側(cè)：單母線分段
圖2-4 方案E電氣主接線圖
2.4 主接線各方案的討論比較
方案A：
220kV側(cè)：變電所經(jīng)兩回線從系統(tǒng)獲得電源，采用單母分段帶旁路母線接線可以獲得很高的可靠性，任一母線或斷路器檢修均不會造成停電，任一母線、斷路器故障只會引起短時停電，任一進線故障不會造成停電。
但同時我們也注意到，該方案較后兩種方案多用了兩套斷路器和多臺隔離開關(guān)，這無疑增加了變電所的一次投資，而且在檢修時倒閘也十分的復(fù)雜，容易造成誤操作，從而引起事故。
110kV 和10kV 側(cè)：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個回路，使重要用戶有兩個電源供電。單母線分段接法可以提供單母線運行，各段并列運行，各段分列運行等運行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。任一母線發(fā)生故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，保證正確母線繼續(xù)運行。
當然這種接線也有它本身的缺點，那就是在檢修母線或斷路器時會造成停電，特別在
夏季雷雨較多時，斷路器經(jīng)常跳閘，因此要相應(yīng)地增加斷路器的檢修次數(shù)，這使得這個問題更加突出。
方案B：
220kV側(cè):采用內(nèi)橋法接線. 該接線形式所用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具有可觀的經(jīng)濟效益。連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。因此，線路的投入和切除比較方便。當線路發(fā)生故障時，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運行。但是當變壓器發(fā)生故障時，與該臺變壓器相連的兩臺斷路器都斷開，從而影響了一回未發(fā)生故障的運行。由于變壓器是少故障元件，一般不經(jīng)常切換，因此，系統(tǒng)中應(yīng)用內(nèi)橋接線較多，以利于線路的運行操作。
110kV和10kV與方案A一致。
方案C：
220kV側(cè)：采用單元接線。優(yōu)點：接線簡單，開關(guān)設(shè)備少，節(jié)省投資，操作簡單。不過缺點也相當突出：任一元件發(fā)生故障或經(jīng)行檢修時，整個單元需停止工作。
110kV與10kV側(cè)均采用單母線分段的方式。
方案D：
220kV側(cè)：采用外橋法接線。與內(nèi)橋法一樣,該接線形式所用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具有可觀的經(jīng)濟效益。當任一線路發(fā)生故障時，需同時動作與之相連的兩臺斷路器，從而影響一臺未發(fā)生故障的變壓器的運行。
但當任一臺變壓器故障或是檢修時，能快速的切除故障變壓器，不會造成對無故障變壓器的影響。因此，外橋接線只能用于線路短、檢修和故障少的線路中。此外，當電網(wǎng)有穿越性功率經(jīng)過變電站時，也采用外橋接線。
110kV 側(cè):采用單母分段帶旁路母線接線.該接線方法具有單母分段接線優(yōu)點的同時,可以在不中斷該回路供電的情況下檢修斷路器或母線,從而得到較高的可靠性.這樣就很好的
解決了在雷雨季節(jié)斷路器頻繁跳閘而檢修次數(shù)增多引起系統(tǒng)可靠性降低的問題.但同時我們也看到,增加了一組母線和兩個隔離開關(guān),從而增加了一次設(shè)備的投資.而且由于采用分段斷路器兼做旁路斷路器,雖然節(jié)約了投資,但在檢修斷路器或母線時,倒閘操作比較復(fù)雜,容易引起誤操作,造成事故.
10kV 側(cè):采用雙母線接線.優(yōu)點:供電可靠.通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷;一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電,檢修任一回路母線的隔離開關(guān)時,只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線,其他線路均可通過另一組母線繼續(xù)運行.調(diào)度靈活,各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上,能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化地需要;通過倒換操作可以組成各種運行方式.擴建方便.
缺點:增加一組母線和多個隔離開關(guān),一定程度上增加一次投資.當母線故障或檢修時,隔離開關(guān)作為倒換操作電器,容易誤操作.
方案E
220kV側(cè)：采用內(nèi)橋接線。110kV側(cè)采用單母線分段，10kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線的接線方式。此方案該接線方法具有單母分段接線優(yōu)點的同時,可以在不中斷該回路供電的情況下檢修斷路器或母線,從而得到較高的可靠性.
2.5 主接線方案的初選擇
通過分析原始資料,可以知道該變電站在系統(tǒng)中的地位較重要,年運行小時數(shù)較高,因此主接線要求有較高的可靠性和調(diào)度的靈活性.根據(jù)以上各個方案的初步經(jīng)濟與技術(shù)性綜合比較,兼顧可靠性，靈活性,我選擇方案B與方案D，待選擇完電氣設(shè)備后再進行更詳盡的技術(shù)經(jīng)濟比較來確定最終方案。
3 主變壓器的選擇與論證
3.1 概述
在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。
在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。
選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。
3.2 主變壓器選擇的一般原則與步驟
3.2.1 主變壓器臺數(shù)的確定原則
由原始資料可知，我們本次所設(shè)計的變電所是220KV降壓變電所，它是以220KV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至110KV 及10KV 母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個市區(qū)的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。
為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當裝設(shè)三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護的復(fù)雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。
3.2.2 主變壓器形式的選擇原則
一、主變壓器相數(shù)的選擇
當不受運輸條件限制時，在330KV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計變電所的實際情況來選擇。
二、繞組數(shù)的選擇
在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。
一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。
在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。
自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。
由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計的變電所所需裝設(shè)兩臺變壓器并列運行。電網(wǎng)電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會影響調(diào)度的靈活性和零序保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為±8%，故不選擇自耦變壓器。
分裂變壓器：
分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計的變電所，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。
普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。
三、 主變調(diào)壓方式的選擇
為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，220KV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標準：
(1)樞紐變電所二次側(cè)母線的運行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的1～1.3 倍，在日負荷最大、最小的情況下，其運行電壓控制在水平的波動范圍不超過10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。
(2)電網(wǎng)任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%～100%。調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±5%以內(nèi)，另一種是帶負荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%。由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。
四、 連接組別的選擇
變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。
五、 容量比的選擇
由原始資料可知，110KV 中壓側(cè)為主要受功率繞組，而10KV 側(cè)主要用于所用電以及無功補償裝置，所以容量比選擇為：100/100/100。
六、 主變壓器冷卻方式的選擇
主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。
自然風冷卻一般只適用于小容量變壓器。強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。所以，選擇強迫油循環(huán)風冷卻。
3.2.3 主變壓器容量的確定原則
（1）為了準確選擇主變的容量，要繪制變電站的年及日負荷曲線，并從該曲線得出變電站的年、日最高負荷和平均符合。
（2）主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5到10 年發(fā)展規(guī)劃進行。
（3）變壓器最大負荷按下式確定：
PM ≥ K0 ∑ P
式中 K0 ——負荷同時系數(shù)；
∑ P ——按負荷等級統(tǒng)計的綜合用電負荷。 對于兩臺變壓器的變電站，其變壓器的容量可以按下式計算：
S e =0.6PM/cos?
如此，當一臺變壓器停運，考慮變壓器的過負荷能力為40%，則可保證84%的負荷供電。
3.3 主變壓器的計算與選擇
3.3.1 容量計算
在《電力工程電氣設(shè)計手冊》可知：裝有兩臺及以上主變壓器的變電所中，當斷開一臺主變時，其余主變壓器的容量應(yīng)能保證用戶的一級和二級負荷，其主變壓器容量應(yīng)滿足“不應(yīng)小于70%--80%的全部負荷”。已知110kV側(cè)最大負荷245MW, cos? = 0.88 。10kV側(cè)最大負荷為14MW， cos? =0.84 ,由計算可知單臺主變的最大容量為(設(shè)負荷同時率為0.85)： Sn = 0.6Smax = 0.6Pmax / cos? = 0.6 × (245 / 0.88 + 10 / 0.84) = 177.05(MVA)
3.3.2 變壓器型號的選擇
因為本次設(shè)計中有三個電壓等級，且當變壓器最小負荷側(cè)通過的容量大于主變?nèi)萘康?5%時，宜選用三繞組變壓器。所以本設(shè)計用三繞組變壓器，繞組排列順序為（由內(nèi)向外）：10 kV、110 kV、220 kV。
綜上所述： 主變壓器選用220KV三繞組有載調(diào)壓變壓器。
型 號:SSPSL1-180000/220
容 量：180000kVA
空載損耗：123.5kW
空載電流：1.2%
阻抗電壓：高~中25.4%，高~低15.5%，中~低7.92%
調(diào)壓方式： 有載調(diào)壓
冷卻方式：強迫油循環(huán)水冷
4 短路電流計算
4.1 短路點的選擇與各短路點的短路電流計算
選取取SB = 100 MVA UB = Uav，系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)，發(fā)生短路時，短路電流的周期分量在整個短路過程中不衰減。由原始資料可知：
方案B與方案D的短路計算的系統(tǒng)化簡阻抗圖及各阻抗值，短路點均一樣
系統(tǒng)短路電抗x* =U*/ I*=1/24=0.04
又由所選的變壓器參數(shù)阻抗電壓：24.5% (高-中)，15.5% (高-低)，7.92%（中-低）算得
Ud1% = 1/2（Ud(1-2)%+ Ud(1-3)%- Ud(2-3)%） = 16.04
Ud2% = 1/2（Ud(1-2)%+ Ud(2-3)%- Ud(1-3)%） = 8.46
Ud3% = 1/2（Ud(1-3)%+ Ud(2-3)%- Ud(1-2)%） = -0.54
主變?nèi)萘繛?80MVA，
標幺值： X1* = Ud1% / 100×( Sb /SN)= 0.089
X 2* = Ud2% / 100×( Sb /SN)=0.047
X 3* = Ud2%/ 100×( S b /SN)=-0.003
因為 X 3* 小于零，所以在計算中取零。
4.2 網(wǎng)絡(luò)的等值變換與簡化
（1）系統(tǒng)阻抗圖
圖4-1 等值電路圖
（2）因為兩主變壓器型號一樣，因此兩變壓器的中間點等電位，用導(dǎo)線連起來，其轉(zhuǎn)化圖如圖
圖4-2 短路時等值網(wǎng)絡(luò)
（1）當 d1 點短路時：Id1*= 1/0.04=24
I b =U b1 =100/（ ×115）=0.251(kA)
I" d1 =I″d1*×Ib =24×0.251= 6.024(kA)
I∞= I " d1 =6.024(kA)
ich= 2 Kch× I" d1=15.332(kA)
（110kv及以上網(wǎng)絡(luò)Kch取1.8）
S∞= Ub1×I∞=2399.721(MVA)
其中，Id:短路電流周期分量有效值
I"d：起始次暫態(tài)電流 I∞：t=∞時的穩(wěn)態(tài)電流
S∞：短路容量
(2) 當d2短路時：I" d2 *=1/X d2*=1/(0.04+0.00445+0.0235+0.132)=4.167(kA)
I b =S b / U b2=100/(×115)=0.052(kA)
I" d2= I" d2 *×I b =2.092(kA)
I∞= I " d2 =2.092(kA)
ich= 2 Kch× I" d2=5.325(kA)
S2∞= U b2×I∞=416.685(MVA)
(3) 當d3點短路時：I" d2 *=1/X d2*=1/(0.04+0.00445+0.132)=4.619(kA)
I b =S b / U b3=100/(×10.5)=5.499(kA)
I" d3= I" d3 *×I b =25.4(kA)
I∞= I " d3 =25.4(kA)
ich= 2.55×25.4=64.77(kA)
S3∞= U b3×I∞=439.928(MVA)
5 重要的電氣設(shè)備選擇與校驗
5.1 斷路器的選擇
5.1.1斷路器選擇原則與技術(shù)條件
在各種電壓等級的變電站的設(shè)計中，斷路器是最為重要的電氣設(shè)備。高壓斷路器的工作最為頻繁，地位最為關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。在電力系統(tǒng)運行中，對斷路器的要求是比較高的，不但要求其在正常工作條件下有足夠的接通和開斷負荷電流的能力，而且要求其在短路條件下，對短路電流有足夠的遮斷能力。
高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備或線路接入電或退出運行，起著控制作用；當設(shè)備或電路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備。其最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。
按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等。
斷路器型式的選擇，除應(yīng)滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和維護，并以技術(shù)經(jīng)濟比較后確認。
目前國產(chǎn)的高壓斷路器在110kV主要是少油斷路器。
斷路器選擇的具體技術(shù)條件簡述如下：
(1）電壓：U j （電網(wǎng)工作電壓） ≤ Un 。
(2）電流： I g gmax（最大持續(xù)工作電流） ≤ In 。
(3）開斷電流（或開斷容量）I d gt ≤I kd
斷路器的實際開斷時間 t ,為繼電保護主保護動作時間與斷路器固有分閘時間之和。固有分閘時間查閱《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》表 5-25～5-29。
(4）動穩(wěn)定：
ich≤ imax
式中 ich ——三相短路電流沖擊值；
imax ——斷路器極限通過電流峰值。
5） 熱穩(wěn)定： I2 tdz≤Itt
式中I2——穩(wěn)態(tài)三相短路電流；
tdz ——短路電流發(fā)熱等值時間（又稱假想時間）
It ——斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流。
其中tdz =tz +0.05β〞
由β〞=I〞∕I∞ 和短路電流計算時間t，
從《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料》圖 5-1 中查出短路電流周期分量等值時間 tz ，從而算出 tdz 。
根據(jù)《電力設(shè)備過電壓保護設(shè)計技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：在中性點直接接地的電網(wǎng)中，操作110kV 空載線路時，使用少油斷路器不超過 2.8。
5.1.2 斷路器型號的選擇及校驗
（1）電壓選擇：
220kV側(cè)：U N 3 Ug=220kV
110 kV側(cè)：U N 3 Ug=110kV
10 kV側(cè)： U N 3 Ug=10kV
（2）電流選擇：I N ≥ I max = P max∕（ U g cos?）
220kV 側(cè)： I N≥ I max =772.408A
110 kV側(cè)： I N ≥ I max = 1461.312A
10 kV側(cè)： I N ≥ I max =962.279A
（3）開斷電流：
220kV側(cè)： I kd≥ Idt=6.024kA S kd≥ Sd= 2399.721MVA
110 kV側(cè)：I kd≥ Idt=2.092kA S kd≥ Sd= 416.685MVA
10 kV側(cè)：I kd≥ Idt=25.4kA S kd≥ Sd= 439.928MVA
（4）最大短路沖擊電流：
220kV側(cè)： I max≥ ich=15.332kA
110kV側(cè)： I max≥ ich=5.325kA
10kV側(cè)： I max≥ ich=64.77k
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選定斷路器如下：
1）220kV側(cè) 選定為 SW4-220.各項技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
額定電壓：220kV 額定電流：1000A
額定開斷電流：18.4kA 極限通過電流（峰值）：55kA
額定開斷容量：7000MVA 熱穩(wěn)定電流（5s有效值）:21kA
2）110kV側(cè) 選定為KW3-110各項技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
額定電壓：110kV 額定電流：1500A
額定開斷電流：21kA 極限通過電流（峰值）：55kA
額定開斷容量：1200MVA 熱穩(wěn)定電流（5s有效值）:21kA
3）10kV側(cè) 選定為SN3-10各項技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
額定電壓：10kV 額定電流：2000A
額定開斷電流：29kA 極限通過電流（峰值）：75kA
額定開斷容量：500MVA 熱穩(wěn)定電流（5s有效值）:30kA
校驗：
1）滿足動穩(wěn)定，即 ich
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