220kV變電站電氣一次初步設(shè)計,kv,變電站,電氣,一次,初步設(shè)計 華北電力大學(xué)科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 所在院系 科技學(xué)院電力系 專業(yè)班號 電力07K2 學(xué)生姓名 段浩 指導(dǎo)教師簽名 審批人簽字 畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 220kV變電站電氣一次初步設(shè)計 2011年02月21日 一、畢業(yè)設(shè)計(論文)主要內(nèi)容 1、分析原始資料，設(shè)計5種可行的電氣主接線方案。 2．通過初步技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定兩種較好方案。 3．針對所選的兩種較好方案進(jìn)行短路電流計算。 4．選擇電氣設(shè)備并進(jìn)行校驗。 5．進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最佳方案。 6、設(shè)計屋內(nèi)、外配電裝置。 7、設(shè)計防雷保護(hù)，選擇避雷針并進(jìn)行校驗。 8、繪制圖紙5~7張：電氣主接線圖、電氣總平面布置圖、屋外配電裝置斷面圖、潮流分布圖、屋內(nèi)配電裝置配置圖、防雷校驗圖等。 9、設(shè)計說明書一份。 10、計算書一份（短路電流、設(shè)備校驗、運(yùn)行費(fèi)、防雷校驗等計算）。 二、基本要求 1、閱讀的參考文獻(xiàn)不能少于15篇，且其中應(yīng)有一定的外文文獻(xiàn)。撰寫本課題的文獻(xiàn)綜述，要求字?jǐn)?shù)不少于2000字。 2、掌握短路電流計算方法。 3、學(xué)會技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方法。 4、翻譯一篇與本專業(yè)有關(guān)的外文文獻(xiàn)，要求其中文翻譯字?jǐn)?shù)不能少于3000字。 三、設(shè)計(論文)進(jìn)度 序號 設(shè)計項目名稱 完成時間 備注 1 查閱文獻(xiàn)、撰寫文獻(xiàn)綜述、明確研究方法、完成開題報告 2周 2 完成初步技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定兩種較好方案 2周 3 方案比較，確定最佳方案 4周 4 完成配電裝置及防雷保護(hù)設(shè)計 2周 5 完成圖紙繪制 3周 6 撰寫論文 1周 設(shè)計(論文)預(yù)計完成時間：2011年06月19日 四、參考資料及文獻(xiàn) 1.發(fā)電廠電氣部分 華中工學(xué)院編 2.電力工程設(shè)計手冊 東北西北電力設(shè)計院 3.發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料 天津大學(xué)編 4.發(fā)電廠 、變電所電氣主接線設(shè)計 西安交通大學(xué)編 其他資料自己查閱 五、附錄 原始數(shù)據(jù) 1．220KV進(jìn)線2回，歸算至此220KV母線的系統(tǒng)短路電抗為0.25，基準(zhǔn)電壓取平均電壓，基準(zhǔn)功率取100MVA； 2．110KV出線4回，最大負(fù)荷300MW，最小負(fù)荷150MW，功率因數(shù)0.85，最大負(fù)荷小時數(shù)5000； 3．10KV出線10回，最大負(fù)荷25MW，最小負(fù)荷15MW，功率因數(shù)0.8，最大負(fù)荷小時數(shù)4500； 4.所用電率2%； 5.環(huán)境條件：同本地環(huán)境條件。 華北電力大學(xué)科技學(xué)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 電氣07k6 學(xué)生姓名 侯健 指導(dǎo)教師簽名 審批人簽字 畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 220kV變電站電氣一次初步設(shè)計 2011年 2 月 1 日 一、畢業(yè)設(shè)計(論文)主要內(nèi)容 1、根據(jù)原始資料選擇5～7種合理的電氣主接線； 2、進(jìn)行初步技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選擇2種較好的電氣主接線； 3、選擇主變壓器的容量和型號； 4、計算兩種主接線的短路電流； 5、根據(jù)短路電流計算結(jié)果選擇電氣設(shè)備； 6、通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最佳方案； 7、防雷系統(tǒng)設(shè)計； 8、屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計和總平面布置 9、繪制圖紙：電氣主接線、電氣總平面布置、防雷與接地各一張，配電裝置斷面圖3～4張。 二、基本要求 1、進(jìn)行充分的文獻(xiàn)閱讀，了解變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)和當(dāng)前發(fā)展趨勢； 2、通過本設(shè)計，能夠綜合運(yùn)用電力工程基礎(chǔ)、供用電技術(shù)等專業(yè)課程的相關(guān)知識； 3、通過電氣主接線、總平面及斷面圖的設(shè)計，加深對變電站配電裝置布置方法和原則的理解和認(rèn)識。 三、設(shè)計(論文)進(jìn)度 序號 設(shè)計項目名稱 完成時間 備注 1 內(nèi)容1、2、3 2周 2 內(nèi)容4、5、6 3周 3 內(nèi)容7、8 3周 4 內(nèi)容9 4周 5 撰寫畢業(yè)論文 2周 設(shè)計(論文)預(yù)計完成時間： 2011 年 6 月 16 日 四、參考資料及文獻(xiàn) 1、發(fā)電廠電氣部分 華中工學(xué)院 2、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料 天津大學(xué) 3、電力工程設(shè)計手冊(1～4分冊) 東北西北電力設(shè)計院 4、發(fā)電廠變電所電氣主接線和布置 西北電力設(shè)計院 5、發(fā)電廠變電所電氣主接線設(shè)計 西安交通大學(xué) 五、附錄 原始數(shù)據(jù) 1.變電所類型：220kV降壓變電站 2.電壓等級：220/110/35kV 3.負(fù)荷情況： 110kV側(cè)：最大負(fù)荷150MW，最小負(fù)荷100MW，Tmax=5000小時，cosφ=0.9 35kV側(cè)：最大負(fù)荷80MW，最小負(fù)荷50MW，Tmax=5200小時，cosφ=0.85 4.進(jìn)出線情況 220kV側(cè)：2回 110kV側(cè)：10回 35kV側(cè)：6回 5.系統(tǒng)情況 （1）歸算至220kV母線的系統(tǒng)短路電抗幺值為0.25（SB＝100MVA）； （2）歸算至110kV母線系統(tǒng)短路電抗幺值為0.3（SB＝100MVA） 6.環(huán)境條件：同本地條件 華北電力大學(xué)科技學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 學(xué)生姓名： 侯健 班級： 電氣07K6 所在系別： 電力工程系 所在專業(yè)： 電氣工程及其自動化 設(shè)計（論文）題目：220kV變電站電氣一次初步設(shè)計 指導(dǎo)教師： 胡永強(qiáng) 2011年 3月 4日 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 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(xiàn)資料，每人撰寫不低于2000字的文獻(xiàn)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）： 220kV變電站電氣一次初步設(shè)計的主要內(nèi)容包括：變電站主接線方案的確定，主變壓器的選擇，短路電流計算，電氣設(shè)備的選擇，防雷與接地系統(tǒng)設(shè)計，屋內(nèi)外配電裝置和總平面布置等。完成電氣主接線圖，電氣總平面布置圖，防雷接地圖，配電裝置斷面圖等設(shè)計圖。 研究方法是：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的原始資料數(shù)據(jù)，以相關(guān)技術(shù)規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，參考《發(fā)電廠電氣部分》、《電力工程設(shè)計手冊》等相關(guān)書籍，綜合運(yùn)用電力工程基礎(chǔ)、供用電技術(shù)等專業(yè)課程相關(guān)知識，對變電站電氣一次系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計。 （1）主接線的選擇根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)、進(jìn)出線回路數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并同時滿足運(yùn)行可靠、靈活、節(jié)約投資等要求。 （2）主變壓器要根據(jù)負(fù)荷的要求選擇其臺數(shù)、容量、型號、冷卻方式等。 （3）短路電流的計算依據(jù)電氣主接線圖，制定短路計算等值網(wǎng)絡(luò)圖，擬訂必要的短路計算點(diǎn)，用實(shí)用計算法計算出選擇電氣設(shè)備所需的各組短路電流。 （4）主要電氣設(shè)備按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，包括各電壓等級的母線、絕緣子、斷路器、隔離開關(guān)、電壓及電流互感器等。 對“文 三、指導(dǎo)教師意見： 1． 對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 2．對學(xué)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 文獻(xiàn)綜述 一、我國變電站發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 隨著社會的不斷發(fā)展，工業(yè)不斷進(jìn)步，人們的生活水平不斷提高，電力系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)中所占比例越來越大。現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的，嚴(yán)密的整體。 各類發(fā)電廠、變電站分工完成電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電任務(wù)，電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟(jì)的重要能源部門，而變電站的設(shè)計是其中必不可少的一個項目。[1]變電站是電力系統(tǒng)中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用。由于我國電力建設(shè)起步比較晚，目前我國變電站主要現(xiàn)狀是老設(shè)備向新型設(shè)備轉(zhuǎn)變，有人值班向無人值班變電站轉(zhuǎn)變，交流傳輸向直流輸出轉(zhuǎn)變，在城市變電站建設(shè)中，戶內(nèi)型變電站大幅增加。[2]國外變電站主要是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內(nèi)外變電站未來發(fā)展趨勢。[3] 數(shù)字化變電站在我國發(fā)展迅速，從1995年德國提出制定IEC61850的設(shè)想開始，中國就一直關(guān)注IEC61850的發(fā)展。全國電力系統(tǒng)管理及其信息交換標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會自2000年起，將對IEC61850的轉(zhuǎn)化作為工作重點(diǎn)之一。從CD（委員會草案）到CDV，從FDIS到正式出版物，標(biāo)委會及其工作組專家密切跟蹤IEC標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展，用近5年的時間，二十多位專家的辛勤工作，完成了IEC61850到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T860的轉(zhuǎn)化。[4] 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化的同時，國內(nèi)頂級設(shè)備制造商如南瑞集團(tuán)、北京四方、國電南自、許繼電器等同步開展了標(biāo)準(zhǔn)研究和軟硬件開發(fā)。2006年以來，相繼有采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站投入運(yùn)行，從110kV到500kV，從單一廠家到多家集成，國內(nèi)對數(shù)字化變電站工程實(shí)踐的探索正在向縱深發(fā)展。[5] 在國調(diào)中心的領(lǐng)導(dǎo)下，從2004底開始，標(biāo)委會成功組織了6次大規(guī)?；ゲ僮髟囼灒瑯O大地推動了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備研制和工程化。 為規(guī)范IEC61850在國內(nèi)的有效有序應(yīng)用，2007年，標(biāo)委會將DL/T860標(biāo)準(zhǔn)工程實(shí)施技術(shù)規(guī)范納入工作計劃，并迅速組織有關(guān)專家進(jìn)行起草，經(jīng)廣泛征求意見，2008年該規(guī)范通過標(biāo)委會審查報批。成為指導(dǎo)DL/T860標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)工程實(shí)施的重要配套文件。[6] 目前，國內(nèi)各網(wǎng)省公司都進(jìn)行了數(shù)字化變電站試點(diǎn)，對DL/T860標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程度和技術(shù)水平各不相同，有單在變電站層應(yīng)用DL/T860的，也有在過程層試驗的，還有結(jié)合電子式互感器應(yīng)用的；有單一廠家實(shí)現(xiàn)的，也有多達(dá)十多加設(shè)備制造商參與的。數(shù)字化變電站的試點(diǎn)已經(jīng)較為充分，現(xiàn)在應(yīng)該到了總結(jié)成功經(jīng)驗、探討發(fā)展策略的時候了。 未來，在智能電網(wǎng)建設(shè)的大背景下，數(shù)字化變電站快速發(fā)展是必然趨勢。[7] 二、變電站概述 （一）變電站及其分類 變電站是改變電壓的場所。為了把發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到較遠(yuǎn)的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘?，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。變電站的主要設(shè)備是開關(guān)和變壓器。按規(guī)模大小不同，稱為變電所、配電室等。變電站是把一些設(shè)備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)。 變電站主要分為：升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。 （二）變電站的主要設(shè)備 1、變壓器 變壓器是變電站的主要設(shè)備，分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器即高、低壓每相共用一個繞組，從高壓繞組中間抽出一個頭作為低壓繞組的出線的變壓器。電壓高低與繞組匝數(shù)成正比，電流則與繞組匝數(shù)成反比。 變壓器按其作用可分為升壓變壓器和降壓變壓器。前者用于電力系統(tǒng)送端變電站，后者用于受端變電站。變壓器的電壓需與電力系統(tǒng)的電壓相適應(yīng)。為了在不同負(fù)荷情況下保持合格的電壓有時需要切換變壓器的分接頭。 按分接頭切換方式變壓器有帶負(fù)荷有載調(diào)壓變壓器和無負(fù)荷無載調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器主要用于受端變電站。[8] 2、電壓互感器和電流互感器 電壓互感器和電流互感器的工作原理和變壓器相似，它們把高電壓設(shè)備和母線的運(yùn)行電壓、大電流即設(shè)備和母線的負(fù)荷或短路電流按規(guī)定比例變成測量儀表、繼電保護(hù)及控制設(shè)備的低電壓和小電流。在額定運(yùn)行情況下電壓互感器二次電壓為l00V，電流互感器二次電流為5A或1A。電流互感器的二次繞組經(jīng)常與負(fù)荷相連近于短路,請注意:絕不能讓其開路，否則將因高電壓而危及設(shè)備和人身安全或使電流互感器燒毀。 [9] 3、開關(guān)設(shè)備 變電站的開關(guān)設(shè)備包括斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、高壓熔斷器等，都是斷開和合上電路的設(shè)備。斷路器在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下用來合上和斷開電路；故障時在繼電保護(hù)裝置控制下自動把故障設(shè)備和線路斷開，還可以有自動重合閘功能。在我國，220kV以上變電站使用較多的是空氣斷路器和六氟化硫斷路器。 隔離開關(guān)（刀閘)的主要作用是在設(shè)備或線路檢修時隔離電壓，以保證安全。它不能斷開負(fù)荷電流和短路電流，應(yīng)與斷路器配合使用。在停電時應(yīng)先拉斷路器后拉隔離開關(guān)，送電時應(yīng)先合隔離開關(guān)后合斷路器。如果誤操作將引起設(shè)備損壞和人身傷亡。 負(fù)荷開關(guān)能在正常運(yùn)行時斷開負(fù)荷電流沒有斷開故障電流的能力，一般與高壓熔斷絲配合用于10kV及以上電壓且不經(jīng)常操作的變壓器或出線上。[10] 4、其他設(shè)備 防雷設(shè)備主要有避雷針和避雷器。避雷針是為了防止變電站遭受直接雷擊將雷電對其自身放電把雷電流引入大地。在變電站附近的線路上落雷時雷電波會沿導(dǎo)線進(jìn)入變電站，產(chǎn)生過電壓。另外，斷路器操作等也會引起過電壓。避雷器的作用是當(dāng)過電壓超過一定限值時，自動對地放電降低電壓保護(hù)設(shè)備放電后又迅速自動滅弧，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。目前，使用最多的是氧化鋅避雷器。 此外，變電站設(shè)備還包括匯集電流的母線，計量和控制用儀表、繼電保護(hù)裝置和調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有無功補(bǔ)償設(shè)備。 三、設(shè)計內(nèi)容及目標(biāo) 220kV降壓變電所電氣部分設(shè)計的研究主要內(nèi)容是結(jié)合相關(guān)的設(shè)計手冊，輔助資料，主要完成該變電站的一次部分設(shè)計，參考國內(nèi)外最新的設(shè)計方法、研究成果和新的電氣設(shè)備，對降壓變電所的電氣主接線方案，主變壓器的選擇，電氣設(shè)備的選擇（包括斷路器，隔離開關(guān)，熔斷器等），配電裝置的選擇以及防雷保護(hù)的設(shè)計。主變壓器、各側(cè)電壓等級的電氣主接線和相關(guān)一次、二次設(shè)備、避雷裝置、繼電保護(hù)裝置進(jìn)行選擇。同時，完成變電站一次部分總接線圖、220kV變電所平面布置初步設(shè)計圖和詳細(xì)設(shè)計圖。[11] 本次變電站的設(shè)計要做到概念清晰，層次分明，結(jié)合自己選擇的參考資料，并參考變電站一次設(shè)計的規(guī)范，經(jīng)過查閱資料，了解其基本過程，整理相關(guān)的思路，在老師的指導(dǎo)下，細(xì)致縝密的完成整個設(shè)計過程，具體的設(shè)計規(guī)范步驟如下： 1、根據(jù)原始資料選擇5～7種合理的電氣主接線； 2、進(jìn)行初步技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選擇2種較好的電氣主接線； 3、選擇主變壓器的容量和型號； 4、計算這兩種主接線的短路電流； 5、根據(jù)短路電流計算結(jié)果選擇電氣設(shè)備； 6、通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最佳方案； 7、設(shè)計較為合理的防雷系統(tǒng)； 8、屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計和總平面布置； 9、繪制圖紙：電氣主接線、電氣總平面布置、防雷與接地、配電裝置斷面圖。 參考文獻(xiàn)： [1]熊信銀.發(fā)電廠電氣部分[M].中國電力出版社，2004 [2]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].中國電力出版社，2006 [3]李光琦.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].中國電力出版社, 2006 [4]金旭東.數(shù)字化變電站介紹[M].江蘇電機(jī)工程，2007 [5]夏勇軍,蘇吳,胡剛,董永德.數(shù)字化變電站研究現(xiàn)狀與應(yīng)用展望[M].湖 北電力, 2007 [6]湯漢松,孫志杰,徐大可.數(shù)字化變電站的現(xiàn)狀與未來[M].江蘇電機(jī) 工程，2007 [7]葸英.淺談數(shù)字化變電站的應(yīng)用[M].電力技術(shù), 2009 [8]陳月娥.有關(guān)220kV變電站設(shè)計思路的分析[M]. 廣東科技，2008 [9]陳景龍.變電站自動化發(fā)展趨勢分析[M].科學(xué)實(shí)踐，2008 [10]才國平.高壓電氣設(shè)備選擇[M].電氣開關(guān), 2002 [11]唐岳柏.淺議220kV變電站電氣主接線的選擇[M].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010年07期 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 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(xiàn)資料，每人撰寫不低于2000字的文獻(xiàn)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）： 需要解決的問題：本次畢業(yè)設(shè)計的題目是《220kv變電站電氣系統(tǒng)設(shè)計》。根據(jù)設(shè)計的要求，在設(shè)計的過程中，根據(jù)變電站的地理環(huán)境、容量和各回路數(shù)確定變電站電氣主接線，并選擇各變壓器的型號；進(jìn)行參數(shù)計算、畫等值網(wǎng)絡(luò)圖，并計算各電壓等級側(cè)的短路電流，列出短路電流結(jié)果表；完成相應(yīng)程序的設(shè)計，選擇各種電氣設(shè)備，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路電流計算結(jié)果表校驗各高壓設(shè)備。 研究的手段和途徑：了解并掌握220kV 變電站的國內(nèi)外現(xiàn)狀特點(diǎn)和發(fā)展前景，查閱資料，掌握變電所設(shè)計的過程和方法。根據(jù)各地不同情況，在借鑒已建220 kV 變電站設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對220 kV 變電站所址的選擇、電氣主接線、一次接線的設(shè)計、電氣設(shè)備的平面布置、電氣設(shè)備選型、防雷等方面提出一系列設(shè)計思路。 三、指導(dǎo)教師意見： 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計文獻(xiàn)綜述 1 前言 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是《220kV變電站電氣一次系統(tǒng)》。根據(jù)設(shè)計的要求，在設(shè)計的過程中，根據(jù)變電站的地理環(huán)境、容量和各回路數(shù)確定變電站電氣主接線和站用電接線，并選擇各變壓器的型號；進(jìn)行參數(shù)計算、畫等值網(wǎng)絡(luò)圖，并計算各電壓等級側(cè)的短路電流，列出短路電流結(jié)果表；計算回路持續(xù)工作電流、選擇各種高壓電氣設(shè)備，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)條件和短路電流計算結(jié)果表校驗各高壓設(shè)備。 2 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)概況 2.1 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)的意義 220kV區(qū)域降壓變電站是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)絡(luò)改造中非常重要技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好220kV變電站的設(shè)計是我國電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在目前的電網(wǎng)建設(shè)中，尤其是在220kV變電所的建設(shè)中，土地、資金等資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，存在重復(fù)建設(shè)、改造困難、工頻電磁輻射、無線電干擾和噪聲等環(huán)保問題、電能質(zhì)量差等問題已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運(yùn)行質(zhì)量的重要因素。這已經(jīng)違背了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以220kV變電所需要采用節(jié)約資源的設(shè)計方案,要克服通信干擾和噪聲、既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問題，同時還要滿足以后電網(wǎng)改造簡單、資源再利用率高的要求。 2.2 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計要求 220kV變電所的設(shè)計或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于實(shí)現(xiàn)自動化設(shè)計方案。在這種要求下，220kV變電所電氣主接線簡單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢所趨。因而，220kV變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線簡化,配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布置、節(jié)約資源、安全環(huán)保的設(shè)計方案?；诖耍乙怨?jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、設(shè)計高安全、高質(zhì)量的220kV變電所為目的，從電源設(shè)置、主接線形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面提出了新的設(shè)計思路。 2.3 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)現(xiàn)狀 變電站的設(shè)計中仍然存在很多問題，比如可靠性還欠提高。我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給電力行業(yè)帶來兩個問題：一是電力能源的需求持續(xù)增長，城市和農(nóng)村用電量和密度越來越來高，需要更多的深入市區(qū)農(nóng)村的變電站，以減少線路的功率損耗，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等，然而這些變電站占地面積大；二是城區(qū)地價昂貴，環(huán)境要求嚴(yán)格，在稠密的市區(qū)選擇變電站址相當(dāng)困難。在農(nóng)村，農(nóng)田的保護(hù)非常嚴(yán)格。我國開始開發(fā)新的技術(shù)，即建設(shè)地下變電站。而建設(shè)地下變電站可以利用城化綠化帶或者利用大廈的地下室。例如前者有上海人民廣場，北京王府井220kV變電站，還有北京西單110kV變電站。 2.4 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 伴隨著計算機(jī)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)也不可避免地進(jìn)入了微機(jī)控制時代，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。我國變電站綜合自動化技術(shù)應(yīng)用的越來越成熟。變電站綜合自動化系統(tǒng)以其簡單可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好等特點(diǎn)逐步為國內(nèi)用戶所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項目中獲得成功的應(yīng)用。各種新型的大規(guī)模集成電路將會進(jìn)一步應(yīng)用在繼電保護(hù)和測控裝置上。高集成化系統(tǒng)的發(fā)展，無疑能降低成本，提高系統(tǒng)可靠性，有利于實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的運(yùn)行管理。變電站自動化系統(tǒng)最終向數(shù)字化發(fā)展，指的是智能化電氣的發(fā)展，如智能開關(guān)設(shè)備、光電式電壓和電流互感器、智能電子裝置等的出現(xiàn)，使變電站自動化技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化階段。 3 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)的研究方法和設(shè)計內(nèi)容 3.1 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)的研究方法 了解并掌握220kV降壓變電所的國內(nèi)外現(xiàn)狀特點(diǎn)和發(fā)展前景，查閱資料，結(jié)合電力系統(tǒng)方向所學(xué)專業(yè)課程以及他人的設(shè)計、研究成果， 掌握變電所設(shè)計的過程和方法，并歸納、創(chuàng)新出自己的研究方案。根據(jù)各地不同情況，在借鑒已建220 kV降壓變電所設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對220 kV降壓變電所所址的選擇、電氣主接線、二次接線的設(shè)計、電氣設(shè)備的平面布置、電氣設(shè)備選型、防火、防雷、接地、防電磁輻射、防噪聲等方面提出一系列設(shè)計思路。 3.2 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)的電氣主接線設(shè)計 電氣主接線的設(shè)計確定主接線的形式對變電站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、供電可靠性、運(yùn)行靈活性、檢修是否方便以及經(jīng)濟(jì)性等都起著決定性作用。變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運(yùn)行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴(kuò)建。主接線必須滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項基本要求。供電可靠性是指能夠長期、連續(xù)、正常地向用戶供電的能力，我們可以進(jìn)行定量評價。靈活性的基本要求是滿足調(diào)度時靈活性的要求，滿足檢修時靈活性的要求以及滿足擴(kuò)建時靈活性的要求，大的電力工程往往要分期建設(shè)，從最初的主接線過渡到最終的主接線，每次過渡都應(yīng)該比較方便，對已運(yùn)行部分影響小，改建的工程量不大。 3.3 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)的短路電流計算和電氣設(shè)備的選擇 短路電流的計算及電氣設(shè)備的選擇根據(jù)電力系統(tǒng)接線圖及本所電氣主接線圖，制定短路計算等值網(wǎng)絡(luò)圖，擬訂必要的短路計算點(diǎn)，用實(shí)用計算法或上機(jī)計算出選擇電氣設(shè)備所需的各組短路電流。并將計算值列表備用。所必須的知識點(diǎn)包括：a短路電流的計算方法；b設(shè)計中通常以三相短路作為電氣設(shè)備的選擇方法；c根據(jù)短路計算網(wǎng)絡(luò)的具體情況，可按同一變比法或按個別變化法計算短路電流。應(yīng)選擇的電氣設(shè)備如下：各電壓等級的母線、絕緣子、斷路器、隔離開關(guān)、電壓及電流互感器。按正常情況下選擇電氣設(shè)備，按短路情況下校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定等。對于軟母線來說不用校驗其動穩(wěn)定，對于開關(guān)來說不用校驗其開斷能力。 4結(jié)論 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)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)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)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。 隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。 參考文獻(xiàn) [1] 姚春球.發(fā)電廠電氣部分.中國電力出版社,2004 [2] 狄富清.變電設(shè)備合理選擇與運(yùn)行檢修.機(jī)械工業(yè)出版社,2006 [3] 電力工業(yè)部西北電力設(shè)計院.電氣工程設(shè)計手冊電氣一次部分.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1980 [4] 丁毓山,雷振山.中小型變電所實(shí)用設(shè)計手冊.中國水利水電出版社,2000 [5] 河南省電力工業(yè)局.變電所電氣設(shè)備及運(yùn)行.中國電力出版社,1995 [6] 陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析(第三版).中國電力出版社,2007 [7] 唐志平.供配電技術(shù).電子工業(yè)出版社,2005 [8] 電力工業(yè)部西北電力設(shè)計院.電氣工程設(shè)計手冊電氣一次部分.上海科學(xué)技術(shù)出版社,1980 [9] 王輯祥,梁志堅.電氣接線原理及運(yùn)行.中國電力出版社,2005 [10] 陳生貴.電力系統(tǒng)繼電保護(hù).重慶大學(xué)出版社,2003 [11] 何仰贊.電力系統(tǒng)分析.華中科技大學(xué)出版社,2002 [12] 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版）.中國電力出版社,2007 [13] 丁毓山.10-220kV 變電所設(shè)計.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1993 [14] 文鋒.現(xiàn)代發(fā)電廠概論.中國電力出版社,1999 [15] 黃益莊.變電站綜合自動化技術(shù).中國電力出版社,2001 [16] 江蘇省電力設(shè)計院.35-110kV無人值班變電所典型方案的設(shè)計,中國電力出版社.2002 [17] 樸在林. 35-110kV變電工程通用圖集.中國水利水電出版社,2001 [18] Francisco J.Hernandez, Abdul H.Samra,”MODERNIZATION AND EXPANSION OF AN EXISTING ELECTRIC POWER PLANT”,1995,0-7803-2642-3/95/$4.00 1995 IEEE [19] Motohiko Kawagishi, Keiichi Shiotani, Facility Database System for managing electric power plant ,October 2000,Proceedings of the 5th lntemational Conference on Advances in Power System Control. Operation and Management [20] Lin Gao, Yiping Dai,”Modeling Large Modem Fossil-Fueled Steam-Electric Power Plant and Its Coordinated Control System for Power System Dynamic Analysis”.Institute of Turbo machinery, Xi'an Jiaotong University, Xi'an,China, 710049 4 II 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 畢 業(yè) 設(shè) 計(論文) 題 目 220kV變電站電氣一次初步設(shè)計 系 別 電力工程系 專業(yè)班級 電氣07k2班 學(xué)生姓名 段 浩 指導(dǎo)教師 常鮮戎 二○一一年六月 III 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 220kV變電站電氣一次初步設(shè)計 摘要 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)按一定的接線方式所構(gòu)成，它從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)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)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。隨著計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。 這220kV中間變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計算，確定用戶無功功率補(bǔ)償裝置。同時進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進(jìn)行短路電流計算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進(jìn)行短路電流計算。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。另外，繪制了六張圖紙，包括：電氣主接線圖，電氣總平面布置圖，防雷接地圖，220kV接線斷面圖，110kV接線斷面圖和10kV接線斷面圖。 本變電所的初步設(shè)計包括了：（1）總體方案的確定（2）短路電流的計算（3）高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)接線方案選擇（4）防雷保護(hù)等內(nèi)容。 隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。 關(guān)鍵詞： 變電站；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)；高壓網(wǎng) A DESIGN OF ELETRIC SYSTEM FOR 220kV STEP-DOWN TRANSFORMER SUBSTATION ABSTRACT The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of power’s transport and control, the transformer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life. The region of 220kV effect many fields and should consider many problems. Analyse change to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, choose the address, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substation, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. In addition, drawing six blueprints include the main wiring diagram; the disposal drawing of electric plane; the drawing of lightning proof protection and earth system; the drawing of 220kV connection; the drawing of 110kV connection and the drawing of 10kV connection. This first step of design included: (1) ascertain the total project (2) the calculation of the short-circuit electric current . (3) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project .(4) the contents to defend the thunder and so on. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power. Keywords：substation ; transmission system; distribution; high voltage network. 目 錄 前言 1 原始數(shù)據(jù) 2 設(shè)計說明書 3 220kV變電站的意義 3 本文主要工作 3 1.1概述 4 1.1.1可靠性 4 1.1.2靈活性 4 1.1.3經(jīng)濟(jì)性 4 1.2 主接線的接線方式選擇 5 1.2.1單母線接線 5 1.2.2單母分段 5 1.2.3單母分段帶旁路母線 5 1.2.4橋形接線 5 1.2.5一個半斷路器（3/2）接線 6 1.2.6雙母接線 6 1.2.7雙母線分段接線 6 2主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇 7 2.1 概述 7 2.2主變壓器臺數(shù)的選擇 7 2.3 主變壓器容量的選擇 7 2.4主變壓器型式的選擇 8 2.4.1主變壓器相數(shù)的選擇 8 2.4.2繞組數(shù)的選擇 8 2.4.3主變調(diào)壓方式的選擇 9 2.4.4連接組別的選擇 9 2.4.5容量比的選擇 9 2.4.6主變壓器冷卻方式的選擇 9 3短路電流計算 10 3.1 概述 10 3.2短路計算的目的及假設(shè) 10 3.2.1短路電流計算是變電所電氣設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié) 10 3.2.2短路電流計算的一般規(guī)定 10 3.2.3短路計算基本假設(shè) 11 3.2.4基準(zhǔn)值 11 3.2.5短路電流計算的步驟 11 4電氣設(shè)備的選擇 12 4.1概述 12 4.1.1一般原則 12 4.1.2技術(shù)條件 12 4.2斷路器的選擇 13 4.2.1按開斷電流選擇 13 4.2.2短路關(guān)合電流的選擇 13 4.3隔離開關(guān)的選擇 14 4.4高壓熔斷器的選擇 14 4.4.1按額定電壓選擇 14 4.4.2按額定電流選擇 14 4.5支持絕緣子及穿墻套管的選擇 14 4.5.1支持絕緣子的選擇 14 4.5.2穿墻套管的選擇 15 4.6母線的選擇 15 4.6.1裸導(dǎo)體的選擇條件選擇和校驗 15 4.6.2母線及電纜截面的選擇 15 4.7互感器的選擇 16 4.7.1電流互感器的選擇 17 4.7.2電壓互感器的選擇 17 4.8概述 18 4.9高壓配電裝置的選擇 19 5防雷設(shè)計規(guī)劃 23 5.1防雷保護(hù)的設(shè)計 23 5.2主變中性點(diǎn)放電間隙保護(hù) 23 6接地裝置 24 6.1 一般規(guī)定 24 6.2 降低土壤電阻率的措施 24 6.3 接地體的設(shè)計 24 結(jié)論 25 計算說明書 26 1主接線比較選擇 26 2主變?nèi)萘康拇_定計算 31 2.1變壓器容量的選擇 31 2.2主變?nèi)萘勘鹊拇_定 31 3短路計算 32 3.1計算變壓器各繞組電抗 32 3.2計算系統(tǒng)及線路阻抗 33 3.3等值網(wǎng)絡(luò) 33 4電氣設(shè)備選擇計算 36 4.1斷路器選擇計算 36 4.3經(jīng)濟(jì)性比較 44 4.4 220kV、110kV、10kV側(cè)母線選擇計算 47 4.4.1 220kV側(cè)母線的選擇 47 4.4.2 110kV側(cè)母線側(cè)： 49 4.5支持絕緣子及穿墻套管的選擇 53 4.5.1支持絕緣子的選擇 53 4.5.2穿墻套管的選擇 53 4.7電流互感器的選擇計算 57 4.8電壓互感器選擇 61 5避雷器及避雷針的選擇 63 5.1避雷器的選擇 63 5.2避雷針的選擇 64 5.3 保護(hù)全面積的校驗 65 6接地網(wǎng)設(shè)計 67 6.1設(shè)計說明 67 6.2接地體的設(shè)計 67 6.3 典型接地體的接地電阻計算 67 6.4 接地網(wǎng)設(shè)計計算 68 參考文獻(xiàn) 69 設(shè)計圖紙說明 71 致謝 72 前言 目前，我國城市電力網(wǎng)和農(nóng)村電力網(wǎng)正進(jìn)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(shí)情況是常規(guī)變電所依然存在，小型變電所，微機(jī)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)計是在完成本專業(yè)所有課程后進(jìn)行的綜合能力考核。內(nèi)容為220kV變電站電氣一次初步設(shè)計，正是最為常見的常規(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)計過程。通過對原始資料的分析、主接線的選擇及比較、短路電流的計算、主要電器設(shè)備的選擇及校驗、線路圖的繪制以及避雷器、避雷針的選擇等步驟、最終確定了220kV變電站所需的主要電氣設(shè)備、主接線圖以及變電站防雷保護(hù)方案。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，不僅鞏固了專業(yè)知識，而且培養(yǎng)了我們運(yùn)用所學(xué)知識去分析和解決與本專業(yè)相關(guān)的實(shí)際問題的能力。 由于本人掌握的知識有限、又無設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計中難免存在不足及錯誤，懇請各位老師和同學(xué)批評指正。 原始數(shù)據(jù) 1、電壓等級： 220/110/10kV； 2、負(fù)荷情況： 110kV：最大300MW，最小150MW，Tmax = 5000小時，cosφ= 0.85； 10kV：最大25MW，最小15MW，Tmax =4500小時，cosφ= 0.80； 3、出線情況：(1) 220kV側(cè)：2回（架空線）； (2) 110kV側(cè)：4回（架空線） 10kV側(cè)：10回（架空線）； 4、系統(tǒng)情況：(1)系統(tǒng)220kV母線短路電流標(biāo)幺值為25（SB＝100MVA）； (2)110kV和10kV線路對端無電源； 5、所用電率：2%； 6、環(huán)境條件：同本地環(huán)境條件。 設(shè)計說明書 總述 220kV變電站的意義 220kv變電站是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)絡(luò)改造中非常重要技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好220kv變電站的設(shè)計是我國電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在目前的電網(wǎng)建設(shè)中，尤其是在220kv變電所的建設(shè)中，土地、資金等資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，存在重復(fù)建設(shè)、改造困難、工頻電磁輻射、無線電干擾和噪聲等環(huán)保問題、電能質(zhì)量差等問題已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運(yùn)行質(zhì)量的重要因素。這已經(jīng)違背了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以220kv變電所需要采用節(jié)約資源的設(shè)計方案,要克服通信干擾和噪聲、既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問題，同時還要滿足以后電網(wǎng)改造簡單、資源再利用率高的要求。 本文主要工作 論文主要工作包括設(shè)計、計算和作圖。 其中設(shè)計主要由主接線的接線方式及防雷構(gòu)成。 計算主要有斷路器、隔離開關(guān)、母線、支持絕緣子、穿墻套管、高壓熔斷器、電流互感器、電壓互感器、避雷器及避雷針等電氣設(shè)備的校驗構(gòu)成。 作圖主要包括電氣主接線圖、電氣總平面布置圖、屋外配電裝置斷面圖、屋內(nèi)配電裝置配置圖、防雷校驗圖等構(gòu)成。 75 1電氣主接線選擇 1.1概述 主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。 我國《變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程》SDJ2-79規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運(yùn)行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴(kuò)建。 1.1.1可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。 主接線可靠性的具體要求： 1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電； 2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時間，并要求保證對一級負(fù)荷全部和大部分二級負(fù)荷的供電； 3）盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性。 1.1.2靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時的靈活性： 1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求； 2）為了檢修的目的：可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對用戶的供電； 3）為了擴(kuò)建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過渡時，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。 1.1.3經(jīng)濟(jì)性 主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理： 1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器； 2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在不受運(yùn)輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。 3）電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。 1.2 主接線的接線方式選擇 電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而本所各電壓等級進(jìn)出線均超過四回，采用有母線連接。 1.2.1單母線接線 單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。 1.2.2單母分段 用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建，單母分段適用于： 110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)為3～4回，35～63kV可配電裝置的出線回路數(shù)為4～8回，6～10kV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。 1.2.3單母分段帶旁路母線 這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35～110kV的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。 1.2.4橋形接線 當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。 內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除情況。 外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。 1.2.5一個半斷路器（3/2）接線 兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性，且投資大。 1.2.6雙母接線 它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110～220kV輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110～220kV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達(dá)7回（110kV）或5回（220kV）時，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。 1.2.7雙母線分段接線 雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段。 為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。 2主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇 2.1 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(dān)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(fù)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(jì)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(kuò)大占地面積，而且會增加損耗，給運(yùn)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(fù)荷中運(yùn)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(jì)運(yùn)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(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)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(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。 2.2主變壓器臺數(shù)的選擇 由原始資料可知，我們本次所設(shè)計的變電所是郊區(qū)110kV降壓變電所，它是以110kV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至35kV及10kV母線上，再將電能分配出去。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?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔(dān)60%～70%的負(fù)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。 2.3 主變壓器容量的選擇 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷，5～10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所最大負(fù)荷給定，所以應(yīng)按最大總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷，對一般性能的變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的60%～80%，該變電所是按70%全部負(fù)荷來選擇。因此，裝設(shè)兩臺變壓器變電所的總裝容量為： 當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時，可保證對60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可保證98%負(fù)荷供電，而高壓側(cè)220kV母線的負(fù)荷不需要通過主變倒送，因為，該變電所的電源引進(jìn)線是220kV側(cè)引進(jìn)。其中，中壓側(cè)及低壓側(cè)全部負(fù)荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為： 2.4主變壓器型式的選擇 2.4.1主變壓器相數(shù)的選擇 當(dāng)不受運(yùn)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(shí)際情況來選擇。 單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。 本次設(shè)計的變電所，位于市郊區(qū)，負(fù)責(zé)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)用電，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，故本次設(shè)計的變電所選用三相變壓器。 2.4.2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(dá)到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)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(yùn)行維護(hù)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(hù)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(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)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(jìn)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(diǎn)，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)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(hù)，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(yùn)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(hù)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(dāng)?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(jī)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(fù)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(fù)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(fù)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(hù)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。 2.4.3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，110kV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)： 1)樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)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(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)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(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)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(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)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。 2.4.4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(yùn)行。 2.4.5容量比的選擇 為保證供電質(zhì)量及其使變壓器充分利用，選用100/100/100。 2.4.6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(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。 自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，具有節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。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(hù)工作量較大。 綜上所述，本設(shè)計選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。 3短路電流計算 3.1 概述 在電力系的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會破壞對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 3.2短路計算的目的及假設(shè) 3.2.1短路電流計算是變電所電氣設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié) 其計算目的是： 1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線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算。 2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計算。 3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 4）按接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。 3.2.2短路電流計算的一般規(guī)定 1）驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點(diǎn)。 4）導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。 3.2.3短路計算基本假設(shè) 1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行； 2）所有電源的電動勢相位角相同； 3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； 4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負(fù)荷的影響； 6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。 3.2.4基準(zhǔn)值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計算，為了計算方便選取如下基準(zhǔn)值： 基準(zhǔn)容量： = 100MVA 基準(zhǔn)電壓：（kV） 10.5 115 230 3.2.5短路電流計算的步驟 1）計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下； 2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖； 3）選擇短路點(diǎn)； 4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。 標(biāo)幺值： 有名值： 5）計算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： 短路電流沖擊值： 4電氣設(shè)備的選擇 4.1概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 電氣設(shè)備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。 4.1.1一般原則 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要； 2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； 4）選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種； 5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號一致； 6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 4.1.2技術(shù)條件 1）按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣 A．電壓： 所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 即 一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在110kV及以下時為1.15，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的一般不超過1.1。 B.電流 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度Q 0下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 即 ≥ 由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的 = 1.05（為電器額定電流）。 C.按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 當(dāng)周圍環(huán)境溫度和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度不等時，其長期允許電流 可按下式修正， 基中為溫度修正系數(shù);為最高工作溫度; 為額定載流量基準(zhǔn)下的環(huán)境溫度（）; 為實(shí)際環(huán)境溫度；對應(yīng)于所選截面、環(huán)境溫度為+25時，長期允許載流量（A） 2）按短路情況校驗 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗，一般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。 A.短路熱穩(wěn)定校驗 滿足熱穩(wěn)定條件為： 驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間： B.短路的動穩(wěn)定校驗 滿足動穩(wěn)定條件為： 4.2斷路器的選擇 變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在某所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時，斷路器通常繼電保護(hù)的配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35～220kV一般采用SF6斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于10kV電壓等級，10kV采用真空斷路器。 4.2.1按開斷電流選擇 高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間的短路電流即最大持續(xù)工作電流即： 4.2.2短路關(guān)合電流的選擇 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞，且斷路器在關(guān)合短路電流時，不可避免地接通后又自動跳閘，此時要求能切斷短路電流，為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器額定關(guān)合電流 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。 4.3隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)，配制在主接線上時，保證了線路及設(shè)備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時，必須遵循倒閘操作順序。 隔離開關(guān)的配置： 1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離； 2）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地； 3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設(shè)1—2組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)； 4）按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)； 5）當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如果費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。 4.4高壓熔斷器的選擇 熔斷器是最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護(hù)電力電容器配電線路和配電變壓器，也可常用于保護(hù)電壓互感器。 4.4.1按額定電壓選擇 對一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)額定電壓。另外對于充填石英砂有限流作用的熔斷器，只能用于等于其額定電壓電網(wǎng)中。 4.4.2按額定電流選擇 1）熔管額定電流選擇：為了保證熔斷器殼不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)大于熔化的額定電流。 2）熔體額定電流選擇：為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路可按下式選擇 4.5支持絕緣子及穿墻套管的選擇 4.5.1支持絕緣子的選擇 1）型式選擇 根據(jù)裝置地點(diǎn)、環(huán)境，選擇屋內(nèi)、屋外或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。一般屋外采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需要倒裝時，采用懸掛式。 2）額定電壓選擇 無論支持絕緣子或套管均要負(fù)荷產(chǎn)品額定電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓要求。 4.5.2穿墻套管的選擇 1）穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸配合。 2）具有倒替的穿墻套管額定電流應(yīng)大于或等于回路中最大持續(xù)工作電流。 4.6母線的選擇 母線在電力系統(tǒng)中主要擔(dān)任傳輸功率的重要任務(wù)，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分散電功率，在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用導(dǎo)體有裸導(dǎo)體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級及要求不同，所使用導(dǎo)體的類型也不相同。 敞露母線一般按導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式、導(dǎo)體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項進(jìn)行選擇和校驗。 4.6.1裸導(dǎo)體的選擇條件選擇和校驗 1）型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料，對于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)，變壓器出線端部，以及對鋁有較嚴(yán)重腐蝕場所，可選用銅質(zhì)材料的硬裸導(dǎo)體。 回路正常工作電流在400A及以下時，一般選用矩形導(dǎo)體。在400～8000A時，一般選用槽形導(dǎo)體。 2）配電裝置中軟導(dǎo)線的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和回路負(fù)荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導(dǎo)體的截面和導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)型式。 3）當(dāng)負(fù)荷電流較大時，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線的截面積，對110kV及以下配電裝置，電暈對選擇導(dǎo)體一般不起決定作用，故可采用負(fù)荷電流選擇導(dǎo)體截面。 4.6.2母線及電纜截面的選擇 除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導(dǎo)體截面，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。 1）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇，導(dǎo)體能在電路中最大持續(xù)工作電流應(yīng)不大于導(dǎo)體長期發(fā)熱的允許電流。 2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計算費(fèi)用最低，對應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷年利用小時數(shù)將有一個年計算費(fèi)用最低的電流密度—經(jīng)濟(jì)電流密度（J），導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式： 3）熱穩(wěn)定校驗：按上述情況選擇的導(dǎo)體截面，還應(yīng)校驗其在短路條件下的熱穩(wěn)定。 ≥Smin= — 熱穩(wěn)定系數(shù) — 穩(wěn)態(tài)短路電流（kA） — 短路等值時間(s) 4.7互感器的選擇 互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況，其作用有： 1）將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測量 儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格便宜，便于屋內(nèi)安裝。 2）使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。 電流互感器的特點(diǎn)： 1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測量電路的負(fù)荷，而與二次電流大小無關(guān)； 2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。 電壓互感器的特點(diǎn)： 1）容量很小，類似于一臺小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上需要有較高的安全系數(shù)； 2）二次側(cè)所接測量儀表和繼電器電壓線圈阻抗很大，互感器近似于空載狀態(tài)運(yùn)行，即開路狀態(tài)。 互感器的配置： 1）為滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段及所有斷路器回路中均裝設(shè)電流互感器； 2）在未設(shè)斷路器的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器，如：發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)； 3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配制。對三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配制； 4）6－110kV電壓等級的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器； 5）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路有關(guān)電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。 4.7.1電流互感器的選擇 1)電流互感器由于本身存在勵磁損耗和磁飽和的影響，使一次電流與在數(shù)值和相位上都有差異，即測量結(jié)果有誤差，所以選擇電流互感器應(yīng)根據(jù)測量時誤差的大小和準(zhǔn)確度來選擇。 2)電流互感器10%誤差曲線：是對保護(hù)級（BlQ）電流互感器的要求與測量級電流互感器有所不同。對測量級電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準(zhǔn)確級，而當(dāng)其通過故障電流時則希望早已飽和，以便保護(hù)儀表不受短路電流的損害，保護(hù)級電流互感器主要在系統(tǒng)短路時工作，因此準(zhǔn)確級要求不高，在可能出現(xiàn)短路電流范圍內(nèi)誤差限制不超過-10%。電流互感器的10%誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過-10%的條件下，一次電流的倍數(shù)入與電流互感器允許最大二次負(fù)載阻抗Z2f關(guān)系曲線。 3) 為保證互感器的準(zhǔn)確級，其二次側(cè)所接負(fù)荷應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量。 4)按一次回路額定電壓和電流選擇: 電流互感器用于測量時，其一次額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路中正常工作電流大1/3左右以保證測量儀表的最佳工作，電流互感器的一次額定電壓和電流選擇必須滿足：和，為了確保所供儀表的準(zhǔn)確度，互感器的一次工作電流應(yīng)盡量接近額定電流。 5)種類和型式的選擇: 選擇電流互感器種類和形式時，應(yīng)滿足繼電保護(hù)、自動裝置和測量儀表的要求，再根據(jù)安裝地點(diǎn)（屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（穿墻、支持式、裝入式等）來選擇。 6）熱穩(wěn)定檢驗: 電流互感器熱穩(wěn)定能力常以允許通過一次額定電流的倍數(shù)來表示，即： 7）動穩(wěn)定校驗： 電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（）的倍數(shù)（動穩(wěn)定電流倍數(shù)）表示其內(nèi)部動穩(wěn)定能力，故動穩(wěn)定可用下式校驗： 4.7.2電壓互感器的選擇 1）電壓互感器的準(zhǔn)確級和容量 電壓互感器的準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時，電壓誤差最大值。 由于電壓互感器本身有勵磁電流和內(nèi)阻抗，導(dǎo)致測量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負(fù)荷有關(guān)，所以用一臺電壓互感器對于不同的準(zhǔn)確級有不同的容量，通常額定容量是指對應(yīng)于最高準(zhǔn)確級的容量。 2）按一次回路電壓選擇 為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.1～0.9）范圍內(nèi)變動。 3）按二次回路電壓選擇 電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測量使用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求，電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按下表4-1選擇 表4-1電壓互感器的選擇方式 接 線 型 式 電網(wǎng)電壓, kV 型 式 二次繞組電壓,V 接成開口三角形輔助繞組電壓IV 一臺PT不完全符形接線方式 3～35 單相式 100 無此繞組 Yo/ Yo/□ 110J～500J 單相式 100/ 100 3～60 單相式 100/ 100/3 3～15 三相五柱式 100 100/3（相） 4）電壓互感器及型式的選擇電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇，在6～35kV屋內(nèi)配電裝置中一般采用油浸式或澆注式電壓互感器。110～220kV配電裝置中一般采用半級式電磁式電壓互感器。 4.8概述 配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是按主接線的要求，由開關(guān)設(shè)備，保護(hù)和測量電器，母線裝置和必要的輔助設(shè)備構(gòu)成，用來接受和分配電能。 配電裝置按電氣設(shè)備裝置地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。按其組裝方式，又可分為：由電氣設(shè)備在現(xiàn)場組裝的配電裝置，稱為配式配電裝置和成套配電裝置。 屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)：①由于允許安全凈距小可以分層布置，故占地面積較??；②維修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，不受氣侯影響；③外界污穢空氣對電氣設(shè)備影響較小，可減少維護(hù)工作量；④房屋建筑投資大。 屋外配電裝置的特點(diǎn)：①土建工程量和費(fèi)用較小，建設(shè)周期短；②擴(kuò)建比較方便；③相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；④占地面積大；⑤受外界空氣影響，設(shè)備運(yùn)行條件較差，順加絕緣；⑥外界氣象變化對設(shè)備維修和操作有影響。 配電裝置應(yīng)滿足以下基本要求： 1）配電裝置的設(shè)計必須貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策； 2）保證運(yùn)行可靠，按照系統(tǒng)自然條件，合理選擇設(shè)備，在布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離； 3）便于檢修、巡視和操作； 4）在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價； 5）安裝和擴(kuò)建方便。 配電裝置的設(shè)計原則： 1）節(jié)約用地； 2）運(yùn)行安全和操作巡視方便； 3）考慮檢修和安裝條件； 4）保證導(dǎo)體和電器在污穢、地震和高海拔地區(qū)的安全運(yùn)行； 5）節(jié)約三材，降低造價； 6）安裝和擴(kuò)建方便。 4.9高壓配電裝置的選擇 配電裝置的整個結(jié)構(gòu)天寸，是綜合考慮到設(shè)備外形尺寸，檢修維護(hù)和搬運(yùn)的安全距離，電氣絕緣距離等因素而決定，對于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間距中，最基本的是帶電部分對地部分之間和不同相的帶電部分之間的空間最小安全凈距，在這一距離下，無論為正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)外過電壓時，都不致使空氣間隙擊穿。 表5-1和表5-2（見下文）中所列出各種間隔距離中最基本的最小安全凈距，《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中所規(guī)定的A值，它表明帶電部分至接地部分或相間的最小安全凈距，保持這一距離時，無論正?；蜻^電壓的情況下，都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿。其余的B、C、D值是在A值的基礎(chǔ)上，加上運(yùn)行維護(hù)、搬運(yùn)和檢修工具活動范圍及施工誤差等尺寸而確定的。 本變電所三個電壓等級：即220kV、110kV、10kV根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊》規(guī)定，220kV及以上多為屋外配電裝置，35kV及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，故本所220kV和110kV采用屋外配電裝置，10kV采用屋內(nèi)配電裝置。 表4-2屋外配電裝置的安全凈距（mm） 符號 適用范圍 圖號 額定電壓，kV 3- 10 15-20 35 63 110J 110 220J 330J 500J A1 1、帶電部分至接地部分之間 2、網(wǎng)狀遮欄向上延伸線距地2.5m處與遮欄上方帶電部分之間 10-1 10-2 200 300 400 650 900 1010 1800 2500 3800 A2 1、不同相的帶電部分之間 2、斷路器和隔離開關(guān)的斷口兩側(cè)引線帶電部分之間 10-1 10-3 200 300 400 650 1000 1100 2000 2800 4300 B1 1、設(shè)備運(yùn)輸時，其外部至無遮欄帶電部分之間 2、交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間 3、柵狀遮欄至絕緣體和帶電部分之間 4、帶電作業(yè)時的帶電部分至接地部分之間 10-1 10-2 10-3 950 1050 1150 1400 1650 1750 2550 3250 4550 B2 1、網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間 10-2 300 400 500 750 1000 1100 1900 2600 3900 C 1、無遮欄裸導(dǎo)體至地面之間 2、無遮欄裸體至建筑物、構(gòu)筑物之間 10-2 10-3 2700 2800 2900 3100 3400 3500 4300 5000 7500 D 1、平行的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間 2、帶電部分與建筑物、構(gòu)筑物的邊沿部分之間 10-1 10-2 2200 2300 2400 2600 2900 3000 3800 4500 5800 表4-3屋內(nèi)配電裝置的安全凈距（mm） 符號 適用范圍 圖號 額 定 電 壓，kV 3 6 10 15 20 35 63 110J 110 220J A1 1、帶電部分至接地部分之間 2、網(wǎng)狀和極狀遮欄向上延伸線距地2.3m處當(dāng)遮欄上方帶電部分之間 10-4 75 100 125 150 180 300 550 850 950 1800 A2 1、不同相的帶電部分之間 2、斷路器和隔離開關(guān)的斷口兩側(cè)帶電部分之間 10-4 75 100 125 150 180 300 550 900 1000 2000 B1 1、柵狀遮欄至帶電部分之間 2、交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間 10-4 8