220kV變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)1,kv,變電所,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 220kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 一．設(shè)計(jì)意義 在我國(guó)，電力能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，城市和農(nóng)村用電量和密度越來(lái)越來(lái)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(jià)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。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于運(yùn)用自己的專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)三個(gè)電壓等級(jí)的變電站。 提高電網(wǎng)的供電可靠性，變電所起著重要作用。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它承擔(dān)著升高或降低電壓以及轉(zhuǎn)換功率的作用。變電所設(shè)計(jì)的正確與否不僅影響著電力負(fù)荷的供電可靠性，同時(shí)也影響著電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行[1]。 二. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1） 電氣主接線設(shè)計(jì) 變電所電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要成部分。它表明了發(fā)電機(jī)、變壓器；線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成發(fā)電、電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，關(guān)著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[2]。 在進(jìn)行變電站電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)該主要遵循以下設(shè)計(jì)原則：（1）需要考慮變電所在電力系統(tǒng)中的位置，變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。（2）要考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模，變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)5～10 年電力發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。（3）考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)電氣主接線的影響，對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電；三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電。（4）考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)電氣主接線的影響，變電所主變的臺(tái)數(shù)對(duì)電氣主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響，傳輸容量不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也不同。（5）考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)電氣主接線的影響，發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求[3]。 （2） 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算在整個(gè)設(shè)計(jì)中起著重要的作用，這項(xiàng)工作之所以重要，是因?yàn)檫@是校驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行故障設(shè)計(jì)依據(jù)等工作的依據(jù)。 短路電流計(jì)算的目的是：在選電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或選定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施；選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況瞎的都能安全可靠的工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金；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)線的相間和相對(duì)地的安全距離；在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)；接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流[4][5]。 現(xiàn)將其計(jì)算步驟簡(jiǎn)述如下： 1. 選擇計(jì)算短路點(diǎn)。 2. 畫等值網(wǎng)絡(luò)(次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò))圖 1) 首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗Xd"。 2) 選取基準(zhǔn)容量Sb和基準(zhǔn)電壓Ub (一般取各級(jí)的平均電壓)。 3) 將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)么電抗。 4) 繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。 3. 化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)：為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡(jiǎn)為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗久Xnd。 4. 求計(jì)算電抗Xjs。 5. 由運(yùn)算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標(biāo)么值(運(yùn)算曲線只作到Xjs＝3．5)。 6. 計(jì)算無(wú)限大容量(或Xjs＞3)的電源供給的短路電流周期分量。 7. 計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。 8. 計(jì)算短路電流沖擊值。 9. 計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)供給的短路電流,繪制計(jì)算結(jié)果表格[6]。 （3） 電氣設(shè)備選擇 1. 選擇的一般原則 1) 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn),安全適用,經(jīng)濟(jì)合理 2) 應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求,并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展 3) 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校準(zhǔn) 4) 選擇的導(dǎo)體品種不宜過(guò)多。 2. 選擇的一般方法 按正常工作條件選擇，即待選電器的允許最高工作電壓不小于電器所在回路的最高運(yùn)行電壓; 待選導(dǎo)體(電器)的長(zhǎng)期允許電流(額定電流)不小于導(dǎo)體(電器)所在回路的持續(xù)工作電流。 按短路條件檢驗(yàn)，其中有按動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)要求電器允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值不小于短路沖擊電流幅值；導(dǎo)體實(shí)際承受的最大應(yīng)力不小于導(dǎo)體材料的允許應(yīng)力；還有按熱穩(wěn)定校驗(yàn)，要求電器允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流產(chǎn)生的熱量不小于短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng);選擇導(dǎo)體的截面不小于導(dǎo)體滿足熱穩(wěn)定的最小截面[7][8]。 3. 主變壓器選擇 正確合理地選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和類型是電力系統(tǒng)規(guī)劃和具體變電所主接線設(shè)計(jì)中的一個(gè)主要問(wèn)題。 為保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。對(duì)110千伏及以下終端或分支變電所，如只有一個(gè)電源或變電所的重要負(fù)荷可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器[9]。對(duì)于一座變電站，在滿足相同的供電能力和供電可靠性的前提下，安裝兩臺(tái)或三臺(tái)變壓器哪個(gè)方案更合理，如何選擇合適的主變壓器臺(tái)數(shù)，需要根據(jù)城區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)及運(yùn)行方式等條件，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面考慮以下幾個(gè)因素： 1) 主變總?cè)萘浚涸诳傌?fù)荷不變的前提下，停一臺(tái)主變壓器時(shí)，要求仍具有相同的供電能力。 2) 變壓器制造容量限制 3） 占地面積[10] （4） 高壓配電裝置 高壓配電裝置的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng)條件,按照自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行檢修的要求,合理的制定布置方案和選用設(shè)備,并積極慎重地采用新布置,新設(shè)備和新材料,使設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理,可靠運(yùn)行,巡視方便[11]。 （5） 防雷設(shè)計(jì) 變電所的雷害來(lái)自兩個(gè)方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入，對(duì)直擊雷的保護(hù)，一般采用避雷針和避雷線，使所有設(shè)備都處于避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)，此外還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)不致發(fā)生反擊[12]。 避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護(hù)設(shè)備，避雷針必須高于被保護(hù)物體，可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨(dú)立裝設(shè)，避雷線主要用于保護(hù)線路，一般不用于保護(hù)變電所。 避雷器的作用：專門用以限制過(guò)電壓的一種電氣設(shè)備，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)放電器，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)作用電壓超過(guò)一定幅值時(shí)，避雷器先放電，限制了過(guò)電壓，保護(hù)了其它電氣設(shè)備[13]。 三．變電站在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展要求 近年來(lái)，我國(guó)在電氣方面發(fā)展迅速，但是在變電技術(shù)發(fā)展還不是很純熟。一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了完善的變電設(shè)計(jì)理論，電力系統(tǒng)真正的做到了節(jié)約型、集約型、高效型。發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)改善并優(yōu)化變電站結(jié)構(gòu)，降低變電站的功率損耗，盡可能地提高了變電站的可靠性，使變電站的靈活性提高，同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)性。 在國(guó)內(nèi)，變電站的設(shè)計(jì)中仍然存在問(wèn)題，隨著能源緊缺和需求增長(zhǎng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)成了至關(guān)重要的前提。 在新形勢(shì)下，隨著我國(guó)城市化越來(lái)越發(fā)達(dá)。城市變電站建筑設(shè)計(jì)發(fā)生了很大的變化。在提高效率、降低成本、保證電網(wǎng)安全、提高服務(wù)質(zhì)量、節(jié)能降耗、環(huán)境友好等方面有顯著作用?？偨Y(jié)近幾年變電站建筑設(shè)計(jì)，有以下幾大發(fā)展趨勢(shì)： （一）變電站建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能省地趨勢(shì) 城市變電站是城市建設(shè)不可分割的一部分，城市要用電，變電站就必須建設(shè)。大城市的突出特點(diǎn)就是土地緊張，寸土寸金，為此，國(guó)家電網(wǎng)公司非常重視，組織開展了變電站的典型設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)了適合天津地區(qū)特點(diǎn)的從35-220kV 的多套變電站的典型設(shè)計(jì)。從而規(guī)范了變電站設(shè)計(jì)，減少了占地。 (二） 城市變電站建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)化趨勢(shì) 人們?cè)诖蟀l(fā)展的時(shí)代越來(lái)越深刻的意識(shí)到，人類必須與大自然和諧共生、“可持續(xù)發(fā)展”、“生態(tài)環(huán)境”思想已成為人們的共識(shí)。在此原則下, 生態(tài)變電站是城市變電站建筑設(shè)計(jì)的必然選擇。 （三）變電站建筑設(shè)計(jì)的高科技化趨勢(shì) 其主要表現(xiàn)在：充分滿足電氣工藝的技術(shù)要求。特別是電氣設(shè)備的發(fā)展的微型化、自動(dòng)化、潔凈化、精密化、環(huán)境無(wú)污染化、智能化、數(shù)字化等要求；充分滿足周圍環(huán)境對(duì)變電站建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)要求；變電站建筑本身的智能設(shè)計(jì)，包括應(yīng)用新型建筑材料、新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用和創(chuàng)新等。如火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火、電子巡更、F6S氣體自動(dòng)報(bào)警及排除等。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)已滲透到了世界每個(gè)角落。電力系統(tǒng)也不可避免地進(jìn)入了微機(jī)控制時(shí)代，變電站綜合自動(dòng)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(shì)[14]。 變電站綜合自動(dòng)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理現(xiàn)代化, 提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到了很大的促進(jìn)作用, 一方面綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng), 已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。另一方面, 保護(hù)本身也需要自查、故障錄波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等更強(qiáng)健的功能。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)展的新趨勢(shì)和方向[15]。 （四）變電站建筑設(shè)計(jì)的文化性趨勢(shì) 變電站建設(shè)是電力建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，是展示國(guó)家電力企業(yè)形象的一個(gè)重要窗口，是體現(xiàn)企業(yè)文化的一個(gè)重要載體.企業(yè)文化建設(shè)將越來(lái)越融入到具體的工程建設(shè)中去，會(huì)進(jìn)一步提升企業(yè)崇尚科技、堅(jiān)持環(huán)保、尊重社會(huì)、服務(wù)社會(huì)、展示企業(yè)風(fēng)采的良好形象[16]。 （五）城市變電站建筑設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì) 國(guó)家電網(wǎng)公司從幾年前就已經(jīng)開始著手變電站的標(biāo)準(zhǔn)化工作[17]。目前變電站的典型設(shè)計(jì)正在進(jìn)一步深化之中，已完成了大部分的施工圖階段的典型設(shè)計(jì)工作[18]。通過(guò)變電站典型設(shè)計(jì)地推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了變電站建設(shè)的集約化管理、減少資源消耗和土地占用、合理控制了造價(jià)、提高了工作效率，體現(xiàn)了“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和標(biāo)準(zhǔn)化”的具體要求[19]。 參考文獻(xiàn) [1] 范錫普.發(fā)電廠電氣部分(第二版). 水利電力出版社. 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