220KV變電站電氣設計說明書

1、220K V變電站電氣設計說明書第 1章 引言1.1 國外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(1) 數(shù)字化變電站技術發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 以往制約數(shù)字化變電站發(fā)展的主要是 IEC61850 的應用不成熟，智能化一次設備技術不成熟，網(wǎng)絡安全性存在一定隱患。但 2005年國網(wǎng)通信中心組織的IEC61850互操作試驗 極大推動了 IEC61850在數(shù)字化變電站中的研究與應用。目前IEC61850技術在變電站層和 間隔層的技術已經(jīng)成熟，間隔層與過程層通信的技術在大量運行站積累的基礎上正逐漸成 熟。(2) 當前的變電站自動化技術20 世紀末到 21 世紀初，由于半導體芯片技術、通信技術以及計算機技術飛速發(fā)展， 變電站自動化技術也

2、已從早期、 中期發(fā)展到當前的變電站自動化技術階段。 其重要特點是： 以分層分布結構取代了傳統(tǒng)的集中式；把變電站分為兩個層次，即變電站層和間隔層，在 設計理念上不是以整個變電站作為所要面對的目標，而是以間隔和元件作為設計依據(jù)，在 中低壓系統(tǒng)采用物理結構和電器特性完全獨立，功能上既考慮測控又涉及繼電保護這樣的 測控保護綜合單元對應一次系統(tǒng)中的間隔出線，在高壓超高壓系統(tǒng)，則以獨立的測控單元 對應高壓或超高壓系統(tǒng)中的間隔設備；變電站層主單元的硬件以高檔 32 位工業(yè)級模件作 為核心，配大容量存、閃存以及電子固態(tài)盤和嵌入式軟件系統(tǒng)；現(xiàn)場總線以及光纖通信的 應用為功能上的分布和地理上的分散提供了技術基礎；

3、網(wǎng)絡尤其是基于 TCP/IP 的以太網(wǎng) 在變電站自動化系統(tǒng)中得到應用；智能電子設備(IED)的大量應用，諸如繼電保護裝置、 自動裝置、電源、五防、電子電度表等可視為IED而納入一個統(tǒng)一的變電站自動化系統(tǒng)中； 與繼電保護、各種IED、遠方調(diào)度中心交換數(shù)據(jù)所使用的規(guī)約逐漸與國際接軌。這個時期 國代表產(chǎn)品有CSC系列、NS係列及BSJ系列。(3) 國外變電站自動化技術國外變電站自動化技術是從 20世紀80年代開始的，以西門子公司為例，該公司第一 套全分散式變電站自動化系統(tǒng) LSA678早在1985年就在德國漢諾威正式投入運行，至1993 年初，已有 300多套系統(tǒng)在德國和歐洲的各種電壓等級的變電站運

4、行。在中國，1995年亦投運了該公司的LSA678變電站自動化系統(tǒng)。LSA678的系統(tǒng)結構有兩類，一類是全分散式， 另一類是集中和分散相結合，兩類系統(tǒng)均由 6MB測控系統(tǒng)、7S/7U保護系統(tǒng)、8TK開關閉 鎖系統(tǒng)三部分構成。(4) 原始變電站自動化系統(tǒng)存在的問題 資料分目前國際上關于變電站自動化系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡的國際標準還沒有正式公布，國也沒有相應的技術標準出臺。標準和規(guī)的出臺遠落后于技術的發(fā)展，導致變電站自動化系 統(tǒng)在通訊網(wǎng)絡的選擇、通訊傳輸協(xié)議的采用方面存在很大的爭議，在繼電保護和變電站自 動化的關系及變電站自動化的概念上還存在分歧。市場競爭日益激烈，不同廠家的設備質 量和技術(軟硬件方面)

5、差異甚大，各地方電力公司的要求也不盡相同，導致目前國變電 站自動化技術千差萬別。改革開放以來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，電力系統(tǒng)也獲得了前所未有的發(fā)展， 電網(wǎng)結構越來越復雜，各級調(diào)度中心需要獲得更多的信息以準確掌握電網(wǎng)和變電站的運行 狀況。同時，為了提高電力系統(tǒng)的可控性，要求更多地采用遠方集中監(jiān)視和控制，并逐步 采用無人值班管理模式。顯然傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需 求。傳統(tǒng)變電站一般采用常規(guī)設備，二次設備中的繼電保護和自動裝置、遠動裝置等采用 電磁式或晶體管式，體積大，設備笨重，主控室、繼電保護室占地面積大。常規(guī)裝置結構 復雜，可靠性低，維護工作量大。因此，傳統(tǒng)變電

6、站的設計思路和方法已經(jīng)被國外摒棄和 淘汰。采用一種更先進的技術改造變電站是一種必然趨勢。 而變電站綜合自動化技術在電力行業(yè)中已經(jīng)引起越來越多的重視，特別是近年來，隨著微 電子技術、計算機技術和通信技術水平的不斷進步，變電站綜合自動化技術也得到了迅速 發(fā)展，并逐漸得到了國外很多國家的廣泛應用。那么，何謂變電站綜合自動化呢？它是指 利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)對變電站主要設 備和傳、配電線路的自動監(jiān)視、測量、控制、保護以及與調(diào)度通信等綜合性自動化功能。 其重要特點是：以分層分布結構取代了傳統(tǒng)的集中式；把變電站分為兩個層次，即變電站 層和間隔層，在設計理念上不是以

7、整個變電站作為所要面對的目標，而是以間隔和元件作 為設計依據(jù)。我國對變電站的技術研究的其中一個主要方面是在 220kV 及以下中低壓變電站中采用 綜合自動化技術，全面提高變電站的技術水平和運行管理水平，而且技術不斷得到完善和 成熟?？傮w來說，實現(xiàn)變電站綜合自動化，其優(yōu)越性主要有：提高了供電質量、變電站的 安全可靠運行水平，降低造價，減少了投資，促進了無人值班變電站管理模式的實行。 本設計中變電站的設計思路是緊跟現(xiàn)代化國外變電站綜合自動化技術的發(fā)展趨勢，根據(jù)最 新和最權威的設計規(guī)程和規(guī)，采用先進的原理技術，摒棄落后和即將淘汰的技術，確定科 學的模式和結構，選擇質量優(yōu)良和性能可靠的產(chǎn)品，因此，在學

8、習借鑒國外先進技術的同 時，結合我國的實際情況，全面系統(tǒng)地研究探討符合國情的變電站系統(tǒng)設計模式，完成本 次畢業(yè)設計。1.2 原始資料簡要分析 建設規(guī)模：該變電所主變采用 2X120MVA其電壓等級為220/110/38.5kV的變 壓器，220kV進出線四回，110kV進出線八回，35kV進出線八回。根據(jù)建廠規(guī)模，對本變電所的電氣主接線進行設計確定出23種方案，進行技術和經(jīng)濟比較，確定出最佳方案。(2) 該地區(qū)的負荷預測情況及發(fā)展：2011年負荷為60MW負荷水平增長率為10% 根據(jù)負荷預測及發(fā)展情況，可了解該地區(qū)的負荷情況及發(fā)展，根據(jù)負荷情況對主變壓器的臺數(shù)、容量等進行選擇。(3) 220k

9、V 系統(tǒng)短路容量為5600MVA 110kV系統(tǒng)短路容量為600MVA 根據(jù)以上兩系統(tǒng)的短路容量，可計算出兩系統(tǒng)的綜合電抗標幺值。進而進行短路電流的計算。收集、了解國外電氣設備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，了解設備和導體選擇的條件，對本 變電所進行電氣設備和導體的選擇。（4）所用負荷有：主控制室照明、主建筑物和輔助建筑物照明等為60KV，鍋爐動力、檢修間動力、主變冷卻裝置動力等為 250KW。根據(jù)以上所用負荷，可確定所用電設計的相關情況，如對所用變壓器和所用主接線進 行設計。（5）所址概括：該變電所地勢較平，占地面積大，交通便利，出線走廊開闊，地震 烈度為 7 度，該所接近負荷中心，區(qū)域穩(wěn)定可滿足建所要求

10、。根據(jù)以上所址概述，可了解到該設計中變電所的周邊環(huán)境情況，可推測該所地處平原 地區(qū)，占地面積大，由此根據(jù)變電所配電系統(tǒng)和配電裝置的設計原則，對本變電所進行高 壓配電系統(tǒng)及配電裝置設計；接近負荷中心，則要求供電的可靠性、調(diào)度的靈活性更高， 由35kV電壓送電，該負荷側可采用雙回路送電。第二章 電氣主接線的設計發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)電機、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、 母線和電纜等電氣設備，按一定順序連接的，用以表示生產(chǎn)、匯集和分配電能的電路。電 氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，代表了發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體結構，直 接影響著配電裝置的布置、 繼電保護配置、 自動裝置和控制

11、方式的選擇， 對運行的可靠性、 靈活性和經(jīng)濟性起決定性的作用。2.1 電氣主接線設計概述2.1.1 對電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求：（1）電氣主接線應根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證供電的可靠性和電能質量。對三類 負荷以一個電源供電即可。對一類負荷和二類負荷占大多數(shù)的用戶應由兩個獨立電源供 電，其中任一電源必須在另一電源停止供電時，能保證向重要負荷供電。電壓和頻率是電能質量的基本指標，在確定電氣主接線時應保證電能質量在允許的變 動圍之。（2）電氣主接線應具有一定得靈活性和方便性，以適應電氣裝置的各種運行狀態(tài)。 不僅要求在正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設備檢修及故障時，也能適

12、 應調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響圍最小。（3）電氣主接線應在滿足上述要求的前提下，盡可能經(jīng)濟。應盡量減少設備投資費 用和運行費用，并盡量減少占地面積，同時注意搬遷費用、安裝費用和外匯費用。（4）具有發(fā)展和擴建的可能性。電氣主接線在設計時應盡量留有發(fā)展余地，不僅要 考慮最終接線的實現(xiàn)，同時還要兼顧到從初期接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的 可行方案，使其盡可能的不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下完成過渡方案的實 施。2.1.2 變電所電氣主接線的設計原則 變電所主接線的設計必須滿足上述四個基本要求，以設計任務書為依據(jù)，一國家經(jīng)濟 建設方針、政策及有

13、關技術規(guī)為準則，結合工程具體特點，準確地掌握基礎資料，做到既 要技術先進，又要經(jīng)濟實用。在工程設計中，經(jīng)上級主管部門批準的設計任務書或委托書事必不可少的。它將根據(jù) 國家經(jīng)濟發(fā)展及電力負荷增長率的規(guī)劃，給出所設計的變電所的容量、電壓等級、出線回 路數(shù)、主要是負荷要求、電力系統(tǒng)參數(shù)和對變電所的而具體要求，以及設計的容和圍，這 些原始資料是設計的依據(jù)，必須進行詳細的分析和研究，從而可以初步擬定一些主接線方 案。國家方針政策、技術規(guī)和標準是根據(jù)國家實際狀況，結合電力工業(yè)的技術特點而制定 的準則，設計時必須嚴格遵循。結合對主接線的基本要求，設計的主接線應供電可靠、靈 活、經(jīng)濟、留有擴建和發(fā)展的余地。設計

14、時，在進行論證分析階段，更應該辯證的統(tǒng)一供 電可靠性與經(jīng)濟性的關系，以使設計的主接線具有先進性和可行性。我國變電所設計技術規(guī)程對主接線設計作了如下規(guī)定： 在滿足運行要求時，變電所高壓側應盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在110220kv變電所中，當出現(xiàn)為2回時，一般采用橋型接線；當出線不超過 4回時，一般 采用單母線分段接線；當樞紐變電所的出線在 4 回及以上時，一般采用雙母線。在 35kv 變電所中，當出線為 2回時，一般采用橋型接線；當出線為 2回以上時，一般采用單母線 分段或單母線接線。 出線回路數(shù)和電源數(shù)較多的污穢環(huán)境中的變電所， 可采用雙母線接線。 在610kv變電所中，一般

15、采用單母線接線或單母線分段接線。旁路設施可按主接線基本形式中所述的情況設置。2.1.3 電氣主接線的設計步驟電氣主接線的設計伴隨著發(fā)電廠或變電所的整體設計，即按照工程基本建設程序，經(jīng) 歷可行性研究階段、初步設計階段、技術設計階段和施工設計等四個階段。在各階段中隨 要求、任務的不同，其深度，廣度也有所差異，但總的設計思路、方法和步驟相同。(1) 對原始資料進行綜合分析 變電所的情況，包括變電所的類型，在電力系統(tǒng)中的地位和作用，近期及遠景規(guī) 劃容量，近期和遠景與電力系統(tǒng)的連接方式和各級電壓中性點接地方式、最大負荷利用小 時數(shù)及可能的運行方式等。 負荷情況，包括負荷的性質及其地理位置、輸電電壓等級、

16、出線回路數(shù)及輸送容 量等。電力負荷的原始資料室設計主接線的基礎數(shù)據(jù)，應在電力負荷預測的基礎上確定， 其準確性直接影響主接線的設計質量。 環(huán)境條件，包括當?shù)氐臍鉁?、濕度、污穢、覆冰、風向、水文、地質、海拔高度 及地震等因素。這些對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響，必須予以重視； 此外，對重型設備的運輸，也應充分考慮。 設備情況。為使所設計的主接線可行，必須對各主要電器的性能、制造能力、供 貨情況和價格等資料匯集并進行分析比較，保證設計具有先進性、經(jīng)濟性和可行性。(2) 確定主變壓器的容量和臺數(shù)變電所主變壓器的容量，一般應按 510 年規(guī)劃負荷來選擇，根據(jù)城市規(guī)劃、負荷性 質、電網(wǎng)結構等

17、綜合考慮確定。對重要變電所，應考慮當 1 臺主變壓器停運時，其余變壓 器容量在記及過負荷能力允許時間，應滿足I類及U類負荷的供電；對一般性變電所，當 1臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能滿足全部負荷的70%至80%。變電所主變壓器的臺數(shù)，對于樞紐變電所在中、低壓側已形成環(huán)網(wǎng)的情況下，以設置2 臺主變壓器為宜；對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設 3 臺主變壓 器，以提高供電可靠性。(3) 主接線方案的擬定與選擇 根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，根據(jù)對電源盒出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結構等，可擬定出若干個主接線方案。依據(jù)對主接線的 基本要求，從技

18、術上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個技術上相當，又都能滿足任務書要求的方案，在進行經(jīng)濟比較。對于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量變 電所的主接線，還應進行可靠性定量分析計算比較，最終確定出在技術上合理、經(jīng)濟上可行的最終方案。(4) 所用電源的引接 確定所用電源的引接方式。(5) 短路電流計算和主要電氣選擇 對所選的電氣主接線進行短路電流計算，并選擇合理的電氣設備(6) 繪制電氣主接線圖 對最終確定的主接線，按工程要求繪制工程圖。2.2 主接線的基本接線形式及其特點電氣主接線的型式是多種多樣的，按有無母線可分為有母線型的主接線和無母線型的 主接線兩大類。電氣主接線分類一、有母線型的電氣

19、主接線1、單母線接線及單母線分段接線(1) 單母線接線單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進線回路。母線既可保證電源并列工 作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等， 應盡可能使負荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。單母接線的優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩 端延伸，擴建方便和采用成套配電裝置。缺點：可靠性差。母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也 就成了全廠或全站長期停電。調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線 路側發(fā)生短路時，有較大的短路電流。適用圍：一般只適用于一臺發(fā)電機或

20、一臺主變壓器的以下三種情況：1、610kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5回；2、3563kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3回；3、110220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回。(2) 單母分段接線單母線用分段斷路器進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不 同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將用戶 停電；兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，亦可用隔離 開關分段，任一母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開 關，完成即可恢復供電。單母線分段接線的缺點是當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段

21、母線的回路 都要在檢修期間停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個 方向均衡擴建。3）單母線帶旁路母線的接線為了檢修出線斷路器，但不中斷對該出線的供電，可增設旁路母線。當檢修電源回路 斷路器期間不允許斷開電源時，旁路母線還可以與電源回路連接，此時還需在電源回路加 裝旁路隔離開關。有了旁路母線，提高了供電的可靠性，但旁路系統(tǒng)造價昂貴，同時使配 電裝置運行復雜化，另外檢修母線或母線故障期間中斷供電。2、雙母線接線及分段接線（1）雙母線接線雙母接線有兩組母線，并且可以互為備用。每一個電源和出線的回路，都裝有一臺斷 路器，有兩組母線隔離開關，可分別與兩組母線連接。兩組母線之間的

22、聯(lián)絡，通過母線聯(lián) 絡斷路器來實現(xiàn)。由于有了兩組母線，時運行的可靠性和靈活性大為提高。其優(yōu)點主要有：檢修母線時不影響正常供電；檢修任一組母線隔離開關時，只需 斷開此隔離開關所屬回路和與此隔離開關相連的該組母線，其他回路均可通過另一組母線 繼續(xù)運行； 工作母線發(fā)生故障后， 所有回路能迅速恢復供電； 檢修任一出線斷路器時， 可用母聯(lián)斷路器代替檢修的斷路器， 回路只需短時停電； 調(diào)度靈活； 擴建方便等特點。缺點：在倒母線的操作過程中，隔離開關作為操作電器，容易發(fā)生誤操作；檢修 任一回路的斷路器或母線故障時，仍將短時停電；所使用的設備多（母線隔離開關的數(shù) 目多），并且使配電裝置結構復雜，所以經(jīng)濟性能差。

23、（ 2）雙母線分段接線為了縮小母線故障的停電圍，可采用雙母線分段接線，用分段斷路器將工作母線分為 兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻地分布在 兩段工作母線上。這種接線具有單母線分段和雙母線的特點，較雙母線接線具有更高的可 靠性和靈活性。正常運行時工作母線工作，備用母線不工作，它是單母線分段接線方式， 當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段 母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線 所連的電源回路和出線回路倒至備用母線上，即可恢復供電，這樣，只是部分短時停電， 而不必短期停電，仍是單

24、母線分段運行方式。雙母線分段接線主要用于大容量進出線較多的配電裝置中，如220KV進出線達1014回時，就可采用雙母線三分段的接線。在 330500KV的配電裝置中，也有采用雙母線四 分段的。（3）雙母線帶旁路母線的接線為了不停電檢修出線斷路器，雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回 路斷路器工作，使該回路不致停電。這種接線運行操作方便，不影響雙母線正常運行，但 多裝了一組斷路器和隔離開關，增加了投資和配電裝置的占地面積，然而這對于接于旁路 母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。二、無母線型的電氣主接線無母線型的電氣主接線在電源與引出線之間或接線中各元件之

25、間沒有母線連接，常用 的有橋型接線、多角形接線和單元接線。1橋型接線適用于僅有兩臺變壓器和兩條引出線的發(fā)電廠和變電所中。因此，它不 適合本設計中對主接線進出線的要求。2、多角形接線沒有集中地母線，相當于將單母線用斷路器按電源和引出線的數(shù)目分段，且連接成環(huán)形的接線。這種接線一般適用于最終規(guī)模已確定的110kV及以上的配電裝置中，且以不超過六角形為宜。多角形接線的缺點之一就是擴建困難，因此，此接線型式 亦不適合本設計的要求。3、單元接線一般適用于只有一臺變壓器和一回線路時的小容量終端變電所和小容量 的農(nóng)村變電所，因此，此接線也不適合本設計的要求。2.3 電氣主接線的選擇初選：為滿足可靠性、靈活性、

26、方便性、經(jīng)濟型、可擴建性、安全性，根據(jù)對原始資料的分析以及對主接線的認識，現(xiàn)列出以下三種主接線方案。方案一：220KV 110KV側雙母線帶旁路母線接線，35KV側單母線分段接線。220kV進出線四回，而雙母接線帶旁路母線使用圍是 110220KV出線數(shù)為5回及以上 時。滿足主接線的要求。且具備供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點。110kV進出線八回，110kV側出線可向遠方大功率負荷用戶供電，其他出線可作為一 些地區(qū)變電所進線。根據(jù)條件選擇雙母接線帶旁路母線方式。35kV進出線八回，可向重要用戶采用雙回路供電。選擇單母線分段接線方式。方案主接線圖如圖2-1所示圖2-1方案一的電氣主接線方案二

27、：220K V側雙母線帶旁路接線，110K V側雙母接線、35KV側單母線帶旁路母線 接線。220kV進出線四回，由于本回路為重要負荷停電對其影響很大，因而選用雙母帶旁路 接線方式。雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不 致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的 線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。110KV側雙母接線、35K V側單母線帶旁路母線接線，檢修出線斷路器時，可不中斷對 該出線的供電，提高了供電的可靠性。主接線如圖2-2所示：V11'I】f方案三圖2-2方案二的電氣主接線方案三：22

28、0K V側、110KV側雙母線接線，35K V側單母線分段接線現(xiàn)對三種方案列表3-1比較如下:表3-1電氣主接線方案比較項目萬案、可靠性靈活性經(jīng)濟性可擴展性方案一 ：220KV、110KV側雙母帶帶旁路母線接線、35KV側單母線分段接線220KV及110KV側均用 雙母帶旁接線，故檢修母線時不影響正常供 電，35KV側用單母分段 接線母線故障時，可保 證正常段母線不間斷供 電1.檢修、 調(diào)試相對 靈活；用29臺短路器，8 條母線，占地較大。各種電壓級接 線都便于擴建 和發(fā)展。方案二：220KV側雙母線帶旁路接線，110KV側雙母接線、35KV側單母線分段接線。220KV側用雙母帶旁接 線，11

29、0KV側用雙母線 接線，檢修母線時不影 響正常供電，35KV側用 單母分段接線母線故障 時，可保證正常段母線 不間斷供電1.靈活性較好；用29臺短路器，8 條母線。擴建方便方案三：220KV、 110KV側雙母接 線、35KV側單母線 分段接線。220KV及110KV側均用雙母線接線，故檢修母 線時不影響正常供電， 35K V側用單母分段接線 母線故障時，可保證正 常段母線不間斷供電1.各電壓 級接線方 式靈活性 都好；用29臺短路器，6 條母線。各種電壓級接 線都便于擴建 和發(fā)展。綜合考慮三種電氣主接線的可靠性，靈活性和經(jīng)濟性，結合實際情況，確定第三種方 案為設計的最終方案。第 3 章 主變

30、壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用 于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡變壓器；只供本所（廠）用的變壓器， 稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。本章是對變電站主變壓器的選擇。3.1 主變壓器臺數(shù)和容量的確定3.1.1 主變壓器臺數(shù)的確定主變壓器的臺數(shù)選擇原則為：（1）對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝 設兩臺主變壓器為宜。（2）對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設計時應考慮裝設三臺 主變壓器的可能性。（3）對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變電所，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。根據(jù)以上主變壓器

31、臺數(shù)的選擇原則以及本設計的要求，該變電所裝設兩臺主變壓器。3.1.2 主變壓器容量的選擇（ 1） 主變壓器容量的確定原則 主變壓器容量一般按變電所建成后 510年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 1020年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。 根據(jù)變電所所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷 的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時 間，應保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓 器容量應能保證全部負荷的 70%80%。 同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應從全網(wǎng)出發(fā)，

32、推行系列化、 標準化。（2） 本變電所主變壓器容量的確定本設計中該地區(qū)的負荷預測情況及發(fā)展：2011年負荷為60MW負荷水平增長率為10%設該地區(qū)負荷的功率因數(shù)為 0.9，則 2011 年該地區(qū)負荷的視在功率為：Pcos600.966.67(MVA)根據(jù)該地區(qū)負荷水平增長率的負荷有功功率10%可確定未來510年的規(guī)劃負荷，如2012年該地區(qū)P60 (110%)66(MW)視在功率SPcos660.973.33( MVA)2013年該地區(qū)的負荷有功功率P60 (1210%)272.6(MW )視在功率SPcos72.60.980.67(MVA)2014年該地區(qū)的負荷有功功率3P 60 (1 10

33、%)79.86(MW)視在功率P79.86S88.73( MVA)cos0.92021年該地區(qū)的負荷有功功率P60 (110%)10155.62( MW)視在功率SP155.62172.92(MVA)cos0.9該地區(qū)未來510年的規(guī)劃負荷情況如表3-1所示根據(jù)主變壓器容量的確定原則，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全 部負荷的70%80%可以確定單臺變壓器的額定容量。2011年變電所單臺主變壓器的額定容量：Sn =0.7 X 66.67=46.67 (MVA)510年規(guī)劃負荷:2016年變電所單臺主變壓器的額定容量：Sn 5=°.7 x 107.37=75.16(MVA

34、)2021年變電所單臺主變壓器的額定容量：Sn 10=0.7 X 172.92=121(MVA)綜合考慮以上選擇原則和本變電所的負荷情況，確定變電所單臺主變壓器的額定容 量：Sn=120MVA。表3-1該地區(qū)未來510年的規(guī)劃負荷情況年份負荷2011 年2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年P(MW)606672.679.8687.8596.63S(MVA)66.6773.3380.6788.7397.61107.37年份負荷、2017 年2018 年2019 年2020 年2021 年一P(MW)106.29116.92128.62141.48155.62一S(MVA)

35、118.11129.92142.91157.20172.92一3.2 主變壓器型式的選擇主變壓器相數(shù)的的選擇選擇主變壓器的相數(shù)，需考慮如下原則： 當不受運輸條件限制時，在 330K V及以下的發(fā)電廠和變電站，均應選用三相變壓 器。 當發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓為 500K V時，已經(jīng)技術經(jīng)濟比較后，確定選用三相變 壓器、兩臺半容量三相變壓器或單相變壓器組。對于單機容量為300MW并直接升壓到500KV 的，宜選用三相變壓器。 對于500KV變電所，除需考慮運輸條件外，尚應根據(jù)所供負荷和系統(tǒng)情況，分析 一臺(或一組)變壓器故障或停電檢修時對系統(tǒng)的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為 一組時，當一臺單相

36、變壓器故障，會使整組變壓器退出，造成全網(wǎng)停電；如用總容量相同 的多臺三相變壓器，則不會造成所停電。為此要經(jīng)過經(jīng)濟論證，來確定選用單相變壓器還 是三相變壓器。在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等，確定是否需要備用相。對于 容量、阻抗、電壓等技術參數(shù)相同的兩臺或多臺主變壓器，首先應考慮共用一臺備用相。 備用相是否需要采用隔離開關和切換母線與工作相相連接，可根據(jù)備用相在替代工作相的 投入過程中，是否允許較長時間停電和變電所的布置條件等工程具體情況確定之。根據(jù)以上選擇原則以及原始資料分析，本變電站選用三相變壓器作為主變壓器繞組數(shù)量和連接方式的選擇在具有三種電壓等級的變電所中，如通過主變壓器

37、各側的功率均達到該變壓器額定容 量的15鳩上，或低壓側雖無負荷，但在變電所需要裝設無功補償設備時，主變壓器一般 選用三繞組變壓器。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。電力系統(tǒng)采用 的繞組連接方式只有丫和，高、中、低三側繞組如何結合要根據(jù)具體工作來確定。我國 110KV及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35KV亦采用丫連接，其中性點多通過消弧 線圈接地。35KV以下電壓，變壓器繞組多采用連接。由于35KV采用丫連接方式，與220、 110系統(tǒng)的線電壓相位角為0,這樣當變壓變比為220/110/35KV，高、中壓為自耦連接時， 否則就不能與現(xiàn)有35KV系統(tǒng)并網(wǎng)。因而就出

38、現(xiàn)所謂三個或兩個繞組全星接線的變壓器， 全國投運這類變壓器約4050臺。本設計中變電所具有三種電壓等級，即 220kV、110kV和35kV，需選用三繞組變壓器， 變壓器繞組的連接方式為丫 /丫/ o3.3主變壓器的選擇結果查電力工程電氣設備手冊：電氣一次部分，選定變壓器的額定容量為 120M VA這 里選擇三繞組變壓器，所選變壓器的技術參數(shù)如下所示：表3-2 220KV三繞組無勵磁調(diào)壓電力變壓器型號額定容量/KVA額定電壓/KV空載電流/%空載損耗/KW短路損耗/KW阻抗電壓/%高壓中壓低壓高-中高-低中-低SFPS3-12012000220 ±12138.51.265014.52

39、3700/220(± )*2.5%3.4無功補償無功補償?shù)哪康淖冸娝杏捎谟写罅康母行载摵?，從而使功率因?shù)大大降低。如果在充分發(fā)揮設備 潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下尚未達到規(guī)定的變電所功率因數(shù) 時，就需要考慮人工補償。3.4.2 無功功率的人工補償裝置 進行無功功率人工補償?shù)脑O備主要有同步調(diào)相機和并聯(lián)電容器。變電所中普遍采用并 聯(lián)電容器來補償供電系統(tǒng)中的無功功率。并聯(lián)電容器的補償方式，有以下三種： 高壓集中補償：將高壓電容器組集中裝設在變電所的610K V母線上。這種補償方式只能補償610KV母線前所有線路上的無功功率，而此母線后的 配電線路的無功功率得不到補償

40、，所以，這種補償方式 的經(jīng)濟效果 不如后兩種補償方式。但這種補償方式的初投資較少，便于集中運 行維護，而且能對企業(yè)高壓側的無功功率進行有效補償，以滿足變 電所總功率因數(shù)的要求。 低壓集中補償：將低壓電容器組集中裝設在車間變電所的低壓母線上。這種補償方 式能補償變電所低壓母線前的變壓器和所有有關高壓系統(tǒng)的無功功 率。 個別就地補償：將并聯(lián)電容器組裝設在需要進行無功補償?shù)母鱾€用電設備近旁。這 種補償方式能夠補償安裝部位以前的所有高、低壓線路和電力變壓 器的無功功率。對于供電系統(tǒng)中高壓側和低壓側的基本無功功率的 補償，仍宜采用高壓集中補償和低壓集中補償?shù)姆绞?。綜合考慮上述各種補償方式，以求經(jīng)濟合理的

41、達到總的無功補償要求，確定采用低壓 集中補償。3.4.3 并聯(lián)電容器的選擇計算(1) 無功功率補償容量的計算 Qc P(tan 1 tan 2)qc PP=60+250=310KW.(2) P 為變電所總的有功功率， 主控制室照明、 主建筑物和輔助建筑物照明等為 60KW，鍋爐動力、檢修間動力、主變冷卻裝置動力等為250KW因此,(3)根據(jù)車間的需要系數(shù)和功率因數(shù)參考值表得變電所的COS 參考值為 0.65 ；tan1參考值為 1.17 。(4)(5)qc 為無功補償率，參考表無功補償率可得qc0.68 ，需要補償?shù)娜萘縌c0.68 310 240k var 。(6)由于在變電所低壓側集中補償

42、，三相電路因此需要選擇6臺額定電壓為 0.4kv 、額定容量為40k var的電容器。通過查詢電氣手冊選出型號為BZMJ 0.4 40 3的電容器組，金屬化膜式低壓并聯(lián)電容器。無功補償之后需要達到的功率因數(shù)值 cos 2為0.9。第4章短路電流計算4.1 短路電流計算概述短路電流計算的目的在供、配電系統(tǒng)設計中，為了選用合理的電氣主接線，選擇限制短路電流的器件（如 電抗器），選用具有足夠動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設備，選用載流導體，設計接地裝置, 以及設計、整定機電保護裝置和自動裝置，必須計算短路電流。短路電流計算的方法和步驟（一）歐姆發(fā)（又位法）1 繪計算電路圖，選短路計算點計算電路圖上應將短路

43、計算中需計入的所有電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并 將各個元件一次編號。短路計算點應選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的 短路電流通過。2. 計算短路回路中各主要元件的阻抗（1）電力系統(tǒng)的電抗（電阻不計，單位為 Q）:XsuCSoc式中 Uc 短路計算點的計算電壓，取為比所在電網(wǎng)額定電壓高5% （單位為KV）Soc電力系統(tǒng)出口斷路器的斷路容量（單位為 MVA(1)電力線路的阻抗（單位為Q）:電阻RWLR0L電抗WwlX 0L式中l(wèi) 線路長度（單位為km）；R。一電路單位長度電阻（單位為Q /km);X0線路單位長度電抗（單位為Q /km)。(2)電力變壓器的阻抗（單位為Q）:電阻Pk

44、 (業(yè))2Rt Sn電抗XtUk% U 2c100 Sn x 103式中 pk 變壓器的短路損耗（負載損耗，單位為 W%變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百分值Sn 變壓器的額定容量（單位為 KVAUc 短路計算點的計算電壓（單位為 KV3. 繪短路回路等效電路，并計算總阻抗對選定的短路計算點，繪短路回路等效電路。等效電路圖上標注的元件阻抗值必須 換算到短路計算點。對系統(tǒng)和變壓器阻抗來說，其阻抗計算公式中的Uc采用短路計算點 的計算電壓即相當于已經(jīng)換算。而對線路阻抗，則必須按下列公式換算：R'電阻電抗X'uCUcX( 5Uc式中R、x在計算電壓為Uc的電網(wǎng)中的電阻和電抗值；R'

45、;、X'換算為計算電壓為Uc'的電網(wǎng)中的電阻和電抗值。4. 計算短路電流I（3）分別對各短路計算點計算其三相短路電流周期分量Ik 、短暫次暫態(tài)短路電流”|（ 3）/ 稱短路沖擊電流有效值）1 Sh（二）標幺值法（相對單位制法）1. 繪計算電路圖，選短路計算點，與前面歐姆法相同。2. 設定基準容量 耳和基準電壓Ud，計算短路點基準電流 * 一般設Sd =ioomvA設Ud=Uc（短路計算電壓）。短路基準電流按下式計算：）I、短路穩(wěn)態(tài)電流1 、短路沖擊電流ish及短路后第一個周期的短路全電流有效值（又Sd3Ud3. 計算短路回路中各主要元件的阻抗標幺值，一般只計算電抗(1)電力系統(tǒng)

46、的電抗標幺值*XsSdoc式中Soc 電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量(單位為MVA。(2)電力線路的電抗標幺值Sd* 0WL=X I式中Uc 線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓(單位為 KV)采用標幺值計算時，無論短路計算點在哪里，電抗標幺值均不需換算 (3)電力變壓器的電抗標幺值5%魚*XT = 100 SN式中Uk%-變壓器的短路電壓(阻抗電壓)百分值;NS變壓器的額定容量(單位為 KVA ,計算時化為與Sd同單位4. 繪短路回路等效電路，并計算總電抗采用標幺值法計算時，無論有幾個短路計算點，其短路等效電路只有一個5. 計算短路電流分別對各短路計算點計算其各種短路電流6. 計算短路容量(3)kSd*

47、=X在本設計中，我們選擇用歐姆法進行短路電流計算4.2變壓器的各繞組電抗標幺值計算4.2.1 基準值計算基準容量Sj 100MVA基準電壓:220 KV Uj Up 230KV110 KVUj Up 115KV35KVUi Up 37 KV基準電流：Ij Sj/、3Uj220 KV 0.251(KA)110 KV 0.502(KA)35 KV 1.56 (KA)基準電抗：Z j Uj/Sj220 KV 529()110 KV 132()35 KV 13.7()各元件參數(shù)標幺值計算三繞組變壓器各繞組電抗標幺值計算Us1%1/2(Us1-2%Ust3%-Us2-3%)15.25%Us2%1/2(U

48、 S1-2%US2-3%-U S1-3 %)-0.75%Us3%1/2(Us1-3%Us2-3%-Us1-2%)7.75%Xd13GtPo/1000*Sj 1.63*10 Us1%*Sj/100*Sn 0.127* 3Xd2 -6.25*10* _2Xd3 6.458* 102*23RtPS*Sj/1000*S n4.539* 10Bt* lo%*s n/100*Sj 1.44*10-24.3 220KV側短路計算220 KV側短路X36.458* 10-2X,0.127 X2-6.25* 10-3X40.0179 X50.1672X6 X1 /(2X1 2X3) 0.042X7 2X1X3/

49、(2X1 2X3)0.043X8 2X1X 3/(2X 1 2X3)0.043X9 X2 X70.042375X10 X2 X80.042375X110.0212X12X5 X6 X110.72X13 X4 /X120.0166I*1/X1360.213I I*SjA. 3Ul 15.113(KA)4.4 110KV側短路計算110 KV側短路X14 X4 X6 X110.081X15 X14 IIX50.0546I* 1IX1518.318I 1*0/359.197(KA)4.5 35KV 側短路計算35 KV 側短路XAB (X1 X2 X2 X3 X1 X3)/X3 0.1387X AC

50、 -1.433X BC 0.0705 X16=1 2 XAB =0.0694X171/2 XAC-0.7165X181/2 X BC 0.03525X19X16 X17/(X16 X 17X18)0.0813X 20X16 X18/(X16 X17X18)-3-3.992*10-3X 21X17X18/(X 16 X17X18)0.0413X 22X 4 X190.0992X 23X 5 X 200.163X 24X 22 /X 230.0617X 25X 24 X 210.103*I*1/X 25 9.709I I Sj/ .3Ui 15.15(KA)第五章一次設備和導體的選擇正確選擇電氣設

51、備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行 電器選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技 術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設備。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同， 但對它們的基本要求確是一致的。電氣設備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇, 并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。本設計中，電氣設備的選擇包括：斷路器和隔離開關的選擇，電流、電壓互感器的選 擇、避雷器的選擇，導線的選擇。5.1 斷路器和隔離開關的選擇斷路器的選擇，除滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮到要便于安裝調(diào)試和運 行維護，并在經(jīng)濟

52、技術方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，現(xiàn)一般 選用真空、SF6、少油和壓縮空氣等斷路器作為 10kV220kV的開關電器。表5-1高壓斷路器、隔離開關的選擇及其校驗項目項目額定電壓額定電流開斷電流額定 關合電流動穩(wěn)定高壓斷路器UnUn net1 N1 w maxH1 N OC1 KPi Ki shIt2t Qk1 F st1 sh隔離開關一一同樣，隔離開關的選擇校驗條件與斷路器相同，其型式應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合技術經(jīng)濟比較后確定。 斷路器的選擇1.斷路器的基本結構1.1斷路器的功能(1) 在正常情況下能開斷和關合電路。(2) 在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，

53、能將故障從電力系統(tǒng)中切除。(3) 能盡可能的縮短切除故障時間，減輕了電力設備的損壞和提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。(4) 能配合自動重合閘進行多次關合和斷開1.2斷路器的分類(1) 按照滅弧介質的不同，斷路器可分為以下幾類1）油斷路器，又分為多油斷路器和少油斷路器。2）壓縮空氣斷路器。3）六氟化硫斷路器4）固體產(chǎn)氣斷路器5）真空斷路器6）磁吹斷路器（2）按照對地絕緣方式不同，斷路器可分為以下幾類結構類型。1）絕緣子支柱型結構2）罐式型結構3）全封閉組合結構1.3斷路器的選擇220KV側：額定電壓：220KV額定電流：In S/（ .3Un） 120MW/（、3*220kv）314.92A 1600A

54、短路電流：lK 15.115KA40A三相短路沖擊電流：ish 2.55lp 38.534 KA 100KA經(jīng)查表，220kV系列高壓六氟化硫斷路器技術數(shù)據(jù)中LW-220型號斷路器的參數(shù)如下:額定工作 電壓（kA）最咼工作 電壓（kA）額疋頻率（Hz）額定 電流（A）額定開斷 電流（kA）額定閉 合電流 （峰值）（kA）4s熱穩(wěn)定電流（kA）額定動 穩(wěn)定電 流（峰值） （kA）額定 開斷 時間（s）額定 閉合 時間（s）重合 閘無 電流 間歇 時間（s）金屬短接時間（s）220252501600，25004010040(3s)1000.060.150.3所以選型號為LW-220的SF6斷路器。對斷路器進行檢驗：動穩(wěn)定校驗：一般斷路器關合電流不會大于額定動穩(wěn)態(tài)電流，