220KV變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)書(shū)

1、220KV變電站電氣一次部 分設(shè)計(jì)書(shū)第1章引言1.1國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)以往制約數(shù)字化變電站發(fā)展的主要是IEC61850的應(yīng)用不成熟，智能化一次設(shè)備技術(shù)不成熟，網(wǎng)絡(luò)安全性存在一定隱患。但 2005年國(guó)網(wǎng)通信中心組織的IEC61850互操作試驗(yàn) 極大推動(dòng)了 IEC61850在數(shù)字化變電站中的研究與應(yīng)用。目前IEC61850技術(shù)在變電站層和 間隔層的技術(shù)已經(jīng)成熟，間隔層與過(guò)程層通信的技術(shù)在大量運(yùn)行站積累的基礎(chǔ)上正逐漸成 熟。當(dāng)前的變電站自動(dòng)化技術(shù)20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，由于半導(dǎo)體芯片技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展， 變電站自動(dòng)化技術(shù)也已從早期、中期發(fā)展到當(dāng)前的變

2、電站自動(dòng)化技術(shù)階段。 其重要特點(diǎn)是： 以分層分布結(jié)構(gòu)取代了傳統(tǒng)的集中式；把變電站分為兩個(gè)層次，即變電站層和間隔層，在 設(shè)計(jì)理念上不是以整個(gè)變電站作為所要面對(duì)的目標(biāo)，而是以間隔和元件作為設(shè)計(jì)依據(jù)，在 中低壓系統(tǒng)采用物理結(jié)構(gòu)和電器特性完全獨(dú)立，功能上既考慮測(cè)控又涉及繼電保護(hù)這樣的 測(cè)控保護(hù)綜合單元對(duì)應(yīng)一次系統(tǒng)中的間隔出線，在高壓超高壓系統(tǒng)，則以獨(dú)立的測(cè)控單元 對(duì)應(yīng)高壓或超高壓系統(tǒng)中的間隔設(shè)備；變電站層主單元的硬件以高檔32位工業(yè)級(jí)模件作為核心，配大容量?jī)?nèi)存、閃存以及電子固態(tài)盤和嵌入式軟件系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)總線以及光纖通信 的應(yīng)用為功能上的分布和地理上的分散提供了技術(shù)基礎(chǔ)；網(wǎng)絡(luò)尤其是基于TCP/IP的以太網(wǎng)

3、在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中得到應(yīng)用；智能電子設(shè)備（IED）的大量應(yīng)用，諸如繼電保護(hù)裝 置、自動(dòng)裝置、電源、五防、電子電度表等可視為IED而納入一個(gè)統(tǒng)一的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中；與繼電保護(hù)、各種IED、遠(yuǎn)方調(diào)度中心交換數(shù)據(jù)所使用的規(guī)約逐漸與國(guó)際接軌。這 個(gè)時(shí)期國(guó)內(nèi)代表產(chǎn)品有CSC系列、NSC系列及BSJ系列。國(guó)外變電站自動(dòng)化技術(shù)國(guó)外變電站自動(dòng)化技術(shù)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)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(dòng)化系統(tǒng) LSA678早在1985年就在德國(guó)漢諾威正式投入運(yùn)行，至1993 年初，已有300多套系統(tǒng)在德國(guó)和歐洲的各種電壓等級(jí)的變電站運(yùn)行。在中國(guó)，1995年亦投運(yùn)了該公司的LSA678

4、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。LSA678的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩類，一類是全分散式， 另一類是集中和分散相結(jié)合，兩類系統(tǒng)均由6MB測(cè)控系統(tǒng)、7S/7U保護(hù)系統(tǒng)、8TK開(kāi)關(guān)閉鎖系統(tǒng)三部分構(gòu)成。原始變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問(wèn)題資料分目前國(guó)際上關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有正式公布，國(guó) 內(nèi)也沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的出臺(tái)遠(yuǎn)落后于技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致變電站自動(dòng) 化系統(tǒng)在通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇、通訊傳輸協(xié)議的采用方面存在很大的爭(zhēng)議，在繼電保護(hù)和變電 站自動(dòng)化的關(guān)系及變電站自動(dòng)化的概念上還存在分歧。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，不同廠家的設(shè) 備質(zhì)量和技術(shù)（軟硬件方面）差異甚大，各地方電力公司的要求也不盡相同，導(dǎo)致目前國(guó) 內(nèi)變

5、電站自動(dòng)化技術(shù)千差萬(wàn)別。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)也獲得了前所未有的發(fā)展， 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，各級(jí)調(diào)度中心需要獲得更多的信息以準(zhǔn)確掌握電網(wǎng)和變電站的運(yùn)行 狀況。同時(shí)，為了提高電力系統(tǒng)的可控性，要求更多地采用遠(yuǎn)方集中監(jiān)視和控制，并逐步 采用無(wú)人值班管理模式。顯然傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shè)備，二次設(shè)備中的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等采用 電磁式或晶體管式，體積大，設(shè)備笨重，主控室、繼電保護(hù)室占地面積大。常規(guī)裝置結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，可靠性低，維護(hù)工作量大。因此，傳統(tǒng)變電站的設(shè)計(jì)思路和方法已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外摒棄 和淘汰。采用一種更先

6、進(jìn)的技術(shù)改造變電站是一種必然趨勢(shì)。而變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)在電力行業(yè)中已經(jīng)引起越來(lái)越多的重視，特別是近年來(lái)，隨著微 電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也得到了迅速 發(fā)展，并逐漸得到了國(guó)內(nèi)外很多國(guó)家的廣泛應(yīng)用。那么，何謂變電站綜合自動(dòng)化呢？它是 指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站主要 設(shè)備和傳、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)以及與調(diào)度通信等綜合性自動(dòng)化功能。 其重要特點(diǎn)是：以分層分布結(jié)構(gòu)取代了傳統(tǒng)的集中式；把變電站分為兩個(gè)層次，即變電站 層和間隔層，在設(shè)計(jì)理念上不是以整個(gè)變電站作為所要面對(duì)的目標(biāo)，而是以間隔和元件作 為設(shè)

7、計(jì)依據(jù)。我國(guó)對(duì)變電站的技術(shù)研究的其中一個(gè)主要方面是在 220kV及以下中低壓變電站中采用 綜合自動(dòng)化技術(shù)，全面提高變電站的技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平，而且技術(shù)不斷得到完善和 成熟?？傮w來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，其優(yōu)越性主要有：提高了供電質(zhì)量、變電站的 安全可靠運(yùn)行水平，降低造價(jià)，減少了投資，促進(jìn)了無(wú)人值班變電站管理模式的實(shí)行。 本設(shè)計(jì)中變電站的設(shè)計(jì)思路是緊跟現(xiàn)代化國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù) 最新和最權(quán)威的設(shè)計(jì)規(guī)程和規(guī)范，采用先進(jìn)的原理技術(shù)，摒棄落后和即將淘汰的技術(shù)，確 定科學(xué)的模式和結(jié)構(gòu)，選擇質(zhì)量?jī)?yōu)良和性能可靠的產(chǎn)品，因此，在學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù) 的同時(shí)，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，全面

8、系統(tǒng)地研究探討符合國(guó)情的變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，完 成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。1.2原始資料簡(jiǎn)要分析1、建設(shè)規(guī)模：該變電所主變采用2X120MVA其電壓等級(jí)為220/110/38.5kV的變壓器, 220kV進(jìn)出線四回，110kV進(jìn)出線八回，35kV進(jìn)出線八回。根據(jù)建廠規(guī)模，對(duì)本變電所的電氣主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)確定出23種方案，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，確定出最佳方案。2、 該地區(qū)的負(fù)荷預(yù)測(cè)情況及發(fā)展：2001年負(fù)荷為60MW負(fù)荷水平增長(zhǎng)率為10% 根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)及發(fā)展情況，可了解該地區(qū)的負(fù)荷情況及發(fā)展，根據(jù)負(fù)荷情況對(duì)主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量等進(jìn)行選擇。3、220kV系統(tǒng)短路容量為5600MVA 110kV系統(tǒng)短路容量為60

9、0MVA根據(jù)以上兩系統(tǒng)的短路容量，可計(jì)算出兩系統(tǒng)的綜合電抗標(biāo)幺值。進(jìn)而進(jìn)行短路電流 的計(jì)算。收集、了解國(guó)內(nèi)外電氣設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，了解設(shè)備和導(dǎo)體選擇的條件，對(duì) 本變電所進(jìn)行電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇。4、本設(shè)計(jì)中各級(jí)電壓側(cè)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為：220kV側(cè)Tmax=3600小時(shí) /年110kV側(cè)Tmax=4600小時(shí) /年35kV側(cè)Tmax=4000小時(shí) /年根據(jù)以上年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，可查表得出導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度，進(jìn)而按照經(jīng)濟(jì)電流 密度進(jìn)行母線截面的選擇。5、 所用負(fù)荷有：主控制室照明、主建筑物和輔助建筑物照明等為60KW鍋爐動(dòng)力、 檢修間動(dòng)力、主變冷卻裝置動(dòng)力等為 250KW根據(jù)以上所用負(fù)

10、荷，可確定所用電設(shè)計(jì)的相關(guān)情況，如對(duì)所用變壓器和所用主接線進(jìn) 行設(shè)計(jì)。6、所址概括：該變電所地勢(shì)較平，占地面積大，交通便利，出線走廊開(kāi)闊，地震烈 度為7度，該所接近負(fù)荷中心，區(qū)域穩(wěn)定可滿足建所要求。根據(jù)以上所址概述，可了解到該設(shè)計(jì)中變電所的周邊環(huán)境情況，可推測(cè)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(shè)計(jì)原則，對(duì)本變電所進(jìn)行高 壓配電系統(tǒng)及配電裝置設(shè)計(jì)；接近負(fù)荷中心，貝U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(fù)荷側(cè)可采用雙回路送電。第2章電氣主接線的設(shè)計(jì)發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、 母線和電纜等電氣設(shè)備

11、，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(jié)構(gòu)，直 接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)配置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，對(duì)運(yùn)行的可靠性、 靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的作用。2.1電氣主接線設(shè)計(jì)概述對(duì)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(yīng)根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證供電的可靠性和電能質(zhì)量。對(duì)三類 負(fù)荷以一個(gè)電源供電即可。對(duì)一類負(fù)荷和二類負(fù)荷占大多數(shù)的用戶應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供 電，其中任一電源必須在另一電源停止供電時(shí)，能保證向重要負(fù)荷供電。電壓和頻率是電能質(zhì)量的基本指標(biāo)，在確定電氣主接線時(shí)應(yīng)保證電能質(zhì)

12、量在允許的變 動(dòng)范圍之內(nèi)。（2）電氣主接線應(yīng)具有一定得靈活性和方便性，以適應(yīng)電氣裝置的各種運(yùn)行狀態(tài)。 不僅要求在正常運(yùn)行時(shí)能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時(shí)，也能適 應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡(jiǎn)便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小。（3）電氣主接線應(yīng)在滿足上述要求的前提下，盡可能經(jīng)濟(jì)。應(yīng)盡量減少設(shè)備投資費(fèi) 用和運(yùn)行費(fèi)用，并盡量減少占地面積，同時(shí)注意搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。（4）具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。電氣主接線在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量留有發(fā)展余地，不僅要 考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要兼顧到從初期接線過(guò)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

13、電或在停電時(shí)間最短的情況下完成過(guò)渡方案的實(shí) 施。變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)原則變電所主接線的設(shè)計(jì)必須滿足上述四個(gè)基本要求，以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，一國(guó)家經(jīng)濟(jì) 建設(shè)方針、政策及有關(guān)技術(shù)規(guī)范為準(zhǔn)則，結(jié)合工程具體特點(diǎn)，準(zhǔn)確地掌握基礎(chǔ)資料，做到 既要技術(shù)先進(jìn)，又要經(jīng)濟(jì)實(shí)用在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)或委托書(shū)事必不可少的。它將根據(jù) 國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展及電力負(fù)荷增長(zhǎng)率的規(guī)劃，給出所設(shè)計(jì)的變電所的容量、電壓等級(jí)、出線回 路數(shù)、主要是負(fù)荷要求、電力系統(tǒng)參數(shù)和對(duì)變電所的而具體要求，以及設(shè)計(jì)的內(nèi)容和范圍，這些原始資料是設(shè)計(jì)的依據(jù)，必須進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，從而可以初步擬定一些主接線 方案。國(guó)家方針政策、技術(shù)規(guī)范

14、和標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)國(guó)家實(shí)際狀況，結(jié)合電力工業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)而 制定的準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵循。結(jié)合對(duì)主接線的基本要求，設(shè)計(jì)的主接線應(yīng)供電可靠、 靈活、經(jīng)濟(jì)、留有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。設(shè)計(jì)時(shí)，在進(jìn)行論證分析階段，更應(yīng)該辯證的統(tǒng)一 供電可靠性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，以使設(shè)計(jì)的主接線具有先進(jìn)性和可行性。我國(guó)變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程對(duì)主接線設(shè)計(jì)作了如下規(guī)定：在滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)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(dāng)出現(xiàn)為2回時(shí)，一般采用橋型接線；當(dāng)出線不超過(guò) 4回時(shí)，一般 采用單母線分段接線；當(dāng)樞紐變電所的出線在4回及以上時(shí)，一般采用雙母線。在 35kv變電所中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般

15、采用橋型接線；當(dāng)出線為 2回以上時(shí)，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，一般采用單母線接線或單母線分段接線。旁路設(shè)施可按主接線基本形式中所述的情況設(shè)置。電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟電氣主接線的設(shè)計(jì)伴隨著發(fā)電廠或變電所的整體設(shè)計(jì)，即按照工程基本建設(shè)程序，經(jīng) 歷可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)等四個(gè)階段。在各階段中隨 要求、任務(wù)的不同，其深度，廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、方法和步驟相同。1、對(duì)原始資料進(jìn)行綜合分析（1）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(yuǎn)景 規(guī)劃容量，近

16、期和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)的連接方式和各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式、最大負(fù)荷利用 小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。（2）負(fù)荷情況，包括負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷的原始資料室設(shè)計(jì)主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)在電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上確定， 其準(zhǔn)確性直接影響主接線的設(shè)計(jì)質(zhì)量。（3）環(huán)境條件，包括當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、污穢、覆冰、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素。這些對(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響，必須予以重視；此外，對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸，也應(yīng)充分考慮。（4）設(shè)備情況。為使所設(shè)計(jì)的主接線可行，必須對(duì)各主要電器的性能、制造能力、 供貨情況和價(jià)格等資料匯集并進(jìn)行分析比較，保證設(shè)計(jì)

17、具有先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。2、確定主變壓器的容量和臺(tái)數(shù)變電所主變壓器的容量，一般應(yīng)按 510年規(guī)劃負(fù)荷來(lái)選擇，根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性 質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定。對(duì)重要變電所，應(yīng)考慮當(dāng)1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在記及過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足I類及U類負(fù)荷的供電；對(duì)一般性變電所， 當(dāng)1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%至80%。變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)，對(duì)于樞紐變電所在中、低壓側(cè)已形成環(huán)網(wǎng)的情況下，以設(shè)置 2臺(tái)主變壓器為宜；對(duì)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(shè)3臺(tái)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(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析

18、的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源盒出線回路數(shù)、電壓 等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等，可擬定出若干個(gè)主接線方案。依據(jù)對(duì)主接線的 基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書(shū)要求的方案，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。對(duì)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(yīng)進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)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(jì)算和主要電氣選擇對(duì)所選的電氣主接線進(jìn)行短路電流計(jì)算，并選擇合理的電氣設(shè)備。6、繪制電氣主接線圖對(duì)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(diǎn)電

19、氣主接線的型式是多種多樣的，按有無(wú)母線可分為有母線型的主接線和無(wú)母線型的 主接線兩大類。有母線型的電氣主接線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(jìn)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(gè)電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等， 應(yīng)盡可能使負(fù)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(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩 端延伸，擴(kuò)建方便和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：可靠性差。母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止工作，也 就成了全廠或全站長(zhǎng)期停電。調(diào)度不方便，電源

20、只能并列運(yùn)行，不能分列運(yùn)行，并且線 路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。適用范圍：一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變壓器的以下三種情況： 610kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò) 5回； 3563kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò) 3回； 110220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)兩回。（2）單母分段接線單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對(duì)重要用戶可以從不 同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將用戶 停電；兩段母線同時(shí)故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時(shí)，亦可用隔離 開(kāi)關(guān)分段，任一母線故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電，在判別故障后，拉開(kāi)分

21、段隔離開(kāi) 關(guān)，完成即可恢復(fù)供電。單母線分段接線的缺點(diǎn)是當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路 都要在檢修期間內(nèi)停電；當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)需向兩 個(gè)方向均衡擴(kuò)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(duì)該出線的供電，可增設(shè)旁路母線。當(dāng)檢修電源回路 斷路器期間不允許斷開(kāi)電源時(shí)，旁路母線還可以與電源回路連接，此時(shí)還需在電源回路加 裝旁路隔離開(kāi)關(guān)。有了旁路母線，提高了供電的可靠性，但旁路系統(tǒng)造價(jià)昂貴，同時(shí)使配 電裝置運(yùn)行復(fù)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。

22、每一個(gè)電源和出線的回路，都裝有一臺(tái)斷 路器，有兩組母線隔離開(kāi)關(guān)，可分別與兩組母線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過(guò)母線聯(lián) 絡(luò)斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于有了兩組母線，時(shí)運(yùn)行的可靠性和靈活性大為提高。其優(yōu)點(diǎn)主要有：檢修母線時(shí)不影響正常供電；檢修任一組母線隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需 斷開(kāi)此隔離開(kāi)關(guān)所屬回路和與此隔離開(kāi)關(guān)相連的該組母線，其他回路均可通過(guò)另一組母線 繼續(xù)運(yùn)行；工作母線發(fā)生故障后，所有回路能迅速恢復(fù)供電；檢修任一出線斷路器時(shí)， 可用母聯(lián)斷路器代替檢修的斷路器，回路只需短時(shí)停電；調(diào)度靈活；擴(kuò)建方便等特點(diǎn)。缺點(diǎn)：在倒母線的操作過(guò)程中，隔離開(kāi)關(guān)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(shí)，仍將短時(shí)

23、停電；所使用的設(shè)備多（母線隔離開(kāi)關(guān)的數(shù) 目多），并且使配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以經(jīng)濟(jì)性能差。（2）雙母線分段接線為了縮小母線故障的停電范圍，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(diǎn)，較雙母線接線具有更高的 可靠性和靈活性。正常運(yùn)行時(shí)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(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動(dòng)跳開(kāi)，而后將故障段 母線所連的電源回路的斷路器跳開(kāi)，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

24、和出線回路倒至備用母線上，即可恢復(fù)供電，這樣，只是部分短時(shí)停電， 而不必短期停電，仍是單母線分段運(yùn)行方式。雙母線分段接線主要用于大容量進(jìn)出線較多的配電裝置中，如220KV進(jìn)出線達(dá)1014回時(shí)，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(yùn)行操作方便，不影響雙母線正常運(yùn)行，但 多裝了一組斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，增加了投資和配電裝置的占地面積，然而這對(duì)于接于旁路 母線的線路回?cái)?shù)較多，并且對(duì)供電可靠性有特殊需要的場(chǎng)合是十分

25、必要的。無(wú)母線型的電氣主接線無(wú)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間沒(méi)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(tái)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(shè)計(jì)中對(duì)主接線進(jìn)出線的要求。2、多角形接線沒(méi)有集中地母線，相當(dāng)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(guò)六角形為宜。多角形接線的缺點(diǎn)之一就是擴(kuò)建困難，因此，此接線型式 亦不適合本設(shè)計(jì)的要求。3、單元接線一般適用于只有一臺(tái)變壓器和一回線路時(shí)的小容量終端變電所和小容量 的農(nóng)村變電所，因此

26、，此接線也不適合本設(shè)計(jì)的要求。2.3電氣主接線的選擇根據(jù)對(duì)原始資料的分析以及對(duì)主接線的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)列出以下三種主接線方案。方案一：220KV 110KV則側(cè)雙母線帶旁路母線接線，35K V側(cè)單母線分段接線。220kV進(jìn)出線四回，而雙母接線帶旁路母線使用范圍是 110220KV出線數(shù)為5回及以 上時(shí)。滿足主接線的要求。且具備供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等特點(diǎn)。110kV進(jìn)出線八回，110kV側(cè)出線可向遠(yuǎn)方大功率負(fù)荷用戶供電，其他出線可作為一 些地區(qū)變電所進(jìn)線。根據(jù)條件選擇雙母接線帶旁路母線方式。35kV進(jìn)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:1ri

27、r L1；5r:丄r11HL g II11111T 1rx1-i1 1-nIrIU丨11 J1 II 1 -+ 7 一1 1 1 1、X圖2-1方案一的電氣主接線方案二：220KV側(cè)雙母線帶旁路接線，110KV 35KV側(cè)單母線帶旁路母線接線。220kV進(jìn)出線四回，由于本回路為重要負(fù)荷停電對(duì)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(jià)高的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，增加了投資，然而這對(duì)于接于旁路母線的 線路回?cái)?shù)較多，并且對(duì)供電可靠性有特殊需要的場(chǎng)合是十分必要的。110KV 35KV側(cè)單母線帶旁路母線接線，檢修出線斷路

28、器時(shí)，可不中斷對(duì)該出線的供 電，提高了供電的可靠性。主接線如圖2-2所示：11Fi1 T1 T T1111圖2-2方案二的電氣主接線方案三：220K V側(cè)雙母線帶旁路接線，110KV側(cè)雙母接線、35K V側(cè)單母線分段接線主接線如圖2-3所示：ITATIU.T.-TrA-方案圖2-3方案三的電氣主接線現(xiàn)對(duì)三種方案列表2-1比較如下:表2-1電氣主接線方案比較項(xiàng)目萬(wàn)案、可靠性靈活性經(jīng)濟(jì)性方案一：220KV110KV側(cè)雙母帶帶旁路母線接線、35KV側(cè)單母線分段接線可靠性高1. 檢修、調(diào)試相對(duì) 靈活；2. 各種電壓級(jí)接線都便于擴(kuò)建和發(fā)展。設(shè)備相對(duì)多，投資較大， 經(jīng)濟(jì)性較差，但對(duì)供電可 靠性的特殊需要是

29、必要 的。方案二：220KV側(cè)雙母線帶旁路接線，110KV、35KV側(cè)單母線帶 旁路母線接線。1. 可靠性較咼；2. 單母線帶旁路母 線接線，檢修母線或 母線故障期間中斷供 電。1. 靈活性較好；2. 擴(kuò)建方便1. 設(shè)備相對(duì)多，投資較 大；2. 旁路系統(tǒng)造價(jià)昂貴，同時(shí)使配電裝置運(yùn)行復(fù)雜化方案三：220KV側(cè)雙母線帶旁路接線，110KV側(cè)雙母接線、35KV側(cè)單母線分段接 線。1. 可靠性高；2. 有兩臺(tái)主變壓器工 作，保證了在變壓器 檢修或故障時(shí)，不致 使該側(cè)停電，提咼了 可靠性。1. 各電壓級(jí)接線方 式靈活性都好；2. 各種電壓級(jí)接線都便于擴(kuò)建和發(fā)展。1. 設(shè)備相對(duì)多，投資較大；2. 母線采用

30、雙母線帶旁路，占地面積增加。綜合考慮三種電氣主接線的可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合實(shí)際情況，確定第一種方 案為設(shè)計(jì)的最終方案。第3章主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來(lái)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(jí)之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)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(duì)變電站主變壓器的選擇。3.1主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定主變壓器臺(tái)數(shù)的確定主變壓器的臺(tái)數(shù)選擇原則為:（1）對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝 設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。（2）對(duì)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮

31、裝設(shè)三臺(tái) 主變壓器的可能性。（3）對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量 根據(jù)以上主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則以及本設(shè)計(jì)的要求，該變電所裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。主變壓器容量的選擇1、主變壓器容量的確定原則（1）主變壓器容量一般按變電所建成后 510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn) 期1020年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。（2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。對(duì)于有重要負(fù) 荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許 時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)

32、，其余 變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%80%（3）同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、 標(biāo)準(zhǔn)化。2、本變電所主變壓器容量的確定本設(shè)計(jì)中該地區(qū)的負(fù)荷預(yù)測(cè)情況及發(fā)展：2001年負(fù)荷為60MW負(fù)荷水平增長(zhǎng)率為10%設(shè)該地區(qū)負(fù)荷的功率因數(shù)為0.9，則2001年該地區(qū)負(fù)荷的視在功率為:Pcos66.67(MVA)。0.9根據(jù)該地區(qū)負(fù)荷水平增長(zhǎng)率10%可確定未來(lái)510年的規(guī)劃負(fù)荷，如2002年該地區(qū)的負(fù)荷有功功率P 60 (1 10%)66(MW),視在功率SPcos660.973.33(MVA)；2003年該地區(qū)的負(fù)荷有功功率P 60 (1 10%)272.6(M

33、W),視在功率D70S 80.67(MVA)；cos 0.92004年該地區(qū)的負(fù)荷有功功率P 60 (1 10%)379.86(MW ),視在功率P79.86S88.73(MVA)；cos 0.92011年該地區(qū)的負(fù)荷有功功率P 60 (1 10%)10155.62(MW),視在功率P155.62S172.92(MVA)cos0.9該地區(qū)未來(lái)510年的規(guī)劃負(fù)荷情況如表3-1所示。根據(jù)主變壓器容量的確定原則，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%80%可以確定單臺(tái)變壓器的額定容量。2001年變電所單臺(tái)主變壓器的額定容量Sn =0.7 X 66.67=46.67(MVA)51

34、0年規(guī)劃負(fù)荷:2006年變電所單臺(tái)主變壓器的額定容量:S n-5=0.7 X 107.37=75.16(MVA)2011年變電所單臺(tái)主變壓器的額定容量:S n-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(fù)荷情況，確定變電所單臺(tái)主變壓器的額定容 量：Sn=120MVA。表3-1該地區(qū)未來(lái)510年的規(guī)劃負(fù)荷情況年份2001 年2002 年2003 年2004 年2005 年2006 年P(guān)(MW)606672.679.8687.8596.63S(MVA)66.6773.3380.6788.7397.61107.37年份荷2007 年2008 年2009 年201

35、0 年2011 年P(guān)(MW)106.29116.92128.62141.48155.62S(MVA)118.11129.92142.91157.20172.923.2 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：1、當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330KV及以下的發(fā)電廠和變電站，均應(yīng)選用三相變壓2、當(dāng)發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓為 500KV時(shí)，已經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定選用三相變 壓器、兩臺(tái)半容量三相變壓器或單相變壓器組。對(duì)于單機(jī)容量為300MW并直接升壓到500KV 的，宜選用三相變壓器。3、對(duì)于500KV變電所，除需考慮運(yùn)輸條件外，尚應(yīng)根據(jù)所供負(fù)荷和系統(tǒng)情況，分析 一臺(tái)

36、（或一組）變壓器故障或停電檢修時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為 一組時(shí)，當(dāng)一臺(tái)單相變壓器故障，會(huì)使整組變壓器退出，造成全網(wǎng)停電；如用總?cè)萘肯嗤?的多臺(tái)三相變壓器，則不會(huì)造成所停電。為此要經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)論證，來(lái)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(jì)性等，確定是否需要備用相。對(duì)于 容量、阻抗、電壓等技術(shù)參數(shù)相同的兩臺(tái)或多臺(tái)主變壓器，首先應(yīng)考慮共用一臺(tái)備用相。 備用相是否需要采用隔離開(kāi)關(guān)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(guò)程中，是否允許較長(zhǎng)時(shí)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

37、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(jí)的變電所中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)的功率均達(dá)到該變壓器額定容 量的15%上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，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(yùn)行。電力系統(tǒng)采用 的繞組連接方式只有丫和，高、中、低三側(cè)繞組如何結(jié)合要根據(jù)具體工作來(lái)確定。我國(guó) 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(diǎn)多通過(guò)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(dāng)變壓變

38、比為220/110/35KV，高、中壓為自耦連接時(shí)， 否則就不能與現(xiàn)有35KV系統(tǒng)并網(wǎng)。因而就出現(xiàn)所謂三個(gè)或兩個(gè)繞組全星接線的變壓器， 全國(guó)投運(yùn)這類變壓器約4050臺(tái)。本設(shè)計(jì)中變電所具有三種電壓等級(jí)，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(jié)果查電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)：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(shù)參數(shù)如下所示：型號(hào)：SFPS7-120000/220額定容量（kVA） : 120000額定電壓（kV）:高壓一2202X 2.5%土 4X 2.5% ;中壓一121

39、;低壓一38.5連接組標(biāo)號(hào)：YN/y n0/d11空載損耗（kW）: 129負(fù)載損耗（kW：高-中：477;高-低：150;中-低：102阻抗電壓（% :高-中：14;高-低：23;中-低：7.2空載電流（% : 0.5所以選擇兩臺(tái)SFPS7-120000/220型變壓器為主變壓器。第4章短路電流計(jì)算高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)及各元件（即發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線路等）的電抗, 采用標(biāo)幺值計(jì)算。在為選擇電氣設(shè)備而進(jìn)行的短路電流計(jì)算中，如果系統(tǒng)阻抗（即等值電源阻抗）不超 過(guò)短路回路總阻抗的5%-10%就可以不考慮系統(tǒng)阻抗，將系統(tǒng)作為“無(wú)限大”電力系統(tǒng) 處理，按這種假設(shè)所求得的短路電流雖較實(shí)際值偏大

40、一些，但不會(huì)引起顯著誤差以致影響 所選電氣設(shè)備的型式。另外，由于按無(wú)限大電力系統(tǒng)計(jì)算得到的短路電流是電氣裝置所通 過(guò)的最大短路電流，因此，在初步估算裝置通過(guò)的最大短路電流或缺乏必需的系統(tǒng)參數(shù)時(shí)， 都可認(rèn)為短路回路所接的電源容量是無(wú)限大電力系統(tǒng)。由于在本設(shè)計(jì)的原始資料中未提及 220kV系統(tǒng)、110kV系統(tǒng)的電源容量和等值電源內(nèi)阻抗，因此，可近似將系統(tǒng)看作無(wú)限大電源系統(tǒng)4.1電路各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算1、主變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算如下:1U S1% U S1 2%21U S2 % U S1 2 %21Us3%Us1 3%2U S1 3 % U S2 3 %U S2 3 % U S3 1 %U

41、 S2 3 % U S1 2 %114 23 7.214.921-14 7.2230.92123 7.2 148.12取 Ub Uav，Sb 1000MVA，則XUs1%Sb14.910001.242100Sn100120XT2*U S2 %Sb0.910000.075100Sn100120XT3*Us3%Sb8.110000.675100Sn1001202、系統(tǒng)的綜合電抗標(biāo)幺值計(jì)算:已知220kV系統(tǒng)短路容量為S；1 5600MVA ,110kV系統(tǒng)短路容量為S；2 600MVA ,則可求得兩系統(tǒng)的綜合電抗標(biāo)幺值：Sb1000S；15600Sb1000Sd2600X*2X*10.1791.6

42、67變電所簡(jiǎn)化電路圖如下圖所示:2UOK V圖4-1簡(jiǎn)化電路圖4.2三相短路電流計(jì)算母線發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流計(jì)算:系統(tǒng)的等效電路圖如圖4-2所示Soil一“；10,177X61.245 X5X8X6X31.241HE0.G75rw._X7X4Ji-0.375-L075n-79-O.Ci/b(a)(b)Sd：XIO.：79KIX：1 C,437 X1OC,179XIL0-0.075XIj.i f：j/ki(C)0.1659(d)(e)圖4-2等效電路圖及簡(jiǎn)化過(guò)程XgX5X80.6750.6751.35二用形連接轉(zhuǎn)換成星形連接：XX3X61.242 1.2420.402X3X6Xg1.2421

43、.2421.35XuX3X91.242 1.350.437X3X6Xg1.2421.2421.35X12X6X91.242 1.350.437X3X6Xg1.2421.2421.35X13X4 X11 / X7X12 X2 X1010.075 0.4371.667 0.40222.25X 1 X1 / X13 X1%13X1 X130.179 2.250.16590.179 2.25因?yàn)槭菬o(wú)限大電源容量系統(tǒng),所以次暫態(tài)短路電流為:0.16596.03有名值為：J6.03100015.14(KA)J3 230沖擊電流瞬時(shí)值：ish 1.82 15.14 38.54(KA)sh短路電流的最大有效值：Ish1.52I1 1.52 15.14sh23.01(KA)短路容量：St1 I 1SB 6.03 10006030(MVA)母線發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流計(jì)算:等效電路圖及簡(jiǎn)化過(guò)程如圖4-3所示。S I _-2 Xrz1： 1.GG7I (b)(a)o0.523(C