110kv變電站電氣一次設(shè)計(jì)

110kv變電站電氣一次設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練學(xué)院

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

題目：110kV變電站電氣一次設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)中心：

層次：?？破瘘c(diǎn)本科

專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化

班級(jí)：年春季

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指導(dǎo)老師：

完成日期：年月日

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1緒論

1.1110kV變電站的進(jìn)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，工業(yè)水平的進(jìn)步，人們生活水平的不斷提高。電力系統(tǒng)在整個(gè)行業(yè)中站占的比例漸漸增大，現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電，變電和配電任務(wù)。電力系統(tǒng)是我國經(jīng)濟(jì)的重要能源部門，而變電站的設(shè)計(jì)是大的，嚴(yán)密的整體。

當(dāng)今世界各方面因素正沖擊著全球電力工業(yè)，在國外變電站技術(shù)有非常猛烈的競(jìng)爭(zhēng)，而世界范圍內(nèi)的變電站都采納了新技術(shù);其次，不同的環(huán)境要求給站有的電力供應(yīng)商增加了額外的責(zé)任，使電力自動(dòng)化設(shè)備尤其是高壓大功率變電站的市場(chǎng)開發(fā)空間大大拓展。另外高壓變電站的最終用戶對(duì)變電站的自動(dòng)掌握、節(jié)能、環(huán)保意識(shí)越來越劇烈，迫使其上游供應(yīng)者尤其是系統(tǒng)集成商更加重視地區(qū)性電能安排技術(shù)方面的需要，站以變電站在世界上飛速的進(jìn)展，從而要求我國變電技術(shù)上也要加入世界先進(jìn)的變電技術(shù)行業(yè)。

1.2110kV變電站的討論背景

電力系統(tǒng)是由變壓器、輸電線路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的全部設(shè)備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對(duì)電能進(jìn)行生產(chǎn)（發(fā)電機(jī)）、變換（變壓器、整流器、逆變器）、輸送和安排（電力傳輸線、配電網(wǎng)），消費(fèi)（負(fù)荷）；另一類是掌握元件，它們轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，猶如步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)整器，調(diào)速器以及繼電器等。

變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和安排電能的作用。變電所依據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：

樞紐變電站；位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個(gè)部分，匯合多個(gè)電源，電壓為330—500kv的變電站，成為樞紐，全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出項(xiàng)癱瘓。

中間變電站：高壓側(cè)以交換潮流為主，其系統(tǒng)變換功的作用。或使長距離輸電線路分段，一般匯聚2—3個(gè)電源，電壓為220—330kv，同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)毓╇姡@樣的變電站起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電站。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。

地區(qū)變電站：高壓側(cè)一般為110—220kv，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電站。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。

終端變電站：在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)的電壓為110kv，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。全所停電后，只是用戶受到損失。

1.3本次論文的主要工作

本次論文主要討論110kv變電站的一次部分的電氣設(shè)計(jì)，著重對(duì)以下方面進(jìn)行具體討論。

①主變壓器選擇：包括臺(tái)數(shù)、容量、型式及參數(shù)；②電氣主接線設(shè)計(jì)：包括各級(jí)電壓接線及方案比較；③短路電流計(jì)算：包括短路點(diǎn)選擇、短路電流計(jì)算。

④主要電氣設(shè)備選擇：包括斷路器、隔離開關(guān)、母線、電流互感器、電壓互感器、避雷器、站用變壓器等。⑤各級(jí)電壓配電裝置選型及電氣總平面布置方案；⑥站用電及直流系統(tǒng)。⑦主變愛護(hù)的配置。

2變電站電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分。變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)包括變電站總體分析、主變選擇、電氣主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、配電裝置和總平面設(shè)計(jì)等。

2.1變電站的總體分析及主變選擇

本變電站的電壓等級(jí)為110kV，其地位處于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的中間位置，高中壓側(cè)同時(shí)接收和交換功率，供35kV負(fù)荷和四周10kV負(fù)荷，屬于一般降壓變電站。

變壓器是變電站的重要設(shè)備，其容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)，如選用適當(dāng)不僅可削減投資，削減占地面積，同時(shí)也可削減運(yùn)行電能損耗，提高運(yùn)行效率和牢靠性，改善電網(wǎng)穩(wěn)定性能

2.2電氣主接線的選擇

電氣主接線是發(fā)電廠變電站的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運(yùn)行的牢靠性、敏捷性，它的擬定直接關(guān)系著全廠（站）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電愛護(hù)、自動(dòng)裝置和掌握方式的確定，是變電站電氣部分投資大小的打算性因素。

2.3短路電流計(jì)算

在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，為了比較各種方案，確定某種接線方式是否有必要實(shí)行限制短路電流的措施等，需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算。

2.4電氣設(shè)備選擇

在電力系統(tǒng)中，雖然各種電氣設(shè)備的功能不同，工作條件各異，詳細(xì)選擇方法和校驗(yàn)項(xiàng)目也不盡相同，但對(duì)它們的基本要求卻是全都的。電氣設(shè)備要牢靠地工作，必需按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路條件來校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。

本設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)備的選擇包括：導(dǎo)線的選擇，高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇，避雷器的選擇。

由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必需牢靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。

電氣設(shè)備選擇的一般原則為：

1.應(yīng)滿意正常運(yùn)行檢修短路和過電壓狀況下的要求并考慮遠(yuǎn)景進(jìn)展。

2.應(yīng)滿意安裝地點(diǎn)和當(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.同類設(shè)備應(yīng)盡量削減品種。

5.與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)全都。

6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有牢靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式鑒定合格的特別狀況下選用，未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。

2.5配電裝置設(shè)計(jì)

2.5.1配電裝置概述

配電裝置是發(fā)電廠與變電所的重要組成部分，是發(fā)電廠與變電所電氣主接線的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。配電裝置是依據(jù)電氣主接線的連接方式，由開關(guān)設(shè)備、愛護(hù)設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、母線以及必要的幫助設(shè)備組成，幫助設(shè)備包括安裝布置電氣設(shè)備的構(gòu)架、基礎(chǔ)、房屋、和通道等。配電裝置的功能是正常運(yùn)行時(shí)用來接受和安排電能，發(fā)生故障時(shí)通過自動(dòng)或手動(dòng)操作，快速切除故障部分，恢復(fù)正常運(yùn)行。可以說，配電裝置是詳細(xì)實(shí)現(xiàn)電氣主接線功能的重要裝置。

2.5.2配電裝置類型

按配電裝置的設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)，可分為屋內(nèi)配電裝置與屋外配電裝置兩大類。

屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)是：全部電氣設(shè)備放置在屋內(nèi)，平安凈距小，可采納分層布置，占地面積?。煌饨缥鄯x氣體及灰塵對(duì)電氣設(shè)備的影響較??；操作、維護(hù)與檢修都在室內(nèi)進(jìn)行，工作條件好，不受氣候影響；土建工程量大，投資較大。

屋外配電裝置的特點(diǎn)是：全部電氣設(shè)備放置在屋外，土建工程量小，相應(yīng)的投資較小，建設(shè)工期短；擴(kuò)建便利；相間及設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)；受外界環(huán)境影響，設(shè)備的運(yùn)行條件及人員進(jìn)行操作維護(hù)的工作條件較差，而且占地面積大。

根據(jù)配電裝置的安裝方法，又可以分為裝配式配電裝置和成套式配電裝置。

2.5.3對(duì)配電裝置的基本要求和設(shè)計(jì)步驟

一、基本要求

（1）在配電裝置設(shè)計(jì)中，必需仔細(xì)貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循國家頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范、及技術(shù)規(guī)定，做到平安牢靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理和修理便利。

（2）依據(jù)其在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境條件和運(yùn)行、安裝檢修的要求，合理的制定布置方案和選用設(shè)備，保證足夠的平安距離。應(yīng)采納行之有效的新技術(shù)、

新設(shè)備、新布置和新材料

（3）保證運(yùn)行平安和操作巡察便利。

（4）必需堅(jiān)持節(jié)省用地的原則，應(yīng)布置緊湊、少占地（尤其是良田）

（5）節(jié)約材料、降低造價(jià)。

（6）依據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和進(jìn)展規(guī)劃，遠(yuǎn)近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮

擴(kuò)建的要求。

二、設(shè)計(jì)基本步驟

（1）選擇配電裝置的型式

依據(jù)電壓等級(jí)、電氣設(shè)備的型式、出線多少和方式，有無電抗器、地質(zhì)、地形及環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的型式

（2）擬定配置圖

（3）設(shè)計(jì)配電裝置的平面圖和斷面圖

2.5.4屋內(nèi)配電裝置

屋內(nèi)配電裝置的類型按其布置型式分為單層式、兩層式和三層式。單層式屋內(nèi)配電裝置將全部電氣設(shè)備都布置在一層房屋內(nèi)，建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、投資低、運(yùn)行維護(hù)與檢修工作便利，但占地面積大。多層式屋內(nèi)配電裝置是將各回路電氣設(shè)備的輕重，自上而下的分層布置在多層樓房內(nèi)，占地面積小，但建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資高、運(yùn)行維護(hù)與檢修工作不便利，與三層式相比，兩層式占地面積略有增加，但運(yùn)行維護(hù)與檢修均較便利，造價(jià)也明顯下降。

2.5.5屋外配電裝置

依據(jù)母線和電氣設(shè)備布置的高度，屋外配電裝置可分為中型、高型、半高型和GIS型，中型配電裝置又分為一般中型和分相中型兩類。

一、中型配電裝置

（1）屋外一般中型配電裝置

屋外一般中型配電裝置的特點(diǎn)是將全部電氣設(shè)備均安裝在同一水平面上，并安裝在肯定高度的基礎(chǔ)上，而母線一般采納軟導(dǎo)線安裝在構(gòu)架上，稍高于電氣設(shè)備所在平面。

中型配電裝置應(yīng)設(shè)備安裝位置較低，便于施工、安裝、檢修與維護(hù)操作，構(gòu)架高度低，抗震性能好；布置清楚，不易發(fā)生誤操作，運(yùn)行牢靠；所用的鋼材比較少，造價(jià)低。主要缺點(diǎn)是占地面積大。一般中型配電裝置是我國有豐富設(shè)計(jì)和運(yùn)行閱歷的配電裝置，廣泛應(yīng)用于220kV及以下的屋外配電裝置中。

（2）分相中型配電裝置

隔離開關(guān)分相布置在母線正下方的中型配電裝置，稱為分相中型配電裝置。分相中型配電裝置除具有中型配電裝置的優(yōu)點(diǎn)外，還具有接線簡(jiǎn)潔清楚，由于采納鋁合金硬圓管母線，可以縮小母線相間距離，較低架構(gòu)高度，采納伸縮式隔離開關(guān)可以進(jìn)一步減小占地面積，較一般中型布置節(jié)約占地面積1/3左右。其缺點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，使用的支柱絕緣子防污還抗震力量差。

二、高型配電裝置

屋外高型配電裝置的特點(diǎn)是母線及電氣設(shè)備分別布置在幾個(gè)不同的高度上，兩組母線及母線隔離開關(guān)上下重疊布置。與一般中型配電裝置相比，可節(jié)約占地面積50%左右。高型配電裝置的主要缺點(diǎn)是對(duì)上層設(shè)備的操作與維護(hù)工作條件較差；耗用鋼材比一般中型高15%—60%；抗震性能差。高型配電裝置主要用于土地及其匱乏的地區(qū)，或場(chǎng)地狹窄或需要大量開挖、回填土石方的地方等。

三、半高型配電裝置

半高型配電裝置汲取了中、高型配電裝置的優(yōu)點(diǎn)，并克服兩者的缺點(diǎn)。它的特點(diǎn)是兩組母線的高度不同，將旁路母線或主母線置于高一層的水平面上，并與斷路器、電流互感器等設(shè)備重疊布置，從而縮小了縱向尺寸。高型配電裝置的優(yōu)點(diǎn)是：占地面積比一般中型布置削減30%；除旁路母線和旁路隔離開關(guān)布置在上層外，其余部分有中型布置基本相同，運(yùn)行維護(hù)較便利，易被運(yùn)行人員所接受。這種布置的缺點(diǎn)是檢修上層母線和隔離開關(guān)不便利。半高型布置適用于110—220kV配電裝置，但在110kV配電裝置中應(yīng)用的比較廣泛。

四、屋外GIS配電裝置

6SF全封閉組合電器的全部電器都被密閉在布滿6SF氣體的金屬殼體內(nèi)，不存在觸電的危急，平安性高，且受外界環(huán)境條件的影響小，運(yùn)行的牢靠性高，維護(hù)便利，檢修周期長，占地面積小。6SF全封閉組合電器分三相共箱式和分箱式兩種。110kV電壓級(jí)為三相共箱式，220kV及以上電壓級(jí)為分箱式。

本次設(shè)計(jì)中110kv電壓等級(jí)采納屋外一般中型配電裝置，35kv及10kv電壓等級(jí)采納屋內(nèi)成套式配電裝置,開關(guān)柜型號(hào)為KYN28A-12和JYN-35，JYN1-35。

3變電站的總體分析及主變選擇

3.1變電站的總體狀況分析

該變電站為110kV變電站，110kV、35kV配電裝置均采納屋外半高型布置，110kV側(cè)本期采納單母線接線,遠(yuǎn)期采納單母線斷路器分段接線。本期二回進(jìn)線、一臺(tái)主變；遠(yuǎn)期四回進(jìn)線、兩臺(tái)主變。35kV遠(yuǎn)期出線6回，每臺(tái)變壓器帶3回出線，本期出線3回。依據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃規(guī)模及規(guī)程確定本站35kV本期采納單母線接線，遠(yuǎn)期采納單母線分段接線。10kV遠(yuǎn)景16回電纜出線，每臺(tái)變壓器帶8回出線，本期8回出線。因此本站10kV本期采納單母線接線，遠(yuǎn)期采納單母線分段接線。并且依據(jù)主接線及運(yùn)行方式的要求，選用分層分布式綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。主變壓器及線路控保屏、電度表屏、直流屏、電池屏均布置在主控室內(nèi)。

變電站站址位于湘潭縣射埠鎮(zhèn)白水村，地勢(shì)平坦、進(jìn)出線走廊便于架空線路的引入和引出，因此配電裝置的布置不必考慮特別方式。站址的標(biāo)高海拔71.00m，經(jīng)調(diào)查沒有被洪水浸淹的歷史，不必選用高海拔的電氣設(shè)備。站址位于負(fù)荷中心，交通便利、通訊暢通。有大路經(jīng)過變電站四周，不必過多考慮設(shè)備的運(yùn)輸問題。

圖3-1110kV變電站總平面布置圖

3.2主變壓器容量的選擇

1、主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?～10年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷進(jìn)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、依據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。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)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿意60%（220kV及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿意70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿意全部錯(cuò)誤！未找到引用源。類負(fù)荷IS和大部分錯(cuò)誤！未找到引用源。類負(fù)荷∏S(220kV及以上電壓等級(jí)的變電所，在計(jì)及過負(fù)荷力量后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿意全部錯(cuò)誤！未找到引用源。類負(fù)荷IS和錯(cuò)誤！未找到引用源。類負(fù)荷∏S)，即

∏I+≥--≥-SSSSSNN）和（）（1n)7.06.0(1nmax（4-1）最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算：%)1(cos1

maxtmaxα?+??????=∑=miiiPKS（4-2）

式中，imaxP—各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷；

m—出線回路數(shù)；

i?cos—各出線的自然功率因數(shù)；

tK—同時(shí)系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)打算，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在0.8～0.95之間；

%α—線損率，取5%。

湘潭縣位于湖南中部偏東、湘江下游西岸，北與長沙、望城、寧鄉(xiāng)接界，東與株洲市、縣水陸相連，東南與衡東隔江相望，南與衡山縣接壤，西與韶山、湘鄉(xiāng)、雙峰為鄰。全縣總?cè)丝?8.22萬人，總面積2371平方公里。

湘潭縣高壓供電電源主要為西湖220kV變電站和麥子石220kV變電站。

截止2024年底，湘潭縣地區(qū)共擁有110kV變電站5座，110kV變壓器10臺(tái)，總?cè)萘?92MVA，35kV變電站11座，35kV變壓器21臺(tái)，總?cè)萘?22.55MVA。共擁有35kV線路18條，長度233.703千米。

2024年湘潭縣統(tǒng)調(diào)供電量為8.94億千瓦時(shí),統(tǒng)調(diào)最高負(fù)荷為22.5萬千瓦。

表3-12024年湘潭縣110kV公用變電站狀況一覽表變電站名稱主變臺(tái)數(shù)容量(萬kV安)最大負(fù)荷（萬千瓦）易俗河26.36.0

長嶺26.34.7

石潭25.155.2

留田25.153.4

楠竹山26.36.1

變壓器容量的選擇至關(guān)重要，容量選擇小了，不滿意負(fù)荷增長的要求。容量選擇大了，變壓器空載損耗大，起不到降低損耗、同網(wǎng)同價(jià)的要求。依據(jù)近年來負(fù)荷的增長及增容的必要性，本地區(qū)本期選用一臺(tái)50MVA變壓器。

變壓器型號(hào)的選擇：

1.相數(shù)選擇：變壓器有單相變壓器組和三相變壓器組。在330kv及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。單相變壓器組由三個(gè)單相的變壓器組成，造價(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)用高。只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件的限制時(shí)，才考慮采納單相變壓器組，因此在本次設(shè)計(jì)中采納三相變壓器組。

2.繞組數(shù)選擇：在具有三種電壓等級(jí)的變電所中，假如通過主變各繞組的功率達(dá)到該變壓器容量的15%以上，或在低壓側(cè)雖沒有負(fù)荷，但是在變電所內(nèi)需要裝無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器宜選用三繞組變壓器。

3.繞組連接方式的選擇：變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式必需和系統(tǒng)電壓相位全都，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采納的聯(lián)結(jié)方式有星形和三角形兩種。高壓繞組為星形聯(lián)結(jié)時(shí)，用符號(hào)Y表示，假如將中性點(diǎn)引出則用ＹＮ表示，對(duì)于中＼低壓繞組則用ｙ及ｙｎ表示；高壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)時(shí)，用符號(hào)Ｄ表示，低壓繞組用ｄ表示。三角形聯(lián)結(jié)的繞組可以消退三次諧波的影響，而采納全星形的變壓器用于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)時(shí)，三次諧波沒有通路，將引起正弦波電壓畸變，使電壓的峰值增大，危害變壓器的絕緣，還會(huì)對(duì)通信設(shè)備產(chǎn)生干擾，并對(duì)繼電愛護(hù)整定的精確?????性和靈敏度有影響。

本期工程裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，選用三相自然油循環(huán)自冷三線圈有載調(diào)壓變壓器。

表3-2主變壓器參數(shù)選擇結(jié)果

項(xiàng)目參數(shù)

型式三相三繞組，油浸式有載調(diào)壓

容量50000kVA

額定電壓110±8x1.25%/38.5±2x2.5%/10.5kV

接線組別YNyn0d11

阻抗電壓Uk1-2=10.5%Uk1-3=17.5%Uk2-3=6.5%

冷卻方式自然油循環(huán)自冷（ONAN）

套管TA高壓中性點(diǎn)600/5A

3.3主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇

主變壓器的選擇：再各級(jí)電壓等級(jí)的變電站中，變壓器是主要的電氣設(shè)備之一。其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)是變電站牢靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。特殊是我國當(dāng)前的能源政策是開發(fā)、利用、節(jié)省并重，近期以節(jié)省為主。因此，在確保平安牢靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

在變電站設(shè)計(jì)過程中，一般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，防止其中一臺(tái)消失故障或檢修時(shí)中斷對(duì)用戶的供電。對(duì)110kv及以下的終端或分支變電站，假如只有一個(gè)電源，或變電所的重要負(fù)荷有中、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，對(duì)大型超高壓樞紐變電站，可依據(jù)詳細(xì)狀況裝設(shè)2—4臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量。主變壓器的臺(tái)數(shù)與電壓等級(jí)、接線型式、傳輸容量以及和系統(tǒng)

的聯(lián)系等有親密關(guān)系，本變電站的電壓等級(jí)為110kV，其地位處于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的中間位置，高中壓側(cè)同時(shí)接收和交換功率，為保證供電牢靠性，打算本站遠(yuǎn)期最終選擇設(shè)計(jì)兩臺(tái)主變壓器。

4電氣主接線設(shè)計(jì)

4.1引言

電氣主接線是發(fā)電廠變電站的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運(yùn)行的牢靠性、敏捷性，它的擬定直接關(guān)系著全廠（站）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電愛護(hù)、自動(dòng)裝置和掌握方式的確定，是變電站電氣部分投資大小的打算性因素。

變電站電氣主接線是由變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、避雷器等電氣設(shè)備按肯定挨次連接而成的,電氣主接線的不同形式，直接影響運(yùn)行的牢靠性、敏捷性，并對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電愛護(hù)和掌握方式的擬定等都有打算性的影響。因此電氣主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必需綜合處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較方可。

4.2電氣主接線設(shè)計(jì)的原則和基本要求

4.2.1電氣主接線設(shè)計(jì)的原則

電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際狀況，在保證供電牢靠、調(diào)度敏捷、滿意各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行和維護(hù)的便利，盡可能地節(jié)約投資，就進(jìn)取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與牢靠性，堅(jiān)持牢靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。

電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主體。他與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行牢靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等親密相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電愛護(hù)和掌握方式等都有較大影響。因此，主接線設(shè)計(jì)，必需結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的詳細(xì)狀況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理他們之間的關(guān)系，合理的選擇主接線方案。

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)書或托付書是必不行少的，設(shè)計(jì)的主接線應(yīng)滿意供電牢靠、敏捷、經(jīng)濟(jì)、留有擴(kuò)建和進(jìn)展的余地。

(1)接線方式：對(duì)于變電站的電氣接線，當(dāng)能滿意運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采納斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路—變壓器組或橋型接線等。若能滿意繼電愛護(hù)要求時(shí)，也可采納線路分支接線。在110—220kv配電裝置中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采納橋型接線，當(dāng)出線不超過4回時(shí)，一般采納單母線接線，在樞紐變電站中，當(dāng)110—220kv出線在4回及以上時(shí)，一般采納雙母線接線。在大容量變電站中，為了限制6—10kv出線上的短路電流，一般可采納下列措施：1.變壓器分列運(yùn)行2.在變壓器回路中裝置分裂電抗器。3.采納低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。4.出線上裝設(shè)電抗器。

(2)斷路器的設(shè)置：依據(jù)電氣接線方式，每回線路均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務(wù)。

(3)為正確選擇接線和設(shè)備，必需進(jìn)行逐年各級(jí)電壓最大最小有功和無功電力負(fù)荷的平衡。當(dāng)缺乏足夠的資料時(shí)，可實(shí)行下列數(shù)據(jù)：1.最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的60—70%，如主要農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)則取20—30%；2.負(fù)荷同時(shí)率取0.85—0.9，當(dāng)饋線在三回以下且其中有特大負(fù)荷時(shí)，可取0.95—1；3.功率因數(shù)一般取0.8；

4.線損平均取5%。

4.2.2電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求

現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的、嚴(yán)密的整體，各個(gè)發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必需滿意一下基本要求。

（1）運(yùn)行的牢靠

斷路器檢修時(shí)是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時(shí)，停電數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。

（2）具有肯定的敏捷性

主接線正常運(yùn)行時(shí)可以依據(jù)調(diào)度的要求敏捷的轉(zhuǎn)變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快的推出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間短，影響范圍就最小，并且再檢修時(shí)可以保證檢修人員的平安。

（3）操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)潔、便利

主接線應(yīng)簡(jiǎn)潔清楚、操作便利，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)潔，便于運(yùn)行人員把握。簡(jiǎn)單的接線不但不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡(jiǎn)潔，可能又不能滿意運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或者不必要的停電。

（4）經(jīng)濟(jì)上合理

主接線在保證平安牢靠、操作敏捷便利的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡可能的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。

（5）具有擴(kuò)建的可能性

由于我國工農(nóng)業(yè)的高速進(jìn)展，電力負(fù)荷增加很快，因此，在選擇主接線時(shí)還應(yīng)考慮到具有擴(kuò)建的可能性。

圖4-1110kV變電站一次系統(tǒng)接線圖

4.3電氣主接線設(shè)計(jì)說明

變電站主接線設(shè)計(jì)是依據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇主變壓器的容量的。負(fù)荷調(diào)查統(tǒng)計(jì)出的變電站供電范圍內(nèi)的站有用電設(shè)備的額定容量總和要比實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷大，由于用電設(shè)備實(shí)際負(fù)荷一般小于其額定容量，而且各種用電設(shè)備并非同時(shí)運(yùn)行。用考慮這些因素站計(jì)算出來的負(fù)荷，代替實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷，稱為計(jì)算負(fù)荷。

5短路電流計(jì)算

5.1短路計(jì)算的目的

在變電站的設(shè)計(jì)中，短路計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其計(jì)算的目的主要有以下一個(gè)方面：

（1）電氣主接線的比較

（2）選擇、檢驗(yàn)導(dǎo)體和設(shè)備

（3）在設(shè)計(jì)屋外髙型配電裝置時(shí)，需要按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)的平安距離

（4）在選擇繼電愛護(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)。

為了使所選電氣設(shè)備具有足夠的牢靠性、經(jīng)濟(jì)性、敏捷性并在肯定的時(shí)期內(nèi)滿意電力系統(tǒng)進(jìn)展的需要,應(yīng)對(duì)不同點(diǎn)的短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。

5.2變電站短路電流計(jì)算

在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)峻。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)峻的短路狀態(tài)下也能牢靠工作，因此作為選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。三相短路用文字符號(hào)k表示。在計(jì)算電路圖上，將短路所考慮的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)做有限大容量電源，短路電路也比較簡(jiǎn)潔，因此一般只需采納阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出求等效總阻抗，在換算成計(jì)算電抗，依據(jù)計(jì)算曲線查出短路電流標(biāo)幺值，在換算成出名值。

說明：在變電站的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在選擇和校驗(yàn)電器設(shè)備時(shí)，需要用到短路電流。其中肯定要留意以下幾點(diǎn)：（1）接線方式：計(jì)算短路電流時(shí)式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，即最大運(yùn)行方式。

（2）短路種類：一般按三相短路計(jì)算，在三繞組變壓器回路中單相或兩相接地短路較三相短路嚴(yán)峻時(shí)，則應(yīng)按最嚴(yán)峻的狀況進(jìn)行校驗(yàn)。

（3）短路計(jì)算點(diǎn)的選擇：短路計(jì)算點(diǎn)是指在正常接線方式時(shí)，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)。

本工程短路電流計(jì)算按系統(tǒng)供應(yīng)的遠(yuǎn)景水平年，短路阻抗標(biāo)幺值，其基準(zhǔn)值為：Sj=100MVA，Uj=Ucp。

圖5-1110kV變電站系統(tǒng)短路阻抗圖

圖5-2110kV變電站110kV部分電氣設(shè)備校核圖

圖5-3110kV變電站35kV部分電氣設(shè)備校核圖

圖5-4110kV變電站10kV部分電氣設(shè)備校核圖

圖5-5110kV變電站短路電流計(jì)算結(jié)果圖

6結(jié)論

設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的靈魂。做好設(shè)計(jì)工作，對(duì)工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和建成投產(chǎn)后的運(yùn)行平安牢靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益起著打算性的作用。本次設(shè)計(jì)的是一個(gè)降壓變電所，有三個(gè)電壓等級(jí)，系統(tǒng)供電至110kV母線，35kV和10kV側(cè)無電源。110kV四條線路，兩兩出；35kV最終六回出線；10kV最終16回出