【正文】 大穿越功率（ MW） 最大負荷 （ MW） 負荷組成 （ %） cosΦ Tmax (h) 線長(km) 同時率 線損 近期 遠景 近期 遠景 一級 二級 三級 110kV BZ線 10 15 BI線 10 15 備用（一） 10 備用（二） 10 10 kV 市區(qū)一 2 3 30 50 1 85% 5% 市區(qū)二 2 3 30 50 食品廠 1 20 40 4000 針織廠 1 20 40 8 4000 棉紡廠一 2 3 30 40 5 5500 1 棉紡廠二 印 染廠一 3 35 40 8 5500 2 印染廠二 柴油機廠一 2 30 40 5500 柴油機廠二 水泥廠 2 25 30 3500 機修廠 2 20 30 5 3000 2 郊區(qū)變 2 15 30 備用一 2 3 備用二 2 3 設計任務 （ 1） 變電站電氣主接線的設計 （ 2） 主變壓器的選擇 （ 3） 短路電流的計算 （ 4） 電氣設備的選擇 （ 5）配電裝置及電氣總平面設計 （ 6）防雷保護設計 畢業(yè)設計（論文） 3 2 變壓器選擇 變壓器繞組與調(diào)壓方式的選擇 （ 1）繞組連接方式 參考《電力工程電氣設計手冊》和相應規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有 Y 和△ 型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個繞組是△型的，我國 110kV及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中 性點，所以都需要選擇 NY 的連接方式，而 610kV 側(cè)采用△型的連接方式。故該 110kV 變電站主變應采用的繞組連接方式為： YN， ? 。 （ 2）調(diào)壓方式的確定 變壓器的電壓調(diào)整是用分解開關切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在 +5％ 以內(nèi)，另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達到 +30％ 。對于 110kV 及以下的變壓器，以考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。 由以上知，此變電所的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。 變壓器相數(shù)的選擇 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。當不受運輸條件限制時，在 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電所，均應采用三相變壓器。社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應采用三相變壓器。 變壓器容量和臺數(shù)的選擇 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪摵?5～ 10 年規(guī)劃選擇，并適當考慮遠期 10～15 年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規(guī)劃相結(jié)合，從長遠利益考慮，本站應按近期和遠期總負荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量 在過負荷能力允許時間內(nèi)，應保證用戶的一級和二級負荷。 所以每臺變壓器的額定容量按 mn PS ? ，其中 mP 為變電所最大負荷選擇，即 nS = = 這樣當一臺變壓器停用時，也保證 70%負荷的供電。由于一般電網(wǎng)變電所大約有 25%的非重要負荷，因此采用式 mn PS ? 來計算 主變?nèi)萘?對變電所畢業(yè)設計（論文） 4 保證重要負荷來說是可行的。 通過計算本變電站 可選擇額定容量為 的主變壓器。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，變電站一般裝設兩臺主變壓器。當裝設三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡較復雜，且投資增大，同時也增加了配電設備及用電保護的復雜性，以及帶來維護和倒閘操作的復雜化。考慮到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小，且適用遠期負荷的增長以及擴建，故本變電站選擇兩臺主變壓器完全滿足要求。 變壓器的冷卻方式 根據(jù)變壓器型號的不同 ,其冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)等。 油浸自冷 式就是以油的自然對流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對流傳導將熱量散發(fā)，它沒有特制的冷卻設備。而油浸風冷式是在油浸自冷式的基礎上，在油箱壁或散熱管上加裝風扇，利用吹風機幫助冷卻。加裝風冷后可使變壓器的容量增加 30%～ 35%。強迫油循環(huán)冷卻方式，又分強油風冷和強油水冷兩種。它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻器后再復回油箱。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風扇吹風或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。這種方式若把油的循環(huán)速度比自然對流時提高 3 倍，則變壓器可增加容量 30%。 綜上所述， 110kV 變電 站冷卻方式宜采用強迫油循環(huán)風冷。 畢業(yè)設計（論文） 5 3 電氣主接線設計 電氣主接線設計的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家的經(jīng)濟建設方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術要求的前提下、兼顧運行、維護方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。 電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流，高電壓的網(wǎng)絡，它要求用規(guī)定的設備文字和圖形符號，并按 工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置全部基本組成和連接關系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構，是電力系統(tǒng)結(jié)構網(wǎng)絡的重要組成部分。 主接線的設計原則 （ 1） 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。不論是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。 （ 2） 考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模 變電所主接線設計應根據(jù) 5～ 10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據(jù) 負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式來確定主接線的形式以及所連接的電源數(shù)和出線回數(shù)。 （ 3） 考慮負荷的重要性和分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響 對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需一個電源供電。 （ 4） 考慮主變臺數(shù)對主接線的影響 變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變 電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此對主接線的可靠性、靈活性的要求也比較高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。 （ 5） 考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響 發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電器主接線的設計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同。例如，畢業(yè)設計（論文） 6 當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。 主接線設計的基本要求 主接線 設 計的合理性直接影響電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護、自動控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系。 根據(jù)《 電力工程電氣設計手冊 (電氣一次部分 ） 》 中有關 規(guī)定： “變電所的電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設備特點等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求 ”。 主接線設計的基本要求如下： 可靠性 所謂可靠性是指主接線能可靠的運行工作，以保證對用戶不間斷供電。衡量可靠性 的客觀標準是運行實踐，經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線，優(yōu)先采用。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次設備部分在運行中可靠性的綜合。同時，可靠性不是絕對的而是相對的。可能一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能就不是可靠的。評價主接線方式可靠的標志是： （ 1） 線路、母線 （ 包括母線側(cè)隔離刀閘 ） 等故障或檢修時，停電范圍的大小和停電時間的長短，能否保證對一類、二類負荷的供電。 （ 2） 線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電 。 （ 3） 變電所全部停電的可能性 。 （ 4） 大型機組突然停電，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與后果。 靈活性 電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換，靈活性主要包括以下幾個方面： （ 1） 操作的方便性：電氣主接線應該在滿足可靠性的條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出差錯 。 （ 2） 調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運行時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事故時，要能盡快地切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小， 不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 畢業(yè)設計（論文） 7 （ 3） 擴建的方便性：對將來要擴建的發(fā)電廠，其接線必須具有擴建的方便性。尤其是火電廠，在設計主接線時應留有發(fā)展擴建的余地。設計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮到從初期接線到最終接線的可能和分段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，將來能順利完成過渡方案的實施，使改造工作量最少。 經(jīng)濟性 主接線的經(jīng)濟性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾，所以應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要從以下幾個方面考慮： （ 1） 節(jié)省一 次投資。主接線應簡單清晰，并要適當采取限制短路電流的措施，以節(jié)省開關電器數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。 （ 2） 占地面積少。主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時應注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電站，在可能和允許條件下，應采取一次設計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。 （ 3） 電能損耗少。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應經(jīng)濟合理地選擇變壓器的形式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。 主接線方案的比較和確定 根據(jù)《電力工程電氣設計手冊 (電氣一次部分 )》的相關要求 ， 110kV 配電裝置出線回路數(shù) 4 回時 ， 可 采用單母線分段的接線、雙母線接線、單母線分段帶旁路接線 ，10kV 配電裝置出線回路數(shù) 10 回及以上時， 可 采用單母線分段的接線 和 雙母線接線 ，在采用單母線分段或雙母線的 35～ 110kV 主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路兼作旁路斷路器的接線。當110kV 線路 6 回及以上， 35～ 6kV 線路 8 回及以上時，可以裝設專用的旁路斷路器。 110kV 側(cè)主接線設計 （ 1） 初選 方案 因本所 初期設計 2 回進線 2 回出線，最終 2 回進線 4 回出線 ，故 110kV 變電站電氣主接線 可 采用單母線分段接線或單母線分段帶旁路接線。下面以這兩個方案進行分析比較，確定其主接線的具體形式。 單母線分段接線如圖 所示 ： 畢業(yè)設計（論文） 8 Q S 2Q S 3Q F 2Q S 1B Z 線W Ⅰ備 用 一備 用 二Q F dW ⅡB I 線 圖 單母線分段接線 單母線分段帶旁路接線圖如圖 所示 ： Q S 2Q S 1B Z 線W Ⅰ備 用 一 B I 線備 用 二Q F DQ F 1W ⅡQ S DQ S 3 Q S 4Q S 7W PQ S 5Q S 6 圖 單母線分段 分段斷路兼作旁路斷路器的接線 畢業(yè)設計（論文） 9 （ 2）方案比較 單母線分段接線 ：