【正文】 主母線的支持絕緣子及穿墻套管。4） 選擇限流電抗器〔如有必要裝設〕及10kV最大一回負荷的出線電纜。5） 選擇10kV主母線電壓互感器。6）。選擇10kV出線電流互感器。電氣設備配置1） 各電壓等級電壓互感器配置2） 各回路電流互感器配置3） 各電壓等級避雷器配置所用電設計1） 根據(jù)要求計算所用電負荷2） 選擇所用變壓器型式、臺數(shù)、及容量3） 設計所用電接線主變壓器保護設計，35kV和110kV側出線主保護設計54第二章 電氣主接線設計 主變壓器選擇變壓器的基本工作原理就是電磁感應原理。變壓器的一次繞組接通交流電源，在繞組內(nèi)流過交變電流產(chǎn)生磁動勢，在磁動勢的作用下，鐵芯中產(chǎn)生交變磁通φ，即一次繞主從電源吸取電能轉變成磁能，在閉合的鐵芯中一次繞組、二次繞組同時切割磁力線，由于電磁感應作用，分別在一、二次繞組上產(chǎn)生感應電動勢E1和E2。如此是將二次繞組與外電路負荷接通，在二次繞組感應電動勢作用下，便有電流通過負載，鐵芯中的磁能又轉變成電能。變壓器在傳遞電能的過程中，鐵芯中的交變磁場通過一、二次繞組每一線匝中都產(chǎn)生相同的感應電動勢，變壓器一二次繞組的匝數(shù)不同，所產(chǎn)生的感應電動勢也不同，這就是變壓器變換交流電壓、電流的原理。圖21 變壓器原理圖一、主變壓器容量的選擇原則按電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃選擇主要變壓器容量 主變壓器容量一般按變電所造成后5～10年的發(fā)展規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10～20年的符合發(fā)展。對于城市郊區(qū)變電所，選擇的主變壓器容量應與城市發(fā)展規(guī)劃相結合。一般應采用負荷平衡法選擇變電所主變壓器的容量。按電壓等級選擇主變壓器容量變電所主變壓器容量選擇的一般原則為電壓等級高，變電所密度低，主變壓器的容量就要選擇大些。電壓等級低、變電所密度高，一般變壓器的容量可選擇小些。根據(jù)變電所負荷性質(zhì)和電網(wǎng)結構來選擇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時，在允許時間內(nèi)應保證用戶的一級和二級負荷；對于一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部符合的70﹪～80﹪。同級電壓的單臺變壓器容量的級別、。、40MVA及50MVA三種。220KV變電所單臺主變壓器容量一般選用120KV、180MVA兩種規(guī)格。按容載比確定主變壓器的容量變電容載比即電網(wǎng)變電所主變壓器容量（KVA），在滿足供電可靠性基礎上與對應的王宮最大負荷（KW）之比值。國家《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設計導則》中規(guī)定，電網(wǎng)變電容載比一般為220KV電網(wǎng)：～35～110KV電網(wǎng)：～二、主變壓器臺數(shù)的選擇原則變電所供電可靠性的選擇35～220KV變電所一般應配置兩臺或以上變壓器，當一臺變壓器退運時，其負荷自動轉移至正常運行的變壓器，此時變壓器的負荷不應超過其短時允許的過載容量，以及通過電網(wǎng)操作將變壓器的過載部分轉移至沖壓電網(wǎng)。符合這種要求的變壓器運行率可用下式計算，即 (21)—變壓器運行率—變壓器短時的允許過載率—變壓器臺數(shù) —單位變壓器額定容量當取變壓器過載率，過載時間，則按上式計算變壓器的運行率為時，（近似值）；時，（近似值）；時，（近似值）；110KV變電所主變壓器臺數(shù)的選擇110KV變電所，一般安裝3，建設規(guī)模本期建設可安裝1臺，發(fā)展時安裝2臺，最終安裝3臺。三、本設計主變壓器的選擇綜上所訴本設計最終規(guī)模采用3臺50MVA容量變壓器，目前選擇2臺SFSZ9—400000/110型變壓器；變壓器參數(shù)如下：高壓：中壓：低壓：聯(lián)結組別：空載損耗：負載損耗：空載電流：短路阻抗：，校驗根據(jù)該地區(qū)用電負荷特點，擬建設110/35/10KV變電所一座，選用SFSZ9—40000/110主變壓器2臺。主變壓器總容量為80000KVA。變電所的容載比為 根據(jù)國家《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設計導則》中規(guī)定，電網(wǎng)變電容載比一般為35～110KV電網(wǎng)：～，則滿足要求。計算變壓器的運行率，可見該變電所當一臺主變壓器停運時 ，能滿足主要用電負荷的供電。中性點接地方式110KV采用中性點直接接地方式。主變壓器中性點經(jīng)隔離開關直接接地，以便于系統(tǒng)靈活選擇接地點。10KV采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。單相接地允許帶故障運行2小時，供電連續(xù)性好。無功補償無功補償應根據(jù)就地平衡和便于調(diào)整電壓的原則進行配置，采用集中補償?shù)姆绞?，集中安裝在變電所內(nèi)有利于控制電壓水平。向電網(wǎng)提供可調(diào)節(jié)的容性無功。以補償多余的感性無功，減少電網(wǎng)有功損耗和提高電壓。為提高電網(wǎng)的經(jīng)濟運行水平，根據(jù)無功補償?shù)幕驹瓌t，在10KV每段母線上各接一組由開關投切的分檔投切并聯(lián)電容器成套裝置，供調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無功負荷。要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計算各側的負荷，包括站用電負荷（動力負荷和照明負荷）、10kVφ負荷、35kV負荷和110kV側負荷。由公式 (22) ——某電壓等級的計算負荷 ——同時系數(shù)（、） ——該電壓等級電網(wǎng)的線損率，一般取5%——各用戶的負荷和功率因數(shù)站用負荷計算10kV負荷計算35kV負荷計算110kV負荷計算考慮到5年左右的負荷發(fā)展，給出的負荷增長率為5%；其中負荷曲線及負荷構成認為不變。對于本變電所，應考慮只有一臺變壓器運行時，保證對一級，二級負荷的供電，或者保證總負荷70%~80%部分的供電。這種保證是考慮了變壓器正常過負荷能力的。本變電所考慮只有一臺變壓器運行時保證總負荷的80%部分的供電，*=，由標準變壓器額定容量，選額定容量為10000KVA的兩臺主變壓器并列運行。變壓器相數(shù)：除了超高壓的一些變壓器以外，變壓器一般選擇三相產(chǎn)品。繞組及連接方式：本變電所供電用戶有35KV、10KV兩個電壓等級，需采取三繞組變壓器。繞組連接方式有Y、△兩種，我國變壓器110KV繞組均采用Y0連接。35KV系統(tǒng)在中性點裝設消弧線圈，故需采取Y連接，引出中性點。10KV繞組采用△連接。變壓器阻抗的確定：變壓器阻抗即指繞組間的漏抗,其數(shù)值大小主要取決于結構和材料。從穩(wěn)定和供電電壓質(zhì)量考慮，希望阻抗比較小。而阻抗小會使短路電流增加。因此，變壓器阻抗的確定必須從系統(tǒng)穩(wěn)定、功率流向、無功、保護、調(diào)壓等諸多方面進行綜合考慮。就當前變壓器制造工藝來說，降壓變壓器低壓、中壓、高壓三個繞組一般自鐵心向外依次排列，因此高、低壓繞組之間的阻抗也就最大。變壓器調(diào)壓方式的確定：本變電所負荷變動比較大，為了保證供電可靠性及電壓質(zhì)量，擬選用有載調(diào)壓變壓器，調(diào)壓繞組為110KV繞組，35KV側無載調(diào)壓。變壓器的冷卻方式：以往110KV變壓器往往采取風冷方式解決散熱問題，而近年來，片式散熱器大量應用，取代管式散熱器成為主流，散熱效果顯著改善，故可以采用自冷方式，簡化了變壓器輔助系統(tǒng)的設計、安裝與維護。綜上所述，本設計選擇兩臺主變壓器，型號SFSZ710000/110。相關參數(shù)如下：表21 110KV變電站主變參數(shù)負載損耗額定電壓（kV）空載損耗 （kW）空載電流（%）連接組號短路阻抗HV~MVMV~LVHV~LV189KWYNynoD11%%%S F S Z 710000/110 高壓繞組額定電壓等級：110kV 額定容量：10000KVA 性能水平代號 有載調(diào)壓方式 繞組數(shù)：三繞組 冷卻方式：風冷 相數(shù)：三相中性點接地方式：變壓器中性點的接地方式是由電網(wǎng)中性點的接地方式?jīng)Q定的。我國35KV及以下電壓等級的電網(wǎng)一般采取中性點不接地方式運行，這是因為中性點不接地時若發(fā)生單相接地故障，故障線路的非接地相電壓升高為線電壓，但系統(tǒng)仍可以維持對用戶正常供電，提高了供電可靠性。但對于110KV等較高電壓的系統(tǒng)，為了使相絕緣承受線電壓而增加的設備投資很大，超過了單相接地維持供電所能帶來的效益。且110KV及以上系統(tǒng)如采取中性點不接地，受到接地電弧過電壓的威脅較較低電壓等級的系統(tǒng)要大。因此我國110KV電網(wǎng)采取中性點直接接地方式，而35KV及以下一般采取不接地方式。在本設計中，兩臺主變的110KV中性點均經(jīng)接地專用隔離開關接地。經(jīng)隔離開關接地是為了便于運行調(diào)度靈活選擇接地點，控制零序網(wǎng)絡的結構。主變35KV中性點不直接接地，但出于限制電弧接地過電壓等考慮，在35KV系統(tǒng)單相接地時的接地電流大于10A時，應裝設消弧線圈進行補償。主變10KV為三角形接線，無中性點。10KV電網(wǎng)中性點不接地，這兩者是吻合的 電氣主接線的要求現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務。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、變電站主接線必須滿足以下基本要求。根據(jù)變電所的性質(zhì)和所在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對變電所的主接線可靠性宜提出不同的要求。主接線的可靠性是接線方式一次、二次設備可靠性的綜合。對主接線可靠性可以作定量的計算，但需要各種設備的可靠性指標、各級線路、母線故障率等原始依據(jù)。一般情況下，在主接線設計時缺乏準確的可靠性計算所需的原始資料，而且計算方法各異，也不成熟，故通常不作定量計算，及時進行了可靠性計算，其結果也只做參考。通常采用定性分析來比較各種接線的可靠性，一般比較以下幾項：（1）斷路器停電檢修時，對供電的影響程度。（2）進線或出線回路故障，斷路器拒動時，停電范圍和停電時間。（3）母線故障或母線檢修時，停電范圍和停電時間。（4）母線聯(lián)絡斷線器或母線分段斷路器故障的停電范圍和停電時間；（5）全停的機率。主接線的靈活性主要體現(xiàn)在正常運行或故障情況下都能迅速改變接線方式，具體情況如下：（1）滿足調(diào)度正常操作靈活的要求，調(diào)度員根據(jù)系統(tǒng)正常運行的需要，能方便、靈活地切除或投入線路、變壓器或無功補償裝置，是電力系統(tǒng)處于最經(jīng)濟、最安全的運行狀態(tài)。（2）滿足輸電線路、變壓器、開關設備停電檢修或設備更換方便靈活的要求。設備停電檢修引起的操作，包括本站內(nèi)的設備檢修和系統(tǒng)相關的廠、站設備檢修引起的站內(nèi)的操作是否方便靈活。（3）滿足接線過度靈活。一般變電所都是分期建設的，從初期接線到最終接線的形成，中間要經(jīng)過多次擴建。主接線設計要考慮接線過渡過程中停電范圍最少，停電時間最短，一次、二次設備接線的改動最少，設備的搬遷最少或不進行搬遷。（4）滿足處理事故的靈活性。變電所內(nèi)部或系統(tǒng)發(fā)生故障后，能迅速地隔離故障部分，盡快恢復供電操作的方便和靈活性，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。經(jīng)濟性是滿足接線可靠性、靈活性要求前提下，盡可能地減少與接線方式有關的投資。主要內(nèi)容如下：（1） 采用簡單的接線方式，少用設備，節(jié)省設備上的投資。在投產(chǎn)初期回路數(shù)較少時，更有條件采用設備用量較少的的簡化接線。能緩裝的設備，不提前采購裝設。（2） 在設備形式和額定參數(shù)的選擇上，要結合工程情況恰到好處，避免以大代小，以高代低。（3） 在選擇接線時，要考慮到設備布置的占地面積大小，要力求減少占地，節(jié)省配電裝置征地的費用。變電所電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性是一個綜合概念，不能單獨強調(diào)其中的某一種特性，也不能忽略其中一種特性。但根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對變電所電氣主接線的性能要求也有不同的側重。 各種接線形式及特點圖22 線路變壓器電氣主接線形式形式是一臺變壓器與一條線路構成一個接線單元。優(yōu)點：變壓器—線路組接線是最簡單的接線方式，設備最少、高壓配電裝置簡單、占地面積小、本回路故障對其他回路沒有影響。缺點：可靠性不高；線路故障或檢修時，變壓器停運；變壓器故障或檢修時，線路停運。圖23 雙斷路器橋型接線原理當有兩個變壓器—線路接線的回路時，在其中加一連橋，則成為橋型接線。優(yōu)點：內(nèi)橋的優(yōu)點是連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側，線路的投入和切除比較方便，當線路發(fā)生故障時，僅線路斷路器都斷開，不影響其他回路的運行。外橋的優(yōu)點外橋接線只能用于線路短、檢修和故障少的線路中。在變電所中有穿越功率經(jīng)過時也采用外僑。缺點：內(nèi)橋的缺點當變壓器發(fā)生故障時，與該臺變壓器相連的兩臺斷路器都斷開，從而影響了一回未發(fā)生故障線路的運行。外橋的缺點當線路發(fā)生故障時需動作與之相連的兩臺斷路器，從而影響一臺為發(fā)生故障的變壓器的運行。圖24 雙電源供電單母線接線方式單母線接線是一條匯流母線，電源線和負荷線均通過一臺斷路器接到母線上。優(yōu)點：接線簡單、清晰，采用設備少、造價低、操作方便、擴建容易。缺點：可靠性不高，擔任一連接元件故障，斷路器拒動或母線故障，將造成整個配電裝置全停，母線或母線隔離開關檢修，整個配電裝置亦將全停。圖25 單母線分段接線方式單母線分段用斷路器將母線分段，分段后母線和母線隔離開關可分段輪流檢修。優(yōu)點：這種接線形式簡單、清晰，采用設備少，操作方便、擴建容易，可靠性高。缺點：當分段斷路器故障時，整個配電裝置會全停母線和母線隔離開關檢修時，該段母線上連接的元件都要在檢修期內(nèi)停電。圖26 雙母線不分段接線方式這種接線形式每一元件通過一臺斷路器和兩組隔離開關連接到兩組母線上，兩組母線通過聯(lián)絡斷路器連接。優(yōu)點：靈活性可靠性高，運行和調(diào)度靈活，擴建方便。缺點：增加一條母線和母線隔離開關，增加了設備及相應的構支架，加大了配電裝置的占地和工程投資；母線和母線隔離開關