【正文】 .......... 24 絕緣子的選擇 ............................................................................. 25 第 6 章 防雷接地設(shè)計(jì) ................................................................................. 27 防雷設(shè)計(jì) ............................................................................................... 27 防雷設(shè)計(jì)原則 ............................................................................ 27 避雷器的選擇 ............................................................................ 27 第 7 章 繼電保護(hù)的配備 ............................................................................ 29 變壓器繼電保護(hù)配置 ........................................................................... 29 第 8 章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 .............................. 33 概述 ....................................................................................................... 33 配電裝置特點(diǎn) ............................................................................ 33 配電裝置類型及應(yīng)用 ................................................................ 33 配電裝置的確定 ................................................................................... 34 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................... 36 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 1 第 1 章 引 言 能源是社會(huì)生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來(lái)越多，在品種及構(gòu)成上也發(fā)生了很大的變化。人類對(duì)能源質(zhì)量也要求越來(lái)越高。電力是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國(guó)家建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點(diǎn)。電能也是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無(wú)形的、不能大量存儲(chǔ)的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同時(shí)瞬間完成的，須隨時(shí)保持功率平衡。要滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界發(fā)展規(guī)律。因此，做好 電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。而變電站在改變或調(diào)整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用。它承擔(dān)著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的責(zé)任。變電站對(duì)電力的生產(chǎn)和分配起到了舉足輕重的作用，學(xué)習(xí)和了解變電站的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行對(duì)電力資源的可持續(xù)發(fā)展墊下了基礎(chǔ)。 220KV 變電站電氣部分設(shè)計(jì)使其對(duì)變電站有了一個(gè)整體的了解。該設(shè)計(jì)包括以下任務(wù)： 主接線的設(shè)計(jì) 主變壓器的選擇 短路計(jì)算 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇 所用電設(shè)計(jì) 防雷接地設(shè)計(jì) 配電裝置設(shè)計(jì) 繼電保護(hù)的配置等。 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 2 第 2 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。 在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相；雙繞組、三繞組；自耦、分列式變壓器等、在選擇變壓器室，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電所的自身特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇主變。 主變壓器的選擇原則 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?5～ 10 年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考 慮遠(yuǎn)期 10～ 20 年的負(fù)荷發(fā)展。 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)確定主變的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮一臺(tái)主變停運(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)，保證用戶的Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)負(fù)荷，對(duì)于一般變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其他變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%～ 80%。 為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺(tái)主變的可能性。 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 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。 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)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。 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。 任務(wù)書已明確指示本所安裝 2 臺(tái) 120MVA 主變壓器。根據(jù)原始資料，兩臺(tái)主變是合理的。待設(shè)計(jì)變電站為大型城市變電站，負(fù)荷較重，又因是城市變電 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 3 站，負(fù)荷較為重要，且為終端變電站。為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變的故障或檢修時(shí)影響供電，變電站一般應(yīng)選擇安裝兩臺(tái)主變。超過(guò)兩臺(tái)主變時(shí)，可靠性雖有所提高，但是出現(xiàn)交叉過(guò)多會(huì)給安裝和運(yùn)行帶來(lái)不便，以及投資增加，配電設(shè)備及用 電保護(hù)的復(fù)雜性，維護(hù)及刀閘操作復(fù)雜化；兩臺(tái)主變同時(shí)故障的幾率較小，使用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，故選擇兩臺(tái)主變互為備用，提高供電可靠性。 主變壓器容量的選擇 （ 1）主變壓器容量一般按變電所建成后 5～ 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期 10～ 20 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)其過(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)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%。 （ 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 。 5 0 3 0 4 0 1 2 0S M V A? ? ? ?總 5 0. 05N0. 25S = 120 M VA??? ? ? ? ?總同 時(shí) 率 取容 量 確 定 ： ｅｅ 主變壓器型式的選擇 選擇主變壓器，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)選用三相變壓器。 （ 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 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 4 定選用三相變壓器、兩臺(tái) 50%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)（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亩嗯_(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。相對(duì)三相變壓器來(lái)說(shuō)，三相變壓器經(jīng)濟(jì)性好、占地少、損耗小。本次變電所位于生荒土地上，地勢(shì)平坦、交通便利，不受制造和運(yùn)輸條件限制，故采用三相變壓器。 在本次設(shè)計(jì)中我們只對(duì)自耦變壓器和三繞組變壓器的綜合性能及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面進(jìn)行比較，選其中的一種：三繞組變壓器（ SFS7120200/220KV）與自耦變壓器（ OSFPS7120200/220）的參數(shù)如下表： 型號(hào) SFS7120200/220KV OSFPS7120200/220KV 容量比 100/100/50 100/100/50 變比 220/121/ 220/121/11 空載電流 (%) 空載損耗（ KW） 133 70 阻抗電壓 高 中 14% 10% 高 低 24% 34% 中 低 8% 22% 短路損耗（ KW） 480 320 價(jià)格（萬(wàn)元 /臺(tái)） 1000 800 綜合投資（萬(wàn)元） 1700 1360 年運(yùn)行費(fèi)用（萬(wàn)元） 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 5 規(guī)程規(guī)定：具有三種電壓等級(jí)的變電所，如各側(cè)的功率均達(dá)到主變壓器額定容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但 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 [5]；符合上述條件，同時(shí)高中壓側(cè)又均為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)時(shí)，在降壓變電所應(yīng)優(yōu)先采用自耦變壓器。 同容量的 自耦變壓器 與普通變壓器相比，不但尺寸小 、材料消耗小、造價(jià)低， 而且 損耗小、阻抗小、 效率高，并且變壓器容量越大，電壓越高．這個(gè)優(yōu)點(diǎn)就越加突出。 而且還能擴(kuò)大變壓器極限制造容量，便于安裝和運(yùn)輸。 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展、電壓等級(jí)的提高和輸送容量的增大， 自耦變壓器 由于其容量大、損耗小、造價(jià)低而得到廣泛應(yīng)用。 三繞組變壓器：價(jià)格介于自耦變壓器和分裂變壓器之間，安裝以及調(diào) 試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求，又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無(wú)激勵(lì)磁耦調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)，供電可靠性高。 綜上比較，雖然三繞組變壓器在綜合投資、運(yùn)行費(fèi)用上比自耦變壓器多，但是本次設(shè)計(jì)的變電所的原始資料看，電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍較大，適合用三繞組變壓器，而且 Ⅰ、 Ⅱ 類用戶站絕大部分，所以在電壓波動(dòng)范圍大并要保證供電可靠地情況下適合用 三繞組變壓器作為主變。 主變壓器中性點(diǎn)接地方式 主要有直接接地、經(jīng)消弧線圈接地和不接地三種方式。主變中性點(diǎn)接地方式涉及到供電可靠性、過(guò)電壓與絕緣配合 、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置正確動(dòng)作、通訊干擾、系統(tǒng)穩(wěn)定等一系列問(wèn)題，所以電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)比較復(fù)雜的綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。通常按以下原則： 主變的 110KV~500KV 側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方式 自耦變壓器必須用在高中壓側(cè)是直接接地的系統(tǒng)； 普通變壓器采用中性點(diǎn)通過(guò)隔離開關(guān)接地的方式； 選擇接地點(diǎn)適應(yīng)保證在任何故障形勢(shì)下都不會(huì)使電網(wǎng)解列成為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。 主變壓器 6KV~35KV 側(cè)采用中性點(diǎn)不接地方式 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 6 在 6KV~10KV 電網(wǎng)中，當(dāng)單相接地電流大于 30A，或在 20~63KV 電網(wǎng)中，當(dāng)單相接地電流大于 10KA 時(shí)，中性點(diǎn)應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地。如果兩臺(tái)變壓器合用一臺(tái)消弧線圈時(shí)，應(yīng)經(jīng)隔離開關(guān)分別與變壓器中性點(diǎn)相連，運(yùn)行時(shí)，只合其中一組隔離開關(guān)。 綜上所述，本所變壓器 220KV/110KV 側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地， 10KV 側(cè)采用中性點(diǎn)不接地方式。 主變壓器選擇結(jié)果 查《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)：電氣一次部分》，選定變壓器的容量為120MVA。 由于升壓變壓器有兩個(gè)電壓等級(jí)，所以這里選擇三繞組變壓器，查《大型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)》選定主變型號(hào)為： 三繞組變壓器（ SFS7120200/220KV） 主要技術(shù)參數(shù)如下： 額定容量 ： 120200（ KVA） 容量比： 100/100/50 額定電壓：高壓 — 220177。 2 % ；中壓 — 121； 低壓 — （ KV） 連接組標(biāo)號(hào)： YN/yn0/d11 空載電流 (%)： 空載損耗： 133 所以一次性選擇兩臺(tái) SFPS7180000/220 型變壓器為主變。 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 7 第 3 章 電氣主接線的設(shè)計(jì) 主接線的基本要求 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)的主題。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都 有較大的影響。因此，主接線設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案。 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)為依據(jù)，以