【正文】 資料1 原始資料本站位于蒙城邊緣，供給城市和近郊工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活用電，系新建變電站。電壓等級：110/10kV線路回數(shù)：110kV：2回，備用2回10kV：13回，備用2回 電力系統(tǒng)接線簡圖如下：圖1：電力系統(tǒng)接線簡圖　?。?）變電站性質(zhì)：110kV變電站?！　。?）110kV最終兩回進線四回出線。每回出線輸送容量為15MVA，本期工程2回進線，2回出線?！　。?）10kV出線最終15回，本期13回，備用2回，Tmax=5500 小時，備用總負荷4MW,COS=。（4）根據(jù)當?shù)仉娏ο到y(tǒng)的遠景規(guī)劃，110kV和10kV負荷的具體參數(shù)如下表： 110kV和10kV負荷具體參數(shù)表電壓等級負荷名稱最大穿越功率（MW）最大負荷（MW）負荷組成（%）cosΦTmax　　(h)線長(km)同時率線損近期遠景近期遠景一級二級三級110kVBZ線1015BI線1015備用（一）10備用（二）1010kV市區(qū)一233050185%5%市區(qū)二233050食品廠120404000針織廠120404000棉紡廠一23304055001棉紡廠二印染廠一3354055002印染廠二柴油機廠一230405500柴油機廠二水泥廠225303500機修廠2203030002郊區(qū)變21530備用一23備用二23 設(shè)計任務(wù) （1）變電站電氣主接線的設(shè)計　?。?）主變壓器的選擇　　（3）短路電流的計算　?。?）電氣設(shè)備的選擇（5）配電裝置及電氣總平面設(shè)計（6）防雷保護設(shè)計65山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變壓器選擇2變壓器選擇 （1）繞組連接方式 參考《電力工程電氣設(shè)計手冊》和相應(yīng)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(yīng)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(guān)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(yīng)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(yīng)采用三相變壓器。主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪摵?～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(yīng)當與城市規(guī)劃相結(jié)合，從長遠利益考慮，本站應(yīng)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(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應(yīng)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(yīng)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，其中為變電所最大負荷選擇，即==，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，因此采用式來計算主變?nèi)萘繉ψ冸娝ＷC重要負荷來說是可行的。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(shè)兩臺主變壓器。當裝設(shè)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(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時也增加了配電設(shè)備及用電保護的復(fù)雜性，以及帶來維護和倒閘操作的復(fù)雜化?？紤]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?！　「鶕?jù)變壓器型號的不同,其冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強迫油循環(huán)風(fēng)冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導(dǎo)向油循環(huán)等?！　∮徒岳涫骄褪且杂偷淖匀粚α髯饔脤崃繋У接拖浔诤蜕峁?，然后依靠空氣的對流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒有特制的冷卻設(shè)備。而油浸風(fēng)冷式是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇，利用吹風(fēng)機幫助冷卻。加裝風(fēng)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(fēng)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(fù)回油箱。油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風(fēng)扇吹風(fēng)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(fēng)冷。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線設(shè)計3電氣主接線設(shè)計電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家的經(jīng)濟建設(shè)方針、政策、技術(shù)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(shù)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(shè)備元件和設(shè)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(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號，并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?！　。?）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。　?。?）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)?！　∽冸娝鹘泳€設(shè)計應(yīng)根據(jù)5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應(yīng)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(luò)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)?！　。?）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(yīng)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?！　。?）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?！　。?）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(yīng)負荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求。電器主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同。例如，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(shè)計的基本要求　　主接線設(shè)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(guān)系。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊(電氣一次部分）》中有關(guān)規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)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(shè)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(shè)計的基本要求如下：　　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(shè)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?？赡芤环N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：　?。?）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?！　。?）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?！　。?）變電所全部停電的可能性?！　。?）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。電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)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(yīng)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。（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(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地。設(shè)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。主接線的經(jīng)濟性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾，所以應(yīng)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(yīng)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(guān)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(shè)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(yīng)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(yīng)采取一次設(shè)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(yīng)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。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊(電氣一次部分)》的相關(guān)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(shè)置旁路設(shè)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(shè)專用的旁路斷路器。 110kV側(cè)主接線設(shè)計?。?）初選方案　　因本所初期設(shè)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 ： 單母線分段分段斷路兼作旁路斷路器的接線（2）方案比較單母線分段接線： 　　①當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常母線不間斷供電，不致使重要用戶停電。 ②兩段母線同時發(fā)生故障的機率甚小，可以不予考慮。③在可靠性要求不高時，可使用隔離分段開關(guān)。任一段母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判斷故障后，斷開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。單母線分段帶旁路接線： 　?、偻ㄟ^倒閘操作，可檢修與旁路母線相連的任一回路的出線斷路器而不停電，因固定式斷路器檢修時間較長，不重要負荷停電時間長?！　、谌我怀鼍€斷路器故障時，通過倒閘操作，可在較短時間內(nèi)恢復(fù)對該線路的供電。進線斷路器故障時，不重要負荷停電時間較長。檢修母線時，非檢修段可以照常供