【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?cái)?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(jìn)線四回出線。每回出線輸送容量為15MVA，本期工程2回進(jìn)線，2回出線?！　。?）10kV出線最終15回，本期13回，備用2回，Tmax=5500 小時(shí)，備用總負(fù)荷4MW,COS=。（4）根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃，110kV和10kV負(fù)荷的具體參數(shù)如下表： 110kV和10kV負(fù)荷具體參數(shù)表電壓等級負(fù)荷名稱最大穿越功率（MW）最大負(fù)荷（MW）負(fù)荷組成（%）cosΦTmax　　(h)線長(km)同時(shí)率線損近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)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(jī)廠一230405500柴油機(jī)廠二水泥廠225303500機(jī)修廠2203030002郊區(qū)變21530備用一23備用二23 設(shè)計(jì)任務(wù) （1）變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)　?。?）主變壓器的選擇　　（3）短路電流的計(jì)算　?。?）電氣設(shè)備的選擇（5）配電裝置及電氣總平面設(shè)計(jì)（6）防雷保護(hù)設(shè)計(jì)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(jì)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(yùn)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(gè)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5％以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)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(yùn)輸條件等因素。當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。社會(huì)日新月異，在今天科技已十分進(jìn)步，變壓器的制造、運(yùn)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?fù)荷5～10年規(guī)劃選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～15年的負(fù)荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，從長遠(yuǎn)利益考慮，本站應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)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(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷。所以每臺(tái)變壓器的額定容量按，其中為變電所最大負(fù)荷選擇，即==，也保證70%負(fù)荷的供電。由于一般電網(wǎng)變電所大約有25%的非重要負(fù)荷，因此采用式來計(jì)算主變?nèi)萘繉ψ冸娝ＷC重要負(fù)荷來說是可行的。為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電站一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，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(shí)也增加了配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來維護(hù)和倒閘操作的復(fù)雜化。考慮到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小，且適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴(kuò)建，故本變電站選擇兩臺(tái)主變壓器完全滿足要求。　　根據(jù)變壓器型號的不同,其冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)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(jī)幫助冷卻。加裝風(fēng)冷后可使變壓器的容量增加30%～35%。強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式，又分強(qiáng)油風(fēng)冷和強(qiáng)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(shí)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(qiáng)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(jì)3電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)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)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下、兼顧運(yùn)行、維護(hù)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(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、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(qiáng)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(xì)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(jì)性的要求也不同?！　。?）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)?！　∽冸娝鹘泳€設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)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(yùn)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?cái)?shù)?！　。?）考慮負(fù)荷的重要性和分級和出線回?cái)?shù)多少對主接線的影響　　對一級負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級負(fù)荷不間斷供電；對二級負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級負(fù)荷供電。三級負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電?！　。?）考慮主變臺(tái)數(shù)對主接線的影響　　變電所主變的容量和臺(tái)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(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電器主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不同。例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)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(jì)的基本要求　　主接線設(shè)計(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動(dòng)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(jì)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(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求”。主接線設(shè)計(jì)的基本要求如下：　　所謂可靠性是指主接線能可靠的運(yùn)行工作，以保證對用戶不間斷供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，經(jīng)過長期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，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(yùn)行中可靠性的綜合。同時(shí)，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(jià)主接線方式可靠的標(biāo)志是：　?。?）線路、母線（包括母線側(cè)隔離刀閘）等故障或檢修時(shí)，停電范圍的大小和停電時(shí)間的長短，能否保證對一類、二類負(fù)荷的供電?！　。?）線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)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(jī)組突然停電，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與后果。電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，靈活性主要包括以下幾個(gè)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(yùn)行人員掌握，不致在操作過程中出差錯(cuò)。 （2）調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運(yùn)行方式，并且在發(fā)生事故時(shí)，要能盡快地切除故障，使停電時(shí)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(yùn)行。（3）擴(kuò)建的方便性：對將來要擴(kuò)建的發(fā)電廠，其接線必須具有擴(kuò)建的方便性。尤其是火電廠，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮最終接線的實(shí)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(shí)間最短的情況下，將來能順利完成過渡方案的實(shí)施，使改造工作量最少。主接線的經(jīng)濟(jì)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(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)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(dāng)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(jià)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(jì)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(shí)應(yīng)注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)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(jì)，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)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(jì)合理地選擇變壓器的形式、容量和臺(tái)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(jì)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(shí)，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(shí)，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(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)有旁路母線時(shí)，首先宜采用分段斷路兼作旁路斷路器的接線。當(dāng)110kV線路6回及以上，35～6kV線路8回及以上時(shí)，可以裝設(shè)專用的旁路斷路器。 110kV側(cè)主接線設(shè)計(jì)?。?）初選方案　　因本所初期設(shè)計(jì)2回進(jìn)線2回出線，最終2回進(jìn)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(gè)方案進(jìn)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： 　?、佼?dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)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(shí)發(fā)生故障的機(jī)率甚小，可以不予考慮。③在可靠性要求不高時(shí)，可使用隔離分段開關(guān)。任一段母線故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)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(shí)間較長，不重要負(fù)荷停電時(shí)間長?！　、谌我怀鼍€斷路器故障時(shí)，通過倒閘操作，可在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)對該線路的供電。進(jìn)線斷路器故障時(shí)，不重要負(fù)荷停電時(shí)間較長。檢修母線時(shí)，非檢修段可以照常供