【正文】 可能在同一時(shí)刻出現(xiàn)，一般同時(shí)率大小與電力用戶(hù)多少、各用戶(hù)的用電特點(diǎn)有關(guān)。對(duì)所建變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用和用戶(hù)的分析，變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為以下幾類(lèi)：（1） 樞紐變電所：位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)的高壓和中壓的幾個(gè)部分，匯集多個(gè)電源，電壓為330500kv的變電所，成為樞紐變電所。全所停電后，將引起系統(tǒng)的癱瘓。（2） 中間變電所：高壓側(cè)以交流潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或是長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路分段，一般匯集23個(gè)電源，電壓為220330kv，同時(shí)降壓供當(dāng)?shù)厥褂茫@樣的變電所主要起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電所。全所停電后將引起區(qū)電網(wǎng)瓦解。（3） 地區(qū)變電所：高壓側(cè)一般為110220kv，向當(dāng)?shù)赜脩?hù)供電為主的變電所，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。（4） 終端變電所：在輸電線(xiàn)路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)多為110kv經(jīng)降壓后直接向用戶(hù)供電的變電所。全所停電后僅使用戶(hù)中斷供電。 本文設(shè)計(jì)總結(jié)本次設(shè)計(jì)包括電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)、變壓器選擇說(shuō)明、短路電流計(jì)算說(shuō)明、電氣設(shè)備選擇說(shuō)明、配電裝置設(shè)計(jì)、電氣總平面布置和防雷保護(hù)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)包括變壓器選擇、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)。同時(shí)在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，初步體現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)的精髓內(nèi)容，如根據(jù)規(guī)程選擇方案，用對(duì)比的方法對(duì)方案評(píng)價(jià)等。教會(huì)了我們?cè)诠こ讨羞\(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，鍛煉了我們用實(shí)際工程的思維方法去分析和解決問(wèn)題的能力。第 2 章 背景材料分析及主變的選擇由背景資料知，新建變電站位于市工業(yè)區(qū)，臨近負(fù)荷中心，用于工業(yè)和城市生活用電。且該新建變電站有110kv及10kv兩個(gè)電壓等級(jí)，110kv有兩回線(xiàn)路，10kv有十回線(xiàn)路，可知該變電所為一地區(qū)變電所。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》的要求，并結(jié)合本變電站的具體情況及相關(guān)要求，選用兩臺(tái)同樣型號(hào)的無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓的兩繞組變壓器。 主變?nèi)萘康拇_定主變壓器容量應(yīng)根據(jù)510年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。對(duì)重要變動(dòng)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)及過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿(mǎn)足Ⅰ類(lèi)及Ⅱ類(lèi)負(fù)荷的供電。對(duì)于裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量Sn通常按下式進(jìn)行初選：Sn=Simp式中：Simp—變電所全部重要負(fù)荷容量變電所某一級(jí)電壓的最大計(jì)算負(fù)荷為：Smax=Kt∑Pmax(1+α)/cosα式中Kt—同時(shí)率； Pmax、cosα各用戶(hù)的最大有功和功率因數(shù)α—該電壓級(jí)電網(wǎng)的線(xiàn)損率計(jì)算如下：Pimp=*80%+2*75%+6*80%+2*80%+3*40%+*80%+*70%+*50%= Simp=**（1+5%）/= 考慮到同一重要負(fù)荷不在同一時(shí)刻出現(xiàn)，應(yīng)考慮同時(shí)率Kt= 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 為保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以免一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)中斷供電。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(xiàn)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(lái)維護(hù)和倒閘操作的復(fù)雜化?？紤]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(zhǎng)以及擴(kuò)建，故本變電站選擇兩臺(tái)主變壓器完全滿(mǎn)足要求?？紤]近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃，經(jīng)上述分析，擬選用SF740000/110型變壓器。 變壓器相數(shù)的選擇（1）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。（2）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?wèn)題，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。 主變繞組數(shù)量的選擇 對(duì)接入負(fù)荷中心具有直接從高壓降為低壓供電的變電所，為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)和避免重復(fù)容量，一般采用雙繞組變壓器。 主變繞組與調(diào)壓方式的選擇 繞組連接方式參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》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，我國(guó)110kv級(jí)以上的電壓變壓器繞組都采用“Y”連接，35kv及以下電壓等級(jí)，變壓器都采用“YΔ”連接，故選擇YN，D11連接。 調(diào)壓方式的確定變壓器的電壓調(diào)整是用分解開(kāi)關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱(chēng)為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在+5％以?xún)?nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換，稱(chēng)為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)到+30％。對(duì)于110kV及以下的變壓器，以考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。根據(jù)電壓允許波動(dòng)范圍為5%以?xún)?nèi)，結(jié)合本站實(shí)際選擇兩臺(tái)同樣型號(hào)的雙繞組無(wú)勵(lì)磁電力變壓器SF740000/110。表21 SF740000/110變壓器參數(shù)變壓器型號(hào)空載損耗（KW）負(fù)載損耗（KW）空載電流（%）阻抗電壓（%）SF740000/11046 174第 3 章 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 電氣主接線(xiàn)是發(fā)電廠、變電站的設(shè)計(jì)主體。采用何種形式的接線(xiàn)，與電力系統(tǒng)原始資料，發(fā)電廠、變電站本身的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定都有較大的影響。因此，主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析，正確地處理好各方面的關(guān)系，合理地選擇主接線(xiàn)方案。 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本原則:電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)以設(shè)計(jì)任務(wù)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、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(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)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。主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求：在設(shè)計(jì)主接線(xiàn)時(shí)，應(yīng)使其滿(mǎn)足供電可靠、運(yùn)行靈活和經(jīng)濟(jì)等項(xiàng)基本要求。（1） 可靠性 所謂可靠性是指主接線(xiàn)能可靠的運(yùn)行工作，以保證對(duì)用戶(hù)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(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線(xiàn)，優(yōu)先采用。主接線(xiàn)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(duì)的而是相對(duì)的?？赡芤环N主接線(xiàn)對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)另一些變電所可能就不是可靠的。評(píng)價(jià)主接線(xiàn)方式可靠的標(biāo)志是：　　 1）線(xiàn)路、母線(xiàn)（包括母線(xiàn)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(zhǎng)短，能否保證對(duì)一類(lèi)、二類(lèi)負(fù)荷的供電?！　? 2）線(xiàn)路、斷路器、母線(xiàn)故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線(xiàn)路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶(hù)的供電?！　? 3）變電所全部停電的可能性。4） 大型機(jī)組突然停電，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與后果。（2）靈活性1)調(diào)度靈活，操作簡(jiǎn)便：應(yīng)能；靈活地投入（或切除）某些機(jī)組、變壓器或線(xiàn)路，調(diào)配電源和負(fù)荷，能滿(mǎn)足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求；2)檢修安全：應(yīng)能方便地停運(yùn)斷路器、母線(xiàn)及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行及對(duì)用戶(hù)的供電；3)擴(kuò)建方便：應(yīng)能容易地從初期過(guò)渡到最終接線(xiàn)，使在擴(kuò)建過(guò)渡時(shí)，一次和二次設(shè)備等所需的改造最少。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮最終接線(xiàn)的實(shí)現(xiàn)，還要考慮到從初期接線(xiàn)到最終接線(xiàn)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(lái)能順利完成過(guò)渡方案的實(shí)施，使改造工作量最少。（3） 經(jīng)濟(jì)性1)投資?。褐鹘泳€(xiàn)應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護(hù)方式不過(guò)于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當(dāng)限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電器設(shè)備；2)占地面積少：電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線(xiàn)、絕緣子及安裝費(fèi)用；3)電能損耗少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。 110kv側(cè)接線(xiàn) 這里主要介紹有匯流母線(xiàn)接線(xiàn)中的單母線(xiàn)接線(xiàn)、單母分段接線(xiàn)和無(wú)匯流母線(xiàn)的橋型接線(xiàn)。單母線(xiàn)接線(xiàn)具有簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、投資小、運(yùn)行操作方，且有利于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)。但可靠性、靈活性較差，這種接線(xiàn)只適用于6220KV系統(tǒng)中只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變壓器，且出線(xiàn)回路數(shù)又不多的中、小型發(fā)電廠或變電所，它不能滿(mǎn)足一、二類(lèi)用戶(hù)的要求。如圖31：?jiǎn)文阜侄谓泳€(xiàn)對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩回饋線(xiàn)回路，由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一段母線(xiàn)發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線(xiàn)不間斷供電，不致使重要用戶(hù)停電。這種接線(xiàn)廣泛用于中小容量發(fā)電廠的610KV接線(xiàn)和6220KV變電所中。如圖32： 圖31 單母線(xiàn)接線(xiàn)圖 圖32 單母線(xiàn)分段接線(xiàn) 橋型接線(xiàn)的特點(diǎn)：一般當(dāng)只有兩臺(tái)變壓器和兩條輸電線(xiàn)路時(shí)，采用橋型接線(xiàn)。高壓斷路器數(shù)量少，是比較經(jīng)濟(jì)的接線(xiàn)，四個(gè)元件只需要三臺(tái)斷路器，線(xiàn)路的投入和切除操作方便，線(xiàn)路故障是僅將故障線(xiàn)路斷路器斷開(kāi)，其它線(xiàn)路和變壓器不受影響?，F(xiàn)將內(nèi)橋接線(xiàn)和外橋接線(xiàn)作以比較。（1）內(nèi)橋優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)元件只需要三臺(tái)斷路器缺點(diǎn)：1）變壓器切除投入較復(fù)雜，需操作兩臺(tái)斷路器并影響一回路暫時(shí)停電。2) 連接橋斷路器檢修時(shí)兩個(gè)回路需解列運(yùn)行。3）出現(xiàn)斷路器檢修時(shí)，出線(xiàn)在此期間停運(yùn)。適用范圍：容量較小的發(fā)電廠或變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線(xiàn)路較長(zhǎng)、故障率較高。如圖33：（2）外橋優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)元件只需要三臺(tái)斷路器缺點(diǎn)：1）線(xiàn)路切除投入較復(fù)雜，需要操作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)變壓器暫時(shí)停運(yùn)； 2) 連接橋斷路器檢修時(shí)兩個(gè)回路需解列運(yùn)行； 3）變壓器側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器停運(yùn)。適用范圍：容量較小的發(fā)電廠或變電所，并且變壓器切換較頻繁或線(xiàn)路較短，故障率較小的情況，線(xiàn)路有穿越功率時(shí)采用此接線(xiàn)，因?yàn)榇┰焦β手涣鬟^(guò)一個(gè)斷路器，斷路器檢修時(shí)對(duì)此功率影響小。如圖34： 圖33 內(nèi)橋接線(xiàn) 圖34 外橋接線(xiàn) 根據(jù)實(shí)際情況，110kv有兩回路進(jìn)線(xiàn)，有穿越功率流過(guò)，110kv側(cè)選用外橋型接線(xiàn)。 10kv側(cè)電氣主接線(xiàn)的選擇10kv側(cè)出線(xiàn)有十回，故考慮單母接線(xiàn)和單母分段，優(yōu)缺點(diǎn)比較如表31： 表31 10kv主接線(xiàn)的選擇方案比較方案可靠性靈活性經(jīng)濟(jì)性單母接線(xiàn)不夠靈活可靠，母線(xiàn)或隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)均使整個(gè)配電裝置停電接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置同左單母分段接線(xiàn)用斷路器把母線(xiàn)分段后，對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源；當(dāng)一段母線(xiàn)故障時(shí)分段斷路器能將故障切除保證正常段的不間斷供電和不致使用戶(hù)停電簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)方便實(shí)用，克服了單母接線(xiàn)的缺點(diǎn)10kv側(cè)出線(xiàn)有十回，按照規(guī)程規(guī)定：?jiǎn)文阜侄渭染哂袉文附泳€(xiàn)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)方便的優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)，對(duì)重要用戶(hù)從不同段引出兩個(gè)回路，使重要用戶(hù)有兩個(gè)電源，提高了供電可靠性，220kv及以下變電所供應(yīng)當(dāng)?shù)氐?10kv配電裝置，由于采用了制造廠制造的成套開(kāi)關(guān)柜，地區(qū)電網(wǎng)成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行檢修水平的迅速提高，采用單母分段一般能滿(mǎn)足要求。不設(shè)旁路的原因：1）610kv回路供電負(fù)荷小，供電距離短，并一般可在網(wǎng)絡(luò)中取得備用電源；2）向工業(yè)供電回路一般比較多，企業(yè)內(nèi)有備用電源，允許一回路停電；3）610kv大多為電纜出線(xiàn)，事故跳閘次數(shù)少。綜合考慮以上因素：本變電站位于市區(qū)，減少配電裝置占地和占用空間，消除火災(zāi)隱患及環(huán)保要求，此接線(xiàn)不帶有旁路。所以110kv采用外橋型接線(xiàn)，10kv采用單母分段接線(xiàn)。變電站電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)附錄III。第 4 章 變電所用電設(shè)計(jì)及功率因數(shù)的補(bǔ)償 變電所用電的設(shè)計(jì)（1）確定所用變壓器的參數(shù)，一般的變電所，均裝設(shè)有兩臺(tái)變壓器，以滿(mǎn)足整流操作電源，強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器，無(wú)人值班的要求；（2）確定所用變壓器容量：根據(jù)所用負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，選用合適的變壓器容量；（3）確定變壓器電源引接方式。當(dāng)變電所內(nèi)有較低的電壓母線(xiàn)時(shí)，一般從這類(lèi)母線(xiàn)引接電源，這種引線(xiàn)具有經(jīng)濟(jì)、可靠的優(yōu)點(diǎn)。（4）選擇結(jié)果：1）所用電的引接：為了保證供電的可靠性，所用電分別從10kv母線(xiàn)上引接，為了節(jié)省投資，所用變采用隔離開(kāi)關(guān)加高壓熔斷器與母線(xiàn)連接。2）所用電容量：這里選用兩臺(tái)S9M50型，參數(shù)如表41：表41 所用變壓器數(shù)據(jù)表額定容量KVA連接組別號(hào)空載損耗KW負(fù)載損耗KW空載電流A 短路阻抗Ω50Y,yn024 功率因數(shù)的補(bǔ)償P Σ=（+2+6+2++3++++）*=，采用在低壓側(cè)并聯(lián)電容器的方法：cosΨ= Ψ= cosΨ180。= Ψ180。=要求補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量為：Qc=P*(tanΨ180。tanΨ)=*( )=每相補(bǔ)償?shù)碾娙葜礐= Qc/3ωμ2=*106/（3*314*10*103）=，每相裝設(shè)一個(gè)電容器。第 5 章 短路電流的計(jì)算 計(jì)算的目的和內(nèi)容 短路電流計(jì)算的目的（1）為了選擇斷路器等電器設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；（2）評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案；（3）研究限制短路電流的措施；（4）為繼電保護(hù)整定和調(diào)試提供數(shù)據(jù)；（5）分析計(jì)算送電線(xiàn)路對(duì)通訊設(shè)施的影響。 短路電流計(jì)算的內(nèi)容在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算應(yīng)按照遠(yuǎn)景規(guī)劃水平考慮，遠(yuǎn)景規(guī)劃水平一般按建成后510年。計(jì)算內(nèi)容為系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式時(shí)各樞紐點(diǎn)的三相短路電流。工程設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算均采用實(shí)用計(jì)算法。所謂實(shí)用計(jì)算法是指在一定的假設(shè)條件下計(jì)算出短路電流的各個(gè)分量，而不是用微分方程求解短路電流的完整表達(dá)式。 計(jì)算的假設(shè)條件（1）故障前為空載，即負(fù)荷略去不計(jì)，只