【正文】 國計民生。它的發(fā)展水平和電氣的程度，是衡量一個國家的國民經(jīng)濟發(fā)展水平及其社會現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志。黨的十六大提出了全面建設(shè)小康社會的宏偉目標，從一定意義上講，實現(xiàn)這個宏偉目標，需要強有力的電力支撐，需要安全可靠的電力供應(yīng)，需要優(yōu)質(zhì)高效的電力服務(wù)。本畢業(yè)設(shè)計是在完成本專業(yè)所有課程后進行的綜合能力考核。通過對主接線的選擇及比較、負荷計算和主變壓器的選擇及短路電流的計算、主要電器設(shè)備的選擇及校驗、線路圖的繪制以及避雷器針高度的選擇等步驟、最終確定了 220kV 變電站所需的主要電器設(shè)備、主接線圖以及變電站防雷保護方案。通過本次畢業(yè)設(shè)計，達到了鞏固“發(fā)電廠電氣部分”課程的理論知識，掌握變電站電氣部分和防雷保護設(shè)計的基本方法，體驗和鞏固我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)知識的水平和能力，培養(yǎng)我們運用所學(xué)知識去分析和解決與本專業(yè)相關(guān)的實際問題，培養(yǎng)我們獨立分析和解決問題的能力的目的。務(wù)求使我們更加熟悉電氣主接線，電力系統(tǒng)的短路計算以及各種電力手冊及其電力專業(yè)工具書的使用，掌握變電站電氣部分和防雷保護設(shè)計的基本方法，并在設(shè)計中增新、拓寬。提高專業(yè)知識，拓寬、提高專業(yè)知識，完善知識結(jié)構(gòu)，開發(fā)創(chuàng)造型思維，提高專業(yè)技術(shù)水平和管理，增強計算機應(yīng)用能力。***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書12 電氣主接線的設(shè)計 電氣主接線的概述電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，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)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟論證比較后方可確定。 電氣主接線的基本要求對電氣主接線的基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面。這三者是一個綜合概念，不能單獨強調(diào)其中的某一種特性，也不能忽略其中的某一種特性。但根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用的不同，對變電所主接線的性能要求也不同的側(cè)重。 電氣主接線設(shè)計的原則電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、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，盡可能地節(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、實用、經(jīng)濟、美觀的原則。***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書2 電氣主接線的方案選擇 方案擬定方案 220kV 110kV 35kV 主變臺數(shù)方案一 雙母線 雙母線 單母線分段 2方案二 雙母帶旁路母線接線 雙母線 單母線分段 2（1）單母線分段接線優(yōu)點：單母線用分段斷路器進行分段，對重要用戶尅有從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電；缺點:當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時,接在該段母線上的電源和出線, 在檢修期間必須全部停電。任一回路的斷路器檢修時 ,該回路必須停止工作。（2）雙母線接線優(yōu)點：供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。其次是調(diào)度靈活，各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要；通過倒換操作可以組成各種運行方式。最后就是擴建方便，向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源盒負荷自由自合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。缺點：接線復(fù)雜,設(shè)備多,母線故障有短時停電。（3）雙母線帶旁路母線接線雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。缺點是：雖然多裝了價高的斷路器，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。方案一：220kV 采用雙母線接線，出線 6 回（其中備用 2 回）保證了可靠***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書3性。110kV 側(cè)也采用雙母線接線，出線 10 回（其中備用 2 回） ，供給遠方大型冶煉廠，鋁廠和礦井等，其他作為地區(qū)變電所進線。35kV 側(cè)則采用單母線分段接線，出線 12 回,接線簡單，操作方便，使用的設(shè)備少，從而投資少，而且保證了重要用戶供電，有很好的可靠性和靈活性。方案主接線圖如下： 圖 21 方案一主接線圖方案二：220kV 側(cè)采用雙母帶旁路母線接線形式，具有比雙母線可靠性更高的接線方式，出線 6 回（其中 2 回備用） ，多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。110kV 采用雙母線接線，出線 10 回。35kV 側(cè)采用單母線分段接線，出線 12 回。***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書4方案主接線圖如下：圖 22 方案二主接線圖***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書5 方案比較表 21 主接線比較表 方案確定比較可以看出,三種接線從技術(shù)的角度來看主要的區(qū)別是在可靠性上，雙母線比單母線可靠性高，雙母帶旁路母線接線比雙母線的可靠性更高。 單母線分段接線簡單，控制簡單，有利于變電站的運行。從可靠性，靈活性，經(jīng)濟性方面綜合考慮，辯證統(tǒng)一，確定選擇第二種接線方案。要求 方案方案一 方案二可靠性220kV 側(cè)雙母線接線可靠性較好，接線簡單，停電時間稍長?？煽啃愿摺ｌ`活性220kV 側(cè)運行相對簡單，靈活性差。各電壓等級都利于擴建和發(fā)展調(diào)度靈活，各電壓等級均利于擴建和發(fā)展，經(jīng)濟性設(shè)備相對較少，投資少，造價低。設(shè)備相對多，投資大，220kV采用雙母帶旁母占地面積較大。***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書63 負荷計算和主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(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。本章是對變電站主變壓器的選擇。 主變壓器的選擇原則主變壓器的容量和臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 510 年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。如果變壓器容量選得過大、臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，將可能“封鎖”發(fā)電機剩余功率的輸出或者會滿足不了變電站負荷的需要，這在技術(shù)上是不合理的，因為每千瓦的發(fā)電設(shè)備投資遠大于每千瓦變電設(shè)備的投資。 主變壓器臺數(shù)的選擇對大城市郊區(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)兩臺主變壓器為宜。對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。 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)劃負荷選擇，適當考慮到遠期 10～20 年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書7劃相結(jié)合。(2)根據(jù)變電所所帶負荷的性質(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)考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計其過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負荷的 70%～80%。(3)同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標準化。 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇(1)相數(shù)容量為 300MW 及以下機組單元接線的變壓器和 330kV 及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對投資大，占地多，運行損耗也較大。同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量。(2)繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。在一發(fā)電廠或變電站中采用三繞組變壓器一般不多于 3 臺，以免由于增加了中壓側(cè)引線的構(gòu)架，造成布置的復(fù)雜和困難。(3)繞組接線組別變壓器三繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致。否則，不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接有星形“Y”和三角形“D” 。在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列以要求限制 3 次諧波對電源等因素。根據(jù)以上原則，主變一般是 Y，D11 常規(guī)接線。(4)調(diào)壓方式為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過主變的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)。從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓。另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓。***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書8通常，發(fā)電廠主變壓器中很少采用有載調(diào)壓。因為可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁來實現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓，對于 220kV 及以上的降壓變壓器也僅在電網(wǎng)電壓有較大變化的情況時使用，一般均采用無激磁調(diào)壓，分接頭的選擇依據(jù)具體情況定。(5)冷卻方式電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。 負荷計算負荷計算的必要性：為一個企業(yè)或用戶供電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計和計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置，選擇電氣設(shè)備與導(dǎo)線、以及繼電器保護的整定等提供技術(shù)參數(shù)。供電設(shè)計常采用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對于任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用，且計算結(jié)果基本上符合實際，尤其對各用電設(shè)備容量相差較小且用電設(shè)備數(shù)量較多的用電設(shè)備組，因此，這種計算方法采用最廣泛。二項系數(shù)法主要適用于各用電設(shè)備容量相差大的場合，如機械加工企業(yè)，煤礦井下綜合機械化采煤工作面等。利用系數(shù)法以平均負荷作為計算的依據(jù)，利用概率論分析出最大負荷與平均負荷的關(guān)系，這種計算方法目前積累的實用數(shù)據(jù)不多，且計算步驟較為繁瑣，故工程應(yīng)用較少。單位產(chǎn)品電耗法常用于方案設(shè)計。鑒于以上幾種方法的介紹，本次設(shè)計采用需用系數(shù)法。對于用電戶或一組用電設(shè)備，當在大負荷運行時，所安裝的所有用電設(shè)備（不包括備用）不可能全部同時運行，也不可能全部以額定負荷運行，再加之線路在輸送電力時必有一定的損耗，而用電設(shè)備本身也有損耗，故不能將所有設(shè)備的額定容量簡單相加來作為用電戶或設(shè)備組的最大負荷，必須要對相加所得到的總額定容量 打一定的折扣。NP?所謂需用系數(shù)法就是利用需用系數(shù)來確定用電戶或用電設(shè)備組計算負荷的***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書9方法。其實質(zhì)是用一個小于 1 的需用系數(shù) 對用電設(shè)備組的總額定容量 打dKNP?一定的折扣，使確定的計算負荷 比較接近該組設(shè)備從電網(wǎng)中取用的最大半caP小時平均負荷 。其基本計算公式為maxPcdNP??需用系數(shù)的含義：一個用電設(shè)備組的需用系數(shù)可表示為 (31)1silodavK?式中 —設(shè)備同時系數(shù)；siK —設(shè)備加權(quán)平均負荷系數(shù)；lo—設(shè)備組的各用電設(shè)備的加權(quán)平均效率；av?—供電線路的平均效率。1 (32)cadNPK?? (33)tnQ? (34)2cacaS? (35)/(3)NIU?系統(tǒng)中有 110kV 和 35kV 兩個負荷等級，其最大負荷為 200MW，和 70MW，???12PMW?.64(var)Q? 270 .(r)caP??176.(var)M22053.(caSkVA?對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全***大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書10部負荷的 70％80％。()NSkVA?? 無功補償功率因數(shù)是用電戶的一項重要電氣指標。提高負荷的功率因數(shù)可以使發(fā)、變電設(shè)備和輸電線路的供電能力得到充分的發(fā)揮并能降低各級線路和供電變壓器的供電損失和電壓損失，因而具有重要的意義。目前用戶高壓配電網(wǎng)主要采用并聯(lián)電力電容器組來提高負荷功率因數(shù)，即所謂集中補償法，部分用戶已采用自動投切電容補償裝置。 功率因數(shù)定義在交流電路中，有功功率與視在功率的比值稱為功率因數(shù)，用 表示。cos?交流電路中由于存在電感和電容，故建立電感的磁場和電容的電場都需要電源多供給一部分不作機械功的電流，這部分電流叫做無功電流。無功電流的大小與有功負荷即機械負荷無關(guān)，相位與有功電流相差 90176。 三相交流電路功率因數(shù)的數(shù)學(xué)表達式為 (36) 2cos3PPSUIQ????隨著電路的性質(zhì)不同， 的數(shù)值在 0