【正文】 ................................. 20 二、各電壓等級(jí)的選擇 ........................................ 21 第二節(jié) 電流互感器的選擇 ........................................ 24 一、概論 .................................................... 24 二、電流互感器的選擇規(guī)則 .................................... 24 第三節(jié) 各級(jí)電流互感器的 選擇 .................................... 25 第四節(jié) 電壓互感器的選擇規(guī)則 .................................... 27 第五節(jié) 各級(jí)電壓互感器的選擇 .................................... 28 第六節(jié) 母線的選擇 .............................................. 31 第四章 變電站直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................ 34 第一節(jié) 概述 .................................................... 34 一、直流系統(tǒng)接線 ............................................ 34 二、直流系統(tǒng)額定電壓 ........................................ 34 長(zhǎng)風(fēng)小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設(shè)計(jì) IV 三、蓄電池充電設(shè)備選擇 ...................................... 35 第二節(jié) 直流饋電網(wǎng)絡(luò) ............................................ 35 第三節(jié) 直流系統(tǒng)方案擬定 ........................................ 35 第四節(jié) 直流系統(tǒng)的負(fù)荷統(tǒng)計(jì) ...................................... 36 一、概念 .................................................... 36 二、直流負(fù) 荷統(tǒng)計(jì) ............................................ 36 三、事故負(fù)荷計(jì)算時(shí)間 ........................................ 38 第五節(jié) 直流系統(tǒng)的設(shè)備選擇 ...................................... 39 一、常用蓄電池的分類及其特點(diǎn) ................................ 39 二、蓄電池組選擇 ............................................ 40 三、充電裝置容量選擇 ........................................ 42 第六節(jié) 變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行及注意事項(xiàng) ............................ 43 一、直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式 ...................................... 43 二、在變電所應(yīng)注意的幾個(gè)問題 ................................ 43 三、結(jié)論 .................................................... 43 結(jié) 論 .............................................................. 45 主要參考文獻(xiàn)（資料） ................................................ 46 致 謝 .............................................................. 47 附錄一：外文翻譯 ......................................................................................................... 48 長(zhǎng)風(fēng)小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 第一章 電氣主接線方案設(shè)計(jì) 第一節(jié) 主變壓器容量、臺(tái)數(shù)及形式的選擇 一 、 概述 在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)。它的確定出了依據(jù)傳遞容量等基本原始資料外，還應(yīng)同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng) 5～ 10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺(tái)數(shù)過多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損 耗，給運(yùn)行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時(shí)，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)性來選擇主變壓器。 對(duì)重要的變電站，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)及過負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足 I 類和Ⅱ類負(fù)荷的供電；對(duì)一般 性變電站，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的 70%~80%。 二 、 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)的變電所是省會(huì)地區(qū) 220KV 降壓變電所，它是以220KV 受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至 110KV 及 10KV 母線上。若全所停電后，將引起下一級(jí)變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個(gè)市區(qū)的供電，因此選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性。 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，變電所中一般裝設(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)增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備?？紤]到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān) 70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。 三 、 主變壓器容量的選擇 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷， 5～ 10 年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期長(zhǎng)風(fēng)小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 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)當(dāng) 與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(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(duì)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)荷能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般性能的變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的 70%～ 80%。該變電所是按 70%全部負(fù)荷來選擇。因此，本變電站主變?nèi)萘繎?yīng)滿足： S≥ 179。 260=182MVA 所以選擇容量為 180MVA 或 240MVA 的變壓器。 選用 240MVA 的變壓器雖然在一臺(tái)主變故障退出運(yùn)行時(shí)可承擔(dān)全部負(fù)荷的 90%，卻大大提高了一次投資。考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為 40%，即，發(fā)生事故時(shí)，允許變壓器短時(shí)過載運(yùn)行。選用 180MVA 的變壓器，在一臺(tái)變壓器故障退出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)主變能承擔(dān)全部負(fù)荷的 69%，考慮變壓器短時(shí)過載運(yùn)行能力，則一臺(tái)主變故障時(shí)可保證對(duì)全部負(fù)荷的正常供電。故選擇每臺(tái)主變?nèi)萘繛?180MVA。 四 、 主變壓器型式的選擇 （一） 主變壓器相數(shù)的選擇 當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330KV 以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。當(dāng)選擇變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù) 原始資料以及設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來選擇。 單相變壓器組，相對(duì)來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時(shí)配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。 本次設(shè)計(jì)的變電所，位于省會(huì)地區(qū)，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用土地，故本次設(shè)計(jì)的變電所選用三相變壓器 。 （二） 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。 一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備 ，比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級(jí)，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。 在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。 自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時(shí)，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組 ，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。 由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點(diǎn)，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護(hù)，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所所需裝設(shè)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺(tái)自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會(huì)影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠性。 ： 長(zhǎng)風(fēng)小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞 組產(chǎn)生接地故障時(shí)，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢(shì)平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對(duì)兩端低壓母線供電時(shí)，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動(dòng)范圍大，故不選擇分裂變壓器。 ：價(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，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，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種， 這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)。它的供電可靠性也高。 主變的型式還要根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性等等綜合考慮。因此，主變型式在經(jīng)過經(jīng)濟(jì)性方案比較后確定。 （三）主變調(diào)壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性， 220KV 及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)： 壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的 1～ 倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動(dòng)范圍不超過 10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%。 ，在 任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%～ 100%。 調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在177。 5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) 30%。 由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。 （四）連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。玩過 110KV及以上電壓，變壓器三項(xiàng)繞組都采用“ Yn”連接， 35KV 以下高壓電壓，變壓器三項(xiàng)繞組都采用“ d”連接。在發(fā)電廠和變電 站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制三次諧波對(duì)電源的影響因素，主變壓器接線組別一般都選用 YN,d11 常規(guī)接線。 （五）容量比的選擇 由原始資料可知， 220KV 側(cè)最大輸入功率為 260MVA。 110KV 側(cè)最大負(fù)荷為260MVA，最小負(fù)荷為 130MVA。 10KV 側(cè)最大負(fù)荷 70MVA，最小負(fù)荷 25MVA?？梢?10KV 中壓側(cè)為主要受功率繞組，而 10KV 側(cè)主要用于所用電以及無功補(bǔ)償裝置，所以容量比選擇為： 180/180/60。 （六）主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻， 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。 自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。所以，選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。 長(zhǎng)風(fēng)小區(qū)變電站及直流系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 (七 )主變壓器的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，該變電站擬安裝兩臺(tái)有載調(diào)壓主變壓器，其中一臺(tái)主變壓器退出運(yùn)行時(shí)另一臺(tái)主變壓器承擔(dān) 70%的全部負(fù)荷。變電站總?cè)萘繛?260MVA，每臺(tái)主變壓器容量應(yīng)為 260179。 =182MVA；低壓側(cè)負(fù)荷最大容量為 70MVA，每臺(tái)主變 壓器低壓側(cè)容量應(yīng)為 70179。 =49MVA。 通過比較自耦變壓器與三繞組變壓器各自具有的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)