【正文】 繼電保護(hù)配置方案 ............................................................................................ 59 第 6 章 絕緣配合、過(guò)電壓保護(hù)及接地 ........................................................................... 62 避雷器的 配置 ........................................................................................................... 62 避雷器的選擇 ........................................................................................................... 62 電氣設(shè)備的絕緣配合 ............................................................................................. 62 330kV電氣設(shè)備的絕緣配合 .......................................................................... 62 110kV 絕緣配合 .............................................................................................. 63 35kV絕緣配合 ................................................................................................ 65 電氣設(shè)備外絕緣及絕緣子串泄漏距離的確定 ..................................................... 65 接地 ........................................................................................................................... 66 工作總結(jié) ............................................................................................................................. 67 致 謝 ................................................................................................................................... 68 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 69 附 錄 ................................................................................................................................. 70 附圖一 330kV設(shè)備選型 .............................................................................................. 71 附圖二 110kV 設(shè)備選型 .............................................................................................. 72 附圖三 35kV設(shè)備選型 ................................................................................................ 73 附圖四 電氣主接線 ........................................................................................................ 74 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 我國(guó)是世界能源消耗大國(guó)，煤炭消費(fèi)總量居世界第一位，電力消費(fèi)總量居世界第二位，但一次能源分布 和生產(chǎn)力發(fā)展水平卻很不均勻。水能、煤炭主要分布在西部和北部，能源和電力需求主要集中在東部和中部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。這種能源分布與消費(fèi)的不平衡狀況，決定了能源必須在全國(guó)范圍內(nèi)優(yōu)化配置，必須以大煤電基地、大水電基地為依托。實(shí)現(xiàn)煤電就地轉(zhuǎn)換和水電大規(guī)模開(kāi)發(fā)。而變電站擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過(guò)變壓，然后分配電能的任務(wù)，是輸送和分配電能的中轉(zhuǎn)站，是供電系統(tǒng)的樞紐，在全國(guó)電網(wǎng)中占有特殊重要的位置。 本 330kV變電站設(shè)計(jì)對(duì)變電站內(nèi)最重要的電氣設(shè)備如主變壓器、導(dǎo)線、電氣設(shè)備等元器件，進(jìn)行了比較和選擇，在配電裝置上采用當(dāng)今較先進(jìn) 的 GIS 設(shè)備。 主變壓器最終為 2 臺(tái)，追求設(shè)備壽命期內(nèi)最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。站內(nèi)主接線分為 330kV、 110 kV、和 35 kV三個(gè)電壓等級(jí)。各個(gè)電壓等級(jí)分別采用 211 斷路器接線 、雙母線和 雙 母線的接線方式。電氣主接線是發(fā)電廠和變電站的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。在短路電流方面，講述了短路電流的危害以及三個(gè)電壓等級(jí)處短路電流的計(jì)算。電氣設(shè)備的選擇以各種元器件如何選擇參數(shù)為主 ，因?yàn)橹灰_定了器件的參數(shù)就能十分容易的根據(jù)電力手冊(cè)查出元件型號(hào)。最后，還對(duì)導(dǎo)線截面的確定以及導(dǎo)線截面積的校驗(yàn)方法進(jìn)行說(shuō)明。在絕緣配合、過(guò)電壓保護(hù)及接地等方面也進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，使變電站電氣一次部分基本完成。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1 章 緒論 設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)和前提 自 20 世紀(jì) 70 年代 330kV電網(wǎng)在我國(guó)西北地區(qū)出現(xiàn)自今， 330kV 電網(wǎng)已經(jīng)成為我國(guó)西北地區(qū)的主力電網(wǎng)。截至 2021 年底，全國(guó)共投運(yùn) 330kV 線路 115 條，總長(zhǎng)度約為1070km，全網(wǎng)共有 330kV降壓變電站 52 座，主變壓器總?cè)萘?20640MVA。 330kV 變電站設(shè)計(jì)也相應(yīng)經(jīng)歷了初期階段、成長(zhǎng)階段和成熟階段。 330kV電網(wǎng)建設(shè)初期，由于出線回路少， 330kV 電氣主接線大多才用角形接線，后來(lái)還有變壓器 —— 母線接線、雙母線帶旁路，發(fā)展到現(xiàn)在很普遍的一個(gè)半斷路器接線，隨著 330kV電網(wǎng)成長(zhǎng)為西北部骨干網(wǎng)架， 330kV 變電站的建設(shè)基本上都采用一個(gè)半斷路器接線。 110kV 電氣主接線：初期一般為雙母線帶旁路接線， 2021 年以后設(shè)計(jì)的變電站基本取消旁路母線。 配電裝置布置及母線選型：初期有角形立環(huán)式布置、雙母線帶旁路布置。到后來(lái)絕大多數(shù)采用一個(gè)半斷路器中 型三列式布置。初期 330kV變電站大部分采用軟母線，還有支持式擴(kuò)徑導(dǎo)線， 20 世紀(jì) 90 年代后，大部分采用懸掛軟導(dǎo)線。對(duì)于 110kV配電裝置，早期大部分是屋外軟母線中型配電裝置，中型布置單列式和雙列式都用應(yīng)用。在后期，屋外半高型軟母線單列布置也得到了廣泛應(yīng)用，也有部分地區(qū)采用支持式管母線、戶內(nèi)裝配式、戶內(nèi) GIS 等多種配電裝置。 總平面布置：從開(kāi)始的一字型立環(huán)式布置開(kāi)始也經(jīng)歷了很多演變， 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始基本上一直采用 330kV 配電裝置、主變壓器及抵低壓無(wú)功補(bǔ)償區(qū)和 110kV 配電裝置的三列式布置，所區(qū)占地面積也 有很大的下降。 主變壓器形式：主變壓器均采用三相式變壓器。 330kV的斷路器型式：初期建設(shè)的變電站大多采用柱式斷路器、空氣斷路器等， 20世紀(jì)開(kāi)始 80 年代開(kāi)始采用了進(jìn)口、合資柱式、國(guó)產(chǎn)罐式斷路器。近期建設(shè)的變電站大部分采用瓷柱式斷路器、罐式斷路器，個(gè)別站采用 GIS 型式的設(shè)備。 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)： 20 世紀(jì) 90 年代新設(shè)計(jì)的變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都是雙機(jī)系統(tǒng)，分層分布式控制，這已是定居。而早期投運(yùn)的微機(jī)監(jiān)測(cè)也已先后完成升級(jí)改造。 新技術(shù)應(yīng)用：高抗抽水節(jié)能、調(diào)相機(jī)、三項(xiàng)式主變壓器、串聯(lián)電容補(bǔ)償在以往的工西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 程中已經(jīng)得到應(yīng)用；而 大容量變壓器、高開(kāi)斷水平斷路器等將仍是新技術(shù)應(yīng)用的主流。 從 20 世紀(jì) 90 年代中后期開(kāi)始， 330kV變電站設(shè)計(jì)較初期階段也發(fā)生了較大的變化，尤其是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)總院組織進(jìn)行的 2021 年示范送點(diǎn)變電工程設(shè)計(jì)革命，對(duì) 330kV變電站設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。示范變電站設(shè)計(jì)的成果及其應(yīng)用和發(fā)展基本上代表了330kV 變電站的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，示范變電站設(shè)計(jì)的成果已經(jīng)廣泛用于近年來(lái)的工程建設(shè)當(dāng)中，變電站設(shè)計(jì)已經(jīng)相當(dāng)成熟。 當(dāng)時(shí)示范變電站設(shè)計(jì)的總體思路是：與國(guó)際國(guó)內(nèi)電力體制改革趨勢(shì)相適應(yīng)，與國(guó)際科技發(fā)展水平相一致，與可持續(xù)發(fā)展思路 相吻合；依靠科技進(jìn)步，縮小與世界先進(jìn)水平差距，使設(shè)計(jì)方案更緊湊、更集約、更高效；在安全可靠前提下，突出體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，合理性，先進(jìn)性。 電氣主接線：一個(gè)半斷路器接線仍是 330kV的主要推薦接線，具體工程也可因地制宜的采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的其他方案，如出線雙斷路器、變壓器母線組接線等。 配電裝置：示范變電站設(shè)計(jì)對(duì)配電裝置和設(shè)備選型進(jìn)行了深入研究，在安全可靠的前提下盡量壓縮配電裝置的尺寸。 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)： 2021 年示范變電站設(shè)計(jì)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)配置方案、常規(guī)控制與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、二次設(shè)備分散布置、保護(hù)繼電器小 室抗干擾措施等方面進(jìn)行了深入的研究。 330kV變電站設(shè)計(jì)發(fā)展到今天，電氣主接線、配電裝置布置優(yōu)化和母線選型、電氣總平面布置的協(xié)調(diào)緊湊、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等方面已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟，今后設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)在以下幾個(gè)方面： 從未來(lái)的變電站的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)講，采用集成智能化電力設(shè)備，由于控制、保護(hù)、通信等微電子設(shè)備與高電壓大電流主設(shè)備安裝于一體，因此滿足電磁兼容性要求將成為重要的技術(shù)關(guān)鍵。在布置方面，建設(shè)與環(huán)境協(xié)調(diào)友好的變電站將變得越來(lái)越重要，控制變電站噪聲、電磁干擾及減少變電站對(duì)周?chē)坝^的影響也會(huì)日益受到重視。 主變壓器方 面繼續(xù)采用三相變壓器。 斷路器的選型：目前和將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，瓷柱式斷路器、罐式斷路器、 HGIS、GIS、仍是主要的斷路器型式。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，用戶對(duì)供電安全性和可靠性要求日益提高，國(guó)家對(duì)環(huán)保的高度重視和土地使用政策的日趨嚴(yán)格，設(shè)計(jì)必須著重考慮選用安全性和可靠性高、節(jié)約占地、適于緊湊化布置和造價(jià)比較合理的斷路器型式。 布置方面，一方面，按工程主接線、進(jìn)出條件和規(guī)劃，充分吸取以往變電站的設(shè)計(jì)西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 經(jīng)驗(yàn)，因地制宜的優(yōu)化配電裝置；另一方面，根據(jù)工程選站的結(jié)論和電氣配電裝置的選型，結(jié)合站址的環(huán)境、地理位置、交通 等條件，充分比較并優(yōu)化總布置方案，從而做到布局合理、出線順暢、節(jié)約占地、減少土方、減少拆遷、與環(huán)境協(xié)調(diào)等等。 綜上所述， 330kV變電站設(shè)計(jì)發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)將是 330kV 變電站設(shè)計(jì)原則確定的重要參考依據(jù)。變電工程設(shè)計(jì)的發(fā)展和成熟工程經(jīng)驗(yàn)的積累構(gòu)成了 330kV 變電站設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)和前提。 現(xiàn)行變電站設(shè)計(jì)的基本思路 (1)設(shè)計(jì)模塊的劃分。模塊化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想是變電工程設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和發(fā)展。 330kV變電站總平面的布置形式是以 330kV 配電裝置區(qū)、主變壓器及低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備區(qū)和 110kV 配電裝 置區(qū)等功能區(qū)構(gòu)成的三列布置格局。這三個(gè)功能區(qū)即能相互獨(dú)立，又相互關(guān)聯(lián)和制約，不僅構(gòu)成了變電站總平面的基本模塊，也構(gòu)成模塊化設(shè)計(jì)的基本元素。其獨(dú)立性是構(gòu)成設(shè)計(jì)模塊的基本條件，其關(guān)聯(lián)性又形成了模塊設(shè)計(jì)的互相制約。變電工程的這一基本特征是開(kāi)展模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提，也是確定設(shè)計(jì)模塊的基本原則。 從電氣的一次布置和總平面布置區(qū)域劃分的角度出發(fā)， 330kV 配電裝置區(qū)設(shè)計(jì)模塊、主變壓器及低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備區(qū)設(shè)計(jì)模塊和 110kV 配電裝置區(qū)設(shè)計(jì)模塊是變電工程設(shè)計(jì)的三個(gè)基本模塊。 (2)上述設(shè)計(jì)模塊的基本定義。 330kV配電裝 置區(qū)設(shè)計(jì)模塊是指進(jìn)出線門(mén)形架為界、以區(qū)域環(huán)形道路為平面分界的區(qū)域，內(nèi)容包括配電裝置設(shè)計(jì)、構(gòu)支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電纜溝及地下設(shè)施設(shè)計(jì)、繼電器小室布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 330kV 高壓并聯(lián)電抗器及其回路內(nèi)電氣設(shè)備布置區(qū)也是該模塊的設(shè)計(jì)內(nèi)容，是一個(gè)子模塊，本設(shè)計(jì)只做具體的模塊設(shè)計(jì)，在平面布置中假定安裝于其中一回線路，在具體的工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)條件接入不同線路時(shí)其布置位置需相對(duì)變化。 主變壓器及其低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備區(qū)設(shè)計(jì)模塊是指以主變壓器高中壓側(cè)引線構(gòu)架為界、以區(qū)域環(huán)形道路為平面分界的區(qū)域，內(nèi)容包括主變壓器安裝及各側(cè) 引線設(shè)計(jì)、低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備及配電裝置設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 主要設(shè)計(jì)原則 變電站設(shè)