【正文】 選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進行負荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進行短路電流計算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進行短路電流計算。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計包括了：（ 1）總體方案的確定（ 2）負荷分析（ 3）短路電流的計算（ 4）高低壓配電系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)接線方案選擇（ 5）繼電保護的選擇與整定（ 6） 防雷與接地保護等內(nèi)容。 隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。 [關(guān)鍵詞 ] 變電站、 變壓器 、 接線 、 高壓網(wǎng)絡(luò) 、配電系統(tǒng) Ⅱ The designing of the primary part of 2 1 10kv step down Substation ABSTRACT 220KV substation belongs to the high voltage work, the area substation involved more, consider the issue, analysis of the substation and tasks such as user load, choice of the site, the use of user data load calculation, determine the user reactive power pensation device. At the same time, the choice of a variety of transformers, substations to determine the connection mode, and then carry out shortcircuit current calculation, the choice Songpei works and wiring, shortcircuit current calculation. Selection of transformer substation in high and low voltage electrical equipment for a substation, plane and profile provides a basis. The preliminary design of the substation, include: (1) determine the overall program (2) analysis of the load (3) shortcircuit current calculation (4) high and low voltage power distribution system design and system wiring options (5) relay protection and the choice of setting (6)Lightning protection and grounding protection etc. With the power of new and high technology, the plexity of the rapid development of power system, from generation to the power supply in all areas, through the use of new technologies, are constantly changing. Substation power system as a key link in the same new technology fully development. Key Words: substation electrical main wiring。 shortcircuit current calculation。 Onetime equipment。 mineprotection Ⅱ 前 言 本設(shè)計位山東建筑大學(xué)熱能與動力工程 2021 屆畢業(yè)設(shè)計，畢業(yè)題目為：濟南市某 220KV 變電所電氣一次部分設(shè)計。此設(shè)計任務(wù)旨在體現(xiàn)我們對專業(yè)課程知識的掌握程度，培養(yǎng)我們對本專業(yè)課程知識的綜合運用能力。 設(shè)計任務(wù)： 根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座 220kV 區(qū)域變電所 。該所建成后與 110kV 和220kV 電網(wǎng)相連，并供給近區(qū)用戶供電。 原始資料： 確定本變電所的電壓等級為 220/110/10KV， 220KV 是本變電所的電源電壓，110KV 和 10KV 是二次電壓；本變電站年負荷增長率為 5%，變電站總負荷考慮五年發(fā)展規(guī)劃。 變電所位于濟南市， 地勢平坦，交通便利，空氣污染輕微，區(qū)平均海拔 米，最高氣溫 43℃，最低氣溫 ℃，年平均氣溫 ℃，最熱月平均最高氣溫 ℃，土壤溫度 ℃。 3 表 待建變電所各電壓級負荷數(shù)據(jù) 電壓等級 線 路標號 最大負荷（ MW） 功率因數(shù) 110KV A所 15 同時率 K1= Tmax=5000 小時 B所 10 C所 10 造紙廠 6 化工廠 15 醫(yī)院 6 10KV 站甲 2 同時率 K1= Tmax=3500 小時 站乙 1 毛紡廠 1 水泥廠 1 紡織廠 1 水廠 2 Ⅱ 圖 待 建變電所與系統(tǒng)接線圖 設(shè)計結(jié)果與要求： 一、圖紙 繪制變電所電氣主接線圖 繪制 110KV 配電裝置出線間隔斷面圖及配置圖 繪制 10KV 配電裝置出線間隔斷面圖及配置圖 計算以及電氣部分選擇部分包括有： 1）負荷分析及主變壓器的選擇。 2）電氣主接線的設(shè)計。 3）變壓器的運行方式以及中性點的接地方式。 4）無功補償裝置的形式及容量確定。 5）短路電流計算 6）各級電壓配電裝置設(shè)計。 7）各種電氣設(shè)備選擇。 三、設(shè)計計算說明書可由設(shè)計說明和設(shè)計計算兩部分組成。設(shè)計計算部分可由計算表格和公式組成，要求表格 有編號，公式有編號。 說明書要求闡明設(shè)計者的設(shè)計意圖和思想，以及設(shè)計者引用的設(shè)計依據(jù)。 Ⅱ 四、各圖紙均有編號，標題欄中各項均應(yīng)該填寫完整。 主接線圖中設(shè)備及導(dǎo)線型號要標注清楚。 各電壓等級斷面圖中設(shè)備及安全凈距尺寸要按照《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定標注清楚。要求圖面排列整齊、布置合理。 1： 電氣主接線設(shè)計 ： 電氣主接線概述 主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性 和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系 (1)。 我國《變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程》 SDJ279規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。 一、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。 主接線可靠性的具體要求： （ 1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供 電； （ 2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要求保證對一級負荷全部和大部分二級負荷的供電； （ 3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。 二、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。 （ 1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調(diào)度要求； （ 2）為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護設(shè)備，進行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電； （ 3）為了擴建的目的 ：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。 Ⅱ 三、經(jīng)濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。 （ 1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護不過復(fù)雜，以利于運行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器； （ 2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣 子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。 （ 3）電能損失少：經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。 主接線的接線方式選擇 電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。而本所各電壓等級進出線均超過四回，采用有母線連接。 單母線接線 單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置 等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。 單母接線適用于： 110～ 200KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回， 35～ 63KV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回， 6～ 10KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5回，才采用單母線接線方式，故不選擇單母接線。 單母分段 用斷路器，把 母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時， Ⅱ 該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于： 110KV～ 220KV 配電裝置的出線回路數(shù)為 3～ 4 回， 35～ 63KV 配電裝置的出線回路數(shù)為 4～ 8回， 6～ 10KV 配電裝置出線為 6 回及以上，則采用單母分段接線。 單母分段帶旁路母線 這種接 線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為 35～ 110KV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。 橋形接線 當只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。 內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時，采用內(nèi)橋式接線。當變壓器故障時，需停相應(yīng)的線路。 外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。為檢修斷路器 LD，不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時增設(shè)并聯(lián)旁路隔離開關(guān)以供檢修 LD 時使用。當 線路故障時需停相應(yīng)的變壓器。 所以，橋式接線，可靠性較差，雖然它有：使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點，但是一般系統(tǒng)把具有良好的可靠性放在首位，故不選用橋式接線。 一個半斷路器（ 3/2）接線 兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復(fù)雜性，且投資大。 雙母接線 它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。 如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于， 110K～ 220KV 輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定， 110KV～ 220KV 雙母線接線的配電裝置中，當出線回路數(shù)達 7回，（ 110KV）或 5 回（ 220KV）時，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。 雙母線分段接線 Ⅱ 雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng) 技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當連接的進出線回路數(shù)在 11回及以下時，母線不分段。 為了保證雙母線的配電裝置，在進出線斷路器檢修時（包括其保護裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。 當 110KV 出線為 7回及以上， 220KV 出線在 4回以下時，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇概述 在各級電壓等級的變電所中，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，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，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)濟技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，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)濟運 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，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。 選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。 主變壓器臺數(shù)的選擇 由原始資料可知，我們本次所設(shè)計的變電所是市郊區(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，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整 個市區(qū)的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。 Ⅱ 為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當裝設(shè)三臺及三臺以上時，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，同時增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護的復(fù)雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備。考慮到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺