【正文】 摘 要 展望未來，我國能否在本世紀(jì)中葉基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，相當(dāng)大的程度上取決于能源。電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是重要的支柱產(chǎn)業(yè)，它與國家的興衰和人民的安康有著密切的關(guān)系，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)的建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對供電設(shè)計(jì)也有了更高、更完善的要求。 變電站作為電能傳輸與控制的樞紐必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。本設(shè)計(jì)討論的是 220kV 樞紐 變電所電氣部分設(shè)計(jì)（一次系統(tǒng)），首先根據(jù)原始資料進(jìn)行分析，負(fù)荷計(jì)算選擇主變壓器，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)，再進(jìn)行短路計(jì)算，導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇，最后通過主變保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)只要是一次變電所電氣部分的設(shè)計(jì) ,并做出闡述和說明。論文包括選擇變電所的主變壓器的容量、臺數(shù)和形式，選擇待設(shè)計(jì)變電所所含有的各種電氣設(shè)備及其各項(xiàng)參數(shù)，并且通過計(jì)算，詳細(xì)的校驗(yàn)了各種不同設(shè)備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定 ,并對其選擇進(jìn)行了詳盡的說明。 關(guān)鍵詞 ：變電站 。 短路電流 。 設(shè)備選擇 Abstract Looking ahead, our ability to achieve the middle of this century, modernization, to a large extent depends on energy. The power industry is the basis of the national economy is an important pillar industry, the rise and fall with the State and the people closely related to the wellbeing, along with economic development and the rapid development of modern industry rise, more and more power supply system design prehensive, systematic, rapid growth of plant consumption for power quality, technical and economic conditions, reliability of electricity supply are increasing, and therefore also have higher power supply design, better requirements. Substation as a hub for power transmission and control to change the traditional design and control mode, to adapt to the modern power system, modernization of industrial production and the development trend of social life. The design discussion is part of 220KV electrical substation design (a system), First of all, analyze the original data and choose the main transformer, based on it , design the main wiring and Short Circuit Calculation, at last choose equipment, then mine and the protection of earth and distribution device. The design is based on summarizing our country’ s substation design and operation. It takes the selections of devices which this substation needed such as the type of electric bus, the type of the power distribution. Keywords: substation 。 shortcircuit 。 equipment selection 1 1 緒論 設(shè)計(jì)背景 電是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動力，并廣泛應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。電能有許多優(yōu)點(diǎn)：首先，它可簡便地轉(zhuǎn)變成另一種形式的能量。其次，電能經(jīng)過高壓輸電線路，還可輸送很長的距離，供給遠(yuǎn)方用電。另外，許多生產(chǎn)部門用電進(jìn)行控制，容易實(shí)現(xiàn)自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。建國以來，我國的電力工業(yè)發(fā)展迅速。到目前，我國的總裝機(jī)容量和發(fā)電量均居世界第四位，但是我國目前的電力還不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，必須加快發(fā)展。許多變電站已 裝設(shè)微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)，有些已實(shí)現(xiàn)無人值班，電力系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動化。 電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電站根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分成下列幾類： 1．樞紐變電站 它位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個(gè)部分，匯集多個(gè)電源，電壓為 330~500 的變電所，稱為樞紐變電站。全站停電后，將會引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。 2．中間變電站 高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集 2~3 個(gè)電源，電壓為 220~330kV，同時(shí)又降壓供給當(dāng)?shù)赜秒?，這樣的變電站主要起中間環(huán)節(jié)的作用。全站停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。 3．地區(qū)變電站 高壓側(cè)電壓一般為 110~220kV，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電站。全站停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。 4．終端變電站 在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)電壓多為 110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站。全站停電后，只是用戶受到損失。 設(shè)計(jì)意義 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要部門之一，它是負(fù)責(zé)把自然界提供的能源轉(zhuǎn)換為供人們直接使用的 電能的產(chǎn)業(yè)。它即為現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代國防提供不可少的動力，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力是工業(yè)的先行。電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。 我國具有極其豐富的能源。這些優(yōu)越的自然條件為我國電力工業(yè)的發(fā)展提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，舊中國的電力工業(yè)落后，無法將其利用。不過，隨著改革開放的深入發(fā)展，我國電力工業(yè)的發(fā)展很快。到 2020 年，我國電力工業(yè)已躍升世界第 2位，電力工業(yè)的發(fā)展為我國的國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。不僅如此，目前我國的電力 工業(yè)已開始進(jìn)入“大電網(wǎng)”、“大機(jī)組”、“超高壓交、直流輸電”等新技術(shù)發(fā)展的新階段，一些世界水平的先進(jìn)的高新技術(shù)，已在我國電力系統(tǒng)中得到了相應(yīng)的應(yīng)用。 另外，由于我國人口眾多，由此在按人口平均用電方面，迄今不僅仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于一些發(fā)達(dá)國家，即使在發(fā)展中國家中，也只處于中等水平，尚不及全世界平均人口用電量的一半。因而，要實(shí)現(xiàn)在 21 世紀(jì)初全面建設(shè)小康社會的要求，我國的電力工業(yè)必須持續(xù)、穩(wěn)步地大力發(fā)展，一方面是要大力加強(qiáng)電源建設(shè)，搞好“西電東送”，以確保電力先行，另一方面，要繼續(xù)深化電力體制改革，實(shí)施廠網(wǎng)分開、競價(jià)上網(wǎng) ，并建立起符合社會主義市場經(jīng)濟(jì)法則的、規(guī)范的電力市場。 展望未來，我們堅(jiān)信，在新世紀(jì)中，中國的電力工業(yè)必須持續(xù)、高速地發(fā)展，取得更加輝煌的成就。 原始資料 （ 1）為滿足工農(nóng)業(yè)負(fù)荷增長的需要，新建一座 220KV樞紐變電所。 （ 2）系統(tǒng)用 4 條 150km長的 220KV線路向本所供電，系統(tǒng)等值電抗為 。 （ 3） 110 KV 電壓等級： 100km架空出線 8回，每回平均輸送容量 20MW。最大負(fù)荷 180MW，最小負(fù)荷 150MW，最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間Tmax=5500h， cos φ =，一、二類負(fù)荷占 70%。 （ 4） 10KV 電壓等級： 15km 電纜出線 10 回，每回平均輸送容量 ；最大負(fù)荷 25MW，最小負(fù)荷 15MW，最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間 Tmax=5000h，cos φ =，一、二類負(fù)荷占 55%。 2 電氣主接線的設(shè)計(jì) 電氣主接線概述 電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線圖。它是變電站、發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。 ，即可靠性、靈活性、經(jīng) 濟(jì)性。 ⑴安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電安全可靠是電氣主接線最基本得要 求。主接線的可靠性不是絕對的，得聯(lián)系具體實(shí)際來確定，如變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、符合的性質(zhì)和類別、設(shè)備的制造水平以及長期運(yùn)行的的經(jīng)驗(yàn)。 ⑵靈活性是指電氣主接線能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性主要有以下及方面：調(diào)度、操作、擴(kuò)建的方便性。 2 ⑶經(jīng)濟(jì)性是在保證可靠性及靈活性為前提的情況下的經(jīng)濟(jì)。其主要從以下幾方面 考慮：降低一次投資、占地面積以及電能損耗。 計(jì)主要包括以下方面： ⑴對原始資料的分析，其主要有以下方面：工程情況、電力系統(tǒng)情況、負(fù)荷情況、 環(huán)境條件以及設(shè)備供貨情況 ⑵主接線方案的擬定及選擇 ⑶短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇 ⑷繪制電氣主接線圖 ⑸編制工程預(yù)算 主接線的基本形式 電氣主接線的方式住要有以下幾種：單母及單母分段接線、母及雙母分段接線、帶旁路的單母和雙母接線、一臺半及四分之三臺斷路器接線、變壓器母線組接線、單元接線以及橋形接線。 ⑴單母接線，其主要優(yōu)點(diǎn)是：接線 簡單、操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好、易于擴(kuò) 建。缺點(diǎn)則是：可靠性差（母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障是所有回路都得停止運(yùn)行）、 調(diào)度不方便 (電源只能并列運(yùn)行不能分裂運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路是有較大的短路電流 )。 一般適用于 6～ 10kV 配電裝置不超過 5回； 35～ 63kV 配電裝置出線回路不超過 3 回； 110～ 220kV 配電裝置出線回路不超過兩回。 ⑵單母分段接線，與單母接線相比其供電更可靠靈活，對于重要的用戶可從不同 段引出兩回饋線。但其要比單母接線要多一臺或多臺斷路器及隔離開關(guān)的投資。 這種 接線方式一般用于：小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置，每段母線上所接 發(fā)電容量為 12MW 左右出線不超過 5 回；變電站有兩臺主變是的 6～ 10kV 配電裝置； 35～ 63kV 配電裝置出線 4～ 8 回； 110～ 220kV配電裝置出線 3～ 4 回。 ⑴雙母接線，其主要優(yōu)點(diǎn)：供電方便，調(diào)度靈活，擴(kuò)建方便，便于實(shí)驗(yàn)。缺點(diǎn)： 增加一條母線及每條回路的母線隔離開關(guān)的投資；檢修會故障時(shí)隔離開關(guān)的倒閘操作比較繁瑣容易誤操作。廣泛用于進(jìn)線回路數(shù)較多、容量較大、出線帶電抗器的 6～ 10kV 配電裝置； 35～ 60kV 配電裝置出 線超過 8 回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)； 110kV 配電裝置出線數(shù)為6 回以上是； 220kV配電裝置出線數(shù)為 4回以上時(shí)。 ⑵雙母分段接線，與雙母接線方式相比其增加了供電的可靠性，但同時(shí)增加了兩 臺斷路器的投資。一般使用雙母分段的原則：當(dāng)出線回路數(shù)為 10～ 14 回時(shí)在一組母線上分段；當(dāng)出線回路數(shù)多于等于 15 時(shí)在兩組母線上分段；在雙母分段接線中均裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器；為了限制 220kV 母線短路電流或系統(tǒng)解列運(yùn)行的要求，可使用母線分段。 增設(shè)旁路母線可提高了供電可靠性，特別 是在進(jìn)出線檢修時(shí)（包括其保護(hù)裝置的 檢修和調(diào)試）不中斷對用戶的供電，但同時(shí)會增加母線等投資。他有三種接線方式：①有專用旁路斷路器的旁路母線接線②母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線③用分段斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線。 主接線方案選擇 初定方案 由原始資料可知本變電站有兩臺三相變壓器，各側(cè)電壓等級分別為： 2 1 10kV。 220kV 側(cè)為進(jìn)線端，有 4 回線； 110kV 及 10kV 側(cè)為負(fù)荷側(cè)各自的出線回路數(shù)為 8 回、 10 回線。為了滿足工農(nóng)業(yè)負(fù)荷增長的需要，由此擬定以下兩種方案 作為選擇： 負(fù)荷增長的需要，由此擬定以下兩種方案作為選擇： 方案一 方案一 220kV 側(cè)及 110kV側(cè)均采用雙母線接線方式， 10kV 側(cè)則采用單母分段。 3 圖 方案一 方案二 220kV 側(cè)采用雙母線接線方式， 110kV側(cè)及 10kV 側(cè)均采用有專用旁路斷路器的單母帶旁路接線方式。 方案的比較 由于本變電站所供電地區(qū)有大量工農(nóng)企業(yè)的集中地區(qū)供電的樞紐站。供電對象為 工農(nóng)業(yè)負(fù)荷等重要用戶。要求供電可靠高質(zhì)量。又考慮到隨著城市的發(fā)展供電需求會不斷上升，變 電站進(jìn)線回路要增加所以 220kv側(cè)采用雙母接線方式是合理的。