【正文】 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 引言 500KV 變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它起著電能的匯集和分配等重要作用，是全系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。 本次我的設(shè)計(jì)題目為 500KV 區(qū)域 變電站 一次部分的設(shè)計(jì) ， 主要部分涉及到 500KV變電站的電氣主接線方案的確定、設(shè)備的選型以及 500KV 側(cè)進(jìn)出線配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 本變電站是 樞紐變電站 ，由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知本變電站 一期工程：高壓側(cè)為 2 回 500KV 架空線與 2 600MW 火電廠相連， 其線路型號(hào)為 4 LGJ－ 630/55 長(zhǎng)度為 12km。 另有 3回 500KV 出線與其他 500KV 變電站相連接， 線路 型號(hào)為 4 LGJ－ 400/50 長(zhǎng)度為 72km,最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 4800 小時(shí)。中 壓側(cè) 為負(fù)荷側(cè)， 10回出線 ， 負(fù)荷容量為 1500MW，其線路型號(hào)為 2 LGJ－ 210/35 長(zhǎng)度為 70km,最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 4800 小時(shí)，cosΦ=0。 97。 低壓側(cè)為 35KV 側(cè)，變電站站用高壓母線，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 3800小時(shí)，站用負(fù)荷占 %。 根據(jù)以上原始資料，我們主要應(yīng)先考慮 變電站的主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)，電氣主接線形式和高壓電氣設(shè)備的選型 等。 本變電站設(shè)計(jì)的最基本的要求：主接線可靠 性 、靈活 性 、經(jīng)濟(jì) 性。 安全可靠是 電力系統(tǒng) 運(yùn)行的首要任務(wù)，保證供電可靠是變電站最基本的要求。其次是主接線的靈活性主要體現(xiàn)在正常運(yùn)行或故障情況下都能迅速改變接線方式。最后經(jīng)濟(jì)性事體現(xiàn)在滿足接線可靠性和靈活性要求的前提下，進(jìn)肯能地減少與接線方式有關(guān)的投資。因此 ，在本次設(shè)計(jì)中變電站可靠性 和靈活性 是十分重要的，我將以可靠性 和靈活性 作為選擇主接線方案 的首要原則。同時(shí)，根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，經(jīng)常對(duì)已投產(chǎn)的變電站加以擴(kuò)建。所以，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。不僅要考慮最初的接線方案 ，還要考慮到從初期接線過(guò)渡到 二期和三期 接線的可行方案。 本設(shè)計(jì)共分三章：第 一章為電氣主接線設(shè)計(jì) ， 介紹了根據(jù)原始資料確定電氣主接線、主變及所用變的選擇 ； 第二章為短路電流計(jì)算 ， 計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路故障參數(shù)為選擇電氣設(shè)備做校驗(yàn)的準(zhǔn)備； 第三章為電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 介紹了變電站各種高壓設(shè)備的選擇及校驗(yàn)的原則方法 ， 第四章 500KV進(jìn)出線配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，它是按 500KV進(jìn)出線主接線的要求，由母線、開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、測(cè)量電器和必要的輔助設(shè)備組成的總體裝置。其作用是在正常運(yùn)行情況下用來(lái)接收和分配電能；發(fā)生故障時(shí)候，迅速切斷故障部分，恢復(fù)正常運(yùn)行 。 在開(kāi)始設(shè)計(jì)之初，老師針對(duì)每一過(guò)程步驟的任務(wù)量 制 定了 相關(guān)的工作內(nèi)容、要求及進(jìn)程。同時(shí)我也會(huì)本著仔細(xì) 、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度按時(shí)完成設(shè)計(jì)內(nèi)容 ，并達(dá)到最終的 目標(biāo)！ 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 本次我們所設(shè)計(jì)的變電所是區(qū)域變電所，由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可以知道本變電所高壓側(cè)接收功率，中壓側(cè) 為負(fù)荷側(cè)和低壓側(cè)為站用電。根據(jù)以上內(nèi)容我們要考慮變電站的主變壓器的類型、容量和臺(tái)數(shù)，電氣主接線方案和高壓電氣設(shè)備選擇，設(shè)計(jì)出 500KV側(cè)進(jìn)出線配電系統(tǒng)圖 。 本變電所設(shè)計(jì)的最基本的要求：設(shè)備無(wú)油化，小型化，高參數(shù) ，不檢修等，具有較高的供電可靠性和運(yùn)行安全性。安全可靠是電力系統(tǒng)運(yùn)行的最重 要 的 任務(wù)，保證供電可靠是變電所最基本的要 求。停電不僅給電力系統(tǒng)造成損失，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)帶來(lái)的損失將更加嚴(yán)重。所以，在本次設(shè)計(jì)中變電所可靠性運(yùn)行是十分重要的。同時(shí)，根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，經(jīng)常對(duì)已投產(chǎn)的變電所加以擴(kuò)建。所以，從變壓器一直到饋線回路數(shù)均要有擴(kuò)建的可能，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。不僅僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，還要考慮它的經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行靈活性等因素。 根據(jù)變電所所在系統(tǒng)的地位，可分為以下幾類： 樞紐變電站 該變電站的主要特點(diǎn)是高壓側(cè)連接區(qū)域電網(wǎng)并與多個(gè)大電源相連接，高壓側(cè)有大量電力轉(zhuǎn)送。變電所裝有多臺(tái)大容量降壓變壓 器，從區(qū)域電網(wǎng)中下載電力，為地區(qū)的中間變電所提供電源。該類變電所的負(fù)荷側(cè)，往往是地區(qū)電網(wǎng)的主要電源點(diǎn)。對(duì)這類變電所電氣主接線的可靠性、靈活性、要求都很高。因此，往往采用可靠性和靈活性都高的接線方式。 區(qū)域變電所 這類變電所主要作用是從地區(qū)電網(wǎng)中下載電力，為地區(qū)配電網(wǎng)供電或?yàn)橛脩糁苯庸╇?。變電所?nèi)有三種電壓或兩種電壓等級(jí)。這類變電所因地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同，對(duì)其接線的要求也不同。對(duì)變電所接線可靠性的要求相對(duì)較低。 企業(yè)專用變電所 這類變電所主要是為某一企業(yè)供電的變電所，對(duì)其接線可靠性的要求與企業(yè) 的性質(zhì)有關(guān)。對(duì)于重要企業(yè)如大型鋼廠、化工廠，任何情況下不允許停電。除了接線可靠性外，企業(yè)還設(shè)有自備電廠。在設(shè)計(jì)企業(yè)專用變電所主接線時(shí)還要考慮是否有自備電源的情況。 本次任務(wù)是設(shè)計(jì) KV500 降壓變電所，屬于區(qū)域變電所。主要任務(wù)是電氣主接線，所用電設(shè)計(jì)、短路計(jì)算、主要設(shè)備的選擇和校驗(yàn) 、 500KV 進(jìn)出線配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 第 一 章 電氣主接線的設(shè)計(jì) 電氣主接線 電氣主接線 發(fā)電廠和變電站的 電氣主接線是 為滿足電能的產(chǎn)生、輸送和分配的需要，按照一定的方式和 順序，用規(guī)定的圖形符號(hào)和文字代號(hào)將一次設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、高壓開(kāi)關(guān)電器等）連接起來(lái)的電路圖。 繪制電氣主接線必須遵守以下規(guī)則： （ 1） 一次設(shè)備或元件規(guī)定 的圖形符號(hào)和文字代號(hào)來(lái)表示，電器專業(yè)人員應(yīng)熟記，并掌握一次設(shè)備的性能和用途。 （ 2） 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)等高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備都按斷開(kāi)位置畫(huà)出，但掛在控制室的主接線模擬板上的設(shè)備狀態(tài)則按隨實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)變換的，以幫助運(yùn)行人員正確地進(jìn)行倒閘操作、分析和處理。 （ 3） 因?yàn)槿龓涣麟姎庠O(shè)備的各相接線是相同的，所以電氣主接線圖一般都采用單線圖（即一相電路圖）。單線圖較為清晰。如遇到各相設(shè) 備配置不對(duì)稱（如有的回路只在兩相配置電流互感器），則可在局部繪制三線圖；如果裝置有中性或零線，則可將它在圖上用虛線表示。 對(duì)電氣主接線的基本要求 對(duì)電氣主接線的基本要求，概括地說(shuō)包括可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性。 具體的來(lái)說(shuō)為以下幾點(diǎn)： 供電 可靠性 由于電能很難大量 貯 存，如何保證可靠地（不間斷）向用戶供給符合質(zhì)量的電能是發(fā)電廠和變電站的首要任務(wù)。供電中斷不僅使電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益降低，更使用戶蒙受巨額損失，甚至發(fā)生人身事故。因此，電氣主接線應(yīng)滿足的第一個(gè)基本要求是供電可靠性。 靈活性 靈活性的含義是電氣主接線能適應(yīng)各種運(yùn)行方式（包括正常、事故和檢修運(yùn)行方式），并能方便地通過(guò)操作實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的變換，而且在某一回路檢修時(shí)，不影響其他回路繼續(xù)運(yùn)行。靈活性還應(yīng)包括將來(lái)擴(kuò)建的可能性。 主接線還應(yīng)簡(jiǎn)明清晰，布置對(duì)稱明朗；運(yùn)行維護(hù)方便，使設(shè)備切換所需的操作步驟最少；盡量避免隔離開(kāi)關(guān)操作電氣；在接線方面杜絕誤操作的可能性。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 經(jīng)濟(jì)性 即在滿足可靠性，靈活性的基本前提條件下，應(yīng)力求投資節(jié)省、占地面積小、電能損失少、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。電氣數(shù)量少，選用輕型電氣是節(jié)約投資的重要措施。 對(duì)各類 電氣主接線的介紹 單母線接線 這種接線的特點(diǎn)是設(shè)一條回流母線，電源線和負(fù)荷線均通過(guò)一臺(tái)斷路器接到母線上。它是母線制接線種最簡(jiǎn)單的一種接線形式。 （ 1）優(yōu)點(diǎn)： 接線簡(jiǎn)單、清晰、采用設(shè)備少、造價(jià)低、操作方便、擴(kuò)建容易。 （ 2）缺點(diǎn)：可靠性不高，當(dāng)任一連接元件故障，斷路器拒動(dòng)或母線故障，都將造成整個(gè)配電裝置全停。母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修，整個(gè)配電裝置亦將全停。 單母接線可作為最終接線，也可作為過(guò)渡接線。只要在布置上留有位置，單母接線可過(guò)渡到單母分段接線、雙母分段接線、雙 母接線等等。 雙母線接線 為克服單母接分段接線在母線和母線隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，該段母線上連接的元件都要在檢修期間停電的缺點(diǎn)而發(fā)展出雙母接線。這種接線，每一元件通過(guò)一臺(tái)斷路器和兩組隔離開(kāi)關(guān)連接到兩組母線上，兩組母線間通過(guò)母聯(lián)斷路器連接。 （ 1） 雙母線接線的 優(yōu)點(diǎn)： 1) 優(yōu)越的可靠性：線路故障斷路器拒動(dòng)或母線故障只停一條母線及所連接的元件。將非永久性故障元件切換到無(wú)故障母線，可迅速恢復(fù)供電。 2) 調(diào)度 與檢修 靈活 ： 可在任何元件部停電的情況下輪流檢修母線，只需將檢修的母線上的全部元件切換到另一條母線即 可或根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要，各元件可靈活地連接到任一母線上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理接線。 3) 擴(kuò)建方便 ：一般情況下，雙母線接線配電裝置在一期工程中就將母線構(gòu)架一次建成，近期擴(kuò)建的母線也安裝好。在擴(kuò)建元件施工時(shí)，對(duì)原有元件沒(méi)有影響。 （ 2） 雙母線接線的 缺點(diǎn)： 1)增加了一條母線和母線隔離開(kāi)關(guān)，增加了設(shè)備及相應(yīng)的構(gòu)支架，加大了配電裝置的占地和工程投資。 2) 當(dāng)母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障檢修時(shí)，倒閘操作復(fù)雜，容易發(fā)生誤操作。 3）隔離開(kāi)關(guān)操作閉鎖接線復(fù)雜。 4）保護(hù)和測(cè)量裝置的電壓取自母線電壓互感器二次側(cè)，需經(jīng)過(guò)切換。電 壓回路內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 接線復(fù)雜。 5）母線聯(lián)絡(luò)斷路器故障，整個(gè)配電裝將全停。 一臺(tái)半斷路器接線 3/2 斷路器接線方式一般運(yùn)用在兩條主母線之間，組成一個(gè)完整串，每串中兩臺(tái)斷路器之間引出一回線路或一組變壓器（通稱一個(gè)元件）。每一元件占有 3/2 臺(tái)斷路器。在每串內(nèi)還配有檢修斷路器用的隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、保護(hù)、測(cè)量用的電流互感器，在各元件回路配有三相電壓互感器、避雷器，母線上配有單相電壓互感器、避雷器等。 3/2 斷路器接線 的 優(yōu)點(diǎn)： 1)有較高的可靠性 2）有高度的運(yùn)行靈活性：任何一個(gè)元件可根據(jù)運(yùn)行的需 要接在不同的母線系統(tǒng)中。母線系統(tǒng)之間的元件可任意分配，其操作程序簡(jiǎn)單。只需操作斷路器，而不需操作隔離開(kāi)關(guān)。 3）運(yùn)行操作方便：所有隔離開(kāi)關(guān)均為檢修用，沒(méi)有倒閘作用隔離開(kāi)關(guān)。隔離開(kāi)關(guān)操作程序簡(jiǎn)單。安全操作閉鎖回路接線簡(jiǎn)單，操作引起故障幾率少。 4）設(shè)備檢修方便。任何設(shè)備或母線檢修，都不會(huì)影響供電。被檢修設(shè)備的隔離操作方便、簡(jiǎn)單。 500KV 變電站主接線設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 本次設(shè)計(jì)的 500KV 區(qū)域 性 變電站的主接線，應(yīng)根據(jù)變電站在系統(tǒng)中 中的地位、作用以及本工程建設(shè)的目的 ，必要性。它們用來(lái)確定對(duì)變電所主接線可靠性、靈活性、和經(jīng)濟(jì)性的要求。 變電站根據(jù) 520 年的總體規(guī)劃，提出本工程近期和遠(yuǎn)景的建設(shè)規(guī)模，具體包括以下內(nèi)容： （ 1）各電壓等級(jí)近期及遠(yuǎn)期的出線回路數(shù)，每回出線的輸送量，導(dǎo)線截面面積，出線的方向。 （ 2）近期和遠(yuǎn)期主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量、型式、各側(cè)額定電壓值、調(diào)壓方式、調(diào)壓范圍、變壓器短路阻抗，各種運(yùn)行方式下通過(guò)變壓器的功率潮流。 （ 3） 無(wú)功補(bǔ)償：近期和遠(yuǎn)期高壓側(cè)和低壓側(cè)裝設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備種類，裝設(shè)位置。 、組數(shù)、單機(jī)容量、投切方式 、額定參數(shù)。 、單組容量、投切方式、額定參數(shù)。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 、額定參數(shù)。 （ 4）變電所供電負(fù)荷的性質(zhì)。對(duì)于 Ⅰ 、 Ⅱ類供電負(fù)荷在接線設(shè)計(jì)上考慮要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電 。當(dāng)任一電源 斷開(kāi)后，另一電源應(yīng)能保證對(duì)全部負(fù)荷的供電。對(duì)于 Ⅲ類負(fù)荷一般只考慮提供一個(gè)電源。 （ 5）在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，系統(tǒng)最大、最小運(yùn)行方式下的短路容量或等值阻抗，包括正序阻抗、負(fù)序阻抗和零序阻抗（歸算值）。 （ 6）各側(cè)電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式以及對(duì)本工程變壓器中性點(diǎn)接地方式的要求。 （ 7）各側(cè)母線的最 大穿越功率。它用來(lái)計(jì)算各側(cè)母線載流導(dǎo)體的截面積。 （ 8）本工程各側(cè)的同期點(diǎn)，系統(tǒng)電能計(jì)量的關(guān)口點(diǎn)，以便確定電流、電壓互感器的配置以及對(duì)精度的要求。 （ 9）電力系統(tǒng)通信的要求，微波、載波和光纖通道的規(guī)劃，高頻加工設(shè)備置（阻波器、耦合電容、結(jié)合濾波器）的配置及技術(shù)參數(shù) （ 10）系統(tǒng)內(nèi)過(guò)電壓的數(shù)值，對(duì)變電所主接線可靠性指標(biāo)的要求以及其他特殊要求。 本變電站設(shè)計(jì)方案 這次我所設(shè)計(jì)的變電站是一個(gè)十分重要的 500KV 區(qū)域 變電站。 高壓側(cè)為 2 回500KV 架空線與 2 600MW 火電廠相連， 另有 3 回 500KV 出線與其他 500KV 變電站相連接，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 4800 小時(shí)。中壓側(cè)為負(fù)荷側(cè)， 10回出線，負(fù)荷容量為1500MW，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 4800 小時(shí)， cosΦ=0。 97。 低壓側(cè)為 35KV 側(cè)，變電站站用高壓母線，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 3800 小時(shí)，站用負(fù)荷占 %。由于 500KV 側(cè)為系統(tǒng)電源側(cè)，因此考慮到其重要地位及其和其他 500KV 變電站相連接的擴(kuò)建性，故其母線接線方式為雙母接線，斷路器接線方式選用 3/2 接線方式。 對(duì)于 220KV 側(cè)由于有 10 回架空線，考慮變電站運(yùn)行的可靠性和方便擴(kuò)建選用 了雙母 單分段 線的接線形式。 35KV 側(cè)接線 為站用電，考慮到其投資的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，因此接線方式選擇單母接線方式。 本 變 電站 500KV 側(cè)采用的是一臺(tái)半斷路器接線方式。 其目的是便于在回路上分組，方便設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)，減少接線的失誤。具有較高的