【正文】 電設(shè)備輸送電能時(shí)，由于用電設(shè)備大都是感性負(fù)荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓與用電設(shè)備的額定電壓取值一致，使線路的實(shí)際電壓與用電設(shè)備要求的額定電壓之間的偏差不致太大。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率 S=3UI。 三、 電力系統(tǒng)的額定電壓 電力系 統(tǒng)的額定電壓等級(jí)是國(guó)家根據(jù)回民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。所有這些質(zhì)量指標(biāo)，都必須采取一定技術(shù)手段來(lái)予以保證。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行首先應(yīng)滿足可靠、持續(xù)供電的要求。 （ 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)的電壓為 110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。或使長(zhǎng)距離輸電線路分段，一般匯聚 2— 3個(gè)電源，電壓為 220— 330kV，同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)毓╇?，這樣的變電站起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電站。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是電力元件，它們對(duì)電能進(jìn)行生產(chǎn)、變換、輸送和分配，消費(fèi)稱(chēng)之為電力系統(tǒng)一次部分；另一類(lèi)是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等稱(chēng)之為電力系統(tǒng)二次部分。首先根據(jù)任務(wù)書(shū)所給系統(tǒng)及線路和所有負(fù)荷的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過(guò)對(duì)所建變電站及出線的考慮和對(duì)負(fù)荷資料分析，滿足安全性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性的要求確定了 110KV、 35KV、 10KV側(cè)主接線的形式，然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算及供電范圍確定了主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)，從而得出各元件的參數(shù)，進(jìn)行等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，然后選擇短路點(diǎn)進(jìn)行短路計(jì)算，根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果及最大持續(xù)工作電流，對(duì)包括母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器在內(nèi)的電氣設(shè)備做了選擇和校驗(yàn)，并確定配電裝置。根據(jù)負(fù)荷及短路計(jì)算為線路、變壓器、母線配置繼電保護(hù)并進(jìn)行整定計(jì)算。 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。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。全所停電后，只是用戶受到損失。 （ 2） 保證良好的電能質(zhì)量：電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量，頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量這三個(gè)方面，分別以電壓偏移量、頻率偏移量和波形畸變率來(lái)衡量，例如 給定的允許電壓偏移為額定電壓的177。 （ 3） 保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性：衡量電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的兩個(gè)指標(biāo)是煤耗率和網(wǎng)損率。它是確定各類(lèi)用電設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。當(dāng)輸出功率一定時(shí)，電壓越高，電流越小，線路載流面積就越小，金屬的投資也越小，同時(shí)由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損耗也較小。 （ 3） 變壓器額定電壓：變壓器一次側(cè)接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，二次側(cè)向負(fù)荷供電，有相當(dāng)于電源，因此變壓器一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓，由于變壓器二次側(cè)額定電壓 規(guī)定為空載時(shí)的電壓，額定負(fù)載下變壓器內(nèi)部的電壓降落約為 5%，當(dāng)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，為使正常運(yùn)行時(shí)變壓器二次側(cè)電壓較系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓高 5%，以便補(bǔ)償線路電壓損失。 近年來(lái)，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)域中取得了飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)變電站的發(fā)展起到了強(qiáng)有力的推動(dòng)作用，越來(lái)越多的新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用到變電站方面，具體來(lái)說(shuō)，使我國(guó)變電站設(shè)計(jì)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)： 1. 智能化 智能化變電站的發(fā)展是隨著高壓高精度的智能儀器 的出現(xiàn)而逐漸發(fā)展的，特別是計(jì)算機(jī)高速通信網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，使變電站的所有信息采集、傳輸實(shí)現(xiàn)的智能化處理提供的強(qiáng)大的物質(zhì)和理論基礎(chǔ)。 中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。 變電站接線方案趨于簡(jiǎn)單化 隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡(jiǎn)化趨于可能。新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保等要求，追求綜合經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，所以建設(shè)形式多采用地面全戶內(nèi)型或地下等布置形式，占地面積有效減少。變電站設(shè)計(jì)的分類(lèi)按照變電站標(biāo)準(zhǔn)方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模 3 個(gè)層次進(jìn)行劃分。半地下變電站是指主變布置在地上，其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站；地下變電站是指主變及其它主 要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。例如戶外 AIS 變電站，可按最高電壓等級(jí)的出線回路數(shù)和主變臺(tái)數(shù)、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。 電壓 等級(jí)： 110/35/10KV 線路回?cái)?shù)： 110KV 近期 2 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2回； 35KV 近期 4回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2回； 10KV 近期 9回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2回； （二）電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖 1S =200MVA Sx1= 110KV S2=1200MVA 待建變電站 Sx2= 30240 12150 25185 2（ 80240 ） 110KV 圖 21電力系統(tǒng)接線圖 ~ ~ FS 市變 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 6 附注： 圖中，系統(tǒng)容量、系統(tǒng)阻抗均相當(dāng)于最大運(yùn)行方式： 最小運(yùn)行方式下： 1S =170MVA， XS1= S2=1050MVA， XS2= 系統(tǒng)可保證本所 110KV 母線電壓波動(dòng)在177。 C，年最低氣溫 10176。最大風(fēng)速 30m/s，覆冰厚度為 10mm，屬于我國(guó)第 V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。、 90176。土壤熱阻率ρ T=120176。 短路電流計(jì)算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算短路點(diǎn)計(jì)算短路電流并列表示出短路電流計(jì)算結(jié)果。（簡(jiǎn)略） 線保護(hù)和變壓器主保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算 第 3 章電氣主接線設(shè)計(jì) 發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、母線和電纜等電氣設(shè)備，按一定順序連接的，用以表示生產(chǎn)、匯集和分配電能的電路。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足一下基本要求。 （ 3） 操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。 二、變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 9 電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行和維護(hù)的方便，盡可能地節(jié)省投資，就進(jìn)取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。 (1)接線方式：對(duì)于變電站的電氣接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路 — 變壓器組或橋型接線等。 (2)為正確選擇接線和設(shè)備，必須進(jìn)行各級(jí)電壓最大最小有功和無(wú)功電力負(fù)荷的平衡。在 35kv 變電所中，當(dāng)出線為 2 回時(shí)，一般采用橋型接線；當(dāng)出線為 2 回以上時(shí)，一般采用單母線分段或單母線接線。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、方法和步驟基本相同。我國(guó)一般對(duì) 35kV及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱(chēng)小電流接地系統(tǒng)，以保證供電可靠性。對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間 (5— 10 年 )的檢驗(yàn)。對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件亦應(yīng)充分考慮。 （ 4）繪制電氣主接線 對(duì)最終確定的電氣主接線，按照要求，繪圖。除設(shè)備及材料費(fèi)外，其他費(fèi)用均按規(guī)定在器材費(fèi)上乘一系數(shù)而定。以上各種費(fèi)用都根據(jù)國(guó)家某時(shí)期規(guī)定的不同的費(fèi)率 乘以基本直接費(fèi)來(lái)計(jì)算。 電氣主接線的基本形式 由于各個(gè)發(fā)電廠或變電 站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同。 電氣主接線選擇 依據(jù)原始資料，經(jīng)過(guò)分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng) 濟(jì)性的要求，高壓側(cè)有 4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側(cè)有 6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有 11回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經(jīng)過(guò)分析、綜合、組合和比較，提出三種方案： 方案一： 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式， 35kV 側(cè)采用雙母線接線方式， 10kV側(cè)采用單母線分段接線方式。方案一主接線圖如下： 圖 3— 1 方案一主接線圖 方案二： 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式， 35kV 側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式， 10kV 側(cè)采用單母線分段 接線方式 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 14 35kV 側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，優(yōu)點(diǎn)是，檢修任一進(jìn)出線斷路器時(shí)，不中斷對(duì)該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點(diǎn)是，增設(shè)旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的數(shù)目，接線復(fù)雜，投資增大。 C，年平均氣溫河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 15 +12176。 因此 110kV 側(cè)采用單母線分段接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)于 35kV 側(cè)采用單母線分段接線方式而 10kV 側(cè)采用雙母線接線形式。 主變壓器的選擇 一、 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以保證對(duì)用戶供電的可靠性。即并列變壓器 的電壓比必須相同，允許差值不超過(guò) ％。 (3)并列變壓器的連接紀(jì)別必須相同。 (4) 并列運(yùn)行的變壓器容量比應(yīng)小于 3； 1。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。按照這一準(zhǔn)則 ,電力系統(tǒng)的 N 個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)不造成因其他線路過(guò)負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。中國(guó)某些電力部門(mén)在電網(wǎng)規(guī)劃中也采用了 N－ 1 原則，一般規(guī)定一個(gè)獨(dú)立元件為一臺(tái)發(fā)電機(jī)組，或一條輸電線路，或一臺(tái)變壓器。1LQ = 39。3LQ = 39。5LQ = 39。7LQ = 39。在 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。 ： 變壓器按其繞組數(shù)可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。 110kV 及以上電壓等級(jí)的變電所中，也經(jīng)常使用三繞組 變壓器作聯(lián)絡(luò)變壓器。但是，由于自耦變壓器在高壓電網(wǎng)和中壓電網(wǎng)之間有電氣連接，故具備了過(guò)電壓從一個(gè)電壓等級(jí)的電網(wǎng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電壓等級(jí)電網(wǎng)的可能性。 3．調(diào)壓方式的確定 為了保證供電質(zhì)量可通過(guò)切換變壓器的分接頭開(kāi)關(guān)，改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。 變電所在以下情況時(shí)，宜選用有載調(diào)壓變壓器： （ 1）地方變電所、工廠、企業(yè)的自用變電所經(jīng)常出現(xiàn)日負(fù)荷變化幅度很大的情況時(shí)，又要求滿足電能質(zhì)量往往需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器； （ 2） 330kV 及以上變電站，為了維持中、低壓電壓水平需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器； （ 3） 110kV 及以下的無(wú)人值 班變電站，為了滿足遙調(diào)的需要應(yīng)裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器。這種接線零序組抗大，有利于限制短路電流，也便于在中性點(diǎn)處連接消弧線圈。 主要技術(shù)參數(shù)如下： 額定容量： 25000kVA 額定電壓：高壓 — 110177。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。 （ 4）其他，例如挖溝損傷電纜，鳥(niǎo)獸跨接在裸露的載流部分等。 （ 4） 電力系統(tǒng)短路時(shí)，系統(tǒng)中功率分布的 突然變化 和電壓嚴(yán)重下降，可能 破壞各發(fā)電廠并聯(lián)工作的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)被解列為幾個(gè)異步運(yùn)行的部分。 鑒于短路事故對(duì)電力系統(tǒng)的危害巨大，應(yīng)減小短路的可能性，為此，要： （ 1）作好短路電流的計(jì)算。 （ 5）帶電安裝和檢修電氣設(shè)備時(shí) ，要防止誤接線、誤操作，在距帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。 （ 3）在設(shè)計(jì)屋全距離。 （ 4）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì) 不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí) ,Id 取最大的點(diǎn)。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。 短路電流計(jì)算 確定短路點(diǎn)：在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了方便選擇電氣設(shè)備及校驗(yàn)，選取的短路點(diǎn)為 110kv， 35kv 及 10kv 母線。 本設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)備的選擇包括：導(dǎo)線的選擇，高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇，避雷器的選擇。 最大負(fù)荷電流要小于導(dǎo)線的安全工作電流，不能因?yàn)殡娏魈蠖斐蓴嗑€事故。 一般來(lái)說(shuō)，母線系統(tǒng)包括截面導(dǎo)體和支撐絕緣兩部分，載流導(dǎo)體構(gòu)成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根、雙分和組合導(dǎo)體等形式，因其機(jī)械強(qiáng)度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度。綜合考慮，確定一個(gè)比較合理的導(dǎo)線截 面，稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)截面積，與其對(duì)應(yīng)的電流密度稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)電流密度。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體截面應(yīng)盡量接近上式計(jì)算出的經(jīng)濟(jì)截面積。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 短路電流熱效應(yīng)： nppk Q ?? ? ? ? ? Sp kAQ ??????? 2222 1 2 3 1 8 2 ? ? Snp kATIQ ????? 222 5 5 8 2 ? ? Snppk kAQ ?????? 22 1 5 短路前導(dǎo)體的工作溫度為： ????w ? ??? ?al ? ?3470342