【正文】 術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。 確定主變壓器的容量和臺(tái)數(shù)變電所主變壓器的容量，一般應(yīng)按5~10年規(guī)劃負(fù)荷來選擇，根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定。（3）環(huán)境條件，包括當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、污穢、覆冰、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素。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、方法和步驟相同。出線回路數(shù)和電源數(shù)較多的污穢環(huán)境中的變電所，可采用雙母線接線。設(shè)計(jì)時(shí)，在進(jìn)行論證分析階段，更應(yīng)該辯證的統(tǒng)一供電可靠性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，以使設(shè)計(jì)的主接線具有先進(jìn)性和可行性。在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書或委托書事必不可少的。應(yīng)盡量減少設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，并盡量減少占地面積，同時(shí)注意搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。電壓和頻率是電能質(zhì)量的基本指標(biāo)，在確定電氣主接線時(shí)應(yīng)保證電能質(zhì)量在允許的變動(dòng)范圍之內(nèi)。電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，代表了發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)配置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，對(duì)運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的作用。主要設(shè)計(jì)范圍為：⑴確定電氣主接線；⑵主變壓器的選擇；⑶短路電流計(jì)算；⑷斷路器和隔離開關(guān)選擇；⑸母線和出線選擇；⑹限流電抗器選擇（必要時(shí)）；⑺電流互感器和電壓互感器選擇；⑻高壓熔斷器選擇（必要時(shí)）；⑼支持絕緣子和穿墻套管選擇；⑽消弧線圈選擇（必要時(shí)）；⑾避雷器選擇；⑿配電裝置設(shè)計(jì)；⒀配電裝置防雷設(shè)計(jì)；⒁自動(dòng)重合閘接線設(shè)計(jì)；⒂繼電保護(hù)及整定計(jì)算。當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?00m，雷暴日為100日/年。論文包括選擇變電所的主變壓器的容量、臺(tái)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)了公眾不同設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定，并對(duì)其選擇進(jìn)行了詳盡的說明。這里所設(shè)計(jì)得就是220KV降壓變電站。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場(chǎng)所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。由于電能在工用電。. . . .. . 本科生畢業(yè)論文題 目 220/110/10kV降壓變電所設(shè)計(jì) 系 別 繼續(xù)教育學(xué)院 班 級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名 楊文中 學(xué) 號(hào) 1143202353 答辯時(shí)間 2016 年 5 月 10 日 華北電力大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院220/110/10kV降壓變電所設(shè)計(jì)楊文中 指導(dǎo)老師：劉偉摘要：本設(shè)計(jì)主要介紹了220/110/10 kV變電所電氣部分初步設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護(hù)環(huán)節(jié)將動(dòng)作。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。同時(shí)經(jīng)過變壓器的選擇和變電所所帶負(fù)荷情況，確定本變電所電氣主接線方案和高壓配電裝置及其布置方式，同時(shí)根據(jù)變電所的電壓等級(jí)及其在電力網(wǎng)中的重要地位進(jìn)行繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)，最后通過對(duì)主接線形式的確定及所選設(shè)備的型號(hào)繪制變電所的主接線圖、平面圖、和繼電保護(hù)配置圖和繼電保護(hù)原理圖。 (3)本設(shè)計(jì)中各級(jí)電壓側(cè)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為： 220kV側(cè) Tmax=3600小時(shí)/年 110kV側(cè) Tmax=4600小時(shí)/年 10kV側(cè) Tmax=4000小時(shí)/年(4)所用負(fù)荷有：主控制室照明、主建筑物和輔助建筑物照明等為60kW，鍋爐動(dòng)力、檢修間動(dòng)力、主變冷卻裝置動(dòng)力等為250kW。 負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 站用負(fù)荷表11 110kV負(fù)荷用戶名稱最大負(fù)荷（KW）cosφ有功功率同時(shí)系數(shù)無功功率同時(shí)系數(shù)回路數(shù)站用3102 110kV負(fù)荷表12 110kV負(fù)荷序號(hào)用戶名稱最大負(fù)荷（KW）cosφ有功功率同時(shí)系數(shù)無功功率同時(shí)系數(shù)回路數(shù)1醫(yī)院780022煉鋼廠5400023磚窯廠380002 10kV負(fù)荷表13 10kV負(fù)荷序號(hào)用戶名稱最大負(fù)荷（KW）cosφ有功功率同時(shí)系數(shù)無功功率同時(shí)系數(shù)回路數(shù)1礦機(jī)廠120022汽車廠210023電機(jī)廠240024飼料廠600025制藥廠550026機(jī)械廠58002 工程概況 工程建設(shè)規(guī)模各級(jí)電壓出線回路數(shù)：1）220 kV：電源進(jìn)線2回（本站距離系統(tǒng)電源80公里）；2）110 kV：出線6回（工廠3回、3回備用）；3）10kV：出線12回。 電氣主接線設(shè)計(jì)概述 對(duì)電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求：（1）電氣主接線應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證供電的可靠性和電能質(zhì)量。（2）電氣主接線應(yīng)具有一定得靈活性和方便性，以適應(yīng)電氣裝置的各種運(yùn)行狀態(tài)。（4）具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。它將根據(jù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展及電力負(fù)荷增長(zhǎng)率的規(guī)劃，給出所設(shè)計(jì)的變電所的容量、電壓等級(jí)、出線回路數(shù)、主要是負(fù)荷要求、電力系統(tǒng)參數(shù)和對(duì)變電所的而具體要求，以及設(shè)計(jì)的內(nèi)容和范圍，這些原始資料是設(shè)計(jì)的依據(jù)，必須進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，從而可以初步擬定一些主接線方案。我國(guó)《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對(duì)主接線設(shè)計(jì)作了如下規(guī)定：在滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在6~10kv變電所中，一般采用單母線接線或單母線分段接線。 對(duì)原始資料進(jìn)行綜合分析（1）變電所的情況，包括變電所的類型，在電力系統(tǒng)中的地位和作用，近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃容量，近期和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)的連接方式和各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式、最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。這些對(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響，必須予以重視；此外，對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸，也應(yīng)充分考慮。對(duì)重要變電所，應(yīng)考慮當(dāng)1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在記及過負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足Ⅰ類及Ⅱ類負(fù)荷的供電；對(duì)一般性變電所，當(dāng)1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70﹪至80﹪。對(duì)于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量變電所的主接線，還應(yīng)進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案。 主接線的基本接線形式及其特點(diǎn)電氣主接線的型式是多種多樣的，按有無母線可分為有母線型的主接線和無母線型的主接線兩大類。單母接線的優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便和采用成套配電裝置。適用范圍：一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變壓器的以下三種情況：① 6～10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回；② 35～63kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回；③ 110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回。（3）單母線帶旁路母線的接線為了檢修出線斷路器，但不中斷對(duì)該出線的供電，可增設(shè)旁路母線。每一個(gè)電源和出線的回路，都裝有一臺(tái)斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線連接。缺點(diǎn):①在倒母線的操作過程中，隔離開關(guān)作為操作電器，容易發(fā)生誤操作；②檢修任一回路的斷路器或母線故障時(shí)，仍將短時(shí)停電；③所使用的設(shè)備多（母線隔離開關(guān)的數(shù)目多），并且使配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以經(jīng)濟(jì)性能差。雙母線分段接線主要用于大容量進(jìn)出線較多的配電裝置中，如220KV進(jìn)出線達(dá)10～14回時(shí)，就可采用雙母線三分段的接線。 無母線型的電氣主接線無母線型的電氣主接線在電源與引出線之間或接線中各元件之間沒有母線連接，常用的有橋型接線、多角形接線和單元接線。這種接線一般適用于最終規(guī)模已確定的110kV及以上的配電裝置中，且以不超過六角形為宜。根據(jù)原始資料擬定了兩個(gè)主接線方案，具體分析如下：方案一：圖21 220 kV側(cè)主接線圖方案一如圖是單斷路器不分段雙母線接線，其中Ⅰ母線處于工作狀態(tài)，Ⅱ組母線處于備用狀態(tài)，Ⅰ組與Ⅱ組母線之間由母聯(lián)斷路器QF進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，正常運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)斷路器QF是斷開的，每一回進(jìn)線接到I短母線上的隔離開關(guān)是閉合的，接到Ⅱ短母線上的隔離開關(guān)是斷開的，雙母線接線最主要的優(yōu)點(diǎn)是靈活性高，它具有以下五個(gè)功能：① 檢修任意一組母線可不中斷供電；② 檢修任意回路的斷路器，只中斷該回路供電；③ 工作母線發(fā)生故障可通過倒閘操作將所有回路轉(zhuǎn)移到備用母線上，使裝置迅速恢復(fù)供電；④ 檢修任一回路隔離開關(guān)，可用母線聯(lián)絡(luò)斷路器代替它的工作，不至于使該回路供電長(zhǎng)時(shí)間中斷；⑤ 在個(gè)別回路發(fā)生故障，斷路器因故不能跳閘時(shí)，可用母線聯(lián)絡(luò)斷路器QF代替切斷該回路。綜合考慮本次設(shè)計(jì)220 kV高壓側(cè)接線方式采用方案一，即雙母線接線。 10 kV主接線設(shè)計(jì)方案圖25 10kV側(cè)主接線圖方案如圖本方案采用的是單母線分段接線，其優(yōu)點(diǎn)如下： 用斷路器把母線分段后，對(duì)重要的負(fù)荷可以從不同段引出兩個(gè)回路,由兩個(gè)電源供電；一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段自動(dòng)切除，保證正常母線不間斷供電和不至使重要負(fù)荷停電。圖26 主接線圖3 主變壓器的選擇 110kV側(cè)負(fù)荷計(jì)算醫(yī)院：煉鋼廠：磚窯廠：110千伏側(cè)合計(jì) 10千伏側(cè)負(fù)荷計(jì)算礦機(jī)廠：汽車廠：電機(jī)廠：飼料廠：制藥廠：機(jī)械廠：10千伏側(cè)合計(jì)： 站用負(fù)荷計(jì)算總計(jì)： 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用于兩種電壓等級(jí)之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；只供本所（廠）用的變壓器，稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。（3）對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量。（2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。本變電所主變壓器容量的確定本設(shè)計(jì)中該地區(qū)的負(fù)荷預(yù)測(cè)情況及發(fā)展：2017年負(fù)荷為84MW,負(fù)荷水平增長(zhǎng)率為10%。2017年變電所單臺(tái)主變壓器的額定容量: 5—10年規(guī)劃負(fù)荷：2025年變電所單臺(tái)主變壓器的額定容量: 綜合考慮以上選擇原則和本變電所的負(fù)荷情況，確定變電所單臺(tái)主變壓器的額定容量： 。對(duì)于500KV變電所，除需考慮運(yùn)輸條件外，尚應(yīng)根據(jù)所供負(fù)荷和系統(tǒng)情況，分析一臺(tái)（或一組）變壓器故障或停電檢修時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響。對(duì)于容量、阻抗、電壓等技術(shù)參數(shù)相同的兩臺(tái)或多臺(tái)主變壓器，首先應(yīng)考慮共用一臺(tái)備用相。變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。由于10kV采用丫連接方式，與2110系統(tǒng)的線電壓相位角為0，這樣當(dāng)變壓變比為220/110/10kV，高、中壓為自耦連接時(shí)，否則就不能與現(xiàn)有10kV系統(tǒng)并網(wǎng)。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對(duì)電力系統(tǒng)一般要求10kV及以下變電站采用一級(jí)有載調(diào)壓變壓器。故市郊工業(yè)變電所主變應(yīng)采用的繞組連接方式為： 調(diào)壓方式的確定常用的調(diào)壓方式手動(dòng)調(diào)壓和有載調(diào)壓。（3）發(fā)電機(jī)經(jīng)常在低功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)。 主變壓器的冷卻方式根據(jù)型號(hào)有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)等。 變壓器各側(cè)電壓的選擇作為電源側(cè)，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，即保證在10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應(yīng)保證在額定值，所以，電源側(cè)的主變電壓按10%額定電壓選擇，而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇。10KV側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點(diǎn)都采用全絕緣。根據(jù)原始資料，本站選用兩臺(tái)容量為120 MVA的變壓器作為主變壓器。4 短路電流的計(jì)算 概述高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)及各元件（即發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線路等）的電抗，采用標(biāo)幺值計(jì)算。短路是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的故障，它能破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備正常工作，因此變電所電氣部分的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障情況，本設(shè)計(jì)以三相（對(duì)稱）短路情況作為分析計(jì)算?？紤]到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，要進(jìn)行極準(zhǔn)確的短路計(jì)算是非常復(fù)雜的，同時(shí)對(duì)解決大部分實(shí)際問題，并不需要十分精確的計(jì)算結(jié)果，為了使計(jì)算簡(jiǎn)化，多采用近似計(jì)算方法。短路時(shí)，同步補(bǔ)償機(jī)和同步電機(jī)也向短路點(diǎn)共給短路電流，在計(jì)算電路圖中應(yīng)把它看作附加的電源，在距離較遠(yuǎn)和同步電動(dòng)機(jī)的總功率在1000 kVA以下時(shí)，對(duì)短路電流影響較小，可不予考慮，計(jì)算電路圖中可能有幾個(gè)用變壓器聯(lián)系起來的電壓等級(jí)，在使用計(jì)算中，為了計(jì)算方便,各電壓級(jí)均用與之相應(yīng)的平均額定電壓代替，并注明在計(jì)算電路圖中母線上，平均額定電壓見表51。 短路計(jì)算說明因?yàn)槎搪酚?jì)算主要用于設(shè)備的選擇及校驗(yàn)，因此選擇三相對(duì)稱短路作為分析計(jì)算，短路點(diǎn)為圖中的KKK3。驗(yàn)算導(dǎo)體和110 kV以下電纜短路熱穩(wěn)定時(shí)，所用的計(jì)算時(shí)間，一般用主保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間加相應(yīng)在的斷路器全分閘時(shí)間，如主保護(hù)有死區(qū)時(shí)，則采用能對(duì)該處死區(qū)起作用的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，并采用相應(yīng)處的短路電流值。 按額定電壓選擇的要求要求設(shè)備的額定電壓不低于設(shè)備安裝地點(diǎn)的電網(wǎng)的額定電壓，由于線路供電端額定電壓比受電端額定電壓高105