【正文】 電所的規(guī)模如下:電壓等級：110 KV /35 KV /10KV,線路回數(shù)：110KV近期2回，遠景發(fā)展2回；35KV近期7回，遠景發(fā)展2回；10KV近期12回，遠景發(fā)展4回。按照負荷性質，用電容量，工程特點和地區(qū)供電條件，綜合國情合理地確定設計方案；變電站的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則；變電站設計除應執(zhí)行本規(guī)范外，尚應符合現(xiàn)行的國家有關標準和規(guī)范的規(guī)定。該市郊110KV變電站是地區(qū)性城市變電站，它由系統(tǒng)S1和系統(tǒng)S2供電，該站建成后與系統(tǒng)S1和系統(tǒng)S2構成110kV環(huán)網(wǎng)，與電網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)系較為緊密，在整個電網(wǎng)系統(tǒng)中占有重要地位。根據(jù)《電力系統(tǒng)技術規(guī)程》中的有關規(guī)定：系統(tǒng)設計應在國家計劃經(jīng)濟的指導下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進一步研究提出系統(tǒng)設計的具體方案；應合理利用能源，合理布局電源和網(wǎng)絡，使發(fā)、輸、變電及無功建設配套協(xié)調，并為系統(tǒng)的繼電保護設計，系統(tǒng)自動裝置設計及下一級電壓的系統(tǒng)等創(chuàng)造條件。 調相設備調相設備，因為在重負荷時可以使電流超前，輕負荷時可以使電流滯后，所以用來進行電壓的調整。隔離開關用于輸、配電線路時，變壓器和斷路器等進行保護，檢修時把他們從回路中斷開，有時用來切換母線環(huán)。變壓器由單相變壓器和三相變壓器。2．二次設備：把對一次設備和系統(tǒng)的運行進行測量、控制、監(jiān)視、和保護的設備稱為二次設備。 變電站主要設備組成發(fā)電廠和變電站中安裝的各種電氣設備，其主要任務是啟停機組、調整負荷、切換設備和線路、監(jiān)視主要設備的運行狀態(tài)、發(fā)生異常故障時及時處理等。（1）有人值班變電站大容量、重要的變電站大都采用有人值班變電站。箱式變電站是由工廠設計和制造的，結構緊湊、占地少、可靠性高、安裝方便，現(xiàn)在廣泛應用于居民小區(qū)和公園等場所。（2）室內變電站室內變電站的主要設備均放在室內，減少了總占地面積，但建筑費用較高，適宜市區(qū)居民密集地區(qū)，或位于海岸、鹽湖、化工廠及其他空氣污穢等級較高的地區(qū)。全站停電后，只有本地區(qū)中斷供電。全站停電后，可引起地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個區(qū)域供電。對于一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷供電；對于三級負荷一般只需要一個電源供電。根據(jù)負荷允許停電程度的不同，可以將負荷分為三個等級，也就是一級負荷、二級負荷和三級負荷。 變電站概述變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力的場所，是發(fā)電廠和用戶聯(lián)系的中間環(huán)節(jié)。電能可以方便的轉化為其它形式的能源，并且電能的分配和輸送易于實現(xiàn)，可以輸送到需要它的工作場合和生活場合。為了安全、經(jīng)濟地發(fā)供電，滿足國民經(jīng)濟和人民生活的需要，由發(fā)電機、變壓器、輸配電線路和電力用戶的電器裝置連接而成的整體，它完成了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電的任務，這就是電力系統(tǒng)。變電站按照其升降電壓的不同分為升壓變電站和降壓變電站兩大類。等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。 變電站的分類（1）系統(tǒng)樞紐變電站樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點，它的電壓是系統(tǒng)最高輸電電壓，目前電壓等級有220kv、330kV(僅西北電網(wǎng))和500kv，樞紐變電站連成環(huán)網(wǎng)，全站停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至整個系統(tǒng)癱瘓，因此對樞紐變電站的可靠性要求較高。電壓等級一般采用220kv或330kv。（4）終端變電站終端變電站在輸電線路終端，接近負荷點，經(jīng)降壓后直接向用戶供電，全站停電后，只是終端用戶停電。（3）地下變電站在人口和工業(yè)高度集中的大城市，由于城市用電量大，建筑物密集，將變電站設置在城市大建筑物、道路、公園的地下，可以減少占地，尤其隨著城市電網(wǎng)改造的發(fā)展，位于城區(qū)的變電站乃至大型樞紐變電站將更多的采取地下變電站。箱式變電站一般容量不大，電壓等級一般為3kv～35kv，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和要求的提高，電壓范圍不斷擴大，現(xiàn)已經(jīng)制造出了132kv的箱式變電站。（2）無人值班變電站無人值班變電站的測量監(jiān)視與控制操作都由調度中心進行遙測遙控，變電站內不設值班人員。根據(jù)電氣設備的作用不同，可將電氣設備分為一次設備和二次設備。主要包括：儀用互感器，如電壓互感器和電流互感器；測量表計，如電壓表、電流表、功率表和電能表等；繼電保護及自動裝置；直流電源設備；操作電器、信號設備及控制電纜。在運輸?shù)葪l件允許的情況下一般使用經(jīng)濟上有利的三相變壓器，單相變壓器僅在高電壓、大容量的500KV變電站等由于受到搬運上的限制而被采用。 控制裝置與互感器控制裝置是變電站的中樞神經(jīng)，通過它值班員監(jiān)視設備的運行狀態(tài)，根據(jù)需要進行設備的操作以及聯(lián)合互感器進行電壓、電流和功率的測量。 其它設備變電站內除上述設備外，還有接地、屏蔽裝置、站內電源蓄電池和照明設備等其它各種設備。設計方案應技術先進、過度方便、運行靈活、切實可行，以經(jīng)濟、可靠、質量合格和充足的電能來滿足國民經(jīng)濟各部門與人民生活不斷增長的需要。第2章 電力系統(tǒng)及變電站總體分析 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)及變電所的設計首先要對電力系統(tǒng)進行分析才能選擇正確的方案，及對變電所進行總體分析才能設計比較經(jīng)濟、可靠的變電所方案。設計中應遵循國家電網(wǎng)公司“兩型一化”變電站設計建設導則，參照國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設計110kV變電站分冊執(zhí)行。4．所址概況變電所位于某中小型城市邊緣，所區(qū)西為城區(qū)，南為工業(yè)區(qū)，所址地勢平坦，交通便利，進出線方便，空氣污染輕微，不考慮對變電所的影響。其中不同負荷的年利用時間為：城市生活用電2500h，化學工業(yè)7300h。 變壓器容量和臺數(shù)的選擇1．主變容量選擇考慮原則：(1)主變容量選擇一般應按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變容量應與城市規(guī)劃相結合。(2)對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設計時應考慮裝三臺的可能性。綜上所述。 繞組數(shù)和繞組連接方式的選擇繞組數(shù)的選擇：《電力工程電氣設計手冊》和相應的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電所中，如果通過主變各繞組的功率達到該變壓器容量的15％以上，或在低壓側雖沒有負荷，但是在變電所的實際情況中，由主變容量選擇部分的計算數(shù)據(jù)，明顯滿足上述情況。對于110KV變電所的35KV側也采用的連接方式，而6~10KV側采用△型的連接方式。由于變壓器的阻抗實際上就是繞組之間的漏抗，因此可見，升壓型結構的變壓器大而降壓結構的大。2%以內；有載調壓用于調整范圍可達30%，其結構復雜，價格較貴，常用于以下情況：。綜合以上分析本設計中變電站的主變宜采用有載調壓方式。加裝風冷后可使變壓器的容量增加30%～35%。這種方式若把油的循環(huán)速度比自然對流時提高3倍，則變壓器可增加容量30%。 全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決在110KV及以上的中型點直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時的短路電流，有一部分變壓器的中性點采用不接地的方式，因而需要考慮中性點絕緣的保護問題。 電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流，高電壓的網(wǎng)絡，它要求用規(guī)定的設備文字和圖形符號，并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置全部基本組成和連接關系，代表該變電站電氣部分的主體結構，是電力系統(tǒng)結構網(wǎng)絡的重要組成部分。 主接線設計應滿足的基本要求《35～110KV變電所設計規(guī)范》：變電所的主接線應根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。：變電所的主接線應根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器的接線，當110kV線路為6回及以上，35～63kV線路為8回及以上時，可裝設專用的旁路斷路器，主變壓器35～110kV回路中的斷路器，有條件時，亦可接入旁路母線，采用斷路器的主接線不宜設旁路設施。結合目前國網(wǎng)公司文件建設和本變電站的實際情況， 110KV側有4回出線(近期2回，遠景發(fā)展2回)，35KV側有9回出線(近期7回，遠景發(fā)展2回)，10KV側有16回出線(近期12回，遠景發(fā)展4回).又由前面的變電站分析部分和負荷情況分析部分，該變電站在整個電力網(wǎng)絡中處于重要的地位，各側均不允許斷電。3．10KV側根據(jù)要求可以草擬以下兩種方案：方案1單母線接線帶旁路 ，方案2單母線分段接線； 表43 兩種方案進行比較方案項目方案1單母線分段帶旁路母線接線方案2單母線分段接線可靠性用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路, 保證不間斷供電，可靠；檢修出線斷路器，可以不停電檢修，供電可靠性高用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠靈活性當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電，擴建方便經(jīng)濟性占地面積大，多一旁路增加了投資接線簡單,運行設備少，年運行費用少，占地面積小在10KV 此用電負荷中各回路出線的一，二級負荷較多，且進出線回路數(shù)比較多，通過對主接線基本要求的考慮，合理考慮市區(qū)電力負荷的基本情況以及市區(qū)的經(jīng)濟狀況以及今后經(jīng)濟的發(fā)展，還有擴建和擴展的可能。綜上分析可以得出，本次新建變電站的電氣主接線形式為:110KV電壓級采用單母線分段接線形式，35KV電壓級采用單母線分段接線形式，10KV電壓級采用單母線分段接線形式。因此，本文的短路電流計算都以三相短路為例。應采用(電力系統(tǒng)在最大運行方式下)繼電保護安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計算保護裝置的整定值。 短路電流的計算為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出一下規(guī)定：，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。唯一例外的是電抗器，應該采用加于電抗器端點的實際額定電壓，因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否則，誤差偏大。有關感應電動機對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動機正在運行時，在母線上發(fā)生三相短路，短路點的電壓立即降低。 短路電流計算結果： 表51 短路電流計算結果短路點I(KA)I tk/2 (KA)I tk(KA)Ish(KA)110KV母線35KV母線10KV母線33 計算過程如下：系統(tǒng)等效圖如下：圖51 系統(tǒng)等效圖1．作電力系統(tǒng)結構簡圖的等值電路圖基準容量：100MVA基準電壓：各級平均電壓設計條件：假設電源SS2為無線大系統(tǒng)，假設110kV線路L2為10km，110kV線路L3為7km。（2）選擇導體和電器的一般原則根據(jù)《導體和電器選擇技術規(guī)定》：應力求技術先進、安全適用、經(jīng)濟合理；應滿足正常運行、檢修、短路、過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；應按當?shù)丨h(huán)境條件校準；選擇的導體品種不宜過多；應與整個工程建設標準協(xié)調一致；選用新產品應積極慎重，新產品應有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。在斷路器、隔離開關、空氣自然冷卻限流電抗器等電器各部分的最大允許發(fā)熱溫度，不超過《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》GB76374所規(guī)定的數(shù)值情況下，當這些電器使用在環(huán)境溫度高于+40℃(但不高于+60℃)時，環(huán)境溫度每增加1℃，%；當使用在環(huán)境溫度低于+40℃時，環(huán)境溫度每降低1℃，%，但其最大過負荷不得超過額定電流的20%，即： 對于導體：；對于電器：對于的計算方法1．匯流主母線 (1)110KV主母線：按實際功率分布進行計算 (2)35KV主母線： (3)10kV主母線：2．旁路母線回路 3．主變的引下線 4．出線 單回線： 雙回線：5．母聯(lián)回路 6．分段回路 (K=～ ) 按經(jīng)濟電流密度選擇導體《導體和電器選擇設計技術規(guī)定》一書中規(guī)定：： 載流導體應選擇鋁質材料。 導體和電器的選取及校驗條件 導體的選擇1．母線的選擇《導體和電器選擇設計技術規(guī)定》一書中規(guī)定：：載流導體宜采用鋁質材料，下列場所可選用銅質材料的硬導體。(2)電纜芯線材料及型號選擇電纜芯線有銅芯和鋁芯，國內工程一般選用鋁芯，電纜的型號應根據(jù)其用途，敷設方式和使用條件進行選擇，RMA市郊變10KV出線選用三相鋁芯電纜。根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》(電氣一次部分)規(guī)定：35KV及以下可選用少油、真空、多油斷路器等，應注意經(jīng)濟性。110KV選用GW4型雙柱單端口隔離開關，35KV、10KV側選屋內隔離開關。(3)當需要監(jiān)視和檢測線路側有無電壓時，出線側的一相上應裝設壓互。：用于中型點直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100V，用于中性點非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100/3V。根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》(電氣一次部分)：(1)凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器。5．接地刀根據(jù)《電力工程電氣設計手冊》(電氣一次部分)第2—8節(jié)：(1)為保證電器和母線的檢修安全，35KV及以上每段母線根據(jù)長度宜裝設1到2組接地刀或接地器，兩組接地刀間的距離應盡量保持適中，母線的接地刀宜裝設在母線電壓互感器的隔離開關上和母聯(lián)隔離開關上。注：110KV接地刀型號為JW2110。：屋內配電裝置宜采用鋁導體穿墻套管。