【正文】 電所的規(guī)模如下:電壓等級(jí)：110 KV /35 KV /10KV,線路回?cái)?shù)：110KV近期2回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回；35KV近期7回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回；10KV近期12回，遠(yuǎn)景發(fā)展4回。按照負(fù)荷性質(zhì)，用電容量，工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，綜合國(guó)情合理地確定設(shè)計(jì)方案；變電站的設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則；變電站設(shè)計(jì)除應(yīng)執(zhí)行本規(guī)范外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)成110kV環(huán)網(wǎng)，與電網(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)系較為緊密，在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中占有重要地位。根據(jù)《電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定：系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在國(guó)家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下，在審議后的中期、長(zhǎng)期電力規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進(jìn)一步研究提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體方案；應(yīng)合理利用能源，合理布局電源和網(wǎng)絡(luò)，使發(fā)、輸、變電及無功建設(shè)配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及下一級(jí)電壓的系統(tǒng)等創(chuàng)造條件。 調(diào)相設(shè)備調(diào)相設(shè)備，因?yàn)樵谥刎?fù)荷時(shí)可以使電流超前，輕負(fù)荷時(shí)可以使電流滯后，所以用來進(jìn)行電壓的調(diào)整。隔離開關(guān)用于輸、配電線路時(shí)，變壓器和斷路器等進(jìn)行保護(hù)，檢修時(shí)把他們從回路中斷開，有時(shí)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(shè)備：把對(duì)一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行測(cè)量、控制、監(jiān)視、和保護(hù)的設(shè)備稱為二次設(shè)備。 變電站主要設(shè)備組成發(fā)電廠和變電站中安裝的各種電氣設(shè)備，其主要任務(wù)是啟停機(jī)組、調(diào)整負(fù)荷、切換設(shè)備和線路、監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)生異常故障時(shí)及時(shí)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(shè)計(jì)和制造的，結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、可靠性高、安裝方便，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于居民小區(qū)和公園等場(chǎng)所。（2）室內(nèi)變電站室內(nèi)變電站的主要設(shè)備均放在室內(nèi)，減少了總占地面積，但建筑費(fèi)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(jí)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(gè)區(qū)域供電。對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷供電；對(duì)于三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電。根據(jù)負(fù)荷允許停電程度的不同，可以將負(fù)荷分為三個(gè)等級(jí)，也就是一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)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(chǎng)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(zhuǎn)化為其它形式的能源，并且電能的分配和輸送易于實(shí)現(xiàn)，可以輸送到需要它的工作場(chǎng)合和生活場(chǎng)合。為了安全、經(jīng)濟(jì)地發(fā)供電，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的需要，由發(fā)電機(jī)、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(wù)，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(jí)不同，對(duì)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(diǎn)，它的電壓是系統(tǒng)最高輸電電壓，目前電壓等級(jí)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(gè)系統(tǒng)癱瘓，因此對(duì)樞紐變電站的可靠性要求較高。電壓等級(jí)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(fù)荷點(diǎn)，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(shè)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(jí)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(kuò)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(cè)量監(jiān)視與控制操作都由調(diào)度中心進(jìn)行遙測(cè)遙控，變電站內(nèi)不設(shè)值班人員。根據(jù)電氣設(shè)備的作用不同，可將電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。主要包括：儀用互感器，如電壓互感器和電流互感器；測(cè)量表計(jì)，如電壓表、電流表、功率表和電能表等；繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置；直流電源設(shè)備；操作電器、信號(hào)設(shè)備及控制電纜。在運(yùn)輸?shù)葪l件允許的情況下一般使用經(jīng)濟(jì)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(yùn)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(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)備的操作以及聯(lián)合互感器進(jìn)行電壓、電流和功率的測(cè)量。 其它設(shè)備變電站內(nèi)除上述設(shè)備外，還有接地、屏蔽裝置、站內(nèi)電源蓄電池和照明設(shè)備等其它各種設(shè)備。設(shè)計(jì)方案應(yīng)技術(shù)先進(jìn)、過度方便、運(yùn)行靈活、切實(shí)可行，以經(jīng)濟(jì)、可靠、質(zhì)量合格和充足的電能來滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門與人民生活不斷增長(zhǎng)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(shè)計(jì)首先要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行分析才能選擇正確的方案，及對(duì)變電所進(jìn)行總體分析才能設(shè)計(jì)比較經(jīng)濟(jì)、可靠的變電所方案。設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循國(guó)家電網(wǎng)公司“兩型一化”變電站設(shè)計(jì)建設(shè)導(dǎo)則，參照國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計(jì)110kV變電站分冊(cè)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(shì)平坦，交通便利，進(jìn)出線方便，空氣污染輕微，不考慮對(duì)變電所的影響。其中不同負(fù)荷的年利用時(shí)間為：城市生活用電2500h，化學(xué)工業(yè)7300h。 變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇1．主變?nèi)萘窟x擇考慮原則：(1)主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期幾年發(fā)展，對(duì)城郊變電所，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。(2)對(duì)地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝三臺(tái)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(shè)計(jì)手冊(cè)》和相應(yīng)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(dá)到該變壓器容量的15％以上，或在低壓側(cè)雖沒有負(fù)荷，但是在變電所的實(shí)際情況中，由主變?nèi)萘窟x擇部分的計(jì)算數(shù)據(jù)，明顯滿足上述情況。對(duì)于110KV變電所的35KV側(cè)也采用的連接方式，而6~10KV側(cè)采用△型的連接方式。由于變壓器的阻抗實(shí)際上就是繞組之間的漏抗，因此可見，升壓型結(jié)構(gòu)的變壓器大而降壓結(jié)構(gòu)的大。2%以內(nèi)；有載調(diào)壓用于調(diào)整范圍可達(dá)30%，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，常用于以下情況：。綜合以上分析本設(shè)計(jì)中變電站的主變宜采用有載調(diào)壓方式。加裝風(fēng)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(duì)流時(shí)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(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時(shí)的短路電流，有一部分變壓器的中性點(diǎn)采用不接地的方式，因而需要考慮中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)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(qiáng)電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)，并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。 主接線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求《35～110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所所在電網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。當(dāng)有旁路母線時(shí)，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(dāng)110kV線路為6回及以上，35～63kV線路為8回及以上時(shí)，可裝設(shè)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(shí)，亦可接入旁路母線，采用斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。結(jié)合目前國(guó)網(wǎng)公司文件建設(shè)和本變電站的實(shí)際情況， 110KV側(cè)有4回出線(近期2回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回)，35KV側(cè)有9回出線(近期7回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回)，10KV側(cè)有16回出線(近期12回，遠(yuǎn)景發(fā)展4回).又由前面的變電站分析部分和負(fù)荷情況分析部分，該變電站在整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中處于重要的地位，各側(cè)均不允許斷電。3．10KV側(cè)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(jìn)行比較方案項(xiàng)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(duì)重要用戶可從不同段引出兩個(gè)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(duì)重要用戶可從不同段引出兩個(gè)回路,保證不間斷供電，可靠靈活性當(dāng)一回線路故障時(shí),分段斷路器自動(dòng)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(dāng)一回線路故障時(shí),分段斷路器自動(dòng)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(kuò)建方便經(jīng)濟(jì)性占地面積大，多一旁路增加了投資接線簡(jiǎn)單,運(yùn)行設(shè)備少，年運(yùn)行費(fèi)用少，占地面積小在10KV 此用電負(fù)荷中各回路出線的一，二級(jí)負(fù)荷較多，且進(jìn)出線回路數(shù)比較多，通過對(duì)主接線基本要求的考慮，合理考慮市區(qū)電力負(fù)荷的基本情況以及市區(qū)的經(jīng)濟(jì)狀況以及今后經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有擴(kuò)建和擴(kuò)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(jí)采用單母線分段接線形式，35KV電壓級(jí)采用單母線分段接線形式，10KV電壓級(jí)采用單母線分段接線形式。因此，本文的短路電流計(jì)算都以三相短路為例。應(yīng)采用(電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下)繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流來計(jì)算保護(hù)裝置的整定值。 短路電流的計(jì)算為了簡(jiǎn)化短路電流的計(jì)算方法，在保證計(jì)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(shì)和電流是對(duì)稱的。唯一例外的是電抗器，應(yīng)該采用加于電抗器端點(diǎn)的實(shí)際額定電壓，因?yàn)殡娍蛊鞯淖杩雇ǔ１绕渌杩勾蟮亩?，否則，誤差偏大。有關(guān)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)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(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，在母線上發(fā)生三相短路，短路點(diǎn)的電壓立即降低。 短路電流計(jì)算結(jié)果： 表51 短路電流計(jì)算結(jié)果短路點(diǎn)I(KA)I tk/2 (KA)I tk(KA)Ish(KA)110KV母線35KV母線10KV母線33 計(jì)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的等值電路圖基準(zhǔn)容量：100MVA基準(zhǔn)電壓：各級(jí)平均電壓設(shè)計(jì)條件：假設(shè)電源SS2為無線大系統(tǒng)，假設(shè)110kV線路L2為10km，110kV線路L3為7km。（2）選擇導(dǎo)體和電器的一般原則根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》：應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理；應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路、過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校準(zhǔn)；選擇的導(dǎo)體品種不宜過多；應(yīng)與整個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致；選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。在斷路器、隔離開關(guān)、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(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱》GB76374所規(guī)定的數(shù)值情況下，當(dāng)這些電器使用在環(huán)境溫度高于+40℃(但不高于+60℃)時(shí)，環(huán)境溫度每增加1℃，%；當(dāng)使用在環(huán)境溫度低于+40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低1℃，%，但其最大過負(fù)荷不得超過額定電流的20%，即： 對(duì)于導(dǎo)體：；對(duì)于電器：對(duì)于的計(jì)算方法1．匯流主母線 (1)110KV主母線：按實(shí)際功率分布進(jìn)行計(jì)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(jì)電流密度選擇導(dǎo)體《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》一書中規(guī)定：： 載流導(dǎo)體應(yīng)選擇鋁質(zhì)材料。 導(dǎo)體和電器的選取及校驗(yàn)條件 導(dǎo)體的選擇1．母線的選擇《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》一書中規(guī)定：：載流導(dǎo)體宜采用鋁質(zhì)材料，下列場(chǎng)所可選用銅質(zhì)材料的硬導(dǎo)體。(2)電纜芯線材料及型號(hào)選擇電纜芯線有銅芯和鋁芯，國(guó)內(nèi)工程一般選用鋁芯，電纜的型號(hào)應(yīng)根據(jù)其用途，敷設(shè)方式和使用條件進(jìn)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(shè)計(jì)手冊(cè)》(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(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性。110KV選用GW4型雙柱單端口隔離開關(guān)，35KV、10KV側(cè)選屋內(nèi)隔離開關(guān)。(3)當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)壓互。：用于中型點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為100V，用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，其第三繞組電壓應(yīng)為100/3V。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》(電氣一次部分)：(1)凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器。5．接地刀根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》(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(zhǎng)度宜裝設(shè)1到2組接地刀或接地器，兩組接地刀間的距離應(yīng)盡量保持適中，母線的接地刀宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上和母聯(lián)隔離開關(guān)上。注：110KV接地刀型號(hào)為JW2110。：屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導(dǎo)體穿墻套管。