【正文】 可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時(shí)，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡(jiǎn)便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小。對(duì)三類負(fù)荷以一個(gè)電源供電即可。根據(jù)以上所址概述，可了解到該設(shè)計(jì)中變電所的周邊環(huán)境情況，可推測(cè)該所地處平原地區(qū)，占地面積大，由此根據(jù)變電所配電系統(tǒng)和配電裝置的設(shè)計(jì)原則，對(duì)本變電所進(jìn)行高壓配電系統(tǒng)及配電裝置設(shè)計(jì)；接近負(fù)荷中心，則要求供電的可靠性、調(diào)度的靈活性更高，由35kV電壓送電，該負(fù)荷側(cè)可采用雙回路送電。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 35kV側(cè) Tmax=4000小時(shí)/年根據(jù)以上年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，可查表得出導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度，進(jìn)而按照經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行母線截面的選擇。220kV系統(tǒng)短路容量為5600MVA，110kV系統(tǒng)短路容量為600MVA。 建設(shè)規(guī)模：該變電所主變采用2120MVA,其電壓等級(jí)為220/110/，220kV進(jìn)出線四回，110kV進(jìn)出線八回，35kV進(jìn)出線八回。其重要特點(diǎn)是：以分層分布結(jié)構(gòu)取代了傳統(tǒng)的集中式；把變電站分為兩個(gè)層次，即變電站層和間隔層，在設(shè)計(jì)理念上不是以整個(gè)變電站作為所要面對(duì)的目標(biāo)，而是以間隔和元件作為設(shè)計(jì)依據(jù)。因此，傳統(tǒng)變電站的設(shè)計(jì)思路和方法已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外摒棄和淘汰。同時(shí)，為了提高電力系統(tǒng)的可控性，要求更多地采用遠(yuǎn)方集中監(jiān)視和控制，并逐步采用無(wú)人值班管理模式。原始變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問(wèn)題 資料分目前國(guó)際上關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有正式公布，國(guó)內(nèi)也沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。這個(gè)時(shí)期國(guó)內(nèi)代表產(chǎn)品有CSC系列、NSC系列及BSJ系列。但2005年國(guó)網(wǎng)通信中心組織的IEC61850互操作試驗(yàn)極大推動(dòng)了IEC61850在數(shù)字化變電站中的研究與應(yīng)用。目前IEC61850技術(shù)在變電站層和間隔層的技術(shù)已經(jīng)成熟，間隔層與過(guò)程層通信的技術(shù)在大量運(yùn)行站積累的基礎(chǔ)上正逐漸成熟?！?國(guó)外變電站自動(dòng)化技術(shù) 　　國(guó)外變電站自動(dòng)化技術(shù)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始的，以西門(mén)子公司為例，該公司第一套全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)LSA678早在1985年就在德國(guó)漢諾威正式投入運(yùn)行，至1993年初，已有300多套系統(tǒng)在德國(guó)和歐洲的各種電壓等級(jí)的變電站運(yùn)行。標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的出臺(tái)遠(yuǎn)落后于技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇、通訊傳輸協(xié)議的采用方面存在很大的爭(zhēng)議，在繼電保護(hù)和變電站自動(dòng)化的關(guān)系及變電站自動(dòng)化的概念上還存在分歧。顯然傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。采用一種更先進(jìn)的技術(shù)改造變電站是一種必然趨勢(shì)。我國(guó)對(duì)變電站的技術(shù)研究的其中一個(gè)主要方面是在220kV及以下中低壓變電站中采用綜合自動(dòng)化技術(shù)，全面提高變電站的技術(shù)水平和運(yùn)行管理水平，而且技術(shù)不斷得到完善和成熟。根據(jù)建廠規(guī)模，對(duì)本變電所的電氣主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)確定出2～3種方案，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，確定出最佳方案。根據(jù)以上兩系統(tǒng)的短路容量，可計(jì)算出兩系統(tǒng)的綜合電抗標(biāo)幺值。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。 第2章 電氣主接線的設(shè)計(jì)發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是指由發(fā)電機(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。對(duì)一類負(fù)荷和二類負(fù)荷占大多數(shù)的用戶應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，其中任一電源必須在另一電源停止供電時(shí)，能保證向重要負(fù)荷供電。（3）電氣主接線應(yīng)在滿足上述要求的前提下，盡可能經(jīng)濟(jì)。 變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)原則變電所主接線的設(shè)計(jì)必須滿足上述四個(gè)基本要求，以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，一國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、政策及有關(guān)技術(shù)規(guī)范為準(zhǔn)則，結(jié)合工程具體特點(diǎn)，準(zhǔn)確地掌握基礎(chǔ)資料，做到既要技術(shù)先進(jìn)，又要經(jīng)濟(jì)實(shí)用。結(jié)合對(duì)主接線的基本要求，設(shè)計(jì)的主接線應(yīng)供電可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)、留有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。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。 電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟電氣主接線的設(shè)計(jì)伴隨著發(fā)電廠或變電所的整體設(shè)計(jì)，即按照工程基本建設(shè)程序，經(jīng)歷可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)等四個(gè)階段。電力負(fù)荷的原始資料室設(shè)計(jì)主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)在電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上確定，其準(zhǔn)確性直接影響主接線的設(shè)計(jì)質(zhì)量。為使所設(shè)計(jì)的主接線可行，必須對(duì)各主要電器的性能、制造能力、供貨情況和價(jià)格等資料匯集并進(jìn)行分析比較，保證設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。 主接線方案的擬定與選擇根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源盒出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等，可擬定出若干個(gè)主接線方案。 短路電流計(jì)算和主要電氣選擇對(duì)所選的電氣主接線進(jìn)行短路電流計(jì)算，并選擇合理的電氣設(shè)備。母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個(gè)電源獲得電能。母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長(zhǎng)期停電。在可靠性要求不高時(shí)，亦可用隔離開(kāi)關(guān)分段，任一母線故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電，在判別故障后，拉開(kāi)分段隔離開(kāi)關(guān)，完成即可恢復(fù)供電。有了旁路母線，提高了供電的可靠性，但旁路系統(tǒng)造價(jià)昂貴，同時(shí)使配電裝置運(yùn)行復(fù)雜化，另外檢修母線或母線故障期間中斷供電。由于有了兩組母線，時(shí)運(yùn)行的可靠性和靈活性大為提高。這種接線具有單母線分段和雙母線的特點(diǎn)，較雙母線接線具有更高的可靠性和靈活性。（3）雙母線帶旁路母線的接線為了不停電檢修出線斷路器，雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。因此，它不適合本設(shè)計(jì)中對(duì)主接線進(jìn)出線的要求。單元接線一般適用于只有一臺(tái)變壓器和一回線路時(shí)的小容量終端變電所和小容量的農(nóng)村變電所，因此，此接線也不適合本設(shè)計(jì)的要求。滿足主接線的要求。35kV進(jìn)出線八回，可向重要用戶采用雙回路供電。雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。主接線如圖23所示： 圖23 方案三的電氣主接線現(xiàn)對(duì)三種方案列表21比較如下：表21 電氣主接線方案比較項(xiàng)目方案可靠性靈活性經(jīng)濟(jì)性方案一：220KV、110KV側(cè)雙母帶帶旁路母線接線、35KV側(cè)單母線分段接線可靠性高、調(diào)試相對(duì)靈活；。；，投資較大；2. 旁路系統(tǒng)造價(jià)昂貴，同時(shí)使配電裝置運(yùn)行復(fù)雜化方案三：220KV側(cè)雙母線帶旁路接線，110KV側(cè)雙母接線、35KV側(cè)單母線分段接線。綜合考慮三種電氣主接線的可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合實(shí)際情況，確定第一種方案為設(shè)計(jì)的最終方案。（2）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。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。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)主變壓器容量的確定原則，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%～80%，可以確定單臺(tái)變壓器的額定容量。對(duì)于單機(jī)容量為300MW、并直接升壓到500KV的，宜選用三相變壓器。在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等，確定是否需要備用相。在具有三種電壓等級(jí)的變電所中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)的功率均達(dá)到該變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器一般選用三繞組變壓器。35KV以下電壓，變壓器繞組多采用△連接。查《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)：電氣一次部分》，選定變壓器的額定容量為120MVA。第4章 短路電流計(jì)算高壓短路電流計(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。 電路各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算主變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算如下：取，則系統(tǒng)的綜合電抗標(biāo)幺值計(jì)算：已知220kV系統(tǒng)短路容量為，110kV系統(tǒng)短路容量為,則可求得兩系統(tǒng)的綜合電抗標(biāo)幺值：變電所簡(jiǎn)化電路圖如下圖所示： 圖41 簡(jiǎn)化電路圖 三相短路電流計(jì)算 220KV母線發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流計(jì)算：系統(tǒng)的等效電路圖如圖42所示。 220KV母線發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流計(jì)算：設(shè)系統(tǒng)中K1點(diǎn)發(fā)生b、c兩相直接短路，則故障處的短路電流：110KV母線發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流計(jì)算：設(shè)系統(tǒng)中K2點(diǎn)發(fā)生b、c兩相直接短路，則故障處的短路電流：35KV母線發(fā)生兩相短路時(shí)的短路電流計(jì)算：設(shè)系統(tǒng)中K3點(diǎn)發(fā)生b、c兩相直接短路，則故障處的短路電流： 第5章 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。本設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)備的選擇包括：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，導(dǎo)線的選擇。各種高壓設(shè)備的一般技術(shù)條件如下表51所示：表51 高壓電器技術(shù)條件序號(hào)電器名稱額定電 壓（kA）額定電 流(A額定容 量(kVA)機(jī)械荷 載(N)額定開(kāi)斷電流(kA)短路穩(wěn)定性絕緣水平熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定1斷路器√√√√√√√2隔離開(kāi)關(guān)√√√√√√3組合電器√√√√√√4負(fù)荷開(kāi)關(guān)√√√√√√5熔斷器√√√√√√6電流互感器√√√√√√7電壓互感器√√√8電抗器√√√√√√9消弧線圈√√√√√10避雷器√√√√11封閉電器√√√√√√√12穿墻套管√√√√√√13絕緣子√√√√ 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇斷路器的選擇，除滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并在經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面都比較后才能確定。熱穩(wěn)定電流計(jì)算時(shí)間： 因?yàn)槭菬o(wú)限大電源系統(tǒng)，所以 可知 It2t ，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。其熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算與主變側(cè)相同。表57 具體參數(shù)如下表計(jì)算數(shù)據(jù)GW6—220D/2000220kV220kV2000A100 kA由表可知，所選隔離開(kāi)關(guān)滿足選擇要求。 母聯(lián)、旁路斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的選擇由于220KV母聯(lián)、旁路斷路器及隔離開(kāi)關(guān)的最大工作條件與主變2200KV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同的設(shè)備，而且動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)亦滿足要求。其具體參數(shù)如下表： 表510 具體參數(shù)表計(jì)算數(shù)據(jù)LW14—110/2000110kV110kV2000A80 kA80kA由表可知，所選斷路器滿足選擇要求。由表可知，所選斷路器滿足選擇要求。出線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)流過(guò)回路的最大持續(xù)工作電流： 由上表可知GW4—110D/2000同樣滿足出線隔離開(kāi)關(guān)的選擇。 35kV主變、出線側(cè)主變35kV側(cè)斷路器的選擇與校驗(yàn)流過(guò)斷路器的最大持續(xù)工作電流： 具體選擇及校驗(yàn)過(guò)程如下：（1）額定電壓選擇：（2）額定電流選擇：（3）額定開(kāi)斷電流選擇：選擇LW8—35/3150型六氟化硫斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示：表514 技術(shù)數(shù)據(jù)表型號(hào)額定電壓(kV)最高工作電壓(kV)額定電流（A）額定開(kāi)斷電流（kA）額定關(guān)合電流（峰值）（kA）4s熱穩(wěn)定電流（kA）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）（kA）合閘時(shí)間(s)分閘時(shí)間(s)LW835/315003531508080≤≤（4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，則校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定的計(jì)算時(shí)間：因?yàn)槭菬o(wú)限大電源系統(tǒng)，所以 所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。主變隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)流過(guò)回路的最大持續(xù)工作電流： 表515 具體參數(shù)表計(jì)算數(shù)據(jù)LW8—35/315035kV35kV3150A80 kA509．8080kA（1）額定電壓選擇：（2）額定電流選擇：選擇GN235/2000型隔離開(kāi)關(guān)，其技術(shù)參數(shù)如下表：表516 GN235/2000技術(shù)參數(shù)表型號(hào)額定電壓kV額定電流A4s熱穩(wěn)定電流（kA）動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）GN2—35/20003520004085（3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。所以選用LW8—35/3150型六氟化硫斷路器和GN235/2000型隔離開(kāi)關(guān)。三、準(zhǔn)確級(jí)的選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)，～1級(jí)的電流互感器用于變電所的測(cè)量?jī)x表。按下式校驗(yàn)： 220KV側(cè)電流互感器的選擇主變220kV側(cè)電流互感器的選擇（1）按一次回