【正文】 壓 (kV)Ux1~2%Ux1~3%Ux2~3%高壓側(cè)中壓側(cè)低壓側(cè)SSPSL1100/100/100121 電氣主接線方案設(shè)計1．單母接線：優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。考慮到該變電站為一重要中間變電站，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密，且在一次主接線中已考慮采用雙母線接線的方式。 主變壓器臺數(shù)、容量、型式的選擇(1)選擇原則①為保證供電可靠性，在變電所中，一般裝設(shè)兩臺主變壓器；②為滿足運行的靈敏性和可靠性，如有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)選擇兩臺三繞組變壓器，選用三繞組變壓器占的面積小，運行及維護(hù)工作量少，價格低于四臺雙繞組變壓器，因此三繞組變壓器的選擇大大優(yōu)于四臺雙繞組變壓器[11]。(4) 經(jīng)濟(jì)上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。(4)系統(tǒng)備用容量大小。因此，發(fā)電廠、變電站主接線應(yīng)合理。 變電所的自然條件當(dāng)?shù)刈罡邭鉁?5℃，最低氣溫21℃，℃，變電所所處海拔高度700m，污穢程度中級。(2)大電流系統(tǒng)中性點接地：及以上系統(tǒng)(1)高參數(shù)：高溫、高壓、超臨界、單機(jī)容量(2)大容量遠(yuǎn)距離高壓輸電、大系統(tǒng)互聯(lián)(3)高度自動化(4)電力市場化(5)分布式發(fā)電 本變電所各級電壓負(fù)荷情況分析，110kV側(cè)進(jìn)出線4回，其中兩回為電源進(jìn)線，每回最大負(fù)荷50000kVA，一回停運后，另一回最大可輸送100000kVA負(fù)荷；另2回為出線，出線正常時每回最大功率為35000kVA，最小為25000kVA，最大負(fù)荷利用時間為4200h。(1)我國規(guī)定的額定電壓等級有220/380kV、3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV(2)電力設(shè)備的額定電壓①輸電線路的額定電壓等于我國規(guī)定的額定電壓等級。[1](1)無備用接線方式：負(fù)荷只能從一個電源獲得電能――開式接線，主要優(yōu)點在于簡單、經(jīng)濟(jì)、運行方便，主要缺點是供電可靠性差。例如給定的允許電壓偏移為額定值的，給定的允許頻率偏移為等。第三級負(fù)荷，所有不屬于第一、二級的負(fù)荷。(1)保證可靠持續(xù)運行的基本要求[5]。發(fā)電、變電、輸電和用電同時進(jìn)行。1989年，建成第一條500kV高壓直流輸電線路，葛洲壩－上海。1882年，英國人在中國成立了上海電氣公司。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定頻率均為。指該系統(tǒng)所有發(fā)電機(jī)組全年實際發(fā)出電能的總和，以兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）太瓦時（TWh）計。交流最高電壓等級1050kV，出現(xiàn)在前蘇聯(lián)和巴西，直流最高等級為500kV，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，如美加同一電網(wǎng)。1879年美國舊金山實驗發(fā)電廠是世界上最早出售電力的火電廠。在設(shè)計過程中要繪制相關(guān)圖紙，包括主接線等較重要圖紙并掌握其內(nèi)容。該變電站設(shè)有兩臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為110kV、35kV、和10kV 三個電壓等級，各個電壓等級分別采用橋形接線、單母線分段帶旁母接線和單母線分段接線，設(shè)計包括電氣的一次部分和二次部分的設(shè)計和計算。在一次部分中，要對電力系統(tǒng)和變電站進(jìn)行總體分析，然后確定變電站電氣主接線的形式，并在此過程中進(jìn)行系統(tǒng)的無功補(bǔ)償、短路電流計算以及電氣設(shè)備的選擇。本次設(shè)計中進(jìn)行了電氣主接線的設(shè)計、短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線等）、各電壓等級配電裝置設(shè)計、直流系統(tǒng)設(shè)計以及防雷保護(hù)的配置。1882年，愛迪生小型電力系統(tǒng)pearl stree有6臺直流發(fā)電機(jī)，59個用戶，電壓等級110kV。描述電網(wǎng)的主要參數(shù)[2]：。電力系統(tǒng)的地理接線圖主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理位置，電力線路的路徑，以及它們相互間的連接。1911年，楊樹浦發(fā)電廠動工，1913年開始發(fā)電，到1924年，共有12臺發(fā)電機(jī)，裝機(jī)121MW。至今，已建成的跨省電力系統(tǒng)有五個，即華東系統(tǒng)、東北系統(tǒng)、華中系統(tǒng)、華北系統(tǒng)和西北系統(tǒng)。(2)電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短。按對供電可靠性的要求可以將負(fù)荷分為級。對第一級負(fù)荷要保證不間斷供電；對第二級負(fù)荷，如有可能，也要保證不間斷供電。(3)保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性。(2)有備用接線方式方式：負(fù)荷可以從兩個或兩個以上電源獲得電能――閉式接線。②發(fā)電機(jī)的額定電壓為額定電壓等級電壓的倍。，每回最大負(fù)荷12000kVA，無電源進(jìn)線。第二章 電氣主接線 電氣主接線設(shè)計的基本要求現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴(yán)密的整體。(1)變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用[3]。(5)系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料。(3) 操作應(yīng)盡可能簡單、方便主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。(5) 應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。③裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故后其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%以上，并保證用戶的一級和二級全部負(fù)荷的供電。故選用兩臺主變壓器，并列運行且容量相等。缺點：不夠靈活可靠，任意元件故障或檢修，均須使整個配電裝置停電[5]。(2)當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分開母聯(lián)斷路器，自動將故障隔離，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。適用范圍：①610kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。通過兩組母線隔離開關(guān)得到換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。向雙母線的任何一個方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。缺點：(1)增加一組母線時每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)。②35～63 kV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時；或連接的電源較多、負(fù)荷較大時。適用范圍：當(dāng)110kV出現(xiàn)在6回及以上時，220kV在4回及以上時，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線，在不允許停電檢修斷路器的殊殊場合下設(shè)置旁路母線。Ⅰ類負(fù)荷50%，Ⅱ類負(fù)荷50%，供電可靠性要求很高，同時全部采用雙回線供電，為滿足供電的可靠性和靈活性，應(yīng)選擇單母分段接線形式；（3）10kV選擇單母線分段接線。如下圖21所示：圖21變電所主接線簡圖根據(jù)23中提到的各種接線方法我在本次設(shè)計中110kV側(cè)選擇了外橋接線外橋接線的特點是：適用于線路較短和變壓器經(jīng)常切換的情況，在橋斷路器外側(cè)加裝一個“跨條”，在橋斷路器檢修時，能使穿越功率從“跨條”通過，也能使環(huán)形電網(wǎng)不會被破開環(huán)運行。所以在35和10側(cè)我采用了單母線分段接線的方式。、容量選擇(1)選擇原則：%變電所容量計(2)所用電負(fù)荷: S=S110=%=%=(3)根據(jù)選擇原則選出待建變電所兩臺所用變型號為:S3100/10，額定電壓: 10/(kV), 接線方式:兩臺所用變分別接于10kV母線的Ⅰ段和Ⅱ段，互為備用，平時半載運行，當(dāng)一臺故障時，另一臺能夠承擔(dān)變電所的全部負(fù)荷。直流屏兩面，電池屏兩面。該系統(tǒng)通過RS232或RS485接口接入計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 ②在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。⑤接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。 變壓器三個繞組的阻抗值為： 短路電流計算方法與步驟在進(jìn)行短路電流計算時，通常把電源容量視為無窮大的電力系統(tǒng)。一般應(yīng)以最大運行方式下的三相短路電流為依據(jù)，如變電所一般應(yīng)以2～3臺變壓器為主變進(jìn)行計算，并適當(dāng)考慮電網(wǎng)5～10年的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行計算。4．計算10kV以上高壓電網(wǎng)短路電流時，一般將元件的電阻忽略不計，如果短路電路中總電阻R總大于總電抗X總的1/3時，則線路和其他元件的有效電阻仍應(yīng)計算。在進(jìn)行計算電力系統(tǒng)短路電流時，首先應(yīng)對短路賄賂中高壓系統(tǒng)，變壓器，線路，開關(guān)設(shè)備等電路；元件的電阻進(jìn)行計算。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax,即： （52）(3)環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件如溫度、風(fēng)速、污穢、海拔高度、地震強(qiáng)度和覆冰厚度等超過一般電氣設(shè)備使用條件時，應(yīng)采取措施。對于110kV及以下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。滿足動穩(wěn)定的條件為； （54）公式中ich和Ies分別為：短路沖擊電流和動穩(wěn)定電流。3．短路計算的條件為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：①容量和接線。在校驗電器和載流導(dǎo)體時，必須確定電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體處于最嚴(yán)重情況的短路點，使通過的短路電流校驗值為最大。①動穩(wěn)定校驗：10kV側(cè)短路沖擊電流為Ich=SN1010III型斷路器的耐受峰值電流為125kA＜125kA符合要求。2．隔離開關(guān)的選擇：(1)額定電壓：10kV(2)額定電流：I＞Imax 其中I為額定電流，Imax為10kV側(cè)的最大工作電流 。符合要求。4．電流互感器的選擇(1)額定電壓：10kV最大電流：通過額定電壓和最大工作電流選擇了LFZ10型號電流互感器參數(shù)如下表53所示：表53 LFZ10型號電流互感器參數(shù)型號 技術(shù)參數(shù)額定電流比（A）次級組合1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LFZ10100075135(2)校驗：額定電流為1000AI=1000A＞Imax=①動穩(wěn)定校驗：10kV側(cè)短路沖擊電流為Ich=則Ich=＜符合要求。 5．避雷器的選擇(1)額定電壓：10kV那么選擇的避雷器的額定電壓為：取避雷器的額定電壓為17kV(2)持續(xù)運行電壓相對地面的最高電壓為： (3)標(biāo)稱放電電流 一般情況下10kV的標(biāo)稱放電電流取5kA(4)雷電沖擊殘壓其中BIL為10kV變壓器額定雷電沖擊外絕緣耐受峰值電壓為75kV，[6]。 (5)操作沖擊電流下殘壓 其中SIL為10kV側(cè)變壓器操作波試驗電壓為60，根據(jù)上述計算的數(shù)據(jù)選擇Y5WZ217/45型避雷器參數(shù)如下表55所示：表55 Y5WZ217/45型避雷器參數(shù)型號技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)額定電壓（kV）避雷器額定電壓（kV）避雷器持續(xù)運行電壓（kV）雷電沖擊電流下殘壓峰值（kV）操作沖擊電流下殘壓峰值（kV）Y5WZ217/45101745427．電壓互感器的選擇(1)型式：采用單相澆注絕緣式電壓互感器，作電壓、電能測量及單向接地保護(hù)用及繼電保護(hù)用。①動穩(wěn)定校驗：35kV側(cè)短路沖擊電流為Ich=SW435I型斷路器的耐受峰值電流為42kA＜42kA符合要求。2．隔離開關(guān)的選擇：(1)額定電壓：35kV(2)額定電流：I＞Imax 其中I為額定電流，Imax為35kV側(cè)的最大工作電流 。符合要求。 4．電流互感器的選擇: (1)額定電壓：35kV 最大電流： 通過額定電壓和最大工作電流選擇了LB635型號電流互感器參數(shù)如表58所示：表58 LB635型號電流互感器參數(shù)型號 技術(shù)參數(shù)額定電流比（A）次級組合1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LB6351200100250(2)校驗：額定電流為1200AI=1200A＞Imax=①動穩(wěn)定校驗：35kV側(cè)短路沖擊電流為Ich=則Ich=＜符合要求。 5．避雷器的選擇：(1)額定電壓：35kV那么選擇的避雷器的額定電壓為：取避雷器的額定電壓為53kV(2)持續(xù)運行電壓相對地面的最高電壓為： (3)標(biāo)稱放電電流一般情況下35kV的標(biāo)稱放電電流取5kA(4)雷電沖擊殘壓其中BIL為35kV變壓器額定雷電沖擊外絕緣耐受峰值電壓為185kV，內(nèi)受峰值電壓為200kV。根據(jù)上述計算的數(shù)據(jù)選擇Y5WZ53/134型避雷器參數(shù)如下表510所示： 表510 Y5WZ53/134型避雷器參數(shù)型號技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)額定電壓（kV）避雷器額定電壓（kV）避雷器持續(xù)運行電壓（kV）雷電沖擊電流下殘壓峰值（kV）操作沖擊電流下殘壓峰值（kV）Y5WZ53/1343553411341147．電壓互感器的選擇(1)型式：采用單相澆注絕緣式電壓互感器，作電壓、電能測量及單向接地保護(hù)用及繼電保護(hù)用。①動穩(wěn)定校驗：110kV側(cè)短路沖擊電流為Ich=SW4110G型斷路器的耐受峰值電流為55kA＜55kA符合要求。2．隔離開關(guān)的選擇：(1)額定電壓：110kV(2)額定電流：I＞Imax 其中I為額定電流，Imax為110kV側(cè)的最大工作電流 。符合要求。4．電流互感器的選擇：(1)額定電壓：110kV最大電流：通過額定