【正文】 第一類額定電壓在 100V 以下，這類電壓主要用與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的照明、蓄電池及開關(guān)設(shè)備的操作電源中； 第二類額定電壓高于 100V，低于 1000V，這類電壓主要用于低壓三相電動(dòng)機(jī)及照明設(shè)備，常見的有 380V 和 660V； 第三類額定電壓高于 1000V，這類電壓主要用于發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電線路及設(shè)備。由于我國(guó)電力建設(shè)起步比較晚，目前我國(guó)變電站主要趨勢(shì)是老設(shè)備向新型設(shè)備轉(zhuǎn)變， 有人值班向無人值班變電站轉(zhuǎn)變，交流傳輸向直流傳輸轉(zhuǎn)變，在城市變電站建設(shè)中，戶內(nèi)型變電站大幅增加，屋內(nèi)配電裝置廣泛使用。而在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，各個(gè)電壓等級(jí)變電站都能實(shí)現(xiàn)無人值守 ,由此可見，在國(guó)內(nèi)外無人值守變電站之間、國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間都還有很大的差異。 數(shù)字化變電站三個(gè)最重要的特征就是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)”，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能 共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。 近年來電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、高可靠性新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，電氣設(shè)備趨于無油化，采用 SF6 氣體絕緣的 設(shè)備價(jià)格不斷下降，伴隨著國(guó)產(chǎn) GIS 向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 變電站設(shè)計(jì)的主要原則 變電站設(shè)計(jì)的基本原則是：安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、投資合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運(yùn)行高效，時(shí)效性和和諧性的統(tǒng)一。半地下變電站是指主變布置在地上， 其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站；地下變電站是指主變及其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。主接線的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。 (1) 運(yùn)行的可靠性 運(yùn)行可靠性的幾個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：斷路器檢修時(shí)是否影響導(dǎo)致供電中斷；設(shè)備和線路故障檢修時(shí)，停電支路數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的不間斷供電。太復(fù)雜的接線不但不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。 電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。為正確選擇接線和設(shè)備，必須進(jìn)行各級(jí)電壓最大最小有功和無功電力負(fù)荷的平衡，當(dāng)缺乏足夠的技術(shù)資料時(shí)，可采取下列數(shù)據(jù)： 60~70%，如主要農(nóng)業(yè)負(fù)荷時(shí)則取 20~30%； ~，當(dāng)饋線在三回以下且有大負(fù)荷 時(shí)，取~1； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 ； ４ .線損平均取 5%。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。 包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃（ 5~10 年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用 ,本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 9 包括本地區(qū)負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等 。 包括當(dāng)?shù)?的最熱月平均氣溫、環(huán)境濕度、覆冰厚度、污穢程度、風(fēng)向水平、水文地質(zhì)情況、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的設(shè)計(jì)均有直接影響。 （ 3）短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn) 對(duì)選定的電氣主接線選擇適當(dāng)短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，并選擇校驗(yàn)合理的電氣設(shè)備包括導(dǎo)線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等。除設(shè)備及材料費(fèi)。 電氣主接線的基本形式 由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同，且各回路饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯樱蚨鵀楸阌陔娔艿膮R集和分配，在進(jìn)出線較多（一般超過 4回）的場(chǎng)合，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，檢修母線時(shí)不中斷供電，任一組母線故障時(shí)僅短時(shí)停電，可靠性高。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 對(duì)于上述三種方案綜合考慮： 圖 23 方案三接線圖 1 1 0 k V3 5 k V Ⅰ 段3 5 k V Ⅱ 段1 0 k v河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 15 該地區(qū)海拔 170m，海拔并不高，對(duì)變電站設(shè)計(jì)沒有特殊要求，地勢(shì)平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫 +42176。 C。 綜合以上分析，本設(shè)計(jì)采用第三種方案。并且兩部變壓器并列運(yùn)行時(shí)必須滿足以下條件： (1)并列運(yùn)行變樂器的一次額定、二次額定電壓必須對(duì)應(yīng)相等。由于并列運(yùn)行河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 16 的變壓器的負(fù)荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，如果阻抗電壓相差很大，可能導(dǎo)致阻抗電壓小的變壓器發(fā)生過負(fù)荷現(xiàn)象，所以要求并列變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值不得超過 10％。即并列運(yùn)行的變壓器容量應(yīng)盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運(yùn)行很不方便，而且在變壓器特性稍有差異時(shí)，變壓器間的環(huán)流將相當(dāng)顯著，特別是容量小的變壓器容易過負(fù)荷或燒毀。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 二是采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得 以提高，有兩種方法： （ 1）采用同步電動(dòng)機(jī)替代異步電動(dòng)機(jī)工作，由于同步電機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，故維護(hù)不方便，此外投資和損耗較大，又不便于檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用。???????????? )tan( tan 21 ?? ?? iPQi 計(jì)算后得需補(bǔ)償?shù)臒o功功率 Q=， 需裝設(shè)的電容器個(gè)數(shù)為： 1 0v ar24 v 4 5 939。 （ 2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。中國(guó)某些電力部門在電網(wǎng)規(guī)劃中也采用了 N－ 1 原則，一般規(guī)定一個(gè)獨(dú)立元件為一臺(tái)發(fā)電機(jī)組或一條輸電線路或一臺(tái)變壓器，通常使用線路極限發(fā)熱條件下的載流量來判斷線路是否過負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)發(fā)電廠只升高一級(jí)電壓時(shí)或 35kV 及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器；當(dāng)發(fā)電廠有兩級(jí)升高電壓時(shí)，常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器， 110kV 及以上電壓等級(jí)的變電所中，也經(jīng)常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡(luò)變壓器；自耦變壓器特點(diǎn)是其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。 （ 4）繞組接線組別的確定 我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“ YN”聯(lián)接； 35kV采用“ Y”聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地； 35kV 以下變壓器三相繞組都采用“ D”聯(lián)接。所以，要格外考慮一級(jí)負(fù)荷供電可靠性。 主變壓 器選擇型號(hào) 在以上分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，查變壓器技術(shù)參數(shù)表可得，選擇的主變壓器型號(hào)： SFSZ925000/110。 所以，選擇 SFSZ925000/110 型變壓器兩臺(tái)。 所用電、直流系統(tǒng)及主控室 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 22 變電所所用電屬于必須確保供電的負(fù)荷，提高所用電供電可靠性的措施如下： (1)對(duì)于容量在 60MVA 及以上或樞紐變電所采用兩臺(tái)所用變供電 。 (5)采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷 卻主變或調(diào)相機(jī)，變電所裝設(shè)兩臺(tái)所用變 。在 35kV 線路上接一臺(tái)35kV/ 線路所用變一臺(tái)，作為備用電源。 所用電選擇 選擇原則：所用電負(fù)荷按 %變電所容量計(jì)，設(shè)置 2 臺(tái)所用變壓器河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 23 且能相互備用，兩部變壓器應(yīng)滿 足在其中一部故障或者因檢修退出運(yùn)行時(shí)，剩下的一部變壓器應(yīng)能對(duì)變電所內(nèi)的全部負(fù)荷供電，所以在選擇變電所所用電變壓器時(shí)，應(yīng)按一部變壓器就能對(duì)全部負(fù)荷供電選擇變壓器。 短路形成原因 短路的原因很多，主要有以下幾個(gè)方面： （ 1）元件損壞，如設(shè)備絕緣材料自然老化，設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路； （ 2)氣象條件惡劣，例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷動(dòng)作，架空線路由大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等； （ 3）違規(guī)操作，例如運(yùn)行人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯(cuò)線造成短路或運(yùn)行管理不善造成小動(dòng)物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等等。 選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開斷電流一般按三相電流驗(yàn)算，若有更嚴(yán)重情況的按更嚴(yán)重的條件計(jì)算，總之，要用最大短路電流校驗(yàn)。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。 短路電流計(jì)算 電力系統(tǒng)接線圖為： 甲 變L 3L 4L 1L 2F S 市 變河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 S1=200MVA XS1= S2=1200MVA XS2= 確定短路點(diǎn)：在本次設(shè)計(jì)過程中，為了方便選擇電氣設(shè)備及校驗(yàn)，選取的短路點(diǎn)為 110kV， 35kV 及 10kV 母線。 本設(shè)計(jì)中，要選擇的電氣設(shè)備主要包括：導(dǎo)線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、互感器、和避雷器。 (3)最大負(fù)荷電流要小于導(dǎo)線的安全工作電流，不能因?yàn)檫^負(fù)荷而造成導(dǎo)線發(fā)熱嚴(yán)重進(jìn)而降低導(dǎo)線的絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度直至引發(fā)斷線事故。 不計(jì)日照時(shí)，裸導(dǎo)體和電纜的綜合修正系數(shù)為 ????? ???allK a (53) 式中 al? — 導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱最高允許溫度，裸導(dǎo)體一般為 C?70 ； ?? — 導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度，裸導(dǎo)體一般為 C?25 。長(zhǎng)度在 20 米以上的導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。 按最小截面積進(jìn)行校驗(yàn) sk KQCS 1m in ? （ 57） 當(dāng)所選導(dǎo)體截面積 minSS? 時(shí)，即滿足熱穩(wěn)定性要求。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可以使年計(jì)計(jì)算： JIS max? （ 55） 式中 maxI — 正 常運(yùn)行方式下導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流，計(jì)算式不考慮過負(fù)荷和事故時(shí)轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷； J — 經(jīng)濟(jì)電流密度，常用導(dǎo)體的 J 值，可根據(jù)最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù) maxT ，由經(jīng)濟(jì)電流密度曲線中查出來。 導(dǎo) 線截面影響線路投資和電能損耗：為了節(jié)省投資，要求導(dǎo)線截面小些；為了降低電能損耗，要求導(dǎo)線截面大些。 裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況，按導(dǎo)體截面、電暈、動(dòng)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，熱穩(wěn)定性來選擇 和校驗(yàn)，同時(shí)也應(yīng)注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。 ： (1)選擇導(dǎo)線截面應(yīng)符合電力 系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃要求：首先要滿足架空架空線路輸送容量的要求，并考慮短期內(nèi)的發(fā)展要求，所選截面最少 5 年內(nèi)不因負(fù)荷增加而增加導(dǎo)線截面而增加建設(shè)成本。 系統(tǒng)等值電路如下： X S 1X L 3X S 2X L 2X L 1X L 4X T 1 1X T 2 1X T 1 2 X T 1 3X T 2 2 X T 2 3 S 1 S 2W B 1W B 2W B 3河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 27 對(duì)于三相變壓器：? ? ? ? %% )32()13()21(2111 ???????? ??? SSSSS UUUUU ? ? ? ? %% )13()32()21(2212 ????????? ??? SSSSS UUUUU ? ? ? ? %% )21()13()32(2313 ???????? ??? SSSSS UUUUU 則： 2510 0 10 011* 21* 11 ??????? N BSXX S SUXX 0* 22* 12 ?? XX XX 13* 23* 13 ??????? N BSXX S SUXX 221* 1 ???? AvBLL USXX 222* 2 ???? AvBLL USXX 223* 3 ????? AvBLL USXX 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 28 224* 4 ???? AvBLL USXX 001 * 1 ???? NBSS USXX * 2 ???? NBSS USXX 計(jì)算后等值電路如下： 110kV 側(cè)母線短路計(jì)算 電路等值網(wǎng)絡(luò)為： X S 1X L 3X S 2X L 2X L 1X L 4