【正文】 系 別 專業(yè)班級 學生姓名 指導教師 2021 年 6 月 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） I 110kV 降壓變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計 摘要 隨著電力技術(shù)高新化、復雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。 distribution。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 1 電氣主接線選擇 概述 主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。 可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。 單母線接線 單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于： 110～ 220kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 3～ 4回， 35～ 63kV可 配電裝置的出線回路數(shù)為4～ 8回， 6～ 10kV 配電裝置出線為 6 回及以上，則采用單母分段接線。 外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。對于， 110～ 220kV 輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母 線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定， 110～ 220kV雙母線接線的配電裝置中，當出線回路數(shù)達 7 回（ 110kV）或 5 回（ 220kV）時，一般應裝設(shè)專用旁路母線。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 2 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇 概述 在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng) 5～ 10 年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟技術(shù)上的不合理。 選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來 選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。 為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。 主變壓器容量的選擇 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪摵桑?5～ 10 年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮遠期 10～20 年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應當與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所 最大負荷 給定，所以應按 最大 總負荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后允許時間內(nèi)，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應保證全部負荷 的 60%～ 80%，該變電所是按 70%全部負荷來選擇。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應根據(jù)原始資料以及設(shè)計變電所的實際情況來選擇。 一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。因此自耦變壓器的零序保護的裝設(shè)與普通變壓器不同。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為177。由于本次所設(shè)計的變電所，受功率端的 負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。 5%以內(nèi)，另一種是帶負荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達 30%。 主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。 綜上所述 ， 本設(shè)計 選擇強迫油循環(huán)風冷卻。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。 短路計算的目的及假設(shè) 短路電流計算的目的 短路電流計算是變電所電氣設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié) ， 其計算目的是： 1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。 短路電流計算的一般規(guī)定 1）驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后 5～ 10年）。 4）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。在進行設(shè)備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 技術(shù)條件 1） 按正常工作條件選擇導體和電氣 A． 電壓： 所選電器和電纜允許最高工作電壓 .maxgU 不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運行電壓 nU 即 nU ? .maxgU 一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當額定電壓在 110KV 及以下時為 ，而實際電網(wǎng)運行的 .maxgU 一般不超過 nU 。 1T 為額定載流量基準下的環(huán)境溫度（ C ） 。 高壓斷路器應根據(jù)斷路器安裝地點，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、 SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故 35～ 220kV一般采用 SF6斷路器。 隔離開關(guān)的配置： 1）斷路器的兩側(cè)均應配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離； 2）中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關(guān)接地； 3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜 裝設(shè) 1— 2 組接地刀閘或接地器。屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護電力電容器配電線路和配電變壓器，也可常用于保護電壓互 感器。 2）熔體額定電流選擇：為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護范圍以外的短路可按下式選擇 互感器的選擇 互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電， 正確反映電氣設(shè)備的正常運行和故障情況，其作用有： 1）將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷汉托‰娏?，使測量 儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格便宜，便于屏內(nèi)安裝。 互感器的配置： 1）為滿足測量和保護裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段及所有斷路器回路中均裝設(shè)電流互感器； 2）在未設(shè)斷路器的下列地點也應裝設(shè)電流互感器，如：發(fā)電機和變壓器的中性點； 3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配制。對測量級電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準確 級，而當其通過故障電流時則希望早已飽和，以便保護儀表不受短路電流的損害，保護級電流互感器主要在系統(tǒng)短路時工作，因此準確級要求不高，在可能出現(xiàn)短路電流范圍內(nèi)誤差限制不超過10%。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 5)種類和型式的選擇 : 選擇電流互感器種類和形式時，應滿足繼電保護、自動裝置和測量儀表的要求，再根據(jù)安裝地點（屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（穿墻、支持式、裝入 式等）來選擇。 3） 按二次回路電壓選擇 電壓互感器的二次側(cè)額定電壓應滿足保護和測量使用標準儀表的要求，電壓互感器二次側(cè)額定電壓可按下表 41選擇 。 敞露母線一般按導體材料、類型和敷設(shè)方式、導體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項進行選擇和校驗。 2）配電裝置中軟導線的選擇，應根據(jù)環(huán)境條 件和回路負荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導體的截面和導體的結(jié)構(gòu)型式。 2）按經(jīng)濟電流密度選擇，按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面可使年計算費用最低，對應不同種類的導體和不同的最大負荷年利用小時數(shù) maxT 將有一個年計算費用最低的電流密度— 經(jīng)濟電流密度（ J），導體的經(jīng)濟截面可由下式： .maxgIS J? 3）熱穩(wěn)定校驗：按上述情況選擇的導體截面 S ，還應校驗其在短路條件下的熱穩(wěn)定。 穿墻套管的選擇 1） 穿墻套管的額定電流選擇與窗口尺寸配合 。它是按主接線的要求，由開關(guān)設(shè)備，保護和測量電器，母線裝置和必要的輔助設(shè)備構(gòu)成，用來接受和分配電能。 屋外配電裝置的特點：①土建工程量和費用較小，建設(shè)周期短；②擴建比較方便；③相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；④占地面積大；⑤受外界空氣影響，設(shè)備運行條件較差， 加劇 絕緣 老化 ；⑥外界氣象變化對設(shè)備維修和操作有影響。 表 51和表 52（見下文） 中所列出各種間隔距離中最基本的最小安全凈距，《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中所規(guī)定的 A 值，它表明帶電部分至接地部分或相間的最小安全凈 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 表 51屋外配電裝置的安全凈距（ mm） 符號 適用范圍 圖號 額定電壓， kV 3 10 152 0 35 63 110J 110 220J 330J 500J A1 帶電部分至接地部分之間 網(wǎng)狀遮欄向上延伸線距地 處與遮欄上方帶電部分之間 101 102 200 300 400 650 900 1010 1800 2500 3800 A2 不同相的帶電部分之間 斷路器和隔離開關(guān)的斷口兩側(cè)引線帶電部分之間 101 103 200 300 400 650 1000 1100 2021 2800 4300 B1 設(shè)備運輸時，其外部至無遮欄帶電部分之間 交叉的不同時 停電檢修的無遮欄帶電部分之間 柵狀遮欄至絕緣體和帶電部分之間 帶電作業(yè)時的帶電部分至接地部分之間 101 102 103 950 1050 1150 1400 1650 1750 2550 3250 4550 B2 網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間 102 300 400 500 750 1000 1100 1900 2600 3900 C 無遮欄裸導體至地面之間 無遮欄裸體至建筑物、構(gòu)筑物之間 102 103 2700 2800 2900 3100 3400 3500 4300 5000 7500 D 平行的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間 帶電部分與建筑物、構(gòu)筑物的邊沿部分之間 101 102 2200 2300 2400 2600 2900 3000 3800 4500 5800 距，保持這一距離 時，無論正?；蜻^電壓的情況下，都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿。 華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 表 52屋內(nèi)配電裝置的安全凈距（ mm） 符號 適用范圍 圖號 額 定 電 壓， KV 3 6 10 15 20 35 63 110J 110 220J A1 帶電部分至接地部分之間 網(wǎng)狀和極狀遮欄向上延伸線距地 電部分之間 104 75 100 125 150 180 300 550 850 950 1800 A2 不同相的帶電部分之間 斷路器和隔離開關(guān)的斷口兩側(cè)帶電部分之間 104 75 100 125 150 180 300 550 900 1000 2021 B1 柵狀遮欄至帶電部分之間 交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間 104 825 850 875 900 930 1050 1300 1600 1700 2550 B2 網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間 105 175 200 225 250 280 400 650 950 1050 1900 C 無遮欄裸導體至地（樓）面之間 104 2375 2400 2425 2450 2480 2600 2850 3150 3250 4100 D 平行的不同時停電檢修的無遮欄裸導體之間 104 1875 1900 1925 1950 1980 2100 2350 2650 2750 3600 E 通向屋外的出線套管至屋外通道的路面 104 4000 4000 4000 4000 4000 4000 4500 5000 5000 5500 注： 110J、 22J、 330J、 500J系指 中性點直接接地網(wǎng) 1） 中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便工作 人 員能在地面安全地活動，中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面。缺點：上層隔離開關(guān)下方未設(shè)置檢修平臺，檢修不夠方便。采用普通中型 和半高型 布置，具有運行維護、檢修 方便 且造價