【正文】 降低[2]。檢修和緊急事故備用互助支援，減少備用發(fā)電容量。目前，全國出現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)的趨勢，可以產(chǎn)生更顯著的經(jīng)濟效益：(1)更經(jīng)濟合理的開發(fā)一次能源，優(yōu)化電能資源配置，實現(xiàn)水、火電資源的優(yōu)勢互補。我國在70年代建成了西北的330kv線路，80年代建成了東北、華中、華北的500kv輸電線，并形成了近十個大型電力系統(tǒng)[2]。1906年發(fā)明了懸鏈式絕緣子，它比針柱式絕緣子耐受的電壓可以提高很多倍，而且機械強度也大為增加，可以承受更粗重的導線。除了在接通后開關觸點要接觸良好外，隨著功率和電流的增大，開關斷開時產(chǎn)生的火花就成為電弧了。1888年多里沃—多布羅夫斯基創(chuàng)立三相制，在1991年建成由法國勞芬水電廠至德國法蘭克福的三相交流高壓輸電線路。從發(fā)電廠向用戶輸送電能的問題，早在1873年法國佛泰因在維也納國際博覽會上用燃氣發(fā)動機帶動發(fā)電機，輸電到一千米以外的電動機，成功的驅動了一臺水泵。電機的進步及交流電的應用，使工業(yè)生產(chǎn)的動力來源問題得到解決，只要有人集中建造發(fā)電廠，再用導線就可以將電能輸送到各個工廠及千家萬戶，對每個用戶來說只要具備電動機就成為動力來源了。磁在我國古代最早應用于指南針，從磁石到司南、指南魚、指北龜，人們認識到地球的磁性，磁極是成對出現(xiàn)的、發(fā)現(xiàn)了地球的水平傾角、電流的磁效應等重要的現(xiàn)象陸續(xù)被人們發(fā)現(xiàn)，人們對磁的認識越來越深。絕緣技術及斷流技術的發(fā)展使變壓器的容量也得以不斷擴大，從而促進了大規(guī)模電力系統(tǒng)的形成。變電站的位置、變電站與系統(tǒng)的連接方式、變電站的容量、變電站的主接線形式等因素將影響電網(wǎng)結構及電網(wǎng)建設經(jīng)濟性乃至影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。本變電站采用架構式避雷針進行直擊雷防護，用避雷器進行過電壓侵入波的防護。當線路發(fā)生故障時，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運行，但當變壓器發(fā)生故障時，與該臺變壓器相連的兩臺斷路器都斷開，從而影響了其他未發(fā)生故障線路的運行?，F(xiàn)有220kv變電站9座，110kv變電站39座，變電總容量383萬千伏安。隨著經(jīng)濟技術的進一步發(fā)展，必將會出現(xiàn)可靠性、技術性、經(jīng)濟性更優(yōu)的電力技術為社會提供更優(yōu)質(zhì)的電能。而電網(wǎng)的互聯(lián)及完成向用戶供電主要是通過變電站完成的。四、應收集的資料：變電站在電力網(wǎng)的地位；變電站的供電電源；變電站供應地區(qū)的負荷情況；變電站所在地區(qū)的天氣情況及地質(zhì)條件。五、課題進度計劃：1~2周：查找資料，熟悉所做的課題，完成畢業(yè)設計任務書及開題報告。變電站是對電壓進行變換以及對電能集中和分配的場所。三、研究方法為了滿足電力負荷的增長，根據(jù)具體電網(wǎng)條件可能采取兩種措施：一是增加變電所數(shù)量，并按變電所分布情況確定網(wǎng)絡結構，用網(wǎng)絡優(yōu)化法對各種方案進行技術經(jīng)濟比較，選取最優(yōu)方案。近幾年在政府招商引資，集中精力利用本地區(qū)優(yōu)勢發(fā)展特色經(jīng)濟的帶領下，南部原先荒蕪的地區(qū)被利用了起來，新建了太陽能、電動汽車等新型儲能電池生產(chǎn)基地、生物技術醫(yī)藥及醫(yī)療器械制造、礦山工程裝備制造等企業(yè)，逐步形成南部經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，帶動了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。但變壓器故障較少，一般不經(jīng)常切換，因此內(nèi)橋接線在變電所中應用較多。為滿足工作安全和防雷保護的接地要求，變電站采用敷設接地網(wǎng)的形式進行接地設計，站內(nèi)需要接地的電氣設備均通過金屬接地線與變電站的接地網(wǎng)連接，實現(xiàn)接地保護。因此變電站設計需綜合考慮各方面的因素，慎重進行。 變電站二次的發(fā)展電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，除了一次設備外，還需要對一次設備進行保護、監(jiān)視、測量控制等的裝置設備，以確保供電質(zhì)量，減少停電帶來的損失。1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，法拉第在前人的基礎上經(jīng)過一系列的實驗發(fā)現(xiàn)由電磁作用能產(chǎn)生不間斷的機械運動，為電動機的發(fā)展開辟了道路。這無疑為工業(yè)的迅速發(fā)展創(chuàng)造了條件，加速了電氣化時代的到來。1874年俄國的皮羅茨基進行了直流輸電的實驗，并申請了專利。在始端采用390/15200v的升壓變壓器，在終端建有兩座變電所將電壓降低。電弧的高溫可以使觸點燒壞，甚至熔化，造成傷人或火災。分裂導線的發(fā)明使高壓導線上的電暈損失減少。 電力系統(tǒng)的形成早期向電力負荷供電采用單臺發(fā)電機供電的方式，從發(fā)電廠發(fā)出的電力直接經(jīng)過架設輸送和分配電力的線路到用戶。電網(wǎng)互聯(lián)可在煤炭豐富的礦區(qū)建立超臨界、超超臨界汽輪機組，高效率、低成本的大型水電廠，充分發(fā)揮水電和火電在電力系統(tǒng)中的互補作用。(3)為了確保電力系統(tǒng)的安全運行和向用戶連續(xù)不間斷的供電，電力系統(tǒng)無論大小都必須既有運行備用、檢修備用又有事故備用。 電力系統(tǒng)的發(fā)展電力系統(tǒng)中為了減小事故造成的損失，保護人身及設備安全，必須有保護的設施。 變電站的基本知識我們所使用的交流電主要是由交流發(fā)電機提供的，由于受絕緣水平的限制，發(fā)電機輸出端發(fā)出的電壓一般低于30kv，用這樣低的電壓將電能進行遠距離輸送事實上是不可能的，為此需要利用升壓變壓器將電壓升高后，然后再將電能進行遠距離輸送，到用電負荷所在地區(qū)后，由于用電設備多是低壓設備，所以用高壓將電能輸送到用電地區(qū)后，還必須利用降壓變壓器降低電壓，才能供給用戶使用。電能經(jīng)過升壓分配到用電地區(qū)后，用戶很難使用高電壓的電氣設備，因為高電壓的電氣設備從制造到運行維護都很困難，而且使用也不安全。樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點，匯集著電力系統(tǒng)中多個大電源和多回大容量的聯(lián)絡線，連接著電力系統(tǒng)的多個大電廠和大區(qū)域，這類變電站的電壓一般為330—500kv。(5)終端變電站。在人口和工業(yè)高度密集的大城市， 由于城市用電量大，建筑物密集，將變電站設置在城市大建筑物、道路、公園的地下，可減少占地，隨著城市電網(wǎng)改造的發(fā)展，位于城區(qū)的變電站將更多地采取地下變電站。 變電站的發(fā)展趨勢隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，對電能質(zhì)量的要求的不斷提高，電網(wǎng)正在向智能化發(fā)展。與傳統(tǒng)變電站信息傳輸以電纜為媒介不同，智能化變電站二次信號傳輸是基于光纖以太網(wǎng)實現(xiàn)的，除直流電源之外，傳統(tǒng)的二次電纜全部由光纖或屏蔽網(wǎng)絡代替，通過網(wǎng)絡真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與資源共享。該地區(qū)地勢較為平坦，中南部最高點31米。河北南網(wǎng)以500千伏和220千伏電網(wǎng)構成主網(wǎng)架，東聯(lián)山東、西通山西、南承華中、北接京津唐，是“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”的重要通道。二、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，網(wǎng)絡結構既復雜又薄弱。 負荷預測的內(nèi)容電力系統(tǒng)負荷一般可以分為城市民用負荷、商業(yè)負荷、農(nóng)村負荷、工業(yè)負荷以及其他負荷等，不同類型的負荷具有不同的特點和規(guī)律。 (3)中期負荷預測是指月至年的負荷預測，主要是確定機組運行方式和設備大修計劃等。挑選資料時的標準要直接、可靠并且是最新的資料。由于從已掌握的發(fā)展變化規(guī)律，并不能代表將來的變化規(guī)律，所以要對影響預測對象的新因素進行分析，對預測模型進行恰當?shù)男拚蟠_定預測值 本設計負荷預測解決方案根據(jù)以上方法，按單位用地的電量預測，把城市用地分為工業(yè)、住宅、賓館、商業(yè)和倉儲等，按這些用地的單位面積用電進行預測。電網(wǎng)結構是指它的電壓等級組合、各級變電所的供電范圍、各級變壓器的容量配置和網(wǎng)絡布局等。 初步設計的內(nèi)容初步設計的主要任務：確定方案，并為訂貨提供數(shù)據(jù)。根據(jù)主接線和總平面布置方式的不同，應有相應的斷面圖，一般包括進線間隔、母聯(lián)間隔、分段間隔、電壓互感器及避雷器間隔、所用電間隔等。 (4) 其電氣主接線概況如下： (5) 其中110kv側采用內(nèi)橋接線，其特點是連接斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側，線路的投切比較方便。(3)避開易燃易爆和嚴重污染地區(qū)，注意對周圍環(huán)境和鄰近軍事設施、飛機場、導航臺等的影響。(4)綜合城市發(fā)展規(guī)劃及站址選擇原則，對站址進行適當修改。 變壓器的選擇 變壓器容量和臺數(shù)的選擇 變壓器容量的選擇原則(1)按電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃選擇主變?nèi)萘恐髯內(nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?—10年的發(fā)展規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10—20年的負荷發(fā)展。一般在同一變電所中同一級電壓的主變壓器宜采用相同容量規(guī)格。變電所容量一般較大。變電所主變臺數(shù)不宜少于兩臺，最多不宜多于四臺。(3)繞組連接方式的確定變壓器繞組的連接組別必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則就不能并列運行。2*%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%，其結構復雜，價格昂貴。為了保證變壓器散熱良好，必須采用一定的冷卻方式將變壓器中產(chǎn)生的熱量帶走。8*%低壓 YN d11 變電所接入系統(tǒng)的方式的確定方案一：本變電站采用從220kv變電站和110kv變電站各引入一條電源進線的方案，如圖所示方案二：從220kv變電站引兩路電源進線，如圖所示：經(jīng)反復論證，決定選擇方案二，即從220kv變電站引入兩路電源進線。(2)具有一定的運行靈活性電氣主接線不僅在正常運行情況下能根據(jù)調(diào)度的要求，靈活的改變運行方式，實現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟的供電；而且在系統(tǒng)故障或電氣設備檢修及故障時，能盡快地退出設備、切除故障，使停電時間最短、影響范圍最小，并且在檢修設備時能保證檢修人員的安全。單母線又分為單母線不分母線分段、單母線分段帶旁路等形式；雙母線又分為雙母線不分段、雙母線分段、3/2斷路器接線、雙母線帶旁路母線等形式。 (2)二次側接線：二次側采用單母線分段接線，其特點如下：母線分段后，可提高供電可靠性和靈活性。綜上，本站的電氣主接線繪制如下： 圖45 主接線示意圖 電氣設備的選擇 電氣設備的特性 電氣設備的發(fā)熱效應(1)發(fā)熱對電器設備的影響①機械強度下降。電氣設備絕緣的老化和金屬機械強度的降低除與溫度有關外，還決定于發(fā)熱的時間。由于短路電流超出正常許多倍，雖然通流的時間很短但溫度卻上升到很高的數(shù)值，以至超出短時發(fā)熱允許溫度，使氣設備的有關部分受到損壞。 當無限長的兩根平行導體通過電流，并假定電流集中在各導體的軸線上時，根據(jù)《電工基礎》的有關知識，導體間的相互作用力可用下式計算： F= i2 (l/a) (44)式中,F——作用于導體中的瞬時合力(實際作用力沿導體長度均勻分布)(N)；L——平行導體長度(m)；A——兩根導體軸線間的距離(m)；i1 i2——分別通過兩根導體的瞬時電流(KA)。(2)環(huán)境條件①溫度。一般高壓電器可在風速≤35m/s的環(huán)境下使用。在此地區(qū)可采用防污型絕緣子或選高一級電壓的產(chǎn)品，以及采用屋內(nèi)配電裝置來解決。(2)按工作電壓選擇電氣設備的額定電壓就是銘牌或技術數(shù)據(jù)標出的線電壓。Igmax的確定：①由于發(fā)電機、變壓器和調(diào)相機在電壓降低5%時，出力不變，故其相應回路的Igmax=(Ie為電機額定電流)②母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的Igmax ③母線分段電抗器的Igmax應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需電流；④出線回路的Igmax除考慮線路正常負荷外，還應考慮事故時其它回路轉移過來的負荷。具體計算參照手冊進行。S)； Qd——在短路熱穩(wěn)定計算時間內(nèi)，短路電流產(chǎn)生的熱效應(KA2 按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃，其接線應按采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不考慮在切換過程中可能并列運行的接線方式。正常情況下，選擇電氣設備的最高允許工作電壓不得小于該回路的最高運行電壓。電器的一般使用條件為海拔≤1000m。④冰雪。當電器安裝地點的環(huán)境溫度高于40℃，但不高于60℃時，環(huán)境溫度每增高一度，%；當使用環(huán)境溫度低于40℃時，環(huán)境溫度每降低一度，%，但最大不得超過額定電流的20%。(2)三相短路時導體之間電動力的計算實際工作中，常見的是三相系統(tǒng)母線水平敷設，三相母線的相互位置以及各相瞬時電流對承受電動力作用的大小和方向有重要影響。如果導體在短路電流作用下，t時間內(nèi)產(chǎn)生熱效應θd 不超過它所允許的熱效應Qre，則θd不會超過θde，就認為該導體滿足熱穩(wěn)定要求。(3)正常情況下均勻導體的長期發(fā)熱均勻導體就是沿全長有相同截面和材料的導體。例如，鋁導體在長期發(fā)熱時，溫度超過100℃其抗拉強度便急劇降低。當分段斷路器QFd 接通運行時，任意一段母線發(fā)生故障時，在繼電保護作用下，分段斷路器QFd 和接在故障段上的電源回路斷路器便自動斷開。 本變電站主接線的確定由于本變電站有兩路電源進線、兩臺主變，所以高壓側選用內(nèi)橋形接線，低壓側采用單母線分段接線。復雜的電氣主接線不僅不利于操作，還容易造成誤操作而發(fā)生事故。方案一中變電所b和c均為非終端變電站，保護配置較復雜，運行操作也很復雜，并且供電不可靠，b到c間的線路利用率低。通常有干式、油浸自冷、油浸風冷以及強迫油循環(huán)冷卻等多種。本變電站為110kv無人值班變電站，所以選用有載調(diào)壓變壓器。主變壓器連接組別一般選用YN，d11或Y，d11常規(guī)接線。 變壓器型式的確定(1)相數(shù)的確定電力變壓器的相數(shù)可分為單相變壓器和三相變壓器兩類，主要考慮變壓器制造水平、可靠性要求和運輸條件等因素?？砂匆韵鹿竭x擇： P=PdSj S=P/COSΦ (41)式中，S——主變?nèi)萘?KVA)； Pd ——負荷密度(kw/km2)； Sj ——經(jīng)濟開發(fā)區(qū)用電面積(km2)； cosΦ ——功率因數(shù)。、。一般采取負荷平衡法選擇變電所主變?nèi)萘??？傮w規(guī)劃是建站的總的安排，既在擬建變電站的場地上，對變電站的站區(qū)、生活區(qū)、水源地、進出線走廊、道路、供排水管線、防排洪措施、施工、擴建等項目工程用地進行安排、布置。(5)符合防洪防震等有關要求。但變壓器故障較少，一般不經(jīng)常切換，因此內(nèi)橋接線在變電所中應用較多。⑤主要材料設備匯總表(4)工程概算 施工設計施工設計應對初步設計做局部的方案修改，使設計更加合理和完善。(2)計算書一般包括以下幾部分①短路電流計算及設備選擇②配電裝置尺寸的確定和校驗③構架受力的計算④直流設備及通信系統(tǒng)的選擇(3)圖紙①主接線