【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(jì)效益：(1)更經(jīng)濟(jì)合理的開發(fā)一次能源，優(yōu)化電能資源配置，實(shí)現(xiàn)水、火電資源的優(yōu)勢互補(bǔ)。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(gè)大型電力系統(tǒng)[2]。1906年發(fā)明了懸鏈?zhǔn)浇^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(jī)械強(qiáng)度也大為增加，可以承受更粗重的導(dǎo)線。除了在接通后開關(guān)觸點(diǎn)要接觸良好外，隨著功率和電流的增大，開關(guān)斷開時(shí)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(huì)上用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，輸電到一千米以外的電動(dòng)機(jī)，成功的驅(qū)動(dòng)了一臺(tái)水泵。電機(jī)的進(jìn)步及交流電的應(yīng)用，使工業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力來源問題得到解決，只要有人集中建造發(fā)電廠，再用導(dǎo)線就可以將電能輸送到各個(gè)工廠及千家萬戶，對每個(gè)用戶來說只要具備電動(dòng)機(jī)就成為動(dòng)力來源了。磁在我國古代最早應(yīng)用于指南針，從磁石到司南、指南魚、指北龜，人們認(rèn)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(yīng)等重要的現(xiàn)象陸續(xù)被人們發(fā)現(xiàn)，人們對磁的認(rèn)識越來越深。絕緣技術(shù)及斷流技術(shù)的發(fā)展使變壓器的容量也得以不斷擴(kuò)大，從而促進(jìn)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(jié)構(gòu)及電網(wǎng)建設(shè)經(jīng)濟(jì)性乃至影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。本變電站采用架構(gòu)式避雷針進(jìn)行直擊雷防護(hù)，用避雷器進(jìn)行過電壓侵入波的防護(hù)。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運(yùn)行，但當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，與該臺(tái)變壓器相連的兩臺(tái)斷路器都斷開，從而影響了其他未發(fā)生故障線路的運(yùn)行。現(xiàn)有220kv變電站9座，110kv變電站39座，變電總?cè)萘?83萬千伏安。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，必將會(huì)出現(xiàn)可靠性、技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)的電力技術(shù)為社會(huì)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(yīng)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(yīng)地區(qū)的負(fù)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(jìn)度計(jì)劃：1~2周：查找資料，熟悉所做的課題，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書及開題報(bào)告。變電站是對電壓進(jìn)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(fù)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(luò)結(jié)構(gòu)，用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化法對各種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)的帶領(lǐng)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(dòng)汽車等新型儲(chǔ)能電池生產(chǎn)基地、生物技術(shù)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(jì)開發(fā)區(qū)，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)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(yīng)用較多。為滿足工作安全和防雷保護(hù)的接地要求，變電站采用敷設(shè)接地網(wǎng)的形式進(jìn)行接地設(shè)計(jì)，站內(nèi)需要接地的電氣設(shè)備均通過金屬接地線與變電站的接地網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)。因此變電站設(shè)計(jì)需綜合考慮各方面的因素，慎重進(jìn)行。 變電站二次的發(fā)展電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，除了一次設(shè)備外，還需要對一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)視、測量控制等的裝置設(shè)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(yīng)，法拉第在前人的基礎(chǔ)上經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)由電磁作用能產(chǎn)生不間斷的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，為電動(dòng)機(jī)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(shí)代的到來。1874年俄國的皮羅茨基進(jìn)行了直流輸電的實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)燒壞，甚至熔化，造成傷人或火災(zāi)。分裂導(dǎo)線的發(fā)明使高壓導(dǎo)線上的電暈損失減少。 電力系統(tǒng)的形成早期向電力負(fù)荷供電采用單臺(tái)發(fā)電機(jī)供電的方式，從發(fā)電廠發(fā)出的電力直接經(jīng)過架設(shè)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(jī)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(bǔ)作用。(3)為了確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)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(yùn)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(hù)人身及設(shè)備安全，必須有保護(hù)的設(shè)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(jī)提供的，由于受絕緣水平的限制，發(fā)電機(jī)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(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送事實(shí)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(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，到用電負(fù)荷所在地區(qū)后，由于用電設(shè)備多是低壓設(shè)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(shè)備，因?yàn)楦唠妷旱碾姎庠O(shè)備從制造到運(yùn)行維護(hù)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(diǎn)，匯集著電力系統(tǒng)中多個(gè)大電源和多回大容量的聯(lián)絡(luò)線，連接著電力系統(tǒng)的多個(gè)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(shè)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(huì)經(jīng)濟(jì)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(shí)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(luò)代替，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)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(diǎn)31米。河北南網(wǎng)以500千伏和220千伏電網(wǎng)構(gòu)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(luò)結(jié)構(gòu)既復(fù)雜又薄弱。 負(fù)荷預(yù)測的內(nèi)容電力系統(tǒng)負(fù)荷一般可以分為城市民用負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、農(nóng)村負(fù)荷、工業(yè)負(fù)荷以及其他負(fù)荷等，不同類型的負(fù)荷具有不同的特點(diǎn)和規(guī)律。 (3)中期負(fù)荷預(yù)測是指月至年的負(fù)荷預(yù)測，主要是確定機(jī)組運(yùn)行方式和設(shè)備大修計(jì)劃等。挑選資料時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)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(yù)測對象的新因素進(jìn)行分析，對預(yù)測模型進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男拚蟠_定預(yù)測值 本設(shè)計(jì)負(fù)荷預(yù)測解決方案根據(jù)以上方法，按單位用地的電量預(yù)測，把城市用地分為工業(yè)、住宅、賓館、商業(yè)和倉儲(chǔ)等，按這些用地的單位面積用電進(jìn)行預(yù)測。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(luò)布局等。 初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容初步設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：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(yīng)有相應(yīng)的斷面圖，一般包括進(jìn)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(cè)采用內(nèi)橋接線，其特點(diǎn)是連接斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)，線路的投切比較方便。(3)避開易燃易爆和嚴(yán)重污染地區(qū)，注意對周圍環(huán)境和鄰近軍事設(shè)施、飛機(jī)場、導(dǎo)航臺(tái)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(jìn)行適當(dāng)修改。 變壓器的選擇 變壓器容量和臺(tái)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(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10—20年的負(fù)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(tái)數(shù)不宜少于兩臺(tái)，最多不宜多于四臺(tái)。(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(yùn)行。2*%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)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(jìn)線的方案，如圖所示方案二：從220kv變電站引兩路電源進(jìn)線，如圖所示：經(jīng)反復(fù)論證，決定選擇方案二，即從220kv變電站引入兩路電源進(jìn)線。(2)具有一定的運(yùn)行靈活性電氣主接線不僅在正常運(yùn)行情況下能根據(jù)調(diào)度的要求，靈活的改變運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的供電；而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時(shí)，能盡快地退出設(shè)備、切除故障，使停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且在檢修設(shè)備時(shí)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(cè)接線：二次側(cè)采用單母線分段接線，其特點(diǎn)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(shè)備的選擇 電氣設(shè)備的特性 電氣設(shè)備的發(fā)熱效應(yīng)(1)發(fā)熱對電器設(shè)備的影響①機(jī)械強(qiáng)度下降。電氣設(shè)備絕緣的老化和金屬機(jī)械強(qiáng)度的降低除與溫度有關(guān)外，還決定于發(fā)熱的時(shí)間。由于短路電流超出正常許多倍，雖然通流的時(shí)間很短但溫度卻上升到很高的數(shù)值，以至超出短時(shí)發(fā)熱允許溫度，使氣設(shè)備的有關(guān)部分受到損壞。 當(dāng)無限長的兩根平行導(dǎo)體通過電流，并假定電流集中在各導(dǎo)體的軸線上時(shí)，根據(jù)《電工基礎(chǔ)》的有關(guān)知識，導(dǎo)體間的相互作用力可用下式計(jì)算： F= i2 (l/a) (44)式中,F——作用于導(dǎo)體中的瞬時(shí)合力(實(shí)際作用力沿導(dǎo)體長度均勻分布)(N)；L——平行導(dǎo)體長度(m)；A——兩根導(dǎo)體軸線間的距離(m)；i1 i2——分別通過兩根導(dǎo)體的瞬時(shí)電流(KA)。(2)環(huán)境條件①溫度。一般高壓電器可在風(fēng)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(shè)備的額定電壓就是銘牌或技術(shù)數(shù)據(jù)標(biāo)出的線電壓。Igmax的確定：①由于發(fā)電機(jī)、變壓器和調(diào)相機(jī)在電壓降低5%時(shí)，出力不變，故其相應(yīng)回路的Igmax=(Ie為電機(jī)額定電流)②母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的Igmax ③母線分段電抗器的Igmax應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需電流；④出線回路的Igmax除考慮線路正常負(fù)荷外，還應(yīng)考慮事故時(shí)其它回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。具體計(jì)算參照手冊進(jìn)行。S)； Qd——在短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間內(nèi)，短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)(KA2 按本工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，其接線應(yīng)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(yùn)行的接線方式。正常情況下，選擇電氣設(shè)備的最高允許工作電壓不得小于該回路的最高運(yùn)行電壓。電器的一般使用條件為海拔≤1000m。④冰雪。當(dāng)電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境溫度高于40℃，但不高于60℃時(shí)，環(huán)境溫度每增高一度，%；當(dāng)使用環(huán)境溫度低于40℃時(shí)，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(shí)導(dǎo)體之間電動(dòng)力的計(jì)算實(shí)際工作中，常見的是三相系統(tǒng)母線水平敷設(shè)，三相母線的相互位置以及各相瞬時(shí)電流對承受電動(dòng)力作用的大小和方向有重要影響。如果導(dǎo)體在短路電流作用下，t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱效應(yīng)θd 不超過它所允許的熱效應(yīng)Qre，則θd不會(huì)超過θde，就認(rèn)為該導(dǎo)體滿足熱穩(wěn)定要求。(3)正常情況下均勻?qū)w的長期發(fā)熱均勻?qū)w就是沿全長有相同截面和材料的導(dǎo)體。例如，鋁導(dǎo)體在長期發(fā)熱時(shí)，溫度超過100℃其抗拉強(qiáng)度便急劇降低。當(dāng)分段斷路器QFd 接通運(yùn)行時(shí)，任意一段母線發(fā)生故障時(shí)，在繼電保護(hù)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(dòng)斷開。 本變電站主接線的確定由于本變電站有兩路電源進(jìn)線、兩臺(tái)主變，所以高壓側(cè)選用內(nèi)橋形接線，低壓側(cè)采用單母線分段接線。復(fù)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(hù)配置較復(fù)雜，運(yùn)行操作也很復(fù)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(fēng)冷以及強(qiáng)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(yùn)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(fù)荷密度(kw/km2)； Sj ——經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)用電面積(km2)； cosΦ ——功率因數(shù)。、。一般采取負(fù)荷平衡法選擇變電所主變?nèi)萘俊？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(jìn)出線走廊、道路、供排水管線、防排洪措施、施工、擴(kuò)建等項(xiàng)目工程用地進(jìn)行安排、布置。(5)符合防洪防震等有關(guān)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(yīng)用較多。⑤主要材料設(shè)備匯總表(4)工程概算 施工設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)應(yīng)對初步設(shè)計(jì)做局部的方案修改，使設(shè)計(jì)更加合理和完善。(2)計(jì)算書一般包括以下幾部分①短路電流計(jì)算及設(shè)備選擇②配電裝置尺寸的確定和校驗(yàn)③構(gòu)架受力的計(jì)算④直流設(shè)備及通信系統(tǒng)的選擇(3)圖紙①主接線