【文章內(nèi)容簡介】 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 2 章 變電所主變壓器的選擇 主變壓器容量選擇的有關(guān)規(guī)定 主變選擇的一般原則 為保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺主變，但一般不超主變。當(dāng) 只有一個電源或變電所的一級負(fù)荷另有備用電源保證供電時，可裝設(shè)一臺主變。對大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)安裝 2～ 4臺主變。 當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺停運(yùn)時其余容量至少能保證所供一級負(fù)荷或為變電所全部負(fù)荷的 60～ 75%。通常一次變電所采用 75%，二次變電所采用 60%。 （ 1）主變一般采用三相變壓器，若因制造和運(yùn)輸條件限制，在 220kV 的邊電所中，可采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓時，應(yīng)考率裝設(shè)備用相，當(dāng)主變超過一組，且各組容量滿足全所負(fù)荷的 75%時，可不裝設(shè)備用相 ； （ 2）當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓要求時，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。對新建的變電所，從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的觀點考慮，應(yīng)注意選 用有載調(diào)壓變壓器。其所附加的工程造價，通常在短期內(nèi)是可以回收的 ； （ 3）與兩個中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負(fù)荷較大或 與高中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需作經(jīng)濟(jì)比較 ； （ 4）具有三種電壓的變電所，例如 220kV、 110kV、 63kV，一般采用三繞組變壓器。 （ 1）為了正確的選擇主變?nèi)萘?，要繪制變電所的年及日負(fù)荷曲線，并從該曲線得出變電所的年、 日最高負(fù)荷和平均負(fù)荷。 （ 2）主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 5～ 10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。 （ 3）變壓器最大負(fù)荷按下式確定 ?? PKMP 0 （ ） 式中 0K 負(fù)荷同時系數(shù)； ?P 按負(fù)荷等級統(tǒng)計的綜合用電負(fù)荷。 對于兩臺主變的變電所，其變壓器的額定容量可 按下式確定 Me PS ? （ ） 總安裝容量為 ? ? MM PPeS ???? （ ） 道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設(shè)計 3 這樣 ，當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)，考慮變壓器的過負(fù)荷能力為 40%，則可保證 98%的負(fù)荷供電。 根據(jù)計算，確定變壓器型號為 SFPZ790000/220 主要參數(shù)如下 高 壓： UN1=230177。 8 %kV 低 壓： UN2=69kV 額定容量： S=90000kVA 阻抗電壓： Uk%= 空載損耗： P0=104KW 空載電流： I0%= 負(fù)載損耗： Pk=359KW 連接組標(biāo)號： YN,d11 本次設(shè)計的 220kV 降壓變電所采用 2臺主變并列運(yùn)行的方式。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 3 章 變電所電氣主接線的選擇 電氣主接線是指變電所 的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連，從而完成輸配電任務(wù)，它是變電所的重要組成部分。采用何種主接線形式，與電力系統(tǒng)原始資料，發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬訂都有較大的影響。 因此，主接線的設(shè)計必須根據(jù)電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電所的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理的選擇主接線方案。 電氣主接線的設(shè)計原則和要求 電氣主接線的設(shè)計原則 設(shè)計變電所電氣主接線時，所遵循的總原則 ：①符合設(shè)計任務(wù)書的要求；②符合 有關(guān)的方針、政策和技術(shù)規(guī)范、規(guī)程； ③ 結(jié)合具體工程特點，設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理的主接線。為此，應(yīng)考 慮 下列情況： 1. 明確變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。 2. 考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模 變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù) 5～ 10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況 和潮流分布，來確定主接線的形式以及連接電源數(shù)和出線回數(shù)。 3. 考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響 對一級負(fù)荷，必須有兩個獨立的電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級負(fù)荷不間斷供電；對二級負(fù)荷，一般要有兩個電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，能保證大部分二級負(fù)荷供電。三級負(fù)荷一般只需要一個電源供電。 4. 考慮主變臺數(shù)對主接線的影響 變電所主變的容量和臺數(shù)，對主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，由于傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其 傳輸容量小，對主接線的可靠性靈活性要求不是很高。 發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當(dāng)母線或斷路器檢修時，是否允許變壓器、線路停運(yùn)；當(dāng)線路故障時允許切除線路變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線形式的選擇。 道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設(shè)計 5 電氣主接線的基本要求 供電的可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，停電會對國民經(jīng)濟(jì)各部門帶來巨大的損失，往往比少發(fā)電的價值大幾十倍，會 導(dǎo)致產(chǎn)品報廢、設(shè)備損壞、人身傷亡等。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。因事故被迫中斷供電的機(jī)會越小，影響范圍越小，停電時間越短，主接線的可靠程度就越高。研究主接線可靠性應(yīng)注意的問題如下： （ 1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應(yīng)與系統(tǒng)要求相適應(yīng)。如：對于一個小型的終端變電所的主接線一般不要求過高的可靠性，而對于一個大型超高壓變電所，由于它在電力系統(tǒng)中的地位很重要，供電容量大、范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)運(yùn)行受到擾動，甚至失去穩(wěn)定，造成巨大損失，因此其電氣主接線 應(yīng)采用供電可靠性高的接線方式。 （ 2）變電所接入電力系統(tǒng)的方式?，F(xiàn)代化的變電所都接入電力系統(tǒng)運(yùn)行。其接入方式的選擇與容量大小、電壓等級、負(fù)荷性質(zhì)以及地里位置和輸送電能距離等因素有關(guān)。 （ 3）變電所的運(yùn)行方式及負(fù)荷性質(zhì)。電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電、用電同一時刻完成。而負(fù)荷的性質(zhì)按其重要意義又分為 Ⅰ 類、 Ⅱ 類、 Ⅲ 類之分。當(dāng)變電所設(shè)備利用率較高，年利用小時數(shù)在 5000h 以上，主要供應(yīng) Ⅰ 類、 Ⅱ 類負(fù)荷用電時，必須采用供電較為可靠的接線形式。 （ 4）設(shè)備的可靠程度直接影響著主接線的可靠性。電氣主接線是由電氣設(shè)備相互 連接而成的，電氣設(shè)備本身的質(zhì)量及可靠程度直接影響著主接線的可靠性。因此，主接線設(shè)計必須同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展大容量機(jī)組及新型設(shè)備投運(yùn)、自動裝置和先進(jìn)技術(shù)的使用，都有利于提高主接線的可靠性，但不等于設(shè)備及其自動化元件使用得越多、越新、接線越復(fù)雜就越可靠。相反，不必要的接線設(shè)備，使接線復(fù)雜、運(yùn)行不便，將會導(dǎo)致主接線可靠性降低。因此，電氣主接線的可靠性是一次設(shè)備和二次設(shè)備在運(yùn)行中可靠性的綜合，采用高質(zhì)量的元件和設(shè)備，不僅可以減小事故率，提高可靠性，而且還可以簡化 接線。此外，主接線可靠性還與運(yùn)行管理水平和運(yùn)行值班人員的素質(zhì)有密切的關(guān)系。 電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運(yùn)行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。同時設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。對靈活性的要求如下： （ 1）調(diào)度時，可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 （ 2）檢修 時，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電。 （ 3）擴(kuò)建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入變壓器或線路而不互相干擾，并對一次和二次部分的改建工作量最沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 少。 在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。與使主接線可靠、靈活，必然要選高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)代化的自動裝置，從而導(dǎo)致投資的增加。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。一般從以下方面考慮： （ 1）投資省。主接線應(yīng) 簡單清晰，節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備； ② 使繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；③ 限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器； ④ 如能滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求， 110kV及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。 （ 2）占地面積小。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 （ 3）電能損失少。在變電所中，正常運(yùn)行時，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓器而增加電能損耗。 此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計 中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩回。 電氣主接線的設(shè)計程序 電氣主接線的設(shè)計伴隨著變電所的整體設(shè)計，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段和施工設(shè)計階段等四個階段。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有 所差異，但總的設(shè)計思路、方法和驟相同。其具體設(shè)計步驟和內(nèi)容如下 （ 1）對原始資料進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下 1）本工程情況。主要包括：變電所類型；設(shè)計規(guī)劃容量；變壓器容量及臺數(shù)；運(yùn)行方式等。 2）電力系統(tǒng)情況。電力 系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃（ 5～ 10年）；變電所在電力系統(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)連接方式以及各級電壓中性點地方式等。 3）負(fù)荷情況。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計時尚應(yīng)予以辨證地分析。因為負(fù)荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計時，只依據(jù)負(fù)荷計劃數(shù)字，而投產(chǎn)時實際負(fù)荷小了，就等于積壓資金；否則電量供應(yīng)不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。 4）環(huán)境條件。當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向 、水文、地質(zhì)、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應(yīng)予以重視。對重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng)充分考慮。 5）設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 （ 2）擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計書任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干個主接線方案。因為對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設(shè)計 7 結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會出現(xiàn)多種接線方 案（近期和遠(yuǎn)期）。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)點，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留兩個或三個技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行可靠性定量分析計算比較，最后獲得最優(yōu)秀的技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。 （ 3）主接線經(jīng)濟(jì)比較。 （ 4）短路電流計算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計算。 （ 5）電器設(shè)備的選擇。 主接線的擬定方案及選擇 本變電所的電壓等級為 220kV/60kV， 220kV 側(cè)有進(jìn)線 2 回， 60kV 側(cè)有出線 8 回。根據(jù)主接線設(shè)計必須滿足供 電可靠性，保證電能質(zhì)量，滿足靈活性和方便性，保證經(jīng)濟(jì)性的原則，初步在兩側(cè)各擬定兩個主接線方案，進(jìn)行選擇： 220kV側(cè)主接線采用單母線分段和雙母線接線 2種接線方案 。 60kV 側(cè)主接線采用雙母線接線和單母線分段接線 2 種接線方案 。 下面 圖及 列表比較各種方案的特點，根據(jù)設(shè)計要求從中選出最佳方案 . 圖 雙母線接線 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 單母線分段帶旁路母線接線 圖 單 母線 分段 接線 道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設(shè)計 9 表 220kV側(cè)接線比較 方案 項目 單母線分段接線 雙母線接線 可靠性 ①對重要用戶可以從不同段引出兩個回路。 ②當(dāng)一段母