【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 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。 依據(jù)我國電力工業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，電力系統(tǒng)的變電所運(yùn)行技術(shù)有了新的飛躍，我國變電站設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些新的趨勢。 制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量以及電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的提高，為變電站接線簡化提供了可能。例如，高壓斷路器是變電站的主要電氣設(shè)備之一，其制造技術(shù)近年來有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時(shí)間縮短。 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。 面積減少 經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展要求新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保要求，追求綜合經(jīng)濟(jì)和社會效益，所以設(shè)計(jì)形式多采用地面全戶內(nèi)型或地下等布置形式，這使得占地面積有效減少。 變電站綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)新興的用以提高變電站運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。 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。變電站設(shè)計(jì)的分類可依據(jù)變電站標(biāo)準(zhǔn)方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模三個(gè)層次進(jìn)行劃分。 (1)按照變電站布置方式分類： 110kV 變電站分為戶外變電站、戶內(nèi)變電站和半地下變電站三類。戶外變電站是指最高電壓等級的配電裝置、主變壓器布置在戶外的變電站；戶內(nèi)變電站是指配電裝置布置在戶內(nèi)，主變壓器布置在戶外或者戶內(nèi)的變電站。半地下變電站是指主變壓器布置在地上，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壓器及其它主要電氣設(shè)備布置在地下建筑內(nèi)的變電站。 (2)按配電裝置型式分類： 110kV 配電裝置可再分為常規(guī)敞開式開關(guān)設(shè)備和全封閉式組合電氣設(shè)備兩類。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 5 (3)按變電站規(guī)模進(jìn)行分類：例如戶外 AIS 變電站，可按最高電壓等級的出線回路數(shù)和主變壓器臺數(shù)、容量等不同規(guī)模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。 一、題目： 110kV 變電站設(shè)計(jì) 二、原始資料 （一）變電所性質(zhì)及規(guī)模 本所位于某市郊區(qū)。 10kV 除了向本地區(qū)生活用電外，還向工礦企業(yè)供電，并以 35kV電壓向郊區(qū)企業(yè)及幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)負(fù)荷供電。其性質(zhì)為區(qū)域性終端變電站。 電壓等級： 110/35/10kV 線路回?cái)?shù)： 110kV 近期 2 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2回； 35kV 近期 4 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2回； 10kV 近期 9 回，遠(yuǎn)景發(fā)展 2回； （二）電力系統(tǒng)接線簡圖 1S =200MVA XS1= S2=1200MVA XS2= 附注 : ，系統(tǒng)容量、系統(tǒng)阻抗均相當(dāng)于最大運(yùn)行方式： ： 1S =170MVA， XS1= S2=1000MVA， XS2= 110kV母線電壓波動(dòng)在177。 5%以內(nèi)。 L1 長 12km， L2長 30km， L3長 80km， L4長 25km。 (三 )負(fù)荷資料 圖 21電力系統(tǒng)接線圖 1 1 0 k V甲 變L 3L 4L 1L 2F S 市 變s1s2河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 電壓等級 負(fù)荷 名稱 最大負(fù)荷 MW 穿越功率 MW 負(fù)荷組成 （ %） 自然力率 Tmax （ h） 線（ km） 備注 近期 遠(yuǎn) 景 近 期 遠(yuǎn) 景 一級 二級 三級 110kV 市甲線 15 20 12 市乙線 15 20 25 備用一 10 35kV 化肥廠 1 2 40 30 20 化肥廠 2 2 40 30 20 甲鄉(xiāng)鎮(zhèn) 2 3 20 30 10 乙鄉(xiāng)鎮(zhèn) 2 20 30 20 備用 1 15 備用 2 2 12 10kV 煤礦 1 40 20 5500 2 煤礦 2 40 20 5500 2 開關(guān)廠 1 20 30 4000 3 電線電纜廠 1 1 20 30 4500 2 電線電纜廠 2 1 30 30 4500 2 玻璃廠 1 1 30 30 5000 2 機(jī)械廠 1 30 30 4000 食品廠 1 20 30 4500 市區(qū) 2 20 40 3000 備用一 1 備用二 1 （四） 地 形、地質(zhì)、水文、氣象等條件 所址地區(qū)海拔 170m,屬輕微地震區(qū)。年最高氣溫 +42176。 C，年最低氣溫 8176。 C，年平均氣溫 +14176。 C，最熱月平均最高溫度 +36176。 C。最大風(fēng)速 25m/s，覆冰厚度為 8mm，屬于我國第 V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。 線路由系統(tǒng)變電所 S1,南墻出發(fā)至 RM變電所南墻上，全長共 12km。全線地質(zhì)為黏土地層，地耐力為 3kg/cm2，天然容重 ，土壤電阻率為 95Ω。地下水位較低，水質(zhì)良好，無腐蝕作用。土壤熱阻率ρ T=120176。 C/w，土溫 25176。 C。 三、設(shè)計(jì)任務(wù) 變電所總體分析； 負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器選擇； 電氣主接線設(shè)計(jì)； 短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇； 配電裝置設(shè)計(jì)； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 7 四、設(shè)計(jì)成品 （一） 一次部分設(shè)計(jì)說明書一冊 （二） 設(shè)計(jì)圖紙 電氣主接線圖（ 1 圖）； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 2 電氣主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線根據(jù)電能輸送和分配的要求，表示主要電氣設(shè)備相互之間以及本變電站(或發(fā)電廠 )與電力系統(tǒng)的電氣連接關(guān)系，電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。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，電氣主接線直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)裝 置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，對運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的作用。 電氣主接線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 對電氣主接線的基本要求 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)規(guī)模龐大的、嚴(yán)密的整體，各個(gè)發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)，其主接線的質(zhì)量的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。 (1)運(yùn)行的可靠性 運(yùn)行可靠性的幾個(gè)評價(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)間的長短、以及能否保證對重要用戶的不間斷供電。 (2)具有一定的靈活性 主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度指令靈活的改變運(yùn)行方式，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快的將有關(guān)設(shè)備或線路退出系統(tǒng)運(yùn)行。盡量做到切除故障停電時(shí)間短，影響范圍就最小，并且在檢修時(shí)可以保證電力檢修人員的人身安全。 (3)操作應(yīng)盡可能簡單、方便 主接線應(yīng)簡單清晰、明了、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運(yùn)行人員掌握。太復(fù)雜的接線不但不便于操作，還往往會造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事 故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會給運(yùn)行造成不便或者不必要的停電。 (4)經(jīng)濟(jì)上合理 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，降低電力系統(tǒng)的運(yùn)行成本，使其盡可能的發(fā)揮最佳經(jīng)濟(jì)效益。 變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 9 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程具體情況，在保證供電安全可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)方便，盡可能地節(jié) 省投資，力爭設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。 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。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大影響。因此，主接線設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，合理的選擇主接線方案。 對于變電站的電氣主接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用較少斷路器的或不用斷路器的接線，如 線路 — 變壓器組接線，若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可使用線路分支接線。為正確選擇接線和設(shè)備，必須進(jìn)行各級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； ； 5%。 我國《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對主接線設(shè)計(jì)作了如下規(guī)定：在滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡 量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在 110~220kV 變電所中，一般采用雙母線。在 35kV 變電所中，當(dāng)出線為 2 回時(shí)，一般采用橋型接線；當(dāng)出線為 2回以上時(shí)，一般采用單母線分段或單母線接線。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。在 6~10kV 變電所，一般采用單母線接線或單母線分段接線。 電氣主接線設(shè)計(jì)步驟 電氣主接線的設(shè)計(jì)需伴隨著發(fā)電廠或變電站的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行，即按照工程基本建設(shè)程序，經(jīng)過可行性分析調(diào)查階段、工程初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段四個(gè)階段。 （ 1） 分析原始資料 包括變電站類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景），主變壓器臺數(shù)及容量，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 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)連接方式以及各級電壓中性點(diǎn)接地方式等。 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合問題，它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器的運(yùn)行安全以及對附近通信線路的干擾等。我國電力 安全規(guī)程規(guī)定 35kV 及以下電壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)，以保證供電可靠性。對 110kV 及以上高壓系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng)以防止輸電線路電壓升高而以其它方式保證供電的可靠性。 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、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷的原始資料是設(shè)計(jì)主接線的基本依據(jù)之一，電力負(fù)荷預(yù)測工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。對電力負(fù)荷的預(yù)測不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測，還應(yīng)有中 長期負(fù)荷預(yù)測，對電力負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性，直接決定著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長遠(yuǎn)時(shí)間 (5~10 年 )的檢驗(yàn)。 設(shè)備制造情況往往是設(shè)計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等情況匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的可行性。 包括當(dāng)?shù)氐淖顭嵩缕骄鶜鉁?、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。對 此，應(yīng)予以足夠重視 ,對重型設(shè)備如大容量三相變壓器的運(yùn)輸條件亦應(yīng)充分考慮。 （ 2）主接線方案的擬定與選擇 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)任務(wù)書的要求，在對原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對電源進(jìn)線數(shù)和出線回路數(shù)、變電所內(nèi)電壓級別、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)的考慮