【文章內(nèi)容簡介】 母線保護 ....................................................................................................................... 48 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 48 7 變電站的防雷保護 .............................................................................................................. 50 避雷針 ........................................................................................................................... 50 閥型避雷器 ................................................................................................................... 51 進線段保護 ................................................................................................................... 51 三繞組變壓器的防雷保護 ........................................................................................... 52 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 52 8 配電裝置設計 ...................................................................................................................... 53 設計要求 ....................................................................................................................... 53 滿足安全凈距的要求 ........................................................................................... 53 施工、運行和檢修的要求 ................................................................................... 53 本站各電壓等級配電裝置設計 ................................................................................... 54 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 54 致謝詞 ...................................................................................................................................... 55 參考文獻 .................................................................................................................................. 56 附錄 .......................................................................................................................................... 57 1 1 緒論 原始資料分析 站址情況：群英 110kV 變電 站處于焦作市山陽區(qū)，地平，交通便利，進出線方便，空氣污染微輕。 環(huán)境條件：變電站選在黃沙土地上，突然電阻率 p=500 歐每米。平均海拔 200 米，最高氣溫 40 度，最低氣溫 10 度，年平均氣溫 20 度，最熱月平均氣溫 30 度，土壤濕度25 度。冬季主導風向：西北；最大風速 25 米每秒；覆冰厚度 8 毫米。 系統(tǒng)情況：系統(tǒng)通過 110kV1， 2 修武 T 型架空線路向變電站供電，距離 30km，系統(tǒng)最大運行方式折算至設計變電站高壓母線的阻抗標幺值 ， Sj=100MVA。系統(tǒng)容量設計時計算值為 500MVA。 表 11 負荷情況分析 電壓等級 負荷名稱 每回最 負荷（ kVA） 功率因數(shù) 回路數(shù) 供電方式 線路長度 35kV 東城花園 5000 1 架空 15 槐店鄉(xiāng) 9000 1 架空 8 耐火材料廠 5000 1 架空 7 化肥廠 10000 1 架空 11 白鯊針布 4000 1 架空 3 保險公司 7000 1 架空 4 機械廠 8000 1 架空 5 10kV 17 中 2020 1 架空 5 醫(yī)院 3000 1 架空 3 農(nóng)藥廠 700 1 架空 7 紫水小區(qū) 1200 1 架空 4 紫旋庭院 1000 1 架空 5 鑫鴛鴦集團 500 1 架空 2 面粉廠 600 1 架空 5 區(qū)政府 2020 1 架空 7 設計的工作應遵循的主要原則 （ 1）變電所的設計應根據(jù)工程的 5～ 10 年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結(jié)合，以 2 近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能。 （ 2）變電所的設計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照 負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理地確定設計方案。 （ 3）變電所的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則。 （ 4）變電所的設計必須遵循國家有關標準和規(guī)范的規(guī)定，如《 35~110kV 變電所設計規(guī)范》。 本次設計的主要內(nèi)容 （ 1）原始資料分析； （ 2）電氣主接線的設計； （ 3）主變壓器的選擇； （ 4）無功補償和電容器的選取； （ 5）最大持續(xù)工作電流及短路計算； （ 6）主要電氣設備的選擇； （ 7）繼電保護規(guī)劃； （ 8）防雷保護設計； （ 9）配電裝置設計。 本章小結(jié) 國家提出了加快城網(wǎng)和 農(nóng)網(wǎng)建設及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng) 110kV變電站建設迅猛發(fā)展。現(xiàn)在許多變電站采用計算機監(jiān)控，電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，電力企業(yè)也努力實現(xiàn)降低成本，確保安全運行。因此，變電站的設計應該按照國家相關規(guī)程設計，并且考慮多方面的因素以求取得最佳的經(jīng)濟技術效益。 3 2 電氣主接線 電氣主接線概述 電氣主接線又稱電氣一次接線，它是將電氣設備以規(guī)定的圖形和文字符號，按電能的生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關要求繪制的單相連接圖。它是發(fā)電廠和變電所高電壓大電流的電氣部分主體結(jié)構，是電力系 統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構的重要組成部分。它表明了各種設備的數(shù)量及連接情況，決定了可能存在的運行方式，影響運行的可靠性和靈活性。電氣主接線決定了電氣設備的選擇，配電裝置的布置還決定了繼電保護和控制的方式。 選擇電氣主接線時的設計原則 主接線的設計必須經(jīng)過技術與經(jīng)濟的充分了論證比較，綜合考慮各個方面的影響因素，最終得到實際工程確認的最佳方案。主接線設計的基本原則為：以下達的設計任務書為依據(jù)，根據(jù)國家現(xiàn)行的“安全可靠、經(jīng)濟適用、符合國情”的電力建設與發(fā)展的方針，嚴格按照技術規(guī)定和標準，結(jié)合工程實際的具體特點，準確地掌握 原始資料，保證設計方案的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。 變電站主接線設計的基本要求 電氣主接線設計的基本要求概括地說應包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三個方面，以下對各方面做具體介紹。 （ 1）可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)的首要要求。因故障或檢修，導致的停電機會越少、停電影響范圍越小、停電時間越短、停電后恢復供電越快，供電可靠性就越高。 分析電力系統(tǒng)可靠性時，要考慮發(fā)電廠和變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負荷類型和類別、設備制造水平及運行經(jīng)驗等諸多因素。 主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個方面： 斷路器 檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；線路、斷路器或母線故障，以及母線或母線隔離開關檢修時，盡量減少停運的出線回路數(shù)和停運時間，并保證對全部 I 類及全部或大部分 II 類負荷的供電。盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機組停運時，不應危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。 （ 2）靈活性 電力系統(tǒng)應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性應包括以下幾個方面： 操作的方便性：電氣主接線應該在服從可靠性的基本要求下，接線簡單，操作步驟少，以便于運行人員掌握，從而避免誤操作。 4 調(diào)度的方便性：正常運行時，要能根據(jù)調(diào)度要求， 方便的改變運行方式；在發(fā)生故障時，要能盡快的切除故障，使停電時間最短、影響范圍最小，不致過多的影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 擴建的方便性：對于要擴建的發(fā)電廠和變電站，其主接線應有擴建的方便性。尤其是火電廠和變電站，在設計主接線時應有發(fā)展擴建的余地?？梢匀菀椎貜某跗谶^渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小。 （ 3）經(jīng)濟性 在設計主接線時，主要矛盾發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。設計時應該在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。 經(jīng)濟性應從以下幾個方面考慮： 降低一 次投資：主接線應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器避雷器等一次設備的投資，要能使控制保護不過復染，以利于運行并節(jié)約二次設備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設備或輕型電器；在終端或分支變電站推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器。 節(jié)約占地面積：主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約用地條件，以節(jié)省構架、導線、絕緣子及安裝費用?？赡艿臈l件下，采取一次設計，分期投資、投建，盡快產(chǎn)生經(jīng)濟效益。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。 電能損耗少：在變電站中電能損耗主要來自于變壓器，經(jīng) 濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。 電氣主接線的具體設計步驟 (1) 分析原始資料 ① 本工程情況 變電站類型，設計規(guī)劃容量（近期，遠景），主變臺數(shù)及容量等。 ② 電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（ 5～ 10 年），變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。 ③ 負荷情況 負荷的性質(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。 ④ 環(huán)境條件 當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。 ⑤ 設備供貨情況 為使所設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，保證設計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。 (2) 擬定主接線方案 5 根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定出若干個主接線方案。因為對出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構等考慮不同，會出現(xiàn)多種接線方案。應依據(jù)對主接線的基本要求，結(jié)合最新技術，確定最優(yōu)的技術合理、經(jīng)濟可行的主接線方案。 (3) 短路電流計算 對擬定的主接線， 為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。 (4) 主要電器選擇 包括高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、母線等電器的選擇。 (5) 繪制電氣主接線圖 將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。 本變電站電氣主接線設計 110kV 側(cè)主接線方案 依據(jù)《電力工程電氣設計手冊》最終出線回路數(shù) 2～ 4 回、主變壓器 2～ 3 臺時，可采用線路變壓器組、橋形、擴大橋形、單母線和單母線分段接線。因為 110kV 主接線在系統(tǒng)中有重要地位，會直接影響本地區(qū)的供電，可靠性要求較高，并且后期可能會根據(jù)負荷 的增長進行擴建，故選擇單母線與單母線分段接線進行比較，選擇最優(yōu)接線方案。 單母線接線如圖 21 所示 圖 2