【文章內(nèi)容簡介】 母線保護(hù) ....................................................................................................................... 48 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 48 7 變電站的防雷保護(hù) .............................................................................................................. 50 避雷針 ........................................................................................................................... 50 閥型避雷器 ................................................................................................................... 51 進(jìn)線段保護(hù) ................................................................................................................... 51 三繞組變壓器的防雷保護(hù) ........................................................................................... 52 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 52 8 配電裝置設(shè)計(jì) ...................................................................................................................... 53 設(shè)計(jì)要求 ....................................................................................................................... 53 滿足安全凈距的要求 ........................................................................................... 53 施工、運(yùn)行和檢修的要求 ................................................................................... 53 本站各電壓等級配電裝置設(shè)計(jì) ................................................................................... 54 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 54 致謝詞 ...................................................................................................................................... 55 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 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(jìn)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(dǎo)風(fēng)向：西北；最大風(fēng)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(yùn)行方式折算至設(shè)計(jì)變電站高壓母線的阻抗標(biāo)幺值 ， Sj=100MVA。系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算值為 500MVA。 表 11 負(fù)荷情況分析 電壓等級 負(fù)荷名稱 每回最 負(fù)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(xiǎn)公司 7000 1 架空 4 機(jī)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(tuán) 500 1 架空 2 面粉廠 600 1 架空 5 區(qū)政府 2020 1 架空 7 設(shè)計(jì)的工作應(yīng)遵循的主要原則 （ 1）變電所的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的 5～ 10 年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以 2 近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。 （ 2）變電所的設(shè)計(jì)，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照 負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理地確定設(shè)計(jì)方案。 （ 3）變電所的設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則。 （ 4）變電所的設(shè)計(jì)必須遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，如《 35~110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》。 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （ 1）原始資料分析； （ 2）電氣主接線的設(shè)計(jì)； （ 3）主變壓器的選擇； （ 4）無功補(bǔ)償和電容器的選??； （ 5）最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算； （ 6）主要電氣設(shè)備的選擇； （ 7）繼電保護(hù)規(guī)劃； （ 8）防雷保護(hù)設(shè)計(jì)； （ 9）配電裝置設(shè)計(jì)。 本章小結(jié) 國家提出了加快城網(wǎng)和 農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng) 110kV變電站建設(shè)迅猛發(fā)展?，F(xiàn)在許多變電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，電力系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了分級集中調(diào)度，電力企業(yè)也努力實(shí)現(xiàn)降低成本，確保安全運(yùn)行。因此，變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)該按照國家相關(guān)規(guī)程設(shè)計(jì)，并且考慮多方面的因素以求取得最佳的經(jīng)濟(jì)技術(shù)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(shè)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(guān)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(gòu)，是電力系 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它表明了各種設(shè)備的數(shù)量及連接情況，決定了可能存在的運(yùn)行方式，影響運(yùn)行的可靠性和靈活性。電氣主接線決定了電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置還決定了繼電保護(hù)和控制的方式。 選擇電氣主接線時(shí)的設(shè)計(jì)原則 主接線的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的充分了論證比較，綜合考慮各個(gè)方面的影響因素，最終得到實(shí)際工程確認(rèn)的最佳方案。主接線設(shè)計(jì)的基本原則為：以下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，根據(jù)國家現(xiàn)行的“安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、符合國情”的電力建設(shè)與發(fā)展的方針，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程實(shí)際的具體特點(diǎn)，準(zhǔn)確地掌握 原始資料，保證設(shè)計(jì)方案的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。 變電站主接線設(shè)計(jì)的基本要求 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)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(dǎo)致的停電機(jī)會越少、停電影響范圍越小、停電時(shí)間越短、停電后恢復(fù)供電越快，供電可靠性就越高。 分析電力系統(tǒng)可靠性時(shí)，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(fù)荷類型和類別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。 主接線可靠性的基本要求通常包括以下幾個(gè)方面： 斷路器 檢修時(shí)，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(guān)檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的出線回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并保證對全部 I 類及全部或大部分 II 類負(fù)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(jī)組停運(yùn)時(shí)，不應(yīng)危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 （ 2）靈活性 電力系統(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性應(yīng)包括以下幾個(gè)方面： 操作的方便性：電氣主接線應(yīng)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(yùn)行人員掌握，從而避免誤操作。 4 調(diào)度的方便性：正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求， 方便的改變運(yùn)行方式；在發(fā)生故障時(shí)，要能盡快的切除故障，使停電時(shí)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(yùn)行。 擴(kuò)建的方便性：對于要擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電站，其主接線應(yīng)有擴(kuò)建的方便性。尤其是火電廠和變電站，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)有發(fā)展擴(kuò)建的余地?？梢匀菀椎貜某跗谶^渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過渡時(shí)，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。 （ 3）經(jīng)濟(jì)性 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。 經(jīng)濟(jì)性應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： 降低一 次投資：主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過復(fù)染，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)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(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用?？赡艿臈l件下，采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投建，盡快產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。在不受運(yùn)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(jì)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(shè)計(jì)步驟 (1) 分析原始資料 ① 本工程情況 變電站類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)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(yuǎn)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(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。 ③ 負(fù)荷情況 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。 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)、海拔高度等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。 ⑤ 設(shè)備供貨情況 為使所設(shè)計(jì)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(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。 (2) 擬定主接線方案 5 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定出若干個(gè)主接線方案。因?yàn)閷Τ鼍€回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮不同，會出現(xiàn)多種接線方案。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，結(jié)合最新技術(shù)，確定最優(yōu)的技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。 (3) 短路電流計(jì)算 對擬定的主接線， 為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)算。 (4) 主要電器選擇 包括高壓斷路器、隔離開關(guān)、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(shè)計(jì) 110kV 側(cè)主接線方案 依據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》最終出線回路數(shù) 2～ 4 回、主變壓器 2～ 3 臺時(shí)，可采用線路變壓器組、橋形、擴(kuò)大橋形、單母線和單母線分段接線。因?yàn)?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(fù)荷 的增長進(jìn)行擴(kuò)建，故選擇單母線與單母線分段接線進(jìn)行比較，選擇最優(yōu)接線方案。 單母線接線如圖 21 所示 圖 2