【文章內容簡介】 ...................................... 57 謝辭 ..................................................................................................................................... 61 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說 明書 VII 符號說明 dU —— 基值電壓 NU —— 額定電壓 gU —— 電網工作電壓 dI —— 基值電流 NI —— 額定電流 I —— 0s 短路電流周期分量 —— 短路電流周期分量 ?I —— 穩(wěn)態(tài) 短路電流周期分量 chi — — 短路電流沖擊值 ohI —— 全電流最大有效值 S —— 短路容量 NS —— 變壓器額定容量 max?gI —— 最大持續(xù)工作電 流 kdI —— 斷路器 額定開斷電流 chi —— 斷路器極限通過電流峰值 maxi —— 三相短路電 流沖擊值。 ?I —— 穩(wěn)態(tài)三相短路電流 dzt —— 短路電流發(fā)熱等值時間； tI —— 斷 路器 t 秒熱穩(wěn)定電流 dtI —— 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流 ?dK —— CT 的 1s 動穩(wěn)定倍數 xgU —— 系統最高相電壓有效值 J —— 經濟電流密度 X —— 電抗 fnX —— 轉移電抗 jsX —— 計算電抗 mI —— 電流互感器原邊額定電流 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說 明書 1 引 言 電力行業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，它的發(fā)展直接關系到國家經濟建設的興衰成敗，它為現代工業(yè)、農業(yè)、科學技術和國防提供必不可少的動力。電力系統規(guī)劃設計及運行的任務是：在國民經濟發(fā)展計劃的統籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經 濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供可靠充足、質量合格的電能。 所以在本次設計中選擇變電站電氣部分的初步設計，是為了更多的了解現代化變電站的設計規(guī)程、步驟和要求，設計出比較合理變電站 。 根據設計要求 的任務，在本次設計中主要通過變電站電氣主接線、短路電流計算、設備選擇與校驗、無功補償、主變保護和配電裝置部分的設計，使我 對四年來所學的知識更進一步的鞏固和加強，并從中獲得一些較為實際的工作經驗。由于在設計中查閱了大量的相關資料，所以開始逐步掌握了查閱，運用資料的能力，又可以總結四年來所學的電力工業(yè)的 部分 相關知識， 為 我們日后的工作打下了堅實的基礎。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說 明書 2 第 一 章 變電站電氣主接線設計及主變壓器的選擇 變電站電氣主接線是指變電站的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統相連接，從而完成輸配電任務。變電站的主接線是電力系統接線組成中一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統的安全、穩(wěn)定、靈活、經濟運行及變電站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會產生直接的影響。 主接線的設計原則 和要求 主接線的設計原則 (1) 考慮變電站在電力系統的地位和作用 變電站在電力系統中的地位和作用是決定主接線的主 要因素。變電站是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于它們在電力系統中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求也不同。 (2) 考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模 變電站主接線設計應根據 5~10 年電力系統發(fā)展規(guī)劃進行。應根據負荷的大小和分布、負荷增長速度及地區(qū)網絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式及站連接電源數和出線回數。 (3) 考慮負荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響 對一、二級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一、二級負 荷不間斷供電；三級負荷一般只需一個電源供電。 (4) 考慮主變臺數對主接線的影響 變電站主變的容量和臺數，對變電站主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型變電站，由于其傳輸容量大，對供電可靠性高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電站，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。 (5) 考慮備用量的有無和大小對主接線的影響 發(fā)、送、變的備 用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據備用容量的有無而有 所 不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否 允許線路、變壓器停運；當線路故障時是否允許切除線路、變壓器的數量等，都直接影響主接線的形式。 主接線設計的基本要求 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說 明書 3 根據 有關 規(guī)定：變電站電氣主接線應根據變電站在電力系統的地位，變電站的規(guī)劃容量，負荷性質線路變壓器的連接、元件總數等條件確定。并應綜合考慮供電可靠性、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴建 等 要求。 (1) 可靠性 所 謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠 性的客觀 標 準是運行 實踐 。主接線的可靠性是 由其 組成元件 （包括一 次 和二次設備）在運行中可靠性的綜合。 因 此， 主接線的設計， 不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性 并不是絕對的而是相對的， 一種主接線對某些變電站是可靠的，而對另一些變電站則可能不是可靠的。 評價 主接線 可靠性的標志 如下： 1) 斷路器檢修時是否影響供電； 2) 線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電； 3) 變電站全部停電的可能性。 (2) 靈活性 主接線的靈活性有以下幾方面的要求 ： 1) 調度 靈活，操作方便。 可靈活的投入和切除變壓器、線路 ， 調配電源和負荷 ；能 夠滿足系統在 正常、事故、 檢修 及 特 殊運行 方式下的調度要求。 2) 檢修 安全。 可方便的停運斷路器 、 母線及其繼電器保護設備 ， 進行安全檢修，且不影響對用戶的供電。 3) 擴建 方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已經投運的變電站進行擴建，從變壓器直至饋線數均有擴建的可能。 所 以，在設計主接線時，應留有余地，應能 容易 地 從初期過度到終期接線 ， 使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最小。 (3) 經濟性 可靠性和靈活性是主接線設計中在技術方面的要求，它與經濟性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導致投資增加。所以，兩者必須綜合考 慮，在滿足技術要求前提下，做到經濟合理。 1) 投資省。主接線應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以便選擇價格合理的電器設備；在終端或分支變電站中，應推廣采用直降式（ 110/6～ 10kV）變電站和以質量可靠的簡易電器代替高壓側斷路器。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說 明書 4 2) 年運行費小。年運行費包括電能損耗費、折舊費以及大修費、日常小修維護費。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺數以及避免兩次變壓而增加電能損 失 。 3) 占地面積小。電氣主接線設計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構、導線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應采用三相變壓器。 4) 在可能的情況下，應采取一次設計，分期投資、投產，盡快發(fā)揮經濟效益。 主接線的設計 設計步驟 電氣主接線設計，一般分以下幾步： (1) 擬定可行的主接線方案：根據設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，擬訂出若干可行方案，內容 包括主變壓器 形式 、臺數和容量 、 以及各級電壓配電裝置的接線方式等 ， 并依據對主接線的要求，從技術上論證各方案的優(yōu)、缺點，淘 汰一些較差的方案，保留 2 個技術上相當的較好方案。 (2) 對 2 個技術上 比 較好的方案進行經濟計算。 (3) 對 2 個方案進行全面的技術，經濟比較，確定最優(yōu)的主接線方案。 (4) 繪制 最優(yōu)方案 電氣主接線圖。 初步方案設計 根據 原始資料， 此 變電站有三個電壓等級： 110/35/10KV ，故可初選三相三繞組變壓器，根據變電站與系統連接的系統圖知，變電站有兩條進線，為保證供電可靠性，可裝設兩臺主變壓器。 為保證設計出最優(yōu)的接線方案， 初步設計以下四種接線方案供最優(yōu)方案的選擇。 方案一： 110KV 側采用單母分段接線， 35KV 側采 用雙母線接線， 10KV 側采用單母分段接線。 方案二： 110KV 側采用單母分段接線， 35KV 側采用單母分段接線， 10KV 側采用單母分段。 方案三： 110KV 側采用 內 橋形接線， 35KV 側采用雙母線接線， 10KV 側采用雙母線接線。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說 明書 5 方案四： 110KV 側采用 內 橋形接線， 35KV 側采用雙母線接線， 10KV 側采用單母分段接線。 四種方案 接 線 形式 如下： 方案一 方案二 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說 明書 6 方案三 方案四 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說 明書 7 最優(yōu)方案確定 (1) 技術比較 在 初步設計的 四種方案中， 110KV 側有兩種接線形式，分別為單母分段和內橋接線，這兩種方案 都可實現兩條進線的并列運行或分裂運行，當在此側有一回進線檢修時，兩種接線形式都是只停該段線路 ； 估在這四種方案中 110KV 側在技術上都滿足要求；而 35KV、 10KV 兩側都有兩種接線，分別為單母分段和雙母線接線，在 35KV側， 出線回路數 為 8 回 以上 ,采用 單母分段接線 形式穩(wěn)定性差，所以在以上兩種方案中優(yōu)選雙母線接線，這樣可以保證在 35KV 側 的供電穩(wěn)定，可靠 性；在 10KV 電壓等級比較低，且負荷不大、出線回路數少，選擇雙母線比較浪費 。 綜合以上分析，在以上四種方案中 保留方案一 ， 方案四進行最優(yōu)方案的確定。 (2) 經濟比較 在保留的兩中方案 （方案一、方案四） 中， 35KV、 10KV 側的接線形式相同，只是在 110KV 側的接線形式不同， 故 在經濟比較上只需比較 110KV 側即可。 在 方案一 、 方案四 110KV 側 的 電氣主接線形式 中， 方案一 在 110KV 側 為單母線的接線形式， 方案四在 110KV 為 內 橋形接線形式。經過比較 內 橋形接線比單母線接線形式少一組斷路器， 110KV 處為兩回進線，兩回出線，該變電所應用兩臺降壓變壓器，宜選用 內 橋形接線，在配電裝置的綜合投資，包括控制設備，電纜，母線及土建費用上，在運行靈活性上，橋形接線比單母線形接 線有很大的靈活性，所以經過技術及經濟上的比較，橋形接線的優(yōu)勢大 于單母線的接線形式 。 由以上分析，最優(yōu)方案可選擇為 方案四， 即 110KV 側為內橋接線， 35KV側為 雙母線 接線， 10KV 側為單母分段接線。 其接線圖 見 以上方案四。 主變壓器的選擇 在各 種 電壓等級的變電 站 中，變壓器是主要電氣設備之一，其擔負著變換網絡電壓，進行電力傳輸的重要任務。確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網絡經濟運行的保證。因此，在確保安全可靠供電的基礎上，確定變壓器的經濟容量，提高網絡的經濟運行素質將具有明顯的經濟意義。 主變壓器臺數的選擇 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說 明書 8 為保證供電可靠性，變電站一般裝 設 兩臺主變，當只有一個電源或變電站可由低壓側電網取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設一臺。本設計變電站有兩回電源進線，且低壓側電源只能由這兩回進線取得，故選擇兩臺主變壓器 ]1[ 。 主變壓器 型式 的選擇 (1) 相數的確定 在 330kv 及以下的變電 站 中，一般都選用三相式變壓器。因為一臺三相式變壓器較同容量的三臺單相式 變壓器 投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結構較簡單，運行維護較方便。如果受到制造、運輸等 條件限制時，可選用兩臺容量較小的三相變壓器，在技術經濟合理時，也可選用單相變壓器。 (2) 繞組數的確定 在有三種電壓 等級的變電站 中，如果變壓器各側繞組的通過容量均達到變壓器額定容量的 15%及以上，或低壓側雖 然 無負荷，但需要在該側裝無功補償設備時，宜采用三繞組變壓器。 (3) 繞組連接方式的確定 變壓器繞組連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統采用的繞組連接方式只有星接和角接，高、中、低三側繞組如何組合要根據具體工程來確定。我國 110KV 及以上電壓，變壓器繞組都采用星接， 35KV 也采用星接，其中性點 多通過消弧線圈接地。 35KV 及以下電壓，變壓器繞組都采用角接。 (4) 結構型式的選擇 三繞組變壓器在結構上有兩種基本型式。 1) 升壓型。升壓型的繞組排列為：鐵芯 — 中壓繞組 — 低壓繞組 — 高壓繞組，高、中壓繞組間距較遠、