【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。 (2) 檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修，且不致影響對(duì)用戶的供電。 (3) 擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^(guò)渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無(wú)論一次和二次設(shè)備改造量最少。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 主接線經(jīng)濟(jì)性的要求 在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。 (1) 投資?。褐鹘泳€簡(jiǎn)單，以節(jié)約斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備 的投資；占地面積小：電氣主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地、架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。 (2) 電能損耗少：經(jīng)濟(jì)選擇主變壓器型式、容量和臺(tái)數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。 主接線的設(shè)計(jì)原則 變電站電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、線路和斷路器等的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝備的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，關(guān)系系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。主接線的設(shè)計(jì)著電力是一個(gè)綜 合性的問(wèn)題，必須在滿足國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭(zhēng)使其技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。 主接線的接線方式選擇 電器主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體情況確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時(shí)（一般超過(guò)四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡(jiǎn)單清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。 單母線接線 單母線接線雖然接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開(kāi)關(guān)）等故障或檢修時(shí)，均需使整個(gè)配電裝置停電。單母線可 用隔離開(kāi)關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障的母線段分開(kāi)后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級(jí)越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺(tái)主變壓器。 單母分段 用斷路器，把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路；有兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò) 建，單母分段適用于： 110～ 220kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 3～ 4 回， 35～ 63kV可配電裝置的出線回路數(shù)為4～ 8 回， 6～ 10kV配電裝置出線為 6 回及以上，則采用單母分段接線 。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 單母分段帶旁路母線 這種接線方式：適用于中小型電壓等級(jí)為 35～ 110kV的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。 橋形接線 當(dāng)只有兩臺(tái)變壓器和兩條輸電線路時(shí)，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。 內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長(zhǎng)，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除情況。 外橋接線：適合于出 線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。 一 臺(tái) 半斷路器（ 3/2） 接線 兩個(gè)元件引線用三臺(tái)斷路器接往兩組母上組成一個(gè)半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性，且投資大。 雙母接線 它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且，檢修另一母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時(shí)，不裝設(shè) “跨條 ”，則該回路在檢修期需要停電。由于雙母 線接線有較高的可靠性，廣泛應(yīng)用于：出現(xiàn)帶電抗器的 610kV配電裝置；3560kV出線數(shù)超過(guò) 8 回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)； 110220kV出線數(shù)為 5 回及以上時(shí)。 雙母分段接線 雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線上，對(duì)大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問(wèn)題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般 當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在 11 回及以下時(shí)，母線不分段。 為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對(duì)用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。 電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟 電氣主接線的設(shè)計(jì)伴隨著發(fā)電廠或變電所的整體設(shè)計(jì)，即按照工程基本建設(shè)程序，經(jīng)歷可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)等四個(gè)階段。在各階段中隨著要求、任務(wù)的不同，其深度，廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路，方法和步驟相同。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 對(duì)原始資料進(jìn)行綜合分析 (1)變電所的情況，包括變電所的類型，在電力系統(tǒng) 中的地位和作用，近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃容量，近期和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)的連接方式和各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。 (2)負(fù)荷情況，包括負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置，輸電電壓等級(jí)，出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷的原始資料時(shí)涉及主接線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)在電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上確定，其準(zhǔn)確性直接影響主接線的設(shè)計(jì)質(zhì)量。 (3)環(huán)境條件，包括當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、污穢、覆冰、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素。這些對(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響，必須予以重視；此外，對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸，也應(yīng)充分考慮 。 (4)設(shè)備情況，為使所設(shè)計(jì)的主接線可行，必須對(duì)各主要電器的性能、制造能力、供貨情況和價(jià)格等資料匯集并進(jìn)行分析比較，保證設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 2 主變壓器的選擇 概述 在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng) 5～ 10 年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn) 行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電所的自身特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇主變壓器。 選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來(lái)選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。 主變壓器選擇的一般原則與步驟 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 變壓器的臺(tái)數(shù)選擇原則為： (1)對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電所，在中，低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。 (2)對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。 (3)對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量。 根據(jù)以上變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則以及本設(shè)計(jì)的要求，該變電所裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。 主變壓器型號(hào)的選擇 選擇主變壓器的相數(shù)，需考慮如下原則： (1)當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330kV及以下的發(fā)電廠 和變電站，均應(yīng)選用三相變壓器。 (2)當(dāng)發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓為 500kV時(shí)，已經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定選用三相變壓器、兩臺(tái)半容量三相變壓器或單相變壓器組。 (3)對(duì)于 500kV變電所，除需考慮運(yùn)輸條件外，尚應(yīng)根據(jù)所供負(fù)荷和系統(tǒng)情況，分析一臺(tái)（或一組）變壓器故障或停電檢修時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為一組時(shí)，當(dāng)一臺(tái)單相變壓器故障，會(huì)使整組變壓器退出，造成全網(wǎng)停電，如用容量相同的多臺(tái)三相變壓器，則不會(huì)造成停電。為此要經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)論證，來(lái)確定選用單相變壓器還是三相華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 變壓器。 在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性 、靈活性和經(jīng)濟(jì)性等，確定是否需要備用相。對(duì)于容量，阻抗，電壓等技術(shù)參數(shù)相同的兩臺(tái)或多臺(tái)主變壓器，首先應(yīng)考慮共用一臺(tái)備用相。備用相是否需要采用隔離開(kāi)關(guān)和切換母線與工作相相連接，可根據(jù)備用相在替代工作相的投入過(guò)程中，是否允許較長(zhǎng)時(shí)間停電和變電所的布置條件等和工程具體情況確定。 根據(jù)以上選擇原則以及設(shè)計(jì)資料分析，本變電所選用三相變壓器作為主變壓器。 主變壓器容量的確定原則 (1)主變壓器容量一般按變電所建成后 5~10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10~20 年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng) 與城市規(guī)劃相結(jié)合。 (2)根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%~80%。 (3)同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化 。 主變壓器型式的選擇 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過(guò)主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。 一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級(jí)，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。 在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。 自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所 以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，它有可能通過(guò)串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過(guò)電壓波時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過(guò)電壓。 由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點(diǎn)，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護(hù)，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過(guò)濾器上。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所所需裝設(shè)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺(tái)自耦變壓華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會(huì)影響調(diào)度的靈 活性和零序保護(hù)的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動(dòng)為177。 8%，故不選擇自耦變壓器。 分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時(shí)，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢(shì)平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對(duì)兩端低壓母線供電時(shí)，如果兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所，受功率端的負(fù)荷 大小不等，而且電壓波動(dòng)范圍大，故不選擇分裂變壓器。 普通三繞組變壓器：價(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無(wú)激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計(jì)的變電所，選擇普通三繞組變壓器。 主變調(diào)壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性， 110kV 及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)： (1)樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定 電壓的 1～ 倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動(dòng)范圍不超過(guò) 10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%。 (2)電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過(guò)電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%～ 100%。 調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無(wú)激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在177。 5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) 30%。 由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。 連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和 系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。 容量比的選擇 為保證供電質(zhì)量及其使變壓器充分利用，選用 100/100/100。 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 短路電流計(jì)算 概述 在電力系的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路 和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)