【文章內(nèi)容簡介】 變電站設(shè)計的原則是：安全可靠、技術(shù)領(lǐng)先、投資合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運行高效。為此，在設(shè)計中，要注意處理和解決設(shè)計方案的統(tǒng)一性、適應(yīng)性、 靈活性、先進性、可靠西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 性和經(jīng)濟性及其相互之間的辯證統(tǒng)一關(guān)系。 統(tǒng)一性：建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，基建和生產(chǎn)運行的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，外部形象風(fēng)格要體現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)。 適應(yīng)性：設(shè)計要綜合考慮各地區(qū)的實際情況，并能在一定的時間內(nèi)，對不同規(guī)模、型式、外部、典型設(shè)計模塊間接口靈活，增減方便，組合型式多樣，概算調(diào)整方便。 先進性：設(shè)計方案、設(shè)備選型先進、合理，占地少、注重環(huán)保，變電站可比技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)先進。 可靠性：適當(dāng)提高設(shè)備水平，保證變電站設(shè)備的可靠性，保證設(shè)備、各個模塊和模塊并接后系統(tǒng)的可靠性，以確保設(shè)計方案的安全可靠性。 經(jīng)濟性：按照企業(yè) 利益最大化原則，綜合考慮工程初期投資和長期運行費用，追求壽命期內(nèi)最優(yōu)的企業(yè)經(jīng)濟效益。 設(shè)計要樹立全局意識、大局意識和企業(yè)意識，要堅持 “ 基建為生產(chǎn)服務(wù) ” 、 “ 以人為本 ” 和 “ 可持續(xù)發(fā)展 ” 的理念，當(dāng)前的重點是 “ 節(jié)約占地、節(jié)約投資、提高效率、降低運營成本 ” 。具體設(shè)計要綜合考慮 “ 每個設(shè)備的合理性、每個布置的合理性、每項改進的合理性、每個方案的合理性 ” 。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2 章 主變壓器及電氣主接線的選擇 主變壓器的選擇 主變壓器型式及范圍 (1)繞組數(shù)量的確定 原則 在具有三種電壓的變 電站中 ，如通過主變壓器各 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)雖無負(fù)荷，但在變電 站 內(nèi)需設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。 (2)主變壓器臺數(shù)的確定 原則 ① 對于大城市郊區(qū)的一次變電 站 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)兩臺變壓器為宜。 ② 對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺變壓器。 ③ 對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺變壓器的變電 站 ，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的 1— 2 級設(shè)計，以便負(fù)荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。 由前設(shè)計 說明 可知、正常運行時，變電 站負(fù)荷 由 330kV 系統(tǒng)供電，為提高負(fù)荷 供電可靠性，并考慮到現(xiàn)今社會用戶需要的供電可靠性的要求更高， 最終 應(yīng)采用 三 臺容量相同的變壓器并聯(lián)運行。 (3)變壓器容量和型號確定 主變壓器容量一般按變電 站 建成后 510 年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期 1020 年的負(fù)荷發(fā)展，對于城市郊區(qū)變電 站 ，主變壓器應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 變電站主變壓器的選擇原則有以下幾點： ①在變電站中，一般裝設(shè)兩臺主變壓器；終端或分支變電站，如只有一個電源進線，可只裝設(shè)一臺主變壓器；對于 3 550kV 變電站，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟為合理時，可裝設(shè) 34臺主變壓器。 ②對于 330 kV及 以下的變電站，在設(shè)備運輸不受條件限制時，均采用三相變壓器。500 kV變電站，應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證后，確定是采用三相變壓器，還是單相變壓器組，以及是否設(shè)立備用的單相變壓器。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 ③裝有兩臺及以上主變壓器的變電站，其中一臺事故停運后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的 70%到 80%，并應(yīng)保證用戶的一級和全部二級負(fù)荷的供電。 ④具有三種電壓等級的變電站，如各側(cè)的功率均達(dá)到主變壓器額定容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但需裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器一般先用三繞組變壓器。 ⑤ 110 kV 及以上中性點直接接地系統(tǒng)連接 的變壓器，一般優(yōu)先選用自耦變壓器，當(dāng)自耦變壓器的第三繞組接有無功補償設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)無功功率的潮流情況，校驗公共繞組容量，以免在某種運行方式下，限制自耦變壓器輸出功率。 ⑥ 330 kV變電站可選用自耦強迫油循環(huán)風(fēng)冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓 (即短路電壓 )，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況、斷路器斷流能力以及變壓器結(jié)構(gòu)選定。 對于深入負(fù)荷中心的變電站，為簡化電壓等級和避免重復(fù)容量，可采用雙繞組變壓器。 (4)繞 組連接方式的確定原則 我國 330kV 及以上電壓、變壓器都采用 Y。連接 ， 110kV 采用 Y 連接，其中性點經(jīng)消弧線圈接地、 35kV以下電壓變壓器繞組都采用 △ 連接。 根據(jù)選擇原則可確定所選擇變壓器繞組接線方式為 Y／ Y／△ 接 線 。 綜上所述，并考慮到本次設(shè)計的三個電壓等級，查 330kV三相三繞組電力變壓器技術(shù)時數(shù)據(jù)表，選擇變壓器的型號為 OSFPSZ10240000/330， OSFPSZ10360000/330，其參數(shù)見表 11,12. 表 11 主變壓器 1技術(shù)參數(shù) 項 目 技 術(shù) 參 數(shù) 備 注 主變壓器型號 三相、三繞組、有載調(diào)壓、油浸、 風(fēng)冷、自耦電力變壓器 OSFPSZ10240000/330 額定容量 240MVA 容量比 240/240/72MVA 電壓比 345/121/ 電壓比及短路阻抗應(yīng)根據(jù)實際工程選擇 短路阻抗 Uk12%=%=24Uk23%=13 連接組別 YNa0dll 調(diào)壓方式 有載調(diào)壓 冷卻方式 ONAF 或 ODAF 中性點接地方式及絕緣水平 直接接地 高、中及中性點均副套管式電流互感器 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 表 12 主變壓器 2技術(shù)參數(shù) 項 目 技 術(shù) 參 數(shù) 備 注 主變壓器型號 三相、三繞組、有載 調(diào)壓、油浸、風(fēng)冷、自耦電力變壓器 OSFPSZ10360000/330 額定容量 360MVA 容量比 360/360/90MVA 電壓比 345/121/ 電壓比及短路阻抗應(yīng)根據(jù)實際工程選擇 短路阻抗 Uk12%=13 Uk13%=25 Uk23%= 連接組別 YNa0dll 調(diào)壓方式 有載調(diào)壓 冷卻方式 ONAF 或 ODAF 中性點接地方式及絕緣水平 直接接地 高、中及中性點均副套管式電流互感器 變壓器型號的表示含義 根據(jù)我國電力 變壓器國家標(biāo)準(zhǔn)，變壓器型號由兩部分組成：前一部分描述變壓器的類別、結(jié)構(gòu)、特征和用途，有漢語拼音字母組成；后一部分描述變壓器的容量（單位為kVA）和繞組的電壓等級。例如： OSFPZ9240000 O— 自耦； S— 三相； F— 箱殼外冷卻介質(zhì)為風(fēng)冷； P— 油循環(huán)方式為強迫循環(huán)； Z— 有載調(diào)壓 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 電氣主接線的選擇 電氣主接線概念 電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣系統(tǒng)。 主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主 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，直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。 電氣主接線的基本要求 （ 1） 可靠性 具體要求： ① 斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電。 ② 斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷的供電。 ③ 盡量避免發(fā)電廠。變電所全部停運的可能性。 ④ 大機組超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。 （ 2） 靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。 ① 調(diào)度時，應(yīng)可 以靈活地投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 ② 檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。 ③ 擴建時，可以容易的從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。 （ 3） 經(jīng)濟性 ① 投資省 a) 主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器。避雷器等一次設(shè)備。 b) 要能使繼電保護和二次 回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 c) 要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。 d) 如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求， 110kV 及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。 ② 占地面積少 主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 ③ 電能損耗少 經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。 此外系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，發(fā)電廠、變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。 電氣主接線關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置繼電保護及 自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，靈活和經(jīng)濟運行，是本次變電站設(shè)計中心的主要環(huán)節(jié)，我們在電氣主接線設(shè)計中，依據(jù)以下原則： ①保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量。 ②具有運行維護的靈活性和方便性，即要適應(yīng)各種運行方式和檢修維護方面的要求，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。在操作時簡便、安全，不易發(fā)生誤操作。 ③在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做好經(jīng)濟性。即投資省，電能損失小，占地面積小。 ④保證電氣主接線具有繼續(xù)發(fā)展和擴建的可靠性。 設(shè)計步驟和內(nèi)容如下 （ 1） 對原始資料分析 ① 工程情況，包括發(fā)電廠類型，設(shè) 計規(guī)劃容量，單機容量及臺數(shù)，最大負(fù)荷利用小時數(shù)及可能的運行方式等。 ② 電力系統(tǒng)情況，包括電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（ 5~10 年），發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用，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接地方式等。 ③ 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、出線回路數(shù)及輸送容量等。 ④ 環(huán)境條件，包括當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰。污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素，對電氣主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實施西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 均有影響。對此，應(yīng)予以重視，對重型設(shè)備的運輸條件亦應(yīng)充分考慮。 ⑤ 設(shè)備供貨情 況。 （ 2） 主接線方案的擬定與選擇 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等不同的考慮，可擬定出若干個主接線方案。依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留 2~3個技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，在進行經(jīng)濟比較。對于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線，還應(yīng)進行可靠性定量分析計算比較，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟上可行的最終方案。 （ 3） 短路電流計算和主要電器選擇 對選定的電氣主接線進 行短路電流計算，并選擇合理的電氣設(shè)備。 （ 4） 繪制電氣主接線圖 對最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。 （ 5） 編制工程概算 概算的編制以設(shè)計圖紙為基礎(chǔ)，以國家頒布的《工程建設(shè)預(yù)算費用的構(gòu)成及計算標(biāo)準(zhǔn)》、《全國統(tǒng)一安裝工程預(yù)算定額》、《電力工程概算指標(biāo)》以及其他有關(guān)文件和具體規(guī)定為依據(jù)，并按國家定價與市場調(diào)整或浮動價格相結(jié)合的原則進行。概算的構(gòu)成主要有以下內(nèi)容： ① 主要設(shè)備器材費，包括設(shè)備原價、主要材料費、設(shè)備運雜費、備品備件購置費，生產(chǎn)器具購置費等。 ② 安裝工程費，包括直接費、間接費和施工機械使用費等。 ③ 其他 費用。 所選電氣主接線 1) 330kV 主接線的選擇 330KV 主接線的選擇既考慮上述主要原則，同時結(jié)合國內(nèi)長期運行的實踐經(jīng)驗，確定其主接線形式為 3/2斷路器接線，因為其具有很高的可靠性，且目前我國 330KV 及以上系統(tǒng)廣泛采用，實踐證明其有很高的可靠性和運行靈活性，且 330KV、 SF DF 價格較高，分相式斷路器占地面積較大，因此比雙斷路器接線有顯著的經(jīng)濟性。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較采用一臺半斷路器的接線方式，為使母線潮流分布合理并在一串支路切除時保持系統(tǒng)功率平衡，在接線上，在一串上接一條電源線和一條負(fù) 荷線路，并使靠近一組母線的支路送電與受電平衡，最終按 4個完整串布置，二臺主變分別引接至兩組母線。該接線具有可靠性高，運行靈活，節(jié)省占地等優(yōu)點。 2) 110KV 主接線的選擇 方案（一） : 采用單母線接線 (圖 22) 其優(yōu)點：簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運行操作方便、且有利于擴建。 缺點是：（ 1）當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)檢修或發(fā)生故障時，各回路必須在檢修和短路被 消除之前的全部時間內(nèi)停止工作，造成經(jīng)濟損失很大。 （ 2）引出線電路中斷路器檢修時，該回路停止供電。 圖 22 圖 23 圖 21 一個半短路器的接線 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 方案（二） : 橋形接線 (圖 23) 110kV 側(cè)以雙回路與系統(tǒng)