【文章內(nèi)容簡介】 變電站設計的原則是：安全可靠、技術領先、投資合理、標準統(tǒng)一、運行高效。為此，在設計中，要注意處理和解決設計方案的統(tǒng)一性、適應性、 靈活性、先進性、可靠西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 性和經(jīng)濟性及其相互之間的辯證統(tǒng)一關系。 統(tǒng)一性：建設標準統(tǒng)一，基建和生產(chǎn)運行的標準統(tǒng)一，外部形象風格要體現(xiàn)國家標準。 適應性：設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：設計方案、設備選型先進、合理，占地少、注重環(huán)保，變電站可比技術經(jīng)濟指標先進。 可靠性：適當提高設備水平，保證變電站設備的可靠性，保證設備、各個模塊和模塊并接后系統(tǒng)的可靠性，以確保設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 ” 、 “ 以人為本 ” 和 “ 可持續(xù)發(fā)展 ” 的理念，當前的重點是 “ 節(jié)約占地、節(jié)約投資、提高效率、降低運營成本 ” 。具體設計要綜合考慮 “ 每個設備的合理性、每個布置的合理性、每項改進的合理性、每個方案的合理性 ” 。 西安工程大學本科畢業(yè)設計（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 側繞組的功率均達到該變壓器容量的 15%以上或低壓側雖無負荷，但在變電 站 內(nèi)需設無功補償設備時，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 在中低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺變壓器為宜。 ② 對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。 ③ 對于規(guī)劃只裝設兩臺變壓器的變電 站 ，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的 1— 2 級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。 由前設計 說明 可知、正常運行時，變電 站負荷 由 330kV 系統(tǒng)供電，為提高負荷 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)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 1020 年的負荷發(fā)展，對于城市郊區(qū)變電 站 ，主變壓器應與城市規(guī)劃相結合。 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，可只裝設一臺主變壓器；對于 3 550kV 變電站，經(jīng)技術經(jīng)濟為合理時，可裝設 34臺主變壓器。 ②對于 330 kV及 以下的變電站，在設備運輸不受條件限制時，均采用三相變壓器。500 kV變電站，應經(jīng)技術經(jīng)濟論證后，確定是采用三相變壓器，還是單相變壓器組，以及是否設立備用的單相變壓器。 西安工程大學本科畢業(yè)設計（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保證該所全部負荷的 70%到 80%，并應保證用戶的一級和全部二級負荷的供電。 ④具有三種電壓等級的變電站，如各側的功率均達到主變壓器額定容量的 15%以上，或低壓側雖無負荷，但需裝設無功補償設備時，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，當自耦變壓器的第三繞組接有無功補償設備時，應根據(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)風冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓 (即短路電壓 )，應根據(jù)電網(wǎng)情況、斷路器斷流能力以及變壓器結構選定。 對于深入負荷中心的變電站，為簡化電壓等級和避免重復容量，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，并考慮到本次設計的三個電壓等級，查 330kV三相三繞組電力變壓器技術時數(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技術參數(shù) 項 目 技 術 參 數(shù) 備 注 主變壓器型號 三相、三繞組、有載調(diào)壓、油浸、 風冷、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 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 表 12 主變壓器 2技術參數(shù) 項 目 技 術 參 數(shù) 備 注 主變壓器型號 三相、三繞組、有載 調(diào)壓、油浸、風冷、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 變壓器國家標準，變壓器型號由兩部分組成：前一部分描述變壓器的類別、結構、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 西安工程大學本科畢業(yè)設計（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，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 體結構，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的重要組成部分，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，并要保證對一級負荷及全部或大部分二級負荷的供電。 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滿足可靠性的特殊要求。 （ 2） 靈活性 主接線應滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。 ① 調(diào)度時，應可 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) 主接線應力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器。避雷器等一次設備。 b) 要能使繼電保護和二次 回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備和控制電纜。 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 c) 要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器。 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)劃設計中，要避免建立復雜的操作樞紐，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。 電氣主接線關系著全站電氣設備的選擇，配電裝置的布置繼電保護及 自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，靈活和經(jīng)濟運行，是本次變電站設計中心的主要環(huán)節(jié)，我們在電氣主接線設計中，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 計規(guī)劃容量，單機容量及臺數(shù)，最大負荷利用小時數(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，包括負荷的性質(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，包括當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰。污穢、風向、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備的選擇和配電裝置的實施西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 均有影響。對此，應予以重視，對重型設備的運輸條件亦應充分考慮。 ⑤ 設備供貨情 況。 （ 2） 主接線方案的擬定與選擇 根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，根據(jù)對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結構等不同的考慮，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個技術上相當，又都能滿足任務書要求的方案，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，還應進行可靠性定量分析計算比較，最終確定出在技術上合理、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 概算的編制以設計圖紙為基礎，以國家頒布的《工程建設預算費用的構成及計算標準》、《全國統(tǒng)一安裝工程預算定額》、《電力工程概算指標》以及其他有關文件和具體規(guī)定為依據(jù)，并按國家定價與市場調(diào)整或浮動價格相結合的原則進行。概算的構成主要有以下內(nèi)容： ① 主要設備器材費，包括設備原價、主要材料費、設備運雜費、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。 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 經(jīng)技術經(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 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、設備少、投資少、運行操作方便、且有利于擴建。 缺點是：（ 1）當母線或母線隔離開關檢修或發(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 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 方案（二） : 橋形接線 (圖 23) 110kV 側以雙回路與系統(tǒng)