【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 變電站設(shè)計(jì)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(yùn)行高效。為此，在設(shè)計(jì)中，要注意處理和解決設(shè)計(jì)方案的統(tǒng)一性、適應(yīng)性、 靈活性、先進(jìn)性、可靠西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 性和經(jīng)濟(jì)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(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，外部形象風(fēng)格要體現(xiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 適應(yīng)性：設(shè)計(jì)要綜合考慮各地區(qū)的實(shí)際情況，并能在一定的時(shí)間內(nèi)，對(duì)不同規(guī)模、型式、外部、典型設(shè)計(jì)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(jìn)性：設(shè)計(jì)方案、設(shè)備選型先進(jìn)、合理，占地少、注重環(huán)保，變電站可比技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。 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(gè)模塊和模塊并接后系統(tǒng)的可靠性，以確保設(shè)計(jì)方案的安全可靠性。 經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用，追求壽命期內(nèi)最優(yōu)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。 設(shè)計(jì)要樹(shù)立全局意識(shí)、大局意識(shí)和企業(yè)意識(shí)，要堅(jiān)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(diǎn)是 “ 節(jié)約占地、節(jié)約投資、提高效率、降低運(yùn)營(yíng)成本 ” 。具體設(shè)計(jì)要綜合考慮 “ 每個(gè)設(shè)備的合理性、每個(gè)布置的合理性、每項(xiàng)改進(jìn)的合理性、每個(gè)方案的合理性 ” 。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(guò)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(wú)負(fù)荷，但在變電 站 內(nèi)需設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器宜采用三繞組變壓器。 (2)主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 原則 ① 對(duì)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(tái)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(zhuān)用變電所在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)變壓器。 ③ 對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)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(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量。 由前設(shè)計(jì) 說(shuō)明 可知、正常運(yùn)行時(shí)，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(huì)用戶需要的供電可靠性的要求更高， 最終 應(yīng)采用 三 臺(tái)容量相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行。 (3)變壓器容量和型號(hào)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(duì)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(diǎn)： ①在變電站中，一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器；終端或分支變電站，如只有一個(gè)電源進(jìn)線，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器；對(duì)于 3 550kV 變電站，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)為合理時(shí)，可裝設(shè) 34臺(tái)主變壓器。 ②對(duì)于 330 kV及 以下的變電站，在設(shè)備運(yùn)輸不受條件限制時(shí)，均采用三相變壓器。500 kV變電站，應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)（論文） 7 ③裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電站，其中一臺(tái)事故停運(yùn)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(jí)和全部二級(jí)負(fù)荷的供電。 ④具有三種電壓等級(jí)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(wú)負(fù)荷，但需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器一般先用三繞組變壓器。 ⑤ 110 kV 及以上中性點(diǎn)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(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)無(wú)功功率的潮流情況，校驗(yàn)公共繞組容量，以免在某種運(yùn)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(qiáng)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(duì)于深入負(fù)荷中心的變電站，為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)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(guó) 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(diǎn)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(jì)的三個(gè)電壓等級(jí)，查 330kV三相三繞組電力變壓器技術(shù)時(shí)數(shù)據(jù)表，選擇變壓器的型號(hào)為 OSFPSZ10240000/330， OSFPSZ10360000/330，其參數(shù)見(jiàn)表 11,12. 表 11 主變壓器 1技術(shù)參數(shù) 項(xiàng) 目 技 術(shù) 參 數(shù) 備 注 主變壓器型號(hào) 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(shí)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(diǎn)接地方式及絕緣水平 直接接地 高、中及中性點(diǎn)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(jì)（論文） 8 表 12 主變壓器 2技術(shù)參數(shù) 項(xiàng) 目 技 術(shù) 參 數(shù) 備 注 主變壓器型號(hào) 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(shí)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(diǎn)接地方式及絕緣水平 直接接地 高、中及中性點(diǎn)均副套管式電流互感器 變壓器型號(hào)的表示含義 根據(jù)我國(guó)電力 變壓器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，變壓器型號(hào)由兩部分組成：前一部分描述變壓器的類(lèi)別、結(jié)構(gòu)、特征和用途，有漢語(yǔ)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(jí)。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(qiáng)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(jì)（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(guò)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(qiáng)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(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)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(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電。 ② 斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 ③ 盡量避免發(fā)電廠。變電所全部停運(yùn)的可能性。 ④ 大機(jī)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(kuò)建時(shí)的靈活性。 ① 調(diào)度時(shí)，應(yīng)可 以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 ② 檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。 ③ 擴(kuò)建時(shí)，可以容易的從初期接線過(guò)渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。 （ 3） 經(jīng)濟(jì)性 ① 投資省 a) 主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)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(hù)和二次 回路不過(guò)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(jì)（論文） 10 c) 要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器。 d) 如能滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求， 110kV 及以下終端或分支變電所可采用簡(jiǎn)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(jì)合理地選擇主變壓器的種類(lèi)、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(jì)中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡(jiǎn)化主接線，發(fā)電廠、變電所接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般不超過(guò)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(hù)及 自動(dòng)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(jì)運(yùn)行，是本次變電站設(shè)計(jì)中心的主要環(huán)節(jié)，我們?cè)陔姎庵鹘泳€設(shè)計(jì)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(yùn)行維護(hù)的靈活性和方便性，即要適應(yīng)各種運(yùn)行方式和檢修維護(hù)方面的要求，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。在操作時(shí)簡(jiǎn)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(jì)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(kuò)建的可靠性。 設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容如下 （ 1） 對(duì)原始資料分析 ① 工程情況，包括發(fā)電廠類(lèi)型，設(shè) 計(jì)規(guī)劃容量，單機(jī)容量及臺(tái)數(shù)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)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(jí)電壓中性點(diǎn)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(jí)、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(duì)電氣主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實(shí)施西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 均有影響。對(duì)此，應(yīng)予以重視，對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)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(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)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(gè)主接線方案。依據(jù)對(duì)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(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書(shū)要求的方案，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。對(duì)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(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案。 （ 3） 短路電流計(jì)算和主要電器選擇 對(duì)選定的電氣主接線進(jìn) 行短路電流計(jì)算，并選擇合理的電氣設(shè)備。 （ 4） 繪制電氣主接線圖 對(duì)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(jì)圖紙為基礎(chǔ)，以國(guó)家頒布的《工程建設(shè)預(yù)算費(fèi)用的構(gòu)成及計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》、《全國(guó)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(guó)家定價(jià)與市場(chǎng)調(diào)整或浮動(dòng)價(jià)格相結(jié)合的原則進(jìn)行。概算的構(gòu)成主要有以下內(nèi)容： ① 主要設(shè)備器材費(fèi)，包括設(shè)備原價(jià)、主要材料費(fèi)、設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)、備品備件購(gòu)置費(fèi)，生產(chǎn)器具購(gòu)置費(fèi)等。 ② 安裝工程費(fèi)，包括直接費(fèi)、間接費(fèi)和施工機(jī)械使用費(fèi)等。 ③ 其他 費(fèi)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(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定其主接線形式為 3/2斷路器接線，因?yàn)槠渚哂泻芨叩目煽啃裕夷壳拔覈?guó) 330KV 及以上系統(tǒng)廣泛采用，實(shí)踐證明其有很高的可靠性和運(yùn)行靈活性，且 330KV、 SF DF 價(jià)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(jì)性。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較采用一臺(tái)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(shí)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(gè)完整串布置，二臺(tái)主變分別引接至兩組母線。該接線具有可靠性高，運(yùn)行靈活，節(jié)省占地等優(yōu)點(diǎn)。 2) 110KV 主接線的選擇 方案（一） : 采用單母線接線 (圖 22) 其優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便、且有利于擴(kuò)建。 缺點(diǎn)是：（ 1）當(dāng)母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修或發(fā)生故障時(shí)，各回路必須在檢修和短路被 消除之前的全部時(shí)間內(nèi)停止工作，造成經(jīng)濟(jì)損失很大。 （ 2）引出線電路中斷路器檢修時(shí)，該回路停止供電。 圖 22 圖 23 圖 21 一個(gè)半短路器的接線 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 方案（二） : 橋形接線 (圖 23) 110kV 側(cè)以雙回路與系統(tǒng)