【文章內(nèi)容簡介】 緒論 5 真空開關(guān)、 SF6 開關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。 這些戶外高壓和超高壓組合電器共同特點(diǎn)是以 SF6 斷路器為核心，與其它高壓電氣設(shè)備進(jìn)行組合 ，形式繁多。這些設(shè)備運(yùn)行可靠性高、節(jié)省占地面積和空間、施工安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便，價(jià)格介于常規(guī)電氣設(shè)備與GIS 之間，是電氣設(shè)備今后發(fā)展的一個(gè)方向，符合我國目前的國情和技術(shù)發(fā)展方向。 變電站占地及建筑面積減少 隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展，市區(qū)的用電負(fù)荷增長迅速，而城市土地十分寶貴，地價(jià)越來越昂貴。新建的城市變電站必須符合城市的形象及環(huán)保等要求，追求綜合經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，所以建設(shè)形式多采用地面全戶內(nèi)型或地下等布置形式，占地面積有效減少。另外，針對(duì)一些 110kV 及以下變電站實(shí)現(xiàn)無人值班，設(shè)計(jì)中取消了與運(yùn)行人員有關(guān) 的建筑和設(shè)施，建筑面積更是大為減少。 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù) 變電站綜合自動(dòng)化是一項(xiàng)提高變電站安全、可靠穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù)的一項(xiàng)措施。隨著自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，一方面綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已經(jīng)成為必然趨勢。另一方面，保護(hù)本身也需要自檢查、故障濾波、事件記錄、運(yùn)行監(jiān)視和控制管理等功能。發(fā)展和完善變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的新的趨勢。 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)引起電力行業(yè)的重視，成為變 電站設(shè)計(jì)核心技術(shù)之一。 變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面： ⑴ 全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng) ； ⑵ 引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 6 總之，變電站綜合自動(dòng)化向著使電力系統(tǒng)的運(yùn)行和控制更方便、快捷、安全、靈活的方向發(fā)展。 變電站設(shè)計(jì)的主要原則和分類 變電站設(shè)計(jì)的原則是：安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、投資合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運(yùn)行高效、努力做到統(tǒng)一性與可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、靈活性、時(shí)效性和和諧性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 1. 統(tǒng)一性：建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，基建和生 產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，外 部形象提醒公司企業(yè)的文化特征； 2. 可靠性：主接線方案安全可靠。 3. 經(jīng)濟(jì)性，按照利益最大化原則，綜合考慮工程初期投資與長期運(yùn)行費(fèi)用，追求設(shè)備壽命期內(nèi)最佳經(jīng)濟(jì)效益。 4. 先進(jìn)性：設(shè)備選型先進(jìn)合理，占地面積小，注重環(huán)保，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可比指標(biāo)先進(jìn)。 5. 適應(yīng)性：綜合考慮不同地區(qū)的實(shí)際情況，要在系統(tǒng)中具有廣泛的適應(yīng)性，并能在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)不同規(guī)模，不同形式，不同外部條件均能適應(yīng)。 6. 靈活性：規(guī)模劃分合理，接口靈活，組合方案多樣，規(guī)模增減方便，能夠運(yùn)行于不同的情況環(huán)境下。 7. 時(shí)效性：建立滾動(dòng)修改機(jī)制 ，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，不斷更新、補(bǔ)充和完善設(shè)計(jì)。 8. 和諧性：變電站的整體狀況與變電站周邊人文地理環(huán)境相協(xié)調(diào) 變電站設(shè)計(jì)的分類按照變電站標(biāo)準(zhǔn)方式、配電裝置型式和變電站規(guī)模 3個(gè)層次進(jìn)行劃分。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 7 選題目的及意義 本次設(shè)計(jì)旨在掌握變電站設(shè)計(jì)的基本流程。這既是對(duì)平時(shí)理論知識(shí)的考察，更是對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次實(shí)踐。通過本次設(shè)計(jì)，鞏固和加深專業(yè)課知識(shí)，掌握發(fā)電廠部分初步設(shè)計(jì)的過程，而且也可以拓寬知識(shí)面，增強(qiáng)工程觀念，培養(yǎng)變電站設(shè)計(jì)的能力，逐步提高解決問題的能力。同時(shí)對(duì)能源、發(fā)電、變電、和輸電的電氣部分有了 詳細(xì)的概念，能熟練地運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如短路計(jì)算的基本理論和方法，主接線的設(shè)計(jì)，導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇以及變壓器的選擇，防雷接地保護(hù)等。 設(shè)計(jì)思路及工作方法 分三 步完成： 1. 變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)（完成主接線，主變的選擇：包括容量計(jì)算、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選擇，繪出主接線）； 2. 短路電流計(jì)算； 3. 主要電氣設(shè)備選擇。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 設(shè)計(jì)說明 8 第 2 章 設(shè)計(jì)說明 環(huán)境條件 （ 1）變電站所在高度 70M （ 2）最高年平均氣溫 19 攝氏度，月平均氣溫 27 攝氏度 電力系統(tǒng)情況 （ 1） 110kV 變電站，向該地區(qū)用 35kV 和 10kV兩個(gè)電壓等級(jí)供電。 110kV出線 6 回 。系統(tǒng)最大方式的容量為 2900 MVA，相應(yīng)的系統(tǒng)電抗為 ；系統(tǒng)最小的方式為 2100 MVA，相應(yīng)的系統(tǒng)電抗為 ，（一系統(tǒng)容量及電壓為基準(zhǔn)的標(biāo)么值）。系統(tǒng)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 TM=5660h。 （ 2） 35kV 電壓級(jí)，架空線 6 回， 3 回輸送功率 12MVA； 3 回輸送功率8MVA。 （ 3） 10kV 電壓級(jí)，電纜出線 3回，每回輸送功率 3MW；架空輸電線 4回，每回輸送功率 4MW，備用兩回。 設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1）變電站電氣主接線的設(shè)計(jì) （ 2）主變壓器的選擇 （ 3） 短路電流計(jì)算 （ 4）主要電氣設(shè)備選擇 （ 5）變電站繼電保護(hù)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線的設(shè)計(jì) 9 第 3 章 電氣主接線的設(shè)計(jì) 電氣主接線概述 發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，對(duì)發(fā)電廠和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用，并對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。 在 選擇電氣主接線時(shí)的設(shè)計(jì)依據(jù) [2] 《 35110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》有以下幾條規(guī)定 第 條：變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定。并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。 第 條：當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。 第 條： 35110kV 線路為兩回及以下時(shí)，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形、單母線的接線。 3563kV 線路為 8 回及以上時(shí) ，亦可采用雙母線接線。 110kV 線路為 6 回及以上時(shí)，宜采用雙母線接線。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線的設(shè)計(jì) 10 第 條：在采用單母線、分段單母線或雙母線的 35110kV主接線中，不允許停電檢修斷路器可設(shè)置旁路設(shè)施。 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 ]3[ （ 1）可靠性 （ 2）靈活性 （ 3）經(jīng)濟(jì)性 6220kV高壓配電裝置的基本接線 ]2[ 有匯流母線的連線：單母線、單母線分段、雙母線、雙母分段、增設(shè)旁母線或旁路隔離開關(guān)等。 無匯流母線的接線： 變壓器 線路單元接線、橋形接線、角形接線等。 6220KV 高壓配電裝置的接線方式，決定于電壓等級(jí)及出線回路數(shù)。 110KV 側(cè)主接線的設(shè)計(jì) 本變電站 110kV 線路有 6 回，可選擇雙母線接線或單母線分段接線兩種方案，如圖 所示。 圖 110kV 電壓側(cè)接線方案 方案一供電可靠、運(yùn)行方式靈活，但是倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，投資大。方案二簡單清晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小，但是運(yùn)行可靠性和靈活性比方案一稍差。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線的設(shè)計(jì) 11 本變電站為地區(qū)性變電 站，電網(wǎng)特點(diǎn)是水電站發(fā)電保證出力時(shí)能滿足地區(qū)負(fù)荷的需要，加上小火電，基本不需要外系統(tǒng)支援，電源主要集中在 35kV 側(cè)， 110kV 側(cè)是為提高經(jīng)濟(jì)效益及系統(tǒng)穩(wěn)定性而倒有一回線路與華中大電網(wǎng)聯(lián)系，采用方案二能夠滿足本變電站 110kV 側(cè)對(duì)供電可靠性的要求，故選用投資小、節(jié)省占地面積的方案一。 35kV 側(cè)主接線的設(shè)計(jì) 本變電站 35kV 線路有 6 回，可選擇雙母線接線或單母線分段帶旁路母線接線兩種方案，根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)特點(diǎn)，本變電站電源主要集中在 35kV 側(cè)，不允許停電檢修斷路器，需設(shè)置旁路設(shè)施，如 圖 所示。方案一供電可靠、調(diào)度靈活，但是倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作，占地面積大，設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜，投資大。方案二簡單清晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小，旁路斷路器可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要回路特別是電源回路不停電。方案二具有良好的經(jīng)濟(jì)性，供電可靠性也能滿足要求，故 35kV 側(cè)接線采用方案二。 圖 35kV 電壓側(cè)接線方案 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電氣主接線的設(shè)計(jì) 12 10kV 側(cè)主接線的設(shè)計(jì) 本變電站 10kV 側(cè)線路為 9 回， 可采用雙母線接線或手車式高壓開關(guān)柜單母線分段接線兩種方案，如圖 所示。方案一一般用于出線較多，輸送和穿越功率較大，供電可靠性和靈活性要求較高的場合，設(shè)備多，投資和占地面積大，配電裝置復(fù)雜，易誤操作。方案二簡單清晰，調(diào)度靈活，不會(huì)造成全站停電，能保證對(duì)重要用戶的供電，設(shè)備少，投資和占地小。手車式斷路器的出現(xiàn)和運(yùn)行成功，斷路器檢修問題可不用復(fù)雜的旁路設(shè)施來解決，而用備用的手車斷路器來替代需要檢修的工作的手車斷路器。采用手車式高壓開關(guān)柜，可不設(shè)置旁路設(shè)施。 圖 10kV 電壓側(cè)接線方 案 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 主變壓器的選擇 13 第 4 章 主變壓器的選擇 負(fù)荷分析 負(fù)荷分類及定義 （ 1）一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計(jì)損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟(jì)損失者屬于一級(jí)負(fù)荷。一級(jí)負(fù)荷要求有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。 （ 2）二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成設(shè)計(jì)局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時(shí)間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報(bào)廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級(jí)負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電。但當(dāng)兩回線路有困難時(shí)（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。 （ 3）三級(jí)負(fù)荷：不屬于一級(jí)和二級(jí)的一般電力負(fù)荷。三級(jí) 負(fù)荷對(duì)供電無特殊要求，允許較長時(shí)間停電，可用單回線路供電。 負(fù)荷計(jì)算 最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算可按照公式： ? ?%1c o s1 m a a x ?? ?????????? ??miiit PKS （ 41） 求得。 式中 tK — 同時(shí)系數(shù)，出線回?cái)?shù)較少時(shí)，可取 ～ ，出線回?cái)?shù)較多時(shí)，取 ～ ； %? — 線損，取 5% ? ?%1c o s1 m a a x ?? ?????????? ??miiit PKS 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 主變壓器的選擇 14 M V %105)2904160(%)51()888121212( 3????????????????????? 主變壓器的確定 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 根據(jù)規(guī)程規(guī)定，在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺(tái)及以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。 此設(shè)計(jì)中的變電站 需要 選擇兩臺(tái) 主 變壓器即可滿足符合的要求。 主變壓器相數(shù)的確定 （ 1）主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。 （ 2）當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器 。社會(huì)日新月異，在今天科技已十分進(jìn)步，變壓器的制造、運(yùn)輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。 主變壓器容量的確定 根據(jù)規(guī)程規(guī)定， 裝有兩臺(tái)及以上變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足 60%的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷。 并應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷。 即 m a )1( SSn N ?? （ 42） 由上而知，此變電站單臺(tái)主變壓器的容量為： M V ASS N %%60m a x ????? 所以應(yīng)選容量為 50MVA 的主變壓器。 綜合以上分析計(jì)算，選擇變壓器型號(hào)為 SFSZ7— 50000/110 型 [5]，其參山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 主變壓器的選擇