【文章內容簡介】 ................... 54 電氣總平面布置 ........................................ 55 電氣總平面布置的要求 ............................... 55 電氣總平面布置 .................................... 56 總 結 ...................................................... 57 致 謝 ...................................................... 58 參考文獻 .................................................... 59 附錄 ........................................................ 60 第 1 頁 共 67 頁 引言 畢業(yè)設計是對我們前三年所學理論知識的一個鞏固和升華 ，也是理論轉變?yōu)閷嵺`的關鍵一步。通過此次畢業(yè)設計可以鞏固所學各課程理論知識，了解變電所設計的基本方法，了解變電所電能分配等各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關政策、方針、技術規(guī)程有一定的了解，在計算機繪圖、編號、設計說明書等方面得到訓練，為今后從事電力技術等方面的工作奠定了非常好的基礎。 隨著工業(yè)時代的不斷發(fā)展，人們對電力供應的要求越來越高，特別是供電的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性。然而電網的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電站的合理設計和配置。一個變電站要求變電設備運行可靠、操作靈活、經濟合理、擴建方便。出于這幾方面的考慮，設計一座符合電力系統(tǒng)整體規(guī)劃的變電站就顯得尤為重要。由于現(xiàn)代科 學技術的發(fā)展，電力網容量的增大，電壓等級的提高，綜合自動化水平的需求，使變電所設計問題變得越來越復雜。隨著我國城鄉(xiāng)電網建設與改造工作的開展，對變電所設計也提出了更高、更新的要求。變電所可根據(jù)電壓等級、升壓或降壓及在電力系統(tǒng)中的地位分類。根據(jù)在電力系統(tǒng)中的地位可分為樞紐變電所、中間變電所、地區(qū)變電所、終端變電所。本次設計的禹門 330kV 變電站屬于地區(qū)變電站。結合電力系統(tǒng)專業(yè)知識，通過變電站電氣部分設計讓我對變電站有了一個整體的了解。本次畢業(yè)設計主要包括有以下任務： 論證并確定各電壓等級電氣主接線設計； 必 要的短路電流計算； 主要電氣設備的選擇和校驗； 綜合自動化產品選型及系統(tǒng)配置； 保護配置及防雷規(guī)劃； 適量的無功補償。 本次設計是在掌握變電站生產過程的基礎上完成的。通過它可以復習鞏固專業(yè)課程的有關內容，拓寬了知識面，增強了工程觀念，培養(yǎng)了變電站設計的能力。同時對能源、發(fā)電、變電和輸電的電氣部分有個詳細的概念，能熟練的運用有些知識，如短路計算的基本理論和方法、主接線的設計、電氣設備的選擇等。為我們順利走上工作崗位打好基礎。 第 2 頁 共 67 頁 1 主變壓器的選擇 主變壓器是指在發(fā)電廠和 變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器。主變壓器是變電站的重要設備，其容量、臺數(shù)直接影響主接線的形勢和配電裝置的結構，如選用適當不僅可減少投資、減少占地面積，同時也可以減少運行電能的損耗，提高運行效率和可靠性，改善電網穩(wěn)定性能。 主變壓器是主接線的中心環(huán)節(jié)。本章是對變電站主變壓器的選擇。 主變壓器選擇的一般原則 （ 1）主變容量一般按變電所建成后 5～ 10年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期 10～ 20年的負荷發(fā)展。 （ 2）根據(jù)變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所 ，應考慮一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，保證用戶的Ⅰ級和Ⅱ級負荷，對于一般變電所，當一臺主變停運時，其他變壓器容量應能保證全部負荷的 70%～ 80%。 （ 3）為了保證供電可靠性，變電所一般裝設兩臺主變，有條件的應考慮設三臺主變的可能性。 主變壓器臺數(shù)的選擇 根據(jù)原始資料分析，本變電站為地區(qū)變電站，其與當?shù)仉娋W系統(tǒng)聯(lián)系緊密，所以在選擇主變臺數(shù)時應考慮其在當?shù)仉娏W絡中的重要地位。若全站停電后，將引起下一級變電站與地區(qū)電網瓦解，影響整個地區(qū)的供電，因此在主變臺數(shù)的選擇上， 要確保供電的可靠性。 為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設兩臺主變壓器。當裝設三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網絡較復雜，且投資增大，同時增大了占地面積，配電設備以及用電保護的復雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復雜化。而且會造成中壓側短路容量過大，不宜選擇輕型設備?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器至少能保證所供的一二類負荷或為全部負荷的 70%～ 80%。故選擇兩臺主變壓器互 為備用，提高供電的可靠性。綜上所述，主變壓器選 擇 2臺。 主變壓器容量的選擇 （ 1）主變壓器容量一般按變電所建成后 5～ 10年的規(guī)劃負荷選擇，適當考慮到遠期 10～ 20年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。 （ 2）根據(jù)變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計其過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的 70%～80%。 （ 3） 同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網出發(fā)，推行系列化，標準化、簡單化和靈活化。 根據(jù)原始資料分析，本期主變壓器容量選擇為 240MVA。 主變壓器型式選擇 主變壓器相數(shù)的選擇 當不受運輸條件限制時，在 330kV及以下的變電所均應選擇三相式變壓器。因為一臺三相式較 第 3 頁 共 67 頁 同容量的 3 臺單項式投資小、占地少、損耗小，同時配電裝置結構較簡單，運行維護較方便。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應根據(jù)原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。 本次設計的變電所，位于城市郊區(qū)，交通便利，不受運輸?shù)臈l 件限制，故本次設計的變電所選用三相變壓器。 繞組數(shù)的選擇 在具有 3種電壓等級的變電所中，如 變壓器各側繞組的通過容量均達到該變壓器額定容量的 15%及以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝設無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。 一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護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。在生產及制造中三繞組變壓器有：自耦變壓器、分裂變壓器以及普通三繞組變壓器。 （ 1） 自耦 變壓器： 自耦變壓器的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，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，除具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當高壓側發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側電網發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產生很高的感應過電壓。 （ 2） 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?shù)蛪簜壤@組產生接地故障時，很大的電流向一側繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平 衡，在軸向上產生巨大的短路機械應力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時，如果兩端負荷不相等，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荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設計的變電所，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。 （ 3） 普通三繞組變壓器：價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調度的靈活性，它還分為無激磁調壓和有載調壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。 在大型降壓變電 所中，普通三繞組變壓器的應用范圍較為有限。當主網電壓為 110～ 220kV，中壓網絡為 35 kV時，由于它們的中點采用不同的接地方式，才采用普通三繞組變壓器。當中壓為 110 kV及以上的電壓時，降壓變壓器和聯(lián)絡變壓器多采用自耦變壓器，因自耦變壓器高、中壓繞組有直接電氣聯(lián)系，故有巨大的經濟優(yōu)越性。 其優(yōu)點有：消耗材料省，體積小、重量輕同時功率損耗低、輸電效率高、可擴大變壓器的制造容量，便于運輸和安裝。 故本設計選用自耦變壓器。 繞組連接方式的選擇 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 列運行。 我國 110kV及以上電壓，變壓器都采用 Y0連接； 35kV及以下電壓等級變壓器繞組都采用 △ 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 Y0/ Y0/△ 接線。 接線組別為： YN， a0,d11。 主變調壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質量和供電的可靠性， 220kV及以上網絡電壓應符合以下標準： 第 4 頁 共 67 頁 ① 樞紐變電所二次側母線的運行電壓控制水平應根據(jù)樞紐變電所的位置及電網電壓降而定，可為電網額定電壓的 1～ ，在日負荷最大、最小的情況下，其運行電壓控制在水平的波動 范圍不超過 10%，事故后不應低于電網額定電壓的 95%。 ② 電網任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網最高電壓，變電所一次側母線的運行電壓正常情況下不應低于電網額定電壓的 95%～ 100%。 調壓方式分為兩種，不帶電切換稱為無激磁調壓，調整范圍通常在177。 5%以內；另一種是帶負荷切換稱為有載調壓，調整范圍可達 30%。 容量比的選擇 由原始資料可知， 110kV中壓側為主要受功率繞組，而 35kV側主要用于附近地區(qū)負荷、站用電以及無功補償裝置，所以容量比選擇為： 100/100/30。 主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻，強迫油循環(huán)導向冷卻。 自然風冷卻、強迫風冷卻：一般只適用于中小容量變壓器。 強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點，但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量較大。所以，選擇強迫油循環(huán)風冷卻。 主變壓器的選擇結果 查電力變壓器參數(shù)表選定主變壓器的型號參數(shù)如下。 主變壓器的型號為： OSFPS7240000/330 主要技術參數(shù)如下：額定容量： 240000(kVA) 容量比（ %）： 240/240/72MVA(100/100/30) 電壓比： 345177。 2 %/121/35kV 接線組別： YN,a0,d11 空載損耗 : 116(kW) 負載損耗 : 553(kW) 空載電流（ %） : 阻抗電壓（ %）： Ud12=% Ud13=24% Ud23=13% 總重： 193（ t） 備注：西安西電變壓器有限責任公司 所以選用兩臺 OSFPS7240000/330型變壓器為主變壓器。 變電站站用變選擇 變電站的主要站用電負荷是變壓器的冷卻裝置，直流系統(tǒng)中的充放電裝置和 晶閘管整流設備， 第 5 頁 共 67 頁 照明、檢修及供水和消防系統(tǒng)， 對 330kV變電站，還包括高壓斷路器和隔離開關的操縱機構電源，盡管這些負荷的容量并不大，但由于 330kV變電站在電力系統(tǒng)中的重要地位，處于運行安全的考慮，其站用電系統(tǒng)必須具有高度的可靠性。 站用變的選擇 （ 1）選擇原則： 變電站站用母線采用單母分段接線方式。當有兩臺站用變采用單母線分段接線方式，平時分列運行互為備用，以限制故障。 站用電容 量得確定，一般考慮所用負荷為變電所總負荷的 %～ %,這里取變電所總負荷的 %計算。 （ 2）站用電負荷： S=240000/%= （ 3）站用變容量計算： Sj =S=480kVA 站用變壓器選擇結果如表 11所示 表 11 35kV 雙繞組變壓器技術數(shù)據(jù)表 型號 額定容量 /kVA 額定電壓 /kV 連接組 損耗 /kW 空載電流 /% 阻抗電壓 /% 高壓 低壓 空載 短路 S9500/35 500 35? 5% Yyn0 站用電接線圖 由于變電站的自用電負荷耗電量不多，因此，變電站的自用電接線簡單。樞紐變電站、總容量為 60MVA及以上的變電站，裝有水冷卻或強迫油循環(huán)冷卻的主變壓器