【文章內(nèi)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(jié) ...................................................... 57 致 謝 ...................................................... 58 參考文獻(xiàn) .................................................... 59 附錄 ........................................................ 60 第 1 頁 共 67 頁 引言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我們前三年所學(xué)理論知識的一個(gè)鞏固和升華 ，也是理論轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐的關(guān)鍵一步。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以鞏固所學(xué)各課程理論知識，了解變電所設(shè)計(jì)的基本方法，了解變電所電能分配等各種實(shí)際問題，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，同時(shí)對電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計(jì)算機(jī)繪圖、編號、設(shè)計(jì)說明書等方面得到訓(xùn)練，為今后從事電力技術(shù)等方面的工作奠定了非常好的基礎(chǔ)。 隨著工業(yè)時(shí)代的不斷發(fā)展，人們對電力供應(yīng)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(wǎng)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(shè)計(jì)和配置。一個(gè)變電站要求變電設(shè)備運(yùn)行可靠、操作靈活、經(jīng)濟(jì)合理、擴(kuò)建方便。出于這幾方面的考慮，設(shè)計(jì)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力網(wǎng)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(shè)計(jì)問題變得越來越復(fù)雜。隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造工作的開展，對變電所設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的禹門 330kV 變電站屬于地區(qū)變電站。結(jié)合電力系統(tǒng)專業(yè)知識，通過變電站電氣部分設(shè)計(jì)讓我對變電站有了一個(gè)整體的了解。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包括有以下任務(wù)： 論證并確定各電壓等級電氣主接線設(shè)計(jì)； 必 要的短路電流計(jì)算； 主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)； 綜合自動化產(chǎn)品選型及系統(tǒng)配置； 保護(hù)配置及防雷規(guī)劃； 適量的無功補(bǔ)償。 本次設(shè)計(jì)是在掌握變電站生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)上完成的。通過它可以復(fù)習(xí)鞏固專業(yè)課程的有關(guān)內(nèi)容，拓寬了知識面，增強(qiáng)了工程觀念，培養(yǎng)了變電站設(shè)計(jì)的能力。同時(shí)對能源、發(fā)電、變電和輸電的電氣部分有個(gè)詳細(xì)的概念，能熟練的運(yùn)用有些知識，如短路計(jì)算的基本理論和方法、主接線的設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備的選擇等。為我們順利走上工作崗位打好基礎(chǔ)。 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(shè)備，其容量、臺數(shù)直接影響主接線的形勢和配電裝置的結(jié)構(gòu)，如選用適當(dāng)不僅可減少投資、減少占地面積，同時(shí)也可以減少運(yùn)行電能的損耗，提高運(yùn)行效率和可靠性，改善電網(wǎng)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?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?5～ 10年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10～ 20年的負(fù)荷發(fā)展。 （ 2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所 ，應(yīng)考慮一臺主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶的Ⅰ級和Ⅱ級負(fù)荷，對于一般變電所，當(dāng)一臺主變停運(yùn)時(shí)，其他變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%～ 80%。 （ 3）為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)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(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)系統(tǒng)聯(lián)系緊密，所以在選擇主變臺數(shù)時(shí)應(yīng)考慮其在當(dāng)?shù)仉娏W(wǎng)絡(luò)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(wǎng)瓦解，影響整個(gè)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(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺及三臺以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)增大了占地面積，配電設(shè)備以及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備?？紤]到兩臺主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺主變壓器至少能保證所供的一二類負(fù)荷或?yàn)槿控?fù)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(fù)荷選擇，適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期 10～ 20年的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （ 2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)其過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性變電所，當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)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(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在 330kV及以下的變電所均應(yīng)選擇三相式變壓器。因?yàn)橐慌_三相式較 第 3 頁 共 67 頁 同容量的 3 臺單項(xiàng)式投資小、占地少、損耗小，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)較簡單，運(yùn)行維護(hù)較方便。而選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來選擇。 本次設(shè)計(jì)的變電所，位于城市郊區(qū)，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)臈l 件限制，故本次設(shè)計(jì)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(cè)繞組的通過容量均達(dá)到該變壓器額定容量的 15%及以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。 一臺三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級，考慮到運(yùn)行維護(hù)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(chǎn)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(shí)，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)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(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時(shí)，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)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(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時(shí)，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平 衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時(shí)，如果兩端負(fù)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(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所，受功率端的負(fù)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(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)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(yīng)用范圍較為有限。當(dāng)主網(wǎng)電壓為 110～ 220kV，中壓網(wǎng)絡(luò)為 35 kV時(shí)，由于它們的中點(diǎn)采用不同的接地方式，才采用普通三繞組變壓器。當(dāng)中壓為 110 kV及以上的電壓時(shí)，降壓變壓器和聯(lián)絡(luò)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(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。 其優(yōu)點(diǎn)有：消耗材料省，體積小、重量輕同時(shí)功率損耗低、輸電效率高、可擴(kuò)大變壓器的制造容量，便于運(yùn)輸和安裝。 故本設(shè)計(jì)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(yùn)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(diào)壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性， 220kV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)： 第 4 頁 共 67 頁 ① 樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的 1～ ，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動 范圍不超過 10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%。 ② 電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%～ 100%。 調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在177。 5%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) 30%。 容量比的選擇 由原始資料可知， 110kV中壓側(cè)為主要受功率繞組，而 35kV側(cè)主要用于附近地區(qū)負(fù)荷、站用電以及無功補(bǔ)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(fēng)冷卻，強(qiáng)迫風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。 自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻：一般只適用于中小容量變壓器。 強(qiáng)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(diǎn)，但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。所以，選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。 主變壓器的選擇結(jié)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(shù)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(fù)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(zé)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(fù)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(shè)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(guān)的操縱機(jī)構(gòu)電源，盡管這些負(fù)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(yùn)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(dāng)有兩臺站用變采用單母線分段接線方式，平時(shí)分列運(yùn)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(fù)荷為變電所總負(fù)荷的 %～ %,這里取變電所總負(fù)荷的 %計(jì)算。 （ 2）站用電負(fù)荷： S=240000/%= （ 3）站用變?nèi)萘坑?jì)算： Sj =S=480kVA 站用變壓器選擇結(jié)果如表 11所示 表 11 35kV 雙繞組變壓器技術(shù)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(fù)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?cè)萘繛?60MVA及以上的變電站，裝有水冷卻或強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻的主變壓器