【正文】 ，可以把變電站分為四類，包括樞紐變電站、中間變電站、地區(qū)變電站、終端變電站。也由于變電站在電力系統中的重要位置，變電站的一次設計的可靠性尤為重要。本次的課程設計是關于110kV 黃龍鋪變電站的電氣一次和變壓器保護設計，必須認真分析所掌握的原始資料和數據，結合變電站設計中的一些原則和行業(yè)規(guī)范，拿出合理經濟可靠的設計方案。 2） 10kV出線：最終規(guī)模 30 回，本期 20 回，預留 10 回。 110kV 側與系統相連，為該變電站提供電源， 10kV側與該地區(qū)的工廠及其他用戶相連，為他們提供所需要的電能。根據改變站 在系統中的位置以及 110kV 側、 10kV 側出現回路數，可將 110kV側采用雙母或單母分段的接線方式，而在 10kV側，因為出線回路數太多，采用雙母分段或單母分段帶旁母的接線方式來保證對該地區(qū)用戶供電的可靠性。要求如下： 1）進行負荷分析及變電所主變壓器容量、臺數和型號的選擇。 3）計算短路電流，列出短路電流計算結果。 5）繪制變電所電氣平面布置圖、斷面圖，并對 110kV、 10kV配電裝置進行配置。 7）變電站防雷設計及布置。 110kV側采用雙母接線或單母分段接線，最終的出線數是 6 回。主變壓器容量為 2 50MVA，110kV和 10kV之間采用 Yo／△ — 11 連接方式。設計主要包括變電站的一次設計，并未涉及到具體的供電用戶，所以主接線的繪制難度就減小了。該變電站的建成，不僅增強了當地電網的網絡結構，而且為當地的工農業(yè)生產提供了足夠的電能，從而達到使本地區(qū)電網安 全、可靠、經濟地運行的目的。 主變選擇： 由第一章中原始資料可以知道，該變電站的設計中采用兩臺容量為 50MVA 的有載調壓變壓器擔任主變。 1）變壓器容量：裝有兩臺變壓器的變電站，采用暗備用方式，當其中一臺主變因事故斷開，另一臺主變的容量應滿足全部負荷的 70%，考慮變壓器的事故過負荷能力為 40%，則可保證 80%負荷供電 。 3）繞組數和接線組別的確定： 該變電所有兩個電壓等級，所以選用雙繞組變壓器，連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行， 110kV 及以上電壓，變壓器繞組都采用 Y0 連接， 10kV 采用Δ連接。 5%，而且當調壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調壓）時，僅靠調整普通變壓器的分接頭方法就無法滿足要求。它的調壓范圍較大，一般在 15%以上，而且要向系統傳輸功率，又可能從系統反送功率，要求母線電壓恒定，保證供電質量情況下，有載調壓變壓器，可以實現，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時，有載調壓可解決，因此選用有載調壓變壓器?？紤]到冷卻系統的供電可靠性，要求及維護工作量，首選自然風冷冷卻方式。 第三章 電氣主接線的選擇 選擇原則 電氣主接線是變電站設計的首要任務，也是構成電力系統的重要環(huán)節(jié)。因此，主接線的設計必須正確處理好各方面的關系，全面分析論證，通過技術經濟比較，確定變電站主接線的最佳方案。因為電能的發(fā)送及使用必須在同一時間進行，所以電力系統中任何一個環(huán)節(jié)故障，都將影響到整個電力系統的安 全。我國現行設計規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經驗的總結，設計時應該予以遵循。 3)操作應盡可能簡單、方便 電氣主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。但接線過于簡單，可能不僅不能滿足運行方式的需要，還會給運行造成不便，或造成不必要的停電。 5)應具有擴建的可能性 由于我國經濟的高速發(fā)展，電力負荷增加很快，因此，在選擇主接線時，應考慮到有擴建的可能性。 2)在 610kV配電裝置中，出線回路數不超過 5 回時，一般采用單母線接線方式，出線VII 回路數在 6 回及以上時，采用單母分段接線，當短路電流較大，出線回路較多，功率較大，出線需要帶電抗器時，可采用雙母線接線。 4)在 110220kV 配電裝置中，出線回路數不超過 2 回時，采用單母線接線；出線回路數為 3～ 4 回時，采用單母線分段接線；出線回路數在 5 回及以上，或當“ 0— 220kV配電裝置在系統中居重要地位，出線回路數在 4 回及以上時，一般采用雙母線接線。 總之，以設計原始材料及設計要求為依據，以有關技術規(guī)程為標準，結合具體工作的特點，準確的基礎資料，全面分析，做到在設計過程中既應用了先進技術，又滿足經濟實用的要求。在電廠或變電 站 的進出線較多時（一般超過 4 回），為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰、運行方便、有利于安裝和擴建。無匯流母線的接線使用開關電器少，占地面積少，但只適用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的電廠和變電 站 。單母線又分為單母線無分段、單母線有分段、單母線分段帶旁路母線等形式； 雙 母線又分為雙母線 無分段、雙母線有分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線等方式。 供電可靠性是變電所的首要問題，主接線的設計，首先應保證變電所能滿足負荷的需要，同時要保證供電的可靠性。 主接線的可靠性與經濟性應綜合考慮，辯證統一，在滿足技術要求前提下，盡可能投資省、占地面積小、電能損耗少、年費用（投資與運行）為最小。 B 方案的主要優(yōu)缺點： 1）檢修母線時，電源和出線可以繼續(xù)工作，不會中斷對用戶的供電； 2）檢修任一母線隔離開關時，只需斷開該回路； 3）工作母線發(fā)生故障 后，所有回路能迅速恢復供電； 4）可利用母聯開關代替出線開關； 5）便于擴建； 6）雙母線接線設備較多，配電裝置復雜，投資、占地面積較大 ,運行中需要隔離開關切斷電路 ,容易引起誤操作 . 7）經濟性差 結論 : A 方案一般適用于較高電壓等級及回路數多的配電裝置中，具有很高的可靠性和靈活性； B 方案一般適用于 110kV 出線為 5 回及以上或者在系統中居重要位置裝置中。 10kV 側主接線方案 A 方案：雙母接線如圖 32 所示 B 方案：單母分段帶旁母接線 圖 33 單母分段帶旁母接線方式 分析： A 方案的主要優(yōu)缺點： 1）檢修母線時，電源和出線可以繼續(xù)工作，不會中斷對用戶的供電； 2）檢修任一母線隔離開關時，只需斷開該回路； 3）工作母線發(fā)生故障后，所有回路能迅速恢復供電； 4）可利用母聯開關代替出線開關； 5）便于擴建； 6）雙母線接線設備較多，配電裝置復雜，投資、占地面積較大 ,運行中需要隔離開關切斷電路 ,容易引起誤操作 . 7）經濟性差 B 方案的主要優(yōu)缺點： 1） 檢修斷路器時，不致中斷回路供電； 2）旁路母線與各出現回路相連，大大增加了主接線的可靠性； 3）采用專用旁路斷路器接線，簡化了檢修出線斷路器的倒閘操作； XI 4）帶專用旁路斷路器的接線多裝設了價高的斷路器及隔離開關，增加了設備投資。綜合比較 A、 B 方案，考慮到該側雖然電壓等級不高，但是出線回路數太多，需要保證其供電可靠性和經濟性，所以采用 B方案單母 分段帶旁母接線為 10kV 側主接線方案。 第四章 短路電流計算 短路計算的目的及假設 一、短路電流計算的目的 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等 ，均需進行必要的短路電流計算。 在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。 按接地裝置的設計，也需用短路電流。確定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應僅按在切換過程中可能并列運行的接線方式。 選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。 三、短路計算基本假設 正常工作時，三相系統對稱運行； 所有電源的電動勢相位角相 同； 電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響； 系統短路時是金屬性短路。 標幺值： I*= I/ Ij 有名值： I= I**Ij 2）計算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： S=√ 3Uj *I 短路電流沖擊值： Ich=√ 2Kch* I 繪制短路電流計算結果表 短路電流計算及計算結果 等值網絡制定及短路點選擇 ： 根據前述的步驟 ，根據此次所要設計的 變電所的 主 接線方式，主接線圖 所對應的 等值網絡圖如圖 41 所示： 圖 41 等值網絡圖 圖中所示的 d1 和 d2 點 為選擇的短路點， 由于考慮到在短路電流計算中存在總 的短路電流，故而在 110kV 出線側選擇短路點 d3，在變壓器與 110kV 側相連的線路上選擇短路點 d與 10kV側相連的線路上選擇短路點 d5,在 10kV 出線側選擇短路點 d6。 主變阻抗計算 主變選取的是兩臺型號為 SFPZ750000/110 的有載調壓變壓器，兩臺變壓器的阻抗相等。 三相短路電流計算 當系統發(fā)生三相對稱短路時，系統的阻抗標幺值為 ，沖擊系數 Kch=。所以短路電流 計算的正 確性 ，對整個變電站的設計至關重要，也最能體現出整個變電站設計的經濟性。為了保證電氣裝置的可靠性和經濟性，必須正確地選擇電氣設備和載流導體。 電氣設備與載流導體的 選擇 設計，必須執(zhí)行國家有關的技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和 為今后 的發(fā)展 擴建留有一定余地。 按短路條件來校驗熱穩(wěn)定 和動穩(wěn)定。 斷路器和隔離開關的選擇 110kV 側斷路器和隔離開關的選擇 1） d1 點短路時的 短路參數： I1= KA,Ich1= KA, Ue=110 kV 最大持續(xù)工作電流 Imax1=√ 3UN =*50/(√ 3*110)= KA 根據上述參數選擇 110kV 側 母聯斷路器為： 查設備手冊試選 型號為 SW4110/1000 戶外少油斷路器，其參數如下表所示 。 熱穩(wěn)定校驗： It2*t Qk 即： It2*t=212*5=2205 MVA Qk= I*t=*= MVA 熱穩(wěn)定校驗合格。 2） d3 點短路時的 短路參數： I1= KA,Ich1= KA, Ue=110 kV 最大持續(xù)工作電流 Imax1=（ 5*√ 3UN ） = 根據上述參數選擇 110kV 側 出線斷路器為： 查設備手冊試選 型號為 SW4110G 斷路器，其參數如下表所示： 型號 額定電流 （ A） 額定開斷電 流 （ KA） 極限電流 （ KA） 穩(wěn)定電流 （ KA） SW4110G 1000 55 21(5s) 動穩(wěn)定校驗 :IesIsh(極限電流 沖擊電流 ) 即 :55 KA KA 動穩(wěn)定校驗合格。 隔離開關的選擇 ： Ue=110 kV Imax1=55 A 查設備手冊試選 GW4110 型隔離開關，參數如下 ： 型號 額定電流 （ A） 動穩(wěn)定電流 (KA) 熱穩(wěn)定電流（ KA） GW4110 630 50 20(4s) 動穩(wěn)定校驗： IesIsh 即 : 50 KA KA 熱穩(wěn)定校驗： It2*t Qk 即： It2*t=202*4=1600 MVA Qk= I*t=*= MVA 綜上可知，動、 熱穩(wěn)定校驗合格。 熱穩(wěn)定校驗： It2*t Qk 即： It2*t=212*5=2205 MVA Qk= I*t=*= MVA 熱穩(wěn)定校驗合格。 10kV 側隔離開關和斷路器的選擇 1） d2 點短路時的 短路參數： I1= KA,Ich1= KA, Ue=10 kV 最大持續(xù)工作電流 Imax1=√ 3UN =*50/(√ 3*10)= KA 根據上述參數選擇 10kV 側 母聯斷路器為： 查設備手冊試選 型號為 ZN10/315040 斷路器，其參數如下表所示： 型號 額定電流 （ A） 額定開斷電 流（ KA） 極限電流 （ KA） 穩(wěn)定電流（ KA） ZN10/315040 3150 40 100 40(2s) 動穩(wěn)定校驗 :IesIsh(極限電流 沖擊電流 ) 即 :100 KA KA 動穩(wěn)定校驗合格。 隔離開關的選擇 ： Ue=110 kV Imax1=3031 A 查設備手冊試選 GN210G/3150 型隔離開關，參數如下： 型號 額定電流 （ A） 動穩(wěn)定電 流 (KA) 熱穩(wěn)定電流（ KA） GN210G/3150 3150 125 50(2s) 動穩(wěn)定校驗： IesIsh 即 : 125 KA KA 熱穩(wěn)定校驗： It2*t Qk