【正文】 substation 待建變電站 A B C 電壓等級(jí) 用電單位 最大負(fù)荷 (MW) 用電類(lèi)別 回路數(shù) 供電方式 距離(km) 35kV 鋁廠 15 1 1 架空 39 鋼鐵廠 10 1， 2 1 架空 25 A 變電站 15 3 1 架空 35 B 變電站 20 3 1 架空 40 備用 1 10kV 無(wú)線電廠 3 1 電纜 4 儀表廠 3 1 電纜 5 手機(jī)廠 2 2 電纜 4 電機(jī)廠 2 1 電纜 3 電視機(jī)廠 3 1 架空 14 配電變壓器A 1 1 架空 15 配電變壓器B 3 1 架空 16 其它 3 2 電纜 4 備用 2 注： （ 1） 35kV ,10kV負(fù)荷功率因數(shù)均取 cos162。= （ 6） 35kV側(cè)預(yù)計(jì)新增遠(yuǎn)期負(fù)荷 20MV 10kV側(cè)預(yù)計(jì)新增遠(yuǎn)期符合 6MV 地形 地質(zhì) 站址選擇在地勢(shì)平坦地區(qū)，四周皆為農(nóng)田，地質(zhì)構(gòu)造潔為穩(wěn)定區(qū)，站址標(biāo)高在 50 年一遇的洪水位以上，地震烈度為 6 度以下。 環(huán)境 站區(qū)附近無(wú)污染源 2. 原始資料分析 要設(shè)計(jì) 的變電站由原始資料可知有 110 千伏， 35 千伏， 10 千伏三個(gè)電壓等級(jí)。農(nóng)忙期和農(nóng)限期需電量差距較大，而且考慮到城鎮(zhèn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度很快，所以變壓器的選擇考慮大容量的，盡量滿足未來(lái)幾年的發(fā)展需要。待建變電站選擇在地勢(shì)平坦區(qū)為以后的擴(kuò)建提供了方便。 第二章 負(fù)荷分析 1. 負(fù)荷分析的目的 負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù) 和方法 ，計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確 無(wú)誤 ，直接影響到電器和 導(dǎo) 線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小又將使電器和 導(dǎo) 線電纜處子過(guò)早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見(jiàn)正確負(fù)荷計(jì)算 的重要性。所以負(fù)荷計(jì)算是一個(gè)全面地分析計(jì)算過(guò)程，只有負(fù)荷分析正確無(wú)誤，我們的變電站設(shè)計(jì)才有成功的希望。 tgφ ＝ P tgφ ＝ P另外主變選擇的好壞對(duì)供電可靠性和以后的擴(kuò)建都有很大影響。既要滿足近期負(fù)荷的要求也要考慮到遠(yuǎn)期。 2) 對(duì)于 330 kV及以下的變電所，在設(shè)備運(yùn)輸不受條件限制時(shí)，均采用三相變壓器。 3) 裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)事幫停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的 60%以上，并應(yīng)保證用戶的一級(jí)和全部二級(jí)負(fù)荷的供電。 5) 與兩種 110kV 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。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。 2. 主變臺(tái)數(shù)的確 定 由原始資料可知，待建變電站是在農(nóng)網(wǎng)改造的大環(huán)境下建設(shè)的。兩臺(tái)主變壓器，可保證供電的可靠性，避免一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)影響對(duì)用戶的供電。 3. 主變壓器容量的確定 主變壓器容量一般按變電所建成后 5~10 年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期 10~20 年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城市郊區(qū)變電所，主變壓器應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合?？紤]到 開(kāi)發(fā)區(qū)及其鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展速度非?？?，所以我們選擇大容量變壓器以滿足未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。一臺(tái)三相變壓器比三臺(tái)單相變壓器組成的變壓器組，其經(jīng)濟(jì)性要好得多。同時(shí)，因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對(duì)來(lái)講投資大、占地多、運(yùn)行損耗也較大，而不作考慮。 繞組形式 繞組的形式主要有雙繞組和三繞組。 對(duì)深入引進(jìn)負(fù)荷中心，具有直接從高壓變?yōu)榈蛪汗╇姉l件的變電站，為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器。 (2) 在具有三種電壓等級(jí)的降壓變電站中，需要由高壓向中壓和低壓供電，或高壓和重壓向低壓供電。 (4) 在星形 星形接線的變壓器中，需要一個(gè)三角形連接的第三繞組。 普通型和自耦型的選擇 自耦變壓器是一種多繞組變壓器，其特點(diǎn)就是其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。由于自耦變壓器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，在 110kV 級(jí)以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣 泛，自耦變壓器代替普通變壓器已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。 中性點(diǎn)的接地方式 電網(wǎng)的中性點(diǎn)的接地方式，決定了主變壓器中性點(diǎn)的接地方式。規(guī)程上規(guī)定：凡是110kV500kV 側(cè)其中性點(diǎn)必須要直接接地或經(jīng)小阻抗接地；主變壓器 663kV 采用中性點(diǎn)不接地。 綜上所述和查有關(guān)變壓器型號(hào)手冊(cè)所選主變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)如下表： 表 31 變壓器型號(hào) Tab 31 Transformer model 型號(hào)及容量（ kVA） 額定容量比 高壓 /中壓/低壓 (%) 額定電壓 高壓 /中壓/低壓 (kV) 空載損耗(kW) 負(fù)載損耗(kW) 空載電流 % 阻抗電壓（ % ） 高中 高低 中低 SFS763 100/100/5 121/ 000/110 0 型號(hào) 額定容量（ kVA） 重量（ T） 外形尺寸（ MM） 油重 運(yùn)輸 重 總重 L B H HL T SSZ963000/110 63000 7880 4890 6050 8720 2021 第四章 電氣主接線 電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電氣系統(tǒng)的主要部分。由于本設(shè)計(jì)的變電站有三個(gè)電壓等級(jí)，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中首先分開(kāi)單獨(dú)考慮各自的母線情況，考慮各自的出線方向。 1. 對(duì)電氣主接線的基本要求 對(duì)電氣主接線的基本要求，概括地說(shuō)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面 可靠性 安全可靠是主接線的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。所以在分析電氣主接線的可靠性時(shí)，要考慮發(fā)電廠和變電站的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類(lèi)別、設(shè)備的制造水平及運(yùn)行經(jīng) 驗(yàn)等諸多因素。 靈活性包括以下幾個(gè)方面： （ 1） 操作的靈活性 （ 2） 調(diào)度的靈活性 （ 3） 擴(kuò)建的靈活性 經(jīng)濟(jì)性 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間。經(jīng)濟(jì)性主要通過(guò)以下幾個(gè)方面考慮： （ 1） 節(jié)省一次投資。 （ 2） 占地面積少。 （ 3） 電能損耗小。 另外 主接線還應(yīng)簡(jiǎn)明清晰、運(yùn)行維護(hù)方便、使設(shè)備切 換 所需的操作步驟少 ，盡量避免用隔離開(kāi)關(guān)操作電源 。 3. 待建變電站 的 主接線形式 110kV 側(cè) 方案（一） : 采用單母線接線 考慮到 110kV側(cè)有 兩 條進(jìn)線 ， 因而可以選用單母線接線 。 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 路時(shí)事故來(lái)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。 （ 3）調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分裂運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生故障時(shí)，有較大的短路電流。為了能使采用單母線分段的配電裝置檢修斷路器時(shí)，不中斷供電，可增設(shè)旁路母線。 方案（三）：雙母線接線 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）供電可靠，通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電，檢修任一組的母線隔離開(kāi)關(guān)時(shí)只停該回路。 （ 3）便于試驗(yàn)，當(dāng)個(gè)別回路需要時(shí)單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)可將該架路分 開(kāi) ，單獨(dú)接至一組母線上。 （ 2）當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器容易誤操作，為了避免隔離開(kāi)關(guān)誤操作需在隔離開(kāi)關(guān)和斷路之間裝設(shè)連鎖裝置。 對(duì)比以上 三 種方案，單母線接線供電可靠性 、靈活性最差，不符合變電所的供電可靠性的要求；雙母線接線供電可靠性高，但無(wú)旁路母線檢修斷路器時(shí)需要停電而且雙 母線接線復(fù)雜，使用設(shè)備多、投資較大 ；采用單母線分段帶旁路的電氣接線可 將 I、 II 類(lèi)負(fù)荷的雙回電源 線不同的分段母線上，當(dāng)其中一段母線故障時(shí)，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠性； 而且?guī)月房梢栽跈z修斷路器時(shí)對(duì)用戶進(jìn)行供電。 35kV 側(cè) 方案（一） : 采用單母線接線 優(yōu)點(diǎn)： 接線簡(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。 方案（二）：?jiǎn)文妇€分段 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）母線發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。 缺點(diǎn)： 當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的 供 電量，并使該回路供電的用戶停電。 10kV 側(cè) 方案（一） : 采用單母線接線 優(yōu)點(diǎn)： 接線簡(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。 方案（二）：?jiǎn)文妇€分段 優(yōu)點(diǎn)： (1) 母線發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。 缺點(diǎn)： 當(dāng)一段母線 故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)在該段上的全部電源和引出線，這樣減少了系統(tǒng)的 供 電量，并使該回路供電的用戶停電。故采用方案（二）。見(jiàn)附圖 41。短 路電流直接影響電器的安全，危害主接線的運(yùn)行。這不僅增加了投資，甚至?xí)蜷_(kāi)斷電流不能滿足而選不到符合要求的電氣設(shè)備。 短路電流計(jì)算的目的 在發(fā)電廠和變電站的設(shè)計(jì)中，短路計(jì)算是其中的一個(gè)重要內(nèi)容。 ⑵ 選擇導(dǎo)體和電器。 ⑷ 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以 各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 短路電流計(jì)算條件 基本假定 ⑴ 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行； ⑵ 所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位、相角相同； ⑶ 電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行； ⑷ 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； ⑸ 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； ⑹ 除去短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計(jì)； ⑺ 元件的計(jì)算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍； ⑻ 輸電線路的電容忽略不計(jì)。 2. 短路電流的計(jì)算步驟和計(jì)算結(jié)果 計(jì)算步驟 在工程計(jì)算中，短路電流其計(jì)算步驟如下： 選定基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)容量，把網(wǎng)絡(luò)參數(shù)化為標(biāo)么值； 畫(huà)等值網(wǎng)絡(luò)圖； 選擇短路點(diǎn)； 按短路計(jì)算點(diǎn)化簡(jiǎn) 等值網(wǎng)絡(luò)圖，求出組合阻抗； 利用實(shí)用曲線算出短路電流。 第六章 配電裝置及 電氣設(shè)備的 配置與 選擇 1. 導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件 導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇是電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。電器設(shè)備要能可靠地 工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)效驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 長(zhǎng)期工作條件 （ 一 ） 電壓 選用電器允許最高工作電壓 Umax 不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓 Ug，即 Umax≥ Ug （ 二 ） 電流 選用的電器額定電流 Ie 不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流 Ig，即 Ie≥ Ig 由于變壓器短時(shí)過(guò)載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故 其計(jì)算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。 所選用電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運(yùn)行和短路時(shí)的最大作用力。 （ 2） 用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 電器的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過(guò)電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來(lái)確定。 環(huán)境條件 環(huán)境條件主要有溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、濕度、污穢、海拔、地震。C 時(shí)，允許按照額定電流長(zhǎng)期工作。C 時(shí)，每增加 1186。C 時(shí)，每降低 1186。 2. 設(shè)備的選擇 斷路器的選擇 高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開(kāi)關(guān)電器。其最大特點(diǎn)就是斷開(kāi)電器中負(fù)荷電流和短路電流。 （ 二 ） 根據(jù)安裝地點(diǎn)選擇戶外式或戶內(nèi)式。 （ 四 ） 斷路器的額定電壓不 小 于 變 電所所在電網(wǎng)的額定電壓。 （ 六 ） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足的條件是 ： 短路的熱效應(yīng)小于斷路器在 tK 時(shí) 間內(nèi)的允許熱效應(yīng)。 （ 八 ） 按短路關(guān)合電流選擇，應(yīng)滿足條件是 ： 斷路器額定關(guān)合電流不少于短路沖擊電流 ish ， 一般斷路器的額定關(guān)合電流等于動(dòng)穩(wěn)定電流。 （ 2） 、斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。如下表： （ 5） 、 進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算 ① 開(kāi) 斷 電 流能力校 驗(yàn) 因?yàn)槿喽搪冯娏鞔笥趦上喽搪冯娏?，所以選三相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，斷路器的額定開(kāi)斷電流比系統(tǒng)短路電流大得多，可用次暫態(tài)短 。 = ＞ I =， 則斷流能力滿足要