【正文】 ................................... 40 178。 配電裝置的選用 ................................................... 41 178。 避雷針 ........................................................... 44 178。 防雷接地 ......................................................... 46 178。 變電所的進(jìn)線段保護(hù) ............................................... 48 178。 提高功率因數(shù)的意義 ............................................... 49 178。 功補(bǔ)償容量計(jì)算 ................................................... 50 178。 變壓器補(bǔ)償?shù)淖畲蟮娜菪詿o功量 ................................. 51 本章小結(jié) .......................................................... 53 第 5章 結(jié)束語 ...................................................... 54 致 謝 ............................................................. 55 參考文獻(xiàn) .......................................................... 56 附錄 .............................................................. 57 220KV 變電站電氣主接線系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 1 第 1 章 引言 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要部 門之一，它是負(fù)責(zé)把自然界提供的能源轉(zhuǎn)換為供人們直接使用的電能的產(chǎn)業(yè)。電力是工業(yè)的先行。 我國具有極其豐富的能源。但是，舊中國的電力工業(yè)落后，無法將其利用。到 2021 年，我國電力工業(yè)已躍升世界第 2 位，電力工業(yè)的發(fā)展為我國的國民 經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。 但是，隨著近年來我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與人民生活用電的急劇增長，電力工業(yè)的發(fā)展仍不能滿足整個(gè)社會(huì)發(fā)展的需要，未能很好起到先行的作用，僅以 2021 年夏季的供電負(fù)荷高峰期為例，全國預(yù)計(jì)總共缺電 3000 萬 KW 左右，有 24 個(gè)省區(qū)都先后出現(xiàn)拉閘限電的的情況，這樣的局面預(yù)期還要過 2～ 3年才可能得到較好的解決 。因而，要實(shí)現(xiàn)在 21 世紀(jì)初全面建設(shè)小康社會(huì)的要求，我國的電力工業(yè)必須持續(xù)、穩(wěn)步地大力發(fā)展，一方面是要大力加強(qiáng)電源建設(shè)，搞好“西電東送”，以確保電力先行，另一方面，要繼續(xù)深化電力體制改革，實(shí)施廠網(wǎng)分開、競價(jià)上網(wǎng)，并建立起符合社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)法則的、規(guī)范的電力市場。 220KV 變電站電氣主接線系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 第 2 章 .主接線設(shè)計(jì) 電所電氣主接線設(shè)計(jì)是依據(jù)變電所的最高電壓等級(jí)和變電所的性質(zhì)，選擇出一種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。 電氣主接線的設(shè)計(jì)與所在電力系統(tǒng)及所采用的設(shè)備密切相關(guān)。 變電所電氣主接線設(shè)計(jì)是依據(jù) 變電所的最高電壓等級(jí)和變電所的性質(zhì)，選擇出一種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。它表明變電所內(nèi)的變壓器、各電壓等級(jí)的線路、無功補(bǔ)償設(shè)備最優(yōu)化的接線方式與電力系統(tǒng)連接，同時(shí)也表明在變電所內(nèi)各種電氣設(shè)備之間的連接方式。因各側(cè)所接的系統(tǒng)情況不同，進(jìn)出線回路數(shù)不同，其接線方式也不同。 電氣主接線的一般要求 1）應(yīng)按電源情況、負(fù)荷性質(zhì)、容量大小及鄰近變配電所聯(lián)系等因素確定主接線型式。 2）架空進(jìn)線避雷器設(shè)在靠近變壓器的架空進(jìn)線處；電纜進(jìn)線的避雷器設(shè)在進(jìn)線開關(guān)后的母線上。當(dāng)分段的單母線在正常運(yùn)行時(shí)不為分段，亦可僅設(shè)一組電壓互感器。 5）按電業(yè)局要求必須設(shè)置高壓計(jì)費(fèi)時(shí)，則必須在計(jì)費(fèi)處裝設(shè)電流互感器及電壓互感器專柜。 7）單電源的主接線，可以僅在斷路器靠電源側(cè)、裝設(shè)隔離開關(guān)或隔離觸頭。若采用真空斷路器時(shí)，為防止操作過電壓，應(yīng)在供電變壓器的 10~35KV 線路上裝設(shè)阻容吸收器或氧化鋅避雷器。但根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用的不同，對(duì)變電所主接線的性能要求也不同的側(cè)重。 根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位，作用確定對(duì)主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 3）各種配置接線的選擇，要考慮該配置所在的變電所性質(zhì)，電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、采用的設(shè)備情況，供電負(fù)荷的重要性和本地區(qū)的運(yùn)行習(xí)慣等因素。 5）在確定變電所主接線時(shí)要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 主接線方案設(shè)計(jì) 一段母線故障時(shí) (或檢修 ),僅停故障 (或檢修 )段工作 ,非故障段仍可繼續(xù)工作 . 缺點(diǎn) :當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí) ,接在該段母線上的電源和出線 ,在檢修期間必須全部停電 。缺點(diǎn)是當(dāng)一段母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修時(shí) ,接在該母線上的回路都要在檢修期間停電 ,所以 ,該接線方式對(duì)于 35KV 側(cè)可以考慮 .另一方面是考慮到地區(qū)性一般變電所對(duì)經(jīng)濟(jì)性的考慮 . 2） 雙母線接線 優(yōu)點(diǎn) :供電可靠 ,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷 ,一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電 。擴(kuò)建方便 . 缺點(diǎn) :接線復(fù)雜 ,設(shè)備多 ,母線故障有短時(shí)停電 . 通過該接線優(yōu)缺點(diǎn)的分析 ,可見 ,在方案一和方案二中的 應(yīng)用此接線方式 ,主要是因?yàn)樗鼘?duì)供電可靠性的保證 .即是說 ,當(dāng)一母線故障或檢修的時(shí)候，由母聯(lián)斷路器向另一母線充電 ,直到完成母線轉(zhuǎn)換過后，在斷開母聯(lián)斷路器 ,使原工作母線退出運(yùn)行 .缺點(diǎn)是當(dāng)母線故障或檢修的時(shí)候 ,會(huì)有短時(shí)停電 .但是對(duì)于方案中的用戶側(cè)是可以考慮的 . 3)3/2 接線 優(yōu)點(diǎn) :高度可靠性，調(diào)度運(yùn)行靈活，操作檢修方便 .任一母線故障或檢修 ,均不導(dǎo)致停電 . 缺點(diǎn) :造價(jià)高，而二次控制復(fù)雜 通過對(duì)該接線優(yōu)缺點(diǎn)的分析，可見，在方案二中采用該種接線方式，主要是為了提高供電的可靠性 .但此類接線造價(jià)比較高，所以，一般只在 大容量變電站中使用 . 220KV 變電站電氣主接線系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 5 從上述的比較可以看出 ,三種接線從技術(shù)的角度來看主要的區(qū)別是在可靠性上，雙母線比單母線可靠性高， 3/2 接線比雙母線的可靠性更高 .但對(duì)于 220KV 地區(qū)性變電站來說，雙母線接線的可靠性已能達(dá)到要求 ,且地區(qū)性變電站主要是要求經(jīng)濟(jì)性 .所以 ,確定選擇第一種接線方案 . 在方案中，由于遠(yuǎn)期投入是 3 臺(tái)主變 ,近期只要 2 臺(tái) .所以 ,對(duì)第 3 臺(tái)的設(shè)計(jì) ,主要的區(qū)別在 35KV 側(cè) ,此時(shí) ,第 3 臺(tái)主變接在 35KV 的母線斷路器上 ,這種接線的目的是為了減小投資 .現(xiàn)在從技術(shù)的角度來討論，當(dāng) 35KV母線故障或檢修時(shí) ,3 號(hào)主變可以 從另一母線向負(fù)荷供電 .可見，它并不影響單母線接線的工作方式，所以，這種接線方式對(duì) 35KV 側(cè)是可以考慮的 . a— 為不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù) ,一般 220 取 70％ ,110 取 90％ . （ 2） 主體設(shè)備的綜合投資如下 ①主變 主變?nèi)萘?MVA 每臺(tái)主變的參 考價(jià)格 (萬元 /臺(tái) ) 變壓器的投資 (萬元 ) 240 820 2179。 105＝ 945 13179。 ＝ 26179。 65＝ 910 16179。 ＝ 85 34179。 30＝ 450 12179。 ＝ 27179。 820＋ 945＋ ＋910＋ 85＋ 450＋ ＋ 560＋940＝ 0Z ＝ 2179。（ 1＋ ）＝ Z＝ 0Z (1＋ 100a )＝ 179。 h 220KV 變電站電氣主接線系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 △ A— 變壓器電能損失 (kw178。 100NS ＝ 179。 100NS ＝ 14179。 100NS ＝－ 1179。 100NS ＝ 9179。 h 方案一與方案二的年運(yùn)行費(fèi)用： 方案一： 1U ＝ a△ A＋ ＝ 4020210＋ ＝ 萬元 方案二： 2U ＝ a△ A＋ ＝ 4020210＋ ＝ 萬元 （ 4）方案的確定 ① 技術(shù)的比較：單母線分段接線簡單，控制簡單，有利于變電站的運(yùn)行。所以，選擇方案一 ② 經(jīng)濟(jì)的比較： 1U ＜ 2U ，方案一投資少，且能滿足技術(shù)的要求。 根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。對(duì)一般性變電站，當(dāng) 1 臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量，其余，變壓器容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷的 60%~70%。 選擇原則 1） 相數(shù) 容量為 300MW 及以下機(jī)組單元接線的變壓器和 330kv 及以下電力系統(tǒng)中，一般220KV 變電站電氣主接線系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 都應(yīng)選用三相變壓器。同時(shí)配電 裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量。 在一發(fā)電廠或變電站中采用三繞組變壓器一般不多于 3 臺(tái)，以免由于增加了中壓側(cè)引線的構(gòu)架，造成布置的復(fù)雜和困難。否則，不能并列運(yùn)行。 在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列以要求限制 3 次諧波對(duì)電源等因素 。 4） 調(diào)壓方式 為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過主變的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓。 通常，發(fā)電廠主變壓器中很少采用有載調(diào)壓。 5） 冷卻方式 電力變 壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。 容量計(jì)算 本系統(tǒng)中有 110kv 和 35kv 兩個(gè)負(fù)荷等級(jí)，其最大負(fù)荷為 200MW， cos? =，220KV 變電站電氣主接線系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 11 和 70MW， cos? = 總S ＝ 200/+70/＝ （ MVA ） 需要選擇的變壓器容量 S＝ 179。 2 179。 220KV 變電站電氣主接線系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 第 3 章 站用電接線及設(shè)備用電源接線方案 兩臺(tái)所用變壓器的容量應(yīng)相等 ,并按全所計(jì)算負(fù)荷來選擇 .當(dāng)建設(shè)初期只有一臺(tái)主變壓器時(shí) ,可只接一臺(tái)工作變壓器 . 3) 當(dāng)設(shè)有備用所用變壓器時(shí) ,一般均裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置 . 如能由不同電壓等級(jí)的母線上可分別引接兩個(gè)電源 ,則更可保證所用電的不 間斷供電 .當(dāng)有旁路母線時(shí) ,可將一臺(tái)所用變壓器通過旁路隔離開關(guān)接到旁路母線上。 3) 由于低壓網(wǎng)絡(luò)故障機(jī)會(huì)較多 ,從所外電源引接所用電源可靠性較低 .有些工程保留了施工時(shí)架設(shè)的臨時(shí)線路，多用于只有一臺(tái)主變壓器或一段低壓母線時(shí)的過度階段 .500KV 變電所多由附近的發(fā)電廠或變電所引接專用線作為所用電源 . 所站用電接線 站用電接線應(yīng)按照運(yùn)行、檢 修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用成熟的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。通常不少于兩個(gè)。本站由于沒有具體說明，因此采用通過斷路器和隔離開關(guān)從低壓側(cè)引入。 備用電源 站用備用電源用于工作電源因事故或檢修而失電時(shí)替代工作電源，起后備作用。 備用分為名備用和暗備用。所以，采用暗備用的方式，兩臺(tái)變壓器相互備用，當(dāng)一臺(tái)退出運(yùn)行時(shí)，由另一臺(tái)承擔(dān)負(fù)荷。為此，我們應(yīng)謹(jǐn)細(xì)的考慮。 220KV 變電站電氣主接線系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 15 第 4 章 短路計(jì)算 計(jì)算短路電流的目的主要是 為了選擇斷路器等電氣設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；評(píng)價(jià)確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流措施；為繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與調(diào)試提供依據(jù)；分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的影響等。計(jì)算內(nèi)容為系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式時(shí)，個(gè)樞紐點(diǎn)的三相短路電流。 短路故障產(chǎn)生的原因 工業(yè)與民用建筑中正常的 生產(chǎn)經(jīng)營﹑辦公等活動(dòng)以及人民的正常生活，都要求供電系統(tǒng)保證持續(xù)﹑安全﹑可靠地運(yùn)行 .但是由于各種原因，系統(tǒng)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障，使正常運(yùn)行狀態(tài)遭到破壞。所謂短路，就是系統(tǒng)中各種類型不正常的相與相之間或地與相之間的短接。如：設(shè)備絕緣部分自然老化或設(shè)備本身有缺陷，正常運(yùn)行時(shí)被擊穿短路；以及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路的功能。 3） 人為原因 工作人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屬性短路；人為疏忽接錯(cuò)線造成短路或運(yùn)行管理不善造成小220KV 變電站電氣主接線系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 動(dòng)物帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等。 短路故障的危害 供電系統(tǒng)發(fā)生短路后，電路阻抗比正常運(yùn)行時(shí)阻抗小很多，短路電流通常超過正常工作電流幾十倍直至數(shù)百倍以上，它會(huì)帶來以下嚴(yán)重后果： 1） 短路電流的熱效應(yīng) 巨大的短路電流通過導(dǎo)體，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大熱量，形成很高溫度，極易造 成設(shè)備過熱而損壞。如果電動(dòng)力過大或設(shè)備結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，則可能引起電氣設(shè)備機(jī)械變形甚至損壞，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大。例如，異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比。 4） 不對(duì)稱短路的磁效應(yīng) 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不對(duì)稱短路電流的磁效應(yīng)所產(chǎn)生的足夠的磁通在鄰近的電 路內(nèi)能感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)。并且短路越靠近電源，停電波及范圍越大。 2） 選擇導(dǎo)體和電器 如選擇斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、互感 器