220kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設計281,kv,降壓,變電所,電氣,一次,系統(tǒng),設計
華北電力大學科技學院
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
學生姓名： 劉景凱 班級： 農電08k2
所在系別：電力工程系 所在專業(yè)： 農業(yè)電氣化與自動化
設計（論文）題目： 220KV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設
計：220/110/35KV，進/出線回數(shù)2/4/4
指導教師： 蘇海鋒
2012年 3 月 22 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
一、結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫不低于2000字的文獻綜述。（另附）
二、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
一、設計主要內容
1．選擇主變的容量、臺數(shù)及主接線設計； 2．短路電流的計算； 3．電氣設備的選擇及校驗； 4．室內外配電裝置設計； 5．防雷及接地系統(tǒng)設計。
二、 設計方法
1．根據原始資料選擇5到7種合理的電氣主接線，進行初步技術、經濟比較，選擇2種較好的電氣主接線；
2．根據地區(qū)供電條件、負荷性質、用電容量和運行方式選擇主變壓器的容量和型號；
3．計算兩種主接線的短路電流：選擇計算短路點，畫出等值網絡圖，計算短路容量及短路電流沖擊值；
4．根據短路電流計算結果選擇電氣設備；
5．通過技術、經濟比較確定最佳方案；
6．根據電力系統(tǒng)條件,按照自然環(huán)境特點和運行檢修的要求,合理的選擇室內外配電裝置；
7．防雷系統(tǒng)設計：采用避雷針和避雷線，使所有設備都處于避雷針（線）的保護范圍之內，此外還應采取措施，防止雷擊避雷針時不致發(fā)生反擊。
三、指導教師意見：
1． 對“文獻綜述”的評語：
2．對學生前期工作情況的評價（包括確定的研究方法、手段是否合理等方面）：
指導教師：
年 月 日
華 北 電 力 大 學 科 技 學 院
畢 業(yè) 設 計（論 文）附 件
外 文 文 獻 翻 譯
學 號： 081901090215 姓 名： 劉景凱
所在系別： 電力工程系 專業(yè)班級： 農業(yè)電氣化與自動化
指導教師： 蘇海鋒
原文標題： Framework for Systematic Evaluation of Life Cycle Strategy by means of Life Cycle Simulation
2012年 5 月 25 日
框架系統(tǒng)生命周期的評價策略和模擬
摘要
在本文中，閉環(huán)制造的產品生命周期評價的框架進行了討論。該框架為如何在設計產品生命周期的閉環(huán)制造過程中組織環(huán)境指標體系，開展評估提供了一個程序。根據結構性的基本指標構建指標體系，提出 “目標”指標和“措施”的指標如何組成。衡量指標關系到生命周期的選擇，應根據產品生命周期的戰(zhàn)略目標指標所代表的選擇。兩套指標之間的關系可以由平均一生中的周期與結合生命周期評估的模擬來分析。本文還提出了建設指標、手機產品的生命周期、生命周期仿真分析系統(tǒng)的例子。例子表明，目標指標和衡量指標之間的復雜關系，意味著生命周期仿真支持生命周期的設計是非常有用的
1 正文
自工業(yè)革命以來，我們一直在通過大規(guī)模生產手段改善我們的生活質量，這已經引起了大量的自然資源和能源的消耗和大規(guī)模處置。然而，我們的工業(yè)活動的規(guī)模，已經超越極限。我們不能繼續(xù)以消耗資源和能源來處理廢物，而不考慮他們的疲憊和溢出的。因此，已提出的解決問題方案之一：閉環(huán)生產。它背后的概念是改變我們的目標，從“我們可以如何有效地生產的產品”到“我們如何才能避免生產產品，同時保持客戶”的滿意度和企業(yè)利潤。“為了實現(xiàn)閉環(huán)生產制造，我們需要設計適當?shù)姆绞焦芾懋a品生命周期，使其成為環(huán)保以及經濟上可行的產品生命周期。然而，這是不容易的設計。原因之一是，盡管3“R”（減少，再用，回收），迄今已開發(fā)了相關技術但是我們仍然缺乏一個生命周期的系統(tǒng)設計方法來實現(xiàn)這些目標。為了建立產品生命周期的設計方法，我們需要的產品生命周期策略的評價方法。在這項研究中，我們提出一個特定的評價指標體系框架，以適應特定產品的生命周期，如：生命周期仿真，模擬動態(tài)閉環(huán)制造系統(tǒng)。
在下面的，對環(huán)境的概述首先給出了指標和他們的問題。然后我們提出產品生命周期評價的框架。最后，生命周期仿真系統(tǒng)作為一個生命周期評價工具對開發(fā)的一般產品進行描述。
2 環(huán)境指標
對于制造業(yè)活動的環(huán)境影響評價，許多指標迄今已提出。
其中，指標是生命周期設計的最終目標，可以表示為：
全球生產力=整個社會的滿意度\總的環(huán)境負荷（1）
這個方程類似的全球性指標的各種概念已經被提出，包括因子10，因子4[5]，和生態(tài)效益[6]。雖然這些概念直接可以由方程（1）表示，但是目前尚不清楚如何衡量和評價。我們可以指出這個問題的原因有兩點。一個是，表示為方程（1）分子的評估和量化社會的滿意度實施起來很困難，。其他來自方程（1）的分母：難以確定的基本要素環(huán)境負荷。他們一般表現(xiàn)在后者問題的重要影響。分析專家正在討論LCA（生命周期評估），一般的結論沒有得到。因此，它在目前的情況下是很難適用于產品生命周期評價等全球性指標的。
隨著環(huán)境研究的進展，已經提出了各種更實用和定量指標。其中，最規(guī)范和最實用的框架， 可能是生命周期（如：[1]）。此外，回收指標，如回收率和潛在的回收率都在回收相關的法律法規(guī)的范圍內討論。世界資源研究所[2]報告收集的各種環(huán)保性能指標分為四類，即，材料的使用，能源消耗，非產品輸出和污染物的排放。雖然這些指標代表從不同的觀點制造系統(tǒng)的環(huán)境特點，然而它們沒有可以用于生命周期設計有效的方式來組織這些指標框架。
“環(huán)境會計”（例如，[3]），用來評估財政有償環(huán)境成本之間的平衡，并取得了環(huán)境績效，提供了某種類型的評估框架。然而，在狹義上，它計算的環(huán)境成本，作為重要的商業(yè)活動的額外費用。因此，它不是一個適當?shù)纳芷诘脑O計的工具，應該是閉環(huán)制造過程中的基本業(yè)務活動。
上述指標可分為兩類，一類是“目標”指標：代表企業(yè)或產品要實現(xiàn)環(huán)保目標的指標；另一種是“措施”指標：評價生命周期方案的有效性（即減少，再制造，再利用，回收，維修，最終反傾銷等）如：產品零部件等材料的循環(huán)。全球指標和環(huán)保性能指標被歸為不同的指標，后者包括回收指標。
除了利用生命周期的設計指標框架的缺乏，本研究解決的一個問題是沒有系統(tǒng)的手段，涉及這兩類指標。另一個問題是缺乏產品\配件\材料流通的評估指標。例如，LCA是十分有效和實用的工具，但是它不能直接代表和評估循環(huán)。環(huán)境性能指標也沒有直接處理與循環(huán)。雖然旨在代表和評估循環(huán)再造指標，目前的指標是沒有足夠的再制造評估和重用組件，這是關鍵的生命周期選項。
3 生命周期策略系統(tǒng)評價框架
3.1 指標體系
我們必須從不同點出發(fā)，設計產品生命周期的企業(yè)戰(zhàn)略，如新的經濟效率，環(huán)境負荷和客戶滿意度等來評估它。為此目的，我們需要一套正確的指標，它滿足以下要求。
a）一套指標應在特定的指標，以評估產品的流通，零部件和材料都需要設計的閉環(huán)制造系統(tǒng)。如減少環(huán)境負荷和3“R”方法，如通過實現(xiàn)這兩個目標可以評估結構。
b）一套指標應該是有效的優(yōu)先技術實現(xiàn)閉環(huán)生產，從而實現(xiàn)環(huán)境的改善。
c）一套指標，應使線為確保盈利能力的企業(yè)戰(zhàn)略，以及改善環(huán)境的產品生命周期評價
考慮到上述要求，我們建議組織，如在圖1所示的基本指標。
該圖的上半部分顯示“目標”相關指標，如企業(yè)戰(zhàn)略，產品發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)境政策的總體戰(zhàn)略。澄清指標的目的：他們被分為經濟價值和目標等幾個類型，如資源浪費，能源，排放。該圖的下半部分顯示了“措施”的指標，這是與實現(xiàn)生命周期策略相關的，如減少排放，再利用，維修和回收。這些指標是“基本”，在某種意義上，無論產品的類型，他們是必不可少的。換句話說，每個產品的通用的基本指標是通過生命周期設計專業(yè)的指標體系得出的。對于利用在設計產品的生命周期指標，我們需要構建一個系統(tǒng)與產品生命周期的戰(zhàn)略指標。考慮到在設計他的產品生命周期問題的復雜性，它是很難提供指標體系的，評估任何類型的產品通常是有效的。因此，在這項研究中提出的方法是提供一個從圖1所示的基本指標構建指標體系和評價的一般程序。特別是產品的生命周期。這種做法是不利的，比較產品的生命周期，彼此都相當不同，它變得很困難。然而，在我們看來，它更重要的是提供了現(xiàn)實的評價體系，這可能有助于實現(xiàn)閉環(huán)生產，而不是追求目前的一般性。
評估指標體系的基礎上的產品生命周期，它提供的“措施”指標，“目標”指標的手段是必要的。如果想知道二氧化碳排放量如何減少20％的，例如，你可能需要知道多少應該是一個可重復使用的部件率，以達到設計的產品生命周期的目標。是一個眾所周知的方法評估的排放量，但LCA的本身不能提供交配流通速度意味著，例如，部分重用。這取決于各種因素，如零件的故障率，產品的市場生命，收集系統(tǒng)的效率。
這些因素之間的關系是復雜的，不能用一個簡單的數(shù)學模型表示。為了應付這一困難，我們建議使用所謂的生命周期模擬（例如，[7] - [9]），來對其中各類產品，零部件和材料的循環(huán)進行評估。
3.2 里拉周期策略評估過程
下面是一個推薦程序構建的指標體系和評估產品的生命周期，在此基礎上，在產品的生命周期設計過程中參見圖2 系統(tǒng)的指標，這是從一套基本指標如圖1所示，在一個假想的個人電腦的情況下，派生的一個例子。
a）企業(yè)環(huán)境戰(zhàn)略和每個產品的生命周期的環(huán)保目標，應被代表為一套“目標”指標，如在圖2上部所示。這些目標指標可以組織選擇在圖1的上半部分列出的基本指標。它們可能包括來自多個基本指標的復合指標。
b）在生命周期的模擬和生命周期評估的協(xié)助下，應選擇適當?shù)纳芷谶x項，以實現(xiàn)這一目標，如圖2的中間部分所示。同時，一套“措施”指標使用的基本指標，顯示在圖2下部，它代表的產品生命周期的行為，并評估生命周期的情況下實現(xiàn)的水平。
c）產品和工藝設計是根據生命周期的情況執(zhí)行的。檢查設計的生命周期的結果是否符合企業(yè)的戰(zhàn)略，使產品生命周期的目標實現(xiàn)。如果有必要，通過技術的開發(fā)、開展來實現(xiàn)設計的生命周期。
D）設計的生命周期得以實現(xiàn)。
e）收集生命周期的實際數(shù)據。看是否可以實現(xiàn)目標，指標，建立系統(tǒng)的檢查。如果存在一些問題，采取糾正措施。
四 生命周期仿真
4.1 生命周期仿真系統(tǒng)的要求
以評估環(huán)境負荷作為一個整體在材料消耗，廢物處置，二氧化碳排放量等方面的產品生命周期的閉環(huán)過程中，我們需要考慮部分產品材料流通再用和循環(huán)再造LCA的單不處理的效果這樣的循環(huán)。因此，我們已開發(fā)生命周期的仿真系統(tǒng)，根據設計的產品生命周期的情況下，可以模擬閉環(huán)部分產品材料流通。LCA的生命周期模擬的結果，可用于獲得總在產品生命周期的環(huán)境負荷。
最近，幾個生命周期仿真系統(tǒng)已經開發(fā)（例如，[7] - [9]）然而，它們是針對特定的研究目的和功能有限，這是必要的，因此，開發(fā)生命周期仿真系統(tǒng)，它是。功能更強大，可以用來作為一個生命周期設計的通用工具。為了一個生命周期的設計，可適應不同的生命周期方案的有效工具，生命周期仿真系統(tǒng)應該有一個造型都能力產品和工藝，以靈活的方式。 以下是生命周期的重要要求仿真系統(tǒng)。
a）系統(tǒng)應該能夠代表不同如維修，產品的再利用，部分流通路徑重用和物質循環(huán)的，它應該有一個，這意味著在這些路徑來控制物質流。
b）產品和零部件應獨立建模和它們之間的關系應以適應各種重用政策。應保持三部分的使用歷史獨立的產品，以應付重用部件的退化。
d）由于不同的機構可以操作的過程，如作為生產和拆卸，每個過程應該為藍本，擁有自己的獨立的模塊控制系統(tǒng)。
e）系統(tǒng)應該能夠處理具有足夠大量的產品和面值及統(tǒng)計分析。
4.2 生命周期仿真系統(tǒng)的配置
生命周期仿真系統(tǒng)已在開發(fā)按照中提到的要求。前一節(jié)。該系統(tǒng)模擬流通基于離散圖3所示的產品和零件模擬技術。生產，銷售和使用定義動脈流程。維修，翻新為產品的再利用，拆解和翻新為部分重用定義作為靜脈進程。
該仿真系統(tǒng)由3個子系統(tǒng)組成：參數(shù)設置子系統(tǒng)，執(zhí)行子系統(tǒng)，輸出子系統(tǒng)。在參數(shù)設置子系統(tǒng)，
被指定的產品配置。這包括期間銷售的每一個產品，部分產品的因素關系，部分重用政策。在一個可重復使用部分在同代或跨產品系列幾代人。對于每一個零件的類型，故障率函數(shù)定義在一個Weibull分布范圍模擬故障的發(fā)生。報廢率函數(shù)被定義為代表的產品報廢的程度，因為用戶的不滿產品的功能。報廢率函數(shù)威布爾分布也派代表出席了會議此外，報廢率是可以改變的逐步當一段時間的銷售終止或在市場上提出一個新的模型。
執(zhí)行子系統(tǒng)由兩個模塊組成：仿真引擎模塊和過程控制模塊。仿真引擎模塊，實現(xiàn)了流產品和整個生命周期過程中的部分，而過程控制模塊控制每個流的過程。該系統(tǒng)的用戶可以實現(xiàn)各種在這個過程中控制模塊的控制算法
5 以生命周期仿真為例應用生命周期的設計
為了證明生命周期的有效性模擬生命周期的設計，我們已進行手機的生命周期仿真評估減少部分再用和循環(huán)再造的潛在影響對環(huán)境的負荷。由于這一目標，例如是顯示能力的生命周期模擬比較各種生命周期的方案，我們的模擬不參加的情況下實現(xiàn)的可能性;考慮到在這個例子嚴重。在這個例子中，我們選擇了二氧化碳總排放量和資源作為全球指標的消耗，以下衡量指標。通過執(zhí)行模擬，我們討論它們之間的復雜關系。
— 生活中的功能性產品；
— 部分體育生活；
— 率重用部件派出生產的（RRP）；
— 生命的部分姜黃素的使用率。
在這里，定價表示重用部件的速度生產，所需的零部件總額。 LUR表示，總的程度已動用生命的一部分（見公式（2））。
— LUR={平均使用時間P“的一部分}/{平均無故障時間（2）
5.1 仿真條件
我們承擔主要的4種生命周期的情景大部分是手機部分。我們假設為手機，這是主要部分的PCB（印刷電路板），液晶顯示器（液晶顯示器）4種生命周期的方案，如表1所示的電池和案件。＃1是一個傳統(tǒng)的情景。這被視為一個基準。在場景＃2，關閉所有部件采用循環(huán)再造。在場景＃3＃4，部分重用應用于印刷電路板和液晶顯示器，而回收電池和案件，這可能迅速惡化，在使用過程中，不適合重用。部分可重復使用同一代產品場景＃3。在場景＃4，高級模型的部分，可以在較低級模型以及下一代的重用。
對于每一代產品，在長期的生產被設定為一年。執(zhí)行，以滿足生產每個機型每天生產的2600個產品的需求。這意味著，所售產品的總數(shù)約為2600*365*6≈5，700,000
該產品是過時的產品，它的功能或部件之一被破壞了就會被扔掉。它們都是仿照使用威布爾分布曲線。產品的功能生活代表作為威布爾曲線和M = 8R和 ? =14500（小時），B50的壽命約1.6年。因此，我們的每個產品的保修期內1.6歲，這意味著我們不重用的零件其中剩余期限少于1.6年。物理液晶顯示器的壽命在威布爾曲線上表示為M = 4 ?=75825（小時）。其中B10壽命約為5年，PCB的物質生活有B10壽命4.5年M =4 ?=68243（小時）。
環(huán)境負荷評價中的二氧化碳排放量和資源消耗方面。二氧化碳在每個人的生命的排放率和能源消費率循環(huán)過程估計基于JEMAI - LCA。[10]（見表2）。在這里，我們假設PCB的重用為表2。二氧化碳的數(shù)據和資源消耗LCD可以減少二氧化碳排放量35％的部分生產本表所示。
5.2 仿真結果
圖5顯示了在總的物耗在5.1節(jié)中描述的條件的情況下?；厥沼行Ы档筒牧舷?，因為約40％的生產所需的材料在場景＃2，＃3和＃4下可供閉環(huán)回收采用。
在場景＃3和＃4，0.5％和14％的零部件派出生產和重復使用的部分，分別如圖6所示。讓我們重視部件生產（RRP）派遣。然而，在這些情況下，印刷電路板和液晶顯示器，只有占總材料11％的產品。因此重用不利于減少材料消耗顯著，如圖5所示。圖6表明，多個部分重用代是必不可少的，在這種類型的產品，因為在一代人的一部分重用（場景＃3）在此設置（市場價5％），幾乎是毫無意義。
關于二氧化碳排放量方面，回收有效減少廢氣排放，如圖7所示。因為回收過程的二氧化碳排放率不明顯小于生產工藝。因此，我們可以說，盡可能關注這個案例研究，重用是比回收更有效的減少多個世代二氧化碳排放量，而回收有效減少材料消耗。
為了了解有復雜關系的目標，指標和衡量指標，讓我們來考慮定價上二氧化碳排放量的影響場景＃4。當功能的平均壽命產品從1.6年減少，這是原始設置，1.4，1.2，1.0年，產品被收回迅速，定價明顯增加，如圖8。然而，二氧化碳排放總量也增加了。 （這在每種情況下的二氧化碳排放量是每一個小時的產品使用正?；膬r值）的原因。這個結果是可以理解的，通過評估生命零件的使用率（LUR），它是在定義第5節(jié)開始。圖9顯示的變化盧爾與生活功能的變化。在盧爾減少與功能性生活的減少。這意味著需要更多的零部件同期使用時間。然而，在這些情況下，我們假設零件生活有足夠的物理與功能的生活產品。
如果減少印刷電路板和液晶顯示器的物理生活2.8年，4.5年和5年相比，這是原來的設置。圖10顯示LUR變化對功能的生活。 LUR增加，因為較短的物質生活和有一個較大的值在1.2年生活功能，可重復使用，因為大部分地區(qū)另一方面，最長使用的部分功能壽命是1.4年，因為該產品的保修期是1.6年。在這種情況下，如圖11所示，RRPs是小于原來的設置（圖8）和二氧化碳排放量較大的是功能性的生活時1.6年和1.4年。然而，二氧化碳排放量在1.2和1.0年是為那些在原來的設置幾乎相同。正如我研究所顯示，有非線性和衡量指標和之間的復雜關系目標指標。因此，生命周期仿真，定量闡明這些關系，二是設計產品生命周期的有效工具。
6 結論
在這項研究中，評價框架在環(huán)境指標方面的產品生命周期討論。該框架提供了一個程序，組織環(huán)境指標體系和“在設計過程中進行評估在閉環(huán)制造的產品的生命周期。為構建指標體系，結構化的一套它包括“目標”的基本指標提出指標和“措施”的指標。這項措施指標與生命周期的選項，應根據產品的生命周期目標指標為代表的戰(zhàn)略。雖然這是需要明的目標和之間的關系衡量指標，在設計產品的生命周期，他們不能在一個簡單的數(shù)學形式為藍本，由于數(shù)量巨大，涉及的因素關系。因此，我們建議使用的生活周期仿真解決這一題。生命周期模擬可以評估產品，零部件的流通在閉環(huán)制造和材料。結果可以用來模擬在生命周期評估產品生命周期，其中可能包括各種生活在數(shù)字時代產品的周期選項。 “研究表明手機的情況下的復雜關系生命周期仿真的潛在優(yōu)勢支持生命周期的設計。
盡管這項研究提供了一個重要的一步朝著建立的系統(tǒng)評價產品生命周期的閉環(huán)設計方法制造業(yè)，我們需要進一步研究，以使切實可用的框架。以下是在今后的研究中要討論的問題的例子。我們需要更具體的案例研究，以澄清這些問題。
一）審查它們是否詳盡的基本指標。
二）建立選擇生命周期的指導方針選項??和產生生命周期的情況下，根據產品生命周期策略。
三）改進的生命周期仿真系統(tǒng)建模能力，精度，且易于條款使用。
鳴謝
本文的基礎上開展討制造系統(tǒng)技術委員會工程，日本科學理事會委員致以誠摯的感謝。教授古河（日本東京農業(yè)技術大學），大橋先生（NEDO）的，岸田先生（NEC），木村教授（東京大學），教授須賀（東京大學），福田教授（名古屋大學）和山際博士（SONY）其顯著這項研究的貢獻。
220kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設計文獻綜述
一、研究背景意義
隨著工業(yè)時代的發(fā)展，電力已成為人類歷史發(fā)展的主要動力資源，要科學合理的駕馭電力必須從電力工程的設計原則和方法上理解和掌握其精髓， 提高電力系統(tǒng)的安全可靠性和運行效率。從而達到降低生產成本提高經濟效益的目的。眾所周知，電能是發(fā)展國民經濟的基礎，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配電和用電，幾乎是在同一時間完成的，需相互協(xié)調與平衡。變電和配電是為了電能的傳輸和合理的分配，在電力系統(tǒng)中占很重要的地位，其都是由電力變壓器來完成的，因此變電所在供電系統(tǒng)中的作用是不言而語的。為了保證在送變電過程中的供電可靠性，首先要滿足的就是變電所的設計規(guī)范,近些年來我國國民經濟迅速發(fā)展，電力方面的要求也越來越高，為保證電能的質量以及設備的安全，在變電所中還需進行電壓調整、潮流控制以及輸配電線路和主要電工設備的保護。變電站是我國電力系統(tǒng)中變換電壓、接收和分配電能、控制電流的流向、調整電壓的電力設施，變電站通過變壓器將各級電網的電壓連接起來。由于變電站的設計范圍廣，內容多，邏輯性強，不同類型，不同性質負荷，不同電壓等級的變電站設計所側重的方面是不一樣的。綜合我國電力現(xiàn)狀和人民生活水平，為國民經濟各部門和人民生活有足夠的供給、可靠、廉價、優(yōu)質的電能，優(yōu)化發(fā)展變電站，規(guī)劃以110kV、10kV電壓等級來設計變電站。
二、主要內容
1．變壓器臺數(shù)、容量確定
1．變壓器臺數(shù)的確定
（1）應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對有大量一、二級負荷的變電所應采用兩臺變壓器以保證供電；
（2）對季節(jié)負荷或晝夜負荷波動較大而宜采用經濟運行方式的變電所，也可采用兩臺變壓器；
（3）在確定變壓器臺數(shù)時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余地。
2．變壓器容量的確定
（1）只有一臺變壓器的變電所主變壓器的容量應滿足全部用電設備的計算負荷的需要；
（2）裝有兩臺變壓器的變電所每臺變壓器的容量應同時滿足以下兩個條件：
①任意一臺變壓器單獨運行時，宜滿足全部計算負荷的70％的需要;
②任意一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要。
（3）車間變電所主變壓器的容量一般不超過1250kVA。這是考慮到一般車間的負荷密度在0.05-0.15kW/m2之間，這樣可使變壓器更接近負荷中心，減少電低壓配電系統(tǒng)的電能損耗。當車間用電設備容量較大、負荷集中，且運行合理時也可選用較大容量的變壓器。
最后必須指出：變壓器臺數(shù)和容量的最后確定，應結合變電所主接線方式作出技術經濟比較，擇優(yōu)而定。
2．電氣主接線方案的選擇
電氣主接線是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。其方式主要有單母線接線，雙母分段接線，雙母線接線，單母分段接線，一臺半斷路器接線；單元接線；橋型接線（內、外橋型接線）角型接線等。主接線的確定對電力系統(tǒng)的可靠性和經濟密切相關,并且對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。因此,必須正確合理確定主接線方案。對其要求主要有一下三個方面：
（1）可靠性
可靠性是指主接線能可靠工作，以保證對用戶不間斷的供電。不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護為此設備的故障對供電可靠性的影響，采用可靠性高的電氣設備可以簡化接線。衡量可靠性的客觀標準就是運行實踐。
（2）靈活性
主接線的靈活性要求：調度要求、檢修要求和擴建要求。
（3）經濟性
主接線在滿足可靠性與靈活性要求的前提下要做到經濟合理、減小占地面積、減少電能損耗、盡量節(jié)省投資。
3．短路電流的計算
在選電氣主接線時，為了比較各種接線方案或選定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施；選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況瞎的都能安全可靠的工作，同時又力求節(jié)約資金；在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離；在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據；接地裝置的設計，也需用短路電流。
4．室內外配電裝置設計
高壓配電裝置的設計必須根據電力系統(tǒng)條件,按照自然環(huán)境特點和運行檢修的要求,合理的制定布置方案和選用設備,并積極慎重地采用新布置,新設備和新材料,使設計技術先進,經濟合理,可靠運行,巡視方便。
5．防雷及接地系統(tǒng)設計
變電所的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產生的雷電波沿線路向變電所侵入，對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線，使所有設備都處于避雷針（線）的保護范圍之內，此外還應采取措施，防止雷擊避雷針時不致發(fā)生反擊。
三、結論
在新形勢下，城市變電站建筑設計發(fā)生了很大的變化。在提高效率、降低成本、保證電網安全、提高服務質量、節(jié)能降耗、環(huán)境友好等方面有顯著作用。綜上所述由于經濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)的崛起，供電技術的設計越來越全面、合理、系統(tǒng)。同時計算機技術，現(xiàn)代通訊和網絡技術的發(fā)展，為目前變電站的監(jiān)視、控制、保護和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術基礎。并且隨著電力技術高新化、復雜化的發(fā)展，電力系統(tǒng)從發(fā)電到供電的所有領域中，通過新技術的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個重要環(huán)節(jié)也同樣在新領域中得到了充分的發(fā)展。
參考文獻
[1] 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第三版)[M].中國電力出版社,2007.
[2] 劉吉來,瑞梅.高電壓技術[M].中國水利水電出版社，2004.
[3] 陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南[M].中國水利水電出版社,2003.
[4] 王錫凡.電力工程基礎[M].西安交大出版社，1998:334.
[5] 范錫普.發(fā)電廠電氣部分(第二版)[M]. 水利電力出版社,1995
[6] 導體和電器選擇設計技術規(guī)定SDGJ14-86.[M] 中國電力出版社,2005.
[7] 黃純華.發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料[M] .水利水電出版社.
[8] 傅知蘭. 電力系統(tǒng)電氣設備選擇與實用計算[M].中國電力出版社,2004.
[9] 發(fā)電廠變電所電氣接線和布置（上）西北電力設計院編[M].1984年09月第1版.
[10] 劉婭.110kV變電站部分電氣一次設計淺析[J].民營科技,2009,6:2,38.
[11] 劉玉文.電力系統(tǒng)電氣主接線基本要求及關鍵因素[J].廣東科技,2009,225(11)：157-158.
[12] 許素玲.淺析變電站綜合自動化系統(tǒng)[J].德宏師范高等?？茖W校報,2008,17(2):101-105.
[13] 李悅,顏繁明. 城市變電站建筑設計的發(fā)展趨勢[J].黑龍江科技息,2009,30:317.
[14] 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國電力出版社，2004.
[15] 劉笙.電氣工程基礎[M].科學出版社，2002.
[16] 王士政.電力工程類專題課程設計與畢業(yè)設計指導教程[M].中國水利水電出版社,2007.
[17] 黃益莊.變電站綜合自動化技術[M].中國電力出版社,2001.
[18] 劉玉梅.試論電氣主接線的設計問題[J].中國科技信息，2008,24(23):123,125.
[19] 弋東方.電氣設計手冊電氣一次部分[M].中國電力出版社,2002.
[20] 劉吉來，黃瑞梅.高電壓技術[M].中國水利水電出版社,2004.
畢 業(yè) 設 計(論文)
題 目 220kV 降壓變電所電氣一次
系統(tǒng)設計（220/110/35kV，
2/4/4 回出線）
院 系 電力工程系
專業(yè)班級 農電 08K2
學生姓名 劉景凱
指導教師 蘇海鋒
二○一二年六月
9
華北電力大學科技學院本科畢業(yè)設計（論文）
220kV 降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設計
（220/110/35kV，2/4/4 回出線）
摘要
電能是現(xiàn)代城市發(fā)展的主要能源和動力，隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步，社會生產和生 活對電能供應的質量和管理提出了越來越高的要求。城市供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。因此，設計和建造一個安全、經濟的變電所，是極為重要的。本變電所設計除了注重變電所設計的基本計算外，對于主接線的選擇與論證等都作了充分的說明，其主要內容包括：變電所主接線方案的選擇，進出線的選擇；變電所主變壓器臺數(shù)、容量和型式的確定；短路點的確定與短路電流的計算，電氣設備的選擇（斷路器，隔離開關，電壓互感器，電流 互感器，避雷器）；配電裝置設計和總平面布置；防雷保護與接地系統(tǒng)的設計。另外，繪 制了六張圖紙，包括：電氣主接線圖，電氣總平面布置圖，防雷與接地圖，配電裝置斷面圖各一張，電氣總平面布置圖斷面圖2-3張。圖紙規(guī)格與布圖規(guī)范都按照了電力系統(tǒng)相關的圖紙要求來進行繪制。
關鍵詞：變電所；電氣主接線；電氣設備；短路計算
A DESIGN OF ELETRIC SYSTEM
FOR 220kV TERMINAL TRANSFORMER SUBSTATION
Abstract
Electric energy is the main energy and dynamism of modern city development. With development and progress of modern civilization, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live. The core of city for supplying power is transformer. It is very important to design and build one safe and economical transformer substation. Besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation, the design make satisfying narration toward choice and argumentation of main connection. The main content of this design include the choice of main connection for transformer substation; the choice of pass in and out line; the certainty of number, capacitance and model for main transformer; the certainty of short circuit points and calculation of short circuit; the choice electric equipment(breaker, insulate switch, voltage mutual-inductance implement, current mutual-inductance implement, arrester); the design for distribution and disposal for chief plane; the design for lightning proof protection and earth system. In addition, drawing five blueprints include the main wiring diagram; the disposal drawing of electric plane; the drawing of lightning proof protection and earth system。Both the specification of drawing and the criterion of disposal is based on requirement of drawing to electric power system.
Key Words: Transformer substation; main connection; electric equipment; calculation of short circuit
Ⅱ
36
目錄
摘要 I
Abstract II
1前言 1
2 電氣主接線設計 2
2.1 主接線的設計原則 2
2.2 主接線設計的基本要求 2
2.2.1 主接線可靠性的要求 2
2.2.2 主接線靈活性的要求 2
2.2.3 主接線經濟性的要求 3
2.3 主接線方案的擬訂 3
2.4 主接線各方案的討論比較 6
2.5 主接線方案的初選擇 7
3 主變壓器的選擇與論證 8
3.1 概述 8
3.2 主變壓器選擇的一般原則與步驟 8
3.2.1 主變壓器臺數(shù)的確定原則 8
3.2.2 主變壓器形式的選擇原則 8
3.2.3 主變壓器容量的確定原則 10
3.3 主變壓器的計算與選擇 10
3.3.1 容量計算 10
3.3.2 變壓器型號的選擇 11
4 短路電流計算 12
4.1 短路點的選擇與各短路點的短路電流計算 12
4.2 網絡的等值變換與簡化 12
5 重要的電氣設備選擇 15
5.1 斷路器的選擇 15
5.1.1斷路器選擇原則與技術條件 15
5.1.2 斷路器型號的選擇及校驗 16
5.2 隔離開關的選擇 18
5.2.1 隔離開關的選擇原則及技術條件 18
5.2.2 隔離開關型號的選擇及校驗 18
5.3 導線的選擇 19
5.3.1 220kV側母線的選擇 19
5.3.2 110kV側母線的選擇 19
5.3.2 110kV側出線的選擇 20
5.3.3 35kV側母線的選擇 20
5.3.4 35kV側出線的選擇 20
5.3.5 站用變壓器的選擇 20
6 方案B 與方案D 的技術經濟比較 22
6.1 方案的總投資比較 22
6.2 最終方案的確定 22
7 其它電氣設備的選擇 23
7.1 熔斷器選擇 23
7.2 電流互感器的選擇 23
7.3 電壓互感器的選擇 23
7.4 避雷器的選擇 24
7.4.1 220kV側避雷器的選擇 24
7.4.2 110kV側避雷器的選擇 24
7.4.5 35kV避雷器的選擇 24
8 配電裝置的選擇 26
8.1 配電裝置的選擇要求與分類 26
8.2 配電裝置設計選擇 27
9 防雷保護設計 28
9.1 避雷針的作用 28
9.2 避雷針的設計 28
9.2.1 四支避雷針的保護范圍及計算公式 28
9.2.2 本所避雷針的設計過程 28
10 接地網的設計 30
10.1 設計說明 30
10.2 接地體的設計 30
10.3 典型接地體的接地電阻計算 30
10.4 接地網設計計算 31
結論 33
參考文獻 34
致謝 35
1前言
目前，我國城市電力網和農村電力網正進行大規(guī)模的改造，與此相應，城鄉(xiāng)變電所也正不斷的更新?lián)Q代。我國電力網的現(xiàn)實情況是常規(guī)變電所依然存在，小型變電所，微機監(jiān)測變電所，綜合自動化變電所相繼出現(xiàn)，并得到迅速的發(fā)展。然而，所有的變化發(fā)展都是根據變電設計的基本原理而來，因此對于變電設計基本原理的掌握是創(chuàng)新的根本。本畢業(yè)設計的內容為220kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設計，正是常見的常規(guī)變電所，并根據變電所設計的基本原理設計，務求掌握常規(guī)變電所的電氣一次系統(tǒng)的原理及設計過程。
2 電氣主接線設計
2.1 主接線的設計原則
變電站電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路、和斷路器等的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、配電的任務。它的設計，直接關系著全站電器設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟運行。主接線的設計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關技術經濟政策的前提下，力爭使其技術先進、經濟合理、安全可靠。對于6～220kV 電壓配電裝置的接線，一般分兩類：一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。應視電壓等級和出線回數(shù)，酌情選用。
2.2 主接線設計的基本要求
變電站的電氣主接線應根據該變電站所在電力系統(tǒng)中的地位，變電站的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。
2.2.1 主接線可靠性的要求
可靠性的工作是以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。評價主接線可靠性的標準：
（1）斷路器檢修時是否影響停電；
（2）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及
能否對重要用戶的供電；
（3）變電站全部停電的可能性。
2.2.2 主接線靈活性的要求
主接線的靈活性有以下幾個方面的要求：
（1）調度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路，調配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。
（2）檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。
（3）擴建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最少。
2.2.3 主接線經濟性的要求
在滿足技術要求的前提下，做到經濟合理。
（1）投資?。褐鹘泳€簡單，以節(jié)約斷路器、隔離開關等設備的投資；占地面積小：電氣主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地、架構、導線、絕緣子及安裝費用。
（2）電能損耗少：經濟選擇主變壓器型式、容量和臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。
2.3 主接線方案的擬訂
高壓側是2回出線，中壓側有7回出線，均可選擇線路變壓器組，單母分段帶旁路母線，橋型接線。低壓側有11回出線，可以采用單母線、單母分段、單母分段帶旁路和雙母線接線。在比較各種接線的優(yōu)缺點和適用范圍后，提出如下五種種方案：
方案A （圖2-1）220kV 高壓側：單母分段帶旁路母線；110kV中壓側，35kV低壓側：單母分段。
圖2-1,方案A電氣主接線圖
方案B（圖2-2）220kV 高壓側：內橋型接線；110 kV中壓側，35 kV低壓側：單母分段。
圖2-2，方案B電氣主接線圖
方案C（圖2-3） 220 kV高壓側：單元接線；110kV中壓側，35kV低壓側：單母線分段。
圖2-3 方案C電氣主接線圖
方案D（圖2-4） 220 kV高壓側：外橋接線；110 kV中壓側：單母分段帶旁路母線；35 kV低壓側：雙母線。
圖2-4，方案D 電氣主接線圖
方案E（圖2-5） 220 kV高壓側：內橋接線；110 kV中壓側，單母線分段；35 kV低壓側：單母線分段。
圖2-4 方案E電氣主接線圖
2.4 主接線各方案的討論比較
方案A：
220kV側：變電所經兩回線從系統(tǒng)獲得電源，采用單母分段帶旁路母線接線可以獲得很高的可靠性，任一母線或斷路器檢修均不會造成停電，任一母線、斷路器故障只會引起短時停電，任一進線故障不會造成停電。
但同時我們也注意到，該方案較后兩種方案多用了兩套斷路器和多臺隔離開關，這無疑增加了變電所的一次投資，而且在檢修時倒閘也十分的復雜，容易造成誤操作，從而引起事故。
110kV 和35kV 側：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個回路，使重要用戶有兩個電源供電。單母線分段接法可以提供單母線運行，各段并列運行，各段分列運行等運行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。任一母線發(fā)生故障時，繼電保護裝置可使分段斷路器跳閘，保證正確母線繼續(xù)運行。
當然這種接線也有它本身的缺點，那就是在檢修母線或斷路器時會造成停電，特別在夏季雷雨較多時，斷路器經常跳閘，因此要相應地增加斷路器的檢修次數(shù)，這使得這個問題更加突出。
方案B：
220kV側：采用內橋法接線。該接線形式所用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具有可觀的經濟效益。連接橋斷路器接在線路斷路器的內側。因此，線路的投入和切除比較方便。當線路發(fā)生故障時，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運行。但是當變壓器發(fā)生故障時，與該臺變壓器相連的兩臺斷路器都斷開，從而影響了一回未發(fā)生故障的運行。由于變壓器是少故障元件，一般不經常切換，因此，系統(tǒng)中應用內橋接線較多，以利于線路的運行操作。
110kV和35kV與方案A一致。
方案C：
220kV側：采用單元接線。優(yōu)點：接線簡單，開關設備少，節(jié)省投資，操作簡單。不過缺點也相當突出：任一元件發(fā)生故障或經行檢修時，整個單元需停止工作。
110kV與35kV側均采用單母線分段的方式。
方案D：
220kV側：采用外橋法接線。與內橋法一樣,該接線形式所用斷路器少，四個回路只需三個斷路器，具有可觀的經濟效益。當任一線路發(fā)生故障時，需同時動作與之相連的兩臺斷路器，從而影響一臺未發(fā)生故障的變壓器的運行。
但當任一臺變壓器故障或是檢修時，能快速的切除故障變壓器，不會造成對無故障變壓器的影響。因此，外橋接線只能用于線路短、檢修和故障少的線路中。此外，當電網有穿越性功率經過變電站時，也采用外橋接線。
110kV 側：采用單母分段帶旁路母線接線。該接線方法具有單母分段接線優(yōu)點的同時，可以在不中斷該回路供電的情況下檢修斷路器或母線，從而得到較高的可靠性.這樣就很好的解決了在雷雨季節(jié)斷路器頻繁跳閘而檢修次數(shù)增多引起系統(tǒng)可靠性降低的問題。但同時我們也看到：增加了一組母線和兩個隔離開關，從而增加了一次設備的投資。而且由于采用分段斷路器兼做旁路斷路器，雖然節(jié)約了投資，但在檢修斷路器或母線時，倒閘操作比較復雜，容易引起誤操作，造成事故。
35kV 側：采用雙母線接線優(yōu)點：供電可靠.通過兩組母線隔離開關的倒換操作，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供電，檢修任一回路母線的隔離開關時，只需斷開此隔離開關所屬的一條電路和與此隔離開關相連的該組母線，其他線路均可通過另一組母線繼續(xù)運行。調度靈活：各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化地需要;通過倒換操作可以組成各種運行方式，擴建方便。
缺點:增加一組母線和多個隔離開關，一定程度上增加一次投資。當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器,容易誤操作。
方案E
220kV側：采用內橋接線。110kV側采用單母線分段，35kV側采用單母線分段帶旁路母線的接線方式。此方案該接線方法具有單母分段接線優(yōu)點的同時，可以在不中斷該回路供電的情況下檢修斷路器或母線，從而得到較高的可靠性。
2.5 主接線方案的初選擇
通過分析原始資料，可以知道該變電站在系統(tǒng)中的地位較重要，年運行小時數(shù)較高。因此主接線要求有較高的可靠性和調度的靈活性。根據以上各個方案的初步經濟與技術性綜合比較，兼顧可靠性，靈活性,我選擇方案B與方案D，待選擇完電氣設備后再進行更詳盡的技術經濟比較來確定最終方案。
3 主變壓器的選擇與論證
3.1 概述
在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況，并根據電力系統(tǒng)5～10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經濟技術上的不合理。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網絡經濟運行的保證。
在生產上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據原始資料和設計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經濟性來選擇主變壓器。
選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。
3.2 主變壓器選擇的一般原則與步驟
3.2.1 主變壓器臺數(shù)的確定原則
由原始資料可知，我們本次所設計的變電所是220 kV降壓變電所，它是以220 kV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至110 kV 及35 kV 母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網瓦解，影響整個市區(qū)的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，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，同時增大了占用面積，和配電設備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，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。
3.2.2 主變壓器形式的選擇原則
1．主變壓器相數(shù)的選擇
當不受運輸條件限制時，在330 kV以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時，應根據原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。
2．繞組數(shù)的選擇
在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%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、分裂變以及普通三繞組變壓器。
自耦變壓器，它的短路阻抗較小，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，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。
由于自耦變壓器高壓側與中壓側有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護的裝設與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側的零序電流保護，應接于各側套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設計的變電所所需裝設兩臺變壓器并列運行。電網電壓波動范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺自耦變壓器的高、中壓側都需直接接地，這樣就會影響調度的靈活性和零序保護的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為±8%，故不選擇自耦變壓器。
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。
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。所以，本次設計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。
3．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，220 kV及以上網絡電壓應符合以下標準：
(1)樞紐變電所二次側母線的運行電壓控制水平應根據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1～1.3 倍，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±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%。由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調壓方式，才能滿足要求。
4．連接組別的選擇
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。
5． 容量比的選擇
由原始資料可知，110 kV中壓側為主要受功率繞組，而35 kV側主要用于所用電以及無功補償裝置，所以容量比選擇為：100/100/100。
6．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，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。
自然風冷卻一般只適用于小容量變壓器。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。
3.2.3 主變壓器容量的確定原則
（1）為了準確選擇主變的容量，要繪制變電站的年及日負荷曲線，并從該曲線得出變電站的年、日最高負荷和平均符合。
（2）主變容量的確定應根據電力系統(tǒng)5到10年發(fā)展規(guī)劃進行。
（3）變壓器最大負荷按下式確定：
PM ≥ K0 ∑ P
式中 K0 ——負荷同時系數(shù)；
∑ P ——按負荷等級統(tǒng)計的綜合用電負荷。
對于兩臺變壓器的變電站，其變壓器的容量可以按下式計算：S e =0.6PM
如此，當一臺變壓器停運，考慮變壓器的過負荷能力為40%，則可保證84%的負荷供電。
3.3 主變壓器的計算與選擇
3.3.1 容量計算
在《電力工程電氣設計手冊》可知：裝有兩臺及以上主變壓器的變電所中，當斷開一臺主變時，其余主變壓器的容量應能保證用戶的一級和二級負荷，其主變壓器容量應滿足“不應小于70%-80%的全部負荷”。已知110kV側最大負荷100MW，cos0.90 。35kV側最大負荷為32MW， cos0.90 ，由計算可知單臺主變的最大容量為(設負荷同時率為0.90)：
Sn = 0.6Smax = 0.6Pmax / cosΦ = 0.6 × (245 / 0.88 + 10 / 0.84) = 177.05(MVA)
3.3.2 變壓器型號的選擇
因為本次設計中有三個電壓等級，且當變壓器最小負荷側通過的容量大于主變容量的15%時，宜選用三繞組變壓器。所以本設計用三繞組變壓器，繞組排列順序為（由內向外）：35kV、110 kV、220 kV。
綜上所述： 主變壓器選用220KV三繞組有載調壓變壓器。
型 號:SFPSZ4-90000/220
容 量：90000kVA
空載損耗：121kW
空載電流：1.2%
阻抗電壓：高-中14%，高-低22%，中-低7%
調壓方式： 有載調壓
冷卻方式：強迫油循環(huán)水冷
容量比：100/100/100
4 短路電流計算
4.1 短路點的選擇與各短路點的短路電流計算
已知，選取100MVA 為基準容量，基準電壓為230kV，基準電流為0.251kA，基準電抗為529Ω，系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)，發(fā)生短路時，短路電流的周期分量在整個短路過程中不衰減。由原始資料可知：方案B與方案D的短路計算的系統(tǒng)化簡阻抗圖及各阻抗值，短路點均一樣系統(tǒng)短路電抗X* =U*/ I*=1/24=0.04
又由所選的變壓器參數(shù)阻抗電壓：14% (高-中)，22% (高-低)，7%（中-低）算得
U1=1 / 2[U(1-2)% +U(1-3)% - U(2-3)%]=14.5
U2=1 / 2[U(1-2)% +U(2-3)% - U(1-3)%]= -0.5
U3=1 / 2{U(1-3)% +U(2-3)% - U(1-2)%}=7.5
主變容量為90MVA，
標幺值： X1* = X1 / 100×( Sb /SN)= 0.161；
X 2* = X2 / 100×( Sb /SN)= -0.006；
X 3* = X3 / 100×( S b /SN)= 0.083。
因為 X 2* 小于零，所以在計算中取零。
4.2 網絡的等值變換與簡化
1）系統(tǒng)阻抗圖
圖4-1系統(tǒng)阻抗圖
2)因為兩主變壓器型號一樣，因此兩變壓器的中間點等電位，用導線連起來，其轉化圖如圖
圖4-2 系統(tǒng)阻抗簡化圖
（1） 當 d1 點短路時：Id1*= 1/0.04=25
I b = Sb/U b1 =100/（ ×115）=0.251(kA)
I" d1 =I″d1*×Ib =24×0.251= 6.275(kA)
I∞= I " d1 =6.275(kA)
ich= 2 Kch× I" d1=15.974(kA)
（110kv及以上網絡Kch取1.8）
S ∞= Ub1×I∞=2499.782(MVA)
其中，Id:短路電流周期分量有效值；
I"d：起始次暫態(tài)電流 ；
I ∞：t=∞時的穩(wěn)態(tài)電流；
S ∞：短路容量。
(2) 當d2短路時：I" d2 *=1/X d2*=1/(0.04+0.0805)=8.299(kA)
I b =S b / U b2=100/( ×115)=0.052(kA)
I" d2= I" d2 *×I b =4.149(kA)
I∞= I " d2 =4.149(kA)
ich= 2 Kch× I" d2=10.562(kA)
S2∞= U b2×I∞=884.029(MVA)
(3) 當d3點短路時：I" d2 *=1/X d2*=1/(0.04+0.0805+0.0415)=6.173 (kA)
I b =S b / U b3=100/( ×36.75)=1.571 (kA)
I" d3= I" d3 *×I b =9.698(kA)
I∞= I " d3 =9.698(kA)
ich= 2.55×25.4=24.687(kA)
S3∞=U b3×I∞=617.306 (MVA)
5 重要的電氣設備選擇
5.1 斷路器的選擇
5.1.1斷路器選擇原則與技術條件
在各種電壓等級的變電站的設計中，斷路器是最為重要的電氣設備。高壓斷路器的工作最為頻繁，地位最為關鍵，結構最為復雜。在電力系統(tǒng)運行中，對斷路器的要求是比較高的，不但要求其在正常工作條件下有足夠的接通和開斷負荷電流的能力，而且要求其在短路條件下，對短路電流有足夠的遮斷能力。
高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設備或線路接入電或退出運行，起著控制作用；當設備或電路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。高壓斷路器是開關電器中最為完善的一種設備。其最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。
按照斷路器采用的滅弧介質和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等。
斷路器型式的選擇，除應滿足各項技術條件和環(huán)境外，還應考慮便于施工調試和維護，并以技術經濟比較后確認。
目前國產的高壓斷路器在110kV主要是少油斷路器。斷路器選擇的具體技術條件簡述如下：由于高壓斷路器沒有持續(xù)過載的能力， 其額定電流取最大工作持續(xù)工作電流I gmax 。
1）電壓：U i （電網工作電壓） ≤ Un 。
2）電流： I gmax （最大持續(xù)工作電流） ≤ In 。
由于高壓斷路器沒有持續(xù)過載的能力， 其額定電流取最大工作持續(xù)工作電流Igmax。
3）開斷電流（或開斷容量） Idgt≦I kd（或 Sdgt≦Skd ）
式中 Idgt — 斷路器實際開斷時間 t 秒的短路電流周期分量；
Ikd — 斷路器的開斷路器額定開斷容量；
Sdgt— 斷路器 t 秒的開斷容量。
斷路器的實際開斷時間t為繼電保護主保護動作時間與斷路器固有分閘時間之和。固有分閘時間查閱《發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料》表 5-25～5-29。
4）動穩(wěn)定：ich ≤ imax
式中 ich ——三相短路電流沖擊值；
imax ——斷路器極限通過電流峰值。
5） 熱穩(wěn)定： I2t ·t≥ Ix2tdz
式中 I2 —— 穩(wěn)態(tài)三相短路電流；
tdz —— 短路電流發(fā)熱等值時間；
It —— 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流。
其中 tdz = tz +0.05? ''，由β〞=I〞∕I∞和短路電流計算時間t。
從《發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料》圖 5-1 中查出短路電流周期分量等值時間 tz，從而算出 tdz。
根據《電力設備過電壓保護設計技術規(guī)程》規(guī)定：在中性點直接接地的電網中，操作110kV 空載線路時，使用少油斷路器不超過2.8。
5.1.2 斷路器型號的選擇及校驗
（1）電壓選擇：
220kV側：U N 3 U N ≥Ug=220kV；
110 kV側：U N 3 U N ≥Ug=110kV；
35 kV側：U N U N≥ Ug=35kV。
（2）電流選擇：I N ≥ I max = P max∕（U g cosΦ）
220kV 側： I e≥ I max =247.998A；
110 kV側： I e ≥ I max = 408.227A；
35 kV側： I e≥ I max =586.515A。
（3）開斷電流：
220kV側： I kd≥ Idt=6.275kA S kd≥ Sd= 12499.782MVA；
110 kV側：I kd≥ Idt=4.149kA S kd≥ Sd= 884.029MVA；
35 kV側：I kd≥ Idt=9.6981kA S kd≥ Sd= 617.306MVA。
（4）最大短路沖擊電流：
220kV側： I max≥ ich=15.974kA；
110kV側： I max≥ ich=10.562kA；
35kV側： I max≥ ich=24.687kA。
根據以上數(shù)據，選定斷路器如下：
1）220kV側 選定為 SW4-220.各項技術數(shù)據如下：
額定電壓：220kV 額定電流：1250A；
額定開斷電流：31.5kA 極限通過電流（峰值）：80kA；
額定開斷容量：7000MVA 熱穩(wěn)定電流（5s有效值）：31.5kA。
2）110kV側 選定為SW3-110各項技術數(shù)據如下：
額定電壓：110kV 額定電流：1000A；
額定開斷電流：15.8kA 極限通過電流（峰值）：41kA；
額定開斷容量：1200MVA 熱穩(wěn)定電流（5s有效值）：15.8kA。
3）35kV側 選定為SW2-35各項技術數(shù)據如下：
額定電壓：35kV 額定電流：1500A；
額定開斷電流：24.8kA 極限通過電流（峰值）：63.4kA；
額定開斷容量：500MVA 熱穩(wěn)定電流（5s有效值）：24.8kA。
校驗：
1）滿足動穩(wěn)定，即 ich < Imax；
2）滿足熱穩(wěn)定，即I2t ·t≥ Ix2tdz￡；
其中 tdz=tz+0.05β ''。
（1）220kV側
ich=15.974kA imax=80kA ich
收藏