220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計（負(fù)荷 唐冉

220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計（負(fù)荷 唐冉,220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計（負(fù)荷,唐冉,kv,變電站,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計,負(fù)荷 華 北 電 力 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）附 件 外 文 文 獻(xiàn) 翻 譯 學(xué) 號： 071902010126 姓 名： 唐冉 所在系別： 電力工程系 專業(yè)班級： 電氣07K6 指導(dǎo)教師： 劉英培 原文標(biāo)題： Challenges on Integrating Renewables into the Chilean Grid 2011年 2 月 28 日 新能源入智利電網(wǎng)的挑戰(zhàn) 原文出處及作者：2010年關(guān)于電網(wǎng)技術(shù)的國際會議，塞巴斯蒂安、羅德里格等 摘要 智利電力法給電能交易者提出了一個任務(wù)，從2010年到2014年，確保最少5%的電交易來自新能源。2015年后，這個任務(wù)會以每年0.5%的速度增長直到2024年達(dá)到10%。為了實(shí)現(xiàn)對新能源的有效利用，我們必須解決幾個挑戰(zhàn)。其中之一是對于新發(fā)電機(jī)的入網(wǎng)的自然障礙，這種障礙來自于輸電網(wǎng)的輻射特點(diǎn)。過去，這些系統(tǒng)已經(jīng)針對傳統(tǒng)電機(jī)和需求進(jìn)行了極大地發(fā)展和經(jīng)濟(jì)性的調(diào)整。國際經(jīng)驗(yàn)告訴我們，為了允許新能源入網(wǎng)，電網(wǎng)運(yùn)行和發(fā)展需要更智能。在智利，顯著地變化已經(jīng)在電網(wǎng)規(guī)劃和電價指定上發(fā)生了，這也是這篇論文試圖闡述的。雖然新風(fēng)場可以在1.5年內(nèi)建立，但是輸電設(shè)施卻需要3到6年來完成建設(shè)。在這個框架下，為了廣泛地建設(shè)和發(fā)展新的電網(wǎng)，考慮到人們和環(huán)境的接受能力，我們需要一種能提供為最小化新發(fā)電源特別是新能源入網(wǎng)瓶頸的管理性信號長遠(yuǎn)眼光。從電價指定角度講，風(fēng)場強(qiáng)迫了大輸電線路的規(guī)劃，但是給了管制性安排的情況下，由于低設(shè)備利用率，風(fēng)場只能在輸電網(wǎng)費(fèi)用上參與了一小部分。另外，輸電網(wǎng)規(guī)劃有不確定性，通過考慮不同情況，預(yù)期投資的觀念變得更加嚴(yán)峻。 關(guān)鍵詞：新能源，輸電網(wǎng)規(guī)劃，電能規(guī)約，風(fēng)能。 1介紹 智利有兩條主互聯(lián)電網(wǎng)：sing(北互聯(lián)網(wǎng))和sic（中心互聯(lián)網(wǎng)），沿北到南有接近2600km。Sic發(fā)電源集合傳統(tǒng)上由大水電和主要是燃煤和燃燒天然氣的熱電廠構(gòu)成。Sing則是由煤電，天然氣和柴油組成的100%的熱電。 依據(jù)世界趨勢，最近關(guān)于電能安全和低碳排放記錄的事件已經(jīng)把新能源引入了公共討論的中心，在智利，能源政策是在三個原則的基礎(chǔ)上構(gòu)建的：供給安全，經(jīng)濟(jì)效率和社會環(huán)境 持續(xù)性。 盡管智利的排放在全世界的溫室氣體排放中只占很小的部分，但是人們逐漸的意識到大水電和化石燃料電廠的影響。NGO已經(jīng)觀察并反對了帶有那些特點(diǎn)的，由在自由能源市場中私人投資者驅(qū)使的項目，這引起了在市通過能源供給功效和安全穩(wěn)定性還是通過持續(xù)性來平衡經(jīng)濟(jì)增長之間的討論。 智利法律確定了NCRE作為連入電網(wǎng)的非傳統(tǒng)能量源來發(fā)電。這些源包括風(fēng)能，地?zé)崮埽柲?，生物質(zhì)能，潮汐能，廢能發(fā)電和能達(dá)到20MW的小水電。 我們在這篇論文里分析了NCRE入智利電網(wǎng)的影響，確定了為發(fā)展新能源項目那些私人投資者所面對的主要挑戰(zhàn)，討論了輸電網(wǎng)規(guī)劃問題，和為了促進(jìn)NCRE入網(wǎng)和容許智利能源市場持續(xù)穩(wěn)定增長那些管理者所將要考慮的管理性信號。 2智利電力市場的發(fā)展 1982年電力法出臺之后，智利成為世界上最早開始在電力工業(yè)界解除管制并推進(jìn)私有化的國家。智利的電力市場在生產(chǎn)電能和分配電能的公司上被重組，在二十世紀(jì)80年代末，成功地實(shí)現(xiàn)了私有化。在1993年主電能傳輸公司也在私人占有下成立。 智利電力市場包括生產(chǎn)電能，傳輸電能，分配電能三個部分。根據(jù)這項法律，發(fā)電方面被定義成自由投資的競爭性市場，與此同時，輸電和配電部分則以壟斷性質(zhì)的活動為特點(diǎn)，并也因此，在這個部分中運(yùn)行的公司要繳納電稅。為爭取給用戶供電，代理人在發(fā)電市場中競爭，這個市場是由SRMC聯(lián)合電力系統(tǒng)分派部門運(yùn)行的，由電網(wǎng)管理者（即CDEC）協(xié)調(diào)的。為了電網(wǎng)發(fā)展而進(jìn)行的競爭是為了贏得對最經(jīng)濟(jì)發(fā)電和輸電技術(shù)的人需求增長。 在2004年三月，電力法進(jìn)行了修訂，這次在輸電網(wǎng)定電價和擴(kuò)張方面引入了顯著地變化。此外，在2005年5月，這項法律再一次被修改，為了進(jìn)一步優(yōu)化電力市場，規(guī)定了應(yīng)用于生產(chǎn)電能和分配電能的公司的合約中的長期電價，引入了能源合約自動競價機(jī)制。 預(yù)計電力需求會伴隨智利經(jīng)濟(jì)增長而持續(xù)增長。圖1呈現(xiàn)出了SING和SIC負(fù)荷增長（歷史和預(yù)計的），安裝容量和來源，和主要的地理和人口統(tǒng)計數(shù)字。對應(yīng)智利能源管理機(jī)構(gòu)CNE的規(guī)劃的2010—2020年的需求預(yù)報。 智利的主要互聯(lián)系統(tǒng) 北部的互聯(lián)系統(tǒng)（SING） 1999-2008年的平均負(fù)荷增長率 7.2% 期望年負(fù)荷增長率 5.3% 現(xiàn)有容量/最大需求 3，610/1，816MW 規(guī)定的/非規(guī)定的用戶 10%/90% 水電/火電 1%/99% 長度 600km 人口 6% 中心互聯(lián)系統(tǒng)（SIC） 1999-2008年的平均負(fù)荷增長率 5.1% 期望年負(fù)荷增長率 5.3% 現(xiàn)有容量/最大需求 11,290/6,240MW 規(guī)定的/非規(guī)定的用戶 65%/35% 水電/火電 60%/40% 長度 1,800km 人口 93% 2009年九月數(shù)據(jù) 圖1：SING和SIC主要電力系統(tǒng)數(shù)據(jù) 08年，為了鼓勵新能源進(jìn)入電力市場，智利電力法提出了一個變化，這樣，從2010搭配2014年，那些從電網(wǎng)取電并供給電價受管和非受管的用戶的點(diǎn)了交易者，必須保證每月最少有5%的電力交易來自新能源，這部分或者是自產(chǎn)的或者是從其他發(fā)電商那里購買的。2015年后，這個任務(wù)會每年增長0.5%直到2024年達(dá)到10%。 為了達(dá)到NCER法律的要求，我們可以預(yù)見在今后的若干年中在新能源電廠上會有相當(dāng)大的投資。表1呈現(xiàn)了呈給國家環(huán)境影響力評估系統(tǒng)的NCRE發(fā)電計劃。風(fēng)電有著最高的發(fā)電突破，盡管由于低預(yù)期電廠設(shè)備利用率。這種電能形式貢獻(xiàn)還很小。(在25%-30%左右) NCER的發(fā)電項目（MW） 項目狀況 風(fēng)能 小水電 地?zé)崮? 生物質(zhì)能 現(xiàn)有項目 已被認(rèn)可的 210 100 0 10 正在質(zhì)檢的 950 150 0 73 已宣布項目 沒有提交的 850 200 100 0 表1：智利NCRE的項目 圖2顯示了考慮了NCRE貢獻(xiàn)之后SIC預(yù)期的需求增長和裝機(jī)容量 3.新能源入網(wǎng)整合 為了有效實(shí)現(xiàn)新能源入輸電網(wǎng)，我們需要解決幾個問題，其中之一就是裝入新發(fā)電機(jī)的存在的自然屏障。它們是產(chǎn)生自智利輸電系統(tǒng)的輻射特點(diǎn)的。在過去，這些系統(tǒng)已經(jīng)針對傳統(tǒng)電機(jī)和需求進(jìn)行了極大地發(fā)展和經(jīng)濟(jì)性地調(diào)整。但是，也有些地區(qū)，比如在風(fēng)能潛力巨大的SIC北部，輸電網(wǎng)規(guī)劃也許由于容量限制而被需要，就是說，即使能量貢獻(xiàn)很小，還是要轉(zhuǎn)移風(fēng)電注入峰值。 在智利，為了包括每一個電力市場代理人的參與，輸電規(guī)劃和電價指定在2004年被修改成了一個聯(lián)合且被管制的系統(tǒng)。從那時起，在電網(wǎng)規(guī)劃和定價上產(chǎn)生了很大的挑戰(zhàn)。3個輸電環(huán)節(jié)被法律確定：主干輸電線路，支路，和附加系統(tǒng)。主干系統(tǒng)設(shè)備是那些為電力市場競爭的主要部分而且被那些經(jīng)濟(jì)高效的為供給全部需求而設(shè)置的220KV以上的設(shè)備所整合。附加系統(tǒng)設(shè)備是那些專門為或者電價非受管的用戶或者鏈接電廠到系統(tǒng)所設(shè)置的設(shè)備。 在電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃方面，在代表市場代理人們（發(fā)電方，輸電公司，大型用戶和管理者）的多方委員會的引導(dǎo)下，每四年我們要進(jìn)行一次長期主干輸電網(wǎng)規(guī)劃，它制定了，一個以管理者提供的發(fā)電廠規(guī)劃概觀為基礎(chǔ)的，輸電設(shè)備加強(qiáng)和新裝的計劃。于是，每年系統(tǒng)運(yùn)行者CDEC必須根據(jù)當(dāng)前市場條件，特別是需求和有效的發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，通過一個包括了所有代理人的磋商環(huán)節(jié)，進(jìn)行對主干輸電網(wǎng)規(guī)劃的修訂。然后CDEC將對應(yīng)的主干輸電網(wǎng)計劃推薦給了CNE之后CNE有30天放出伴隨必須在之后12月投入建設(shè)的計劃的主干系統(tǒng)的規(guī)劃方案。 雖然新風(fēng)廠可以在18個月內(nèi)建立，但是輸電設(shè)施卻需要42個月來完成建設(shè)，包括道路權(quán)利協(xié)商，環(huán)境影響研究和建設(shè)。 為了更快地給電網(wǎng)使用者釋放新輸電容量，國際經(jīng)驗(yàn)顯示當(dāng)前的電網(wǎng)運(yùn)行和擴(kuò)展的指導(dǎo)思想應(yīng)該極大向智能的概念，技術(shù)（特殊保護(hù)方案，協(xié)調(diào)的電壓控制技術(shù)，大區(qū)域監(jiān)控和控制系統(tǒng)，高級的動態(tài)安全評估技術(shù)和需求管理）和為實(shí)現(xiàn)新能源以即時技術(shù)鏈接而進(jìn)行的實(shí)踐。比如：預(yù)計2020年將在英國建成的連接有30GW風(fēng)能的大電網(wǎng)已經(jīng)引發(fā)了很多進(jìn)程上的回顧，包括各種方面如技術(shù)上的，商業(yè)上的和規(guī)定性框架結(jié)構(gòu)：輸電途徑，spss,RPI-X規(guī)定，預(yù)期投資提案，和輸電網(wǎng)收費(fèi)計劃。特別是在決定論的sqss的回顧上，比如，從1950年就開始使用的，N-K法則的最佳應(yīng)用。 4新能源入網(wǎng)帶來的影響 NCRE的整合代表了對被傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)所主導(dǎo)的電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。特別是，由于間斷性和電能注入的不確定性，大規(guī)模風(fēng)電對于長距離輻射型的輸電網(wǎng)意味著一個巨大沖擊。諸如電壓穩(wěn)定性控制和針對頻率控制的電能儲備等運(yùn)行方面會成為系統(tǒng)運(yùn)行者的主要課題。 變電所一次系統(tǒng)設(shè)計 1引言 變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)中線路的連接點(diǎn)，起著變換電壓、交換和匯集分配電能控制電力流向、調(diào)整電壓的作用。與此同時變電所在確保工廠正常供電中起到關(guān)鍵性作用。如果工廠電能供應(yīng)突然中斷，就會對工業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的不良后果，甚至可能發(fā)生重大的設(shè)備損壞或人員傷亡事故。因此，變電所保證工廠正常有序地供電，具有十分重要的意義[1]。隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用電負(fù)荷大幅增長，因此在市內(nèi)的中心地帶建設(shè)220 kV變電所是完全必要的。城市220 kV戶內(nèi)變電所作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，將在城網(wǎng)建設(shè)中有著廣闊的發(fā)展前景。我們的設(shè)計理念應(yīng)該重點(diǎn)放在如何把城市變電所很好地融入于整個城市的周圍環(huán)境中。以適應(yīng)城市發(fā)展的需要及環(huán)保要求。220kV變電站的建設(shè)和系統(tǒng)設(shè)計十分重要。首先需要選擇可靠性高的設(shè)備，通過優(yōu)化設(shè)計，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行[2]。 由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力網(wǎng)絡(luò)的容量增大，電力等級的提高，綜合自動化水平的需求，使變電所設(shè)計問題變的越來越復(fù)雜。除了常規(guī)變電所之外，還出現(xiàn)了微機(jī)變電所，綜合自動化變電所，小型變電所和無人值班變電所等[3]。當(dāng)前，隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造工作的開展，對變電所也提出了更新更高的要求[4]。 近日，國內(nèi)第一座220kV新建智能變電站―西涇變電站在江蘇無錫竣工投產(chǎn)，其智能系統(tǒng)由國電南京自動化股份有限公司提供支持。220kV西涇智能變電站采用了先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，綜合運(yùn)用智能傳感、網(wǎng)絡(luò)通信、實(shí)時監(jiān)測、專家系統(tǒng)等技術(shù)，將傳統(tǒng)意義上的設(shè)備智能化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自我感知、判別和智能化決策，創(chuàng)造了智能變電站建設(shè)的諸多第一。 結(jié)合我國電力現(xiàn)狀，為國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活供給充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價的電能，優(yōu)化發(fā)展變電站，規(guī)劃以220kV、110kV、10kV電壓等級設(shè)計變電站。從我國目前部分地區(qū)用電發(fā)展趨勢來看，新建變電站應(yīng)充分體現(xiàn)出安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性[5]。在此我為了滿足某地區(qū)的要點(diǎn)需要，提高電能質(zhì)量。我擬建一座220kV降壓變電站。 2變電所設(shè)計現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2.1變電所綜合自動化技術(shù)現(xiàn)狀與前景 2.1.1 變電所綜合自動化概念 所謂變電所綜合自動化是將變電所的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等) 經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，現(xiàn)代電子技術(shù)，通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對全變電所的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動監(jiān)視測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能，其系統(tǒng)就是利用多臺微型計算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動化系統(tǒng)代替常規(guī)的測量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏，中央信號系統(tǒng)和遠(yuǎn)動屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷[6]。 2.1.2 變電所綜合自動化技術(shù)現(xiàn)狀 變電所綜合自動化的發(fā)展歷程按時間順序可將變電所自動化系統(tǒng)的發(fā)展歷程分成三個階段： 第一階段 面向功能設(shè)計的集中式RT U 加常規(guī)保護(hù)模式( 始于20 世紀(jì)80 年代)。 第二階段 面向功能設(shè)計的分布式測控裝置加微機(jī)保護(hù)模式( 始于20 世紀(jì)90 年代)。第三階段 面向間隔、對象設(shè)計的分層分布式結(jié)構(gòu)模式( 始于20 世紀(jì)90 年代末期)是當(dāng)前最為普遍的一種模式[7]。 近幾年來， 隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展， 變電站綜合自動化技術(shù)取得了長足的進(jìn)展。如今，變電所綜合自動化技術(shù)已成為當(dāng)前我國電力工業(yè)推行技術(shù)進(jìn)步的重點(diǎn)之一。利用該技術(shù)開發(fā)的變電所綜合自動化系統(tǒng)也已成為變電所運(yùn)行的主要設(shè)施之一[8]。 2.1.3變電所綜合自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢 高度集成化。新型的大規(guī)模集成電路進(jìn)一步應(yīng)用在保護(hù)和測控裝置上，將使電路板更加小型化、集成化, 裝置通信、數(shù)據(jù)存儲及處理能力更強(qiáng)?？蓪⒖刂?、保護(hù)、故障錄波、事件記錄和運(yùn)行支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理等功能，通過模塊化設(shè)計集成在一個裝置內(nèi)；間隔內(nèi)部、間隔之間以及間隔層與站控層間的通信可統(tǒng)一用一層網(wǎng)即光纖以太 網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。 高度數(shù)字化。智能開關(guān)設(shè)備、光電式電壓互感器和電流互感器、智能電子裝置( IED) 等的研發(fā)，智能化一次設(shè)備的數(shù)字化傳感器、數(shù)字化控制回路將逐漸取代傳統(tǒng)的一次回路，數(shù)字信號將完全取代模擬信號。站控層、間隔層、過程層最終將用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)連接起來，并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)[9]。 2.2無人值班變電所 2.2.1無人值班變電所定義 無人值班變電所是指無固定值班人員在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行日常監(jiān)視與操作的變電所。對變電所的操作和監(jiān)視是由遠(yuǎn)方調(diào)度( 控制) 中心來完成。變電所自動化系統(tǒng)是無人值班變電所可靠的技術(shù)支撐和物質(zhì)基礎(chǔ)。無人值班變電所相對有人值班變電所而言，其自動化系統(tǒng)有它自身的特點(diǎn)和要求，而且自動化系統(tǒng)可以通過多種不同的模式來構(gòu)成。不同模式實(shí)現(xiàn)的無人值班變電所在設(shè)計方法、硬件配置、變電所保護(hù)、控制測量以及遠(yuǎn)動等方面的協(xié)調(diào)配合都存在較大差異。 2.2.2無人值班變電所運(yùn)行現(xiàn)狀 無人值班變電所由于牽涉到防水、防盜、防泄漏等問題，無法實(shí)現(xiàn)完全無人化管理，通常都有門衛(wèi)等留守人員。 在執(zhí)行遠(yuǎn)方遙控操作后，上傳遙信信號只能反映繼電器和轉(zhuǎn)換接點(diǎn)的動作情況， 不能完全反映現(xiàn)場隔離開關(guān)等一次設(shè)備的合、分閘是否到位，是否有放電等。在執(zhí)行遙控操作時，操作隊人員通常要到現(xiàn)場核實(shí)一次設(shè)備的實(shí)際位置。 在發(fā)生事故后，只能靠自動化系統(tǒng)的SOE ( 事件記錄順序) 進(jìn)行事故分析，但SOE 只反映繼電器和轉(zhuǎn)換接點(diǎn)的分、合。 操作隊必須對無人值班變電所設(shè)備進(jìn)行巡視、檢查和測溫，以保證其正常運(yùn)行。但隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展， 各操作隊的轄區(qū)電所越來越多( 如：開發(fā)區(qū)操作隊管轄220 kV 變電所3 座、66 kV 變電所12 座) ，尤其是在防臺、防汛等季節(jié)性大檢查時，巡視時間密集、范圍廣，難免發(fā)生個別遺漏現(xiàn)象。在出現(xiàn)暴雨、冰雹等特殊天氣，由于道路、交通等因素，操作隊人員也無法及時到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備巡檢和職守[10]。 2.2.3無人值班變電所設(shè)計 無人值班變電站選點(diǎn)時應(yīng)選擇靠近城區(qū)的終端變電站和高壓側(cè)電源進(jìn)出線比較少的聯(lián)絡(luò)變電站，變電站一次接線的設(shè)計要盡量簡化。出于無人值班變電站正常運(yùn)行時無人到現(xiàn)場監(jiān)控運(yùn)行，因此變電站的一次設(shè)備應(yīng)選用質(zhì)量可靠、檢修周期長的無汕化設(shè)備。無人值班變電站的監(jiān)控與保護(hù)應(yīng)選用綜合自動化設(shè)備。應(yīng)盡童避免在無人值守變電站進(jìn)行同期操作。合理選擇二次監(jiān)控保護(hù)方式和設(shè)備。合理選擇通信方式和遠(yuǎn)動通道。要做好防盜防火措施。無人值班變電站內(nèi)后臺機(jī)應(yīng)具有完善的管理、控制功能。 總之設(shè)計無人值班變電站要正確選點(diǎn)，要選擇安全可靠的一、二次設(shè)備和控制方式，盡量使變電站的一次及二次部分簡單、清晰，便于運(yùn)行。還要有科學(xué)的管理制度，這樣才能促進(jìn)無人值班變電站這一技術(shù)的發(fā)展， 為確保整個電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的保證[11]。 2.2.4遙視技術(shù)原理 變電站遙視系統(tǒng)主要是把變電站現(xiàn)場的監(jiān)視圖像、聲音、報警信號和各種設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，采用圖像編解碼壓縮技術(shù)和傳輸技術(shù)，集設(shè)備監(jiān)控、圖像采集、閉路監(jiān)視、圖像監(jiān)視預(yù)報聯(lián)動和視頻圖像等功能于一體。并具有高度的可靠性和工作的連續(xù)性，可以24 h 連續(xù)監(jiān)控數(shù)十個變電站和進(jìn)行1~ 16 個畫面任意分割。 遙視系統(tǒng)由多個遠(yuǎn)程現(xiàn)場和一個監(jiān)控中心組成，在遠(yuǎn)程現(xiàn)場和監(jiān)控中心之間通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。在每個現(xiàn)場均有若干攝像機(jī)。攝像機(jī)的鏡頭、云臺可控，并可加若干傳感器、警燈、警號等外圍設(shè)備。在監(jiān)控中心可以任意監(jiān)視各個現(xiàn)場，并收集各現(xiàn)場的報警信息監(jiān)控中心由中心機(jī)房內(nèi)部的多媒體監(jiān)控主機(jī)和機(jī)房以外的網(wǎng)絡(luò)分控計算機(jī)組成。系統(tǒng)可以隨時方便、即時地檢索、回收記錄存貯的圖像，如可按時間、地點(diǎn)( 鏡頭) 或圖像文件進(jìn)行檢索和回放[12]。 3變電站設(shè)計的原則 3.1變電站設(shè)計原則分析 在城市電網(wǎng)建設(shè)中，首先應(yīng)當(dāng)解決的是城市變電站的建設(shè)問題[13]。建設(shè)城市變電站應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則是： 1）足夠的變電容量以滿足供電區(qū)域內(nèi)中長期規(guī)劃預(yù)測的負(fù)荷要求。 2）結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備體積小，占地面積小。 3）自動化程度高，通信誤碼率低，可靠性高。 4）可靠靈活的主接線方式。 5）主設(shè)備技術(shù)性能優(yōu)越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低。 根據(jù)以上原則，選擇220kV作為城市電源點(diǎn)，可以充分發(fā)揮容量大、通道省、占地少、投資相對經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。因此，220kV城市變電站是解決城市供電矛盾的一個有效措施，同時也將是今后城市電力系統(tǒng)發(fā)展的一個方向[14]。 4結(jié)語 目前，220kV變電站的設(shè)計技術(shù)已經(jīng)比較成熟和常規(guī)化，設(shè)備的生產(chǎn)與設(shè)計達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化。這就為變電站模塊化設(shè)計提供了基本的條件。所謂模塊化設(shè)計思路，就是將變電站初步設(shè)計工程分成幾個相對功能獨(dú)立的模塊，按照變電站的具體情況采用一定的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)程，將各個模塊加以組合，以使變電站達(dá)到理想狀態(tài)[15]。本次畢業(yè)設(shè)計將是對我四年來學(xué)習(xí)的一次綜合測試。需要靈活熟練的運(yùn)用學(xué)過的知識，能夠很好的利用文獻(xiàn)知識，養(yǎng)成良好的自學(xué)能力。同時通過這次設(shè)計實(shí)踐工作，會使我學(xué)到許多書本上沒有的東西，掌握發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計的過程。這將是對所學(xué)知識進(jìn)行的一次實(shí)踐，使電氣專業(yè)知識得到鞏固和加深，逐步提高解決問題的能力。 參考文獻(xiàn) [1]王超， 嚴(yán)敏， 王凡， 唐培康，胡月丹，徐橋安．降壓變電所電氣設(shè)計[J] ．上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報，2005，33(1)：38-44． [2]趙敏．城市220 kV戶內(nèi)變電所設(shè)計的特點(diǎn)．遼寧電力勘測設(shè)計院，2004 ． [3] Wang Fangdong, Lin Han．Substation Optimization Planning Based on the Improved Orientation Strategy of Voronoi Diagram．Fujian Electric Power Company ． [4]GU Li_jing~1，CHENG Li_bo~2，WANG Zhi_jun~3 ．Study on non-attended electrical transform station in the countryside．2005． [5]甘瓊山．變電所電氣主接線可靠性評估方法探析．科技縱橫．2003． [6]劉艷華，李瑩琨．淺析變電所綜合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐．黑龍江科技信息科技論壇．2010 ． [7]趙曉東，孫元，于秋玲．變電所綜合自動化技術(shù)現(xiàn)狀與前景．供用電．2006，23(4)：25-28 [8]周慶文．遙視系統(tǒng)在無人值班變電所的應(yīng)用．農(nóng)村電工．2007 ． [9]陳月娥．有關(guān)22O kV變電站設(shè)計思路的分析．電力建設(shè)專欄．2008 ． [10]張宏陽．淺談220k V變電站設(shè)計思路及實(shí)踐．科技資訊．2009，(18) ，127-128 [11]韓紅梅．無人值守變電站設(shè)計的一些看法．廣西電力建設(shè)科技信息．2005，(2)：38-41 [12]潘鵬飛，王 旭，唐宏丹．無人值班變電所的遙視技術(shù)．東北電力技術(shù)．2007，(3)：51-53 [13]張軍肖，李建剛．220kV變電所土建的實(shí)用環(huán)保設(shè)計．環(huán)境科學(xué)．2008 ． [14]李逢良．對220kV變電所設(shè)計中幾個問題的分析．湖南電力技術(shù)．1991，(4)：40-45 [15] Chen Chang，zhen Shan Yuan ，Chen Weibiao．Optimizing Design Scheme of 220kV Out—door Type Substation．Guangzhou Electric Power Design Institute． 華北電力大學(xué)科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 所在院系 電力工程系 專業(yè)班號 電氣07k6 學(xué)生姓名 唐冉 指導(dǎo)教師簽名 審批人簽字 畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計（負(fù)荷 160MW，出線2+6+16） 2011年 2 月 22 日 一、畢業(yè)設(shè)計(論文)主要內(nèi)容 1.主變壓器容量、型號和臺數(shù)的選擇； 2.電氣主接線設(shè)計； 3.短路電流計算； 4.電氣設(shè)備選擇； 5.屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計； 6.防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計； 7. 總平面布置。 二、基本要求 1.根據(jù)原始資料選擇5～7種合理的電氣主接線； 2.進(jìn)行初步技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選擇2種較好的電氣主接線； 3.選擇主變壓器的容量、型號和臺數(shù)； 4.計算兩種電氣主接線各個短路點(diǎn)的短路電流； 5.根據(jù)短路計算結(jié)果選擇電氣設(shè)備并進(jìn)行必要的校驗(yàn)； 6.通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定最佳方案； 7.屋內(nèi)外配電裝置設(shè)計； 8.繪制5～7張圖紙，其中電氣主接線、電氣總平面布置、防雷與接地各一張，配電裝置斷面圖2～4張。 三、設(shè)計(論文)進(jìn)度 序號 設(shè)計項目名稱 完成時間 備注 1 主變選擇及主接線設(shè)計 2周 2 設(shè)計內(nèi)容3、4項 3周 3 設(shè)計內(nèi)容5、6、7項 3周 4 繪制圖紙 3周 5 撰寫論文，準(zhǔn)備答辯 2周 6 設(shè)計(論文)預(yù)計完成時間：2011年6月 日 四、參考資料及文獻(xiàn) 1.發(fā)電廠電氣部分 華中工學(xué)院 2.發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料 天津大學(xué) 3.電力工程設(shè)計手冊(1,3,4分冊) 東北西北電力設(shè)計院 4.發(fā)電廠變電所電氣主接線和布置 西北電力設(shè)計院 5.發(fā)電廠變電所電氣主接線設(shè)計 西安交通大學(xué) 五、附錄 原始數(shù)據(jù)： （1）電壓等級：220/110/10 kV （2）負(fù)荷情況： 110kV側(cè)：最大120MW，最小60MW，Tmax = 6000小時，cosφ= 0.85 10kV側(cè)：最大40MW，最小15MW， Tmax = 5200小時，cosφ= 0.80 （3）出線情況：220kV側(cè)：2回(架空線) LGJ-300/50km； 110kV側(cè)：6回(架空線)； 10kV側(cè)：12回(電纜) （4）系統(tǒng)情況： ①系統(tǒng)經(jīng)雙回線給變電所供電； ②系統(tǒng)220kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求； ③系統(tǒng)220kV母線短路電流標(biāo)幺值為40（ＳB＝100MVA）。 （5）環(huán)境條件： ①最高溫度40℃，最低溫度-30℃，年平均溫度20℃ ； ②土壤電阻率 ρ<400 歐米； ③當(dāng)?shù)乩妆┤? 40日/年 華北電力大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） III 變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計 摘要 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，也是現(xiàn)代城市發(fā)展的主要能源和動力。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對供電設(shè)計也有了更高、更完善的要求。供電系統(tǒng)的核心部分是變電所，因此設(shè)計和建造一個安全、經(jīng)濟(jì)的變電所是極為重要的。 變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)換場所。220kV變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問題多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計算。同時進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進(jìn)行短路電流計算選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計包括了：（1）總體方案的確定（2）短路電流的計算（3）電氣設(shè)備的選擇（4）防雷保護(hù)等內(nèi)容。 隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷的發(fā)生變化。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。本次設(shè)計的主題是220kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計，除了注重變電所設(shè)計的基本計算外，對于電氣主接線的選擇和論證等都做了充分的說明。 關(guān)鍵詞： 變電站；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng) A DESIGN OF ELETRIC SYSTEM FOR SUBSTATION Abstract Electric power industry is the foundation of industrial development of the national economy, also the development energy and the power of the modern urban. Along with the economic development and the modern industry developments of quick rising, the design of the power supply system become more and more completely and system. Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the dependable index of the economic condition, power supply in quantity. The power supply system，s hard core is a transformer substation. Therefore designs and constructs a security and economical transformer substation is great importance. The substation is an importance part of the electric power system，it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution．It obtains the electric power from the electric power system．Then transport the power to every place with safe，dependable，and economical． The region of 220-voltage effect many fields and should consider many problems. Analyse change to give or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, choose the address, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substation, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current．This first step of design included：(1) Ascertain the total project (2) the calculation of the short-circuit electric current. (3) The design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project. (4) The contents to defend the thunder and so on. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generation of the electricity to the supply the power. This design，s subject is a design of electric system for 220kV step-down transformer substation. Besides paying great attention on the basic computation of the transformer substation design and so on has given the full explanation on regarding the main wirings choice and the proof. Keywords：Substation; transmission system; distribution 華北電力大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 目 錄 摘要 I Abstract II 1前言 1 2 原始數(shù)據(jù) 2 3電氣主接線選擇 3 3.1概述 3 3.1.1可靠性 3 3.1.2靈活性 3 3.1.3經(jīng)濟(jì)性 3 3.2主接線的接線方式選擇 4 3.2.1單母線接線 4 3.2.2單母分段 4 3.2.3單母分段帶旁路母線 4 3.2.4橋形接線 4 3.2.5雙母線接線 5 3.2.6雙母線分段接線 5 3.3主接線方案選擇 5 4主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇 10 4.1概述 10 4.2主變壓器臺數(shù)的選擇 10 4.3主變壓器容量的選擇 10 4.4主變壓器型式的選擇 11 4.4.1主變壓器相數(shù)的選擇 11 4.4.2繞組數(shù)的選擇 11 4.4.3主變調(diào)壓方式的選擇 12 4.4.4連接組別的選擇 13 4.4.5容量比的選擇 13 4.4.6主變壓器冷卻方式的選擇 13 4.5 主變壓器的最終確定 13 4.5.1方案3與方案6的綜合投資 14 4.5.2方案3與方案6的年運(yùn)行費(fèi)用 15 5短路電流計算 17 5.1概述 17 5.2短路計算的目的及假設(shè) 17 5.2.1短路電流計算目的 17 5.2.2短路電流計算的一般規(guī)定 17 5.2.3短路計算基本假設(shè) 18 5.2.4基準(zhǔn)值 18 5.2.5短路電流計算的步驟 18 5.3短路電流計算 19 5.3.1計算變壓器各繞組電抗 19 5.3.2計算系統(tǒng)及線路阻抗 20 5.3.3等值網(wǎng)絡(luò) 20 6電氣設(shè)備的選擇 25 6.1概述 25 6.1.1一般原則 25 6.1.2技術(shù)條件 25 6.2斷路器的選擇 26 6.2.1按開斷電流選擇 27 6.2.2短路關(guān)合電流的選擇 27 6.2.3斷路器選擇計算 27 6.3隔離開關(guān)的選擇 29 6.3.1隔離開關(guān)選擇標(biāo)準(zhǔn) 29 6.3.2隔離開關(guān)選擇計算 29 6.4電流互感器的選擇 31 6.4.1電流互感器的特點(diǎn) 31 6.4.2電流互感器的選擇標(biāo)準(zhǔn) 31 6.4.3電流互感器的選擇計算 32 6.5電壓互感器的選擇 34 6.5.1電壓互感器的特點(diǎn) 34 6.5.2電壓互感器的選擇標(biāo)準(zhǔn) 34 6.5.3電壓互感器的選擇計算 35 6.6母線的選擇 36 6.6.1裸導(dǎo)體的選擇條件選擇和校驗(yàn) 36 6.6.2母線及電纜截面的選擇 36 6.6.3母線選擇計算 37 6.7支持絕緣子的選擇 40 6.7.1支持絕緣子的選擇標(biāo)準(zhǔn) 40 6.7.2支持絕緣子選擇計算 40 6.7.3穿墻套管的選擇 41 7電氣總平面布置及配電裝置的選擇 42 7.1概述 42 7.2高壓配電裝置的選擇 42 8防雷設(shè)計規(guī)劃 46 8.1防雷保護(hù)的設(shè)計 46 8.2主變中性點(diǎn)放電間隙保護(hù) 46 8.3避雷器的選擇 46 8.4避雷針的選擇 48 8.5保護(hù)全面積的校驗(yàn) 49 9接地網(wǎng)的設(shè)計 50 9.1設(shè)計說明 50 9.2接地體的設(shè)計 50 9.3接地網(wǎng)設(shè)計計算 50 參考文獻(xiàn) 52 結(jié)束語 53 設(shè)計圖紙說明 54 致謝 55 55 華北電力大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1前言 變電所電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全廠（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[1]。 目前，我國城市電力網(wǎng)和農(nóng)村電力網(wǎng)正進(jìn)行大規(guī)模的改造，與此相應(yīng)，城鄉(xiāng)變電所也正不斷的更新?lián)Q代。我國電力網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)情況是常規(guī)變電所依然存在，小型變電所，微機(jī)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(jù)變電設(shè)計的基本原理而來，因此對于變電設(shè)計基本原理的掌握是創(chuàng)新的根本。 本畢業(yè)設(shè)計是在完成本專業(yè)所有課程后進(jìn)行的綜合能力考核。內(nèi)容為220kV變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計，通過對原始資料的分析、主接線的選擇及比較、短路電流的計算、主要電器設(shè)備的選擇及校驗(yàn)、線路圖的繪制以及避雷器、避雷針的選擇等步驟、最終確定了220kV變電站所需的主要電器設(shè)備、主接線圖以及變電站防雷保護(hù)方案。 本次畢業(yè)設(shè)計，不僅鞏固了我的專業(yè)知識，而且培養(yǎng)了我們運(yùn)用所學(xué)知識去分析和解決與本專業(yè)相關(guān)的實(shí)際問題的能力。由于本人掌握的知識有限、設(shè)計中難免存在不足及錯誤，懇請各位老師批評指正。 2 原始數(shù)據(jù) 1、變電站類型：220kV降壓變電所 2、電壓等級： 220/110/10kV 3、負(fù)荷情況： 110kV：最大120MW，最小60MW，Tmax = 6000小時，cosφ= 0.85 10kV：最大40MW，最小15MW，Tmax = 5200小時， cosφ= 0.80 4、出線情況： (1) 220kV側(cè)：2回（架空線）LGJ—300/50km； (2) 110kV側(cè)：6回（架空線） 10kV側(cè)：16回（電纜）。 5、系統(tǒng)情況： (1)系統(tǒng)經(jīng)雙回線給變電所供電； (2)系統(tǒng)220kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求； (3)系統(tǒng)220kV母線短路電流標(biāo)幺值為40（ＳB＝100MVA）。 6、環(huán)境條件： (1)最高溫度40℃，最低溫度-30℃，年平均溫度20℃； (2)土壤電阻率 ρ<400 歐米； (3)當(dāng)?shù)乩妆┤? 40日/年。 3電氣主接線選擇 3.1概述 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案。 3.1.1可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。 主接線可靠性的具體要求： 1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電； 2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時間，并要求保證對一級負(fù)荷全部和大部分二級負(fù)荷的供電； 3）盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性[2]。 3.1.2靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時的靈活性： 1）調(diào)度時，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求； 2）檢修時，可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對用戶的供電； 3）擴(kuò)建時，可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過渡時，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。 3.1.3經(jīng)濟(jì)性 主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理： 1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器； 2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積小。 3）電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。 3.2主接線的接線方式選擇 電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而本所各電壓等級進(jìn)出線均超過四回，采用有母線連接[3]。 6~220kV高壓配電裝置的接線分為： 1）有匯流母線的接線。單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段、增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)等。 2）無匯流母線的接線。變壓器—線路單元接線、橋形接線、角形接線。 3.2.1單母線接線 單母線接線雖然接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。 3.2.2單母分段 用斷路器，把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建，單母分段適用于： 110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)為3～4回，35～63kV可配電裝置的出線回路數(shù)為4～8回，6～10kV配電裝置出線為6回及以上。 3.2.3單母分段帶旁路母線 這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35～110kV的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。 3.2.4橋形接線 當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。 內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除情況。 外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。 3.2.5雙母線接線 它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110～220kV輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110～220kV雙母線接線配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達(dá)7回（110kV）或5回（220kV）時，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。 3.2.6雙母線分段接線 雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段。 為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時，不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。 3.3主接線方案選擇 圖3-1主接線方案1 方案一220kV側(cè)選用雙母分段線的接線、110kV側(cè)選用單母分段線接線，10kV側(cè)選用單母線分段接線。 10kV側(cè)接線合理。而220kV側(cè)雙母分段接線，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動跳開；而后將故障段母線所連的電源回路的短路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路 和出線回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電，但其經(jīng)濟(jì)性不是很好。而且110kV側(cè)選用單母分段接線，供電可靠性不是很高，鑒于110kV側(cè)的負(fù)荷較大且Tmax = 6000小時此方案不是很合理。所以不考慮此方案。 方案2見圖3-2 圖3-2主接線方案2 方案2的220kV側(cè)選用單母分段的接線、110kV側(cè)選用單母分段接線，10kV側(cè)選用單母線分段接線。 此方案220kV側(cè)接線可靠性不夠高。110kV側(cè)選用單母分段接線可靠性不夠高。所以此方案不是很合理。先不予考慮。 圖3-3主接線方案3 方案3的220kV側(cè)選用分段斷路器兼作旁路斷路器的接線，110V側(cè)采用雙母接線， 10kV側(cè)選用單母線分段接線。 220kV側(cè)接線比前兩個方案合理。110V側(cè)采用雙母接線，供電可靠性高，操作較簡單。鑒于負(fù)荷性質(zhì)，此接線較合理。故此方案可靠性和經(jīng)濟(jì)性都較高，可以考慮此方案。 圖3-4主接線方案4 方案四的220kV側(cè)選用單母分段接線不合理，110V側(cè)采用單母分段接線供電可靠性不夠高， 10kV側(cè)選用單母線分段接線，供電可靠性低。所以不予考慮。 圖3-5主接線方案5 方案5的220kV側(cè)選用內(nèi)橋接線較合理，110V側(cè)采用單母分段帶旁路接線，供電可靠性不高，且操作復(fù)雜，不予考慮。 圖3-6主接線方案6 方案6的220kV側(cè)選用內(nèi)橋接線，10kV側(cè)選用單母線分段接線（小車開關(guān)），可靠性和經(jīng)濟(jì)性都較高。內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時，采用內(nèi)橋式接線。當(dāng)變壓器故障時，需停相應(yīng)的線路。使用斷路器少、布置簡單、造價低等優(yōu)點(diǎn)。110V側(cè)采用雙母接線，供電可靠性高，操作較簡單。鑒于負(fù)荷性質(zhì)，此接線較合理。 故此方案可靠性和經(jīng)濟(jì)性都較高，可以考慮此方案。 初選出方案3和方案6。稍后進(jìn)行詳細(xì)經(jīng)濟(jì)比較。 4主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇 4.1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(shè)備之一，其擔(dān)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(wù)，同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況，并根據(jù)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(jīng)濟(jì)技術(shù)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(kuò)大占地面積，而且會增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來不便，設(shè)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(fù)荷中運(yùn)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(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證[4]。 在生產(chǎn)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(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來選擇主變壓器[5]。 選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。 4.2主變壓器臺數(shù)的選擇 對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。由原始資料可知，我本次所設(shè)計的變電所是220kV降壓變電所，它是以220kV受功率為主。把所受的功率通過主變傳輸至110kV及10kV母線上，再將電能分配出去。因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性[6]。 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(shè)兩臺主變壓器。考慮到兩臺主變同時發(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，另一臺主變壓器可承擔(dān)60%～80%的負(fù)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。 4.3主變壓器容量的選擇 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷，5～10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(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)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所最大負(fù)荷給定，所以應(yīng)按最大總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(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)一臺變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷，對一般性能的變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的60%～80%，該變電所是按60%全部負(fù)荷來選擇。因此，裝設(shè)兩臺變壓器變電所的總裝容量為： （4-1） 當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時，可保證對60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可保證98%負(fù)荷供電，而高壓側(cè)220kV母線的負(fù)荷不需要通過主變倒送，因?yàn)椋撟冸娝碾娫匆M(jìn)線是220kV側(cè)引進(jìn)。其中，中壓側(cè)及低壓側(cè)全部負(fù)荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為： （4-2） 本設(shè)計任務(wù)中220kV側(cè)電源為無限大系統(tǒng)，該側(cè)的2回出進(jìn)線負(fù)荷功率由該無限大系統(tǒng)供給，不需通過主變傳送；110kV側(cè)最大負(fù)荷120MW，最小負(fù)荷60MW,功率因數(shù)為0.85，該側(cè)共6回出線，需要由兩臺主變壓器供電。10kV側(cè)的最大負(fù)荷40MW，最小負(fù)荷15MW，功率因素為0.8也需要從110kV側(cè)系統(tǒng)通過主變來傳送。因此，在正常運(yùn)行情況下，主變傳送的最大總?cè)萘繛?91.2MVA。 已知110kV側(cè)最大負(fù)荷120MW ，, 10kV側(cè)最大負(fù)荷為40MW，,由計算可知單臺主變的最大容量為： 則 =0.6×=0.6×191.2=114.71MVA 所以，選擇兩臺120MVA的變壓器并列運(yùn)行。 4.4主變壓器型式的選擇 4.4.1主變壓器相數(shù)的選擇 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。特別是大型變壓器，尤其需要考查其運(yùn)輸可能性，保證運(yùn)輸尺寸不超過隧洞等的允許通過限額，運(yùn)輸重量不超過橋梁，船舶等運(yùn)輸工具的允許承載能力。當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時，在330kV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器[7]。 單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。 本次設(shè)計的變電所，可以認(rèn)為不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，故本次設(shè)計的變電所選用三相變壓器。 4.4.2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(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%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、分裂變以及普通三繞組變壓器。 自耦變壓器： 自耦變壓器與同容量的普通變壓器相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。如消耗材料少，造價低；有功和無功損耗少，效率高；由于高中壓線圈的自耦聯(lián)系，阻抗小，對改善系統(tǒng)穩(wěn)定性有一定的作用；還可以擴(kuò)大變壓器極限制造容量，便于運(yùn)輸和安裝。在220kV及以上的變電所中，宜優(yōu)先選用自耦變壓器。自耦變壓器雖有上述許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)，應(yīng)用時要予以注意。當(dāng)?shù)蛪豪@組接有調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電抗器，并向高壓側(cè)送出或吸收無功時，要注意自耦變壓器高、低繞組間阻抗很大這一特點(diǎn)。 在電力系統(tǒng)采用自耦變壓器后，自耦變壓器的中性點(diǎn)必須直接接地，或者經(jīng)小電抗接地，以免高壓網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單相接地時，自耦變壓器中壓繞組出現(xiàn)過電壓。綜上考慮，本次選用自耦變壓器。 分裂變壓器： 分裂繞組變壓器一般使用在擴(kuò)大單元接線中。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，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，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。 普通三繞組變壓器： 普通變壓器全部容量是靠磁場從一次側(cè)傳輸?shù)蕉螠y，而在自耦變壓器中，有一部分能量則是不經(jīng)過變換而直接傳輸?shù)模?dāng)兩個電網(wǎng)的電壓等級接近時，采用自耦變壓器的經(jīng)濟(jì)效果是顯著的。實(shí)際應(yīng)用的自耦變壓器，其變壓比在3：1的范圍內(nèi)，即經(jīng)濟(jì)效益顯著。在實(shí)際工程設(shè)計中，220kV以上變電所大多使用自耦變壓器，所以此次設(shè)計不是用普通變壓器。 4.4.3主變調(diào)壓方式的選擇 220kV及以上電網(wǎng)的電壓質(zhì)量應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)： 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1～1.1倍，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%（處于電網(wǎng)受電端的變電所取低值）。 變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±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%。 對于220kV及以上的降壓變壓器，僅在電網(wǎng)電壓可能有較大變化的情況下，采用有載調(diào)壓方式，一般不宜采用。所以本次選用無激磁調(diào)壓。 4.4.4連接組別的選擇 我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用星形連接，35kV及以下電壓，變壓器繞組都采用角形連接。此外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。 4.4.5容量比的選擇 1)110kV側(cè)： 2)10kV側(cè)： 3)因110kV側(cè)大于變壓器容量的30%，但考慮到為使各繞組能夠充分利用，在這里應(yīng)選用100/100/50。 4.4.6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(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，具有節(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。綜上所述，本設(shè)計選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。 4.5主變壓器的最終確定 確定所選變壓器型號：OSFPSL1-120000/220，其技術(shù)數(shù)據(jù)如表4-1 表4-1主變壓器OSFPSL1-120000/220技術(shù)數(shù)據(jù) 型 號 OSFPSL1-120000 容 量 120 MVA 容 量 比 100 /100/50 額定電壓 高—壓 220kV 中—壓 121kV 低—壓 11kV 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號 YN0，yn0,d11 損 耗 空載 106.4kW 負(fù)載 不知 空載電流 1.0% 阻抗電壓 高-中 10.17% 高-低 17.63% 中-低 11.4% 經(jīng)濟(jì)比較是工程設(shè)計中項目或方案經(jīng)濟(jì)評價的一個組成部分，而且往往是通過經(jīng)濟(jì)比較對方案進(jìn)行篩選后，將其優(yōu)選方案再進(jìn)行國民經(jīng)濟(jì)評價，財務(wù)評價及不確定分析。電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中經(jīng)濟(jì)評價應(yīng)用得到的最為廣泛的是方案經(jīng)濟(jì)比較。 4.5.1方案3與方案6的綜合投資 1）方案3的綜合投資 ①主變：65.2×2=130.4萬元 ②配電裝置： 220kV側(cè)：156.6 110kV側(cè)：85.4+2×10.27=105.94萬元 10kV側(cè)：27.0+10×2.9=56萬元 ③130.4+156.6+105.94+56=448.94萬元（為主體設(shè)備的綜合投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置設(shè)備的綜合投資） ④Z=（1+）=448.94=763.198萬元（為不明顯附加費(fèi)用比例系數(shù)，220kV取70） 1）方案6的綜合投資 ①主變：65.2×2=130.4萬元 ②配電裝置： 220kV側(cè)：96.5 110kV側(cè)：85.4+2×10.27=105.94萬元 10kV側(cè)：27.0+10×2.9=56萬元 ③130.4+96.5+105.94+56=388.84萬元（為主體設(shè)備的綜合投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置設(shè)備的綜合投資） ④Z=（1+）=388.84=661.028元（為不明顯附加費(fèi)用比例系數(shù)，220kV取70） 4.5.2方案3與方案6的年運(yùn)行費(fèi)用 1）方案3的年運(yùn)行費(fèi)用 +-)=1/2(461+431+392)=250kW =1/2(+-)=1/2(461+392-431)=211kW +-)=1/2(431+392-461)=181kW =+=250+211+181=642kW 110KV側(cè)和10KV側(cè)：=6000，，查25頁得h， 由以上數(shù)據(jù)可以算出 =12249406.4kW.h （4-3） 2）方案6的年運(yùn)行費(fèi)用 因?yàn)榕c方案3的相同，故這里不做重復(fù)計算 經(jīng)濟(jì)比較方案3和方案6綜合投資和年運(yùn)行費(fèi)用，方案6都低于方案3，故最終確定方案6為最優(yōu)方案。 5短路電流計算 5.1概述 在電力系的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠茐膶τ脩舻恼９╇姾碗姎庠O(shè)備的正常運(yùn)行[8]。 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 5.2短路計算的目的及假設(shè) 5.2.1短路電流計算目的 短路電流計算是變電所電氣設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)，其計算目的是： 1）電氣主接線比選； 2）選擇導(dǎo)體和電器； 3）確定中性點(diǎn)接地方式； 4）計算軟導(dǎo)線的短路搖擺； 5）確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距； 6）驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； 7）選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計算。 5.2.2短路電流計算的一般規(guī)定 1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按照僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫姍C(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點(diǎn)。 4）導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。 5.2.3短路計算基本假設(shè) 1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行； 2）所有電源的電動勢相位角相同； 3）系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)磁飽和等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三繞組空間位置相差120度電氣角度； 4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； 5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中50%負(fù)荷在高壓母線上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)； 6）同步電機(jī)都具有自動調(diào)整勵磁裝置； 7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 8）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 9）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流除外，元件的電阻都略去不計； 10）元件的計算參數(shù)均取其額定值； 11）輸電線路的電容略去不計，及不計負(fù)荷的影響[9]； 5.2.4基準(zhǔn)值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計算，為了計算方便選取如下基準(zhǔn)值： 基準(zhǔn)容量：=100MVA 基準(zhǔn)電壓：（kV） 10.5 115 230 5.2.5短路電流計算的步驟 1）計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下； 2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖； 3）選擇短路點(diǎn)； 4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。 標(biāo)幺值： 有名值： 5）計算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： 短路電流沖擊值： 5.3短路電流計算 5.3.1計算變壓器各繞組電抗 取基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓為 220kV側(cè)： 110kV側(cè)： 10kV側(cè)： 則三繞組變壓器電抗分別為： × 5.3.2計算系統(tǒng)及線路阻抗 5.3.3等值網(wǎng)絡(luò) 圖5-1等值網(wǎng)絡(luò)圖 d1點(diǎn)短路時： 等值網(wǎng)絡(luò)為 圖5-2 d1點(diǎn)短路等值網(wǎng)絡(luò)化簡圖 次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值： 次暫態(tài)短路電流有名值： 沖擊電流： 全電流最大有效值： 短路容量： d2點(diǎn)短路時： 等值網(wǎng)絡(luò)為 圖5-3 d2點(diǎn)短路等值網(wǎng)絡(luò)化簡圖 次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值： 次暫態(tài)短路電流有名值： 沖擊電流： 全電流最大有效值： kA 短路容量： d3短路時： 等值網(wǎng)絡(luò)為： 圖5-4 d3短路等值網(wǎng)絡(luò)化簡圖 次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值： 次暫態(tài)短路電流有名值： 沖擊電流： 全電流最大有效值： 短路容量： d4點(diǎn)短路時： 由于短路電流過大，需要裝設(shè)限流電抗器。 限流電抗器的選擇： 1）電壓： 2）電流： 3）初選型號：NKL—10—300 4）選擇電抗值： 表5-1電抗器NKL—10—300技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓，kV 額定電流，A 動穩(wěn)定電流，kA 熱穩(wěn)定電流s，kA 電抗率 NKL—10—300 10 300 12.75 12.65(1s) 6 5）電壓損失和殘壓校驗(yàn) 當(dāng)所選電抗值大于計算值時，應(yīng)重算電抗器后短路電流，以供殘壓校驗(yàn)。 為計算短路電流，先計算電抗標(biāo)幺值為： =0.1175+1.047=1.165 6）動穩(wěn)定校驗(yàn)： ，滿足要求。 7）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 根據(jù)以上校驗(yàn)，選擇滿足要求。 網(wǎng)絡(luò)化簡只需加電抗器即可， 　　　　 表5—2短路電流匯總表 短路電流編號 基準(zhǔn)電流，A 支路名稱 電源短路點(diǎn)總電抗 ， kA ， kA 短路沖擊電流， kA 全電流最大有效值，kA 1 0.251 220kV側(cè) 0.044 5.71 5.71 14.561 8.622 2 0.502 110kV側(cè) 0.0865 5.804 5.804 14.8 8.764 3 5.498 10kV母線 0.1175 46.796 46.796 119.33 70.662 4 5.498 10kV出線 1.165 4.72 4.72 12.036 7.17 6電氣設(shè)備的選擇 6.1概述 導(dǎo)體和電器的選擇是電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。 導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計，同樣必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的[10]。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 6.1.1一般原則 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要； 2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； 4）與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致； 5）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； 6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。 6.1.2技術(shù)條件 選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。具體選擇技術(shù)條件如下： 1）按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣 　　A．電壓： 所選電器允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 即 一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在110kV及以下時為1.15，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的一般不超過1.1。 　　B．電流 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度Q0下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 即 ≥ 由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的=1.05（為電器額定電流）。 　　　　C．按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 當(dāng)周圍環(huán)境溫度和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度不等時，其長期允許電流可按下式修正， 基中為溫度修正系數(shù)；為最高工作溫度；為額定載流量基準(zhǔn)下的環(huán)境溫度（）；為實(shí)際環(huán)境溫度；對應(yīng)于所選截面、環(huán)境溫度為+25時，長期允許載流量（A） 2）按短路情況校驗(yàn) 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時，可不驗(yàn)算動穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動、熱穩(wěn)定。 A.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足熱穩(wěn)定條件為： 驗(yàn)算熱穩(wěn)定所用的計算時間： B.短路的動穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足動穩(wěn)定條件為： 6.2斷路器的選擇 高壓斷路器是發(fā)電廠與變電所中系統(tǒng)的重要開關(guān)電器。高壓短路器主要功能是：正常運(yùn)行時倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，器控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。高壓短路器最大特點(diǎn)是能開斷電氣設(shè)備中負(fù)荷電流和短路電流[11]。 按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)可分為油斷路器（多油、少油）、壓縮空氣斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。 油斷路器的開斷性能差，且在110kV電壓以上產(chǎn)品為積木式、多斷口的結(jié)構(gòu)，很難實(shí)現(xiàn)斷口電壓均衡，因而其在500kV及以上電壓等級禁止運(yùn)用。壓縮空氣斷路器主要用于220kV以上電壓的屋外配電裝置。SF6斷路器具有優(yōu)良的開斷性能，運(yùn)行可靠性高，維護(hù)工作量少，故適用于各電壓等級，特別在220kV及以上配電裝置中得到最廣泛的運(yùn)用。 表6-1 工作電流匯總表 回路名稱 計算公式及結(jié)果 主變220kV ===0.331，kA 110kV母線 ===0.661，kA 110kV出線 ===0.123，kA 10kV母線 ===7.275，kA 10kV出線 ===0.180，kA 6.2.1按開斷電流選擇 高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間的短路電流即最大持續(xù)工作電流即： 6.2.2短路關(guān)合電流的選擇 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞，且斷路器在關(guān)合短路電流時，不可避免地接通后又自動跳閘，此時要求能切斷短路電流，為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器額定關(guān)合電流 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。 6.2.3斷路器選擇計算 220kV側(cè)：選定斷路器型號為，其技術(shù)數(shù)據(jù)如表6-2 表6-2 斷路器型號為的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 電壓，kV 額定 電流，A 額定斷開 電流，kA 熱穩(wěn)定電流，kA (4s) 動穩(wěn)定電流，kA 額定 最大 220 242 1000 18.4 21 59 1） 電壓： 　　2）電流： 3）開斷電流： 4）動穩(wěn)定： 則滿足動穩(wěn)定； 5）熱穩(wěn)定： 則滿足熱穩(wěn)定。 變壓器110kV側(cè)：選定斷路器型號為，其技術(shù)數(shù)據(jù)如表6-3 表6-3 斷路器型號為的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 電壓，kV 額定 電流，A 額定斷開 電流，kA 熱穩(wěn)定電流，kA (5s) 動穩(wěn)定電流，kA 額定 最大 110 126 1000 18.4 21 55 1）電壓： 2）電流： 3）開斷電流： 4）動穩(wěn)定： 則滿足動穩(wěn)定； 5）熱穩(wěn)定： 則滿足熱穩(wěn)定。 變壓器10kV側(cè)：選定斷路器型號為，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表6-4 表6-4 斷路器型號為的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓，kV 額定電流，A 額定斷開 電流，kA 額定斷開容量，MVA 極限通過電流，kA 熱穩(wěn)定電流，kA 合閘時間，s 固有分閘時間，s 最大 有效 1s 5s 10s 10 5000 105 1800 300 173 173 120 85 0.65 0.15 1）電壓： 2）電流： 3）動穩(wěn)定： 則滿足動穩(wěn)定； 4）熱穩(wěn)定： 則滿足熱穩(wěn)定。 6.3隔離開關(guān)的選擇 6.3.1隔離開關(guān)選擇標(biāo)準(zhǔn) 隔離開關(guān)，配制在主接線上時，保證了線路及設(shè)備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時，必須遵循倒閘操作順序[12]。 隔離開關(guān)的配置： 1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離； 2）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地； 3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設(shè)1—2組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)； 4）按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)； 5）當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。 6.3.2隔離開關(guān)選擇計算 220kV側(cè)：選定隔離開關(guān)型號為，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表6-5 表6-5 隔離開關(guān)型號為的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓，kV 額定電流，A 動穩(wěn)定電流，kA 熱穩(wěn)定電流s，（kA） 220 600 50 15.8(4s) 1)電壓： 2)電流： 3)動穩(wěn)定： 則滿足動穩(wěn)定； 4)熱穩(wěn)定： s 則滿足熱穩(wěn)定。 變壓器110kV側(cè)：選定隔離開關(guān)型號為，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表6-6 表6-6 隔離開關(guān)型號為的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓，kV 額定電流，A 動穩(wěn)定電流，kA 熱穩(wěn)定電流，kA(s) 110 1000 80 23.7(4) 1)電壓： 2)電流： 3)動穩(wěn)定： 則滿足動穩(wěn)定； 4)熱穩(wěn)定： s 則滿足熱穩(wěn)定。 變壓器10kV側(cè)：選定隔離開關(guān)型號為，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表6-7 表6-7 隔離開關(guān)型號為的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓，kV 額定電流，A 動穩(wěn)定電流，kA 熱穩(wěn)定電流 ，kA(s) 10 5000 200 100(5) 1)電壓： 2)電流： 3)動穩(wěn)定： 則滿足動穩(wěn)定； 4)熱穩(wěn)定： s 則滿足熱穩(wěn)定。 6.4電流互感器的選擇 6.4.1電流互感器的特點(diǎn) 1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測量電路的負(fù)荷，而與二次電流大小無關(guān)； 2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行[13]。 6.4.2電流互感器的選擇標(biāo)準(zhǔn) 互感器的配置： 1）為滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段及所有斷路器回路中