1、畢業設計（論文）110KV變電站設計110KV Substation Design院系名稱：電氣工程與自動化學院摘要本文主要進行 110KV 變電站設計。首先根據任務書所給系統及線路和所有負荷的有關技術參數，通過對所建變電站及出線的考慮和對負荷資料分析，滿足安全性、經濟性及可靠性的要求確定了110KV 、35KV 、10KV側主接線的形式，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數、容量及型號，從而得出各元件的參數，進行等值網絡化簡，然后選擇短路點進行短路計算，根據短路電流計算結果及最大持續工作電流，對包括母線、斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器在內的電氣設備做了選擇和校驗，并確定配

2、電裝置。根據負荷及短路計算為線路、變壓器、母線配置繼電保護并進行整定計算。本文同時對防雷接地及補償裝置進行了簡單的分析，最后給出了電氣主接線圖。關鍵詞：電氣主接線短路計算電氣設備變電所設計第1章引言1.1 變電站的作用一、變電站在電力系統中的地位電力系統是由變壓器、輸電線路、用電設備組成的網絡，它包括通過電的或機械的方式連接在網絡中的所有設備。電力系統中的這些互聯元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進行生產、變換、輸送和分配，消費稱之為電力系統一次部分；另一類是控制元件，它們改變系統的運行狀態，如同步發電機的勵磁調節器，調速器以及繼電器等稱之為電力系統二次部分。變電站是聯系發電廠和用戶

3、的中間環節，起著變換和分配電能的作用。變電所根據它在系統中的地位，可分為下列幾類：（1）樞紐變電站； 位于電力系統的樞紐點， 連接電力系統高壓和中壓的幾個部 分，匯集多個電源，電壓為 330 500kV 的變電站，成為樞紐，全所停電后，將引起系統解列，甚至出項癱瘓。（2）中間變電站：高壓側以交換潮流為主，起系統變換功率的作用。或使長距離輸電線路分段，一般匯聚 23 個電源，電壓為 220330kV，同時又降壓供當地供電，這樣的變電站起中間環節的作用，所以叫中間變電站。全所停電后，將引起區域電網解列。（3）地區變電站：高壓側一般為 110 或 220kV，向地區用戶供電為主的變電站，這是一個地區

4、或城市的主要變電站。全所停電后，僅使該地區中斷供電。（4）終端變電站：在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側的電壓為110kV，經降壓后直接向用戶供電的變電站，即為終端變電站。全所停電后，只是用戶受到損失。二、電力系統供電要求（ 1）保證可靠的持續供電：供電的中斷將使生產停頓，生活混亂，甚至危及人身和設備的安全，形成十分嚴重的后果。停電給國民經濟造成的損失遠遠超過電力系統本身的損失。因此，電力系統運行首先應滿足可靠、持續供電的要求。（ 2）保證良好的電能質量：電能質量包括電壓質量，頻率質量和波形質量這三個方面， 分別以電壓偏移量、 頻率偏移量和波形畸變率來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定電壓的

5、5%，給定的允許頻率偏移為0.2 0.5HZ 等，波形質量則以畸變率是否超過給定值來衡量。所有這些質量指標，都必須采取一定技術手段來予以保證。（ 3）保證系統運行的經濟性：衡量電力系統經濟性的兩個指標是煤耗率和網損率。電能生產的規模很大，消耗的一次能源在國民經濟一次能源總消耗占的比重約為 70，而且在電能變換， 輸送和分配時的損耗絕對值也相當可觀。 因此，降低每生產一度電能損耗的能源和降低變換， 輸送，分配時的損耗對于提高電力系統的經濟性又極其重要的意義。三、電力系統的額定電壓電力系統的額定電壓等級是國家根據回民經濟發展的需要及電力工業的水平，經全面技術經濟分析后確定的。它是確定各類用電設備額

6、定電壓的基本依據。（ 1）額定電壓是指能使電氣設備長期運行于最佳工作狀態的電壓。在系統中，各部分電壓等級是不同的。三相交流系統中，三相視在功率S=3UI。當輸出功率一定時，電壓越高，電流越小，線路載流面積就越小，金屬的投資也越小，同時由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損耗也較小。另一方面，電壓越高，對絕緣水平的要求就越高，變壓器、開關等設備的投資也越大。綜合考慮這些因素，對應一定的輸送功率和輸送距離都有一個最為經濟合理的輸電電壓，當從設備制造角度考慮，為保證產品的標準化和系列化實現設備間的互換和設備的成批生產，又不應隨意確定輸電電壓。（ 2）用電設備的額定電壓：經線路向用電設備輸送電能時，

7、由于用電設備大都是感性負荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統標稱電壓與用電設備的額定電壓取值一致，使線路的實際電壓與用電設備要求的額定電壓之間的偏差不致太大。（ 3） 變壓器額定電壓：變壓器一次側接電源，相當于用電設備，二次側向負荷供電，有相當于電源，因此變壓器一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓，由于變壓器二次側額定電壓規定為空載時的電壓，額定負載下變壓器內部的電壓降落約為 5%，當供電線路較長時， 為使正常運行時變壓器二次側電壓較系統標稱電壓高 5%，以便補償線路電壓損失。變壓器二次側額定電壓較用電設備額定電壓高 10%，只有當變壓器二次側與用電設備間電氣距離很近時， 其二次側額定

8、電壓才取為用電設備額定電壓的 1.05倍。1.2 我國變電站及其設計的發展趨勢我國變電站的發展趨勢變電站無人值班運行管理，早在50 年代末 60年代初，許多供電局就進行了無人值班的試點，當時采用的是從原蘇聯引進的有接點遠動技術，型號是SF-58,但由于技術手段不完善，管理體制不適應，認識上的種種原因，除上海、鄭州等少數地區外都沒有堅持。80 年代以來，自動化技術的完善，特別是人們對變電站無人值班認識的提高，鄭州、深圳、大連、廣東出現無人值班，1996 年底全國有 60 余座， 97 年底有 1000 余座。近年來，我國在經濟技術領域中取得了飛速發展，特別是計算機網絡技術和通信技術的發展，為我國

9、變電站的發展起到了強有力的推動作用，越來越多的新技術新產品應用到變電站方面，具體來說，使我國變電站設計呈現以下發展趨勢：1. 智能化智能化變電站的發展是隨著高壓高精度的智能儀器的出現而逐漸發展的，特別是計算機高速通信網絡在實時系統中的開發和應用，使變電站的所有信息采集、傳輸實現的智能化處理提供的強大的物質和理論基礎。智能化主要體現在以下幾個方面：緊密聯結全網。支撐智能電網。高電壓等級的智能化變電站滿足特高壓輸電網架的要求。中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。遠程可視化。裝備與設施標準化設計，模塊化安裝。2. 數字化通過采用現代化的精密儀器儀表，以及實時性較高的通信網絡，因此在此基礎上出現了

10、數字化變電站，數字化變電站技術是變電站自動化技術發展中具有里程碑意義的一次變革，對變電站自動化系統的各方面將產生深遠的影響。數字化變電站在系統可靠性、經濟性、維護簡便性方面均比常規變電站有大幅度提升。3. 裝配化裝配式變電站采用全預制裝配結構的建筑形式，大幅縮短了設計及建設周期，減少了變電站占地面積，節約了土地資源。隨著國網公司“兩型一化”的推廣，裝配式變電站在全國各地均成功試點，成為今后變電站建設的一種新型模式。二、我國變電站設計的發展趨勢依據我國的國情，電力系統的變電技術有了新的飛躍，我國變電站設計出現了一些新的趨勢。1、變電站接線方案趨于簡單化隨著制造廠生產的電氣設備質量的提高以及電網可

11、靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設備，其制造技術近年來有了較大發展，可靠性大為提高，檢修時間少。2 、大量采用新的電氣一次設備近年來電氣一次設備制造有了較大發展，大量高性能、高可靠性新型設備不斷出現，設備趨于無油化，采用 SF6氣體絕緣的設備價格不斷下降，伴隨著國產 GIS 向高電壓、大容量、三相共箱體方面發展，性能不斷完善，應用面不斷擴大。3、變電站占地及建筑面積減少隨著經濟和城市建設的發展，市區的用電負荷增長迅速，而城市土地十分寶貴，地價越來越貴。新建的城市變電站必須符合城市的形象及環保等要求，追求綜合經濟、社會效益，所以建設形式多采用地面全戶內型或地下等

12、布置形式，占地面積有效減少。4、變電站綜合自動化技術變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。發展和完善變電站綜合自動化系統，是電力系統發展的新的趨勢。1.3 變電站設計的主要原則和分類變電站設計的原則是：安全可靠、技術先進、投資合理、標準統一、運行高效、，努力做到統一性與可靠性、 先進性、經濟性、適應性、靈活性、時效性和和諧性的協調統一。變電站設計的分類按照變電站標準方式、配電裝置型式和變電站規模 3 個層次進行劃分。（ 1）按照變電站布置方式分類。 110kV 變電站分為戶外變電站、 戶內變電站和半地下變電站

13、 3 類。在變電站設計中，戶外變電站是指最高電壓等級的配電裝置、主變布置在戶外的變電站；戶內變電站是指配電裝置布置在戶內，主變布置在戶外或者戶內的變電站。半地下變電站是指主變布置在地上，其它主要電氣設備布置在地下建筑內的變電站；地下變電站是指主變及其它主要電氣設備布置在地下建筑內的變電站。（ 2）按配電裝置型式分類。 110kV 配電裝置可再分為常規敞開式開關設備和全封閉式組合電氣 2 類進行設計。（ 3）按變電站規模進行分類。例如戶外 AIS 變電站，可按最高電壓等級的出線回路數和主變臺數、容量等不同規模分為終端變電站、中間變電站和樞紐變電站。第2章 任務書2.1 原始資料一、題目： 110

14、KV 變電站設計二、原始資料（一）建設性質及規模本所為于某市邊緣。除以10KV電壓供給市區工業與生活用電外，并以35KV電壓向郊區工礦企業及農業供電。其性質為區域變電站。電壓等級： 1103510KV線路回數： 110KV 近期 2 回，遠景發展 2 回； 35KV近期 4 回，遠景發展2 回；10KV近期 9 回，遠景發展2 回；（二）電力系統接線簡圖=200MVASx1=0.6110KVS2=1200MVA待建變電站Sx2=0.62（）110KV圖 2-1 電力系統接線圖附注： 1、 圖中，系統容量、系統阻抗均相當于最大運行方式：2、最小運行方式下：=170MVA， XS1=0.85S2=

15、1050MVA，XS2=0.653 、系統可保證本所 110KV母線電壓波動在 5%以內。（三）負荷資料電最大負荷穿越功率負荷組成自壓負荷MWMW（ %）然Tmax線備等名稱近遠近遠一二三力（ h） 長注級期景期景級級級率（ km）市 系一152012110線KV市甲線152025備用一10備用二10煤礦 11.240300.920355KV煤礦 21.240300.9205甲鄉鎮2320300.910乙鄉鎮22.520300.920備用 11.50.915備用 220.912化肥廠 12.2.540200.7550021058KV化肥廠 22.2.540200.75500258開關廠12.5

16、20300.7400035電 線 電11.520300.745002纜廠 13電 線 電11.530300.745002纜廠 23玻璃廠1130300.7500025機械廠11.530300.740003.58食品廠11.520300.845003.5市區1.220400.830001.52備用一10.78備用二10.78（四）地形、地質、水文、氣象等條件所址地區海拔185m，地勢平坦，屬輕微地震區。年最高氣溫 +40C，年最低氣溫 -10 C，年平均氣溫 +12C，最熱月平均最高溫度 +34 C。最大風速30ms，覆冰厚度為10mm，屬于我國第V 標準氣象區。線路由系統變電所 S1 , 南墻

17、出發至 RM變電所南墻上，全長共 12KM，在線路 3、 7、 9、 11KM處共轉角四次。其角度為 28、 6、 90、 78。全線地質為亞黏土地層，地耐力為2.5kgcm2，天然容重 2.7kgcm3 ，土壤電阻率為 100。地下水位較低，水質良好，無腐蝕作用。土壤熱阻率 T=120Cw，土溫 20C。三、設計任務1、變電所總體分析；2、負荷分析計算與主變壓器選擇；3、電氣主接線設計；4、短路電流計算及電氣設備選擇；5、 110KV線路保護整定計算；6、變壓器保護整定計算；7、 110KV或 35KV母線保護整定計算；四、設計成品（一）畢業設計說明書一冊（包括電氣一次、二次部分）；（二）設

18、計圖紙電氣主接線圖（ #2 圖）；2.2 設計內容及要求1、主接線設計：分析原始資料，根據任務數的要求擬出各級電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過技術經濟比較選擇主接線最優方案。2、短路電流計算：根據所確定的主接線方案，選擇適當的計算短路點計算短路電流并列表示出短路電流計算結果。3、主要電氣設備選擇。4、110kV 高壓配電裝置設計。5、進行繼電保護的規劃設計。 （簡略）6、線保護和變壓器主保護進行整定計算第 3 章電氣主接線設計發電廠和變電所的電氣主接線是指由發動機、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線和電纜等電氣設備，按一定順序連接的，用以表示生產、匯集和分配電能的電路。電氣

19、主接線又稱為一次接線或電氣主系統，代表了發電廠和變電站電氣部分的主體結構，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護裝置、自動裝置和控制方式的選擇，對運行的可靠性、靈活性和經濟性起決定性的作用。3.1 電氣主接線設計概述一、對電氣主接線的基本要求現代電力系統是一個巨大的、嚴密的整體，各個發電廠、變電站分工完成整個電力系統的發電、變電和配電的任務。其主接線的好壞不僅影響到發電廠、變電站和電力系統本身，同時也影響到工農業生產和人民日常生活。因此，發電廠、變電站主接線必須滿足一下基本要求。（ 1）運行的可靠性斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用

20、戶的供電。（ 2）具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快的推出設備。切除故障停電時間短，影響范圍就最小，并且再檢修時可以保證檢修人員的安全。（ 3）操作應盡可能簡單、方便主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不但不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或者不必要的停電。（ 4）經濟上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡可能的發揮經濟效益。

21、二、變電站電氣主接線的設計原則電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行和維護的方便，盡可能地節省投資，就進取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。電氣主接線的設計是發電廠或變電站電氣設計的主體。它與電力系統、電廠動能參數、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經濟性的要求等密切相關，并對電氣設備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大影響。因此，主接線設計，必須結合電力系統和發電廠或變電站的具體情況，全面分析有關影響因素 ，正確處理它們

22、之間的關系， 合理的選擇主接線方案。(1) 接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡可能采用斷路器較少的或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋型接線等。 若能滿足繼電保護要求時， 也可采用線路分支接線。 在 110 220kV 配電裝置中，當出線為 2 回時，一般采用橋型接線，當出線不超過 4 回時，一般采用單母線接線，在樞紐變電站中，當110220kV 出線在 4 回及以上時，一般采用雙母線接線。斷路器的設置：根據電氣接線方式，每回線路均應設有相應數量的斷路器，用以完成切、合電路任務。(2) 為正確選擇接線和設備，必須進行各級電壓最大最小有功和無功電力負荷的平衡。當缺

23、乏足夠 的資料時，可采取下列數據：1. 最小負荷為最大負荷的 6070%，如主要農業負荷時則取 2030%；2. 負荷同時率取 0.85 0.9 ，當饋線在三回以下且其中有特大負荷時，可取 0.95 1；3. 功率因數 一般取 0.8 ； .線損平均取 5%。二、我國變電所設計技術規程對主接線設計作了如下規定：在滿足運行要求時，變電所高壓側應盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在 110220kv變電所中，當出現為2 回時，一般采用橋型接線；當出線不超過4 回時，一般采用單母線分段接線；當樞紐變電所的出線在 4 回及以上時，一般采用雙母線。在35kv 變電所中，當出線為 2 回時，一般采用

24、橋型接線；當出線為2 回以上時，一般采用單母線分段或單母線接線。出線回路數和電源數較多的污穢環境中的變電所，可采用雙母線接線。在610kv 變電所，一般采用單母線接線或單母線分段接線。電氣主接線設計步驟電氣主接線的設計伴隨著發電廠或變電站的整體設計進行，即按照工程基本建設程序，歷經可行性研究階段、初步設計階段、技術設計階段和施工設計階段等四個階段。在各階段中隨要求、任務的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設計思路、方法和步驟基本相同。（ 1）分析原始資料1. 本工程情況包括變電站類型，設計規劃容量（近期，遠景），主變臺數及容量，最大負荷利用小時數及可能的運行方式等。2. 電力系統狀況包括電力

25、系統近期及遠景規劃（5 10 年），變電站在電力系統中的位置（地理位置和容量位置）和作用，本期工程和遠景與電力系統連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。主變壓器中性點接地方式是一個綜合問題，它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關，直接影響電網的絕緣水平、系統供電的可靠性和連續性、 主變壓器的運行安全以及對通信線路的干擾等。我國一般對35kV 及以下電壓電力系統采用中性點非直接接地系統（中性點不接地或經消弧線圈接地） ，又稱小電流接地系統，以保證供電可靠性。對 110kV 及以上高壓系統，皆采用中性點直接接地系統，又稱大電流接地系統以防止輸電線路電壓升高而以其它方式保證供電的

26、可靠性。3. 負荷情況包括負荷的性質及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數及輸送容量等。電力負荷的原始資料是設計主接線的基礎數據，電力負荷預測工作是電力規劃工作的重要組成部分，也是電力規劃的基礎。對電力負荷的預測不僅應有短期負荷預測，還應有中長期負荷預測，對電力負荷預測的準確性，直接關系著發電廠和變電站電氣主接線設計成果的質量，一個優良的設計，應能經受當前及較長遠時間(5 10 年) 的檢驗。4. 設備制造情況這往往是設計能否成立的重要前提，為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電氣設備的性能、制造能力和供貨情況、價格等質量匯集并分析比較，保證設計的先進性、經濟性和可靠性。5. 環境條件，

27、包括當地的氣溫、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔高度及地震等因素，對主接線中電氣設備的選擇和配電裝置的實施均有影響。對此，應予以重視。對重型設備的運輸條件亦應充分考慮。（ 2）主接線方案的擬定與選擇根據設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，根據對電源和出線回路數、電壓等級、變壓器臺數、容量以及母線結構等不同的考慮，可擬定出若干個主接線方案 （近期和遠景）。依據對主接線的基本要求， 從技術上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23 個技術上相當，有可能滿足任務書要求的方案，再進行經濟比較，結合最新技術，對于在系統中占有重要地位的大容量發電廠或變電站主接線，還應進行可靠性定量分析計

28、算比較，最終確定出在技術上可行、經濟上合理的方案。（ 3）短路電流計算和主要電氣設備選擇對選定的電氣主接線進行短路電流計算，并選擇合理的電氣設備。（ 4）繪制電氣主接線對最終確定的電氣主接線，按照要求，繪圖。（ 5）編制工程概算對于工程設計，無論哪個設計階段 ( 可行性研究、初步設計、技術設計、施工設計 ) ，概算都是必不可少的組成部分。它不僅反映工程設計的經濟性與可靠性的關系， 而且為合理地確定和有效控制工程造價創造條件，為工程付諸實施，為投資包干、招標承包、正確處理有關各方的經濟利益關系提供基礎，概算的編制以設計圖紙為基礎，以國家頒布的工程建設預算費用的構成及計算標準 、全國統一安裝工程預

29、算定額 、電力工程概算指標以及其他有關文件和具體規定為依據，并按國家定價與市場調整或浮動價格相結合的原則進行。概算的構成主要有以下內容：(1) 主要設備器材費， 包括設備原價、 主要材料 ( 鋼材、木材、水泥等 )費、設備運雜費 ( 含成套服務費 ) 、備品備件購置費、生產器具購置費等。除設備及材料費外，其他費用均按規定在器材費上乘一系數而定。其系數由國家和地區隨市場經濟的變化在某一時期內下達指標定額。(2) 安裝工程費，包括直接費、間接費及稅金等。直接費指在安裝設備過程中直接消耗在該設備上的有關費用，如人工費、材料費和施工機械使用費等；間接費指安裝設備過程中為全工程項目服務，而不直接耗用在特

30、定設備上的有關費用，如施工管理費、臨時設施費、勞動保險基金和施工隊伍調遣費用等；稅金是指國家對施工企業承包安裝工程的營業收入所征收的營業稅、教育附加和城市維護建設稅。以上各種費用都根據國家某時期規定的不同的費率乘以基本直接費來計算。(3) 其他費用，系指以上未包括的安裝建設費用，如建設場地占用及清理費、研究試驗費、聯合試運轉費、工程設計費及預備費等。所謂預備費是指在各設計階段用以解決設計變更 ( 含施工過程中工程量增減、設備改型、材料代用等 ) 而增加的費用、一般自然災害所造成的損失和預防自然災害所采取的措施費用以及預計設備費用上漲價差補償費用等。根據國家現階段下達的定額、價格、費率，結合市場

31、經濟現狀，對上述費用逐項計算，列表匯總相加，即為該工程的概算。3.2 電氣主接線的基本形式由于各個發電廠或變電站的出線回路數和電源回路數不同。且各回路饋線中所傳輸的容量也不一樣，因而為便于電能的匯集和分配，再進出線較多（一般超過4 回），采用母線作為中間環節，可使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進出線回路少，不再擴建和發展的發電廠和變電站。有匯流母線的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類，無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。3.3 電氣主接線選擇依據原始資料，經過分析，根

32、據可靠性和靈活性經濟性的要求，高壓側有 4 回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側有 6 回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側有11 回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經過分析、綜合、組合和比較，提出三種方案：方案一：110kV 側采用雙母線接線方式， 35kV 側采用雙母線接線方式，10kV 側采用單母線分段接線方式。110kV 側采用雙母線接線方式，優點是運行方式靈活，檢修母線時不中斷供電，任一組母線故障時僅短時停電，可靠性高。 缺點是，操作復雜，容易出現誤操作，檢修任一回路斷路器時，該回路仍需

33、停電或短時停電，任一母線故障仍會短時停電，結構復雜，占地面積大，投資大。10kV 側采用單母線分段接線方式，供給市區工業與生活用電，由于一級負荷占30%左右，二級負荷占30%左右，一級和二級負荷占65%左右，采用單母線分段接線方式，優點是接線簡單清晰，操作方便，造價低，擴展性好，缺點是可靠性靈活性差。方案一主接線圖如下：圖 31 方案一主接線圖方案二： 110kV 側采用雙母線接線方式，35kV 側采用單母線分段帶旁路母線接線方式， 10kV 側采用單母線分段接線方式35kV 側采用單母線分段帶旁路母線接線方式，優點是，檢修任一進出線斷路器時，不中斷對該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可

34、靠性提高，靈活性增加，缺點是，增設旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開關的數目，接線復雜，投資增大。方案二的主接線圖如下：圖 32方案二主接線圖方案三：110kV 側采用雙母線接線方式， 35kV 側采用單母線分段接線方式，10kV 側采用雙母線接線方式。對于上述三種方案綜合考慮：該地區海拔185m，海拔并不高，對變電站設計沒有特殊要求，地勢平坦，屬平原地帶，為輕微地震區， 年最高氣溫 +40 C，年最低氣溫 -10 C，年平均氣溫 +12 C，最熱月平均最高溫度 +34 C。最大風速 30ms，覆冰厚度為 10mm，屬于我國第 V 標準氣象區。因此 110kV 側采用單母線

35、分段接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經濟性要求，對于35kV 側采用單母線分段接線方式而10kV 側采用雙母線接線形式。綜合各種因素，宜采用第三種方案。第 4 章變電站主變壓器選擇變壓器是電力系統中主要的電氣設備之一。其擔負著變換網絡電壓進行電力傳輸的重要任務，確定合理的變壓器臺數、容量和型號是變電站可靠供電和網絡經濟運行的保證。4.1 主變壓器的選擇一、主變壓器臺數的選擇在變電站設計過程中，一般需要裝設兩臺主變壓器，以保證對用戶供電的可靠性。對110kV 及以下的終端或分支變電站，如果只有一個電源，或變電所的重要負荷有中、低壓側電網取得備用電源時，可只裝設一臺主變壓器，對大型超高壓樞紐變電站

36、，可根據具體情況裝設24 臺主變壓器，以便減小單臺容量。因此，在本次設計中裝設兩臺主變壓器。并且兩部變壓器并列運行時必須滿足以下條件：(1)并列變樂器的額定一次、二次電壓必須對應相等。即并列變壓器的電壓比必須相同， 允許差值不超過 10.5。如果并列變壓器的電壓比不同，則并列變壓器二次繞組的回路內將出現環流，即二次電壓較高的繞組將向二次電壓較低的繞組供給電流，導致繞組過熱甚至燒毀。(2) 并列變壓器的阻抗電壓 (短路電壓 )必須相等。由于并列運行變樂器的負荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，如果阻抗電壓相差很大可能導致阻抗電壓小的變壓器發生過負荷現象，所以要求并列變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值

37、不得超過 110。(3) 并列變壓器的連接紀別必須相同。即所有并列變壓器一次、 ：次電壓的相序和相位都必須對應地相同， 否則不能并列運行。假設兩臺變壓器并列運行， 臺為 Yyno 型連接，另一臺為 Dynll 型連接，則它們的二次電壓將出現 30。相位差，從而在兩臺變壓器的二次繞組間產生電位差，并在兩變壓器的二次側產生一個很大的環流，能使變壓器繞組燒毀。(4) 并列運行的變壓器容量比應小于 3；1。即并列運行的變壓器容量應盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運行很不方便，而且在變壓器特性稍有差異時，變壓器間的環流將相當顯著，特別是容量小的變壓器容易過負荷或燒毀。由于變壓器是一種高可靠性的電器

38、，兩部變壓器同時故障的可能性極小，不予考慮。二、主變壓器容量的選擇1、主變容量一般按變電所建成后510 年的規劃負荷來進行選擇， 并適當考慮遠期1020 年的負荷發展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規劃相結合。2、根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變的容量。判定電力系統安全性的一種準則。又稱單一故障安全準則。按照這一準則, 電力系統的 N 個元件中的任一獨立元件（發電機、輸電線路、變壓器等）發生故障而被切除后，應不造成因其他線路過負荷跳閘而導致用戶停電；不破壞系統的穩定性，不出現電壓崩潰等事故。當這一準則不能滿足時，則要考慮采用增加發電機或輸電線路等措施。N1 原則與可靠性分析相

39、比較, 它的計算簡便 , 不需搜集元件停運率等大量原始數據，是一種極為簡便的安全檢查準則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應用。但對“獨立元件”的定義不盡相同，如有的公司規定為一輸電元件（線路或變壓器）和一發電機組，或者兩臺發電機組。中國某些電力部門在電網規劃中也采用了N1 原則，一般規定一個獨立元件為一臺發電機組，或一條輸電線路，或一臺變壓器。判斷線路是否過負荷，通常使用線路發熱條件的載流量極限值。對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應滿足60%（220kV及以上電壓等級的變電所應滿足70%）的全部最大綜合計算負荷，以及滿足全部 I 類負荷和大部分 II類負

40、荷 (220kV及以上電壓等級的變電所， 在計及過負荷能力后的允許時間內，應滿足全部I 類負荷和 II類負荷 ) ，即（n 1）SN(0.6 0.7) Smax 和（ n 1）SNS S（4-1 ）最大綜合計算負荷的計算：SmaxK tmPi max(1%)i 1cosi（4-2 ）式中，各出線的遠景最大負荷；m 出線回路數；各出線的自然功率因數；同時系數，其大小由出線回路數決定， 出線回路數越多其值越小，一般在 0.8 0.95 之間；線損率，取 5%。結合原始材料可得：35kV側：=2tan （ arccos0.9 ）=0.9686MVar=2tan （ arccos0.9 ）=0.968

41、6MVar=3 tan （arccos0.9 ）=1.4530MVar =2.5 tan （arccos0.9 ）=1.2108MVar =1.5 tan （arccos0.9 ）=0.72648MVar=2 tan （arccos0.9 ）=0.9686MVar解得： S1 ( 2 2 3 2.5 1.5 2) / 0.9 14.44MVA 10kV 側：= =2.5 tan （ arccos0.78 ） =2.0057MVar = =2.5 tan （ arccos0.78 ） =2.0057MVar = =2.5 tan （ arccos0.75 ） =2.205MVar= =1.5 t

42、an （arccos0.73 ） =1.4043MVar= =1.5 tan （ arccos0.73 ） =1.4043MVar= =1tan （arccos0.75 ）=0.8820MVar= =1.5 tan （ arccos0.78 ） =1.20345MVar= =1.5 tan （ arccos0.8 ）=1.125MVarQL9 =PL9 =2 tan （arccos0.8 ）=1.5MVarQL10 =PL10 =1 tan （arccos0.78 ）=0.8032MVarQL11 =PL11 =1 tan （arccos0.78 ）=0.8032MVar由S 總 =S1+S2

43、=38.493MVA取 =0.85 ，則：Smax0.8538.493 1.0534.355MVA由以上分析得SN0.7Smax0.734.35524.0485MVA因此主變容量為：三、主變壓器型號的選擇1. 相數選擇變壓器有單相變壓器和三相變壓器。在330kV 及以下的發電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。單相變壓器組由三個單相的變壓器組成，造價高、占地多、運行費用高，多用于500kV 以上的變電所內，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比，價格低，占地面積小，并且運行時損耗減小 1215。只有受變壓器的制造和運輸條件的限制時， 才考慮采用單相變壓器組，在工程設計上在 330kV 及以下電力系

44、統中，一般都選用三相變壓器。因此在本次設計中采用三相變壓器組。2. 繞組數選擇：變壓器按其繞組數可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當發電廠只升高一級電壓時或35kV 及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器。當發電廠有兩級升高電壓時，常使用三繞組變壓器作為聯絡變壓器，其主要作用是實現高、中壓的聯絡。其低壓繞組接成三角形抵消三次諧波分量。110kV 及以上電壓等級的變電所中，也經常使用三繞組變壓器作聯絡變壓器。當中壓為中性點不直接接地電網時，只能選用普通三繞組變壓器，自耦變壓器特點是其中兩個繞組除有電磁聯系外，在電路上也有聯系。因此，當自耦變壓器用來聯系兩種電壓的

45、網絡時，一部分傳輸功率可以利用電磁聯系，另一部分可利用電的聯系。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的經濟效益非常顯著。但是，由于自耦變壓器在高壓電網和中壓電網之間有電氣連接，故具備了過電壓從一個電壓等級的電網轉移到另一個電壓等級電網的可能性。例如，高壓側電網發生過電壓時，它可通過串聯繞組進入公共繞組，使其絕緣受到危害。如果在中壓電網出現過電壓時，它同樣進入串聯繞組，可能產生很高的感應過電壓。為了防止高壓側電網發生單相接地時，在中壓繞組其它兩相出現過電壓，要求自耦變壓器的中性點必須直接接地。3調壓方式的確定為了保證供電質

46、量可通過切換變壓器的分接頭開關， 改變變壓器高壓繞組的匝數，從而改變其變比，實現電壓調整。切換方式有兩種：一種是不帶電壓切換，稱為無激磁調壓，調整范圍通常在 2 2.5 以內；另一種是帶負荷切換，稱為有載調壓，調整范圍可達 30，其結構復雜，價格較貴。發電廠在以下情況時，宜選用有載調壓變壓器：（ 1）當潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平時；（ 2）具有可逆工作特點的聯絡變壓器，要求母線電壓恒定時；（ 3）發電機經常在低功率因數下運行時。變電所在以下情況時，宜選用有載調壓變壓器：（1）地方變電所、工廠、企業的自用變電所經常出現日負荷變化幅度很大的情況時， 又要求滿足電能質量往往需

47、要裝設有載調壓變壓器；（2）330kV 及以上變電站，為了維持中、低壓電壓水平需要裝設有載調壓變壓器；（3）110kV 及以下的無人值班變電站，為了滿足遙調的需要應裝設有載調壓變壓器。4. 繞組接線組別的確定我國 110kV 及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯接； 35kV 采用“ Y”聯接，其中性點多通過消弧線圈接地；35kV 以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“ D”聯接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11 接線；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11 或 YN， yn， d11 等形式。近年來，也有采用全星形接線組別的變壓器，即變壓器高、中、低三側均接成星形。這種接線零序組抗大，

48、有利于限制短路電流，也便于在中性點處連接消弧線圈。缺點是正弦波電壓波形發生畸變，并對通信設備產生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。5冷卻方式的選擇變壓器的冷卻方式主要有自然風冷卻、強迫空氣冷卻、強迫油循環水冷卻、強迫油循環風冷卻、強迫油循環導向冷卻、水內冷變壓器、SF6 充氣式變壓器等。4.2 主變壓器選擇結果根據以上計算和分析結果，查發電廠電氣主系統可得，選擇的主變壓器主要技術參數如下：額定容量： 25000kVA額定電壓：高壓 110 8 1.25%（kV）；中壓 38.5 22.5%（kV）；低壓 10.5 （kV）連接組別： YNyn0d11空載損耗： 21.8 （ k

49、w）短路損耗： 112.5kw空載電流： 1.5%阻抗電壓（ %）：高中 : ；中低；高低第 5 章 短路電流計算電力系統正常運行的破壞多半是由短路故障引起的，短路時，系統從一種狀態劇變到另一種狀態，并伴隨有復雜的暫態現象。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地之間發生通路的情況。 短路的原因很多，主要由以下幾個方面：（1） 元件損壞，如：設備絕緣部分自然老化或設備本身有缺陷，正常運行時（2） 擊穿短路；以及設計、安裝、維護不當所造成的設備缺陷最終發展成短路等。（2）氣象條件惡劣。例如雷擊造成的閃絡放電或避雷動作，架空線路由大風或導線覆冰引起電桿倒塌等；（3）人為事故，工作人員違反操作規程帶負荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業安全工作