1、我國是世界能源消耗大國，煤炭消費總量居世界第一位，電力消費總量居世界第二位，但一次能源分布和生產(chǎn)力發(fā)展水平卻很不均勻。水能、煤炭主要分布在西部和北部，能源和電力需求主要集中在東部和中部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。這種能源分布與消費的不平衡狀況，決定了能源必須在全國范圍內(nèi)優(yōu)化配置，必須以大煤電基地、大水電基地為依托。實現(xiàn)煤電就地轉(zhuǎn)換和水電大規(guī)模開發(fā)。而變電站擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后分配電能的任務，是輸送和分配電能的中轉(zhuǎn)站，是供電系統(tǒng)的樞紐，在全國電網(wǎng)中占有特殊重要的位置。本330kV變電站設計對變電站內(nèi)最重要的電氣設備如主變壓器、導線、電氣設備等元器件，進行了比較和選擇，在配電裝置上采用當今較先進

2、的GIS設備。主變壓器最終為2臺，追求設備壽命期內(nèi)最優(yōu)的經(jīng)濟效益。站內(nèi)主接線分為330kV、110kV、和35kV一，一1.三個電壓等級。各個電壓等級分別米用1斷路器接線、雙母線和雙母線的接線方式。2電氣主接線是發(fā)電廠和變電站的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著全站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。在短路電流方面，講述了短路電流的危害以及三個電壓等級處短路電流的計算。電氣設備的選擇以各種元器件如何選擇參數(shù)為主，因為只要確定了器件的參數(shù)就能十分容易的根據(jù)電力手冊查出元件型號。最后，還對導線截面的確定以及導線截面積的校驗方法進行說明。

3、在絕緣配合、過電壓保護及接地等方面也進行了簡單的設計，使變電站電氣一次部分基本完成。第1章緒論1.1設計的技術基礎和前提自20世紀70年代330kV電網(wǎng)在我國西北地區(qū)出現(xiàn)自今，330kV電網(wǎng)已經(jīng)成為我國西北地區(qū)的主力電網(wǎng)。截至2004年底，全國共投運330kV線路115條,總長度約為1070km,全網(wǎng)共有330kV降壓變電站52座，主變壓器總?cè)萘?0640MVA。330kV變電站設計也相應經(jīng)歷了初期階段、成長階段和成熟階段。330kV電網(wǎng)建設初期，由于出線回路少，330kV電氣主接線大多才用角形接線，后來還有變壓器一一母線接線、雙母線帶旁路，發(fā)展到現(xiàn)在很普遍的一個半斷路器接線，隨著330kV電

4、網(wǎng)成長為西北部骨十網(wǎng)架，330kV變電站的建設基本上都采用一個半斷路器接線。110kV電氣主接線：初期一般為雙母線帶旁路接線，2000年以后設計的變電站基本取消旁路母線。配電裝置布置及母線選型：初期有角形立環(huán)式布置、雙母線帶旁路布置。到后來絕大多數(shù)采用一個半斷路器中型三列式布置。初期330kV變電站大部分采用軟母線，還有支持式擴徑導線，20世紀90年代后，大部分采用懸掛軟導線。對于110kV配電裝置，早期大部分是屋外軟母線中型配電裝置，中型布置單列式和雙列式都用應用。在后期，屋外半高型軟母線單列布置也得到了廣泛應用，也有部分地區(qū)采用支持式管母線、戶內(nèi)裝配式、戶內(nèi)GIS等多種配電裝置?？偲矫娌贾?/p>

5、：從開始的一字型立環(huán)式布置開始也經(jīng)歷了很多演變，20世紀80年代開始基本上一直采用330kV配電裝置、主變壓器及抵低壓無功補償區(qū)和110kV配電裝置的三列式布置，所區(qū)占地面積也有很大的下降。主變壓器形式：主變壓器均采用三相式變壓器。330kV的斷路器型式：初期建設的變電站大多采用柱式斷路器、空氣斷路器等，20世紀開始80年代開始采用了進口、合資柱式、國產(chǎn)罐式斷路器。近期建設的變電站大部分采用瓷柱式斷路器、罐式斷路器，個別站采用GIS型式的設備。微機監(jiān)控系統(tǒng)：20世紀90年代新設計的變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)都是雙機系統(tǒng)，分層分布式控制，這已是定居。而早期投運的微機監(jiān)測也已先后完成升級改造。新技術應用：

6、高抗抽水節(jié)能、調(diào)相機、三項式主變壓器、申聯(lián)電容補償在以往的工程中已經(jīng)得到應用；而大容量變壓器、高開斷水平斷路器等將仍是新技術應用的主流。從20世紀90年代中后期開始，330kV變電站設計較初期階段也發(fā)生了較大的變化，尤其是電力系統(tǒng)規(guī)劃設計總院組織進行的2000年示范送點變電工程設計革命，對330kV變電站設計產(chǎn)生了深遠的影響。示范變電站設計的成果及其應用和發(fā)展基本上代表了330kV變電站的設計現(xiàn)狀，示范變電站設計的成果已經(jīng)廣泛用于近年來的工程建設當中，變電站設計已經(jīng)相當成熟。當時示范變電站設計的總體思路是：與國際國內(nèi)電力體制改革趨勢相適應，與國際科技發(fā)展水平相一致，與可持續(xù)發(fā)展思路相吻合；依靠

7、科技進步，縮小與世界先進水平差距，使設計方案更緊湊、更集約、更高效；在安全可靠前提下，突出體現(xiàn)經(jīng)濟性，合理性，先進性。電氣主接線：一個半斷路器接線仍是330kV的主要推薦接線，具體工程也可因地制宜的采用技術經(jīng)濟合理的其他方案，如出線雙斷路器、變壓器母線組接線等。配電裝置：示范變電站設計對配電裝置和設備選型進行了深入研究，在安全可靠的前提下盡量壓縮配電裝置的尺寸。計算機監(jiān)控系統(tǒng)：2000年示范變電站設計對監(jiān)控系統(tǒng)配置方案、常規(guī)控制與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的技術經(jīng)濟比較、二次設備分散布置、保護繼電器小室抗十擾措施等方面進行了深入的研究。330kV變電站設計發(fā)展到今天，電氣主接線、配電裝置布置優(yōu)化和母線選型

8、、電氣總平面布置的協(xié)調(diào)緊湊、計算機監(jiān)控系統(tǒng)等方面已經(jīng)發(fā)展的相當成熟，今后設計的發(fā)展趨勢在以下幾個方面：從未來的變電站的發(fā)展趨勢來講，采用集成智能化電力設備，由于控制、保護、通信等微電子設備與高電壓大電流主設備安裝于一體，因此滿足電磁兼容性要求將成為重要的技術關鍵。在布置方面，建設與環(huán)境協(xié)調(diào)友好的變電站將變得越來越重要，控制變電站噪聲、電磁十擾及減少變電站對周圍景觀的影響也會日益受到重視。主變壓器方面繼續(xù)采用三相變壓器。斷路器的選型：目前和將來很長一段時間內(nèi)，瓷柱式斷路器、罐式斷路器、HGIS、GIS、仍是主要的斷路器型式。隨著國家經(jīng)濟實力的提升，用戶對供電安全性和可靠性要求日益提高，國家對環(huán)保

9、的高度重視和土地使用政策的日趨嚴格，設計必須著重考慮選用安全性和可靠性高、節(jié)約占地、適于緊湊化布置和造價比較合理的斷路器型式。布置方面，一方面，按工程主接線、進出條件和規(guī)劃，充分吸取以往變電站的設計經(jīng)驗，因地制宜的優(yōu)化配電裝置；另一方面，根據(jù)工程選站的結論和電氣配電裝置的選型，結合站址的環(huán)境、地理位置、交通等條件，充分比較并優(yōu)化總布置方案，從而做到布局合理、出線順暢、節(jié)約占地、減少土方、減少拆遷、與環(huán)境協(xié)調(diào)等等。綜上所述，330kV變電站設計發(fā)展過程、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢將是330kV變電站設計原則確定的重要參考依據(jù)。變電工程設計的發(fā)展和成熟工程經(jīng)驗的積累構成了330kV變電站設計的技術基礎和前提。

10、1.2現(xiàn)行變電站設計的基本思路設計模塊的劃分。模塊化設計的設計思想是變電工程設計技術經(jīng)驗的總結和發(fā)展。330kV變電站總平面的布置形式是以330kV配電裝置區(qū)、主變壓器及低壓無功補償設備區(qū)和110kV配電裝置區(qū)等功能區(qū)構成的三列布置格局。這三個功能區(qū)即能相互獨立，乂相互關聯(lián)和制約，不僅構成了變電站總平面的基本模塊，也構成模塊化設計的基本元素。其獨立性是構成設計模塊的基本條件，其關聯(lián)性乂形成了模塊設計的互相制約。變電工程的這一基本特征是開展模塊化設計的基礎和前提，也是確定設計模塊的基本原則。從電氣的一次布置和總平面布置區(qū)域劃分的角度出發(fā)，330kV配電裝置區(qū)設計模塊、主變壓器及低壓無功補償設備區(qū)

11、設計模塊和110kV配電裝置區(qū)設計模塊是變電工程設計的三個基本模塊。上述設計模塊的基本定義。330kV配電裝置區(qū)設計模塊是指進出線門形架為界、以區(qū)域環(huán)形道路為平面分界的區(qū)域，內(nèi)容包括配電裝置設計、構支架結構設計、電纜溝及地下設施設計、繼電器小室布置及結構設計等內(nèi)容。330kV高壓并聯(lián)電抗器及其回路內(nèi)電氣設備布置區(qū)也是該模塊的設計內(nèi)容，是一個子模塊，本設計只做具體的模塊設計，在平面布置中假定安裝于其中一回線路，在具體的工程設計中，應根據(jù)電力系統(tǒng)條件接入不同線路時其布置位置需相對變化。主變壓器及其低壓無功補償設備區(qū)設計模塊是指以主變壓器高中壓側(cè)引線構架為界、以區(qū)域環(huán)形道路為平面分界的區(qū)域，內(nèi)容包括

12、主變壓器安裝及各側(cè)引線設計、低壓無功補償設備及配電裝置設計等內(nèi)容。1.3主要設計原則變電站設計的原則是：安全可靠、技術領先、投資合理、標準統(tǒng)一、運行高效。為此，在設計中，要注意處理和解決設計方案的統(tǒng)一性、適應性、靈活性、先進性、可靠性和經(jīng)濟性及其相互之間的辯證統(tǒng)一關系。統(tǒng)一性：建設標準統(tǒng)一，基建和生產(chǎn)運行的標準統(tǒng)一，外部形象風格要體現(xiàn)國家標準。適應性：設計要綜合考慮各地區(qū)的實際情況，并能在一定的時間內(nèi)，對不同規(guī)模、型式、外部、典型設計模塊間接口靈活，增減方便，組合型式多樣，概算調(diào)整方便。先進性：設計方案、設備選型先進、合理，占地少、注重環(huán)保，變電站可比技術經(jīng)濟指標先進?？煽啃裕哼m當提高設備水平

13、，保證變電站設備的可靠性，保證設備、各個模塊和模塊并接后系統(tǒng)的可靠性，以確保設計方案的安全可靠性。經(jīng)濟性：按照企業(yè)利益最大化原則，綜合考慮工程初期投資和長期運行費用，追求壽命期內(nèi)最優(yōu)的企業(yè)經(jīng)濟效益。設計要樹立全局意識、大局意識和企業(yè)意識，要堅持“基建為生產(chǎn)服務”、“以人為本”和“可持續(xù)發(fā)展”的理念，當前的重點是“節(jié)約占地、節(jié)約投資、提高效率、降低運營成本”。具體設計要綜合考慮“每個設備的合理性、每個布置的合理性、每項改進的合理性、每個方案的合理性”。第2章主變壓器及電氣主接線的選擇(1) 2.1主變壓器的選擇2.1.1主變壓器型式及范圍繞組數(shù)量的確定原則在具有三種電壓的變電站中，如通過主變壓器

14、各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站內(nèi)需設無功補償設備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。(2) 主變壓器臺數(shù)的確定原則對于大城市郊區(qū)的一次變電站在中低壓側(cè)已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺變壓器為宜。 對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。 對于規(guī)劃只裝設兩臺變壓器的變電站，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的1-2級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。由前設計說明可知、正常運行時，變電站負荷由330kV系統(tǒng)供電，為提高負荷供電可靠性，并考慮到現(xiàn)今社會用戶需要的供電可靠性的要求更高，最終應采用三臺容量相同的變壓器并聯(lián)運行。

15、(3) 變壓器容量和型號確定主變壓器容量一般按變電站建成后5-10年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10-20年的負荷發(fā)展，對于城市郊區(qū)變電站，主變壓器應與城市規(guī)劃相結合。變電站主變壓器的選擇原則有以下幾點： 在變電站中，一般裝設兩臺主變壓器；終端或分支變電站，如只有一個電源進線，可只裝設一臺主變壓器；對于330、550kV變電站，經(jīng)技術經(jīng)濟為合理時，可裝設3-4臺主變壓器。對于330kV及以下的變電站，在設備運輸不受條件限制時，均采用三相變壓器。500kV變電站，應經(jīng)技術經(jīng)濟論證后，確定是采用三相變壓器，還是單相變壓器組，以及是否設立備用的單相變壓器。 裝有兩臺及以上主變壓器的變電站，其中一臺

16、事故停運后，其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的70%到80%,并應保證用戶的一級和全部二級負荷的供電。具有三種電壓等級的變電站，如各側(cè)的功率均達到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但需裝設無功補償設備時，主變壓器一般先用三繞組變壓器。110kV及以上中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，一般優(yōu)先選用自耦變壓器，當自耦變壓器的第三繞組接有無功補償設備時，應根據(jù)無功功率的潮流情況，校驗公共繞組容量，以免在某種運行方式下，限制自耦變壓器輸出功率。330kV變電站可選用自耦強迫油循環(huán)風冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓(即短路電壓)，應根據(jù)電網(wǎng)情況、斷路器斷流能力以及變壓器結構選定。對丁深入負

17、荷中心的變電站，為簡化電壓等級和避免重復容量，可采用雙繞組變壓器。(4) 繞組連接方式的確定原則我國330kV及以上電壓、變壓器都采用Y。連接，110kV采用Y連接，其中性點經(jīng)消弧線圈接地、35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。根據(jù)選擇原則可確定所選擇變壓器繞組接線方式為Y/Y/接線。綜上所述，并考慮到本次設計的三個電壓等級，查330kV三相三繞組電力變壓器技術時數(shù)據(jù)表，選擇變壓器的型號為OSFPSZ10-240000/33QOSFPSZ10-360000/33C|其參數(shù)見表1-1,1-2.表1-1主變壓器1技術參數(shù)項目技術參數(shù)備注主變壓器型號三相、三繞組、有載調(diào)壓、油浸、風冷、自耦電力變壓器OSFPSZ10-240000/330額定容量240MVA容量比240/240/72MVA電壓比345/121/38.5kV電壓比及短路阻抗應根據(jù)實際工程選擇短路阻抗Uk1-2%=10.5Uk1-3%=24Uk2-3%=13連接組別YNa0dll調(diào)壓方式有載調(diào)壓冷卻方式ONAF或ODAF中性點接地方式及絕緣水平'直接接地局、中及中性點均副套管式電流互感器表1-2主變壓器2技術參數(shù)項目技術參數(shù)備注主變壓器型號三相、三繞組、有載調(diào)壓、油浸、風冷、自耦電力變壓器OSFPSZ10-360000/330額定容量360MVA容量比360/360/90MVA電壓比345/121/38.