500KV變電站電氣部分設(shè)計

1、摘要本論文主要闡述了500KV變電站電氣部分的設(shè)計。隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的進步，電力系統(tǒng)對變電站的要求也越來越高。變電站作為電能傳輸與控制的樞紐必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。本設(shè)計為500kV超高壓變電站，為樞紐變電所。500kV變電所控制系統(tǒng)的特點是可靠性要求更高、被控制的對象多、控制對象的距離遠、控制電纜用量大，要求自動化水平高和抗干擾問題突出。本設(shè)計討論的是500KV變電站電氣部分的設(shè)計。其中包括負荷計算、無功補償、變電所位置的選擇及變壓器的選擇、主接線設(shè)計、短路計算及電氣設(shè)備的選擇與校驗、繼電保護設(shè)計，還包括

2、防雷設(shè)計等。關(guān)鍵詞 變電站 超高壓 500kVAbstractThis paper expatiate on the part of 500kV electrical substation design.With the development of science and technology in China, particularly computing technology has advanced, the power system demands on substation more and more. Substation as a hub for power transmiss

3、ion and control to change the traditional design and control mode, to adapt to the modern power system, modernization of industrial production and the development trend of social life.The transformer substation that is designed this time is the key position transformer substation of 500kV. It is the

4、 hub of Substation. 500 kV substation control system is characterized by higher reliability requirements, the object of control, and control of the object distance and the amount of control cable, and require a high level of automation and anti-jamming problems. The design is refer to the part of 50

5、0kV electrical substation design. Whole book primarily contain，calculation of power load，reactive power expiation，location of electric station and choice transformer and design the main wiring and short-circuit calculation and choice and test of electric equipments and the design of protective relay

6、s and the design of preventing thunder, etc.KEY WORD Substation EHV 500kV目 錄第一章 緒 言1第一節(jié) 超高壓變電站發(fā)展概況1第二節(jié) 選題目的2第三節(jié) 背景和意義2第四節(jié) 500KV設(shè)計變電站簡介2第二章 500KV變電站選址、負荷統(tǒng)計及計算3第一節(jié) 500KV變電站選址及主要技術(shù)特點3第二節(jié) 500KV變電站負荷統(tǒng)計表4第三節(jié) 500KV變電站負荷計算5第三章 主變壓器的選擇6第一節(jié) 主變壓器的選擇原則6第二節(jié) 主變壓器的選擇結(jié)果8第四章 電氣主接線的設(shè)計8第一節(jié) 電氣主接線的概述8第二節(jié) 電氣主接線的基本要求9第三節(jié)

7、電氣主接線的設(shè)計原則9第四節(jié) 電氣主接線的方案選擇與確定9第五章 短路電流計算11第一節(jié) 短路故障的危害11第二節(jié) 短路電流計算的目的12第三節(jié) 短路電流計算的內(nèi)容12第四節(jié) 短路電流計算的方法12第五節(jié) 短路點確定及短路電流計算13第六章 電氣設(shè)備選擇及校驗14第一節(jié) 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備16第二節(jié) 按短路狀態(tài)校驗17第三節(jié) 母線選擇及校驗18第四節(jié) 高壓斷路器選擇及校驗23第五節(jié) 高壓隔離開關(guān)選擇及校驗26第六節(jié) 電流互感器選擇28第七節(jié) 電壓互感器選擇29第八節(jié) 絕緣子和穿墻套管的選擇30第九節(jié) 所用變壓器及電力電容器選擇31第七章 變電站防雷及接地設(shè)計33第一節(jié) 變電站防雷設(shè)計3

8、3第二節(jié) 變電站接地設(shè)計35第八章 變電站無功補償裝置的設(shè)計37第一節(jié) 斷路器投切無功補償裝置37第二節(jié) 無功靜止補償裝置及配電補償裝置38第九章 變電站繼電保護設(shè)計40第一節(jié) 主變壓器保護41第二節(jié) 10KV線路保護43結(jié)束語47謝辭48參考文獻49電子科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 500KV變電站的設(shè)計第一章 緒 言電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要部門之一，它是負責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)。它即為現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代科學技術(shù)和現(xiàn)代國防提供不可少的動力，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力是工業(yè)的先行，電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個國民經(jīng)濟才能不斷前

9、進。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。我國電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機監(jiān)控，電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠行。變電所是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴密、土建結(jié)構(gòu)復雜、施工難度較大的工業(yè)建筑，因此，要求變電所土建施工技術(shù)及施工組織水平也相應(yīng)地隨之不斷提高。電網(wǎng)是根據(jù)不同地區(qū)、不同電壓等級而形成的高壓和超高壓網(wǎng)絡(luò)，起著重要作用。在我國很多地區(qū)現(xiàn)已形成以500kV為骨干的主網(wǎng)，能將電力資源更充分的利用。隨著國民經(jīng)濟的

10、發(fā)展以及大型發(fā)電廠和更高等級電壓的出現(xiàn)，在不久的將來，我國會出現(xiàn)跨幾個大區(qū)的聯(lián)合大電網(wǎng)。500kV超高壓變電站的容量大、電壓高、出線回路數(shù)多，在電力系統(tǒng)中一般都是電力輸送的樞紐性變電站。因此興建500kV超高壓變電站能夠更好的利用資源，實現(xiàn)最大利用。北方的充足能源，也將通過樞紐變電站實現(xiàn)“北電南送”。500kV超高壓變電站設(shè)備要求高，進而推動了國內(nèi)電氣設(shè)備新的改革，實現(xiàn)了優(yōu)化能源的進程。電氣主接線是變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全所電氣設(shè)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。隨著變電所綜合自動化技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，變電站綜合自

11、動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實現(xiàn)“無人值班”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢。第一節(jié) 超高壓變電站發(fā)展概況我國自1974年建成了第一條330kV輸電線路，由甘肅劉家峽水電站廠到陜西關(guān)中地區(qū)開始，變電站發(fā)展迅速。1981年建成了第一條500kV輸電線路，由河南姚孟火電廠到武漢，500kV超高壓變電站走入人們的視線。其中，超高壓變電站的建設(shè)成功，使國內(nèi)各省電網(wǎng)形成聯(lián)網(wǎng)，華北、東北、華東、華中、南方等電網(wǎng)都已建成500kV大容量輸電線路和跨省聯(lián)絡(luò)線，并將逐步形成跨大區(qū)域互聯(lián)的骨干網(wǎng)絡(luò)。在日趨建設(shè)的超高壓變電站中，超高壓等級500kV的變電站占有重要的地位。第二節(jié) 選題目的我選擇

12、設(shè)計本課題，學習和掌握變電所電氣部分設(shè)計的基本方法和步驟，培養(yǎng)獨立進行電力工程設(shè)計的基本技能，進一步了解國家有關(guān)的方針政策、設(shè)計標準和設(shè)計規(guī)范，同時將所學的理論知識與實際相結(jié)合，進一步培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，開拓思路，鍛煉獨立分析問題及解決問題的能力。本次設(shè)計的500kV超高壓變電站的目的是用以提高該地區(qū)的供電質(zhì)量、減少電能損失，滿足該地區(qū)負荷增長的需要。變電站在設(shè)計基礎(chǔ)上，力求更加實用化，符合實際，并設(shè)計高度可靠性和靈活性的主接線，保證500kV電網(wǎng)的安全運行，滿足各類重要負荷的用電需要。第三節(jié) 背景和意義500KV超高壓樞紐變電站是我國電網(wǎng)建設(shè)中非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好500KV超高壓

13、樞紐變電站的設(shè)計是我國電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。500KV變電站需要采用節(jié)約資源的設(shè)計方案，既要要克服通信干擾和噪聲、保證電能質(zhì)量和用電安全等問題，同時還要滿足以后電網(wǎng)改造簡單、資源再利用率高的要求。500KV變電站的設(shè)計或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護環(huán)境、節(jié)約資源、易于實現(xiàn)自動化設(shè)計方案。在這種要求下，500KV超高壓變電站電氣主接線簡單清晰、接地和保護安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢所趨。因而，500KV超高壓變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線簡化，配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護系統(tǒng)，采用緊湊布置、節(jié)約資源、安全環(huán)保的設(shè)計方案。第四節(jié) 500KV變電站設(shè)

14、計簡介本次設(shè)計的變電站為500kV大型超高壓樞紐變電站，500kV采用一個半斷路器接線，220kV采用雙母線帶旁路接線，10kV采用單母線分段接線。500kV配電裝置采用GIS配電裝置。本所選用分層分布式綜合自動化系統(tǒng)。主變壓器及線路控保屏、電度表屏、直流屏、電池屏、交流屏均布置在主控室內(nèi)。為有人值班變電站，部分站區(qū)設(shè)立無人值班室，用計算機進行監(jiān)控。該變電所總建筑面積3078平方米，主控樓建筑面積2732平方米。第二章 500KV變電站選址、負荷統(tǒng)計及計算第一節(jié) 500KV變電站選址及主要技術(shù)特點一、500KV變電站選址變電所位置與供電的可靠性、經(jīng)濟性以及電壓質(zhì)量密切相關(guān)，選擇變電所的地址時，

15、應(yīng)兼顧以下各點：（1）盡量接近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬的消耗量；（2）進出線方便，特別是要便于架空進出線；（3）設(shè)備運輸方便，特別要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸；（4）不宜設(shè)在多塵或者有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風側(cè)；（5）不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所；（6）不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方。該500KV變電所所址位于某市郊區(qū)，地勢平坦、進出線走廊便于架空線路的引入和引出，因此配電裝置的布置不必考慮特殊方式。所址的海拔為7米，經(jīng)調(diào)查沒有被洪水浸淹的歷史，不必選用高海拔的電氣設(shè)備

16、。所址位于負荷中心，交通便利、通訊暢通。有鐵路和公路經(jīng)過變電所附近，不必過多考慮設(shè)備的運輸問題。旱澇期，附近河流對變電站無影響。該地區(qū)年平均氣溫為14.5，極端最高氣溫為+36.5，極端最低氣溫為-11.4，全年35的高溫日數(shù)為4天，電氣設(shè)備均可正常工作；該地區(qū)年降水總量為980.3毫米，最大風速為2.0m/s，夏秋季節(jié)不受強風影響，所以不必考慮架空線路的機械強度及對屋外配電裝置的影響；該地區(qū)全年只有短暫的霜凍（不足5天）和結(jié)冰現(xiàn)象（不足10天），覆冰厚度僅為3mm，因此不必考慮覆冰問題；無凍土情況發(fā)生，接地裝置地下部分不必過深即可保證可靠接地；土壤電阻率為100M，可考慮采用構(gòu)架式避雷針；年

17、雷暴雨日數(shù)為35天，防雷裝置的選取應(yīng)加以考慮；當?shù)厮募敬嬖谌苎┤鼙⒚?、雨加雪等對污穢絕緣子極為不利的氣象條件，為防止污閃，所以對絕緣子串和變電設(shè)備外絕緣的影響應(yīng)予以考慮。二、500KV變電站主要技術(shù)特點500KV變電站主要技術(shù)特點，具體見表2-1。表2-1 變電站主要技術(shù)特點序號項目名稱技術(shù)特點1電氣接線500kV：采用一個半斷路器接線220kV：采用雙母線帶旁路接線10kV：采用單母線分段接線2短路電流500kV: 50kA220kV: 50kA10kV: 40kA3主要設(shè)備選型主變壓器：三相，油浸式，無勵磁調(diào)壓，自耦變壓器500kV：SF雙斷口瓷柱式斷路器220kV：SF單斷口瓷柱式

18、斷路器10kV：SF瓷柱式斷路器4配電裝置型式500kV：采用懸吊管母線中型分相斷路器三列式布置220kV：采用支持式管母，斷路器單列布置10kV：采用支持管母線中型布置，母線與主變壓器平行或垂直布置，分支回路斷路器配置在母線側(cè)5電氣二次變電站設(shè)置計算機監(jiān)控系統(tǒng)，保護設(shè)備分散布置在各繼電保護小室第二節(jié) 500KV變電站負荷統(tǒng)計表本次設(shè)計的500KV變電站，線路18為500kV出線，912為220kV出線，1315為10kV出線。根據(jù)統(tǒng)計負荷如表2-1所示。表2-1 負荷統(tǒng)計表回路序號回路名稱負荷容量（kVA）需 用系 數(shù)線 長（km）供電回路1揚東甲線713500.8085012揚東乙線704

19、000.7587013揚方甲線586000.8079014揚方乙線504000.8075015揚輝甲線518500.8073016揚輝乙線563000.7565017揚楚甲線407500.8068018揚楚乙線421000.8071019揚江甲線433000.75530110揚江乙線422000.80560111揚運甲線323000.80570112揚運乙線371000.80560113揚海線217000.80480114揚都線215000.80460115揚羽線210000.804601第三節(jié) 500KV變電站負荷計算變電站供電系統(tǒng)要能安全可靠地正常運行，其中各個元件都必須選擇得當，除了需要

20、滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求，因此必須對變電站供電系統(tǒng)中各條出線的電力負荷進行統(tǒng)計計算，通過負荷計算求出來的計算負荷是確定工廠電力系統(tǒng)線路截面、變壓器容量、電氣設(shè)備及互感器等供電設(shè)計參數(shù)的基本依據(jù)。根據(jù)原始資料，計算出變電站各條出線的計算負荷，計算負荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如果計算負荷確定得過大，將使電氣設(shè)備和導線電纜選得過大，造成投資過大和有色金屬的浪費。但如果計算負荷確定得過小，投入使用后，又將使電氣設(shè)備和導線電纜處于過負荷狀態(tài)運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，加速其絕緣老化降低使用壽命，甚至燃燒引起火災造成更大損失

21、，影響供電系統(tǒng)的正?？煽窟\行。負荷計算的方法有多種，我國目前普遍采用的確定計算負荷的方法有需用系數(shù)法和二項式法，針對不同的情況應(yīng)采用不同的方法。當變電站出線較多、容量相差不太大時，宜采用需用系數(shù)法。當變電站出線較少、各臺容量相差很大時，宜采用二項式法。本設(shè)計為500kV超高壓變電所，該變電站出線較多，各條出線容量相差不太大，負荷計算采用需用系數(shù)法。其優(yōu)點是：公式簡單，計算方便，對于不同性質(zhì)的供電用戶的需用系數(shù)值是經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計積累，數(shù)值比較完整和準確，為供電設(shè)計創(chuàng)造了很好的條件。由于各供電區(qū)域電性質(zhì)相差不大，考慮功率因數(shù)相同，則視在功率可表示為有功功率。采用需用系數(shù)法求各用戶的計算負荷：=K

22、tSei （2-1）式中 各用戶的計算負荷，kVA； Sei 各用電設(shè)備額定容量，kVA。每條出線路的負荷：線路1： Sjs1= 0.8071350=57080 (kVA)線路2： Sjs2= 0.7570400=52800 (kVA)線路3： Sjs3= 0.8058600=46880 (kVA)線路4： Sjs4= 0.8050400=40320 (kVA)線路5： Sjs5= 0.8051850=41480(kVA)線路6： Sjs6= 0.7556300=42225 (kVA)線路7： Sjs7= 0.8040750=32600(kVA)線路8： Sjs8= 0.8042100=336

23、80 (kVA)線路9： Sjs9= 0.7543300=32475 (kVA)線路10：Sjs10= 0.8042200=33760 (kVA)線路11：Sjs11= 0.8032300=25840 (kVA)線路12：Sjs12= 0.8037100=29680 (kVA)線路13：Sjs13= 0.8021700=17360 (kVA)線路14：Sjs14= 0.8021500=17200 (kVA)線路15：Sjs15= 0.8021000=16800 (kVA)變電所設(shè)計當年的計算負荷可由式（2-2）計算 （2-2）式中 Kt 同時系數(shù)，一般取0.85-0.9，這里取0.9；%線損率

24、，高低壓網(wǎng)絡(luò)的綜合線損率在8%-12%，這里取10%。 =0.9520180 (1+0.1)514978.2(kVA)計算負荷增長后的變電所最大計算負荷為 （2-3）式中 n 年數(shù)，取10年； m 年平均增長率，取7%； n年后的最大計算負荷。=514978.2e100.07=1037363.72 (kVA)第三章 主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；只供本所（廠）用的變壓器，稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。本章是對500KV變電站主變壓器的選擇。第一節(jié) 主變壓器的選擇原則主變壓器的容量和

25、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。如果變壓器容量選得過大、臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，將可能會滿足不了變電站負荷的需要。一、主變壓器臺數(shù)的選擇（一）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。（二）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(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。（三）對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變

26、壓器的變電所，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的12級設(shè)計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量1。本次設(shè)計的500kV變電站裝設(shè)兩臺主變壓器。二、主變壓器容量的選擇變壓器容量的選擇至關(guān)重要，容量選擇小了，不滿足負荷增長的要求。容量選擇大了，變壓器空載損耗大，起不到降低損耗、同網(wǎng)同價的要求。因此，變電所主變壓器的容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷考慮，并應(yīng)按照其中一臺停用時其余變壓器能滿足變電所最大負荷的60%70%選擇1，故500kV變電所取70%。三、主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇（一）相數(shù)容量為300MW及以下機組單元接線的變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。在500k

27、V及以上的發(fā)電廠和變電所中，應(yīng)按容量、可靠性要求、制造水平、運輸條件、負荷和系統(tǒng)情況等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定變壓器相數(shù)。500kV變電站主變壓器選擇單相變壓器組。（二）繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，500kV主變壓器采用雙繞組自耦式變壓器。（三）繞組接線組別電力系統(tǒng)采用的繞組連接有星形“Y”和三角形“D”。 由于變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列進行，所以變壓器繞組的連線方式選Y型連接。本次500kV變電站設(shè)計主變壓器采用YN，ynO，

28、d11接線組別。（四）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)。從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓。另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓。500kV變電站主變壓器采用一般均采用無勵磁調(diào)壓，分接頭的選擇依據(jù)具體情況定。（五）冷卻方式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；強迫、導向油循環(huán)冷卻1。第二節(jié) 主變壓器的選擇結(jié)果裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站，根據(jù)我國變電壓器運行的實踐經(jīng)驗，并參考經(jīng)驗，每臺主變的額定容量： （3-1） 0.71037363.

29、72=726154.604(kVA)主變壓器可選擇ODFPS-250000/500單相自耦無勵磁調(diào)壓變壓器，三臺為一組，主要性能參數(shù)為：額定容量250/250/80MVA；額定電壓/10.5kV；額定電流3150A；空載損耗80KW；負載損耗445KW。其中絕緣件中的含水量降低到0.5%以下，達到了變壓器局部放電量國際IEC標準3。其技術(shù)數(shù)據(jù)如表3-1所示。表3-1 ODFPS-250000/500三相自耦變壓器額定容量(kVA)電 壓 組 合（kV）聯(lián)結(jié)組標號空載損耗(kW)負載損耗(kW)空載電流(%)重量（t）250000高壓分接(%)低壓 YN， yn0, d11.8044514.57

30、15910.53538.5第四章 電氣主接線的設(shè)計第一節(jié) 電氣主接線的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、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置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)濟比較，合理確定主接線方案1。第二節(jié) 電氣主接線的基本要求電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求1。這三者是一個綜合概念，不能單獨強調(diào)其中的某一種特性，也不能忽略其中的某一種特性。但根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作

31、用的不同，對變電所主接線的性能要求也不同的側(cè)重。第三節(jié) 電氣主接線的設(shè)計原則電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、實用、經(jīng)濟、美觀的原則。變電所的主接線是電力系統(tǒng)按接線組成中的一個重要組成部分，主接線的確定對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行將會產(chǎn)生直接影響。第四節(jié) 電氣主接線的方案選擇與確定一、方案擬定主接線是根據(jù)發(fā)電廠或變電所的設(shè)計任務(wù)書，原始資料以及設(shè)計要求和原則

32、來進行設(shè)計的，在保證滿足技術(shù)要求條件下，力求經(jīng)濟性。現(xiàn)初步選擇兩個方案進行可靠性、靈活性及經(jīng)濟性比較，確定出最佳主接線方案。方案1：電氣主接線采用雙母線雙分段帶旁路接線方案2：電氣主接線采用3/2斷路器主接線二、方案比較可靠性比較：500kV超高壓變電站進出線為8回，為了限制設(shè)備故障影響范圍，在雙母線接線中采用雙母線雙分段帶旁路母線，將各元件分別接在各段母線上；對3/2斷路器接線則采用兩個斷路器控制一個元件的多環(huán)形接線。雙母線雙分段帶旁路接線見圖4-1，3/2斷路器接線見圖4-2。圖4-1 雙母線雙分段帶旁路接線 圖4-2 3/2斷路器接線兩種電氣主接線自身設(shè)備的故障停電范圍比較（按8個元件考

33、慮）分別見表4-1，表4-21。表4-1 雙母線雙分段帶旁路母線接線故障停電范圍運行情況故障類別停電元件數(shù)停電百分比（%）無設(shè)備檢修出線斷路器（或母線）故障225母聯(lián)或分段斷路器故障450有一臺斷路器檢修出線斷路器（或母線）故障1312.537.5母聯(lián)或分段斷路器故障3537.562.5一組母線檢修出線斷路器（或母線）故障232537.5母聯(lián)或分段斷路器故障465075表4-2 3/2斷路器接線故障停電范圍運行情況故障類別停電元件數(shù)停電百分比（%）無設(shè)備檢修母線側(cè)斷路器故障112.5母線故障00中間斷路器故障225有一臺斷路器檢修母線側(cè)斷路器故障1212.525母線故障01012.5中間斷路器

34、故障225一組母線檢修母線側(cè)斷路器故障225母線故障00中間斷路器故障225比較表4-2、表4-3可以看出，3/2斷路器接線無論是在無設(shè)備檢修方式下，還是在檢修與故障重疊方式下，停電元件最多只有兩個；當母線故障時沒有元件停電。而雙母線雙分段接線在無設(shè)備檢修方式下，出線斷路器故障或母線故障時有兩個元件停電；當母聯(lián)或分段斷路器故障時，停電元件為4個，停電元件占50%；在檢修與事故相重疊方式下，停電元件占75%。由此可見，3/2斷路器接線能將各種設(shè)備自身故障引起的停電元件限制在最小范圍內(nèi)，從而提高電力系統(tǒng)運行的安全可靠性，所以方案2優(yōu)于方案11。經(jīng)濟性比較：從設(shè)備投資分析，在8個元件時兩種主接線是一

35、樣的；當元件總數(shù)達10個，雙母線雙分段加專用旁路母線斷路器時，兩種主接線也是一樣的。當元件多于10個時，3/2斷路器接線投資大；元件少于6個時，雙母線雙分段帶旁路接線投資大。從占地面積分析，3/2斷路器接線采用常規(guī)的三列式布置方式比雙母線雙分段帶旁路接線節(jié)省占地面積40%，若采用其它布置方式時（如單列式等），兩種主接線是一樣的1。三、方案確定綜合上述比較可以看出，3/2斷路器接線在最嚴重的故障方式下，停電元件最多為兩個，當一組母線發(fā)生故障時，沒有元件停電，即使是在一組母線檢修，另一組母線故障的情況下，也沒有元件停電，隔離開關(guān)操作簡單，調(diào)度運行靈活。在投資方面，當元件數(shù)在610時，與雙母線雙分段

36、帶旁路接線相比是經(jīng)濟的；當元件多于10個，3/2斷路器接線投資增大，但是與一旦造成系統(tǒng)重大事故的經(jīng)濟損失相比，也是合適的1。所以本設(shè)計500kV超高壓變電站應(yīng)選用方案2。 本變電站的主接線設(shè)計詳見附圖：500KV變電站電氣主接線圖。第五章 短路電流計算第一節(jié) 短路故障的危害短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障。所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的連接6。供電系統(tǒng)發(fā)生短路后，電路阻抗比正常運行時阻抗小很多，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，它會帶來以下嚴重后果：一、短路電流的熱效應(yīng)巨大的短路電流通過導體，短時間內(nèi)產(chǎn)生很大熱量，形成很高溫度，極易造成設(shè)備

37、過熱而損壞。二、短路電流的電動力效應(yīng)由于短路電流的電動力效應(yīng)，導體間將產(chǎn)生很大的電動力。如果電動力過大或設(shè)備結(jié)構(gòu)強度不夠，則可能引起電氣設(shè)備機械變形甚至損壞，使事故進一步擴大。三、短路系統(tǒng)電壓下降短路時，系統(tǒng)電壓大幅度下降，對用戶工作影響很大。系統(tǒng)中最主要的電力負荷是異步電動機，它的電磁轉(zhuǎn)矩同它的端電壓的平方成正比，電壓下降時，電磁轉(zhuǎn)矩將顯著降低，使電動機停轉(zhuǎn)，以致造成產(chǎn)品報廢及設(shè)備損壞等嚴重后果6。四、短路時的停電事故短路時會造成停電事故，給國民經(jīng)濟帶來損失。并且短路越靠近電源，停電波及范圍越大。五、破壞系統(tǒng)穩(wěn)定造成系統(tǒng)瓦解短路可能造成的最嚴重的后果就是使并列運行的各發(fā)電廠之間失去同步，破壞

38、系統(tǒng)穩(wěn)定，最終造成系統(tǒng)瓦解，形成地區(qū)性或區(qū)域性大面積停電。第二節(jié) 短路電流計算的目的電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減少，因而短路電流可能達到很大數(shù)值（幾萬安至十幾萬安），故短路電流為主要計算對象。計算的目的是：一、選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，必須以短路計算作為依據(jù)；二、為了合理地配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數(shù)，必須對電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進行計算和分析；三、在設(shè)計和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時，為了比較各種不同方案的接線圖，要進行必要的短路電流計算；四、進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路對用戶工作的影響等，也包含有部分短路計算的內(nèi)容；五、確定輸電線路對通

39、信的干擾，對已發(fā)生的故障進行分析，都必須進行短路計算6。第三節(jié) 短路電流計算的內(nèi)容一、短路點的選取：各級電壓母線、各級線路末端；二、短路電流的計算：最大運行方式下最大短路電流；最小運行方式下最小短路電流；計算的具體項目及其計算條件，取決于計算短路電流的目的。第四節(jié) 短路電流計算的方法供配電系統(tǒng)某處發(fā)生短路時，要算出短路電流必須首先計算出短路點到電源的回路總阻抗值。電路元件電氣參數(shù)的計算有兩種方法：標幺值法和有名值法。一、標幺值法標幺制是一種相對單位制，標幺值是一個無單位的量，為任一參數(shù)對其基準值的比值。標幺值法，就是將電路元件各參數(shù)均用標幺值表示。由于電力系統(tǒng)有多個電壓等級的網(wǎng)絡(luò)組成，采用標幺

40、值法，可以省去不同電壓等級間電氣參量的折算。在電壓系統(tǒng)中宜采用標幺值法進行短路電流計算。二、有名值法有名值法就是以實際有名單位給出電路元件參數(shù)。這種方法通常用于1kV以下低壓供電系統(tǒng)短路電流的計算。第五節(jié) 短路點確定及短路電流計算根據(jù)保護整定的計算和經(jīng)驗，各短路點選擇如圖5-1：圖5-1短路點選擇圖根據(jù)圖5-1對各短路點進行短路電流計算，計算過程如下所示：最小運行方式下：f點短路時=1/(0.06+0.05)=9.091=9.091=4.338 =2.55=2.554.338=11.062kA=4.338=3.757kA最大運行方式下：f點短路時=1/(0.04+0.05)=11.111=11

41、.111=5.302=2.55=2.555.302=13.520kA=5.302=4.592以下各點同上得短路計算值見表5-1。表5-1 短路計算結(jié)果表短路點三相短路電流沖擊電流二相短路電流最大運行方式最小運行方式最大運行方式最小運行方式最大運行方式最小運行方式f15.3024.33813.52011.0624.5923.757f216.65815.70642.47840.05014.42613.602f313.25712.48636.02830.24012.57211.541f413.10412.02435.48128.72511.41210.050f52.8322.7407.3857.15

42、22.4822.342f62.9412.8307.4007.2172.5472.451f72.6552.4057.5827.6132.7242.095f82.7522.6706.9887.0252.4162.387f92.8452.4307.3687.5112.8472.404f102.9032.5767.4297.6272.8732.378f112.4702.3197.2957.4072.7052.305f122.6682.4057.3127.2172.5472.214f131.7481.6124.5604.8901.4761.396f141.7611.6434.5234.7571.4231

43、.376f151.6891.5874.4014.6501.3881.354f161.6751.6014.4754.6781.4011.362f171.1201.0973.3393.2492.6751.482f181.2251.2043.3563.2852.7051.747f191.1741.1283.1693.0852.9751.988第六章 電氣設(shè)備選擇及校驗電氣設(shè)備按其在一次電路中的作用可分為：（1）變換設(shè)備，是按電力系統(tǒng)運行的要求改變電壓或電流、頻率的設(shè)備，如電力變壓器、電壓互感器和電流互感器等；（2）控制設(shè)備，是按電力系統(tǒng)運行的要求來控制一次電路通斷的設(shè)備，如高低壓開關(guān)設(shè)備；（3）保護

44、設(shè)備，是用來對電力系統(tǒng)進行過電流和過電壓等保護的設(shè)備，如高壓熔斷器和避雷器；（4）補償設(shè)備，是用來補償電力系統(tǒng)中的無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)的設(shè)備，如并聯(lián)電容器；（5）成套設(shè)備，是按一次電路線路方案的要求，將有關(guān)一、二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，如高壓開關(guān)柜、低壓配電屏等。電氣設(shè)備的選擇及校驗是發(fā)電廠和變電所電氣部分設(shè)計的重要內(nèi)容之一。如何正確地選擇電氣設(shè)備，將直接影響到電氣主接線和配電裝置的安全及經(jīng)濟運行。因此，在進行電氣設(shè)備的選擇時，必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，在保證安全、可靠的前提下，力求做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行方便和留有適當?shù)陌l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的需要。另外，

45、電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備由于用途和工作條件各異，它們的具體選擇方法也就不盡相同，但從基本要求上來說是相同的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，按短路條件校驗其動、熱穩(wěn)定性7。變電站內(nèi)各種主要電氣設(shè)備的選擇見表6-1。表6-1 主設(shè)備清單序號設(shè)備名稱規(guī)格或型號單位數(shù)量備注1主變壓器ODFPS-250000/500臺62管型主導線6063-150/136M36配補強襯管3500kV高壓并聯(lián)電抗器DWK3-110臺34500kV隔離開關(guān)SSB-AM-550/3150組45斷路器LW15-550組66隔離開關(guān)GW13220/600組27電力電容器BFM11/-200-1W組38電流互

46、感器LVQBT-500臺29電壓互感器JVQT-500臺210避雷器Y5W-12.7/45組111避雷器Y5W-12.7/45組2電壓互感器側(cè)12避雷器Y5W-12.7/45組2電容器側(cè)13避雷器Y5W-12.7/45組614穿墻套管CWLB2-10/1000個15絕緣子XP-4C片416絕緣子ZS-10/4串17鋼芯鋁絞線LGJQT-1400mm米5300跨線18鋼芯鋁絞線LGJQT-1400mm米4000設(shè)備引下線19組合導線2LGJQ-400mm2米變電站內(nèi)各種主要電氣設(shè)備的校驗要求見表6-21。表6-2 電氣設(shè)備的校驗要求表序號設(shè)備名稱額定電壓kV額定電流A額定容量kVA額定開斷電流短

47、路熱穩(wěn)定短路動穩(wěn)定1斷路器2隔離開關(guān)3電流互感器4電壓互感器5熔斷器6電力電容器7避雷器8絕緣子9穿墻套管注：表中“”表示校驗要求項目第一節(jié) 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備一、電氣設(shè)備選擇的一般原則（一）應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；（二）應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校核；（三）應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理；（四）與整個工程的建設(shè)標準應(yīng)協(xié)調(diào)一致；（五）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；（六）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格1。二、額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓 ，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電

48、壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.11.15倍，而電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓波動，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓UN不低于安裝地點電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇7。即 (6-1)三、額定電流電氣設(shè)備的額定電流IN是在規(guī)定的環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備能允許長期通過的電流IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax7，即： (6-2)四、自然環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響選擇導體和電氣設(shè)備時，應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校核它們的基本使用條件7。當電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和

49、覆水度等超過一般電氣設(shè)備使用條件時，應(yīng)采取措施。第二節(jié) 按短路狀態(tài)校驗一、校驗的一般原則（一）電氣設(shè)備在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。（二）用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定。用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定1。二、短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定條件。 (6-3)式中：短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； 、電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定的電流和時間7。三、電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機械效應(yīng)的能力，也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)

50、定的條件為： (6-4)式中：短路沖擊電流幅值； 電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值1。 四、短路電流計算條件為使所選電氣設(shè)備具有足夠的可靠性、經(jīng)濟性和合理性，并在一定時期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定：（一）容量和接線；（二）短路種類；（三）計算短路點。五、短路計算時間驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間為繼電保護動作時間和相應(yīng)斷路器的全開斷時間之和，即： (6-5)一般取保護裝置的后備保護動作時間，這是考慮到主保護有死區(qū)或拒動；而是指對斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操作機構(gòu)的跳閘線圈時起，到各相觸頭分離后的電弧完全熄滅為止的時間段。第三節(jié) 母線選擇及校驗母線應(yīng)根據(jù)具體情況，按下列技術(shù)條件分別進行選擇和校驗：（1）工作電流；（2）經(jīng)濟電流密度；（3）電暈；（4）動穩(wěn)定性或機械強度；（5）熱穩(wěn)定；（6）同時也應(yīng)注意環(huán)境溫度、日照、風速、海拔高度等1。母線截面可以按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟密度選擇，除配電裝置的匯流母線外