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220kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述
一﹑研究設(shè)計(jì)背景
近些年來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，同時(shí)電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平也在逐步提高，但對(duì)電力方面的要求也越來(lái)越高，為保證電能的質(zhì)量以及設(shè)備的安全，在變電所中還需進(jìn)行電壓調(diào)整、潮流控制以及輸配電線路和主要電工設(shè)備的保護(hù)。我國(guó)現(xiàn)在大部分變電站主要是老設(shè)備向新型設(shè)備的轉(zhuǎn)變，有人值守向無(wú)人值守發(fā)展，交流送電向直流送電轉(zhuǎn)變，而國(guó)外的現(xiàn)狀主要是交流送電向直流送電轉(zhuǎn)變。
變電站是我國(guó)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(diào)整電壓的電力設(shè)施，變電站通過(guò)變壓器將各級(jí)電網(wǎng)的電壓連接起來(lái)。而我國(guó)的電力變壓器等級(jí)大概分為四類：主網(wǎng)變電站，升壓變壓器，二次變電站，配電站四類。電力系統(tǒng)是我國(guó)的重要能源部門，而變電站設(shè)計(jì)，我國(guó)電力工業(yè)系統(tǒng)的技術(shù)和管理水平正在逐步提高，對(duì)變電站設(shè)計(jì)和運(yùn)行提出了更高的要求，由于變電站的設(shè)計(jì)范圍廣，內(nèi)容多，邏輯性強(qiáng)，不類型，不同性質(zhì)符合，不同電壓等級(jí)的變電站設(shè)計(jì)所側(cè)重的方面是不一樣的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要根據(jù)變電站的形式和規(guī)模，具體問(wèn)題具體對(duì)待，不能以偏概全。所以這更需要我們這些設(shè)計(jì)人員提高水平和預(yù)判的意識(shí)。
二﹑設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，主要作用是降低電壓并向用電設(shè)備或用電設(shè)備組供電。本次論文設(shè)計(jì)的主要是220kv地區(qū)變電所，地區(qū)變電所所屬地區(qū)性變電所，是一個(gè)地區(qū)或中等城市的主要變電所。
下面從以下幾個(gè)方面來(lái)對(duì)本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容進(jìn)行分析和確定。220kv變電所設(shè)計(jì)的基本要求：
1.變壓器數(shù)量和容量的選擇
a 主變臺(tái)數(shù)的確定 為保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器，但一般不超過(guò)兩臺(tái)。變壓器臺(tái)數(shù)的增多不僅投資增加，消耗材料多，而且使系統(tǒng)接線復(fù)雜，維護(hù)困難。當(dāng)一二級(jí)負(fù)荷較大時(shí)，為滿足供電可靠性，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器供電。若一二級(jí)負(fù)荷較小，并且可由低壓側(cè)取得足夠容量的備用聯(lián)絡(luò)電源，也可裝設(shè)一臺(tái)變壓器。
b 變壓器形式的確定
主變一般采用三相變壓器，且具有三級(jí)電壓的變電所，主變一般采用三繞組變壓器。
c 主變?nèi)萘康拇_定
變壓器的容量首先要滿足在計(jì)算負(fù)荷下變壓器能夠長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。單臺(tái)變壓器的額定容量與計(jì)算負(fù)荷的關(guān)系應(yīng)滿足額定容量大于等于計(jì)算負(fù)荷。
對(duì)于兩臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器，則滿足單臺(tái)變壓器的容量大于或等于計(jì)算負(fù)荷，變壓器容量的選擇除必須滿足上述基本要求外，還應(yīng)考慮：①為適應(yīng)工廠發(fā)展和調(diào)整需要，變壓器容量應(yīng)留有15%-25%的裕量;②滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件。
對(duì)于設(shè)有兩臺(tái)變壓器的變電所，通常采用兩臺(tái)等容量的變壓器，單臺(tái)變壓器的容量視他們的備用方式而定：
⑴明備用 一臺(tái)工作，另一臺(tái)停止作為備用。此時(shí)兩臺(tái)均按最大負(fù)荷時(shí)變壓器負(fù)荷率為100%考慮。
⑵暗備用 兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，正常情況下每臺(tái)各承擔(dān)全部負(fù)荷的一半，因此，每臺(tái)的容量應(yīng)該按照全部最大負(fù)荷的70%選擇。
2 .電氣主接線的設(shè)計(jì)
在主接線設(shè)計(jì)中，根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的位置，規(guī)劃容量，負(fù)荷性質(zhì)，設(shè)備特點(diǎn)，進(jìn)出線總數(shù)等要求來(lái)確定各種電壓等級(jí)的主接線和旁路斷路器的接線形式。
電氣主接線是由電氣設(shè)備通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。
對(duì)電氣主接線的基本要求，概括地說(shuō)應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面。
(1)可靠性。主接線的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足這一要求；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求停電范圍小，恢復(fù)供電快。
(2)靈活性。能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平變化；改變運(yùn)行方式時(shí)操作方便，便于變電站的擴(kuò)建。
(3)經(jīng)濟(jì)性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下，要盡量節(jié)省建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用，減少用地面積。
這三者是一個(gè)綜合概念，不能單獨(dú)強(qiáng)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)中的地位和作用的不同，對(duì)變電所主接線的性能要求也不同的側(cè)重。
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展、變電站電氣主接線形式亦有了很大變化。目前常用的主接線形式有：?jiǎn)文妇€、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分段帶旁路、二分之三接線、橋形接線等。
3. 短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇
短路電流的計(jì)主要是為了選擇短路器等電氣設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求，研究限制短路電流的措施，為繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與調(diào)試提供依據(jù)等。為了選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，載流導(dǎo)體和整定供電系統(tǒng)德?tīng)柪^電保護(hù)裝置，需要計(jì)算三相短路電流；校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，就需要用到短路沖擊電流，穩(wěn)態(tài)短路電流計(jì)短路容量；對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作的低壓斷路器，則需要用沖擊電流有效值來(lái)進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。
4. 供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)
(1) 按正常工作條件選擇時(shí)要根據(jù)以下幾個(gè)方面
a 環(huán)境 供電系統(tǒng)的電氣設(shè)備在制造上分戶外型和戶內(nèi)型，戶外型設(shè)備的工作條件叫惡劣，戶內(nèi)型設(shè)備不能用于戶外。此外，還應(yīng)考慮防腐，防爆，防塵，防火等要求。
b電壓 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1.1-1.15倍，因此，在選擇電氣設(shè)備的額定電壓時(shí)，應(yīng)使設(shè)備的額定電壓不低于設(shè)備安裝地點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓
c 電流 電氣設(shè)備的額定電流是指在規(guī)定的環(huán)境溫度40℃下，電氣設(shè)備長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流。選擇設(shè)備或載流導(dǎo)體時(shí)應(yīng)滿足以下條件：設(shè)備的額定電流應(yīng)大于或者等于設(shè)備或載流導(dǎo)體長(zhǎng)期通過(guò)的最大工作電流。
（2） 按短路情況進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。
a 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 即以設(shè)備出廠時(shí)的最大動(dòng)穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)電流大于或等于短路電流的沖擊電流相比，
ｂ短路情況下的熱穩(wěn)定 對(duì)電流互感器則要滿足下面的熱穩(wěn)定關(guān)系：（Kt In1.TAｋ系定hebei
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