220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)01,kv,地區(qū),變電所,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計(jì),01
2PB02 Active Shielding Design for a MVLV Distribution Transformer Substation Concettina Buccella Mauro Feliziani A lberlo Prudenzi Dept of Electrical Engineering University of L Aquila Poggio di Roio 67040 CAquila Italy prudenzi ing univaq it Tel 39 0862434437 Fax 39 0862 434403 Email c buccella ieee org felizian ing univaq it Abstract The shielding of the low frequency magnetic field is obtained by using a system of fed active coils that produce a magnetic field opposite to the incident one reducing the total magnetic field In this paper the design of a real active shield system is proposed to mitigate the magnetic field in the MVLV distribution transformer substation located at the Engineering Building of the University of L Aquila The design of the active shield system is developed starting from the experimental data obtained by the measurement of the magnetic field inside the MVLV substation INTRODUCTION The recent exposure limits of human body to electric and magnetic fields at low frequency demands for a reduction of the extremely low frequency ELF fields I 9 The general public basbecome increasingly aware of possible effects fiom exposure to ELF magnetic fields Recently in a WHOOARC study the ELF magnetic fields have been classified as Group 2B Possible Carcinogenic on the basis on epidemiologic studies of childhood leukemia I The traditional passive shielding technique is not always convenient to mitigate the ELF magnetic fields in some practical applications since a large quantity of material can be often required to build a shield adequate to mitigate low frequency magnetic fields A better solution is to design a system of low frequency current coils i e active shield which produce a magnetic field opposite to the disturbing one in order to reduce the total magnetic field 6 7 By this way it is possible to obtain good shielding performances often at a lower cost in comparison to the passive shielding technique 8 9 In this paper the development of an active shielding configuration is presented for the medium voltage MV low voltage LV distribution transformer substation located at the Engineering Building of the University of CAquila A scheme of the substation is shown in Fig 2 where the MV and LV panels and the transformer cubicles are represented Y Fig 1 Sketch of the MVLV distribution transformer substation located inside the Engineering Building of the University of L Aquila ttttt MEDIUM VOLTAGELOW VOLTAGE DISTRIBUTION TRANSFORMER SUBSTATION The configuration of the examined MVLV substation with the layout of the power cables and bars is represented in Fig 1 In the substation it is possible to identify the medium voltage bars at 20 kV the transformer 20 kVl0 4 kV and the low voltage 0 4 kV bus bars of a switch board panel allocating four LV rising mains Fig 2 Map of the MVLV substation with the measuring points inside the substation The magnetic field has been measured by using the Wandel Aug 2 L29 199 Ps7 20i y 1988 353
220kV變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述
一、課題的背景和意義
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)供電質(zhì)量的要求日益提高。電力已成為人類歷史發(fā)展的主要?jiǎng)恿Y源，要科學(xué)合理的駕馭電力必須從電力工程的設(shè)計(jì)原則和方法上理解和掌握其精髓，提高電力系統(tǒng)的安全可靠性和運(yùn)行效率。從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。220kV變電站作為當(dāng)今城市的主要變電節(jié)點(diǎn)和用戶的主要接入點(diǎn)，其直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性[1]。本次設(shè)計(jì)的目的在于系統(tǒng)的掌握，增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高工程意識(shí)，鍛煉獨(dú)立分析和解決電力工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。
二、課題的研究現(xiàn)狀
目前，我國(guó)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(shí)現(xiàn)了集中控制和采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控。電力系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了分級(jí)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，確保安全運(yùn)行。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進(jìn)水平的行列。電力工業(yè)的發(fā)展，單機(jī)容量的增大、總?cè)萘吭诎偃f(wàn)千瓦以上變電站的建立促使變電站結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)不斷地陳改進(jìn)和發(fā)展[2-4]。
隨著近幾年計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，國(guó)內(nèi)變電站的不斷發(fā)展，為了適應(yīng)新時(shí)代對(duì)變電站技術(shù)的要求，變電站必須進(jìn)行技術(shù)改革，向著更為精準(zhǔn)、自動(dòng)化的有調(diào)控能力的方向發(fā)展[5]。目前變電站的發(fā)展趨于數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化。
數(shù)字化變電站是以變電站一、二次系統(tǒng)為數(shù)字化對(duì)象，由智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備分層構(gòu)建，采用標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)[6-7]（IEC6185），實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，滿足安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的現(xiàn)代化變電站[8]。
數(shù)字化變電站具有“全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、高級(jí)應(yīng)用互動(dòng)化”等四個(gè)重要特征[9-10]：一、二次設(shè)備的靈活控制，具備雙向通信功能，通過(guò)信息網(wǎng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)全信息采集、傳輸、處理、輸出數(shù)字化；采用基于IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)體系；通過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建模實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)外的信息交互和信息共享；實(shí)現(xiàn)各種站內(nèi)/外高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)對(duì)象間的互動(dòng)，滿足智能電網(wǎng)運(yùn)行、控制要求[11]。
智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分。當(dāng)前變電站智能化升級(jí)改造的主要內(nèi)容包括：一次設(shè)備智能化和在線監(jiān)測(cè)、統(tǒng)一信息平臺(tái)構(gòu)建、運(yùn)行維護(hù)智能化、輔助系統(tǒng)智能化改造[12]。其中，智能化輔助系統(tǒng)已成為智能變電站的重要支撐部分。智能化輔助系統(tǒng)縱向負(fù)責(zé)與上級(jí)統(tǒng)一信息平臺(tái)的信息交互，橫向負(fù)責(zé)與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）的信息交互和互動(dòng)，以滿足智能變電站對(duì)輔助系統(tǒng)的新需求[13]。
變電站自動(dòng)化的核心是其通信技術(shù)，從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，變電站自動(dòng)化過(guò)程中先后出現(xiàn)過(guò)幾種通信方案。最初是采用RS485總線將設(shè)備聯(lián)系在一起，以主從的方式進(jìn)行通信，但是這種通信方式比較簡(jiǎn)單，仍然是一種串行的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，有著很多技術(shù)缺陷。我國(guó)過(guò)去大量引入現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，并且由于總線技術(shù)有著簡(jiǎn)單易用以及組網(wǎng)方便的特點(diǎn)而在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)當(dāng)中廣泛應(yīng)用[14]。
嵌入式網(wǎng)絡(luò)單片機(jī)新技術(shù)在變電站自動(dòng)化通信中得到了應(yīng)用。常見(jiàn)的應(yīng)用模式有兩種：一是每個(gè)智能電子裝置配置一個(gè)嵌入式以太網(wǎng)接口讓每個(gè)智能電子裝置作為一個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)直接連到以太網(wǎng)上；二是幾個(gè)智能電子裝置通過(guò)RS485或者現(xiàn)場(chǎng)總線等方式連在一起，進(jìn)而以曲入式以太網(wǎng)接口作為一個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連到以太網(wǎng)上。目前我國(guó)在那家的高壓以及超高壓變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通常都采用后一種模式，在完成通信功能的同時(shí)，還可以萬(wàn)有引力間隔控制單元完成本單元的測(cè)量以及控制等功能[15]。
三、研究?jī)?nèi)容
本次設(shè)計(jì)題目為設(shè)計(jì)220kV降壓變電所一次系統(tǒng)，包括電氣主接線的選擇與比較，選擇主變壓器的容量和型號(hào)，計(jì)算短路電流，根據(jù)短路計(jì)算結(jié)果選擇電氣設(shè)備，最后進(jìn)行防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
（1） 主接線的設(shè)計(jì)
變電站常用的主接線形式有：橋形接線，單母線接線，單母分段接線，雙母線接線，雙母線分段接線，帶旁路母線制接線，3/2斷路器接線。
橋形接線分為內(nèi)橋和外橋。內(nèi)橋接線主要用于線路較長(zhǎng)，不需經(jīng)常切換變壓器的情況；外橋接線主要用在變壓器投入和切除操作比較頻繁、通過(guò)橋斷路器有穿越功率的情況下。
單母線和單母分段接線形式接線簡(jiǎn)單、清晰，采用設(shè)備少、操作方便等特點(diǎn)。
雙母線、雙母分段、雙母分段帶旁路接線形式主要用于配電裝置的進(jìn)、出線回路數(shù)多時(shí)，為增加可靠性和運(yùn)行上的靈活性，可在雙母線中的一條或兩條母線上加分段斷路器，形成兩母線單分段接線或雙母線雙分段接線。一般用于110kV、220kV側(cè)。
雙母線單分段或雙分段接線克服了雙母線接線存在全?？赡苄缘娜秉c(diǎn)，縮小了故障停電范圍，提高了接線的可靠性。
3/2斷路器接線形式有兩條主母線，在兩主母線之間串接三臺(tái)斷路器，組成一個(gè)完整串。每年串中兩臺(tái)斷路器之間引出一回線路或一組變壓器每一元件占有3/2臺(tái)斷路器。500kV側(cè)多采用此接線[16]。
（2）主變的選擇
主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)，直接影響主接線和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度，同時(shí)兼顧發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷增長(zhǎng)速度等方面。
（3）短路電流計(jì)算
計(jì)算短路電流的目的主要是為了選擇斷路器等電氣設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施；為繼電保護(hù)與調(diào)試提供依據(jù)。
（4）電氣設(shè)備的選擇
電氣設(shè)備的選擇在保證安全、可靠的前提下，并注意節(jié)約投資。電氣設(shè)備要能可靠工作必須要按照正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。
（5）防雷接地設(shè)計(jì)
根據(jù)防雷設(shè)計(jì)的整體性、結(jié)構(gòu)性、層次性、目的性，根據(jù)周圍環(huán)境、地理位置、土質(zhì)條件以及設(shè)備性能和用途，采取相應(yīng)雷電防護(hù)措施。對(duì)處在不同區(qū)域的設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接和安裝電源防雷裝置及浪涌電壓保護(hù)裝置，使得處在不同層次的設(shè)備系統(tǒng)達(dá)到統(tǒng)一的防雷效果。
四、總結(jié)
變電站是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式構(gòu)成，它從電力系統(tǒng)取得電能，通過(guò)其變換、輸送、分配，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)換場(chǎng)所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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華北電力大學(xué)科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
所在院系 電力工程系
專業(yè)班號(hào) 農(nóng)電08k2
學(xué)生姓名 張洪源
指導(dǎo)教師簽名
審批人簽字
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目 220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
220/110/10kV，進(jìn)/出線回?cái)?shù)2/7/11
2012 年 2 月 19日
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)主要內(nèi)容
1. 查閱資料，熟悉課題，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。
2. 變壓器臺(tái)數(shù)、容量確定及主接線設(shè)計(jì)。
3. 短路計(jì)算。
4. 電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)。
5. 室內(nèi)外配電裝置設(shè)計(jì)。
6. 防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
7. 翻譯外文文獻(xiàn)、撰寫(xiě)論文。
二、基本要求
1. 按照任務(wù)書(shū)的要求與進(jìn)度完成畢業(yè)設(shè)計(jì)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)工作。積極主動(dòng)與老師溝通，作好指導(dǎo)記錄。
2. 要求查閱具有權(quán)威性和代表性的文獻(xiàn)資料，對(duì)論文研究領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)形成較完整的認(rèn)識(shí)。
3. 變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求。
4. 設(shè)計(jì)方案合理、短路計(jì)算準(zhǔn)確、設(shè)備選擇適當(dāng)、防雷設(shè)計(jì)切合實(shí)際。
5．設(shè)計(jì)成果： .
(1) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、計(jì)算書(shū)、設(shè)備概算表各一份。 .
(2) 設(shè)計(jì)圖紙基本要求：電氣主接線圖1張（1號(hào)圖紙），變電所總平面圖1張（1號(hào)圖紙），低壓室內(nèi)配電裝置配置圖1張（2號(hào)圖紙），配電裝置斷面圖3張（2號(hào)圖紙），防雷保護(hù)和接地布置圖1張（2號(hào)圖紙）。
6. 外文文獻(xiàn)翻譯內(nèi)容要與論文題目相關(guān)或相近，翻譯準(zhǔn)確。
7. 按本科畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范和要求撰寫(xiě)畢業(yè)論文。
三、設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度
序號(hào)
設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱
完成時(shí)間
備注
1
查閱文獻(xiàn)、撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述、完成開(kāi)題報(bào)告
2012.03.30
3周
2
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求第2項(xiàng)
2012.04.13
2周
3
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求第3項(xiàng)
2012.04.27
2周
4
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求第4項(xiàng)
2012.05.11
2周
5
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求第5項(xiàng)
2012.05.18
1周
6
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求第6項(xiàng)
2012.05.25
1周
7
完成論文撰寫(xiě)與裝訂
2012.06.08
2周
8
論文送導(dǎo)師及評(píng)閱人進(jìn)行評(píng)閱
2012.06.15
1周
9
答辯
2012.06.22
1周
四、參考資料及文獻(xiàn)
[1] 曹繩敏.電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料[M]. 北京：水利電力出版社,1995
[2] 熊信銀, 朱永利.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國(guó)電力出版社,2009
[3] 西北電力設(shè)計(jì)院．發(fā)電廠變電所電氣接線和布置[M]．北京：水利電力出版社,1992
[4] 黃純?nèi)A．發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料[M]．北京：水利電力出版社,1987
[5] 王錫凡.電氣工程基礎(chǔ)[M]．西安：西安交通大學(xué)出版社,2009 .
五、附錄
原始資料見(jiàn)附頁(yè)。
原始資料：
1. 變電所類型：220kV地區(qū)變電所
2. 電壓等級(jí)：220/110/10kV
3. 負(fù)荷情況：
110kV: 最大負(fù)荷245MW，最小負(fù)荷136MW，＝5600h，=0.88
10kV: 最大負(fù)荷14MW，最小負(fù)荷10MW，＝5700h，=0.84
4. 出線情況：220kV：2回；110KV: 出線7回；10KV: 出線11回
5. 系統(tǒng)情況：系統(tǒng)經(jīng)雙回線（LGJ-240/25km）給變電所供電；系統(tǒng)220kV母線電壓滿足常調(diào)壓要求；系統(tǒng)220kV母線短路電流標(biāo)幺值為24（，）；110kV和10kV對(duì)端無(wú)電源。
6. 環(huán)境條件：最高溫度40℃，最低溫度-25℃，年平均溫度20℃；土壤電阻率 ρ<400 歐米；當(dāng)?shù)乩妆┤?0日/年。
Ib=Sb/1.732Ub=100/1.732*220=
華北電力大學(xué)科技學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告
學(xué)生姓名： 張洪源 班級(jí)： 農(nóng)電08K2
所在系別：電力工程系 所在專業(yè)： 農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化
設(shè)計(jì)（論文）題目：220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
220/110/10kV，進(jìn)/出線回?cái)?shù)2/7/11
指導(dǎo)教師： 王寧
2012年 3 月26日
一、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)不低于2000字的文獻(xiàn)綜述。（另附）
二、本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
本課題要解決的問(wèn)題是：電氣主接線的設(shè)計(jì)，變壓器的選擇，短路電流的計(jì)算和其它設(shè)備的選擇等
電氣主接線的選擇要根據(jù)負(fù)荷的大小，保證供電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性，同時(shí)還要兼顧全站設(shè)備的選擇、配電裝置的布置來(lái)確定。
變壓器的選擇要根據(jù)負(fù)荷的大小和負(fù)荷備用。
短路電流計(jì)算首先要確定短路點(diǎn)，然后根據(jù)正常負(fù)荷選擇設(shè)備，并用短路電流的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。
通過(guò)變壓器損耗、線路損耗、投資和年運(yùn)行費(fèi)用比較，最終確定最佳方案。
防雷接地設(shè)計(jì)：防雷設(shè)計(jì)要考慮到年雷暴日，保護(hù)范圍等因素，接地設(shè)計(jì)考慮到主要的電氣設(shè)備能可靠的接地，免受雷電以及短路電流的沖擊。
對(duì)“
三、指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
1． 對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：
2．對(duì)學(xué)生前期工作情況的評(píng)價(jià)（包括確定的研究方法、手段是否合理等方面）：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
積極為MVLV配電變壓器的變電站屏蔽設(shè)計(jì)
電機(jī)工程學(xué)系，意大利拉奎拉大學(xué)，67040拉奎拉，波焦迪Roio
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摘要：低頻磁場(chǎng)屏蔽是通過(guò)使用美聯(lián)儲(chǔ)積極的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)相反的事件之一，降低總的磁場(chǎng)系統(tǒng)。本文提出一個(gè)真正的主動(dòng)防御系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以減輕位于拉奎拉大學(xué)的工程建設(shè)中的MVLV配電變壓器的變電站的磁場(chǎng)。主動(dòng)防御系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，從開(kāi)始的MVLV變電站內(nèi)的磁場(chǎng)測(cè)量獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
引言
最近暴露限值對(duì)人體的低頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)的極低頻（ELF），減少需求領(lǐng)域[I] - [9]。已成為廣大市民日益意識(shí)到從暴露到極低頻磁場(chǎng)可能產(chǎn)生的影響。最近，極低頻磁場(chǎng)在WHOOARC研究已被列為2B組“可能致癌”兒童白血病[我]的流行病學(xué)研究的基礎(chǔ)上。
傳統(tǒng)的被動(dòng)屏蔽技術(shù)并不總是方便，以減輕因?yàn)橐恍?shí)際應(yīng)用中往往需要大量的材料，可以建立足以減輕低頻磁場(chǎng)屏蔽的ELF磁場(chǎng)領(lǐng)域。一個(gè)更好的解決方案是設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)低頻電流線圈，即主動(dòng)屏蔽，從而產(chǎn)生令人不安的一個(gè)磁場(chǎng)相反，以減少總的磁場(chǎng)[6] - [7]。通過(guò)這種方式，它是有可能獲得良好的屏蔽性能，往往在較低的成本在比較被動(dòng)的屏蔽技術(shù)[8] - [9]。
本文提出了發(fā)展一個(gè)活躍的屏蔽配置為中等電壓（MV）/低電壓（LV）配電變壓器位于變電站在大學(xué)CAquila的工程大樓。
MEDIUMV OLTAGELOW電壓分布變電站
年審MVLV變電站配置為代表的電力電纜和酒吧的布局與圖。 1。在變電站，它是可能的，以確定在中等電壓20千伏，變壓器20 kVl0.4酒吧千伏和一個(gè)開(kāi)關(guān)板的低電壓0.4千伏母線分配4 LV的上升主面板。
如圖一個(gè)變電站的計(jì)劃。 2，MV和LV面板和變壓器隔間代表。
圖1素描的MVLV配電變壓器變電站內(nèi)的工程建筑位于拉奎拉大學(xué)。
圖2地圖與測(cè)量MVLV變電站變電站內(nèi)的點(diǎn)（+）。
利用已測(cè)磁場(chǎng)萬(wàn)德?tīng)柡虶oltermann的3場(chǎng)分析儀系統(tǒng)在xy點(diǎn)（由圖2中的“+”符號(hào)表示）飛機(jī)在兩個(gè)高度：1。 M2和-1.7米，根據(jù)意大利的技標(biāo)準(zhǔn)[6]。相鄰的距離betweentwo測(cè)量點(diǎn)已經(jīng)確定為25厘米沿X軸和Y軸。的空間分布在xy平面的磁通密度B，測(cè)量Z =1.2 M和F1.7米，在圖所示。 3和4為一個(gè)LV對(duì)9M負(fù)載）A.表明，這些測(cè)量值沒(méi)有一個(gè)主要組成部分的磁變電站內(nèi)場(chǎng)，但所有的字段組件沿x，y和z軸。其百分比取決于在該領(lǐng)域的測(cè)量點(diǎn)。為了設(shè)計(jì)一個(gè)合適的活動(dòng)線圈系統(tǒng)的每個(gè)組件磁通密度由BJ（乙，必須檢查分別由獨(dú)立的活性線圈和屏蔽。
圖3的測(cè)量r.m.s.的的地圖磁通密度B在X-Y平面在z = L.2米的PT。
數(shù)值當(dāng)日＆
在內(nèi)MViLV分布的磁通密度變電站取決于流動(dòng)的電流為導(dǎo)體。一個(gè)直接的電流在我生產(chǎn)周圍的空間磁通密度B：
AR = RR'的立場(chǎng)之間的差異觀察點(diǎn)P的位置矢量矢量rR'的元素DL“，方程（一）被認(rèn)為是有效的也計(jì)算在低頻磁場(chǎng)同質(zhì)區(qū)域。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的導(dǎo)體棒和離散線部分電纜已已知電流流。通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)值計(jì)算程序，已計(jì)算的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B疊加。圖5顯示的計(jì)算和測(cè)量沿x軸的磁通密度分布?0。 25米，?1。平方米?？紤]困難確定確切位置的來(lái)源，因此近似??的值假定'的距離導(dǎo)體之間，一個(gè)很好的協(xié)議之間的測(cè)量可以觀察和計(jì)算值。
圖4測(cè)量r.m.s.地圖磁通密度B在X-Y平面在z =1，PT
ACTM盾構(gòu)設(shè)計(jì)
通過(guò)檢查實(shí)測(cè)地圖，有可能設(shè)計(jì)一個(gè)積極的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)B，相反在這樣的事件二總場(chǎng)BT= B的+ B可以降低。
從（一）有可能獲得磁場(chǎng)生產(chǎn)方形回路電流假設(shè)平方米的一環(huán)的尺寸2×26AN d的平行xy平面距離為d，磁通密度的組件主動(dòng)屏蔽，乙，乙，和B，在通用的點(diǎn)P（X，Y，Z）：
其中，xi，易分別為沿x軸的預(yù)測(cè)和Y軸的通用點(diǎn)之間的距離P（X，Y，Z）和線圈i個(gè)后起之秀，5 = dxi2+一2+（Z - D）？是第i之間的距離后起之秀的線圈和P點(diǎn)，如圖所示。 6。為幾個(gè)積極線圈磁場(chǎng)的組件應(yīng)用疊加可以得到。
測(cè)量圖5（a）和計(jì)算機(jī)（二）r.m.s.磁通量沿平方米D R A N0?1 thex軸。密度。 2 5米。
一個(gè)20平方米的線圈系統(tǒng)，放置在y =-1.5米內(nèi)perimeterof xz平面，如圖所示。7，absorbinga2 A的電流相等，為了減輕已建成在三個(gè)cubiclesinside的MVLV變電站附近的磁場(chǎng)。無(wú)花果。 8日和9顯示X和Y-組件事件和總磁通量圖寶密度為900 A的LV負(fù)載和21.1.2米。10日和11日在同一個(gè)相同的組件條件，但在1?。 M7。在這些數(shù)字的行確定由符號(hào)'A'代表實(shí)測(cè)事件磁通密度元件和線路確定由符號(hào)'B'的總的計(jì)算磁磁通密度的組成部分。最大衰減在獲得入射場(chǎng)是最大的區(qū)域，但在鄰近的放大磁場(chǎng)活動(dòng)線圈產(chǎn)生。
圖6在他們z平面方形環(huán)路。
圖7主動(dòng)屏蔽配置。
圖12（行'A'）顯示測(cè)量的X組件事件磁通密度沿Y軸?4。 7 5米和~~1。平方米。一個(gè)100平方米的線圈系統(tǒng)，放在XZ變電站墻，在y =-1.5米，由電流饋送15，已被用來(lái)屏蔽磁場(chǎng)密度?4 Z-?墻外側(cè)。 7 M5。磁通密度，這個(gè)主動(dòng)防御系統(tǒng)的存在，已測(cè)所提出的數(shù)值方法和計(jì)算。 “符號(hào)“B”所確定的行顯示測(cè)量?jī)|元符號(hào)“C”計(jì)算確定的行在相同的時(shí)間點(diǎn)的總磁通密度。
圖8實(shí)測(cè)入射場(chǎng)：（一）和y分量計(jì)算總場(chǎng)積極布賴與y分量屏蔽（B），T?0。 25米，1。平方米。
圖9測(cè)量入射場(chǎng)z分量B（a）和計(jì)算總場(chǎng)與活躍的z分量?jī)|元屏蔽（B），在y= O M?1。平方米。
圖10測(cè)量事件fieldy：（一）和組件計(jì)算總場(chǎng)積極BTY與y分量屏蔽（B），在y= 0 m和?1。M7
圖11測(cè)量入射場(chǎng)z分量B（a）和計(jì)算總場(chǎng)與活躍的z分量?jī)|元屏蔽（B），T P0米?1。M7。
圖12測(cè)量入射場(chǎng)X-B組分（A），測(cè)得的總場(chǎng)x分量BN（b）和計(jì)算BN（c）與主動(dòng)屏蔽在A。 75米?1。平方米。
結(jié)論
在本文的主動(dòng)屏蔽技術(shù)已被用來(lái)減少低頻磁場(chǎng)。一個(gè)設(shè)計(jì)主動(dòng)防御系統(tǒng)的中壓/低壓配電變電站位于工程建設(shè)拉奎拉大學(xué)已經(jīng)提出。
BAS方形線圈系統(tǒng)已經(jīng)能夠生產(chǎn)對(duì)面的事件的磁場(chǎng)分量。由于事件領(lǐng)域提出了一個(gè)空間的行為非?？s進(jìn)，減少磁場(chǎng)強(qiáng)度困難。
為了減輕在接近磁場(chǎng)三間房方形線圈系統(tǒng)已被使用。獲得最大限度的降低磁通量密度為60％左右。
參考
華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)
題 目 220kV降壓變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) （220/110/10kV，進(jìn)/出線回?cái)?shù)2/7/11）
系 別
電力工程系
專業(yè)班級(jí)
農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化08K2班
學(xué)生姓名
張洪源
指導(dǎo)教師
王寧
二○一二年六月
2
華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
220kV 降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（220/110/10kV，2/7/11 回出線）
摘要
電能是現(xiàn)代城市發(fā)展的主要能源和動(dòng)力.隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和生 活對(duì)電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來(lái)越高的要求。城市供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。 因此，設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所，是極為重要的。本變電所設(shè)計(jì)除了注重變電 所設(shè)計(jì)的基本計(jì)算外，對(duì)于主接線的選擇與論證等都作了充分的說(shuō)明，其主要內(nèi)容包括： 變電所主接線方案的選擇，進(jìn)出線的選擇；變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定；短 路點(diǎn)的確定與短路電流的計(jì)算，電氣設(shè)備的選擇（斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，電壓互感器，電流 互感器，避雷器）；配電裝置設(shè)計(jì)和總平面布置；防雷保護(hù)與接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外，繪 制了五張圖紙，包括：電氣主接線圖，電氣總平面布置圖，防雷與接地圖各一張，配電裝 置斷面圖 3~4 張。圖紙規(guī)格與布圖規(guī)范都按照了電力系統(tǒng)相關(guān)的圖紙要求來(lái)進(jìn)行繪制。
關(guān)鍵詞：變電所；電氣主接線；電氣設(shè)備；設(shè)計(jì)
A DESIGN OF ELETRIC SYSTEM
FOR 220kV TERMINAL TRANSFORMER SUBSTATION
Abstract
Electric energy is the main energy and dynamism of modern city development. With development and progress of modern civilization, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live. The core of city for supplying power is transformer. It is very important to design and build one safe and economical transformer substation. Besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation, the design make satisfying narration toward choice and argumentation of main connection. The main content of this design include the choice of main connection for transformer substation; the choice of pass in and out line; the certainty of number, capacitance and model for main transformer; the certainty of short circuit points and calculation of short circuit; the choice electric equipment(breaker, insulate switch, voltage mutual-inductance implement, current mutual-inductance implement, arrester); the design for distribution and disposal for chief plane; the design for lightning proof protection and earth system. In addition, drawing five blueprints include the main wiring diagram; the disposal drawing of electric plane; the drawing of lightning proof protection and earth system;Both the specification of drawing and the criterion of disposal is based on requirement of drawing to electric power system.
Key words: Transformer substation; Main connection; Electric equipment; Design
37
目錄
摘要 I
Abstract II
1 前言 2
2 電氣主接線設(shè)計(jì) 2
2.1 主接線的設(shè)計(jì)原則 2
2.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 2
2.2.1 主接線可靠性的要求 2
2.2.2 主接線靈活性的要求 2
2.2.3 主接線經(jīng)濟(jì)性的要求 2
2.3 電氣主接線的選擇和比較 2
2.3.1 主接線方案的擬訂 2
2.4 主接線各方案的討論比較 2
2.5 主接線方案的初選擇 2
3 主變壓器的選擇與論證 2
3.1 概述 2
3.2 主變壓器選擇的一般原則與步驟 2
3.2.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定原則 2
3.2.2 主變壓器形式的選擇原則 2
3.2.3 主變壓器容量的確定原則 2
3.3 主變壓器的計(jì)算與選擇 2
3.3.1 容量計(jì)算 2
3.3.2 變壓器型號(hào)的選擇 2
4 短路電流計(jì)算 2
4.1 短路點(diǎn)的選擇與各短路點(diǎn)的短路電流計(jì)算 2
4.2 網(wǎng)絡(luò)的等值變換與簡(jiǎn)化 2
5 重要的電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn) 2
5.1 斷路器的選擇 2
5.1.1斷路器選擇原則與技術(shù)條件 2
5.1.2 斷路器型號(hào)的選擇及校驗(yàn) 2
5.2、 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 2
5.2.1 隔離開(kāi)關(guān)的選擇原則及技術(shù)條件 2
5.2.2 隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)的選擇及校驗(yàn) 2
5.3 導(dǎo)線的選擇 2
5.3.1 110kV側(cè)母線的選擇 2
5.3.2 110kV側(cè)出線的選擇 2
5.3.3 10kV側(cè)母線的選擇 2
5.3.4 10kV側(cè)出線的選擇 2
6 方案B 與方案D 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 2
6.1 方案的總投資比較 2
6.2 最終方案的確定 2
7 其它電氣設(shè)備的選擇 2
7.1 熔斷器選擇 2
7.2 電流互感器的選擇 2
7.3 電壓互感器的選擇 2
7.4 避雷器的選擇 2
7.4.1 220kV側(cè)避雷器的選擇 2
7.4.2 變壓器220kV側(cè)中性點(diǎn)避雷器的選擇 2
7.4.3 110kV側(cè)避雷器的選擇 2
7.4.4 變壓器110kV側(cè)中性點(diǎn)避雷器的選擇 2
7.4.5 10kV避雷器的選擇 2
8 配電裝置的選擇 2
8.1 配電裝置的選擇要求與分類 2
8.2 配電裝置設(shè)計(jì)選擇 2
9 防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 2
9.1 避雷針的作用 2
9.2 避雷針的設(shè)計(jì) 2
9.2.1 四支避雷針的保護(hù)范圍及計(jì)算公式 2
9.2.2 本所避雷針的設(shè)計(jì)過(guò)程 2
10 接地網(wǎng)的設(shè)計(jì) 2
10.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 2
10.2 接地體的設(shè)計(jì) 2
10.3 典型接地體的接地電阻計(jì)算 2
10.4 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 2
結(jié)論 2
參考文獻(xiàn) 2
致謝 2
1 前言
目前，我國(guó)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(guó)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(cè)變電所，綜合自動(dòng)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(jì)的基本原理而來(lái)，因此對(duì)于變電設(shè)計(jì)基本原理的掌握是創(chuàng)新的根本。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為220kV降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，正是常見(jiàn)的常規(guī)變電所，并根據(jù)變電所設(shè)計(jì)的基本原理設(shè)計(jì)，務(wù)求掌握常規(guī)變電所的電氣一次系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程。
2 電氣主接線設(shè)計(jì)
2.1 主接線的設(shè)計(jì)原則
變電站電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、和斷路器等的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成發(fā)電、變電、配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全站電器設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)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。主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問(wèn)題。必須在滿足國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭(zhēng)使其技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。對(duì)于6～220kV 電壓配電裝置的接線，一般分兩類：一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設(shè)旁路母線的接線；其二為無(wú)母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。應(yīng)視電壓等級(jí)和出線回?cái)?shù)，酌情選用。
旁路母線的設(shè)置原則：
2.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求
變電站的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電站所在電力系統(tǒng)中的地位，變電站的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求。
2.2.1 主接線可靠性的要求
可靠性的工作是以保證對(duì)用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。評(píng)價(jià)主接線可靠性的標(biāo)志是：
（1）斷路器檢修時(shí)是否影響停電；
（2）線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及
能否對(duì)重要用戶的供電；
（3）變電站全部停電的可能性。
2.2.2 主接線靈活性的要求
主接線的靈活性有以下幾個(gè)方面的要求：
（1）調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。
（2）檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修，且不致影響對(duì)用戶的供電。
（3）擴(kuò)建要求。可以容易的從初期過(guò)渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無(wú)論一次和二次設(shè)備改造量最少。
2.2.3 主接線經(jīng)濟(jì)性的要求
在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。
（1）投資?。褐鹘泳€簡(jiǎn)單，以節(jié)約斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備的投資；占地面積小：電氣主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地、架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。
（2）電能損耗少：經(jīng)濟(jì)選擇主變壓器型式、容量和臺(tái)數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。
2.3 電氣主接線的選擇和比較
2.3.1 主接線方案的擬訂
高壓側(cè)是2回出線，中壓側(cè)有7回出線，均可選擇線路變壓器組，單母分段帶旁路母線，橋型接線。低壓側(cè)有11回出線，可以采用單母線、單母分段、單母分段帶旁路和雙母線接線。在比較各種接線的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍后，提出如下五種種方案：
方案A （圖2-1）220KV 高壓側(cè)：?jiǎn)文阜侄螏月纺妇€；110KV中壓側(cè)，10KV低壓側(cè)：?jiǎn)文阜侄巍?
圖2-1 方案A電氣主接線圖
方案B（圖2-2）220KV 高壓側(cè)：內(nèi)橋型接線；110KV中壓側(cè)，10KV低壓側(cè)：?jiǎn)文阜侄?
圖2-2 方案B電氣主接線圖
方案C（圖2-3） 220KV高壓側(cè)：?jiǎn)卧泳€；110KV中壓側(cè)，10KV低壓側(cè)：?jiǎn)文妇€分段
圖2-3 方案C電氣主接線圖
方案D（圖2-4） 220KV高壓側(cè)：外橋接線；110KV中壓側(cè)：?jiǎn)文阜侄螏月纺妇€；10KV低壓側(cè)：雙母線
圖2-4 方案D 電氣主接線圖
方案E（圖2-5） 220KV高壓側(cè)：內(nèi)橋接線；110KV中壓側(cè)，單母線分段；10KV低壓側(cè)：?jiǎn)文妇€分段
圖2-4 方案E電氣主接線圖
2.4 主接線各方案的討論比較
方案A：
220kV側(cè)：變電所經(jīng)兩回線從系統(tǒng)獲得電源，采用單母分段帶旁路母線接線可以獲得很高的可靠性，任一母線或斷路器檢修均不會(huì)造成停電，任一母線、斷路器故障只會(huì)引起短時(shí)停電，任一進(jìn)線故障不會(huì)造成停電。
但同時(shí)我們也注意到，該方案較后兩種方案多用了兩套斷路器和多臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)，這無(wú)疑增加了變電所的一次投資，而且在檢修時(shí)倒閘也十分的復(fù)雜，容易造成誤操作，從而引起事故。
110kV 和10kV 側(cè)：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個(gè)回路，使重要用戶有兩個(gè)電源供電。單母線分段接法可以提供單母線運(yùn)行，各段并列運(yùn)行，各段分列運(yùn)行等運(yùn)行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。任一母線發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置可使分段斷路器跳閘，保證正確母線繼續(xù)運(yùn)行。
當(dāng)然這種接線也有它本身的缺點(diǎn)，那就是在檢修母線或斷路器時(shí)會(huì)造成停電，特別在
夏季雷雨較多時(shí)，斷路器經(jīng)常跳閘，因此要相應(yīng)地增加斷路器的檢修次數(shù)，這使得這個(gè)問(wèn)題更加突出。
方案B：
220kV側(cè):采用內(nèi)橋法接線. 該接線形式所用斷路器少，四個(gè)回路只需三個(gè)斷路器，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。因此，線路的投入和切除比較方便。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，僅線路斷路器斷開(kāi)，不影響其他回路運(yùn)行。但是當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，與該臺(tái)變壓器相連的兩臺(tái)斷路器都斷開(kāi)，從而影響了一回未發(fā)生故障的運(yùn)行。由于變壓器是少故障元件，一般不經(jīng)常切換，因此，系統(tǒng)中應(yīng)用內(nèi)橋接線較多，以利于線路的運(yùn)行操作。
110kV和10kV與方案A一致。
方案C：
220kV側(cè)：采用單元接線。優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)設(shè)備少，節(jié)省投資，操作簡(jiǎn)單。不過(guò)缺點(diǎn)也相當(dāng)突出：任一元件發(fā)生故障或經(jīng)行檢修時(shí)，整個(gè)單元需停止工作。
110kV與10kV側(cè)均采用單母線分段的方式。
方案D：
220kV側(cè)：采用外橋法接線。與內(nèi)橋法一樣,該接線形式所用斷路器少，四個(gè)回路只需三個(gè)斷路器，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)任一線路發(fā)生故障時(shí)，需同時(shí)動(dòng)作與之相連的兩臺(tái)斷路器，從而影響一臺(tái)未發(fā)生故障的變壓器的運(yùn)行。
但當(dāng)任一臺(tái)變壓器故障或是檢修時(shí)，能快速的切除故障變壓器，不會(huì)造成對(duì)無(wú)故障變壓器的影響。因此，外橋接線只能用于線路短、檢修和故障少的線路中。此外，當(dāng)電網(wǎng)有穿越性功率經(jīng)過(guò)變電站時(shí)，也采用外橋接線。
110kV 側(cè):采用單母分段帶旁路母線接線.該接線方法具有單母分段接線優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),可以在不中斷該回路供電的情況下檢修斷路器或母線,從而得到較高的可靠性.這樣就很好的
解決了在雷雨季節(jié)斷路器頻繁跳閘而檢修次數(shù)增多引起系統(tǒng)可靠性降低的問(wèn)題.但同時(shí)我們也看到,增加了一組母線和兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān),從而增加了一次設(shè)備的投資.而且由于采用分段斷路器兼做旁路斷路器,雖然節(jié)約了投資,但在檢修斷路器或母線時(shí),倒閘操作比較復(fù)雜,容易引起誤操作,造成事故.
10kV 側(cè):采用雙母線接線.優(yōu)點(diǎn):供電可靠.通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷;一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電,檢修任一回路母線的隔離開(kāi)關(guān)時(shí),只需斷開(kāi)此隔離開(kāi)關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開(kāi)關(guān)相連的該組母線,其他線路均可通過(guò)另一組母線繼續(xù)運(yùn)行.調(diào)度靈活,各個(gè)電源和各個(gè)回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上,能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化地需要;通過(guò)倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式.擴(kuò)建方便.
缺點(diǎn):增加一組母線和多個(gè)隔離開(kāi)關(guān),一定程度上增加一次投資.當(dāng)母線故障或檢修時(shí),隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器,容易誤操作.
方案E
220kV側(cè)：采用內(nèi)橋接線。110kV側(cè)采用單母線分段，10kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線的接線方式。此方案該接線方法具有單母分段接線優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),可以在不中斷該回路供電的情況下檢修斷路器或母線,從而得到較高的可靠性.
2.5 主接線方案的初選擇
通過(guò)分析原始資料,可以知道該變電站在系統(tǒng)中的地位較重要,年運(yùn)行小時(shí)數(shù)較高,因此主接線要求有較高的可靠性和調(diào)度的靈活性.根據(jù)以上各個(gè)方案的初步經(jīng)濟(jì)與技術(shù)性綜合比較,兼顧可靠性，靈活性,我選擇方案B與方案D，待選擇完電氣設(shè)備后再進(jìn)行更詳盡的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定最終方案。
3 主變壓器的選擇與論證
3.1 概述
在各級(jí)電壓等級(jí)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(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)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(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)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。
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(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)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(lái)選擇主變壓器。
選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來(lái)選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。
3.2 主變壓器選擇的一般原則與步驟
3.2.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定原則
由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)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(guò)主變傳輸至110KV 及10KV 母線上。若全所停電后，將引起下一級(jí)變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個(gè)市區(qū)的供電，因此選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性。
為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過(guò)大，不宜選擇輕型設(shè)備。考慮到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。
3.2.2 主變壓器形式的選擇原則
一、主變壓器相數(shù)的選擇
當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來(lái)選擇。
二、繞組數(shù)的選擇
在具有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過(guò)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(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。
一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級(jí)，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，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，它有可能通過(guò)串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過(guò)電壓波時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過(guò)電壓。
由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點(diǎn)，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護(hù)，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過(guò)濾器上。由于本次所設(shè)計(jì)的變電所所需裝設(shè)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺(tái)自耦變壓器的高、中壓側(cè)都需直接接地，這樣就會(huì)影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動(dòng)為±8%，故不選擇自耦變壓器。
分裂變壓器：
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(shí)，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(shì)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(duì)兩端低壓母線供電時(shí)，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(jì)的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動(dòng)范圍大，故不選擇分裂變壓器。
普通三繞組變壓器：價(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無(wú)激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計(jì)的變電所，選擇普通三繞組變壓器。
三、 主變調(diào)壓方式的選擇
為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，220KV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(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1～1.3 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(dòng)范圍不超過(guò)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(guò)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%。調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無(wú)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%。由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。
四、 連接組別的選擇
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。
五、 容量比的選擇
由原始資料可知，110KV 中壓側(cè)為主要受功率繞組，而10KV 側(cè)主要用于所用電以及無(wú)功補(bǔ)償裝置，所以容量比選擇為：100/100/100。
六、 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，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。所以，選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。
3.2.3 主變壓器容量的確定原則
（1）為了準(zhǔn)確選擇主變的容量，要繪制變電站的年及日負(fù)荷曲線，并從該曲線得出變電站的年、日最高負(fù)荷和平均符合。
（2）主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5到10 年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。
（3）變壓器最大負(fù)荷按下式確定：
PM ≥ K0 ∑ P
式中 K0 ——負(fù)荷同時(shí)系數(shù)；
∑ P ——按負(fù)荷等級(jí)統(tǒng)計(jì)的綜合用電負(fù)荷。 對(duì)于兩臺(tái)變壓器的變電站，其變壓器的容量可以按下式計(jì)算：
S e =0.6PM/cos?
如此，當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)，考慮變壓器的過(guò)負(fù)荷能力為40%，則可保證84%的負(fù)荷供電。
3.3 主變壓器的計(jì)算與選擇
3.3.1 容量計(jì)算
在《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)斷開(kāi)一臺(tái)主變時(shí)，其余主變壓器的容量應(yīng)能保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，其主變壓器容量應(yīng)滿足“不應(yīng)小于70%--80%的全部負(fù)荷”。已知110kV側(cè)最大負(fù)荷245MW, cos? = 0.88 。10kV側(cè)最大負(fù)荷為14MW， cos? =0.84 ,由計(jì)算可知單臺(tái)主變的最大容量為(設(shè)負(fù)荷同時(shí)率為0.85)： Sn = 0.6Smax = 0.6Pmax / cos? = 0.6 × (245 / 0.88 + 10 / 0.84) = 177.05(MVA)
3.3.2 變壓器型號(hào)的選擇
因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中有三個(gè)電壓等級(jí)，且當(dāng)變壓器最小負(fù)荷側(cè)通過(guò)的容量大于主變?nèi)萘康?5%時(shí)，宜選用三繞組變壓器。所以本設(shè)計(jì)用三繞組變壓器，繞組排列順序?yàn)椋ㄓ蓛?nèi)向外）：10 kV、110 kV、220 kV。
綜上所述： 主變壓器選用220KV三繞組有載調(diào)壓變壓器。
型 號(hào):SSPSL1-180000/220
容 量：180000kVA
空載損耗：123.5kW
空載電流：1.2%
阻抗電壓：高~中25.4%，高~低15.5%，中~低7.92%
調(diào)壓方式： 有載調(diào)壓
冷卻方式：強(qiáng)迫油循環(huán)水冷
4 短路電流計(jì)算
4.1 短路點(diǎn)的選擇與各短路點(diǎn)的短路電流計(jì)算
選取取SB = 100 MVA UB = Uav，系統(tǒng)為無(wú)窮大系統(tǒng)，發(fā)生短路時(shí)，短路電流的周期分量在整個(gè)短路過(guò)程中不衰減。由原始資料可知：
方案B與方案D的短路計(jì)算的系統(tǒng)化簡(jiǎn)阻抗圖及各阻抗值，短路點(diǎn)均一樣
系統(tǒng)短路電抗x* =U*/ I*=1/24=0.04
又由所選的變壓器參數(shù)阻抗電壓：24.5% (高-中)，15.5% (高-低)，7.92%（中-低）算得
Ud1% = 1/2（Ud(1-2)%+ Ud(1-3)%- Ud(2-3)%） = 16.04
Ud2% = 1/2（Ud(1-2)%+ Ud(2-3)%- Ud(1-3)%） = 8.46
Ud3% = 1/2（Ud(1-3)%+ Ud(2-3)%- Ud(1-2)%） = -0.54
主變?nèi)萘繛?80MVA，
標(biāo)幺值： X1* = Ud1% / 100×( Sb /SN)= 0.089
X 2* = Ud2% / 100×( Sb /SN)=0.047
X 3* = Ud2%/ 100×( S b /SN)=-0.003
因?yàn)?X 3* 小于零，所以在計(jì)算中取零。
4.2 網(wǎng)絡(luò)的等值變換與簡(jiǎn)化
（1）系統(tǒng)阻抗圖
圖4-1 等值電路圖
（2）因?yàn)閮芍髯儔浩餍吞?hào)一樣，因此兩變壓器的中間點(diǎn)等電位，用導(dǎo)線連起來(lái)，其轉(zhuǎn)化圖如圖
圖4-2 短路時(shí)等值網(wǎng)絡(luò)
（1）當(dāng) d1 點(diǎn)短路時(shí)：Id1*= 1/0.04=24
I b =U b1 =100/（ ×115）=0.251(kA)
I" d1 =I″d1*×Ib =24×0.251= 6.024(kA)
I∞= I " d1 =6.024(kA)
ich= 2 Kch× I" d1=15.332(kA)
（110kv及以上網(wǎng)絡(luò)Kch取1.8）
S∞= Ub1×I∞=2399.721(MVA)
其中，Id:短路電流周期分量有效值
I"d：起始次暫態(tài)電流 I∞：t=∞時(shí)的穩(wěn)態(tài)電流
S∞：短路容量
(2) 當(dāng)d2短路時(shí)：I" d2 *=1/X d2*=1/(0.04+0.00445+0.0235+0.132)=4.167(kA)
I b =S b / U b2=100/(×115)=0.052(kA)
I" d2= I" d2 *×I b =2.092(kA)
I∞= I " d2 =2.092(kA)
ich= 2 Kch× I" d2=5.325(kA)
S2∞= U b2×I∞=416.685(MVA)
(3) 當(dāng)d3點(diǎn)短路時(shí)：I" d2 *=1/X d2*=1/(0.04+0.00445+0.132)=4.619(kA)
I b =S b / U b3=100/(×10.5)=5.499(kA)
I" d3= I" d3 *×I b =25.4(kA)
I∞= I " d3 =25.4(kA)
ich= 2.55×25.4=64.77(kA)
S3∞= U b3×I∞=439.928(MVA)
5 重要的電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)
5.1 斷路器的選擇
5.1.1斷路器選擇原則與技術(shù)條件
在各種電壓等級(jí)的變電站的設(shè)計(jì)中，斷路器是最為重要的電氣設(shè)備。高壓斷路器的工作最為頻繁，地位最為關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，對(duì)斷路器的要求是比較高的，不但要求其在正常工作條件下有足夠的接通和開(kāi)斷負(fù)荷電流的能力，而且要求其在短路條件下，對(duì)短路電流有足夠的遮斷能力。
高壓斷路器的主要功能是：正常運(yùn)行時(shí)，用它來(lái)倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或電路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路、保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，能起保護(hù)作用。高壓斷路器是開(kāi)關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備。其最大特點(diǎn)是能斷開(kāi)電路中負(fù)荷電流和短路電流。
按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等。
斷路器型式的選擇，除應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和維護(hù)，并以技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確認(rèn)。
目前國(guó)產(chǎn)的高壓斷路器在110kV主要是少油斷路器。
斷路器選擇的具體技術(shù)條件簡(jiǎn)述如下：
(1）電壓：U j （電網(wǎng)工作電壓） ≤ Un 。
(2）電流： I g gmax（最大持續(xù)工作電流） ≤ In 。
(3）開(kāi)斷電流（或開(kāi)斷容量）I d gt ≤I kd
斷路器的實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間 t ,為繼電保護(hù)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器固有分閘時(shí)間之和。固有分閘時(shí)間查閱《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料》表 5-25～5-29。
(4）動(dòng)穩(wěn)定：
ich≤ imax
式中 ich ——三相短路電流沖擊值；
imax ——斷路器極限通過(guò)電流峰值。
5） 熱穩(wěn)定： I2 tdz≤Itt
式中I2——穩(wěn)態(tài)三相短路電流；
tdz ——短路電流發(fā)熱等值時(shí)間（又稱假想時(shí)間）
It ——斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流。
其中tdz =tz +0.05β〞
由β〞=I〞∕I∞ 和短路電流計(jì)算時(shí)間t，
從《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料》圖 5-1 中查出短路電流周期分量等值時(shí)間 tz ，從而算出 tdz 。
根據(jù)《電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，操作110kV 空載線路時(shí)，使用少油斷路器不超過(guò) 2.8。
5.1.2 斷路器型號(hào)的選擇及校驗(yàn)
（1）電壓選擇：
220kV側(cè)：U N 3 Ug=220kV
110 kV側(cè)：U N 3 Ug=110kV
10 kV側(cè)： U N 3 Ug=10kV
（2）電流選擇：I N ≥ I max = P max∕（ U g cos?）
220kV 側(cè)： I N≥ I max =772.408A
110 kV側(cè)： I N ≥ I max = 1461.312A
10 kV側(cè)： I N ≥ I max =962.279A
（3）開(kāi)斷電流：
220kV側(cè)： I kd≥ Idt=6.024kA S kd≥ Sd= 2399.721MVA
110 kV側(cè)：I kd≥ Idt=2.092kA S kd≥ Sd= 416.685MVA
10 kV側(cè)：I kd≥ Idt=25.4kA S kd≥ Sd= 439.928MVA
（4）最大短路沖擊電流：
220kV側(cè)： I max≥ ich=15.332kA
110kV側(cè)： I max≥ ich=5.325kA
10kV側(cè)： I max≥ ich=64.77k
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選定斷路器如下：
1）220kV側(cè) 選定為 SW4-220.各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
額定電壓：220kV 額定電流：1000A
額定開(kāi)斷電流：18.4kA 極限通過(guò)電流（峰值）：55kA
額定開(kāi)斷容量：7000MVA 熱穩(wěn)定電流（5s有效值）:21kA
2）110kV側(cè) 選定為KW3-110各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
額定電壓：110kV 額定電流：1500A
額定開(kāi)斷電流：21kA 極限通過(guò)電流（峰值）：55kA
額定開(kāi)斷容量：1200MVA 熱穩(wěn)定電流（5s有效值）:21kA
3）10kV側(cè) 選定為SN3-10各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
額定電壓：10kV 額定電流：2000A
額定開(kāi)斷電流：29kA 極限通過(guò)電流（峰值）：75kA
額定開(kāi)斷容量：500MVA 熱穩(wěn)定電流（5s有效值）:30kA
校驗(yàn)：
1）滿足動(dòng)穩(wěn)定，即 ich
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