精品毕业论文毕业设计330kv变电所电气一次部分的初步设计管理资料文档格式.docx

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与国际国内电力体制改革趋势相适应，与国际科技发展水平相一致，与可持续发展思路相吻合；

依靠科技进步，缩小与世界先进水平差距，使设计方案更紧凑、更集约、更高效；

在安全可靠前提下，突出体现经济性，合理性，先进性。

电气主接线：

一个半断路器接线仍是330kV的主要推荐接线，具体工程也可因地制宜的采用技术经济合理的其他方案。

330kV变电站设计发展到今天，电气主接线、配电装置布置优化和母线选型、电气总平面布置的协调紧凑、计算机监控系统等方面已经发展的相当成熟，今后设计的发展趋势在以下几个方面：

从未来的变电站的发展趋势来讲，采用集成智能化电力设备，由于控制、保护、通信等微电子设备与高电压大电流主设备安装于一体，因此满足电磁兼容性要求将成为重要的技术关键。

在布置方面，建设与环境协调友好的变电站将变得越来越重要，控制变电站噪声、电磁干扰及减少变电站对周围景观的影响也会日益受到重视。

主变压器方面继续采用三相变压器。

综上所述，330kV变电站设计发展过程、现状及发展趋势将是330kV变电站设计原则确定的重要参考依据。

变电工程设计的发展和成熟工程经验的积累构成了330kV变电站设计的技术基础和前提。

设计原则

变电站设计的原则是：

安全可靠、技术领先、投资合理、标准统一、运行高效。

为此，在设计中，要注意处理和解决设计方案的统一性、适应性、灵活性、先进性、可靠性和经济性及其相互之间的辩证统一关系。

统一性：

建设标准统一，基建和生产运行的标准统一，外部形象风格要体现国家标准。

适应性：

设计要综合考虑各地区的实际情况，并能在一定的时间内，对不同规模、型式、外部、典型设计模块间接口灵活，增减方便，组合型式多样，概算调整方便。

先进性：

设计方案、设备选型先进、合理，占地少、注重环保，变电站可比技术经济指标先进。

可靠性：

适当提高设备水平，保证变电站设备的可靠性，保证设备、各个模块和模块并接后系统的可靠性，以确保设计方案的安全可靠性。

经济性：

按照企业利益最大化原则，综合考虑工程初期投资和长期运行费用，追求寿命期内最优的企业经济效益。

设计要树立全局意识、大局意识和企业意识，要坚持“基建为生产服务”、“以人为本”和“可持续发展”的理念，当前的重点是“节约占地、节约投资、提高效率、降低运营成本”。

具体设计要综合考虑“每个设备的合理性、每个布置的合理性、每项改进的合理性、每个方案的合理性”。

2电气主接线

原始资料

变电站概况：

（1）变电站在系统中的地位：

地区重要变电站

（2）主变规模：

最终240MVA×

2。

本期240MVA×

1。

（3）330kV侧建设规模：

330kV最终6回出线，本期1回。

（4）110kV侧建设规模：

110kV最终18回出线，本期8回。

（5）无功补偿：

每台主变低压侧装设3×

15Mvar并联电容器，3×

15Mvar并联电抗器。

本期每台主变低压侧装设3×

15Mvar并联电容器，3×

（6）高压电抗：

各330出线预留高抗位置。

本期出线装设1组60Mvar高抗。

（7）330kV母线穿越功率：

720MVA；

330kV线路最大传输功率：

330kV线路正常传输功率360MVA；

（8）110kV母线穿越功率240MVA；

110kV出线最大传输功率30MVA；

系统参数：

主变参数：

1）容量比：

240/240/72MVA

2）电压抽头：

345+8×

%/121/

3）接线组别：

Yna0/d11

4）阻抗电压：

Uk%高-中=11%，Uk%高-低=24%，Uk%中-低=12%

电气主接线选择

电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。

用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和联系关系的单线接线图，称为主接线电路图。

主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电气选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。

因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。

电气主接线的设计原则

（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用

（2）考虑近期和远期的发展规模

（3）考虑负荷的重要性分级和出线回路数多少对主接线的影响

（4）考虑主变台数对主接线的影响

（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

电气主接线的基本要求

（1）可靠性

安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠性是电气主接线的最基本要求。

停电不仅会给发电厂造成损失，而且给国民经济各部门带来的损失将更加严重，在经济发达地区，故障停电的经济损失是实时电价的数十倍，乃至上百倍，甚至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。

因此，电气主接线必须保证供电可靠性。

电气主接线的可靠性不是绝对的。

同样形式的主接线对某些变电站来说是可靠的，而对另外一些变电站则不一定能满足其可靠性要求。

所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。

（2）灵活性

电器主接线的应能适应各种运行状态，并且能灵活地进行运行方式的转换。

灵活性包括以下几个方面：

主接线正常运行时，可以根据调度的要求很方便快捷的改变运行方式，达到调度灵活的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。

切除故障，停电时间最短、影响范围缩小到最小，不致过多的地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。

并且在检修时可以保证检修人员的人身安全。

主接线的结线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员尽快掌握。

复杂的接线不仅不便于操作，而且还往往会造成运行人员因误操作而发生事故。

但接线过于简单，可能又不能满足可靠性运行方式的需要，而且故障时也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

（3）经济性

在电气主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。

因此，通常设计应满足可靠性和经济性的前提下做到合理。

主接线除了在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应节省一次投资、使年运行费用小、占地面积最少和电能损耗少。

使其尽可能地发挥最大的经济效益。

（4）应具有扩建的可能性

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。

因此，本变电站的主接线设计必须具有扩建的方便性。

在设计主接线时应注意留有发展扩建的余地。

设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑从初期接线过度到最终接线的可能性和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或者在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实现，使改造工作量最小。

电气主接线设计是变电站电气设计的主体。

它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。

因此，主接线的设计，必须结合电力系统和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。

电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则。

主接线的方案比较

330kV侧主接线的方案比较

一台半断路器接线

双母四段接线

可靠性

任一母线故障或检修，均不致停电；

任一断路器检修也不引起停电；

甚至于在两组母线同时故障（或一组母线检修另一组母线故障）的极端情况下，功率仍能正常传送

通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断

灵活性

运行调度灵活，正常时两条母线和全部断路器运行，称多路环状供电

各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统各种运行方式调度和潮流变化的需要；

通过倒闸操作可以组成各种运行方式

经济性

6回出线相比双母四段接线

更经济

6回出线没有一台半断路器接线

经济

扩建性

扩建方便

根据变电站原始资料330kV侧最终6回出线，本期1回，由此推荐变电站330kV主接线方式为一台半断路器接线。

330kV侧备用接线方式为双母单分段接线方式。

110kV侧主接线的方案比较

双母单分段接线

当四条母线有三条母线故障或检修时，还能正常供电

相比双母线分段接线运行方式更灵活。

双母线分段接线比双母四段线接线减少了一台断路器，投资有所减少

双母线四段接线比双母线分段接线增加了一台断路器，投资有所增加

经过以上综合比较，推荐变电站110kV侧主接线方式为双母单分段接线，110kV侧备用接线方式为双母四段接线。

电气主接线最终方案

变电站330kV侧主接线推荐一台半断路器接线，每个元件（出线、电源）用三台断路器构成一串接至两组母线，成称为一台半断路器接线。

330kV侧主接线备用接线为双母单分段接线，用分段断路器将工作母线分为

段和

段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。

变电站110kV侧主接线推荐双母单分段接线，用分段断路器将工作母线分为

110kV侧主接线备用接线为双母四段接线，双母四段接线是在双母分段接线的基础上多了一个分段断路器。

3短路电流计算

短路电流计算

短路电流的起因、危害及计算的目的

所谓短路,是指电力系统在正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。

产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对绝缘被损坏。

绝缘损坏的原因多因设备过压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。

此外，如输电线路短线、线路倒杆也能造成短路事故。

短路对电气系统的正常运行和电气设备有很大的危害。

在发生短路时,由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程,使短路回路中的短路电流大大增大,可能超过该回路的额定电流许多倍。

短路点距发电机的电气距离愈近（即阻抗愈小）,短路电流愈大。

短路点的电弧有可能烧坏电气设备。

短路电流通过电气设备中的导体时,其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。

令一方面,导体也会受到很大的电动力的冲击,致使导体变形,甚至损坏。

短路还会引起电网中电压降低,特别是靠近短路点处的电压下降得最多,结果可能使部分用户的供电受到破坏。

系统中发生短路相当于改变了电网的结构,必然引起系统中功率分布的变化,则发电机输出也相应地变化。

但是发电机的输入功率是由原动机的进气量或出水量决定的,不可能立即相应变化,因而发电机的输入与输出功率不平衡,发电机的转速将变化,这就有可能引起并列运行的发电机失去同步,破坏系统的稳定,引起大片地区停电。

这是短路造成的最严重的后果。

短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。

这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主接线设计时，应考滤限制Id的措施，即而需要计算Id。

为了所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。

短路电流计算应包括以下规定：

验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的5-10发展规划（一般应按本工程的建成之后的5-10年）。

在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。

选择导体和电器时所用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器6-10kv出线与厂用分支回路，除其母线与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。

导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。

若发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。

系统运行方式的确定

最大运行方式下：

为了电气设备校验和保护的整定计算，还要考虑到系统5-10年的发展。

最小运行方式下：

为了进行灵敏度的校验。

短路形式的确定

短路分为：

三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。

动稳定校验：

按三相短路校验（产生电动力最大的短路形式）

热稳定校验：

一般情况下，按三相短路，在发电厂附近，当计算电抗较小时（〈）两相短路发热严重，用两相短路计算。

短路电流计算点的确定

为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。

（1）验算导体的稳定性和电器的动稳定和热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的5-10发展规划（一般应按本工程的建成之后的5-10年）。

（2）选择导体和电器时所用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

（3）选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器6-10kv出线与厂用分支回路，除其母线与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。

（4）导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算，若发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。

短路电流计算的方法

对电力系统网络的短路电流，从50年代以来，我国电力部门曾长期采用从前苏联引进的一种运算曲线来计算任意时刻的短路电流。

所谓运算曲线，是按我国电力系统的统计得到汽轮发电机的参数，逐个计算在不同阻抗条件下，某时刻t的短路电流，然后取所有这些短路电流的平均值，作为运行曲线在某时刻t和计算电抗Xjs情况下的短路电流值。

运算曲线包括两种方法，即同一变化法和个别变化法。

（1）基本假定

根据《电力工程电气设计手册》第4．1节

1）正常工作时，系统三相对称运行。

2）所有电源的电动势相位角相等。

3）系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；

转子结构完全对称；

定子三相绕组空间位置相差120°

电气角度。

4）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。

5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧。

6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。

7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。

10）元件计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。

输电线路的电容略去不计。

（2）一般规定

1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景规划（一般为本期工程建成后5~10年）。

确定短路电流时应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

3）选择导体和电器时对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式短路电流为最大的地点。

对待电抗器的6～10kV出线与厂用分支回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。

4）导体和电器的动稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。

若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。

短路电流计算结果

按三相短路进行短路电流计算。

可能发生最大短路电流的短路电流计算点有3个，即330kV母线短路（K1点），110kV母线短路（K2）点，35kV厂用侧短路（K3）点。

电压

短路点

I

（kA）

ish（kA）

330kV

K1

110kV

K2

35kV

K3

对于变压器而言，其等效电路图如图3-1

图3-1

当K1,K2点短路时，系统的等效电路图如图3-2

图3-2

简化网络如图3-3

图3-3

（1）当K1点短路时

图3-4

选基准

SB=100MVA；

UB=UAV；

330系统侧归算标幺值

X1=；

110系统侧归算标幺值为

X2=；

主变参数为

Uk%高-中=11%，Uk%高-低=24%，Uk%中-低=12%；

最终主变台数

240MVA×

2

则：

X高=

（X高-中+X高-低-X中-低）×

=

X中=

（X高-中+X中-低-X高-低）×

X低=

（X高-低+X中-低-X高-中）×

X3=X4=X高+X中=

X5=X3//X2=

X6=X5+X2=

XΣ330=X1||X6=