330KV變電站設(shè)計(jì)論文

1、我國(guó)是世界能源消耗大國(guó)，煤炭消費(fèi)總量居世界第一位，電力消費(fèi)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(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。這種能源分布與消費(fèi)的不平衡狀況，決定了能源必須在全國(guó)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(shí)現(xiàn)煤電就地轉(zhuǎn)換和水電大規(guī)模開(kāi)發(fā)。而變電站擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過(guò)變壓，然后分配電能的任務(wù)，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(guó)電網(wǎng)中占有特殊重要的位置。本330kV變電站設(shè)計(jì)對(duì)變電站內(nèi)最重要的電氣設(shè)備如主變壓器、導(dǎo)線、電氣設(shè)備等元器件，進(jìn)行了比較和選擇，在配電裝置上采用當(dāng)今較先進(jìn)

2、的GIS設(shè)備。主變壓器最終為2臺(tái)，追求設(shè)備壽命期內(nèi)最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。站內(nèi)主接線分為330kV、110kV、和35kV一，一1.三個(gè)電壓等級(jí)。各個(gè)電壓等級(jí)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(guān)系著全站電氣設(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，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(gè)電壓等級(jí)處短路電流的計(jì)算。電氣設(shè)備的選擇以各種元器件如何選擇參數(shù)為主，因?yàn)橹灰_定了器件的參數(shù)就能十分容易的根據(jù)電力手冊(cè)查出元件型號(hào)。最后，還對(duì)導(dǎo)線截面的確定以及導(dǎo)線截面積的校驗(yàn)方法進(jìn)行說(shuō)明。

3、在絕緣配合、過(guò)電壓保護(hù)及接地等方面也進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，使變電站電氣一次部分基本完成。第1章緒論1.1設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)和前提自20世紀(jì)70年代330kV電網(wǎng)在我國(guó)西北地區(qū)出現(xiàn)自今，330kV電網(wǎng)已經(jīng)成為我國(guó)西北地區(qū)的主力電網(wǎng)。截至2004年底，全國(guó)共投運(yùn)330kV線路115條,總長(zhǎng)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(shè)計(jì)也相應(yīng)經(jīng)歷了初期階段、成長(zhǎng)階段和成熟階段。330kV電網(wǎng)建設(shè)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(lái)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(gè)半斷路器接線，隨著330kV電

4、網(wǎng)成長(zhǎng)為西北部骨十網(wǎng)架，330kV變電站的建設(shè)基本上都采用一個(gè)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(shè)計(jì)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(lái)絕大多數(shù)采用一個(gè)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(kuò)徑導(dǎo)線，20世紀(jì)90年代后，大部分采用懸掛軟導(dǎo)線。對(duì)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(yīng)用。在后期，屋外半高型軟母線單列布置也得到了廣泛應(yīng)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(kāi)始的一字型立環(huán)式布置開(kāi)始也經(jīng)歷了很多演變，20世紀(jì)80年代開(kāi)始基本上一直采用330kV配電裝置、主變壓器及抵低壓無(wú)功補(bǔ)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(shè)的變電站大多采用柱式斷路器、空氣斷路器等，20世紀(jì)開(kāi)始80年代開(kāi)始采用了進(jìn)口、合資柱式、國(guó)產(chǎn)罐式斷路器。近期建設(shè)的變電站大部分采用瓷柱式斷路器、罐式斷路器，個(gè)別站采用GIS型式的設(shè)備。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)：20世紀(jì)90年代新設(shè)計(jì)的變電站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都是雙機(jī)系統(tǒng)，分層分布式控制，這已是定居。而早期投運(yùn)的微機(jī)監(jiān)測(cè)也已先后完成升級(jí)改造。新技術(shù)應(yīng)用：

6、高抗抽水節(jié)能、調(diào)相機(jī)、三項(xiàng)式主變壓器、申聯(lián)電容補(bǔ)償在以往的工程中已經(jīng)得到應(yīng)用；而大容量變壓器、高開(kāi)斷水平斷路器等將仍是新技術(shù)應(yīng)用的主流。從20世紀(jì)90年代中后期開(kāi)始，330kV變電站設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)總院組織進(jìn)行的2000年示范送點(diǎn)變電工程設(shè)計(jì)革命，對(duì)330kV變電站設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。示范變電站設(shè)計(jì)的成果及其應(yīng)用和發(fā)展基本上代表了330kV變電站的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，示范變電站設(shè)計(jì)的成果已經(jīng)廣泛用于近年來(lái)的工程建設(shè)當(dāng)中，變電站設(shè)計(jì)已經(jīng)相當(dāng)成熟。當(dāng)時(shí)示范變電站設(shè)計(jì)的總體思路是：與國(guó)際國(guó)內(nèi)電力體制改革趨勢(shì)相適應(yīng)，與國(guó)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(jìn)步，縮小與世界先進(jìn)水平差距，使設(shè)計(jì)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(jì)性，合理性，先進(jìn)性。電氣主接線：一個(gè)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(shù)經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)對(duì)配電裝置和設(shè)備選型進(jìn)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)：2000年示范變電站設(shè)計(jì)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)配置方案、常規(guī)控制與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、二次設(shè)備分散布置、保護(hù)繼電器小室抗十?dāng)_措施等方面進(jìn)行了深入的研究。330kV變電站設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等方面已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟，今后設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)在以下幾個(gè)方面：從未來(lái)的變電站的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)講，采用集成智能化電力設(shè)備，由于控制、保護(hù)、通信等微電子設(shè)備與高電壓大電流主設(shè)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(shù)關(guān)鍵。在布置方面，建設(shè)與環(huán)境協(xié)調(diào)友好的變電站將變得越來(lái)越重要，控制變電站噪聲、電磁十?dāng)_及減少變電站對(duì)周?chē)坝^的影響也會(huì)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(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)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(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，用戶對(duì)供電安全性和可靠性要求日益提高，國(guó)家對(duì)環(huán)保

9、的高度重視和土地使用政策的日趨嚴(yán)格，設(shè)計(jì)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(jià)比較合理的斷路器型式。布置方面，一方面，按工程主接線、進(jìn)出條件和規(guī)劃，充分吸取以往變電站的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，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(jié)論和電氣配電裝置的選型，結(jié)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(shè)計(jì)發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)將是330kV變電站設(shè)計(jì)原則確定的重要參考依據(jù)。變電工程設(shè)計(jì)的發(fā)展和成熟工程經(jīng)驗(yàn)的積累構(gòu)成了330kV變電站設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)和前提。

10、1.2現(xiàn)行變電站設(shè)計(jì)的基本思路設(shè)計(jì)模塊的劃分。模塊化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想是變電工程設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)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(wú)功補(bǔ)償設(shè)備區(qū)和110kV配電裝置區(qū)等功能區(qū)構(gòu)成的三列布置格局。這三個(gè)功能區(qū)即能相互獨(dú)立，乂相互關(guān)聯(lián)和制約，不僅構(gòu)成了變電站總平面的基本模塊，也構(gòu)成模塊化設(shè)計(jì)的基本元素。其獨(dú)立性是構(gòu)成設(shè)計(jì)模塊的基本條件，其關(guān)聯(lián)性乂形成了模塊設(shè)計(jì)的互相制約。變電工程的這一基本特征是開(kāi)展模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提，也是確定設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)模塊、主變壓器及低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備區(qū)

11、設(shè)計(jì)模塊和110kV配電裝置區(qū)設(shè)計(jì)模塊是變電工程設(shè)計(jì)的三個(gè)基本模塊。上述設(shè)計(jì)模塊的基本定義。330kV配電裝置區(qū)設(shè)計(jì)模塊是指進(jìn)出線門(mén)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(shè)計(jì)、構(gòu)支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電纜溝及地下設(shè)施設(shè)計(jì)、繼電器小室布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。330kV高壓并聯(lián)電抗器及其回路內(nèi)電氣設(shè)備布置區(qū)也是該模塊的設(shè)計(jì)內(nèi)容，是一個(gè)子模塊，本設(shè)計(jì)只做具體的模塊設(shè)計(jì)，在平面布置中假定安裝于其中一回線路，在具體的工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)條件接入不同線路時(shí)其布置位置需相對(duì)變化。主變壓器及其低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備區(qū)設(shè)計(jì)模塊是指以主變壓器高中壓側(cè)引線構(gòu)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(shè)計(jì)、低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備及配電裝置設(shè)計(jì)等內(nèi)容。1.3主要設(shè)計(jì)原則變電站設(shè)計(jì)的原則是：安全可靠、技術(shù)領(lǐng)先、投資合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、運(yùn)行高效。為此，在設(shè)計(jì)中，要注意處理和解決設(shè)計(jì)方案的統(tǒng)一性、適應(yīng)性、靈活性、先進(jìn)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性及其相互之間的辯證統(tǒng)一關(guān)系。統(tǒng)一性：建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，基建和生產(chǎn)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，外部形象風(fēng)格要體現(xiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。適應(yīng)性：設(shè)計(jì)要綜合考慮各地區(qū)的實(shí)際情況，并能在一定的時(shí)間內(nèi)，對(duì)不同規(guī)模、型式、外部、典型設(shè)計(jì)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(jìn)性：設(shè)計(jì)方案、設(shè)備選型先進(jìn)、合理，占地少、注重環(huán)保，變電站可比技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)?？煽啃裕哼m當(dāng)提高設(shè)備水平

13、，保證變電站設(shè)備的可靠性，保證設(shè)備、各個(gè)模塊和模塊并接后系統(tǒng)的可靠性，以確保設(shè)計(jì)方案的安全可靠性。經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用，追求壽命期內(nèi)最優(yōu)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)要樹(shù)立全局意識(shí)、大局意識(shí)和企業(yè)意識(shí)，要堅(jiān)持“基建為生產(chǎn)服務(wù)”、“以人為本”和“可持續(xù)發(fā)展”的理念，當(dāng)前的重點(diǎn)是“節(jié)約占地、節(jié)約投資、提高效率、降低運(yùn)營(yíng)成本”。具體設(shè)計(jì)要綜合考慮“每個(gè)設(shè)備的合理性、每個(gè)布置的合理性、每項(xiàng)改進(jìn)的合理性、每個(gè)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(guò)主變壓器

14、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，但在變電站內(nèi)需設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器宜采用三繞組變壓器。(2) 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定原則對(duì)于大城市郊區(qū)的一次變電站在中低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜。 對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專(zhuān)用變電所在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)變壓器。 對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的變電站，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的1-2級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量。由前設(shè)計(jì)說(shuō)明可知、正常運(yùn)行時(shí)，變電站負(fù)荷由330kV系統(tǒng)供電，為提高負(fù)荷供電可靠性，并考慮到現(xiàn)今社會(huì)用戶需要的供電可靠性的要求更高，最終應(yīng)采用三臺(tái)容量相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行。

15、(3) 變壓器容量和型號(hào)確定主變壓器容量一般按變電站建成后5-10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城市郊區(qū)變電站，主變壓器應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。變電站主變壓器的選擇原則有以下幾點(diǎn)： 在變電站中，一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器；終端或分支變電站，如只有一個(gè)電源進(jìn)線，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器；對(duì)于330、550kV變電站，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)為合理時(shí)，可裝設(shè)3-4臺(tái)主變壓器。對(duì)于330kV及以下的變電站，在設(shè)備運(yùn)輸不受條件限制時(shí)，均采用三相變壓器。500kV變電站，應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(shè)立備用的單相變壓器。 裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電站，其中一臺(tái)

16、事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%到80%,并應(yīng)保證用戶的一級(jí)和全部二級(jí)負(fù)荷的供電。具有三種電壓等級(jí)的變電站，如各側(cè)的功率均達(dá)到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器一般先用三繞組變壓器。110kV及以上中性點(diǎn)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(dāng)自耦變壓器的第三繞組接有無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)無(wú)功功率的潮流情況，校驗(yàn)公共繞組容量，以免在某種運(yùn)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(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓(即短路電壓)，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況、斷路器斷流能力以及變壓器結(jié)構(gòu)選定。對(duì)丁深入負(fù)

17、荷中心的變電站，為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)和避免重復(fù)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(guó)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(diǎn)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(shè)計(jì)的三個(gè)電壓等級(jí)，查330kV三相三繞組電力變壓器技術(shù)時(shí)數(shù)據(jù)表，選擇變壓器的型號(hào)為OSFPSZ10-240000/33QOSFPSZ10-360000/33C|其參數(shù)見(jiàn)表1-1,1-2.表1-1主變壓器1技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)備注主變壓器型號(hào)三相、三繞組、有載調(diào)壓、油浸、風(fēng)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(yīng)根據(jù)實(shí)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(diǎn)接地方式及絕緣水平'直接接地局、中及中性點(diǎn)均副套管式電流互感器表1-2主變壓器2技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)備注主變壓器型號(hào)三相、三繞組、有載調(diào)壓、油浸、風(fēng)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.