1914_機(jī)械廠變電所的電氣設(shè)計(jì),機(jī)械廠,變電所,電氣設(shè)計(jì) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 1 頁 機(jī)械廠變電所電氣設(shè)計(jì)綜述1 序言電能是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源，同時(shí)也是現(xiàn)代社會(huì)中最重要也是最方便的能源。隨著工業(yè)時(shí)代的發(fā)展，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。變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)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。本次設(shè)計(jì)將是對我所學(xué)知識進(jìn)行的一次實(shí)踐，使我所學(xué)的專業(yè)知識得到鞏固和加深。2 變電所主體設(shè)計(jì)2.1 變電所設(shè)計(jì)的基本原則變電所是聯(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。因此，變電所的作用顯得尤為重要。首先要滿足的就是變電所的設(shè)計(jì)規(guī)范，安全可靠地發(fā)、供電是對電力系統(tǒng)運(yùn)行的首要要求。1、變電所的設(shè)計(jì)要認(rèn)真執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，符合安全可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的要求。2、變電所的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的 5-10 年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。3、變電所的設(shè)計(jì)，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理的確定設(shè)計(jì)方案。4、變電所的設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則。2.2 變電所所址的選擇原則1、盡量接近負(fù)荷中心。2、進(jìn)出線方便，特別是要便于架空進(jìn)出線。3、接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。4、設(shè)備運(yùn)輸方便。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 2 頁 5、不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場所，無法避開時(shí)，應(yīng)有防振和隔熱措施。6、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所。7、不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室和其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。8、不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方。9、不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。2.3 變壓器的選擇2.3.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇原則1、應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源，或另有自備電源。2、對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可考慮采用兩臺變壓器。3、除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可以采用兩臺或多臺變壓器。4、在確定變電所主變壓器臺數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。2.3.2 變電所主變壓器容量的選擇1、主變壓器容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷的需要。2、車間變電所主變壓器的單臺容量，一般不宜大于1000kV·A（或1250kV·A） 。3、適當(dāng)考慮今后5~10年電力負(fù)荷的發(fā)展，留有一定余地。2.4 電氣主接線方案的選定電氣主接線是整個(gè)變電所電氣部分的主干。變電所電氣主接線指的是變電所中匯集、分配電能的電路，通常稱為變電所一次接線，是由變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、母線、避雷器等電氣設(shè)備按一定順序連接而成的,是電力系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的重要組成部份。變電所主接線形式應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數(shù)、設(shè)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 3 頁 備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。主接線設(shè)計(jì)的基本要求為：(1)供電可靠性。發(fā)電廠和變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其主接線的可靠性應(yīng)與系統(tǒng)的要求相適應(yīng)。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)適應(yīng)性和靈活性。能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒有預(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。(4)簡化主接線。復(fù)雜的主接線不利于倒閘操作，且容易造成誤操作，導(dǎo)致事故的發(fā)生。配網(wǎng)自動(dòng)化、變電站無人化是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展必然趨勢。簡化主接線為這一技術(shù)的全面實(shí)施，創(chuàng)造更為有利的條件。(5)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。同類型變電站采用相同的主接線形式，可使主接線規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，有利于系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備檢修。電氣主接線方案的選定對變電所電氣設(shè)備的選擇，現(xiàn)場布置，保護(hù)與控制所采取的方式，運(yùn)行的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，檢修、運(yùn)行維護(hù)的安全性等，都有直接的影響。因此，選擇優(yōu)化的電氣主接線方式，具有特別重要的意義。3 電氣設(shè)備的選擇3.1 導(dǎo)體和電器的選擇原則1、力求技術(shù)先進(jìn)，安全適用，經(jīng)濟(jì)合理。2、滿足正常運(yùn)行，檢修，短路，過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。3、應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校準(zhǔn)。4、選擇的導(dǎo)體品種不宜過多。5、應(yīng)與整個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。6、選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。3.2 隔離開關(guān)的配置1、中小型發(fā)電機(jī)出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)；容量為 220MW 及以上大機(jī)組與雙繞組變壓器為單元連接時(shí)，其出口不裝設(shè)隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點(diǎn)。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 4 頁 2、在出線上裝設(shè)電抗器的 6—10KV 配電裝置中，當(dāng)向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時(shí)，每回線上應(yīng)各裝設(shè)一組出線隔離開關(guān)。3、接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)。4、中性點(diǎn)直接接地的普通變壓器中性點(diǎn)應(yīng)通過隔離開關(guān)接地，自藕變壓器中性點(diǎn)則不必裝設(shè)隔離開關(guān)。3.3 電壓互感器的配置1、電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓，同期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。2、6-220KV 電壓等級的每一組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。3、當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。4、發(fā)電機(jī)出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器。3.4 電流互感器的配置1、凡是裝設(shè)斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測量、保護(hù)和自動(dòng)裝置的需要。2、在未設(shè)斷路器的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：發(fā)電機(jī)變壓器中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。3、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)一般按三相配置；非直接接地系統(tǒng)根據(jù)需要按兩相或三相配置。4、一臺半斷路器接線中，線路—線路串根據(jù)需要裝設(shè) 3-4 組電流互感器，線路—變壓器串，如果變壓器套管電流互感器可以利用時(shí)，可裝設(shè)三組電流互感器。3.5 避雷器的裝置1、配電裝置的每組母線上應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線裝設(shè)避雷器時(shí)除外。2、旁路母線上是否裝設(shè)避雷器視其運(yùn)行時(shí)避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足要求而定。3、220KV 及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 5 頁 4、三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺避雷器。4 防雷和接地變電所的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)做到設(shè)備先進(jìn)、保護(hù)動(dòng)作靈敏、安全可靠、維護(hù)試驗(yàn)方便，并在保證可靠性的前提下力求經(jīng)濟(jì)性。防止雷電直擊的主要電氣設(shè)備是避雷針，避雷針由接閃器和引下線、接地裝置三部分構(gòu)成。避雷針位置的確定，是變電所防雷設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。首先應(yīng)根據(jù)變電所電氣設(shè)備的總平面布置圖確定，避雷針的初步選定安裝位置與設(shè)備的電氣距離應(yīng)符合各種規(guī)程范圍的要求，初步確定避雷針的安裝位置后再根據(jù)公式進(jìn)行校驗(yàn)，是否在保護(hù)范圍之內(nèi)。同時(shí)做好變電站的接地電網(wǎng)，也可以有效的防止電力事故的發(fā)生。5 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，變電所可能出現(xiàn)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)。最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是各種類型的短路，其中包括相間短路和接地短路。此外，還可能發(fā)生輸電線路斷線，旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器同一繞組的匝間短路等。這樣供電系統(tǒng)就不能順利完成輸送電，此時(shí)繼電保護(hù)就很重要。繼電保護(hù)系統(tǒng)主要有保護(hù)作用、控制作用 、監(jiān)視作用 、事故分析與事故處理作用、自動(dòng)化作用。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)可靠性，是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要技術(shù)措施之一。在現(xiàn)在的電力系統(tǒng)中，如果沒有繼電保護(hù)裝置，就無法維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。6 結(jié)語電網(wǎng)運(yùn)行的最基本要求是安全與穩(wěn)定，電網(wǎng)安全穩(wěn)定的核心問題是要建立一個(gè)與該供電網(wǎng)絡(luò)相適應(yīng)的合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。變電所是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。建設(shè)變電站時(shí)，在保證安全的前提下還要保證其經(jīng)濟(jì)性和靈活性。隨著電力人不斷的努力，變電站的設(shè)計(jì)一定會(huì)不斷完善的。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 6 頁 參考文獻(xiàn)[1] 肖艷萍 . 發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備. 中國電力出版社[2] 孟祥萍等 . 電力系統(tǒng)分析. 高等教育出版社[3] 常美生等 . 高電壓技術(shù). 高等教育出版社[4] 張保會(huì)等 . 電力系統(tǒng)繼電保護(hù). 中國電力出版社[5] 余建明 . 供電技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社[6] 劉介才 . 工廠供電（第 5 版）. 機(jī)械工業(yè)出版社 [7] 許珉等 . 發(fā)電廠電氣主系統(tǒng). 機(jī)械工業(yè)出版社 [8] 馬誌溪 . 電氣工程設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社