毕业论文-500KV变电站一次电力系统设计(伊敏电厂二期工程).doc

呼伦贝尔学院工程技术学院毕业设计500KV变电站一次电力系统设计(伊敏电厂二期工程)摘 要随着现代工业技术和电子信息科技的飞速发展，安全、可靠、优质的电能逐渐体现出它的重要地位，电能是工业生产和生产生活的主要能源和动力，由电气设备的不断提高，实现电气化可以大大增加产量，提高产品质量，提高生产效率，降低生产成本，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。按照设计500kV 变电站的电气一次部分的主接线的运行原则和功能实施，把500kV 变电站双母线的电气一次部分的双分段带旁路接线与3/2 断路器的接线方式对比设计，以选取出最优的主接线设计方案。其次，要合理选择、认真校验变电站的所有电气设备，已达到性能和经济最优。以此为前提，我们要认真分析变电站经常出现的问题，设计要做到对故障的分析以及解决，已达到防患于未然。电力工业是能源性工业、基础性工业，在国家建设和人民生产生活以及经济发展中占有十分重要的位置，是国家实现现代化的战略重点。电能是一种无形且不能大量储存的二次能源。电能在发电、变电、送电、配电和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率和频率的平衡。要满足国民经济发展的要求就必须加强对电网的建设，变电站的建设就是电网建设中的重要环节之一。关键词 500KV变电站 主接线 变压器 隔离开关 负荷计算 短路计算IAbstractWith modern industrial technology and the rapid development of electronic information science and technology, safe, reliable, high-quality electricity reflects its important position gradually, electricity is the main industrial production and production life energy and power, and by the constant improvement of the electrical equipment, electrified can greatly increase production, improve product quality, improve production efficiency, reduce production cost, improve labor conditions and is helpful to realize automation of production process.According to the design of 500 KV substation run a part of the main electrical wiring principle and function implementation of the 500 KV double busbar substation electrical part of the double segment at a time with bypass connection with 3/2 circuit breaker connection mode of the design, to select the optimal main wiring design. Second, to a reasonable selection, carefully check all the electrical equipment, transformer substation has reached optimal performance and economy. Premise, we should carefully analyse substation often appear problem, design to do the analysis of the fault and solve, has reached to nip in the bud. Electric power industry is a basic industry, energy industry, in national construction and peoples production and living, and occupies a very important position in the economic development, is the national modernization strategic priorities. Electricity is a kind of intangible and cannot be a large number of secondary energy storage. Electrical energy in power generation, substation, transmission, distribution and utilization, is almost at the same instant, to keep the balance of power and frequency. To meet the requirements of national economic development it is necessary to strengthen the construction of power grid, the construction of the substation is one of the important link of power grid construction. Key words 500KV Substation Main electrical connection transformer Isolating switch Load calculation Short circuit calculationII目 录摘 要IAbstractII第1章 华能伊敏电厂概述11.1华能伊敏电厂的介绍11.1.1伊敏电厂的发展简介11.1.2伊敏电厂现状及未来发展21.2 500KV变电站电力系统的介绍21.3本章小结3第2章 电力系统主接线42.1电力主接线设计原则和基本要求42.1.1电力主接线的设计原则42.1.2电力主接线的基本要求52.2电气主接线的设计步骤62.3电气主接线的基本方式62.3.1有汇流母线62.3.2无汇流母线102.4电力主接线的设备配置112.5本章小结12第3章 变电站接线方式的确定133.1代建变电站的电气主接线的基本方式133.1.1对于一次侧20KWV的接线133.1.2对于500KV的接线方式153.2电力系统的分析和要求173.3方案对比17 3.4 本章小结20第4章 负荷计算及方法214.1负荷的定义及分类214.2负荷计算的方法214.3本章小结245.1变电站电气设备选择的一般要求255.2母线的选择275.3导线和电缆的选择和校验305.4变压器的选择和校验335.4.1变压器选择的原则和要求335.4.2变压器选择345.5高压断路器的选择365.6隔离开关的选择395.7其他设备的选择395.8本章小结43总 结44参考文献45致 谢46IV第1章 华能伊敏电厂概述 1.1华能伊敏电厂的介绍1.1.1伊敏电厂的发展简介华能伊敏煤电有限责任公司地处世界著名草原呼伦贝尔大草原鄂温克族自治旗伊敏河镇境内，公司占地面积99.28平方公里，是国家大型煤电联营企业。位于内蒙古自治区东部，北距呼伦贝尔市海拉尔区85公里，大兴安岭西侧、呼伦贝尔大草原东南部，旗政府所在地巴彦托海距呼伦贝尔市9公里，距机场10公里，交通便捷、通信顺畅。旗内有三大较有特色的企业：伊敏华能煤电公司是我国煤电联营试点企业；大雁煤业公司是全国标准化煤矿之一；红花尔基林业局坐落在我国著名的樟子松的故乡红花尔基镇；同时还有两个国家级自然保护区：红花尔基樟子松自然保护区和辉河湿地生态自然保护区。在1976年7月华能伊敏煤电有限责任公司就开始组建，是比较早期的矿业资产，前身是伊敏河矿区建设指挥部和伊敏煤电公司，经过几次公司型的改建后被华能集团百分百收购。1991年1月伊敏煤电公司成立。1993年7月伊敏电厂一期工程开始动工建设。1995年8月经公司化改造成立伊敏华能东电煤电有限责任公司，中国华能集团公司和原东北电力集团公司分别拥有51%和49%的股份。1998年11月和1999年9月伊敏电厂工程一、二号机组分别通过168小时试运，并顺利完成试生产，进入了煤电一体化生产阶段。二期工程被国家列为2005年52家重点电力建设项目之一1999年4月由于国家电力体制改革，公司的股权发生变化，原东北电力集团公司49%的股权分解给了辽宁、吉林、黑龙江三省电力有限责任公司。2002年12月，国家电力体制改革，伊敏华能东电煤电有限责任公司全资划归中国华能集团公司管理。2004年改名为华能伊敏煤电有限责任公司。2004年4月14日国务院发改委（国务院）批准了伊敏二期工程的项目建议书，电厂拟采用两台600MW国产亚临界燃烧火力发电机组，三大主机由哈尔滨三大动力生产。2004年4月伊敏三期工程前期工作开始启动，开始委托设计，拟安装2台60万千瓦超临界燃烧火力发电机组。2004年9月伊敏煤电公司电厂二期工程2台60万千瓦发电机组主厂房基础建设正式破土动工，这项工程被华能集团列为东北地区电力建设的一号工程，是该区东部地区向东北电网“西电东送”项目，也是“十一五”期间东北电网重要的电源储备项目。1.1.2伊敏电厂现状及未来发展华能伊敏煤电有限责任公司是国家批准的全国第一家煤电联营的大型能源企业。是典型的与煤矿煤水灰紧密联系的坑口电厂，目前装机容量220万千瓦。伊敏煤电联营工程是我国能源开发战略的新突破，它借鉴了国外煤电联营的管理模式，突破了传统的行业限制，煤电合一、统一经营，项目具有着得天独厚的发展优势。伊敏煤电一期工程电厂装机容量为100万千瓦，安装两台俄罗斯50万千瓦超临界机组，建设相配套的年产500万吨的露天煤矿和与东北电网相连的伊冯大50万千伏输电线路工程。伊敏煤电二期工程建设已成为“西电东送”的重要组成部分，列为内蒙古自治区东部电源点建设的首选项目，二期工程规划电厂装机容量为120万千瓦和年产600万吨露天矿，三期工程安装两台60万千瓦超临界燃烧火力发电机组，同步安装烟气脱硫装置两台机组分别于2010年12月和2011年1月竣工投产。华能伊敏煤电有限责任公司现有在岗职工4359人，具有中专以上文化程度的有1882人，专业技术人员有851人，中级专业技术人员343人，高级专业技术人员190人。公司中长期发展目标是：到2020年电厂总装机容量达到7400MW，煤矿年生产能力达到4630万吨，年创利润45亿元，产业链延伸项目取得实效，争取煤化工项目投产创效，把公司建设成全国同类最好企业。 1.2 500KV变电站电力系统的介绍 伊敏电厂二期工程500KV系统采用3/2接线方式，屋内GIS型式，即两个元件引线通过三台断路器接在两条母线上的接线。500KV GIS安装有三个完整串和一个半串。二期通过现有2回378km长的500kV输电线路（伊冯甲、乙线）接入东北电网大庆冯屯变电站。伊敏电厂变电所，把220KV电压降为610kV电压向车间变电所供电。为了保证供电的可靠性，工厂降压变电所多设置两台变压器，由单条或多条进线供电，每台变压器容量可从几千到几万千伏安。供电范围由供电容量决定，一般在几千米以内二期工程共有三个完整串和一个不完整串。第一串是#1发变组为进线、#1联变为出线，第二串是#2发变组为进线、伊冯甲线为出线，第三个串是#3发变组为进线、伊冯乙线为出线，第四串为不完整串为#4发变组进线。三期500kV系统有2回发电机进线、2回线路出线共2个完整串，与二期系统连接处装设母线分段断路器，所有配电装置采用户外敞开式，平环布置。500KV配电装置与220KV配电装置之间设置了一组单相联络变压器，低压侧引接63KV系统。500kV系统为中性点直接接地系统。500kV系统的额定电压为500kV，运行时应根据调度曲线维持电压在规定范围内，但最低不得低于500kV，最高不得超过550kV。 工厂配电线路主要作为工厂内输送、分配电能之用。 户外敷设的低压配电线路目前多采用架空线路。在厂房或车间内部则应根据具体情况确定，或采用明线配电线路，或采用电缆配电线路。在厂房或车间内，由动力配电箱到电动机的配电线路一律采用绝缘导线穿管敷设或采用电缆线路。供配电电压的选择采用地区供电电源的电压、用电设备的总容量、用电设备的特征、供电距离、供电线路的回路数量、用电单位的远景规划、当地公共电网现状和它的发展规划、经济合理因素 。用电设备容量在250kW或需要变压器容量在160kVA以上者，应以高压方式供电；用电设备容量在250kW或需要变压器容量在160kVA以下者，应以低压方式供电，特殊情况下也可以高压方式供电。 工厂的高压配电电压一般选用610kV。10kV作为高压配电电压。如工厂供电电源的电压就是6kV，或工厂使用的6kV电动机多且分散，可采用6kV的配电电压。工厂的低压配电电压，一般采用380/220V。380V为三相配电电压，供电给三相用电设备及380V单相用电设备。220V作为单相配电电压，供电给一般照明灯具及220V单相用电设备。煤矿等部门也有采用6KV配电电压的。供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，包括电力系统中区域变电站和用户变电站。涉及电力系统电能发、输、配、用的后两个环节，其运行特点、要求和电力系统基本相同，只是由于供配电系统直接面向用电设备及其使用者，因此供、用电的安全性尤显重要。供电电源 ，配电系统的电源可以取自电力系统的电力网或自备发电机。由企业或用户的总降压变电所（或高压配电所）、高压输电线路、车间降压变电所（或配电所）、低压配电线路组成。 作用是接受电能、变换电压、分配电能。厂内用电设备是指专门消耗电能的电气设备。据统计用电设备中70%是电动机类设备，20%左右是照明用电设备。配电系统的电源是电力系统中的电力网，电力系统的用户实际上就是配电系统。 1.3本章小结华能伊敏电厂作为全国同类电厂最具代表性的代表，其电能生产过程是将燃料的化学能变成电能的工厂。原煤经过皮带运输到原煤仓，加工成煤粉后通过燃烧器送到锅炉的炉膛中燃烧，放出热能。在锅炉的水冷壁管中的水，吸收炉膛中的热量后，变成饱和蒸汽。饱和蒸汽同水形成的汽水混合物在汽包中分离。饱和蒸汽流经过热器时，进一步吸收烟气中的热量变成过热蒸汽，并通过蒸汽管道送到汽轮机中。过热蒸汽在汽轮机的喷管中，将热能变成动能，形成高速汽流。高速汽流冲动叶轮，带动汽轮机高速转动，动能就转变为机械能。汽轮机带动发电机旋转而发出电来，机械能就转变为电能。电能通过变压器、开关、线路送到电力系统及用户。电能的特点是不能储存，火电厂的生产过程必须是连续的。火电厂的生产过程具有以下显著特点： 生产过程连续性强，要求能够提供充足的电力。生产过程负荷(干扰)变化幅度大而频繁，生产的安全、可靠和经济性要求高，以便提供可靠的、合格的、廉价的电力。生产过程的自动化程度必须要高，即要求紧密结合对象的特性来设计自动化系统。第2章 电力系统主接线 2.1电力主接线设计原则和基本要求变电站电气主接线是多种主要电气设备（如变压器、隔离开关、断路器、互感器、母线、避雷器等）按一定顺序要求连接而成的，是变换和分配电能的电路，称为变电站一次接线。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图，称为电气主接线图。变电站的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的，所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电站本身，同时也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线设计是一个综合性问题。 2.1.1电力主接线的设计原则 根据220-500KV变电站设计技术规程（DLT 5218-2005）规定，变电站电气主接线应根据该变电站在电力系统中的地位、电压等级、回路数、所选设备特点、负荷性质等因素确定，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，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。结合主接线设计的基本原则，所设计的主接线应满足供电可靠性、灵活、经济，留有扩建和发展的余地。在进行论证分析时，更应辩证地统一供电可靠性和经济性的关系，方能做到先进性和可行性。变电站在电力系统中的地位和作用变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素，变电站是枢纽变电所、地区变电所、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于他们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的技术要求也不同。1.考虑近期和远期的发展规模变电站主接线设计应根据5-10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布，负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。2.考虑负荷的重要性分布和出线回数多少对主界线的影响对一级负荷必须布两个独立的电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电，三级负荷一般只需一个电源供电。3.考虑主变台数对主接线的影响变电站主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，基于传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高，而容量小的变电所，其传输容量小，对住接线的可靠性、灵活性要求低。4.考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增，设备检修，故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如：当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时，允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。2.1.2电力主接线的基本要求 1.可靠性 （1）研究主接线可靠性应注意的问题：a. 应重视国内外长期运行实践经验及其可靠性的定性分析b.主接线的可靠性包括一次部分和二次部分在运行中的可靠性的综合 c. 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性程度，采用可靠性能高的电气设备可以简化接线。 （2) 可靠性的具体要求：a. 断路器检修时，不影响对系统的供电b. 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少可停运回路数和停用时间，并且保证一级负荷及全部或大部分二级负荷供电c. 尽量避免全部停运的可能性。2. 灵活性主接线的灵活性有以下几方面的要求：（1）调度要求，可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。（2）检修要求，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修且不致于影响对用户的供电。3.经济性（1）投资省a.主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关、互感器、避雷器等一次设备。b.要能使断电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。c.要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。d.如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。（2）占地面积小主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。（3）电能损失小经济合理的选择主变压器的种类、容量和数量，要避免因两次变压而增加电能损失。 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，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。 2.2电气主接线的设计步骤 （1）对设计依据和原始资料进行综合分析 （2）拟定可能采用的主接线形式 （3）确定主变的容量和台数 （4）厂用电源的引接方式 （5）论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施 （6）对拟定的方案进行技术、经济比较，确定最佳方案 （7）选择断路器、隔离开关等电气设备 2.3电气主接线的基本方式2.3.1有汇流母线1.单母线接线每条引入线和引出线的电路中都装有断路器和隔离开关，电源的引入与引出是通过一根母线连接的。单母线不分段接线适用于用户对供电连续性要求不高的二、三级负荷用户。单母线接线的优点是接线简单、操作方便、设备少、便于扩建、造价低。缺点是，在母线和母线隔离开关故障或检修时，均需使母线停电。所以单母线接线方式一般用于出线回路较小的小容量发电厂和变电所中。2.单母线分段接线单母线分段接线是由电源的数量和负荷计算、电网的结构来决定的。单母线分段接线可以分段运行，也可以并列运行。用隔离开关、负荷开关分段的单母线接线，适用于由双回路供电的、允许短时停电的具有二级负荷的用户。用断路器 分段的单母线接线，可靠性提高。如果有后备措施，一般可以对一级负荷供电。单母线分段接线也具有接线简单清晰、操作方便、投资省等优点，并提高了供电的可靠性。其缺点是，当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该母线上的全部出线都需长时间停电。所以这种接线方式一般用于电压不高、线路较少、装设有两台变压器、重要负荷由两回路供电的变电所和小型发电厂。图 2.3.1 单母分段接线3.单母线分段带旁路母线的接线当出现或断路器检修时，可以通过旁路隔离开关将出现接至旁路母线，再经旁路断路器接至主母线，使该出线可继续正常运行。这种接线方式常用于35-110KV的变电所中。4.带旁路母线的单母线接线当引出线断路器检修时，用旁路母线断路器代替引出线断路器，给用户继续供电。旁路断路器一般只能代替一台出线断路器工作，旁路母线一般不能同时连接两条及两条以上回路，否则当其中任一回路故障时，会使旁路断路器跳闸。断开多条回路。通常35kV的系统出线8回以上、 110kV系统出线6回以上，220kV系统出线4回以上，才考虑加设旁路母线。5.单母线分段带旁路在正常运行时，系统以单母线分段方式运行，旁路母线不带电。如果正常运行的某回路断路器需退出运行进行检修，闭合旁路断路器，使旁路母线带电，合上欲检修回路旁路隔离开关，则该线路断路器可退出运行，进行检修。这种旁路母线可接至任一段母线，在容量较少的中小型发电厂和 35110kV变电所中获得广泛应用。6.双母线接线一组作为工作母线，另一组作为备用母线，在两组母线之间，通过母线联络断路器(简称为母联断路器)进行连接。把双母线系统形成单母线分段运行方式，即正常运行时，使两条母线都投入工作，母联断路及其两侧隔离开关闭合，全部进出线均匀分配两条母线。这种运行方式可以有效缩小母线故障时的停电范围。 双母线接线有两运行方式，即将两组母线分为工作母线和备用母线，和两组母线都为工作母线。（1）按工作母线和备用母线方式运行（母联断路器断开）。此时相当于单母线运行，当工作母线或出线的母线隔离开关故障跳闸后或检修时，可将正常运行的线路倒换到备用母线上，继续运行。（2）两组母线都按工作母线运行且母联断路器合闸运行。此接线方式可轮换检修母线或母线隔离开关而不需停电；各电源出线的负荷可任意分配到某一组母线上，运行方式灵活，更适应系统各种运行方式和潮流变化的要求。当发电厂和变电所在电网中居于重要的地位，电力负荷大而且出现回路较多时，如枢纽变电站中110-220KV出线在四回线以上时，多采用双母线接线。图 2.3.2 双母线接线双母线接线主要优点有：（1）检修任一组母线时，不会中断供电。（2）检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路，其它回路倒换至另一组母线继续运行。（3）工作母线在运行中发生故障时，可将全部回路换接至备用母线，迅速恢复供电。（4）任一回路断路器检修时，可用母联断路器代替其工作。（5）方便试验。需要对某回路做试验时，只需把此回路单独切换至备用母线即可。7.双母线带旁路接线双母线接线缺点是当线路断路器需要检修时，会造成该回线路停电，为了检修断路器时不造成停电，常采用双母线带旁路接线，当对出线或电源进线断路器进行检修时，为避免造成短时停电，可使该回路通过旁路隔离开关与旁路母线相连，再通过旁路断路器接到相应主母线上，使线路继续正常运行。旁路母线平时是处于不带电的备用状态。在这种接线中，有时装设有专用的旁路断路器。一般来说，在220KV线路为四回路及以上、110KV在六回路以上、35KV线路在八回路以上时，才装设专用的旁路断路器，在电网允许断路器停电检修或可迅速转换时，或采用检修周期长的六氟化硫断路器时，不设旁路母线。在双母线接线方式中，为使线路在出线断路器检修时不中断供电，可采用带旁路接线。当110kV系统出线6回以上，220kV出线4回以上，可采用专用旁路断路器。旁路母线可接至任一组母线。8.一个半断路器接线一个半断路器接线可归属于双母线类接线。在两组母线之间，每三个断路器形成一串。每串连接两条回路。相当于每一个半断路器带一条回路，故称之为一个半断路器接线，也称为3/2接线。在一个半接线的每串断路器中，位于中间的断路器称为联络断路器。运行中两母线及全部断路器都投入工作，形成多重环状供电。3/2断路器接线运行时，两组母线相同一串的三个断路器都投入工作，称为完整串运行，形成多环路状供电，具有很高的可靠性。其主要特点是，任一母线故障或检修，均不造成停电；任一断路器检修，也不引起停电。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式实际为不完整串运行，此时仍不影响任何一个原件的运行。这种接线运行方便、操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离电器。这种接线方式在330-500KV超高压电网中广泛应用。2.3.2无汇流母线1、单元接线将发电机、变压器及线路直接连接成一个单元称为单元接线。单元接线主要有三种形式：即发电机变压器单元、变压器线路单元及发电机变压器线路单元等。一般应用于下列情况： （1）同一地区有几个大型电厂能源丰富，可以合起来建一个公共的枢纽变电所时。 （2）电厂地位狭窄平面布置有困难时。 （3）电厂离枢纽变电所较近，直接引线比较方便时。2.桥式接线对于具有双电源进线、两台变压器终端式的总降压变电所，可采用桥式接线。它实质是连接两个35-110kV“线路变压器组”的高压侧，其特点是有一条横联跨桥的“桥”。根据跨接桥横连位置不同，分为内桥接线和外桥接线。 （1）内桥接线内桥接线的跨接桥靠近变压器侧，桥开关装在线路开关之内，变压器回路仅装隔离开关，不装断路器。采用内桥接线可以提高改变输电线路运行方式的灵活性。内桥接线适用于：对一、二级负荷供电;供电线路较长;变电所没有穿越功率;负荷曲线较平稳，主变压器不经常退出工作;终端型工业企业总降压变电所。 图 2.3.3 内桥接线（2）外桥接线跨接桥靠近线路侧，桥开关装在变压器开关之外，进线回路仅装隔离开关，不装断路器。外桥接线适用于：对一、二级负荷供电;供电线路较短;允许变电所有较稳定的穿越功率;负荷曲线变化大，主变压器需要经常操作;中间型工业企业总降压变电所，宜于构成环网。 2.4电力主接线的设备配置1.隔离开关的配置 (1)接在500KV母线上的避雷器和电压互感器宜合用二组隔离开关。 (2)断路器的两侧均应装设隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。 (3)中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。 (4)安装在出线上的耦合电容器、电压互感器不用装设隔离开关。2.接地开关的配置（1）每段母线根据长度宜装设1-2组接地开关或接地器。母线的接地开关宜装设在母线电压互感器和母联隔离开关上，也可装于其他回路母线隔离开关的基座上。（2）配电装置的断路器两侧隔离开关靠断路器侧和线路隔离开关的线路侧宜配置接地开关。双母线接线两组隔离开关的断路器侧可共用一组接地开关。（3）主变压器进线隔离开关的主变压器侧宜装设1组接地开关。3.电压互感器的配置（1）电压互感器的数量和配置与电气主接线方式有关，应满足测量、保护、同期和自动装置的需要，并保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点两侧都能提取到电压。（2）500KV电压等级的每组主母线上三相装设电压互感器，用于供电给母线、主变电站电气主接线设计与设备选择变压器和出线的测量、保护、同步设备、绝缘监察装置。（3）当需要监视和检测线路外侧有无电压时，在出线侧的一相上装设电压互感器。 4.电流互感器的配置（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、继电保护和自动装置的要求。（2）500KV及以上大接地短路电流系统的各个回路，一般应按三相配置；35KV及以下小接地短路电流系统的各个回路，按具体要求按两相或三相配置。（3）为了防止支柱式电流互感器的套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在线路断路器的出线侧或变压器断路器的变压器侧。（4）变压器的中性点也应装设电流互感器。5.断路器的配置 （1）在变电所的进线出线均需装设断路器。（2）接地线不需装设断路器。 2.5本章小结本章重点阐述了发电厂和变电站电气主接线的基本要求、主接线的基本接线形式、特点及适用范围。对主接线中主变压器的选择、限制短路电流的措施进行了介绍；列举了发电厂和变电站电气主接线中的设备配置要求，并给出了部分的发电厂、变电站电气主接线的事例；简单的介绍了配电网接线、设计内容、原则和步骤，重点介绍了电气主接线的形式和内容。第3章 变电站接线方式的确定 3.1代建变电站的电气主接线的基本方式3.1.1对于一次侧20KWV的接线方案（一）单母线分段接线图 3.1.1 单母分段接线分段的单母线的评价为:(1)优点a.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。b.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。c.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。d.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。(2)缺点a.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。b.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。方案（二）内桥接线 内桥接线中,桥回路置于线路断路器内侧,此时线路经线断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而变压器支路只经过隔离开关与桥接点相连，是非独立单元。 内桥接线的特点为： (1)线路操作方便。如线路发生故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回路可继续工作，并保持相互的联系。(2)正常运行时变压器操作复杂。(3)桥回路故障或检修时全厂分裂为两部分，使两个单元之间失去联系；同时，出现断路器故障或检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。 内桥接线使用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换的运行方式的变电站中。方案（三）：外桥接线图 3.1.2 外侨接线外桥接线的特点：(1)变压器操作方便。(2)线路投入与切除时，操作复杂。如线路检修或故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电，这刚好与内桥相反，概括为“外桥外不便”。(3)桥回路故障或检修时全厂分裂为两部分，使两个单元之间失去联系；同时，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电。此外，在实际接线中可采用设内跨条来提高运行灵活性。外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的变电站中。3.1.2对于500KV的接线方式方案（一）一台半断路器接线图 3.1.3 一台半接线一台半接线的介绍 1、一台半接线的优点： （1）有高度可靠性。每一回路由两台断路器供电，发生母线故障时，只跳开与此母线相连的所有断路器，任何回路不停电。在事故与检修相重合情况下的停电回路不会多于两回。（2)运行调度灵活性。正常时两组母线和全部断路器都投入工作，从而形成多环形 供电，运行调度灵活。（3)操作检修方便。隔离开关仅供检修使用，避免了将隔离开关作操作用时的倒闸操作。检修断路器时，不需要带旁路的倒闸操作。检修母线时，不需切换回路。方案（二）双母线接线图 3.1.4 双母线分段双母线三分段（或四分段）接线的介绍双母线分段接线中，每个回路均通过一台断路器和两组隔离开关，连接到两组母线上，电源和出线可均匀地分布在两组母线上，普遍适用于6220KV电压等级的配电装置中，1.此接线有以下几个优点：（1）可以轮流检修母线而不影响供电，只需将要检修的那组母线上所连接的电源和线路通过两组母线隔离开关的倒闸操作，全部切换到另一组母线上。（2）检修任一母线的隔离开关时，只停该回路。当某一回路的一组母线隔离开关发生故障时，只要将该隔离开关所在的回路和所连接的母线停电，就可以对该隔离开关进行检修，不影响其它回路。（3）一组母线故障后，能迅速恢复该母线所连接回路的供电，即被切除回路可迅速恢复送电。（4）运行高度灵活。电源和线路可以任意分配在某一组母线上，能够灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的要求。（5）扩建方便。双母线接线方式可以沿着预备的扩建端向左右扩建，而不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。（6）便于实验。在个别回路需单独进行实验时，可将该回路单独接至一组母线上。2. 双母线分段接线也有自己的缺点：（1）任一台断路器拒动，将造成与该断路器相连母线上其它回路的停电。（2）一组母线检修时，全部电源及线路都集中在另一组母线上，若该母线再故障，将造成全停事故。（3）母联断路器故障，将造成配电装置全停。（4）当母线故障或检修时，隔离开关作为切换电器，容易发生误操作。（5）在检修任一进出线回路的断路器时，将使该回路停电。 3.2电力系统的分析和要求电力网的接线方式对电力系统运行的安全性、经济性和供配电可靠影响很大。在选择电力网接线方式时，应考虑供电可靠、操作安全、调度灵活、投资和运行费用省。有一端电源向用户供电的电力网叫开式电力网或单端电源电力网。由两条或多条电源线路向用户供电的电力网，称为闭式电力网。对于330500kV超高压配电装置接线的可靠性要求比较高，为限制故障范围，当进出线为6回及以上时，一般采用双母线三分段（或四分段）的接线和二分之三接线方式。(1)故障停电范围当一段母线故障或连接在母线的进出线断路器故障时，停电范围不超过整个母线的三分之一或四分之一；当一段母线故障并且分段或母联断路器拒动时，停电范围不超过整个母线的三分之二或二分之一。采用双母线三或四分段接线时，要注意解决分段后母线保护的复杂性问题。(2)分段原则330500kV双母线线接线按下列原则分段；为保证供电可靠，每段母线接23个回路。 当最终进出线回路数为67回时，宜采用双母线三分段接线，并装设两台母联路断路器；当回路数为8回及以上时，宜采用双母线四分段接线。 3.3方案对比1.20kv方案的对比以上三种方案比较：方案（一）虽此主接线供电可靠性与灵活性高，此方案适合出线回路比较多的，因此此方案可行。方案（二）、（三）两回进线，两回出线，但此方案适合 出线较多，因此方案不可行，而且方案（一）的虽接线简单、清晰、设备少、操作方便，投资少，便于扩建，但供电可靠性差，不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，方案（三）在供电可靠性与灵活性方面能满足本站供电要求，但考虑到接线较复杂，占地面积大且费用较高，所以也不符合要求，而方案（一）恰好符合本站设计所须的可靠性与经济性的要求，所以20kv侧采用方案（一）的接线。故20kv侧应采用方案（一）的接线。20KV采用的单母线分段接线图 3.3 单母线分段接线2.500kv方案的对比 方案一： （1）运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理,多环供电。接线复杂 （2）隔离开关不作为操作电源，避免误操作能，进行不停电检修任何断路器，保证供电可靠性 （3）占地大、设备多、一次投资大，每串增加联络断路器 （4）适用于330KV-500KV配电装置 方案二： （1）运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建 （2）母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 （3）倒闸操作复杂，容易误操作，供电可靠性不高 （4）设备少、投资小 （5）母联断路器兼作旁路断路器节省投资，适用于220KV-500KV配电装置在技术上（可靠性、灵活性）第一种方案明显合理，在经济上则方案二占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第一种方案为设计的最终方案。 由以上分析比较，可得变电站的主接线方案为：500KV采用双母线四分段接线方式，20KV采用单母分段接线的方式。其中二期采用四角形主接线图 3.4 四角型主接线 3.4 本章小结 电气主接线是本次设计的首要部分，也是构成变电站的主环节，主接线的拟定关系着变电站电气设备的选择等等，是变电站投资大小的决定性因素。从原始资料分析，以及各种接线方式的优点和缺点，综合比较得出最终方案；电气主接线是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线土，了解电路中各种电器设备的用途、性能及维护、检察项目和运行的步骤。电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定。主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。变电站电气主接线是多种主要电气设备如变压器、隔离开关、断路器、互感器、母线、避雷器等按一定顺序要求连接而成的是变换和分配电能的电路称为变电站一次接线。将电路中各种电气设备统一规定的图形符号和文字符号绘制成的电气连结图称为电气主接线图。变电站的电气主接线是电力系统接线的主要部分。主接线的确定对变电所的安全、稳定、灵活、经济运行以及对电气设备选择、配电装置布置、继电保护拟定等都有着密切的关系。由于发电、变电、输配电和用电是同时完成的所以主接线设计的好坏不仅影响电力系统和变电站本身同时也影响到工农业生产和人民生活。因此主接线设计是一个综合性问题。 第4章 负荷计算及方法 4.1负荷的定义及分类 1.电力负荷定义：电力负荷是指用电设备或用电单位（用户）所消耗的功率及线路中流过的电流。交流电路功率又分有功功率、无功功率和视在功率。用户设备所消耗的电能数量称为电量。 2.电力负荷的分类为了满足电力用户对供电可靠的要求，并考虑中断供电在政治、经济上所造成的损失或损失的程度，同时又考虑到供电的经济性，根据用电设备在企业中所处的地位不同，通常将电力负荷分为三级。（1） 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。（2） 二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才 能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。（3） 三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。 4.2负荷计算的方法 若要使供配电系统在正常条件下可靠的运行，必须正确选择电力边变压器、开关设备及导线、电缆等电力组件，这就需要对电力负荷进行计算。计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温