1、1一、总体分析一、总体分析1.1.总体分析总体分析 (1)(1)分析所设计的变电所的类型、性质、规模，在电力系统中分析所设计的变电所的类型、性质、规模，在电力系统中所处的位置及所担负的任务等，从而明确其对电气主接线可靠所处的位置及所担负的任务等，从而明确其对电气主接线可靠性、灵活性、经济性的具体要求，这是影响主接线设计的首要性、灵活性、经济性的具体要求，这是影响主接线设计的首要因素。因素。(2)(2)对于变电所，应根据电力系统对于变电所，应根据电力系统5 51010年发展规划及本所负荷年发展规划及本所负荷资料，系统逐年电力电量平衡确定主变压器台数、容量及分期资料，系统逐年电力电量平衡确定主变压
2、器台数、容量及分期装设计划。装设计划。(3)(3)研究变电所与电力系统连接的方式，采用的电压等级以及研究变电所与电力系统连接的方式，采用的电压等级以及各电压级近期与远景出线回数等。当变电所接入系统环网中时，各电压级近期与远景出线回数等。当变电所接入系统环网中时，应了解环网中的潮流变化、调压要求等。对系统主干线路、系应了解环网中的潮流变化、调压要求等。对系统主干线路、系统联络线，必须保证供电可靠性，检修其线路断路器时不应停统联络线，必须保证供电可靠性，检修其线路断路器时不应停电。对同名双回线路，应分别接在两段母线上。电。对同名双回线路，应分别接在两段母线上。第一讲电气主接线设计第一讲电气主接线设
3、计22.2.负荷分析负荷分析 负荷大小和类别影响主接线形式和主变台数和容量。负荷大小和类别影响主接线形式和主变台数和容量。应分析由应分析由本所供电的主要负荷生产特点，电力、电量需要，功率因数和本所供电的主要负荷生产特点，电力、电量需要，功率因数和保安负荷要求，各电压级负荷水平（最大值、最小值）及逐年保安负荷要求，各电压级负荷水平（最大值、最小值）及逐年增长情况等。电力负荷按其重要性可分为三类。在设计主接线增长情况等。电力负荷按其重要性可分为三类。在设计主接线时，对于一类负荷必须要由两个独立的电源供电，并且当任何时，对于一类负荷必须要由两个独立的电源供电，并且当任何一个电源失去后，能保证对全部一
4、类负荷不间断供电；对于二一个电源失去后，能保证对全部一类负荷不间断供电；对于二类负荷，一般要由两个独立电源供电，并且当任何一个电源失类负荷，一般要由两个独立电源供电，并且当任何一个电源失去后，能保证对大部分二类负荷的供电；对于三类负荷，一般去后，能保证对大部分二类负荷的供电；对于三类负荷，一般只需一个电源供电。只需一个电源供电。(4)(4)所址地理条件所址地理条件(地震烈度、位置等地震烈度、位置等)33.3.最大综合计算负荷的计算最大综合计算负荷的计算%)1)(cos(1maxtmax niiiPKS式中式中 P Pi imaxmax各出线的远景最大负荷；各出线的远景最大负荷；coscosi
5、i各出线的自然功率因数；各出线的自然功率因数；K Kt t同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在数越多其值越小，一般在0.80.80.950.95之间；之间；%线损率，取线损率，取5%5%。若为三绕组变压器还应该考虑中、低压侧间的负荷同时系数，若为三绕组变压器还应该考虑中、低压侧间的负荷同时系数，中、低压侧的最大综合计算负荷分别上式计算，总的最大综合中、低压侧的最大综合计算负荷分别上式计算，总的最大综合计算负荷为它们之和再乘以中、低压侧间负荷的同时系数。计算负荷为它们之和再乘以中、低压侧间负荷的同时系数。4二、主变选择二、主变
6、选择1.1.变电所变压器台数的选择变电所变压器台数的选择 变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。中断供电。对大型超高压枢纽变电所，可根据具体情况装设对大型超高压枢纽变电所，可根据具体情况装设2 24 4台主变压器，以便减小单台容量。台主变压器，以便减小单台容量。2 2变电所主变压器容量的选择变电所主变压器容量的选择 1)1)所选择的所选择的n台主变压器的容量台主变压器的容量nSN，应该大于等于变电所的，应该大于等于变电所的最大综合计算负荷最大综合计算负荷Smax ，即，即 nSNSmax 2)2)装有两台及以上主变
7、压器的变电所中，当其中一台主变压器装有两台及以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%60%（220kV220kV及以上电及以上电压等级的变电所应满足压等级的变电所应满足70%70%）的全部最大综合计算负荷，以及满的全部最大综合计算负荷，以及满足全部足全部I I类负荷类负荷SI和大部分和大部分IIII类负荷类负荷SII（220kV220kV及以上电压等级及以上电压等级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I I类类负荷负荷SI和和IIII类负荷类负荷S
8、II）即）即 5(n-1)SN(0.60.7)Smax3 3主变压器型式的选择主变压器型式的选择 主变压器型式的选择主要包含有：相数、绕组数、电压组合、主变压器型式的选择主要包含有：相数、绕组数、电压组合、容量组合、绕组结构、冷却方式、调压方式、绕组材料、全绝容量组合、绕组结构、冷却方式、调压方式、绕组材料、全绝缘还是半绝缘、连接组别、是否选择自耦变、主变中性点接地缘还是半绝缘、连接组别、是否选择自耦变、主变中性点接地方式等。方式等。相数：相数：330kV330kV及以下的变电所，一般选用三相变压器。及以下的变电所，一般选用三相变压器。绕组数：本设计中主变压器应选双绕组变压器。绕组数：本设计中
9、主变压器应选双绕组变压器。绕组联结方式：绕组联结方式：YN d11YN d11接线组接线组 调压方式：变电所的变压器一般选择有载调压方式调压方式：变电所的变压器一般选择有载调压方式(近年来随着近年来随着用户对电压质量要求的提高和有载调压变压器质量的提高用户对电压质量要求的提高和有载调压变压器质量的提高)。和和(n-1)SN SI +SII6三、电气主接线设计三、电气主接线设计1.1.电气主接线应满足的基本要求电气主接线应满足的基本要求(1)(1)可靠性可靠性1)1)断路器检修时，能否不影响供电。断路器检修时，能否不影响供电。2)2)断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的断路器或母
10、线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对I I类负荷和大部类负荷和大部分分IIII类负荷的供电。类负荷的供电。3)3)发电厂、变电所全部停运的可能性。发电厂、变电所全部停运的可能性。4)4)大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求。大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求。(2)(2)灵活性灵活性 1)1)调度灵活调度灵活 2)2)检修安全、方便检修安全、方便3)3)扩建方便扩建方便7(3)(3)经济性经济性 节约投资，限制短路电流措施、节约投资，限制短路电流措施、占地面积小和年运行费
11、用小。占地面积小和年运行费用小。2.2.影响主接线设计方案的因素影响主接线设计方案的因素1)1)变电所在系统中所处的地位、作用、规模变电所在系统中所处的地位、作用、规模2)2)负荷性质及要求负荷性质及要求3)3)电压等级及线路回数电压等级及线路回数4)4)主要设备特点主要设备特点(如如六氟化硫断路器六氟化硫断路器 )5)5)所址条件所址条件6)6)配电装置选型配电装置选型(屋内或屋外屋内或屋外)3.3.主接线设计的基本内容主接线设计的基本内容1)1)初期与远景工程的主变压器配置初期与远景工程的主变压器配置 2)2)各电压级主接线的形式各电压级主接线的形式 3)3)610kV电压级的限流电压级的
12、限流措施措施 变电所限制短路电流的措施有：变压器分列运行；在变压器回变电所限制短路电流的措施有：变压器分列运行；在变压器回路装设电抗器或分裂电抗器；装设出线电抗器。路装设电抗器或分裂电抗器；装设出线电抗器。86)6)无功补偿无功补偿 4.4.各电压级主接线设计各电压级主接线设计4)4)所用电的选择所用电的选择 5)5)中性点接地方式的确定中性点接地方式的确定 在进行电气主接线设计时，一般根据设计任务书的要求，综合在进行电气主接线设计时，一般根据设计任务书的要求，综合分析有关基础资料，拟定出分析有关基础资料，拟定出2 2个技术上能满足要求的较好方案个技术上能满足要求的较好方案进行详细技术经济比较
13、，最后确定最佳方案。进行详细技术经济比较，最后确定最佳方案。列表比较列表比较 经济比较中，一般只比较各个方案的不同部分，因而不必计算经济比较中，一般只比较各个方案的不同部分，因而不必计算出各方案的全部费用。出各方案的全部费用。9接线名称接线名称方案一名方案一名方案二名方案二名备注备注接线简图接线简图 可靠性可靠性经济性经济性灵活性灵活性10初步方案提示：初步方案提示：110kV110kV：单母线分段，桥形接线，单母线分段带旁母。：单母线分段，桥形接线，单母线分段带旁母。单母线分段单母线分段桥形接线桥形接线11610kV：单母线分段，单母线分段带旁母，手车式单母线分段。单母线分段，单母线分段带旁
14、母，手车式单母线分段。110kV单母线分段带旁母单母线分段带旁母12610kV单母线分段单母线分段13610kV单母线分段带旁母单母线分段带旁母610kV手车式单母线分段手车式单母线分段145.5.所用电设计所用电设计所用变压器容量：所用变压器容量：50kVA所用变压器台数：所用变压器台数：2 2台，台，并应分别接在不同电压等级的电源或并应分别接在不同电压等级的电源或独立电源上。如能够从变电所外引入可靠的独立电源上。如能够从变电所外引入可靠的380V380V备用电源，可备用电源，可只设一台所用变压器。只设一台所用变压器。6.6.无功补偿设计无功补偿设计 无功补偿无功补偿原则：对无功电源与无功负
15、荷采取在各级电压电网中原则：对无功电源与无功负荷采取在各级电压电网中分级补偿、就地平衡分级补偿、就地平衡的原则。的原则。意义：无功补偿关系到电力系统的电压质量、安全及经济运行，意义：无功补偿关系到电力系统的电压质量、安全及经济运行，无功补偿可以减少无功功率的传输，提高电压质量和减小电能无功补偿可以减少无功功率的传输，提高电压质量和减小电能损耗。损耗。在在220kV220kV及以下电压级变电所常用并联电容器补偿。及以下电压级变电所常用并联电容器补偿。并联电容器容量的选择：并联电容器容量的选择：15对对35110kV变电站中的电容器总容量，按无功功率就地平衡的变电站中的电容器总容量，按无功功率就地
16、平衡的原则，可按主变容量的原则，可按主变容量的10%30%考虑，分在考虑，分在610kV两段母线两段母线上安装。上安装。(选选10)并联电容器型式及其接线方式的选择：并联电容器型式及其接线方式的选择：无功补偿的并联电容器可以选择密集型电容器或由单个电容器无功补偿的并联电容器可以选择密集型电容器或由单个电容器组成的电容器组组成的电容器组(单个容量单个容量 选选100kvar100kvar)，电容器组的数量由上，电容器组的数量由上述计算出的总容量和单个电容器的容量计算而得，还要将它们述计算出的总容量和单个电容器的容量计算而得，还要将它们分成两部分，接在变电所的两个低压母线上。它们的接线方式分成两部
17、分，接在变电所的两个低压母线上。它们的接线方式有三角形（一般用于较小容量的电容器组）和有三角形（一般用于较小容量的电容器组）和星形接线星形接线两种方两种方式，星形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的相电压，式，星形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的相电压，而三角形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的线电压。而三角形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的线电压。在星形接线方式中，一般还采用双星形接线方式，以便采用中在星形接线方式中，一般还采用双星形接线方式，以便采用中性线不平衡电流保护。性线不平衡电流保护。双星形台数为双星形台数为6 6的倍数的倍数，单星形台数为，单星形台数为3
18、3的倍数。的倍数。167.7.中性点接地方式的确定中性点接地方式的确定 110kV110kV电压级的中性点接地方式与设备选择电压级的中性点接地方式与设备选择中性点接地方式中性点接地方式 110kV110kV及以上电压系统为大电流接地系统及以上电压系统为大电流接地系统，所以主变压器，所以主变压器110kV110kV及以上电压级中性点接地方式，均应该选及以上电压级中性点接地方式，均应该选择中性点直接接地方式。择中性点直接接地方式。主变压器主变压器110kV110kV电压级中性点设备电压级中性点设备 下图以一个下图以一个110kV110kV变压变压器为例，示出了大电流接地系统变压器中性点的主要设备。
19、由器为例，示出了大电流接地系统变压器中性点的主要设备。由图可见，它们主要有中性点接地刀闸、零序电流互感器、间隙图可见，它们主要有中性点接地刀闸、零序电流互感器、间隙、避雷器等。、避雷器等。分级绝缘分级绝缘(半绝缘半绝缘)变压器中性点设备的变压器中性点设备的电压等级电压等级比变压器额定电压低，比变压器额定电压低，应该与中性点的电压等级匹配，应该与中性点的电压等级匹配，例如例如110kV110kV侧中性点处的中性点隔离开关，选侧中性点处的中性点隔离开关，选60kV60kV电压级电压级,型号可选型号可选GW13-72.5kV/630AGW13-72.5kV/630A。17中性点直接接地系统中，变压器
20、中性点为分级绝缘且装有隔离中性点直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时，部分变压器中性点有可能不直接接地，中性点刀闸在开关时，部分变压器中性点有可能不直接接地，中性点刀闸在分闸状态。对于中性点不接地的分级绝缘变压器，当雷电波从分闸状态。对于中性点不接地的分级绝缘变压器，当雷电波从线路侵入变压站到达变压器中性点，会产生较高的雷电过电压，线路侵入变压站到达变压器中性点，会产生较高的雷电过电压，中性点应装设避雷器，以防止雷电侵入波对变压器中性点绝缘中性点应装设避雷器，以防止雷电侵入波对变压器中性点绝缘的危害。的危害。110kV电压级中性点用金属氧化锌避雷器时型号可选电压级中性点用金属
21、氧化锌避雷器时型号可选Y1.5W-72/186。中性点不直接接地的变压器，在发生因继电保护等原因造成中中性点不直接接地的变压器，在发生因继电保护等原因造成中性点不接地的孤立系统且带单相接地故障运行时或断路器非同性点不接地的孤立系统且带单相接地故障运行时或断路器非同期操作、线路非全相断线，特别是伴随产生变压器励磁电感与期操作、线路非全相断线，特别是伴随产生变压器励磁电感与线路对地电容谐振时，会产生较高的工频过电压，对分级绝缘线路对地电容谐振时，会产生较高的工频过电压，对分级绝缘变压器中性点构成威胁，甚至使变压器中性点绝缘损坏。如果变压器中性点构成威胁，甚至使变压器中性点绝缘损坏。如果采用普通阀型
22、避雷器，则没有足够的通过能力来限制这种过电采用普通阀型避雷器，则没有足够的通过能力来限制这种过电压而导致发生爆炸。因此变压器中性点应加装对地的间隙压而导致发生爆炸。因此变压器中性点应加装对地的间隙,在发在发生工频过电压时保护变压器中性点绝缘和普通阀型避雷器。间生工频过电压时保护变压器中性点绝缘和普通阀型避雷器。间隙距离的选择应保证只在内过电压下动作，而在雷电过电压下隙距离的选择应保证只在内过电压下动作，而在雷电过电压下不动作。不动作。18在我国在我国35kV、和、和610kV系统均为小电流接地系统，它们的中系统均为小电流接地系统，它们的中性点应选用中性点不接地、经消弧线圈接地或高阻接地的方式。
23、性点应选用中性点不接地、经消弧线圈接地或高阻接地的方式。在中性点不接地系统中，当发生单相接地故障时，不能构成短在中性点不接地系统中，当发生单相接地故障时，不能构成短路回路，故短路电流不大，但故障点与导线对地分布电容形成路回路，故短路电流不大，但故障点与导线对地分布电容形成回路，故障点有不太大的容性电流通过，有可能使故障点的电回路，故障点有不太大的容性电流通过，有可能使故障点的电弧不能自行熄灭并引起弧光接地过电压，甚至发展成相间短路弧不能自行熄灭并引起弧光接地过电压，甚至发展成相间短路故障，使事故扩大。故障，使事故扩大。在在变压器的中性点装设变压器的中性点装设消弧线圈，使消弧线圈产生的感性电流消
24、弧线圈，使消弧线圈产生的感性电流与接地容性电流相抵消，可减小接地故障点的电流，提高供电与接地容性电流相抵消，可减小接地故障点的电流，提高供电可靠性。可靠性。19补偿方式：有完全补偿、过补偿与欠补偿之分。为防止部分线补偿方式：有完全补偿、过补偿与欠补偿之分。为防止部分线路停运且合并运行线路出现单相接地故障时，欠补偿方式可能路停运且合并运行线路出现单相接地故障时，欠补偿方式可能出现电弧谐振，一般采用过补偿方式。出现电弧谐振，一般采用过补偿方式。对对3563kV系统接地电容电流大于系统接地电容电流大于10A，610kV系统接地电容系统接地电容电流大于电流大于30A时，应选择经消弧线圈接地的接地方式。
25、时，应选择经消弧线圈接地的接地方式。LUINc1.0电缆线路电缆线路电容电流的计算电容电流的计算:I Ic c电缆线路的电容电流（电缆线路的电容电流（A A）；）；UN N电缆线路的额定线电压（电缆线路的额定线电压（kVkV）。）。由于变电所本身母线对地也有分布电容电流，所以在上述计算由于变电所本身母线对地也有分布电容电流，所以在上述计算的基础上还应该增加一个百分数。的基础上还应该增加一个百分数。6kV系统增加系统增加18%、10kV系系统增加统增加16%、35kV系统增加系统增加13%，63kV系统增加系统增加12%。式中式中 L 线路的总长度线路的总长度(km)；20消弧线圈容量选择公式为
26、消弧线圈容量选择公式为 3NcUKIQ K系数，过补偿时取系数，过补偿时取1.35；610kV系统需要加装消弧线圈时，由于主变的系统需要加装消弧线圈时，由于主变的610kV侧一侧一般是三角形接线，没有中性点，故对般是三角形接线，没有中性点，故对610kV侧需要加装专用侧需要加装专用接地变压器，因接地变压器高压绕组为星形接线，可以利用接地变压器，因接地变压器高压绕组为星形接线，可以利用接地变接地变610kV侧的中性点接入消弧线圈。侧的中性点接入消弧线圈。接地变的容量应该大于消弧线圈的容量，一般应该在接地变的容量应该大于消弧线圈的容量，一般应该在610kV的每一段母线上都安装型号一样、相同容量（消
27、弧线圈是按的每一段母线上都安装型号一样、相同容量（消弧线圈是按系统电容电流计算的容量）的接地变。接地变的低压侧可以系统电容电流计算的容量）的接地变。接地变的低压侧可以兼作所用电。兼作所用电。21经消弧线圈接地时，接地变压器容量经消弧线圈接地时，接地变压器容量应为消弧线圈容量的应为消弧线圈容量的1.11.1倍；如果接地倍；如果接地变压器兼作站用变压器，变压器兼作站用变压器，则接地变压则接地变压器一次绕组的容量等于消弧线圈的容器一次绕组的容量等于消弧线圈的容量与站用变容量之和，注意并不是简量与站用变容量之和，注意并不是简单的相加，消弧线圈容量要按无功计单的相加，消弧线圈容量要按无功计算，它与站用电的无功功率和的平方算，它与站用电的无功功率和的平方再与站用电的有功功率的平方相加，再与站用电的有功功率的平方相加，开平方的到总容量开平方的到总容量(站用负荷功率因数站用负荷功率因数取取0.8)0.8)。二次绕组的容量等于站用变。二次绕组的容量等于站用变的容量。选用接地变后就不用再选择的容量。选用接地变后就不用再选择所用变。所用变。
