第一篇：110KV變電站設計文獻綜述

重慶理工大學畢業論文

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重 慶 理 工 大 學

文

獻

綜

述

二級學院

電子信息與自動化 班

級

110070403 學生姓名

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110kV變電站設計

劉鴻瑞

摘要：隨著經濟的迅速發展，供電系統的設計越來越全面和系統，工廠用電量迅速增長，對于電能的性能要求也越發的高，因此對于供電設計有了更高的要求。變電站是電力系統的重要組成部分，是聯系發電廠和用戶的中間環節，起著變換和分配電能的作用。這就要求變電站的設計必須安全，可靠，經濟。當今世界的變電站設計趨于簡單化和智能化，所以變電所的設計也主要是電氣主接線的選擇，短路計算和繼電保護的配置選擇為主。在對110KV變電站進行智能化的設計的同時，也能保證可靠的供電質量。

關鍵詞：變電站，電氣主接線，短路計算，繼電保護，智能化

Abstract：With the rapid development of economy, the design of the power supply system is more and more comprehensive and system, and factory electricity consumption is growing fast.The performance requirements of the electricity are increasingly high Therefore there are higher requirements for power supply design.Substation is an important part of power system, contacting power plants and users of the intermediate links, and it plays the role transformation and distribution of electricity.This requires that a substation design must be safe, reliable and economic.Substation design in today's world tends to simplify and intelligent, so the substation design is mainly based on the main electrical wiring configuration options, short circuit calculations and relay selection.While intelligently designing the 110KV substation, we can also to ensure reliable quality of power supplies.Key words: Substation, Main electrical wiring, Short-circuit calculation, relay selection, intelligent.74 重慶理工大學畢業論文

文獻綜述 引言

我國電力工業的水平正在逐步提高，許多變電站已經實現了集中控制和計算機監控，所有電力工業都在努力降低成本，使用新設備，采用新技術。目前國內外的110KV 變電站都在一定程度上擁有了自動化系統，而未來的發展趨勢應該是向智能化，網絡化，測量、溫度、保護和控制為一體化發展。另一方面，隨著競爭越發激烈，變電站對于地區性電能分配技術的要求也越來越高。因此，我國必須在變電站設計中注重這個技術方面的頂尖，才能在這場改革中占有一席之地。通過這次設計，能使我們對所學的理論知識有一個全面的全新的認知和補充，也是對我們理論知識的一次實踐。了解當前的發展趨勢，學會去選擇合適的方法或者新穎的方法來完成設計，是我們的一次成長，一次收獲。智能化變電站

在設計變電站的當前趨勢下，智能化已經成了主流。在變電站自動化領域中,智能化電氣的發展，特別是智能化開關、光電式互感器等機電一體化設備的出現,以及計算機高速網絡在實時系統中的開發應用，使變電站所有信息的采集、傳輸實現全智能化處理提供了理論和物質基礎。2.1 技術特征

(1)各類數據從源頭實現數字化，真正實現信息集成、網絡通信、數據共享。在電流、電壓的采集環節采用智能化電氣測量系統，打破了常規變電站的監視、控制、保護、故障錄波、量測與計量等幾乎都是功能單

一、相互獨立的裝置的模式。

(2)系統結構更加緊湊，數字化電氣量監測系統具有體積小、重量輕等特點，可以有效地集成在智能開關設備系統中，按變電站機電一體化設計理念進行功能優化組合和設備布置。對一、二次設備進行統一建模，資源采用全局統一命名規則，變電站內及變電站與控制中心之間實現了無縫通信，從而簡化系統維護、配置和工程實施。2.2 智能化系統結構

智能化變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網

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絡化的二次設備；在邏輯結構上可分為三個層次，根據IEC6185A通信協議草案定義，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。2.3 發展中的主要問題

國外已有一定的成熟經驗，國內的大專院校、科研院所以及有關廠家都投入了相當的人力進行開發研究，并且在某些方面取得了實質性的進展。但歸納起來，目前主要存在的問題是:(1)研究開發過程中專業協作需要加強，比如智能化電器的研究至少存在機、電、光三個專業協同攻關；

(2)材料器件方面的缺陷及改進；

(3)試驗設備、測試方法、檢驗標準，特別是EMC(電磁干擾與兼容)控制與試驗還是薄弱環節。

國內已有數個智能化變電站順利投運，運行時間最長的已近兩年，總的來看設備運行平穩，各類數據采集、傳輸無誤，保護和自動裝置動作正常，說明智能化變電站的技術運用到實際中已初步通過實踐的檢驗，滿足了安全、穩定的系統運行要求。但智能化變電站應用發展中遇到的主要問題，還有待進一步深入研究和解決。電氣主接線的選擇和設計

3.1 電氣主接線簡介

變電站的電氣主接線包括變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線和避雷器等電氣設備，是電氣部分的主干。通常稱為變電所一次接線。這是一個龐大的工程，在我看來，不僅要了解母線，電氣設備，接線方式，而且還要與具體環境聯系起來，例如設計要求中提到的溫度和海拔等因素。這些都是課本中學的不多的，因此我們必須自己通過查閱各種文獻和現有的理論指導來逐步完成。目前的電氣主接線技術主要是集中在解決主變壓器的選擇，其他設備相對而言，較為簡單。主變的選擇要考慮容量問題，容量問題又必須考慮到負荷。母線的接線方式選擇也很重要，通常都會有好幾個方案供選擇，需要逐個分析，我們不能盲目選擇，只有在具體情況下選取最適合的。

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3.2 電氣主接線的方案選擇 3.2.1 電氣主接線的設計要求

對于電氣主接線方案的選定，有以下幾個要求點去進行選取：

1、供電可靠性。主接線的設計必須滿足：當系統發生故障時，停電范圍小，恢復供電快。

2、經濟性。在滿足供電可靠和安全的前提下，盡量節省投資和減少占地面積。

3、簡化性。變電站自動化，無人控制是必然的發展趨勢，簡化主接線可以為此提供方便。

4、適應性和靈活性。能適應一定時期內沒有預計到的負荷水平變化；改變運行方式時操作簡便，恢復供電快。

電氣主接線方案的選定對變電所電氣設備的選擇，現場布置，保護和控制所采取的方式，運行可靠性等都有直接影響。因此，選擇優化的電氣主接線方式，具有重大的意義。

3.2.2 電氣主接線的方案比較

按照設計參考規定，在110KV配電裝置中，當出線為2回路時，一般采用橋形接線；當出線不超過4回路時，一般采用分段單母線接線。方案一：單母線接線方式

接線簡單，清新。操作方便，投資少便于擴建。母線或隔離開關檢修或故障時，連接在母線的所有回路必須停止工作。檢修任一電源或線路的斷路器時，該回路必須停止工作。當母線或母線上的隔離開關發生短路，以及斷路器在繼電保護的作用下都會自動斷開，因而造成全部停電。方案二：單母線分段接線方式

當一段母線發生故障時，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線供電，不致使重要用戶停電，可提高供電可靠性和靈活性。方案三：雙母線接線

運行方式靈活，可靠，便于事故處理和擴建。通過兩組母線的隔離開關倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于停電，一組母線故障后能迅速恢復供電。隔離開關倒

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換工作容易引起電器誤操作。配電裝置復雜，經濟性較差。

綜上，110KV必須要考慮供電可靠性，所以選擇雙母線接線方式。短路計算和繼電保護

4.1 短路計算 4.1.1 短路計算的意義

短路有以下幾種：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單項短路（接地）。三相短路是對稱短路，此時三相電流和三相電壓仍是對稱的，只是三相電流特別大。除三相短路之外的都是非對稱短路，每相的電流和電壓不相同。

電力系統不可避免會發生短路故障，威脅著電網的正常運行，也有可能損壞電氣設備。因此，在設計中，需要進行短路電流的計算，以便正確的選用繼電保護，確保電力系統安全運行。而且在選擇電氣設備時，為了保證在正常運行和故障情況下都能可靠地工作，這都需要進行短路電流計算。通常用三相短路電流。4.1.2 短路電流計算

計算可以采用有名值和標幺值兩種方法，遇到變量多或者數字大時，一般采用標幺值。計算時，需要將各電壓等級的電氣元件參數都歸算到同一電壓等級，歸算也有兩種方法，一種是將有名值進行歸算然后進行標幺值計算，另一種是直接對基準值進行歸算，再求出各基準值對應的標幺值。計算過程中需要對變壓器、發電機、電抗器、線路等進行電抗值計算和歸算?6?。

4.2 繼電保護

完成了短路計算后，就是對繼電保護的配置選擇?3?。繼電保護的四個特性：可靠性，選擇性，靈敏性，速動性。斷路器和隔離開關，是比較常用的配置，對于型號的選擇查看設計規范就可以得到。在本次設計中，我主要針對主變和線路進行保護選擇及部分相應整定計算。變壓器的保護配置通常采用瓦斯保護和縱差動保護作為主保護，其中瓦斯保護僅對于是油箱內的故障保護。容量為800KV以上的油浸式變壓器，78 重慶理工大學畢業論文

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都可以裝設瓦斯保護。一般情況，除了主保護以外，還可以輔助使用過電流保護、零序電流保護或者過負荷保護作為后備保護。結論

110KV變電站設計是一個比較復雜的過程，包括了很多方面，電氣主接線的設計，短路計算和繼電保護的整定，電氣設備的選擇和校驗，還有一些其他的應用。110KV等級的電氣主接線還是采取單母線分段和雙母線較多。因此我在這次設計過程中，主要是通過幾種方案的比較來選擇適合的即可。在變電站設計中，變壓器是首先要進行確定的，一般為了確保供電可靠性，會采用雙變壓器。

通過這次設計，可以考察理論知識，也可以對專業知識起到實踐作用，拓寬知識面，增強工程觀念。在變電站的設計過程中，逐步提高動手解決問題的能力。參考文獻

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第二篇：變電站設計文獻綜述 畢業設計

文獻綜述

摘要：隨著工業時代的不斷發展，人們對電力供應的要求越來越高，特別是供電的穩固性、可靠性和持續性。變電站是電力系統的重要組成部分，它直接影響整個電力系統的安全與經濟運行，電網的穩固性、可靠性和持續性往往取決于變電站的合理設計和配置。降壓變電所正朝著高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。

關鍵字：發展 變電站 高效 穩定 重要作用

本課題來源及研究的目的和意義

我國的變電站發展，至今為止，大約可以分為二個階段：第一個階段80年代末，我國的電網相當薄弱，南北電網處于分割狀態，供需矛盾非常突出，隨時都會拉閘限電；第二階段，90年代中期，隨著綜合自動化變電站的建立，從35KV變電所到110KV甚至500KV的綜合自動化變電站建立投用，我國的電力事業發生明顯變化。

近年來，電網日益堅強，科技不斷進步，變電站有著飛速的發展，變電站實現集控化已成為變電站的一種發展趨勢。近年來，各國均對變電站的設計及使用技術進行了深入的研究，并取得了卓越的理論成就，離高效穩定節能的標準逐漸縮小距離。

現在是跨世紀的時代，科技的發展使變電站設備的科技含量也越來越高，新型的、多功能的變電站設備也相繼出現。如沈陽昊誠ZB-F系列箱式變，體積僅為國產常規箱式變的1/3～1/5；安全性高，產品無裸露帶電部分，為全封閉、全絕緣結構，完全能達到零觸電事故；防滲漏、防腐蝕。河北電力設備廠生產的10～110kV箱式變，設有“四遙”可無人值守。VFI(Vacuum Fault Interrupter Transformer)美式箱式變也以其獨到的優勢擠身于中國市場，如：最大容量可達10000kVA，可用手動或電動操作，并進而與SCADA系統結合，使技術逐步升級。

此外，近年來, 計算機技術和電子信息技術在電力建設中的應用越來越廣泛, 變電站自動化技術也已經達到一定的水平, 隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟, 以及計算機高速網絡在實時系統中的開發應用, 勢必對已有的變電站自動化技術產生深刻的影響, 全數字化的變電站自動化系統也即將出現。

電力工業是國民經濟發展中最重要的基礎能源產業，是國民經濟的第一基礎產業，是關系國計民生的基礎產業，是世界各國經濟發展戰略中的優先發展重點。作為一種先進的生產力和基礎產業，電力行業對促進國民經濟的發展和社會進步起到重要作用。與社會經濟和社會發展有著十分密切的關系，它不僅是關系國家經濟安全的戰略大問題，而且與人們的日常生活、社會穩定密切相關。隨著我國經濟的發展，對電的需求量不斷擴大，電力銷售市場的擴大又刺激了整個電力生產的發展。

隨著科學技術的發展和能源經濟利用的需要，變電站的設計在逐步向經濟、穩定的方向發展。迄今為止，變電所的更新設計在國內外也正在逐漸形成一個與人類生活密不可分的行業。優良更新的設計不僅具有標準化、高效化、組合化等當代先進設計思想,又符合節約有效利用資源的原則,更適合當代社會發展的要求。所以是今后電力技術的一個重要發展方向。

變電站的發展現狀

變電站自動化技術經過10 多年的發展已經達到了一定的水平, 在我國城鄉電網改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術, 實現無人值班, 而且在220kV 及以上的超高壓變電站建設中也大量采用綜合自動化新技術, 從而提高了電網建設的現代化水平, 增強了輸配電的可能性, 降低了變電站建設的總造價。隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟以及計算機高速網絡在實時系統中的開發應用, 勢必對已有的變電站自動化技術產生深刻的影響, 全數字化變電站自動化系統即將出現。

數字化變電站自動化系統發展中的主要問題：數字化變電站自動化系統的研究目前處于基礎階段, 主要集中在過程層方面, 諸如智能化開關設備、光電互感器、狀態檢測等技術與設備的研究開發。目前存在的主要問題是: ①研究開發過程中專業協作需要加強, 比如智能化電器的研究至少存在機、電、光三個專業協同攻關。②材料器件方面的缺陷及改進。③試驗設備、測試方法、檢驗標準, 特別是EMC(電磁干擾與兼容)控制與試驗還是薄弱環節。

我國電力工業自動化水平正在逐年提高。20 MW及以上大型機組以采用計算機監控系統，許多變電所以裝設微機綜合自動化系統，有些已實現無人值班，電力系統已實現調度自動化。迄今，我國電力工業已進入了大機組，大電廠，大電力系統，高電壓和高自動化的新階段。我國在城鄉電網改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術實現無人值班,而且在220kV及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術,從而大大提高了電網建設的現代化水平,增強了輸配電和電網調度的可能性,降低了變電站建設的總造價,這已經成為不爭的事實,也是目前變電站建設的主要模式.綜合自動化的系統性要求極強,特別是結合了全站的操作防誤系統,要求變電站建設一期工程越齊越好,而這在高電壓等級的變電站建設中幾乎是不可能的；擴建工程的操作防誤閉鎖邏輯實際驗證困難,特別是牽涉到母線類的；一次設備電動操作全部受控于監控系統.監控系統的誤動出口必須絕對禁止,對IO設備的運行可靠性要求很高；這是目前國內外在變電所設計中所面臨的問題與挑戰。變電所綜合自動化已成為當前變電所設計應用中的熱門課題和發展的必然趨勢。

在一些工業發達國家中，配電自動化系統受到了廣泛的重視，國外的配電自動化系統已經形成了集變電所自動化、饋線分段開關測控、電容器組調節控制、用戶負荷控制和遠方抄表等系統于一體的配電網管理系統（DMS），其功能已多達140余種。從國外配電自動化系統采用的通信方式看，尚沒有一種通信技術可以很好地滿足于配電系統自動化所有層次的需要。在一個配電自動化系統內，往往由多種通信技術組合成綜合的通信系統，各個層次按實際需要采用合適的通信方式。

研究內容

變電站設計主要根據用電的要求電壓等級來選擇合理的變壓器和母線的設置，來實現變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，通過變壓器將各級電壓的電網聯系起來。主要解決的問題有：

1、變壓器的選擇

2、母線的選擇

3、短路電流的計算

4、繼電保護裝置的選擇

5、隔離開關、斷路器的選擇

6、避雷裝置的選擇

7、輸電線的選擇

8、電流電壓互感器的選型

9、一次接線圖、二次接線圖的繪制

對專變電站設計，可以了解變電所在變換和分配電能中的作用：可靠地保證整個電力系統的安全運行與經濟效率，通過變電站的合理設計和配置充分發揮電網的穩固性、可靠性和持續性。

隨著社會的發展，科技的不斷提高，眾多技術逐漸滲透到各個行業，如何利用這些高科技為人類服務，如何充分利用這些高科技在電氣行業中，使之更好的為我們服務，這還需要電氣行業人員不斷的努力，開拓創新。

參考文獻：

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外文文獻

General Requirements to Construction of Substation

Substations are a vital element in a power supply system of industrial enterprises．They serve to receive，convert and distribute electric energy.Depending on power and purpose ,the substations are divided into central distribution substations for a voltage of 110-500kV;main step-down substations for110-220/6-10-35kV;deep entrance substations for 110-330/6-10Kv;distribution substations for 6-10Kv;shop transformer substations for 6-10/0.38-0.66kV.At the main step-down substations, the energy received from the power source is transformed from 110-220kV usually to 6-10kV(sometimes 35kV)which is distributed among substations of the enterprise and is fed to high-voltage services.Central distribution substations receive energy from power systems and distribute it(without or with partial transformation)via aerial and cable lines of deep entrances at a voltage of 110-220kV over the enterprise territory.Central distribution substation differs from the main distribution substation in a higher power and in that bulk of its power is at a voltage of 110-220kV;it features simplified switching circuits at primary voltage;it is fed from the power to an individual object or region.Low-and medium-power shop substations transform energy from 6-10kV to a secondary voltage of 380/220 or 660/380.Step-up transformer substations are used at power plants for transformation of energy produced by the generators to a higher voltage which decreases losses at a long-distance transmission.Converter substations are intended to convert AC to DC(sometimes vice versa)and to convert energy of one frequency to another.Converter substations with semiconductor rectifiers are convert energy of one frequency to another.Converter substations with semiconductor rectifiers are most economic.Distribution substations for 6-10kV are fed primarily from main distribution substations(sometimes from central distribution substations).With a system of dividing substations for 110-220kV, the functions of a switch-gear are accomplished by switch-gears for 6-10kV at deep entrance substations.Depending on location of substations their switch-gear may be outdoor or indoor.The feed and output lines at 6-10kV substations are mainly of the cable type.at 35-220kV substations of the aerial type.When erecting and wiring the substations ,major attention is given to reliable and economic power supply of a given production.Substations are erected by industrial methods with the use of large blocks and assemblies prepared at the site shops of electric engineering organizations and factories of electrical engineering industry.Substations are usually designed for operation without continuous attendance of the duty personnel but with the use of elementary automatic and signaling devices.When constructing the structural part of a substation.it is advisable to use light-weight industrial structures and elements(panels ,floors ,etc.)made of bent sections.These elements are pre-made outside the erection zone and are only assembled at site.This considerably cuts the terms and cost of construction.Basic circuitry concepts of substations are chosen when designing a powersupply system of the enterprise.Substations feature primary voltage entrances.transformers and output cable lines or current conductors of secondary voltage.Substations are mounted from equipment and elements described below.The number of possible combinations of equipment and elements is very great.Whenelaborating a substation circuitry ,it is necessary to strive for maximum simplification and minimizing the number of switching devices.Such substations are more reliable and economic.Circuitry is simplified by using automatic reclosure or automatic change over to reserve facility which allows rapid and faultless redundancy of individual elements and using equipment.When designing transformer substations of industrial enterprises for all voltages , the following basic considerations are taken into account: 1.Preferable employment of a single-bus system with using two-bus systems only to ensure a reliable and economic power supply;2.Wide use of unitized constructions and busless substations;3.Substantiated employment of automatics and telemetry;if the substation design does not envisage the use of automatics or telemetry ,the circuitry is so arranged as to allow for adding such equipment in future without excessive investments and re-work.4.Use of simple and cheap devices-isolating switches ,short-circuiting switches ,load-breaking isolators ,fuses ,with due regard for their switching capacity may drastically cut the need for expensive and critical oil ,vacuum ,solenoid and air switches.Substation and switch-gear circuitries are so made that using the equipment of each production line is fed from individual transformers ,assemblies ,the lines to allow their disconnection simultaneously with mechanisms without disrupting operation of adjacent production flows.When elaborating circuitry of a substation, the most vital task is to properly choose and arrange

switching

devices(switches ,isolators ,current limiters ,arresters ,high-voltage fuses).The decision depends on the purpose ,power and significance of the substation.Many years ago, scientists had very vague ideas about electricity.Many of them thought of it as a sort of fluid that flowed through wires as water flows through pipes, but they could not understand what made it flow.Many of them felt that electricity was made up of tiny particles of some kind ,but trying to separate electricity into individual particles baffled them.Then, the great American scientist Millikan, in 1909,astounded the scientific world by actually weighing a single particle of electricity and calculating its electric charge.This was probably one of the most delicate weighing jobs ever done by man,for a single electric particle weighs only about half of a millionth of a pound.To make up a pound it would take more of those particles than there are drops of water in the Atlantic Ocean.They are no strangers to us, these electric particles, for we know them as electrons.When large numbers of electrons break away from their atoms and move through a wire,we describe this action by saying that electricity is flowing through the wire.Yes,the electrical fluid that early scientists talked about is nothing more than electrical flowing along a wire.But how can individual electrons be made to break away from atoms? And how can these free electrons be made to along a wire? The answer to the first question lies in the structure of the atoms themselves.Some atoms are so constructed that they lose electrons easily.An atom of copper, for example ,is continually losing an electron, regaining it(or another electron),and losing it again.A copper atom normally has 29 electrons, arranged in four different orbits about its nucleus.The inside orbit has 2 electrons.The next larger orbit has 8.The third orbit is packed with 18 electrons.And the outside orbit has only one electron.It is this outside electron that the copper atom is continually losing, for it is not very closely tied to the atom.It wanders off, is replaced by another free-roving electron, and then this second electron also wanders away.Consequently,in a copper wire free electrons are floating around in all directions among the copper atoms.Thus, even through the copper wire looks quite motionless to your ordinary eye, there is a great deal of activity going on inside it.If the wire were carrying electricity to an electric light or to some other electrical device, the electrons would not be moving around at random.Instead, many of them would be rushing in the same direction-from one end of the wire to the other.This brings us to the second question.How can free electrons be made to move along a wire? Well ,men have found several ways to do that.One way is chemical.Volta,s voltaic pile,or battery, is a chemical device that makes electricity(or electrons)flow in wires.Another way is magnetic.Faraday and Henry discovered how magnets could be used to make electricity flow in a wire.Magnets

Almost everyone has seen horseshoe magnets-so called because they are shaped like horseshoes.Probably you have experimented with a magnet, and noticed how it will pick up tacks and nails, or other small iron objects.Men have known about magnets for thousands of years.Several thousand years ago, according to legend, a shepherd named Magnes lived on the island of Crete, in the Mediterranean Sea.He had a shepherds crook tipped with iron.One day he found an oddly shaped black stone that stuck to this iron tip.Later, when many other such stones were found, they were called magnets(after Magnets).These were natural magnets.In recent times men have learned how to make magnets out of iron.More important still, they have discovered how to use magnets to push electrons through wires-that is, how to make electricity flow.Before we discuss this, there arecertain characteristics of magnets that we should know about.If a piece of glass is laid on top of a horse-shoes magnet, and if iron filings are then sprink ledon the glass, the filings will arrange themselves into lines.If this same thing is trid with a bar magnet(a horseshoe magnet straightened out),the lines can be seen more easily.These experiments demonstrate what scientists call magnetic lines of force.Magnets, they explain, work through lines of force that ext-end between the two ends of the magnet.But electrons seem to have magnetic lines of force around them, too.This can be proved by sticking a wire through a piece ofcard board, sprinkling iron filings on the cardboard, and connecting a battery to the wire.The filings will tend to form rings around the wire,as a result of the magnetism of the moving electrons(or electricity).So we can see that there is arelationship between moving electrons and magnetism, Magnetism results from the movement of electrons.Of course, electrons are not really flowing in the bar magnet, but they are in motion, circling the nuclei of the iron atoms.However, in the magnet, circling thelined up in such a way that their electrons are circling in the same direction.Perhaps a good comparison might be a great number of boys whirling balls onstrings in a clockwise direction around their heads.變電站建設的一般要求

變電站(所)在電源系統的工業企業是一個至關重要的因素。他們接收,轉換和發送電能。根據能源和需求,變電站分為中央配電變電站電壓為110-500kV；主要降壓變電所電壓為110-220/6-10-35kV； 深入口變電站為110-330/6-10kV；二次變電站的電壓為6-10Kv；車間變電所電壓為6-10/0.38-0.66kV。在主要的降壓變電所,電源能量轉化電壓為110-220kV，通常使用6-10Kv(有時為35kV變電所)的電壓分配給企業和被用來滿足高壓服務。

中央配電變電站從電力系統接收能量并分發它(不包括或者包括部分變換)給企業不同區域，通過空中電纜和地下電纜線路電壓為110-220kV。中央分配變電站站不同于主配電變電它是一個更強大的電力設施,它的電壓大部分在110-220kV的電壓。它可以簡化初級電壓、中級電壓或地區的開關電路。中低級別變電站改造能量來自6-10kv的電壓,它的二次側電壓為380/220或660/380。

升壓變壓器變電站用于將電廠產生的能量轉化使發電機產生的電壓升高,從而有效地減少在遠距離輸電能量的損失轉換器變電站的目的是為了將直流轉換成交流(有時相反)和轉換成能量時改變頻率。轉換器變電站的能量轉換是用半導體整流器來變頻的。帶半導體整流器的轉化器變電站是最經濟的。6-10kV的配電變電站主要依據主配電變電站(有時依據中央配電變電站)。110-220kV變電站系統區域的劃分時，根據變電站設備功能劃分時是有學問的，6-10kV的變電站設備劃分在變電站的入口。

根據變電站變的位置，電站設備在可以露天或室內。6-10kV變電站的在電纜的類型主要是供給輸出線。在35-220kV變電站空中線路樣式,在變電站架線和接線,主要注重供電生產的可靠和經濟。

用工業的方式建設變電站，是使用大量的數塊和在電氣工程組織和工廠電氣工程等行業的車間的位置進行組裝。變電站通常是專為不連續操作的責任人員所設計,但用的是基本的自動設備和信號裝置。

當建立變電站結構的一部分,應當采用薄型建造結構以及由彎段組成的組件(板材、地板等)。這些元件是預先安裝區外面建造區域并且只是在這個位置組裝。這樣可以有效的削減變電所建造成本。

變電站基本電路概念設計的選擇,是根據企業的供電系統特點得到的。變電站電壓特性主要入口，變壓器和輸出電纜線路導線或當前導體的二次電壓.變電站安裝的設備和元件，設備和元件的若干種可能的組合是非常好的。當闡述了變電站的電路時爭取切換裝置最大的簡化和數目的最小化。這樣的變電站更可靠、經濟。電路簡化是采用自動接入或自動轉入儲備的方法,允許快速和無錯誤的自動接入每一個元件和使用設備。當設計工業企業全電壓變電站時,下面的基本因素都要考慮在內。1.優先使用采用兩編組的單總線系統可以確保可靠的和經濟的供應電力。2.配套建設和變電站廣泛使用。

3.變電站使用自動化并且支持遙測技術;如果變電站的設計并不支持使用自動化或遙測、線路安而且不允許添加設備，確保以后沒有過度投資和返工。

4.使用簡單、便宜的裝置，有絕緣裝置的斷路器、短路開關、過載保護隔離器、保險絲,預期到他們的交換容量可考慮大幅度削減昂貴的器件需要和臨界油、真空、螺線管和空氣開關電路使用。變電站和開關電路,采用這樣的設備的每個生產線服從個體變壓器、裝配、允許他們同時的斷開而不破壞斷開連接的生產流程的機制的線條。

變電站的線路的意義,最重要的一點是要妥善安排與選擇轉換器件(開關、隔離者、電流限制器等、避雷器、高低壓熔斷器),這決定了變電站的目的、功能和意義。

很多年以前，科學家們對電仍只有很模糊的概念。他們之中不少人認為電是一種“流體”，這種流體就像水流經管道一樣流過導線。但他們并不了解是什么東西使電流動。他們之中的許多人覺得電是有某種極小的微粒構成的，但試圖把電分離成單個的小顆粒他們卻束手無策。

此后，以為偉大的美國科學家密利坎于1909年，真正地稱出了單個的電粒子的重量并算出它的電荷而使科學界震驚不已。這可能是人類做過的最細致的計量工作之一，因為一個單個的電粒子的重量僅為一磅的百萬分之一，百萬分之一的一半左右的重量。要合成一磅重需要的電粒子數將要比大西洋的全部水的水滴數還要多。

這些電粒子，他們對我們并不陌生，因為我們知道他們就是電子。當大量電子擺脫原子跑出來并通過導線運動時，我們把這種現象說成是電通過導線“流動”。是的，早先的科學家所說的電的“流體”只不過是沿著導線流動的電子。

那么，如何能使一些單個的電子擺脫原子的束縛而跑出來呢？ 而且，又怎樣能使這些自由電子沿導線運動呢？

第一個問題的答案就在于原子本身的結構上。某些原子的結構使他們很容易失去電子。例如，一個銅原子在正常情況下有29個電子，它們排列在核子周圍的4個不同的軌道上。最里層的軌道上有2個電子。第二層較大的軌道上有8個電子。第三層軌道上擠滿18個電子。而外層軌道上只有一個電子。正是這個外層電子，銅原子不斷丟掉它，因為這個電子受原子的約束不那么緊。它忽而游離而去，并被另一游離的電子所替代，然后，這后一個電子也游離而去。

結果，在銅導線中自由電子在銅原子之間向四面八方漂浮。所以，盡管對你們的普通的肉眼來說，銅導線看來是完全不動的，但在它內部卻不斷地進行著大量的活動。

如果導線把電輸送到一盞電燈或者另外某個電氣設備那里，這些電子就不會雜亂無章地到處跑來跑去，而是它們中的許多電子將會向一個方向奔去-從導線的一端奔向另一端。

這就把我們引向第二個問題，如何才能使自由電子沿導線運動呢？好啦，人們已經找到幾種方法來做到這一點。一種就是化學方法。伏特電堆，或者叫電池，就是能使電流在導線中流動的一種化學裝置。另一種方法就是電磁法。法拉第和亨利發現了怎樣能把磁鐵用來使電在導線中流動的辦法。磁鐵

幾乎每個人都見過馬蹄形磁鐵-之所以這樣叫他是因為他們的形狀做成馬蹄形的。可能你們都用磁鐵做過試驗，并且看到它是怎樣吸起按釘，小釘子或者其他一些小鐵件的。人們了解磁鐵已經幾千年了。

據傳說，幾千年前有個名叫麥格尼斯的牧羊人住在地中海的克里特島上。他有一根牧羊人用的帶鐵頭的棍杖。一天，他發現一塊奇形怪狀的黑石頭黏在鐵頭上。后來，當又發現許多這種石頭時，人們就叫它們為磁鐵。這些就是天然磁鐵。

近年來，人們已經掌握怎樣使用鐵來制成磁鐵。尤其重要的是，人們發現了如何使用磁鐵推動電子通過導線-也就是怎樣使電流動。

在我們討論這點之前，磁鐵有某些特性我們應當了解。如果把一塊玻璃放在馬蹄形磁鐵的端部，然后把一些鐵粉末撒在玻璃上，那么鐵粉自己就會排成許多線。如果用一根棒做的話，就更容易看出這些鐵粉排成的線條了。這些實驗演示了科學家們所謂的磁力線。他們解釋說。磁鐵通過磁鐵兩端之間延伸出來的磁力線起作用。

但是，在電子周圍似乎也有磁力線。把一根導線穿過一塊硬紙板，在紙板上撒上鐵粉，并把電池與導線連通在一起，這點就可以得到證明。由于運動的電子的磁性的結果，鐵粉就會繞導線周圍形成一些圓環。因此，我們可以看到，在運動者的電子和磁性之間有一種關系。磁性就是由電子的運動引起的。

當然，電子并不是在磁棒里真的“流動”，但它們卻是在運動，在繞鐵原子核做旋轉運動。然而，在磁鐵中，原子都排列的使它們的電子都向同一方向旋轉。也許可打一個恰當的比喻，就像許多小孩在他們頭頂上以順時針方向甩動系在線上的小球一樣。

第三篇：110KV變電站一次設計文獻綜述

110kV變電站電氣一次系統設計

一、選題意義

隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，用戶對供電質量的要求日益提高。國家提出了加快城網和農網建設及改造、拉動內需的發展計劃[1]。變電站是電力系統中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網聯系起來，在電力系統中起著至關重要的作用。近年來110kV變電站的建設迅猛發展。科學的變電站設計方案能夠提升配電網的供電能力和適應性，降低配電網損耗和供電成本，減少電力設施占地資源，體現“增容、升壓、換代、優化通道”的技術改造思路[2]。同時可以增加系統的可靠性，節約占地面積，使變電站的配置達到最佳，不斷提高經濟效益和社會效益[3]。

二、變電站建設的國內外現狀和發展趨勢

為了保障我國經濟的高速發展，以及持續的城鎮化進程，我國電力系統進入了一個快速發展階段，電網建設得到進一步完善。由于我國電力建設起步比較晚，目前我國變電站主要現狀是老設備向新型設備轉變，有人值班向無人值班變電站轉變，交流傳輸向直流輸出轉變，在城市變電站建設中，戶內型變電站大幅增加。國外變電站主要是交流輸出向直流輸出轉變。而數字化智能變電站也是國內外變電站未來發展趨勢。

1、無人值守變電站：

同西方發達國家相比，由于我國變電站自動化系統應用起步較晚，變電站運行管理的理念也有很大差異，使我們的變電站無人值守運行水平與之相比還有很大的差距。在我國，許多220 kV及以下電壓等級變電站已經開始由監控中心進行監控，基本上實現了變電站無人值守。但作為國內電網中最高電壓等級的500 kV和330 kV變電站，即使采用了變電站自動化系統的，也都是實行有人值守的管理方式。而在歐美發達國家，各個電壓等級變電站都能實現變電站無人值守。由此發現，在國內外無人值守變電站之間、國內外變電站自動化系統之間都還有很大的差異[4]。全面實現變電站無人值守對我國電網建設有非常明顯的技術經濟效益: 1提高了運行可靠性；2加快了事故處理的速度；3提高了勞動生產率；4降低了建設成本。[5]

2、城市變電站建設

隨著城市中心地區的用電負荷迅速增長，形勢迫使在城市電網加快改造和建設的同時，在中心城區要迅速地建設一批高質量的城市變電站，在多種變電站的型式中戶內型變電站受到各方面的重視，在這幾年中得到飛速發展[6]。由于戶內變電站允許安全凈距小且可以分層布置而使占地面積較小。室內變電站的維修、巡視和操作在室內進行，可減輕維護工作量，不受氣候影響。

3、數字化智能變電站

在變電站自動化領域中，智能化電氣的發展，特別是智能化開關、光電式互感器等機電一體化設備的出現，變電站自動化技術即將進入新階段[7]。變電站自動化系統是在計算機技術和網絡通信技術基礎上發展起來的。它以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內用戶所接受，并在一些大型變電站監控項目中獲得成功的應用[8]。隨著智能化開關，光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測及自診斷、變電站運行操作培訓仿真這些新技術的日趨成熟以及廣泛應用必將對現有變電站自動化技術產生深刻的影響，帶來全數字化的變電站新概念[9]。2009年9月11日華北電網首家220千伏數字化智能變電站郭家屯變電站正式啟動，它的建成對國內數字化變電站技術的發展及智能電網的建設具有重要意義

三、變電站設計內容及原則 1、110kV變電站電氣一次系統設計主要包括以下步驟：電氣主接線設計、配電裝置、電氣平面布置、系統保護、電氣設備選擇。[11]

2、變電站設計原則[12]：

(1)足夠的變電容量以滿足供電區域內中長期規劃預測的負荷要求；(2)結構緊湊，設備體積小，占地面積小；(3)自動化程度高，通信誤碼率低，可靠性高；(4)可靠靈活的主接線方式；

(5)主設備技術性能優越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低。

在變電站設計中要考慮到雷電對變電站的危害，在變電站中至少要安裝一臺避雷器來保護變壓器，最佳選擇是在變電站入口處安裝避雷器。此時，即使在瞬時有極高電流出現，也能最大限度地保證變壓器上的電壓水平在安全極限內[13]。

變電站設計是個綜合系統工程，是電力系統項目設計的重要組成部分。一份成功的變電站設計方案可以在實際工程中取得最優的效益:增加系統的可靠性，節約占地面積以及建設成本，使變電站的配置達到最佳，保證較高的經濟效益和社會效益。參考文獻：

[1]劉婭.11OKV變電站部分電氣一次設計淺析.民營科技, 2009（6）：2-38 [2]饒 瑩,郭 煒,徐鑫乾.110／20 kV變電站電氣一次部分設計.電力設備，2008（9）：11-13 [3]張宏陽.淺談220kV變電站設計思路及實踐.科技咨訊，2009（18）：128-128 [4]陳志軍.國內外變電站無人值守的比較與思考.廣東電力,2006（19）：35-38 [5]李嘯驄,王佩璋.馮大千.葉漣遠.無人值班變電站的發展意義以及建設中的幾點建議.廣西電力技術，1998（3）:39-43 [6]秦建新.城市變電站的發展趨勢及其特點.天津電力技術, 2002（2）：10-12 [7]劉貞,殷小虹.智能變電站的實現.科技前沿，2009（36）：26-26

[10]

。[8]徐景隆.變電站自動化發展趨勢分析.科學實踐，2009（28）：307-308 [9]金旭東.數字化變電站介紹.江蘇電機工程，2007（21）：38-40

[10]馬瑾瑜.華北電網首家220千伏數字化智能變電站啟動.華北電業，2009（5）：55-55 [11]陳月娥.有關22O kV變電站設計思路的分析.廣東科技,2008（12）：129-130 [12]林濟濤.220kV城市變電站電氣系統設計的探討.沿海企業與科技, 2009（8）：106-107 [13] M.H Mohammed Ariff, M.Z.A Ab Kadir, J.Jasni, R.Mesron , M.T Salahuddin ,J.Lamsi.“Evaluation and Assessment of TransformerFailure on 132kV Substation”.2nd IEEE International Conference on Power and Energy,2008 [14] Roger A.Hedding(ABB Inc.)WI, Setherman Ganessan(ABB Ltd.)India.“Perspectives on Substation Design Based on Functionality of Modern Relays”

[15] A.Goikoetxea,J.A.Barrena,M.A.Rodriguez, G.Abad.“Active Substation design to maximize DG Integration”.Paper accepted for presentation at 2009 IEEE Bucharest Power Tech Conference

第四篇：110KV變電站一次設計文獻綜述

110kV變電站電氣一次系統設計

一、選題意義

隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，用戶對供電質量的要求日益提高。國家提出了加快城網和農網建設及改造、拉動內需的發展計劃[1]。變電站是電力系統中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網聯系起來，在電力系統中起著至關重要的作用。近年來110kV變電站的建設迅猛發展。科學的變電站設計方案能夠提升配電網的供電能力和適應性，降低配電網損耗和供電成本，減少電力設施占地資源，體現“增容、升壓、換代、[2]優化通道”的技術改造思路。同時可以增加系統的可靠性，節約占地面

[3]積，使變電站的配置達到最佳，不斷提高經濟效益和社會效益。

二、變電站建設的國內外現狀和發展趨勢

為了保障我國經濟的高速發展，以及持續的城鎮化進程，我國電力系統進入了一個快速發展階段，電網建設得到進一步完善。由于我國電力建設起步比較晚，目前我國變電站主要現狀是老設備向新型設備轉變，有人值班向無人值班變電站轉變，交流傳輸向直流輸出轉變，在城市變電站建設中，戶內型變電站大幅增加。國外變電站主要是交流輸出向直流輸出轉變。而數字化智能變電站也是國內外變電站未來發展趨勢。

1、無人值守變電站：

同西方發達國家相比，由于我國變電站自動化系統應用起步較晚，變電站運行管理的理念也有很大差異，使我們的變電站無人值守運行水平與之相比還有很大的差距。在我國，許多220 kV及以下電壓等級變電站已經開始由監控中心進行監控，基本上實現了變電站無人值守。但作為國內電網中最高電壓等級的500 kV和330 kV變電站，即使采用了變電站自動化系統的，也都是實行有人值守的管理方式。而在歐美發達國家，各個電壓等級變電站都能實現變電站無人值守。由此發現，在國內外無人值守變電站

[4]之間、國內外變電站自動化系統之間都還有很大的差異。全面實現變電站無人值守對我國電網建設有非常明顯的技術經濟效益: 1提高了運行可靠性；2加快了事故處理的速度；3提高了勞動生產率；4降低了建設成本。[5]

2、城市變電站建設

隨著城市中心地區的用電負荷迅速增長，形勢迫使在城市電網加快改造和建設的同時，在中心城區要迅速地建設一批高質量的城市變電站，在多種變電站的型式中戶內型變電站受到各方面的重視，在這幾年中得到飛速發展。由于戶內變電站允許安全凈距小且可以分層布置而使占地面積較小。室內變電站的維修、巡視和操作在室內進行，可減輕維護工作量，不受氣候影響。

3、數字化智能變電站

在變電站自動化領域中，智能化電氣的發展，特別是智能化開關、光電式互感器等機電一體化設備的出現，變電站自動化技術即將進入新階段[7][6]。變電站自動化系統是在計算機技術和網絡通信技術基礎上發展起來的。它以其簡單可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內用戶所接受，并在一些大型變電站監控項目中獲得成功的應用。隨著智能化開關，光電式電流電壓互感器、一次運行設備在線狀態檢測及自診斷、變電站運行操作培訓仿真這些新技術的日趨成熟以及廣泛應用必將對現有變電站自動化技術產生深刻的影響，帶來全數字化的變電站新概念。2009年9月11日華北電網首家220千伏數字化智能變電站郭家屯變電站正式啟動，它的建成對國內數字化變電站技術的發展及智能電網的建設具有重要意義

三、變電站設計內容及原則 1、110kV變電站電氣一次系統設計主要包括以下步驟：電氣主接線設

[11]計、配電裝置、電氣平面布置、系統保護、電氣設備選擇。

[12]

2、變電站設計原則：

(1)足夠的變電容量以滿足供電區域內中長期規劃預測的負荷要求；(2)結構緊湊，設備體積小，占地面積小；

(3)自動化程度高，通信誤碼率低，可靠性高；(4)可靠靈活的主接線方式；

(5)主設備技術性能優越，可靠性高，檢修頻率低，噪聲低。

在變電站設計中要考慮到雷電對變電站的危害，在變電站中至少要安裝一臺避雷器來保護變壓器，最佳選擇是在變電站入口處安裝避雷器。此時，即使在瞬時有極高電流出現，也能最大限度地保證變壓器上的電壓水[13]平在安全極限內。

變電站設計是個綜合系統工程，是電力系統項目設計的重要組成部分。一份成功的變電站設計方案可以在實際工程中取得最優的效益:增加系統

[10]

[9]

[8]

。的可靠性，節約占地面積以及建設成本，使變電站的配置達到最佳，保證較高的經濟效益和社會效益。參考文獻：

[1]劉婭.11OKV變電站部分電氣一次設計淺析.民營科技, 2009（6）：2-38 [2]饒 瑩,郭 煒,徐鑫乾.110／20 kV變電站電氣一次部分設計.電力設備，2008（9）：11-13 [3]張宏陽.淺談220kV變電站設計思路及實踐.科技咨訊，2009（18）：128-128 [4]陳志軍.國內外變電站無人值守的比較與思考.廣東電力,2006（19）：35-38 [5]李嘯驄,王佩璋.馮大千.葉漣遠.無人值班變電站的發展意義以及建設中的幾點建議.廣西電力技術，1998（3）:39-43 [6]秦建新.城市變電站的發展趨勢及其特點.天津電力技術, 2002（2）：10-12 [7]劉貞,殷小虹.智能變電站的實現.科技前沿，2009（36）：26-26 [8]徐景隆.變電站自動化發展趨勢分析.科學實踐，2009（28）：307-308 [9]金旭東.數字化變電站介紹.江蘇電機工程，2007（21）：38-40 [10]馬瑾瑜.華北電網首家220千伏數字化智能變電站啟動.華北電業，2009（5）：55-55 [11]陳月娥.有關22O kV變電站設計思路的分析.廣東科技,2008（12）：129-130 [12]林濟濤.220kV城市變電站電氣系統設計的探討.沿海企業與科技, 2009（8）：106-107 [13] M.H Mohammed Ariff, M.Z.A Ab Kadir, J.Jasni, R.Mesron , M.T Salahuddin ,J.Lamsi.“Evaluation and Assessment of

ndTransformerFailure on 132kV Substation”.2 IEEE International Conference on Power and Energy,2008 [14] Roger A.Hedding(ABB Inc.)WI, Setherman Ganessan(ABB Ltd.)India.“Perspectives on Substation Design Based on Functionality of Modern Relays”

第五篇：110kV變電站電氣一次系統設計文獻綜述

110kV變電站電氣一次系統設計文獻綜述

一、引言

隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，用戶對供電質量的要求日益提高。國家提出了加快城網和農網建設及改造、拉動內需的發展計劃。變電站是電力系統中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網聯系起來，在電力系統中起著至關重要的作用。近年來110kV變電站的建設迅猛發展。科學的變電站設計方案能夠提升配電網的供電能力和適應性，降低配電網損耗和供電成本，減少電力設施占地資源，體現“增容、升壓、換代、優化通道”的技術改造思路。同時可以增加系統的可靠性，節約占地面積，使變電站的配置達到最佳，不斷提高經濟效益和社會效益。

二、什么叫變電站

變電站是改變電壓的場所。為了把發電廠發出來的電能輸送到較遠的地方，必須把電壓升高，變為高壓電，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。變電站的主要設備是開關和變壓器。按規模大小不同，稱為變電所、配電室等。

變電站是把一些設備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調整電壓，在電力系統中，變電站是輸電和配電的集結點。變電站主要組成為：饋電線（進線、出線）和母線，隔離開關，接地開關，斷路器，電力變壓器（主變），站用變，電壓互感器TV（PT）、電流互感器TA(CT），避雷針。

變電站主要可分為：樞紐變電站、終端變電站；升壓變電站、降壓變電站；電力系統的變電站、工礦變電站、鐵路變電站(27.5kV、50Hz）；1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等電壓等級的變電站。

變電站起變換電壓作用的設備是變壓器，除此之外，變電站的設備還有開閉電路的開關設備，匯集電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護裝置和防雷保護裝置、調度通信裝置等，有的變電站還有無功補償設備。變電站的主要設備和連接方式，按其功能不同而有差異。目前分布式變電站自動化系統已逐步成為技術發展的主流[3]。

三、研究的主要內容

設計110kV變電站，電壓等級為110/35/6kV，進出線數2/4/11。

35kV側：最大35MW，最小15MW，Tmax=5200小時，cosφ=0.90

6kV側：最大12MW，最小6MW，Tmax=5000小時，cosφ=0.85

出線情況：

110kV側：2回（架空線）；LGJ-240/35km。

35kV側：2回（架空線);

6kV側：15回（電纜）。

電能是發展國民經濟的基礎，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源，同時也是現代社會中最重要也是最方便的能源[4]。電能的發、變、送、配電和用電，幾乎是在同一時間完成的，須相互協調與平衡[5]。變電和配電是為了電能的傳輸和合理的分配，在電力系統中占很重要的地位，其都是由電力變壓器來完成的，因此變電所在供電系統中的作用是不言而語的。

（1）變電所的設計要認真執行國家的有關技術經濟政策，符合安全可靠、技術先進和經濟合理的要求。（2）變電所的設計應根據工程的5~10年發展規劃進行，做到遠、近期結合，以近期為主，正確處理近期建設與遠期發展的關系，適當考慮擴建的可能。（3）變電縮的設計，必須從全局出發，統籌兼顧，按照負荷性質、用電容量、工程特點和地區供電條件，結合國情合理的確定設計方案。（4）變電所的設計，必須堅持節約用地的原則。其次，變電所所址的選擇，應根據要求，綜合考慮確定[3]。

四、主要設計內容

隨著社會經濟的快速發展,社會對電力供應安全、可靠的要求越來越高.為滿足用電需求,對電力企業而言,每年都要進行變電站新建、擴建和主變壓器增容等工程建設,其中主變壓器容量的選擇是必須考慮的問題.容量選擇過大,增加主變壓器本身和相關設備購置和安裝、運行維護的投入,造成資金浪費;容量選擇過小,不能滿足負荷的需求,使主變壓器過載運行,造成設備損壞,影響變電站對外安全可靠供電;主變壓器容量選擇得當,有利于降損節能,達到主變壓器的經濟運行,可以節約主變壓器及其配套裝置的一次性投資和減少運行、維護的費用[6].負荷的計算和主變的選擇：

(1)負荷的計算和無功補償

本變電所的電壓等級為 110/35/6kV，主要的負載在 35kV 和 6kV 的線路上。負荷的計算就是把 35kV 和 6kV 電壓等級上的總的負載算出來。一方面，為了提高電網的有功功率，也就是降低無功功率，要對電網進行無功補償，這樣就使選擇的主變

壓器的容量減小，降低了成本[17]。另一方面，為使變電所的功率因數不低于 0.9，要對系統進行無功補償，也就是把 35kV 和 6kV 線路上負載的功率因數從 0.8 提高到 0.9，而在具體的補償中，使用并聯電容器的補償方式[12]。

(2)主變壓器的容量選擇

在本設計中，為了滿足運行的靈敏性和供電的可靠性，應選兩臺三繞組變壓器，主變壓氣容量應根據 5—10 年的發展規劃進行選擇，并考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力[15]。所以每臺變壓器的額定容量按 Sn0.7PM（PM 上一步無功補償后的視在功率，即供電容量）選擇，同時每臺主變壓器的容量不應小于一、二級負荷之和，依據上述要求選擇所用變壓器的型號[16]。

主接線設計的基本要求為：

(1)供電可靠性。主接線的設計首先應滿足這一要求；當系統發生故障時，要求停電范圍小，恢復供電快。

(2)適應性和靈活性。能適應一定時期內沒有預計到的負荷水平變化；改變運行方式時操作方便，便于變電站的擴建。

(3)經濟性。在確保供電可靠、滿足電能質量的前提下，要盡量節省建設投資和運行費用，減少用地面積。

(4)簡化主接線。配網自動化、變電站無人化是現代電網發展必然趨勢，簡化主接線為這一技術全面實施，創造更為有利的條件。

(5)設計標準化。同類型變電站采用相同的主接線形式，可使主接線規范化、標準化，有利于系統運行和設備檢修[3]。

變電所主要電氣設備及其作用：

(1)高壓斷路器（或稱高壓開關）線路正常時，用來通斷負荷電流；線路故障時，用來切斷巨大的短路電流。斷路器具有良好的滅弧裝置和較強的滅弧能力。按滅弧介質劃分，斷路器分為油斷路器、空氣斷路器、SF6斷路器等。

(2)負荷開關 線路正常時，用來通斷負荷電流，但不能用來切斷短路電流。負荷開關只有簡易的滅弧裝置，其滅弧能力有限。負荷開關在斷開后具有明顯的斷開點。

(3)隔離開關（或稱高壓刀閘）隔離開關沒有滅弧裝置，其滅弧能力很小。僅當電氣設備停電檢修時，用來隔離電源，造成一個明顯的斷開點，以保證檢修人員的工作安全。

(4)高壓熔斷器 在過負荷或短路時，能利用熔體熔斷來切除故障。在某些情況下，熔斷器可與負荷開關或隔離開關配合使用，以代替價格昂貴的高壓斷路器，以節約工程投資[11]。

(5)電流互感器 將主回路中的大電流變換為小電流，供計量和繼電保護用。電流互感器二次側額定電流通常為5A或1A[7]，使用中二次側不允許開路。

(6)電壓互感器 將高電壓變換成低電壓，供計量和繼電保護用。電壓互感器二次側額定電壓通常為100V[7]，使用中二次側不允許短路。

(7)避雷器 避雷器主要用來抑制架空線路和配電母線上的雷電過電壓可操作過電壓，以保護電器設備免受損害。

(8)所用變壓器 向變電所內部動力及照明負荷、操作電源提供電力[8]。

如上所述，各種電器對我們的變電站設計都有至關重要的作用。所以合理的配置是關鍵中的關鍵。

短路電流的計算：短路電流的計算主要是為了選擇電氣設備、校驗電氣設備的熱穩定性和動穩定性，進行繼電保護的設計和調整[13]。對于整個電網來說，要考慮在不同地點同時發生短路時的情況，將設計的主接線按其阻抗的形式轉化為電力系統界限的示意圖，再根據所選主變的參數、線路的阻抗進行短路電流的計算[18]。

一次設備的選擇與校驗： 按正常運行的條件進行選擇，對 110kV、35kV 和 6kV 的母線按經濟的電流密度算出其截面，按照截面面積和環境的要求選擇適合的母線；對斷路器的選擇依據其額定電壓、額定電流和開斷電流來選擇，隔離開關按其通過的額定電流必須大于此回路的電流來選擇，電壓互感器和電流互感器均依據一次側和二次側的電壓和電流進行選擇；對所選的母線和電氣設備要進行熱穩定性和動穩定性的校驗，看所選的母線和設備是否滿足設計的要求，校驗時遵循短路時的情況來校驗[14]。變電所的防雷設計應做到設備先進、保護動作靈敏、安全可靠、維護試驗方便，并在在保證可靠性的前提下力求經濟性[9]。防止雷電直擊的主要電氣設備是避雷針，避雷針由接閃器和引下線、接地裝置等構成[10]。避雷針的位置確定，是變電所防雷設計的關鍵步驟。首先應根據變電所電氣設備的總平面布置圖確定，避雷針的初步選定安裝位置與設備的電氣距離應符合各種規程范圍的要求，初步確定避雷針的安裝位置后再根據公式進行，校驗是否在保護范圍之內[10]。同時做好變電站的接地電網，也可以有效的防止電力事故的發生。

五、結束語

變電站設計是個綜合系統工程，是電力系統項目設計的重要組成部分。一份成功的變電站設計方案可以在實際工程中取得最有的效益，增加系統的可靠性，節約占地面積以及建設成本，使變電站的配置達到最佳保證較高的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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[8]卓樂友.《電力工程電氣設計》.中國電力出版社

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[14]西安理工大學 余健明,同向前,蘇文成.《供電技術》.機械工業出版社

[15]胡志光。發電廠電氣設備及運行。北京：中國電力出版社

[16]] J.Duncan Glover,Power System Analysis and Design,China Machine Press.2004

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design to maximize DG Integration”.Paper accepted for presentation at 2009 IEEE Bucharest Power Tech Conference