变电站电气工程设计

变电站电气工程设计一概述

二设计依据

三所需知识

四设计内容和方法

五一次电气图设计

六电气布置图设计

七二次电气图设计

八防雷与接地设计

九站用电与照明设计

十施工设计说明书

十一设计实例

西安工业大学电信学院

一、概述

目前我国的各行各业正处于高速发展阶段，而现代化的农业、工业、国防等所有行业的发展都必须以电气工程为基础,所有行业的正常运行都要使用电能。同时在国家大力发展清洁能源（风力发电、核电、海潮发电等）、采用超高压和特高压以及直流输电、大利发展智能化电网、区域和地区性的电网不断联网、各大发电公司就近建设电厂（煤、气转变为电能）等一系列举措下，新建、扩建和改造的电网数量很大、投资巨大。在电网中,变电站是电能输送环节中连接发电厂和用户最重要的环节,所以作为“电气工程及其自动化”专业的学生对变电站(所）相关知识的掌握非常重要和必要。

从“电气工程及其自动化”专业来说，变电站应包含电气工程(强电部分)和自动化(弱电部分)两部分内容，本课程讲述的是电气工程方面的内容.而弱点的内容像变电站通信、调度、自动化和智能化等不属于本设计的范围。

电话通信系统一般采用载波方式,内线与外线统一、使用长号和短号的模式;调度系统采用光纤通信网络，整个网络与一般外网屏蔽防止外网攻击调度系统和保密需要；变电站自动化、数字化和智能化是采用智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)、在IEC61850通信规范基础上、实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作功能（微处理器代替了常规继电器及控制，实现继电保护、防误闭锁、测量控制、远动、故障录波、电压无功控制等）以及运行管理自动化（运行数据、状态记录；数据信息分层、分流交换；提供故障分析报告、设备检修报告）的现代化变电站.

我们较系统的讲述变电站电气工程设计的内容，可以提高学生对所学单门、单科知识的用途和之间的联系进一步加深理解，初步掌握电气工程设计的方法和所包含的内容,并能培养学生运用知识解决实际工程问题的综合能力,对进行类似的毕业设计以及实际工作都会有很大的帮助。

1、概念

变电站(所）(Substation）是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,它通过变压器将各级电压的电网联系起来，是输电和配电的集结点. 变电站主要分为：升压变电站，主网变电站,二次变电站,配电站。

是电力系统在我国，220kV以上变电站使用较多的是空气断路器和六氟化硫断路器。

电网是在电力系统中，把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网，简称电网。主要由联结成网的送电线路、变电站、配电所和配电线路组成。我国的电力系统体制分为:国家电网(25个省)和南方电网（5个省)两个公司运营,国家电网又分为华北电网、华东电网、华中电网、西北电网、东北电网，同时个别省份又存在地方电网等不同模式.

2、变电站分类

变电站可以按照电压等级、在电网中的地位、用途、容量大小、形式等进行分类。

①按电压等级分为:对交流来说，中压变电站（66 kV及以下)66kV、35kV、10kV、6。3kV、10kV开闭所、箱式变电站。高压变电站(110～220 kV）220kV、110kV、超高压变电站（330～765 kV)750kV、500kV、330kV和特高压变电站(1000 kV及以上）1000kV。对直流来说，目前无明确定论，专家建议超高压（±300~±600KV）±500KV，特高压（±600KV以上）±660KV、±750KV、±800KV。

②按在电力系统中的地位分为：枢纽变电站——汇集多个电源和联络线或连接不同电力系统的重要变电站，位于电力系统的枢纽点。电压等级一般为330kV 及以上，联系多个电源，出线回路多，变电容量大；全站停电后将造成大面积停电或系统瓦解，对电力系统运行的稳定和可靠性起到重要作用。中间变电站-—位于系统主干环行线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般为330～220kV，汇集2～3个电源和若干线路，全站停电将引起区域电网的解列.终端变电站-—是大、中型企业的专用变电站，电压等级10～35kV，1～2回进线。

③按电压阶级分为:一次变电站-—承担由主网上第一次降压任务的变电站就是一次变电站，由许多个一次变的许多出线共同形成了次级局域电网；二次变电站--二次变就是承担由这个次级电网继续降压的任务的变电站.

④按用途分为：电力系统的变电站（输电变电站、配电变电站、换流站）、工矿企业变电站、铁路变电站(25kV）,均为升压变电站或降压变电站。

⑤按形式分为:屋外变电站、屋内变电站、半屋外变电站、地下变电站、移动变电站等。

⑥按容量和馈线的多少分为：大、中、小型变电站。

⑦按运行是否有人值班分为：有人值班变电站和无人值班变电站。

3、变电站组成

变电站组成可以从所有的设备角度(主接线、主变压器、配电装置、继电保护、直流系统、远动和通信系统、无功功率补偿装置、主控制室等）,实现其功能时必须的一次系统（主接线、主变压器、配电装置等）、必要的二次系统（计量、测量、保护、控制、信号、状态等）和其他辅助功能（照明、防雷接地、远动和通信系统、无功功率补偿装置、智能系统等）等。

①变电站主要设备有:起变换电压作用的主变压器；断开和闭合电路的开关设备(断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等）或六氟化硫全封闭组合电器（GIS 把断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中集中组成一个整体外壳充以六氟化硫气体作为绝缘介质.具有结构紧凑体积小重量轻不受大气条件影响，检修间隔长，无触电事故和电噪声干扰等优点，具有发展前765kV已在变电站投人运行。缺点是价格贵，制造和检修工艺要求高)；传输和汇集电流的母线；计量、保护和控制用的互感器、仪表、继电保护装置；防止变电站遭受直接雷击或断路器操作等引起过电压的防雷保护装置;对运行情况进行监控的信号和控制装置；保证电网安全经济运行的调度通信装置;减少线路损耗的无功补偿设备。变电站的电压等级、功能和连接方式不同,其主要设备差异很大.

②一次系统由主接线、主变压器、高、中、低压配电装置等组成。其中主接线是变电所最重要的组成部分，它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、双母线和环形接线等形式。主变压器是变电所最重要的设备,它的性能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性.

③二次系统由继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等组成。继电保护分系统保护(包括输电线路和母线保护）和元件保护（包括变压器、电抗器及无功补偿装置保护）两类。控制方式一般分为直接控制和选控两大类。直接控制方式指一对一的按纽控制,对控制对象较多的变电所则控制盘数量太多、监视面太大，不能满足运行要求；选控方式具有控制容量大、控制