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1、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。
2、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
3、、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）(Substatio
4、n）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
5、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。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（110220 kV）220kV、110kV、超高压变电站（330765 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（300600KV）500KV，特高压（600KV以上）660KV、750KV、800KV。按在电力系统中的地位分为：枢纽变电站-汇集多个电源
6、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330220kV，汇集23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1035kV，12回进线。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
7、降压的任务的变电站。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。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。按容量和馈线的多少分为：大、中、小型变电站。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（
8、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。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
9、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。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。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（
10、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、控制集中、控制屏占地面积较小等优点，缺点是直观性较差，中间环节多。防雷接地、照明、通信等。二、设计依据在整个设计中必须满足如下要求：1、符合针对性文件和资料如设计委托合同（电压等级、容量、保护方式、功能等），建设单位提供的立项计划、建设和土地以及环保等部门批复、气象、地质等资料。2、符合国家和地方的法规即国家、各级政府主管部门颁布的规定、条例，如中华人民共和国电力法、中华人民共和国节约能源
11、法、电力供应与使用条例、供电营业规则、建设工程设计文件编制深度规定等。3、符合国家、行业、地区、省、企业的最新标准和规范要求包括强制性标准、推荐标准、指导性技术文件、试行技术文件，作为电气设施制造和检验、设计、施工和验收规范等。是保证电网系统安全、可靠、经济运行的前提。国家标准是由国家技术监督局、国家质量监督检验总局、国家标准化委员会等发布实施的。如：工程建设标准强制性条文 电力工程部分 2011版GB/T 13534-1992 电气颜色标志的代号 GB/T 18135-2008 电气工程CAD制图规则 GB/T 5465.2-1996 电气设备用图形符号 GB/T 4728.7-2008 电
12、气简图用图形符号 GB/T 7356-1987 电气系统说明书用简图的编制 GB/T 6988-2008 电气技术用文件的编制（第1部分：一般要求，第2部分：功能性简图，第3部分：接线图和接线表，第4部分：位置文件与安装文件，第5部分：索引） GB/T 19678-2005 说明书的编制构成、内容和表示方法GB/T 19045-2003 明细表的编制 GB 50059-1992 35110KV变电所设计规范GB 50053-1992 10KV及以下变电所设计规范GB 50052-1995 供配电系统设计规范GB 50054-1995 低压配电设计规范GB 50060-2008 3110KV高压
13、配电装置设计规范GB 50062-1992 电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB 50063-1992 电力装置的自动测量仪表装置设计规范GB 50217-1994 电力工程电缆设计规范GB 50260-1996 电力设施抗震设计规范GB 50057-1994 建筑物防雷设计规范GB 50034-2004 建筑照明设计标准GB 50016-2006 建筑设计防火规范GB 311.1-1997 高压输变电设备的绝缘配合GB 19517-2004 国家电气设备安全技术规范 GB 14050-1993 系统接地的型式及安全技术要求GB 7266-1987 电力系统二次回路电气控制台基本尺寸GB
14、4208-2008 外壳防护等级(IP代码)GB/T 13869-2008 用电安全导则GB/T 7267-2003 电力系统二次回路控制、保护屏及柜基本尺寸系列GB/T 7268-2005 电力系统二次回路控制、保护装置用插箱及插件面板基本尺寸系列GB/T 7269-2008 电子设备控制台的布局、型式和基本尺寸 GB/T 12325-2008 电能质量供电电压偏差 GB/T 15543-2008 电能质量三相电压不平衡GB/T 12501-1990 电工电子设备防触电保护分类 GB/T 12501.2-1997 电工电子设备按电击防护分类 GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动
15、装置技术规程 GB/T 16435.1-1996 远动设备及系统接口(电气特性) GB/T 15148-2008 电力负荷管理系统技术规范GB/T 25737-2010 1000 kV变电站监控系统验收规范GB/T 26865.2-2011 电力系统实时动态监测系统 GB/T 13462-2008 电力变压器经济运行 GB/Z 25841-2010 1000 kV电力系统继电保护技术导则 行业标准由原电力部、水电部、能源部等制定发布，是最主要的依据。像导则、要求、技术条件、技术规定、设计技术规定、技术规范、管理规程、整定规程、检验规程、运行评价规程、单项技术等，非常多、详细，涉及整个电力系统的全过程。如：DL 5009.3-1997
