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1、 . . . 中文摘要 从二十世纪九十年代开始，国城市电网变电站的建设工程，就以既满足规划和环保要求，又尽量减少征地面积为目标，逐步设计投产了各种类型的全户型变电站，即将主变压器的主体与各级变电设备、配电装置全部布置于户的模式;另外，相对于常规110kV配电装置，SF6气体绝缘全封闭组合电器GIS装置技术属国领先，并具有占地少，建设快、结构紧凑、环境适应能力强、检修周期长、运行安全可靠等等诸多优点，因此，全户GIS变电站设计模式逐步成为变电站设计的首选。 本文以110kV花庄变电站工程设计为研究课题，结合变电站的设计方案，包括电气一次、电气二次的设计容，详细论述了全户GIS设计模式下变电站在电
2、气主接线、电气平面布置、设备选型、防雷接地、综合自动化等方面的设计特点，并强调了计算机应用在提高设计效率、优化设计方案中起到的关键作用。通过综合分析，认为在城市土地资源寸土寸金的情况下，采用全户GIS布置的城市变电站模式已成为城市电网建设的趋势。关键词: 变电站 电气主接线 SF6气体绝缘全封闭组合电器 防雷接地 第1章绪论1.1 110kV变电站设计模式的研究与发展 自建国以来，国外电网110kV变电站大都采用户外构架型式布置方式，即采用将主变压器与高压110kV配电装置放置于户外，10kV(6kV)配电装置与主控室布置在户的半户型变电站设计模式。伴随国民经济的迅猛发展城市用电负荷越来越紧，
3、新建110kv变电站在城郊、开发区、城市中心地带不断涌现。考虑到城市规划、环保、节约土地资源、减少日常维护工作量等各方面因素，原来的户外构架型式布置的变电站已经不能满足要求，放置于户外的变压器所产生的噪声与户外设备与城市景观的不协调也成为比较突出和等待解决的问题。 从二十世纪九十年代开始，国新建变电站工程，就以既满足规划和环保要求，又尽量减少征地面积为目标，逐步设计投产了各种类型的全户型变电站，即将主变压器的主体与各级变电设备、配电装置全部布置于户的模式，基本解决了上述问题。1.2 SF6气体绝缘全封闭组合电器GIS技术的应用前景相对于常规户外110kV配电装置，SF6气体绝缘全封闭组合电器G
4、IS装置技术属国领先，并具有占地少，建设快、检修周期长、运行安全可靠等等诸多优点。因此，在市区，优先建设占地面积小、施工安装方便快捷又性能可靠的SF6封闭式组合电器成为变电站选型的首选方向。随着市场经济的推进和城市建设的发展，城市电网建设成为当前电力建设的重要容。GIS变电站具有最大限度地缩小占地面积和空间体积、结构紧凑、环境适应能力强、可免受雨雷、尘沙与盐雾等各种恶劣自然条件的影响、灵活性强等多种优点，所以在城网建设中，尤其是征地难且费用昂贵的城市中心电网建设中，GIS变电站也成为规划设计的首选模式。1.3计算机技术在变电站设计中的作用 变电站设计过程中，图纸的绘制、设计计算是设计的关键和前
5、提。在我国，二十一世纪之前，设计过程还是人工制图的过程，设计计算也是依据计算理论和公式，采用人工方式进行。比如电气计算中，要通过系统短路容量计算，确定主接线方式与主变阻抗值;根据系统短路电流、抗弯破坏负荷等校验导体、开关柜、穿墙套管、支柱绝缘子等的动热稳定性能;根据电气设备的绝缘性能选择避雷器的配合参数等等。这些复杂繁琐的数学计算，不仅耗费人力和时间，而且极易出现人工误差，导致计算结果的不准确。 本次变电站设计，我们引入了大型电气设计软件“博超软件”，“博超”是以计算机辅助设计软件CAD为底层平台的专用电气设计软件，它从WINDowS图形操作界面、到傻瓜式全鼠标指令;从动态设计到模糊操作;从甩
6、开图版，到抛开设计手册，直至智能化专家系统。通过“博超”的帮助，不仅将我们设计人员从繁杂的工程计算中解脱出来，而且进一步充实了计算中各个环节上的理论基础，提高了计算精度和计算效率，并可根据精确的计算结果更合理地选择设备的性能和参数;不仅减轻了设计过程中的制图负担、计算负担，缩小了设计周期，而且优化了设计方案，使设计方案更加合理和完善。1.4本文所做的工作与论文结构 本文以110kV花庄变电站工程设计为研究课题，着重介绍了全户GIS设计模式下变电站在电气主接线、电气平面布置、设备选型、防雷接地、综合自动化等方面的设计特点，并强调了计算机应用在提高设计效率、优化设计方案中起到的关键作用。通过综合分
7、析，认为在城市土地资源寸土寸金的情况下，采用全户GIS布置的城市变电站模式是城市电网建设的趋势，并对变电设备采用的新技术做了一定探讨。 论文章节安排:第2章主要阐述了奥林变电站项目的建设目的和建设的必要性，第3章主要介绍了奥林变电站的设计规模和设计围，明确了本工程与外围环境的接口与分界点。第4章详细论述了变电站的设计方案，包括电气一次、电气二次的容，并对电气设计软件在本工程设计研究中的具体应用做了详细介绍。第5章分析了变电站运行中可能发生的危害与危险因素，设计应采取的技术措施和防设施，以期有效保障变电站设备安全与运行人员人身的安全。第2章 奥林变电站建设的目的和必要性2.1变电站建设的目的 根
8、据中新化工XX公司和市获嘉区的用电规划，2011年南一区西部过渡带将新增4座厂区，新增厂区产能负荷19.085MW，为此新建35kV变电站一座，需提供35kV电源2回;2011年，在中新化工生产管理指挥中心南侧，市获嘉区开发建设获嘉区民营科技工业园，简称工业园，园区建筑面积246万m，新增负荷58.248MW。 中新化工生产管理指挥中心将于2011年投入使用，为保障该指挥中心可靠供电，需提供一路后备电源。 综上所述，为满足中新化工产能建设和获嘉区城市开发建设的用电需要，根据化工集团规划计划与投资管理部关于对110kv花庄变电站工程可行性研究报告的批复，中新化工电力集团定于2011年建设1座11
9、okV变电站，命名花庄变。2.2该地区电网现状与负荷预测2.2.1电网现状 南一区西部过渡带位于中新化工获嘉区东侧，涉与的供配电网络系统有:1座220kV变电站，3座110kV变电站，1座35kV变电站。区电网平面图如图2.1所示。图2.1南一区西部过渡带电网平面图 220kV让胡路变电站，隶属电业局管理，主变容量为2x18OMVA，最高负荷180MW，负载率为52.6%。 3座110kv变电站分别是奔腾一次变、东湖一次变和登峰一次变，隶属中新化工电力集团管理，奔腾一次变主变容量为2x75MVA，最高负荷123.6MW，负载率为86.7%，东湖一次变主变容量为2x63MVA，最高负荷80MW，
10、负载率为66.8%，登峰一次变主变容量为2x75MVA，最高负荷92MW，负载率为64.6%，该地区220kV与11okV变电站现状见表2.1。表2.1区220kV与110kV变电站现状表序号变电站名称隶属关系容量（MVA）负荷（MW）负载率（%）剩余供电能力（MW）1220KV让胡路变电业局2x18018052.6110.72110KV奔腾一次变中新化工电力集团2x75123.686.703110KV东湖一次变2x638066.8204110KV登封一次变2x759264.629 35kV西四变隶属中新化工XX公司管理，主变容量2x20MVA，最高负荷8.2MW，负载率为21.58%，35k
11、V变电站现状见表2.2。表2.2 35kV变电站现状表序号35KV变电站名称隶属关系容量（MVA）负荷（MW）负载率（%）剩余供电能力（MW）1西四变中新化工XX公司2x208.221.5824.12.2.2负荷预测 根据南一区西部过渡带与西区过渡带110kV与35kV系统调整规划方案，2011年南一区西部过渡带将新增4座厂区，新增厂区产能负荷38.085MW，由2011年拟建的35kV聚西一变供电，该变电站需要2回35kV电源;依据上述需求，核算新增35kv负荷共计38.085MW，拟由新建的110kV花庄变供电。 通过分析获嘉工业园区用电申请，并结合市获嘉区城市发展建设用电的具体特点，依据
12、城市电力规划规4.5.3条的规定，核算出园区新增用电总负荷为58.248MW，拟由110kV奥林变以6kV供电。 110kv花庄变共需接带南一区西部过渡带产能用电负荷和工业园用电负荷96.333MW，见花庄变负荷预测表2.3。2.2.3负荷平衡 根据中新化工XX公司编制的南一区西部过渡带与西区过渡带110kV与35kV系统调整规划方案，奔腾一次变新增负荷4.SMW，登峰一次变新增负荷24.2MW。根据中新化工工程民用建筑所估算，东湖一次变供电区的东湖上城和商住楼将新增负荷gMW，建设11OkV花庄变电站后的地区110kV变电站负荷平衡情况见表2.4。 通过负荷平衡可以看出，南一区西部过渡带4座
13、110kV变电站的平均负载率为77.49%。1IOkv花庄变建成后，通过调整电网网架，合理分配负荷，该地区11OkV变电站的供电能力满足新增负荷的要求。表2.3花庄变负荷预测表负荷2011年2012年2013年2014年2015年35KV1519.08524.08529.08538.0856KV14384858.24858.248合计2957.08572.08587.33396.333 表2.4规划后地区110kv变电站电力平衡表序号变电站名称容量（MVA）负荷（MW）规划前负载率（%）规划后负载率（%）剩余供电能力（MW）1110KV奔腾一次变2x75128.186.789.8902110K
14、V东湖一次变2x638966.874.3512.7453110KV登封一次变2x75116.264.681.544.9254（花庄变）3x5096.33364.23.417合 计526410.63382.1831.0872.3建设的必要性2.3.1保证地区电网安全可靠运行 35kV聚西一变新增厂区产能负荷38.085MW，其近处的油田3座11okv变电站奔腾一次变、东湖一次变和登峰一次变的剩余供电能力都无法满足上述用电需求。 获嘉工业园区新增6kv负荷58.248MW，若从3座110kV变电站(奔腾一次变、东湖一次变、登峰一次变)引出6kv线路，又具有出线走廊困难、线路长、运行维护费用高的问题。同时这3座110kV变电站的剩余供电能力同样不能满足上述供电需求。 建设110kV花庄变可共计接带该地区新增负荷96.333MW，缓解该地区油田电网的供电压力，提高供电可靠性。2.3.2保证油田生产管理指挥中心安全用电 中新化工生产管理指挥中心将于2011年投入使用，该中心由奔腾一次变通过35kV西四变供电，11okV花庄变可以为西四变提供1回35kV电源，以进一步保障中新化工生产管理指挥中心的安全用电。2.4本章小结 本章结通过对市获嘉区西部过渡带区域的电网现状、负荷预测、电力平衡等方面的详细分析，认为该
