第1章 绪 论 1.1 我国电力工业发展概况
电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电能有许多优点：首先，它可简便地转变成另一种形式的能量。其次，电能经过高压输电线路，还可输送很长的距离，供给远方用电。另外，许多生产部门用电进行控制，容易实现自动化，提高产品质量和经济效益。电力工业在国民经济中占有十分重要的地位。
建国以来，我国的电力工业发展迅速。到目前，我国的总装机容量和发电量均居世界第四位。但是我国目前的电力还不能满足国民经济发展的需要，必须加快发展。
我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20万kW及以上大型机组已采用计算机监控系统，许多变电站已装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电力系统、高电压和高自动化的新阶段。 1.2 变电站的类型
电力系统由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。 变电站根据它在系统中的地位，可分成下列几类： 1)枢纽变电站
它位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330~500KV的变电所，称为枢纽变电站。全站
停电后，将会引起系统解列，甚至出现瘫痪。 2)中间变电站
高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2~3个电源，电压为220~330kV，同时又降压供给当地用电，这样的变电站主要起中间环节的作用。全站停电后，将引起区域电网解列。 3)地区变电站
高压侧电压一般为110~220kV，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。 4)终端变电站
在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV，经降压后直接向用户供电的变电站。全站停电后，只是用户受到损失。 1.3 设计背景和意义
随着我校的发展，新校区即将建设，现有的电网将不能满足用户负荷的需要。为了适应学校负荷发展的需要，学校拟建设一个110kV的变电站。本课题就是新校区变电站的设计，是在良好掌握本专业的基础知识，并实际调查新旧校区负荷状况的基础上进行的实际工程设计。通过本设计，从总体上掌握了电力工程设计的过程，并熟悉了一些设计方法，为以后从事电力工程设计工作打下一定的基础。 1.4 燕山大学现有负荷和新校区变电站原始资料调查
我校现有供电负荷主要有教学区、学生宿舍区、家属区、工厂区及二十一层主楼等。现阶段学校基本负荷状况如下(变压器台数×容量)：
机械工厂变电所： kVA 二十一层变电所： kVA 轧钢变电所： kVA 家属区箱变： kVA 风雨操场变电所： kVA 新区教学楼变电所： kVA 三食堂箱变： kVA 会议中心变电所： kVA 培训楼变电所： kVA 新校区变电站原始资料调查：
戴河变电站到新校区的线路长度为10km，进线回路为两回，系统的短路容量为 MVA，电压等级为110kV。
白塔岭变电站到新校区的线路长度为2km，进线回路为一回，系统的短路容量为 MVA，电压等级为10kV。 新校区的负荷为： kVA和 kVA 所设计变电站的站用电按一类负荷考虑。 第2章 电气主接线的设计
电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的首要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理地确定主接线方案。 2.1 主接线设计的基本要求
电气主接线是由高压电器通过连接线、按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。
电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。 一、可靠性
供电可靠性是电力生产和分配的首要任务，保证供电可靠性是电气主接线最基本的要求。停电不仅使发电厂造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更加严重，往往比少发电能的价值大几十倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等造成的经济损失和政治影响，将更是难以估量。因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。因事故被迫中断供电的机会越少，影响范围越小，停电时间越短，主接线的可靠程度就越高。分析和研究主接线可靠性通常应从以下几方面综合考虑：
1)电厂或变电站在电力系统中的地位和作用
发电厂和变电站都是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统相适应。例如：对一个中小型变电站的主接线就毋须要求过高的可靠性，也就没有必要采取太复杂的接线形式；而对于一个大型发电厂或超高压变电站，由于它们在电力系统中的地位很重要，供电容量大、范围广，发生事故可能使系统稳定运行遭破坏，甚至瓦解，造成巨大损失。因此，其主接线应采取供电可靠性高的接线形式。在设计时，除了予以定性论证外，还需对主接线可靠性进行定量分析和计算。 2)发电厂和变电站接入电力系统的方式
现代化的发电厂和变电站都接入电力系统运行，其接入方式的选择与容量大小、电压等级、负荷性质以及地理位置和输送电能距离等因素有关。例如：对中小型发电厂和变电站，靠近负荷中心且常常有
6~10kV电压等级的近区负荷，与系统连接只是输出本厂的剩余功率，容量不大。此时，其主接线的设计对6~10kV发电机电压等级接线宜采用供电可靠性较高的母线接线形式，以便适应近区各类负荷对供电可靠性的要求，而与系统的连接则可采用单回线较弱联系的接入方式；大型发电厂一般距离负荷中心较远，电能须用较高电压输送，其容量也较大，此时宜采用双回路或环网等强联系形式接入系统，该发电厂或变电站相应电压等级接线方式的可靠性必须与之相适应。 3)发电厂和变电站的运行方式及负荷性质
电能的特点是：发电、变电、输电和用电同时完成。而负荷的性质按其重要性又有Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类之分。对担任负荷的发电厂，设备利用率较高，年利用小时数5 000 h以上，且主要供应Ⅰ、Ⅱ类负荷用电时，必须采用供电较为可靠的接线形式，且保证有两回路电源供电；承担腰荷的发电厂，年利用小时数在3 000 h以下，其接线可靠性要求需要进行综合分析。例如：钢铁企业虽然属于Ⅰ类用户，但不是所有负荷都绝对不允许停电；农业用电虽属Ⅲ类用户，但在抗旱排涝时期，就必须保证供电。因此，根据发电厂的运行方式和负荷的要求，进行具体分析，以满足必要的供电可靠性。 4)设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性
电气主接线是由电气设备组成的，电气设备本身的质量及可靠程度直接影响着主接线的可靠性。因此，主接线设计必须同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。随着电力工业的发展，新型设备的投运、自动装置和先进技术的使用，都有利于提高主接线的可