电力系统设计中的“一次设计”与“二次设计”各是什么意思

电气一次设计就是对发电厂或者变电站内电气一次设备的选型、布置、接线等进行设计,这就要涉及到电力系统短路电流的计算、负荷计算、发电厂变电站或者输电线路/电力电缆的征地和路径等.

当然,发电厂或者变电站以外的电缆沟或者架空线归入线路专业设计范围之列.

电气二次设计最原始的范围就是对电气一次设计进行测量、计量、保护,电压互感器（PT）其二次侧线电压为100V、电流互感器（CT）二次侧额定电流可选用5A或者1A两种,二者做为电气一次专业和电气二次专业的分界面.

不过,现在二次专业的概念范围越来越大,把远动、视频及环境监控系统、调度自动化、消防甚至是电力系统通信也归入二次专业范围之列.与其说是二次专业范围大了还不如说是二次专业和别的专业融合程度越高了!

电站是设计不管一次还是二次都需要严谨的对待！一次相对简单点，仅是一次设备的是示意，电路的走向。而二次不仅要体现相互的功能连接，还要实现各个功能，如：启动、停止、电流、电压取样、闭锁、联锁等。

主接线，单母分段

变压器两台16MVA

母线导线引线LGJ-240

断路器：

110kV  LW6-110

隔离开关：

35kV     GW4-40.5

1.分析原始资料，设计4－5种可行的电气主接线方案；

2.确定主变容量，对初选的主接线方案进行技术经济比较，确定最优的方案；

3.对所选方案进行短路电流计算；

4.选择主要电气设备并进行校验；

5.设计屋内、外配电装置，画出平断面图；

6.设计防雷保护，选择避雷针并校验其保护范围。

（二）成果形式

1.设计说明书一份；

2.计算书一份（短路电流，设备校验，运行费，防雷校验等计算）；

3.图纸5－7张：电气主接线图，电气总平面布置图、屋外配电装置断面

图、屋内配电装置配置图、防雷校验图等。

原始数据及其参考资料

1.变电所的类型：地方降压变电站 ；

2.电压等级：110/35/10kv；

3.110kV 进线 2 回；

4.35kv出线 5回，最大负荷 35 MW，最小负荷 25 MW，功率因数 0. 85 ，最大负荷小时数 5000 ；

5.10kV出线 12 回，最大负荷 30 MW，最小负荷 14 MW，功率因数 0.9 ，最大负荷小时数 4000 ；

6.系统情况：

1.系统经双回路给变电站供电；

2.系统110kv母线短路容量为2500MVA；

7. 环境条件：同本地环境条件

8 根据需要，可自行补充其它资料

根据“110KV侧  近期2回（架空），远期2回  35KV侧  近期4回，远期2回  10KV侧  近期12回（电缆），远期2回”可知，三个电压等级都用单母分段

根据“35KV侧 最大50MW  10KV侧 最大20MW”  （50+20）/0.85=82.4MVA   选择2台 63MVA主变

根据“系统110KV母线短路容量2800MVA”可算出短路电流

水洞沟电厂的起动/备用电源引自附近徐家庄330kV变电所110kV母线，采用装设设发电机出口断路器及一台小容量备用停机变方案，机组正常起动、停机电源由厂内750kV母线倒送，停机备用电源由停机变提供.

1.2 系统简介

1.2.1 电气主接线

根据电厂接入系统报告，本期2台660MW机组经发电机出口断路器、升压变压器接入厂内750kV升压站，750kV本期出线2回，接入银川东750kV变电所, 本期工程750kV配电装置采用敞开式布置方案，两机两变二回750kV出线采用一倍半断路器接线，设置两个完整串。

本工程两台机设一台有载调压双绕组停机变压器，容量为31.5MW。发电机出口装设断路器，机组正常起动、停机电源由厂内750kV母线倒送，停机备用电源由停机变提供。停机变电源引自徐家庄330kV变电所110kV母线。

1.2.2 电压互感器配置

每组750kV母线装设一组电压互感器；每回750kV出线装设一组电压互感器；每台机主变进线回路装设一组电压互感器；每台发电机出口回路装设三组电压互感器，其中两组为全绝缘，一组为半绝缘。

1.2.3 电流互感器配置：

发电机出线及中性点侧每相各配置套管CT 4只。

主变压器高压侧每相各配置套管CT 4只。中性点配置电流互感器2只。

每台750kV断路器每相各配置套管CT 8只。

高压厂用变压器高压侧每相配置套管CT 5只。

高压公用变压器高压侧每相配置套管CT 5只。

停机变压器高压侧每相配置套管CT 3 只。

1.2.4 避雷器配置

750kV进出线及二条母线上各装设避雷器一组；110kV进线电缆两侧装设避雷器二组，出线上装设避雷器一组。

每台发电机出口装设避雷器一组。

每台发电机出口断路器靠近主变侧装设避雷器一组。

1.2.5 750kV避雷器和电压互感器均不装设隔离开关。

1.2.6 各级电压中性点接地方式

发电机中性点经二次侧接电阻（带中间抽头）的单相变压器接地。

750kV系统为直接接地系统，三台单相变压器的中性点连接到一起死接地。110kV系统为有效接地系统，停机变压器的高压侧中性点经隔离开关接地。

1.2.7 厂用电系统

1.2.7.1 高压厂用电电压采用6kV一级电压，其中性点采用低电阻接地方式。

1.2.7.2 高压厂用电系统采用设置公用段方案

每台机设置一台容量为50/31.5-31.5MVA的有载调压高压厂用工作变压器（采用分裂绕组），和一台容量为25MVA的有载调压高压厂用公用变压器（采用双卷变压器）。厂高变及公用变的高压侧电源由本机组发电机和主变之间的封闭母线上支接。每台机组设2段6kV工作母线及一段6kV公用母线，单元机组负荷接在高压厂用工作变的6kV工作A、B段母线上，全厂公用负荷分接在两台机的高压厂用公用变的6kV公用A、B段母线上，互为备用及成对出现的高压厂用电动机及低压厂用变压器分别由不同6kV工作段上引接。

本工程设置一台容量为31.5MVA停机变压器， 停机变压器采用有载调压双卷变压器。停机变压器6kV侧通过共箱母线连接到四段6kV工作母线和两段6kV公用母线上作为备用停机电源。

停机变压器容量选择是按满足一台机正常停机所需容量进行选择。

本工程由于输煤系统高压电动机数量较多，而主厂房内6kV配电装置布置位置有限，因此在输煤综合楼设6kV输煤段。本工程设两段6kV输煤段，两段母线由两台机6kV公用段引接，并采用互为备用方式。输煤A、B段设备自投装置。

1.2.7.3 脱硫系统电气接线

本期工程脱硫系统采用EPC总包方式。

脱硫系统采用高、低压两级电压供电，6kV脱硫负荷由主厂房6kV母线段供电，380V脱硫负荷由脱硫岛内厂用二台低压变压器供电。脱硫岛保安电源由主厂房提供，每台机组一回。脱硫岛设110V直流分屏，其直流电源由主厂房直流系统提供，每台机组二回。

1.2.7.4 低压厂用电系统电压采用380/220V。

低压厂用电系统采用中性点直接接地方式，低压厂用母线为单母线接线。

每台机组在主厂房设汽机、锅炉动力配电中心，由2台1600 kVA汽机变，2台2500 kVA锅炉变供电，供本机组380V机炉辅机低压负荷。

每台机组设照明动力中心，由1台800 kVA照明变压器供电，两台机照明变压器互为备用。

两台机设一个公用动力中心，公用变压器容量为2000kVA,两台公用变压器互为备用。

本期不设专用检修变压器，每台机组设通风检修MCC。

每台机组设保安动力中心，每台机组设一台1250kW柴油发电机组。

辅助车间根据负荷分布情况设置380/220V动力中心，设置情况如下：

电除尘动力中心，每台炉设两台电除尘变压器，容量为2500kVA，设两段PC母线（装设备自投装置）；设一台同容量电除尘专用备用变压器。

水处理动力中心，两台2500kVA变压器，互为备用，动力中心设两段母线。

输煤动力中心，设两台1600kVA变压器，互为备用，动力中心设两段母线。

翻车机动力中心，设两台1250kVA变压器，互为备用，动力中心设两段母线。

除灰动力中心，设两台2000kVA变压器，互为备用，动力中心设两段母线。

厂区动力中心，设两台630kVA变压器，互为备用，动力中心设两段母线。

主厂房电动机控制中心（MCC）根据负荷分散设置，成对的电动机分别由相应的两段MCC供电，单套辅机的电动机由双电源供电的MCC段供电。部分重要MCC段采用双电源自动切换。

辅助厂房电动机控制中心（MCC）根据负荷分散设置，采用双电源供电的MCC段供电。

容量为75kW以下的电动机及200kW及以下的静止负荷由MCC供电，75kW及以上的低压电动机和200kW以上的静止负荷由动力中心供电。

间冷塔负荷供电

间冷系统380V间冷塔负荷由每台机组间冷塔内380/220V MCC段供电，循环水泵房负荷由每台机组循环水泵房380/220V MCC段供电，电源取自水处理低压变压器。

1.2.7.5主厂房直流系统

每台机组装设三组蓄电池，其中一组220V动力蓄电池组，两组110V控制蓄电池组。

110V控制蓄电池组采用单母线分段接线；220V动力蓄电池组采用单母线接线，两台机组的220V动力蓄电池组经过电缆相互联络。

110V控制直流系统供控制、保护、测量及其他控制负荷。110V控制直流系统采用辐射网络供电方式，在各配电室设置直流分屏。

220V直流动力系统供事故照明，动力负荷和交流不停电电源等。

蓄电池组正常以浮充电方式运行。蓄电池型式均采用阀控免维护铅酸蓄电池。

110V控制用蓄电池配置：二组800Ah蓄电池组及二组相应的高频电源装置。高频电源模块采用N+2冗余配置。

220V动力用蓄电池配置：一组2000AH蓄电池组及一组相应的高频电源装置。高频电源模块采用N+2冗余配置。

资料中提供的数据：上一级电源的短路容量、系统阻抗、进线回路数及长度；

各电压等级的负荷情况，进出线回路数等

2、主接线的设计

主接线选择：

根据110kV进线的回路数，结合变电站在电力系统中的重要性。

110kV没有穿越功率，可以采用线路变压器组、桥形接线的终端变接线；如果有穿越功率，可以选择单母线；如果有两个来自不同系统的电源进线，可采用单母分段；如果对可靠性要求很高，出线回路数达到5回及以上，可选用双母。

主变压器的容量与台数选择：

规程规范中对单台110kV变压器容量的标准化，为16、20、25、31.5、40、50、63MVA；

负荷统计中，考虑同时率，线损，功率因数，算出变压器的总容量；

变压器的台数，尽可能选择多台，当检修或故障停掉其中一台时，其余主变应能满足70~80%的总负荷，或者满足全部的一、二类负荷。

3、短路电流的计算

短路电流计算步骤：系统各元件阻抗标幺值计算——阻抗网络化简——计算短路电流。

短路计算应该按最大运行方式，标幺值的基准容量一般按100MVA，网络化简常采用的方法为串并联、星三角变换

4、设备的选择与校验

设备的校验有电压、负载电流、短路电流、动稳定、热稳定的校验

110kV侧的设备负载电流一般按穿越功率与负载的功率之和；

主变中、低压侧的设备按主变容量的电流，各中低压出线按实际负载电流；

断路器可开断负载电流、故障电流；隔离开关不能开断负载电流，也不能开断故障电流；

导线、母线的截面选型有两种方法：1经济电流密度、2极限载流量；线路长度大，损耗大，一般按经济电流密度；母线长度短，损耗较小，可按极限载流量；

硬母线要校验电动力

5、屋内外配电装置设计

110kV、35kV配电装置可采用户外常规布置，10kV可采用户内开关柜形式。

设备之间布置形式、电气安装距离，检修道路、主控室、配电室，可参照《国家电网公司输变电工程典型设计》的图纸

6、继电保护的配置

参照《电力系统继电保护》和《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》配置各种保护；

继电保护按最大运行方式整定，按最小运行方式校验保护范围

7、防雷

避雷器、间隙防过电压、线路窜入雷电波；避雷针防直击雷

避雷针的保护物为构架、母线、配电楼，保护范围与避雷针之间距离、与被保护物距离、被保护物高度有关

功率因数取0.9时：（45+30）/0.9=83.3MVA

Ⅰ、Ⅱ类负荷：83.3*50%=41.7MVA

为了提高变电站运行的稳定性和可靠性，应选用2台变压器，对于一般的变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部Ⅰ、Ⅱ类负荷，或者全部负荷的70%~80%

即满足：主变容量≥41.7MVA，或≥83.3*70%=58.3MVA

所以主变容量应为≥58.3MVA，可以取63MVA

查手册，变压器阻抗百分比分别为ΔU1-2%=10.5，ΔU1-3%=17.5，ΔU2-3%=6.5，

接下来可以算短路电流