【正文】 計(jì)，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，結(jié)合國(guó)情合理地確定設(shè)計(jì)方案；變電所的設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則。變電所應(yīng)建在靠近負(fù)荷中心位置，這樣可以節(jié)省線材，降低電能損耗，提高電壓 質(zhì)量，這是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一條重要原則。 本設(shè)計(jì)的變電站位于煙臺(tái)龍口某企業(yè)，地理坐標(biāo) 北緯 東經(jīng) 。該地 區(qū) 地勢(shì)平坦，無高山丘陵， 氣候宜人，屬溫帶 季風(fēng) 型氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，四季分明，氣候宜人，年平均氣溫 12℃ 左右，冬天不低于 10℃ ，夏天不超過 30℃ ； 年平均降雨量 600 毫米左右，無霜期 190 多天 。本設(shè)計(jì)變電站靠近負(fù)荷中心，交通運(yùn)輸較為便利。綜上所述，可滿足建所的要求。 電力系統(tǒng)供電要求 （ 1） 保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，形成十分嚴(yán)重的后果。停電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。 （ 2） 保證良好的電能質(zhì)量：電能質(zhì)量包含電壓質(zhì)量，頻率質(zhì)量，和波形質(zhì)量三個(gè)方面，電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量均以偏移是否超過給定值來衡量， 例如給定的允許電壓偏移為額定值的 5%? ，給定的允許頻率偏移為 %HZ? 等，波形質(zhì)量則以畸變率是否超過給定值來衡量。所有這些質(zhì)量指標(biāo)，都必須采取一切手段來予以保證。 （ 3） 保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性：電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)一次能源總消耗占的比重約為 1/3，而且電能在變換，輸送，分配時(shí)的損耗絕對(duì)值也相當(dāng)客觀。因此，降低每生產(chǎn)一度電能消耗的能源和降低變換， 3 輸送，分配時(shí)的損耗，有極其重要的意義。 電 力系統(tǒng)的額定電壓 （ 1） 額定電壓是指能使電氣設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的最經(jīng)濟(jì)的電壓。在系統(tǒng)中，各部分電壓等級(jí)是不同的。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率 S=3UI。當(dāng)輸出功率一定時(shí)，電壓越高，電流越小，線路，電氣等的載流部分所需的截面積就越小，有色金屬的投資也越小，同是由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損失也較小。另一方面，電壓越高，對(duì)絕緣水平的要求則越高，變壓器，開關(guān)等設(shè)備的投資也越大。綜合考慮這些因素，對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)合理的輸電電壓，但從設(shè)備制造角度考慮，為保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，又不應(yīng) 隨意確定輸電電壓。 （ 2） 用電設(shè)備的額定電壓：經(jīng)線路向用電設(shè)備輸送電能時(shí)，由于用電設(shè)備大都是感性負(fù)荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓于用電設(shè)備的額定電壓取值一致，使線路沿線的實(shí)際電壓于用電設(shè)備要求的額定電壓之間的偏差不致太大。 （ 3） 變壓器額定電壓：變壓器一次側(cè)接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，二次側(cè)向負(fù)荷供電，又相當(dāng)于電源，因此變壓器一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于用電設(shè)備額定電壓。由于變壓器二次側(cè)額定電壓規(guī)定為空載時(shí)的電壓，額定負(fù)載下變壓器內(nèi)部的電壓降落約為 5% ，當(dāng)供電線路較長(zhǎng)時(shí)，為使正常運(yùn)行時(shí)變壓器二次測(cè)電壓較系統(tǒng)標(biāo)稱電壓高 5% ，以便補(bǔ)償線路電壓損失。變壓器二次測(cè)額定電壓應(yīng)較用電設(shè)備額定電壓高 10% ，只有當(dāng)變壓器二次測(cè)與用電設(shè)備間電氣距離很近時(shí)，其二次側(cè)額定電壓才取為用電設(shè)備額定電壓的 倍。 2 主接線設(shè)計(jì) 對(duì)電氣主接線的基本要求 電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。 4 主接線設(shè)計(jì)代表了變電所電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響運(yùn)行的可靠性，靈活性，并對(duì)電器選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置和控制方式的抑定都有決定性的關(guān)系，對(duì)電氣主接線的基本要求，概括的說包括可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面。 所要選擇的主接線形式 由負(fù)荷資料知， 35KV 上近期無負(fù)荷。而 10KV 的負(fù)荷中有原料、溶出、沉降、分解、蒸發(fā)、焙燒車間等負(fù)荷，若斷電將造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)，因而需要保證供電 的可靠性；同時(shí)，由于 10KV 分解車間分解攪拌屬對(duì)電力供應(yīng)的可靠性要求也是較高的，綜合考慮 35KV 站的投資規(guī)模，故而在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)在保證供電的可靠性的基礎(chǔ)上考慮經(jīng)濟(jì)因素。 35KV、 10KV 接線形式的選擇 按照《變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的第 23條規(guī)定：“ 35~60 kV配電裝置中，當(dāng)出線為 2回時(shí)，一般采用橋形接線；當(dāng)出線為 2回以上時(shí)，一般采用單母線分段或單母線接線。出線回路數(shù)較多、連接的電源較多、負(fù)荷大或污穢環(huán)境中的 35~60 kV室外配電裝置，可采用雙母線接線”。本變電站 35 kV側(cè)可考慮以下 3種 方案，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)分析。 方案 1： 采用單母線分段接線 ，如圖 1所示 5 圖 1 優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，重要用戶可從不同母線分段引出雙回線供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電，保證重要用戶不停電。 缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出線交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建；分段斷路器故障造成 35 kV兩段母線停電。 適用范圍： 6～ 10 kV配電裝置出線回路數(shù)為 6回及以上時(shí)； 35～ 60 kV配電裝置出線回路數(shù)為 4～ 8回及以上時(shí)； 110～ 220 kV配電裝置出線回路數(shù)為 3～ 4回時(shí)。 方案 2： 采用單母線接線 ，如圖 2所示。 6 圖 2 優(yōu)點(diǎn)： 接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 缺點(diǎn)： 不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回 路仍需短時(shí)停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。 適用范圍： 6～ 10 kV配電 裝置出線回路數(shù)不超過 5回； 35～ 60 kV 配電裝置出線回路數(shù)不超過 3回； 110～ 220 kV配電裝置出線回路數(shù)不超過 2回。 方案 3：采用外橋 7 圖 3 外橋接線的特點(diǎn)：當(dāng)變壓器發(fā)生故障或運(yùn)行中需要切除時(shí)，只斷開本回路的斷路器即可，不影響其他回路的工作。當(dāng)線路故障時(shí)，例如引出線 1U故障，斷路器 1DL和 3DL都將斷開，因而變壓器 1B也被切除。為了恢復(fù)變壓器 1B的正常運(yùn)行，必須在斷開隔離開關(guān) 2G后，再接通斷路器 1DL和 3DL。外橋接線適用于線路較短和變壓器 按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要經(jīng)常切換的情況。 以上三個(gè)方案，所需 35 kV斷路器和隔離開關(guān)數(shù)量如表 1所示。 表 1 35KV 斷路器和隔離開關(guān)數(shù)量表 方案比較 單母分段 單母線 外橋 斷路器臺(tái)數(shù) 5 4 3 隔離開關(guān)總數(shù) 8 6 6 對(duì)以上三種方案分析比較。 從經(jīng)濟(jì)性來看 ：由于 3種方案所選變壓器型號(hào)和容量相同，占地面積基本相同，所以只比較設(shè)備，方案 1所用設(shè)備最多，造價(jià)最高，故最不經(jīng)濟(jì)；方案 3所用設(shè)備最少，造價(jià)最低，故最經(jīng)濟(jì)；方案 2介于方案 1和方案 3之間較經(jīng) 濟(jì)。 8 從可靠性來看 ：方案 1，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電，可以滿足一、二、三類用戶負(fù)荷的要求，可靠性高；方案 2，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電，不能滿足一、二類用戶負(fù)荷的要求。方案 3當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，需動(dòng)作與之相連的兩臺(tái)斷路器，從而影響一臺(tái)未發(fā)生故障的變壓器運(yùn)行。因此方案 方案 3可靠性均不如方案 1。 從改變運(yùn)行方式的靈活性來看 ：方案 1因接線簡(jiǎn)單，所以投切變壓器，倒閘操作最簡(jiǎn)便。通過以上比較，可以發(fā)現(xiàn)方案 1以 供電可靠性高為主要優(yōu)點(diǎn)；方案 2以設(shè)備少，較經(jīng)濟(jì)，倒閘操作簡(jiǎn)便為主要優(yōu)點(diǎn)；方案 3以投資少，經(jīng)濟(jì)性好為主要優(yōu)點(diǎn)。因本變電站無一類負(fù)荷，二類負(fù)荷所占比例較少（ ％），所以考慮綜合因素，選方案 1單母線接線為本變電站的 35 kV側(cè)主接線。 本期從東海電廠出 35KV 線路 2 回，直接至氧化鋁廠，根據(jù)設(shè)計(jì)原則可采用單母線分段的接線形式。如下圖 A B C35KV35KVA B C35KVA B C35KVA B C35KV35KV 6～ 10kV 配電裝置出線回路數(shù)目為 6 回及以上時(shí)，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較 大，要求可靠性和靈活性較高的場(chǎng)合。 本期 10KV 出線回路數(shù)為 12 回，可采用單母線分段。如下圖 9 A B C A B C A B C A B CA B CA B C A B C A B C10kv 10kv 10kv 10kv10kv 10kv 10kv 10kv10kv 10kv 3 負(fù)荷計(jì)算 表 ： 電壓 等級(jí) 線路名稱 最大負(fù)荷 MVA 負(fù)荷組成 （ %） 自然功率 Ifmax (A) 線長(zhǎng) km 備注 一級(jí) 二級(jí) 三級(jí) 10KV 原料車間 20% 20% 18