【正文】 ........ 40 變電所接地保護(hù)設(shè)計 .............................................................................. 42 第 9 章 結(jié) 論 ......................................................................................................... 44 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 45 致 謝 ....................................................................................................................... 46 附錄 ......................................................................................................................... 47 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1章 緒 論 概述 能源是社會生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)，隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來越多，在品種及構(gòu)成上也發(fā)生了很 大的變化。人類對能源質(zhì)量也要求越來越高。電力是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國家建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點。電能的發(fā)、變、輸、配和用電，幾乎是在同一時刻完成，須隨時保持功率平衡。要滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展。因此，做好電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，就顯得十分重要。特別是建國以來，我國的電力事業(yè)已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、電力分配的日益復(fù)雜和用戶對電能的質(zhì)量的要求進(jìn)一步提高，電網(wǎng)自動化就顯得極為重要；而且近年來我國計算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展及自動化技術(shù) 的成熟，發(fā)展配電網(wǎng)調(diào)度與管理自動化已具備了條件。變電站在配電網(wǎng)中的地位十分重要，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行起著舉足輕重的作用。因此，變電站自動化幾十實現(xiàn)自動化的重要基礎(chǔ)之一，也是滿足現(xiàn)代化供用電的實時，可靠，安全和經(jīng)濟(jì)運行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動化 EMS 和 DMS 的基礎(chǔ)。 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，變電所對電力的生產(chǎn)和分配起到了舉足輕重的作用，它承擔(dān)著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的責(zé)任。它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。電氣主接線是發(fā)電廠和變電所 的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定，是變電所電氣部分投資大小的決定性因素。 一、 待設(shè)計變電所地位及作用 按照先行的原則，依據(jù)遠(yuǎn)期負(fù)荷發(fā)展，決定在 建平地區(qū) 興建 一座 中型 110kV變電所。該變電所建成后，主要對本 地 區(qū)用戶供電為主，尤其對本地區(qū)大用戶進(jìn)行供電。改善提高供電水平。同時和其他地區(qū)變電所聯(lián)成環(huán)網(wǎng)，提高了本地供電質(zhì)量和可靠性。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 圖 待建變電所總體圖 上圖為待建變電所總體圖，圖中的出線是此次設(shè)計的變電所在建平地區(qū)的主要用電戶，其 中，火車站、縣政府、縣醫(yī)院、縣公安局和縣中心市場總共 10 回出線， 5 回備用；縣重點高中、縣第二高級中學(xué)、縣實驗高中、縣中心小學(xué)、商業(yè)城、國際酒店、興隆理石加工廠和其他散戶均為單回出線。 二、 變電站的選址 對于電網(wǎng)，無論是城網(wǎng)還是農(nóng)網(wǎng)，一般均將高壓變壓器建于城郊區(qū)，如北京（ 500kV）、上海（ 500kV）、西安（ 330kV）和南京（ 220kV）等城市，均在城市外圍建立了外環(huán)網(wǎng)。隨后逐級降壓深入市區(qū)，向用戶供電。各級變電站選址的基本原則是： ? 盡量接近該變電站的供電中心，以節(jié)省線路投資和供電損耗。 ? 交通方便，便于設(shè) 備運輸和檢修、值班等。 ? 具有進(jìn)出線路走廊位置，靠近規(guī)劃的變電站已有高壓線路。 ? 對周圍環(huán)境影響小，如遠(yuǎn)離通信塔、機(jī)場、軍用倉庫、電視臺、危險品貯藏地、油庫等。 ? 征用土地困難小。 課題來源及設(shè)計背景 一、 課題來源 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是“ 建平 變電所電 氣部分 設(shè)計”，它來源于生產(chǎn)實踐，與北 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 生產(chǎn)實際密切結(jié)合。 二、 課題設(shè)計背景 本次設(shè)計的“建平變電所”位于建平縣。 遼寧省建平縣歷史悠久。被歷史學(xué)家稱為“中華文明的新曙光”，被美、英、日、印等國學(xué)者稱之為“世界性發(fā)現(xiàn)”的“紅山文化”就誕生在這里。在此出土的女神頭像被譽(yù)為“東 方維納斯”。境內(nèi)還存有戰(zhàn)國時期的燕長城、金代古塔、遼代古城，使建平縣充滿了古文化的深邃魅力。 建平縣地理位置優(yōu)越。位于中國遼寧西部，東靠錦州、沈陽，西通承德、北京，北鄰赤峰，南接山海關(guān)，地處遼寧、河北、內(nèi)蒙古三省（區(qū)）交匯處。 一、建平地形山脈 建平縣屬遼西山地丘陵區(qū)，山區(qū)面積占 %，丘陵面積占 %，平川面積占 %，可謂“六山一水三分田”。境內(nèi)群山起伏，溝壑縱橫。努魯爾虎山脈橫貫中部，自東北延伸西南，將全縣分成南北兩個不同的自然區(qū)，中部地勢較高，是老哈河與大凌河的分水嶺。 二、建平氣候特點 建平縣屬北溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)，盡管東南部受海洋暖濕空氣影響，但由于北部蒙古高原的干燥冷空氣經(jīng)常侵入，形成了半干旱半濕潤易旱地區(qū)。全縣處于海洋性季風(fēng)氣候向大陸性氣候過渡的區(qū)域內(nèi) ,屬半濕潤、半干旱季風(fēng)型大陸性氣候。雨熱同季，全年平均氣溫 ℃，最高氣溫 37℃，最低氣溫 ℃ ,年均日照時數(shù) 2850～ 2950小時。年降水量平均 ，多集中在 68月份 ,無霜期 120～155 天。春秋兩季多風(fēng)易旱，風(fēng)力一般 2～ 3 級，冬季盛行西北風(fēng)，風(fēng)力較強(qiáng)。 三、建平的自然資源 建平縣境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，地下礦產(chǎn)資源現(xiàn) 已探明和發(fā)現(xiàn) 55 種，其中金屬礦產(chǎn) 27 種，非金屬礦產(chǎn) 28 種，金屬礦產(chǎn)主要有鐵、金、錳、鈮等，非金屬礦產(chǎn)主要有玄武巖、珍珠巖、白云石、膨潤土、集塊巖、石灰石、煤炭等。尤其是膨潤土，現(xiàn)已探明的膨潤土儲量為 億噸，居世界首位，被譽(yù)為“中國膨潤土之鄉(xiāng)”。 建平縣的農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)資源也非常的豐富，名優(yōu)土特產(chǎn)品品種繁多，開發(fā)的潛力巨大。全縣有天然和人工草場面積 190 萬畝。隨著“退耕還林、還草”項目的落實，畜牧業(yè)還將會有更大的發(fā)展空間。 此次設(shè)計的建平變電所就分別向縣內(nèi)有規(guī)模較大的興隆理石加工廠、商業(yè)城、國際酒店等商業(yè)場 所供電。教育方面的 3 所高級中學(xué)，分別是縣重點高中、縣實驗高中和縣第二高級中學(xué)，它們的供電也是由建平變電所承擔(dān)。此外，縣政府、縣醫(yī)院、縣公安局、縣中心市場以及火車站等也都在建平變電所的供電范圍中。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2章 變電站負(fù)荷計算和無功補(bǔ)償計算 變電站的負(fù)荷計算 一、 負(fù)荷計算的目的 變電所進(jìn)行電力設(shè)計的基本原始資料是根據(jù)各用電負(fù)荷所提供，但往往這些統(tǒng)計是不齊全的，所以在設(shè)計時必須考慮 5 到 10 年的負(fù)荷增長情況并如何根據(jù)這些資料正確估計變電所所需要的電力、電量是一個非常重要的問題。負(fù)荷計算直接影響著變壓器的選擇，計算負(fù)荷是 根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的容量確定的，預(yù)期不便的最大假想負(fù)荷。這個負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇變電所電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面，母線的選擇，變壓器容量，斷路器，隔離開關(guān)，互感器額定參數(shù)的依據(jù)。二、 負(fù)荷統(tǒng)計 因為此次設(shè)計的建平變電所是要對建平這一地區(qū)的主要用戶供電的，所以在進(jìn)行變電所的設(shè)計之前，就要對變電所供電范圍內(nèi)的主要用戶及其用電負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計，從而將用戶進(jìn)行負(fù)荷分類，便于在設(shè)計電氣主接線時考慮是否要對哪些用戶給予雙回進(jìn)線或單回進(jìn)線。 建平變電所 （ 110kV/10kV） 供電范圍負(fù)荷統(tǒng)計，如下表 21 和表 22： 表 用電負(fù)荷統(tǒng)計（單位：千瓦） 用電單位 負(fù)荷統(tǒng)計（ kW） 負(fù)荷類別 火車站 2500 1 縣政府 900 1 縣醫(yī)院 750 1 縣公安局 850 1 縣中心市場 1000 1 縣重點高中 800 2 縣第二高級中學(xué) 800 2 縣實驗高中 800 2 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 續(xù) 縣中心小學(xué) 400 2 商業(yè)城 2500 2 國際酒店 3000 2 興隆理石加工廠 20210 2 其他散戶 5000 3 合計 39300 表 負(fù)荷性質(zhì)分析表 負(fù)荷等級 負(fù)荷量（ kW） 占總負(fù)荷百分比（ %） 1 6000 3 33300 三、 具體的負(fù)荷計算 通過以前學(xué)習(xí)的知識，我們知道計算負(fù)荷有多種方法，包括需要系數(shù)法、 AB法、二項式法等。在本次的變電站設(shè)計中，采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算。根據(jù)需要系數(shù)法的計算步驟： （ 1） 首先，我們算出各組用電設(shè)備的總額定容量。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 （ 2） 其次，查出各組用電設(shè)備相應(yīng)的需要系數(shù) 及對應(yīng)的功率因數(shù) 。則 （ 21） 于是， （ 22） 在上式中，需要系數(shù) 的取值問題，由于火車站、醫(yī)院、政府和學(xué)校等均屬 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 于公共設(shè)施范疇，所以 取 ，而最后一個其他用戶中，大部分屬于住宅用電，且住宅用戶大于 200，故 取值為 ；功率因數(shù) 為 ；將這些數(shù)據(jù)代入上式中，經(jīng)過計算可以得到有功功率： ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； 根據(jù)功率因數(shù) ，經(jīng)過計算，可以得到 ，這樣就有無功功率： ； ； ； ； ； ； ； ； ； 于是， （ 3） 計算總負(fù)荷時，需要在各組用電負(fù)荷處乘以同期系數(shù) 。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 有功功率 （ 23） 無功功率 （ 24） 視在功率 （ 25） 自然功率因數(shù) （ 26） 式中，同期系數(shù) 取 , 代入上式中，可以得到 有功功率 無功功率 視在功率 自然功率因數(shù) 電力系統(tǒng)中的無功功率就是要使系統(tǒng)中無功電源所發(fā)出 的無功功率與系統(tǒng)的無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗相平衡；按系統(tǒng)供電負(fù)荷的功率因數(shù) 達(dá)到 考慮無功功率平衡。 變電站所供負(fù)荷總數(shù)是： 變電站所供一類負(fù)荷總數(shù)是： 變電站所供二類負(fù)荷總數(shù)是： 一類負(fù)荷在總負(fù)荷中的比例為： 二類負(fù)荷在總負(fù)荷中的比例為： 變電 站無功補(bǔ)償計算 一、 無功補(bǔ)償?shù)哪康? 無功補(bǔ)償?shù)哪康氖窍到y(tǒng)功率因數(shù)低，降低了發(fā)電機(jī)和變壓器的出力，增加了輸電線路的損耗和電壓損失。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不低于 （本次變電站設(shè)計要求功率因數(shù)不低于 ），因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。 二、 改善功率因數(shù)的有效途徑 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 （ 1） 提高自然功率因數(shù)：合理的選擇和使用電氣設(shè)備，減少用電設(shè)備本身所吸收的無功功率，即提高自然功率因數(shù)是改善功率因數(shù)的基本措施。 （ 2） 采取人工補(bǔ)償方法提高功 率因數(shù)：采用 無功功率補(bǔ)償裝置在供電系統(tǒng)中所承擔(dān)的作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波增大等諸多因素。 目前，提高功率因數(shù)的常用辦法是裝設(shè)電容器補(bǔ)償無功。 三、 無功補(bǔ)償?shù)挠嬎? 補(bǔ)償容量可以按下式確定： （ 27） 式中， —— 補(bǔ)償前的功率因數(shù) 對應(yīng)的正切值， ； —— 補(bǔ)償后的功率因數(shù) 對應(yīng)的正切值 ； —— 考慮到提高自然功率因數(shù)的可能，使補(bǔ)償裝置容量能夠減少的系數(shù)，可取 ~，本次取 ； —— 設(shè)計時求得的計算負(fù)荷，單位為 kW。 又因為， 因此選擇 2 組型號為 BFMHD112400+48003W 的電容器，其參數(shù)見表 ： 表 BFMHD112400+48003W技術(shù)參數(shù)表 產(chǎn)品型號 額定電壓（ kV） 額定容量（ kVar） 外形尺寸（ mm） 安裝尺寸（ mm） 重量 T 長（ L） 寬（ W） 箱體高度（ h） 總高（ H） BFMHD112400+48003W 11 720