【正文】 ther is 10kV. At the same time, choose the rational selection as to the main equipments in substation. This design chooses two main transformers. As to other equipments such as Circuit Breaker, Isolating switch, Current Transformer, Voltage Transformer, Reactive power pensation device, Protective Relay and so on are to be selected, designed, and configured in accordance with specific requirements. In order to make it reliable to operate, easy and simple to manipulate, economical, with the possibility of expansion and flexibility of changing its operation. As to make it more actual and practical significant. Key words： 35kV； Variable electrical appliances。 breaker。 isolation switch。 current transformer。 voltage transformer 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 3 頁 引言 電能是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量儲(chǔ)存的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時(shí)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，這是世界電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律，因此，做好電力規(guī)劃，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。 變電所作為 變電站 作為 電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。 對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)勢(shì)在必行，合理的變電所不僅能充分地滿足當(dāng)?shù)氐墓╇娦枨?，還能有效地減少投資和資源 浪費(fèi)。 本次設(shè)計(jì)根據(jù)一般變電所設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，主變選擇，主接線選擇，短路電流計(jì)算，設(shè)備選擇和校驗(yàn)，繼電保護(hù)，防雷措施等幾大塊。并依據(jù)相關(guān)規(guī)定和章程設(shè)計(jì)其中個(gè)個(gè)步驟，所以能滿足一般變電所的需求。 根據(jù)我國變電所目前現(xiàn)有電氣設(shè)備狀況以及今后發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)選用新型號(hào)、低損耗、低噪聲的電力變壓器及性能好、時(shí)間長、免維護(hù)的 SF6斷路器及高壓開關(guān)柜。為此新的設(shè)備選擇也在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。 由于時(shí)間倉促和自身知識(shí)的局限，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中難免有遺漏和錯(cuò)誤之處，望讀者予以批評(píng)指正。 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 4 頁 1 原始資料 電力系統(tǒng)接線圖 待設(shè)計(jì)變電所進(jìn)線如圖 1 所示： 圖 變電所進(jìn)線示意圖 系統(tǒng)情況 待設(shè)計(jì)變電所通過一條架空線路由正西方向 5km 處的一座 110kV 變電所 A送電，回路最大傳輸功率不大于 ， A變電所系統(tǒng)容量為 3000MW。西北方向 20km處一座 35kV變電所 B通過一條架空出線與待設(shè)計(jì)變電所聯(lián)系，平時(shí)本所與 B變電所有少量功率交換。本所投運(yùn)后功率因數(shù)要求到達(dá) 。變電所為 60m 50m 的長方形。 10kV 負(fù) 荷情況 10kV 負(fù)荷情況如表 1 所示。 待設(shè)計(jì)變電所A 變電所 B 變電所5 km 20 km太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 5 頁 表 10kV負(fù)荷分布情況 負(fù)荷名稱 最大負(fù)荷 （ kW） 回路數(shù) 供電方式 功率因數(shù) 視在功率 （ kVA） 選煤廠配 1出線 1500 1 架空 選煤廠配 2出線 800 1 架空 基地配電室出線 800 1 架空 二院出線 1000 1 架空 電廠小三區(qū)配出線 1500 1 架空 瓦斯庫出線 1200 1 架空 電容器回路 2 10kV 側(cè)負(fù)荷同時(shí)率： ； 10kV 側(cè) 最小負(fù)荷是最大負(fù)荷的 45％；最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 T=4800H，電價(jià)為 元 /kWh。 本地區(qū)氣象條件 最高氣溫 C??? 41max? ；最低氣溫 C??? 12min? ；年平均氣溫 Cavy ??? ? ；最熱月平均最高溫度 Cavm ??? 26? 。 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 6 頁 2 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 負(fù)荷分析 根據(jù)用電的重要性和突然中斷供電造成的損失程度可以將負(fù)荷分為以下三類： 1 一類負(fù)荷 一類負(fù)荷 ，又稱為一級(jí)負(fù)荷，是指突然中斷供電將造成人身傷亡或引起對(duì)周圍環(huán)境的嚴(yán)重污染，造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。如重要大型設(shè)備損失、重要產(chǎn)品或重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂且需要長時(shí)間才能恢復(fù)、造成社會(huì)秩序嚴(yán)重混亂或產(chǎn)生政治上的重大影響、重要的交通和通訊樞紐中斷、國際社交場所沒有照明等。 2 二類負(fù)荷 二類負(fù)荷，又稱為二級(jí)負(fù)荷，是指突然中斷供電會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的較大損失。如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報(bào)廢或減產(chǎn)、連續(xù)生產(chǎn)過程需要較長時(shí)間才能恢復(fù)、造成社會(huì)秩序混亂、在政治上產(chǎn)生較大影響、交通和通訊樞紐以及城 市供水中斷、廣播電視、商貿(mào)中心被迫停止運(yùn)營等。 3 三類負(fù)荷 三類負(fù)荷，又稱為三級(jí)負(fù)荷，是指不屬于以上一類和二類負(fù)荷的其他用電負(fù)荷。對(duì)于這類負(fù)荷，供電所所造成的損失不大或不會(huì)直接造成損失。 用電負(fù)荷的分類，其主要目的是確定供電工程設(shè)計(jì)和建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，保證建成投入運(yùn)行工程供電的可靠性，能滿足生產(chǎn)或社會(huì)安定的需要。對(duì)于一級(jí)負(fù)荷的用電設(shè)備，應(yīng)有兩個(gè)及以上的獨(dú)立電源供電，并輔之一其他必要的非電保安設(shè)施。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電，但當(dāng)兩回線路有困難時(shí)（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無特 殊要求，允許較長時(shí)間停電，可用單回線路供電。這次設(shè)計(jì)的變電所所帶的負(fù)荷均為三級(jí)負(fù)荷，因此可以用單回線路供電。 負(fù)荷計(jì)算 10kV 側(cè)的負(fù)荷計(jì)算 ??P +++1++= 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 7 頁 ??Q + + +1 + + = MMVAQPS )()( 2222 ?????? ? ? 功率因數(shù) cos? = 無功補(bǔ)償 無功補(bǔ)償概述 電力系統(tǒng)中有許多根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備，如變壓器、電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)爐等。都是依靠磁場來傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負(fù)載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)約占全部負(fù)荷的 50%以上。電力系統(tǒng)中的無功功率很大，必須有足夠的無功電源，才能維持一定的電壓水平，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。 電力系統(tǒng)中的無功 電源由三部分組成： 1 發(fā)電機(jī)可能發(fā)出的無功功率（一般為有功功率的 40%～ 50%）。 2 無功功率補(bǔ)償裝置（并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機(jī)）輸出無功功率。 3 110kV 及以上電壓線路的充電功率。 電力系統(tǒng)中如無功功率小，將引起供電電網(wǎng)的電壓降低。電壓低于額定電壓值時(shí)，將使發(fā)電、送電、變電設(shè)備均不能達(dá)到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導(dǎo)致電網(wǎng)震蕩而解列，造成大面積停電，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。電壓下降到額定電壓值的 60%～ 70%時(shí)，用戶的電動(dòng)機(jī)將不能啟動(dòng)甚至造成燒毀。所以進(jìn)行無功補(bǔ)償是非常有必要的 。 無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 補(bǔ)償前 cos 1? =，求補(bǔ)償后達(dá)到 。因此可以如下計(jì)算： 設(shè)需要補(bǔ)償 XMva 的無功 則 cos 2? =??39。39。SP 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 8 頁 =22 ）（ X?? = （ 2１ ） 解得 X= 無功補(bǔ)償裝置 無功補(bǔ)償裝置分為串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置兩大類。并聯(lián)補(bǔ)償裝置又可分為同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、靜補(bǔ)裝置等幾大類。 同期調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)磁時(shí)運(yùn)行，它向系統(tǒng)提供可無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強(qiáng)勵(lì)補(bǔ)償容性無功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國經(jīng)常在樞紐變電所安裝同步調(diào)相機(jī)，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 靜止補(bǔ)償器有電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)電壓需要，向電網(wǎng)提供快速無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性 的無功，降低電壓波動(dòng)和波形畸變率，全面提高電壓質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工頻過電壓的功能。其運(yùn)行維護(hù)簡單，功耗小，能做到分相補(bǔ)償，對(duì)沖擊負(fù)荷也有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。既可集中安裝，又可分散裝設(shè)來接地供應(yīng)無功功率，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小。 綜合比較以上三種無功補(bǔ)償裝置后，選擇 靜止無功補(bǔ)償裝置 作為無功補(bǔ)償裝置，并且采用集中補(bǔ)償?shù)姆绞健? 選擇山東米諾電力科技有限公司生產(chǎn)的 MNG— 2021/ 型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置 及諧波治理成套裝置，經(jīng)隔離開關(guān)固定接于母線。額定容量 2021KVA，額定電壓 ，在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，還能抑制 3 次與 5 次諧波。 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 9 頁 3 主變壓器與所用變壓器的選擇 規(guī)程中的有關(guān)變電所主變壓器選擇的規(guī)定 1 主變?nèi)萘亢团_(tái)數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 SDJ161— 85 有關(guān)規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)決定進(jìn)行。凡有兩臺(tái)及以上主變的變電所，其中一臺(tái)事故停運(yùn)后，其余主變的容量應(yīng)保證供應(yīng)該所全部負(fù)荷的 70%，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。若變電所所有其他能源可 保證在主變停運(yùn)后用戶的一級(jí)負(fù)荷，則可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。 2 與電力系統(tǒng)連接的 220~330kV變壓器，若不受運(yùn)輸條件限制，應(yīng)選用三相變壓器。 3 根據(jù)電力負(fù)荷的發(fā)展及潮流的變化，結(jié)合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)繼電保護(hù)、對(duì)通信線路的影響、調(diào)壓和設(shè)備制造等條件允許時(shí)，應(yīng)采用自耦變壓器。 4 在 220~330kV具有三種電壓的變電所中，若通過主變各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器額定容量的 15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，均宜采用三繞組變壓器。 5 主變調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)符合《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 SDJ161 的有關(guān)規(guī)定。 主變臺(tái)數(shù)的確定 為保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變，但一般不超過兩臺(tái)主變。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變。對(duì)大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)安裝 2~4 臺(tái)主變。 本次設(shè)計(jì)的變電所沒有一級(jí)負(fù)荷，所以采用兩臺(tái)主變。 主變?nèi)萘康拇_定 根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二章《供配電系統(tǒng)》中 35KV主變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇的規(guī)定：一般采用三相變壓器，其容量可按投入運(yùn)行后 5~10 年的預(yù)期負(fù)荷選擇，至少要留有 15%~25%的容量。當(dāng)變電所裝 設(shè)兩臺(tái)及以上主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 10 頁 應(yīng)按照其中任一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，其余容量至少能保證所供一級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的60~75%。 由 的負(fù)荷計(jì)算得知 10kV側(cè)的負(fù)荷總量為 。 考慮 20%到裕量， ?? 39。S S/=（ 31） ?39。S = 0K ?39。S （ 32） 式中 0K — 負(fù)荷同時(shí)系數(shù) 帶入 0K = 得 ?39。S =。 對(duì)于兩臺(tái)變壓器的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定： eS =?39。S =*= 總安裝容量為 2*（ ?39。S ） =?39。S 所以應(yīng)選容量為 6300kVA 的變壓器。 主變形式的選擇 主變一般采用三相變壓器，若因制造和運(yùn)輸條件限制，在 220kV 的變電所中，可采用單相變壓器組。當(dāng)今社會(huì)科技日新月異，制造運(yùn)輸以不成問題，因此采用三相變壓器。 在關(guān)于繞組上，只有 220~330kV 具有三種電壓的變電所中，若通過主