【正文】 例如：交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂。 三級負荷為一般電力負荷，所有不屬于上述一、二級負荷者均屬第三級負荷，該級負荷對供電回路無特殊要求。 負荷計算的內容和目的（1） 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或導體的依據(jù)。（2） 尖峰電流指單臺或多臺用電設備持續(xù)1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應考慮啟動電流的非周期分量。（3） 平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。 各車間電力負荷計算根據(jù)所給資料中全廠各車間負荷情況求出各車間電力計算負荷，按照需要系數(shù)法及以下計算公式[1]：有功功率 視在功率 無功功率 計算電流： 工廠車間負荷計算表編號車間名稱設備容量（kW）需要系數(shù)Kdcosφtanφ計算負荷P30/kWQ30/kvarS30/kWAI30/A1高爐練鋼車間450013502高爐練鐵車間460032203初軋車間4550273039004大型車間5000250050005中型車間3000120024006中板車間34001530204025507管材車間35002625231535008機修車間330099019809鍋爐房15121510化驗、辦公50304050合計取， 工廠轉供110kV高壓負荷計算工廠序號工廠名稱設備容量（kW）需要系數(shù)Kdcosφ計算負荷P30/kWQ30/kvarS30/kWA1石油機械制造廠35001575 2橡膠廠40002000合計取， 無功功率補償計算，而供電部門要求該廠110kV進線側在最大負荷時?？紤]到變壓器的無功功率損耗遠遠大于有功功率損耗，因此，在變壓器的10kV側進行無功功率補償時，現(xiàn)設cosφ=。，低壓側須裝設的并聯(lián)電容器容量為 取 因此電容器的個數(shù)由于電容器是單相的，n應取為3的倍數(shù)，以便三相均衡分配，取135正好。無功補償后，變電所低壓側的計算負荷[1]： 變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側計算負荷為： 補償后的功率因數(shù)為 補償后的功率因數(shù)符合要求。 工廠年耗電量的計算工廠的年耗電量較精準的計算，可利用利用工廠的有功和無功計算負荷。 取，可得年有功電能消耗量：年無功電能消耗量：3 變電所主變壓器的選擇 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇據(jù)資料分析以及線路來看，為保障對Ⅰ、Ⅱ類負荷的需要，以及擴建的可能性，至少需要安裝兩臺主變以提高對負荷供電的可靠性，以便當其中一臺主變故障或者檢修時。故本設計選取兩臺主變。 變電所主變壓器容量的選擇裝有兩臺主變壓器的變電所，任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷S30的大約60%至70%的需要，即 同時每臺變壓器容量不應該小于全部一、二級負荷之和S（I+II），即 為了工廠發(fā)展的需要以及通過查表，確定每臺主變的裝機容量為：25MVA總裝機容量為225MVA=50MVA?？紤]周圍環(huán)境溫度的影響,主變的實際容量為：即每臺主變容量選取25MVA滿足要求。 主變壓器型式的選擇電力系統(tǒng)中大多數(shù)為三相變壓器，三相變壓器較之于同容量的單相變壓器組，其金屬材料少20%~25%，運行電能損耗少12%~15%，并且占地面積少，而工廠變電所通常都采用三相電力變壓器，因此考慮優(yōu)先采用。本變電所設在城郊附近，不受運輸條件限制，所以采用三相變壓器。 繞組的確定 該變電所的設計兩個電壓等級（110kV和10kV），且自耦變壓器一般用在220kV以上的變電所中，所以這里選擇雙繞組變壓器。 繞組接線方式的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓的連接方式相位一致，否則不能并聯(lián)運行。我國110kV及以上變壓器繞組都選用Y連接，35kV及以下電壓，繞組都選擇△連接方式，所以該變電站的兩臺主變，高壓側（110kV）采用Y連接，低壓側(10kV)采用△連接方式。 根據(jù)110kV變電所設計指導，以上選擇符合系統(tǒng)對變電所的技術要求，兩臺相同的變壓器同時投入時，可選擇型號為SF925000/110的主變，技術參數(shù)如下[1]： 主變壓器的技術參數(shù)型號高壓低壓空載電流空載損耗負載電流阻抗電壓連接組別SF925000/110110177。2%10．510．5Yn,d114 變電所主接線的設計 主接線設計原則與要求變配電所的主接線，應根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟等要求[3]。 安全性(1) 在高壓斷路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設高壓隔離開關。(2) 在低壓斷路器的電源側及可能反饋的另一側，必須裝設低壓刀開關。(3) 在裝設高壓熔斷器負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔離開關。(4) 35kV及以上的線路末端，應裝設與隔離開關關聯(lián)鎖的接地刀閘。(5) 變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設避雷器，宜與電壓互感器共用一組隔離開關。接于變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設隔離開關。 可靠性(1) 變電所的主接線方案，必須與其負荷級別相適應。對一級負荷，應由兩個電源供電。對二級負荷，應由兩回路或者一回6kV及以上專用架空線路或電纜供電；其中采用電纜供電時，應采用兩根電纜組成的線路，且每根電纜應能承受100%的二級負荷。(2) 變電所的非專用電源進線側，應裝設帶短路保護的斷路器或負荷開關（串熔斷器）。當雙電源供多個變電所時，宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式。(3) 對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變電所采用放射性高壓配電，以確保供電可靠性，但對輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。(4) 變電所低壓側的總開關，宜采用低壓斷路器。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和低壓母線分段開關，均應采用低壓斷路器。 靈活性(1) 變配電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線。(2) 35kV及其以上電源進線為雙回路時，宜采用橋形接線或線路變壓器組接線。(3) 需帶負荷切換主變壓器的變電所，高壓側應裝設高壓斷路器或高壓負荷開關。(4) 主接線方案應與主變壓器經(jīng)濟運行的要求相適應。(5) 主接線方案應考慮到今后可能的擴展。 經(jīng)濟性（1） 主接線方案在滿足運行要求的前提下，應力求簡單，變電所高壓側宜采用且斷路器較少或不用斷路器的接線。（2） 變配電所的電氣設備應選用技術先進、經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品，不得選用國家明令淘汰的產(chǎn)品。（3） 中小型工廠變電所一般采用高壓少油斷路器；在需頻繁操作的場合，則應采用真空斷路器或SF6斷路器。（4） 工廠的電源進線上應裝設專用的計量柜，其中的電流、電壓互感器只供計費的電度表用。（5） 應考慮無功功率的人工補償，是最大負荷時功率因數(shù)達到規(guī)定的要求。本次設計題目為XD鋁合金廠110kV降壓變電所的電氣設計。其電壓等級為110kV/10kV，系統(tǒng)情況為：系統(tǒng)經(jīng)雙回路給變電所供電；取為100MW，；系統(tǒng)110kV母線電壓滿足常調壓要求。負荷主要為一、二級負，所以選用兩臺雙繞組變壓器并聯(lián)運行。 電氣主接線確定 電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電站具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線較多時（一般超出4回），為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。本次所設計的變電所110kV進出線有4回，10kV出線有12回?，F(xiàn)在分別對110kV、10kV側接線方式進行選擇。 一、110kV側 110kV側進出線4回，選用以下幾種方案：方案一：單母線接線[3]，其中供電電源高壓進線回路。母線即可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一一個電源獲得電能。各出線回路輸送功率不一定相等，應盡可能使負荷均衡地分配于母線上，以減少功率在母線上的傳輸。這種接線的特點是電源和供電線路都連接在統(tǒng)一組母線上。為了便于投入或切除任何一條進、出線，在每條引線上都裝有可以在各種運行況下開斷或接通電路的斷路器（如圖中的QFQF2等）。當需要檢修斷路器而又有保證其它線路正常供電時，為此，又在每個斷路器的兩側裝設隔離開關。它的作用只是保證檢修短路器時和其它帶電部分隔離，而不能用來切除電路中的電流。從圖可以看出，如不設置隔離開關QS21和QS22，在檢修短路器QF2時必須使母線完全停電，這顯然是不合理的。單母線接線的優(yōu)點是：接線簡單清晰、操作方便、設備少、經(jīng)濟性好；隔離開關僅在檢修設備時作隔離電壓用，不擔任其它任何操作，使誤操作的可能性減少；此外，投資少、母線便于向兩端延伸，便于擴建。而缺點是：不夠靈活可靠，任意元件的故障或檢修，均需使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時各部回路仍需短時停電，再用隔離開關將母線分開后才能恢復到非故障段的供電。 QF1圖 QF2QS22 QS21 方案二：雙母線接線，其中一組為工作母線，一組為備用母線，并通過母線聯(lián)路斷路器并聯(lián)運行，電源與負荷平均分配在兩組母線上，由于母線繼電保護的要求，一般某一回路母線連接的方式運行。在進行倒閘操作時應注意，隔離開關的操作原則是：在等電位下操作應先通后斷。如檢修工作母線時其操作步驟是：先合上母線斷路器QF0兩側的隔離開關，再合上QF0，向備用線充電，這時兩組母線等到電位。為保證不中斷供電，應先接通備用母線上的隔離開關，再斷開工作母線上隔離開關。完成母線轉換后，再斷開母聯(lián)斷路器QF0及其兩側的隔離開關，即可對原工作母線進行檢修。優(yōu)點：①供電可靠，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷,一組母線故障后，能迅速恢復供電，檢修任一回路的母線隔離開關,只停該回路。②調度靈活，各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要；③擴建方便，向雙母線的左右任何一個方向擴建,均不影響兩組母線單位電源和負荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置，以至接線不同的母線短時不會如單母線分段那樣導致出線交叉跨越。④便于實驗，當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。缺點：①增加一組母線和使每回路就需要加一組母線隔離開關；②當母線故障或檢修是隔離開關作為倒換操作電器,容易誤操作。為了避免隔離開關誤操作,需要隔離開關和短路器之間裝設連鎖裝置。QF2IIWBIWBQS01QS02QF0QS22 QS23QS21 雙母線接線 方案三：單母線分段接線，可以提高供電可靠性和靈活性。對重要的用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段路由器將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電；而兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，亦可用隔離開關分段，任一段母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關，完好段即可恢復供電。單母線接線的缺點可以通過分段辦法來加以克服，如圖所示。當在母線的中間裝設一個斷路器QF0后，即把母線分為兩段，這樣對重要用戶可以由分別接在兩段母線上的兩條線路供電，當任一段母線故障時，都不至于使重要用戶全部停電。另外，對兩段母線可以分別進行清掃和檢修可以少對用戶停電。由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟、方便等基本優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，固這種接線一直被廣泛應用。特別對中小型發(fā)電廠以及出線數(shù)目不多的35~220kV級的變電所，這種接線方式采用較多。 I段 單母線分段接線 QF1QF0QS01 Ⅱ段QS13 QS11QF2QS02對比以上三種方案，在本站設計中，由于110kV側進出線4回，出現(xiàn)故障的概率很低，能夠保證高壓側的供電可靠性。而且從操作簡便性和投資節(jié)約性的角度來考慮，宜采用單母線分段接線運行方式。 二、10kV側　10kV側出線12回，大部