【正文】 ............................................................43致 謝 ............................................................44參 考 文 獻(xiàn) .......................................................45 第一部分 說(shuō)明書(shū)第 1 章 任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目：平遠(yuǎn)二次變電所電氣工程（部分）設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原始資料：(1)待設(shè)計(jì)變電所為造紙廠專(zhuān)變電所，電壓等級(jí)為 60/10kv，60 kv 側(cè)有兩回進(jìn)線，兩回轉(zhuǎn)供線，10kv 側(cè)有配出線段 14 回。(2)所處地區(qū)地勢(shì)平坦，海拔高度為 100m，交通方便，周?chē)諝鉄o(wú)污染，最高氣溫40℃，最低氣溫25℃，年平均氣溫 10℃。(3)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖所示：10kv 側(cè)負(fù)荷表待設(shè)計(jì)變電所3*100MWcosф=xd 〃 =3*120MVAUd%=940km50km60kv40km20km33km15km45km2*50MWcosф=xd 〃 =2*63MVAUd%=序號(hào) 負(fù)荷名稱(chēng)遠(yuǎn)期最大負(fù)荷（kw）功率因數(shù) Tmax重要負(fù)荷所占比例回路數(shù)出線方式1 污水處理 站 4100 6500 70 2 架空線2 市政所 3800 6000 70 2 架空線3 電瓷廠 3000 5000 10 2 架空線4 砂輪廠 2600 4500 15 2 架空線5 汽車(chē)廠 1400 7000 50 2 架空線6 挖掘機(jī)廠 1300 3000 50 1 架空線7 供電所 1 5000 7000 50 1 架空線8 供電所 2 5000 7000 50 1 架空線9 學(xué)校 1100 1500 20 1 架空線 其他條件：(1)線損率取 5%。(2)負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)取 。(3)有負(fù)荷率取 ；無(wú)功負(fù)荷率取 。(4)要求變電所的平均功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)? 以上。 設(shè)計(jì)工作任務(wù)：(1)分析設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給定的基本條件。(2)選擇本變電所的主變壓器（確定變壓器的型式、臺(tái)數(shù)、容量、變壓比） 。(3)選擇本變電所的電氣主接線。(4)短路電流計(jì)算。(5)選擇電氣設(shè)備（母線、高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補(bǔ)償電容器） 。(6)配電裝置設(shè)計(jì)。(7)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置規(guī)劃設(shè)計(jì)。(8)過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)成品：(1)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一份。(3)變電所電氣主接線圖一張。(4)屋外配電裝置平面一張。(5)屋外配電裝置斷面圖一張（畫(huà)兩個(gè)斷面） 。(6)屋外防雷保護(hù)圖一張。第 2 章 主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量的確定 主變臺(tái)數(shù)、容量的確定(1)變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。如只有一個(gè)電源或變電所，可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得備用電源，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。本次設(shè)計(jì)的東城變電所是60/10KV 降壓變電所。(2)變電所中，主變壓器一般采用三相式變壓器，其容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 510 年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇。裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)一臺(tái)斷開(kāi)時(shí)，其余主變壓器的容量至少能保證所供的全部一級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的 6075%，東城變電所主要是為工廠供電，重要負(fù)荷占總負(fù)荷的 60%，考慮線損 5%。(3)變電所中的主變壓器在系統(tǒng)調(diào)壓有要求時(shí)，一般采用有載調(diào)壓變壓器，對(duì)于新建的變電所，從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的觀點(diǎn)考慮，應(yīng)注意選用無(wú)載調(diào)壓變壓器。(4)變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有“Y”型和“△”型，高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來(lái)確定。(5)根據(jù)計(jì)算，確定變壓器型號(hào)為 SFL716000/63主要參數(shù)如下：高 壓：63177。2% 低 壓：空載損耗：P 0=（KW） ， 空載電流：I 0%=%；負(fù)載損耗：P k=117（KW） 阻抗電壓：U k%=9%；連接組標(biāo)號(hào)：Y/△—11本次設(shè)計(jì)的平遠(yuǎn)變電站采用 2 臺(tái)主變并列運(yùn)行的方式。 功率因數(shù)的補(bǔ)償及電容器的選擇 提高功率因數(shù)的意義在工業(yè)企業(yè)的電力用戶(hù)，絕大部分用電設(shè)備都具有電感性，需要從電力系統(tǒng)吸取無(wú)功功率，架空線路的功率因數(shù)均小于 1，特別是在空載情況下，功率因數(shù)會(huì)更低。用電設(shè)備功率因數(shù)降低之后，由于有功功率需要量保持不變，于是無(wú)功功率需要量增加，這將給電力系統(tǒng)帶來(lái)許多不良的后果。（1）增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗（2）使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量不能得到充分利用（3）功率因數(shù)過(guò)低，還將使線路的電壓損失增大，結(jié)果負(fù)荷端的電壓就要下甚至?xí)陀谠试S偏移值，從而嚴(yán)重影響異步電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行.所以必須在低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)補(bǔ)償電容器用以補(bǔ)償無(wú)功，提高功率因數(shù)。 電容器組總?cè)萘繎?yīng)按下列要求確定(1)并聯(lián)補(bǔ)償電容器組的總?cè)萘繎?yīng)滿(mǎn)足所需的無(wú)功功率補(bǔ)償值，其中串聯(lián)組數(shù)應(yīng)根據(jù)電力網(wǎng)和電容器的額定電壓確定。(2)串聯(lián)補(bǔ)償電容器組的容量應(yīng)滿(mǎn)足補(bǔ)償度的要求，其中并聯(lián)臺(tái)數(shù)應(yīng)按線路正常最大負(fù)荷電流選擇。并聯(lián)電容器組的基本接線分為星形和三角形兩種，當(dāng)單臺(tái)并聯(lián)電容器的額定電壓不能滿(mǎn)足電網(wǎng)正常工作電壓要求時(shí)，需由兩臺(tái)或多臺(tái)并聯(lián)電容器串接后達(dá)到電網(wǎng)政黨工作電壓的要求。為達(dá)到要求的補(bǔ)償容量，又需用若干臺(tái)并聯(lián)才能組成并聯(lián)電容器。(1)先并后串接線方式，該接線方式的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)一臺(tái)故障電容器由于熔斷器熔斷后退出運(yùn)行，對(duì)該相的容量變化和與故障電容器串整個(gè)退出運(yùn)對(duì)行，對(duì)該相的容量變化和與故障電容器并聯(lián)的電容器承受的工作電壓影響較小，同時(shí)熔斷器的選擇只需考慮與單臺(tái)電容器相配合，故工程中普遍采用。(2)先串后并接線方式，該接線方式的缺點(diǎn)為，當(dāng)一臺(tái)故障電容器由于熔斷器熔斷退出運(yùn)行后，對(duì)該相的容量變化和剩余串電容器的斷口絕緣水平應(yīng)等于電網(wǎng)的絕緣水平，致使熔斷器選擇不易，故工程中不采用該接線方式。由于電容器的額定電壓與工作電壓不同，實(shí)際補(bǔ)償?shù)膯闻_(tái)電容器容量：Q’e=Qe(U/Ue)2Q’e:：?jiǎn)闻_(tái)電容器實(shí)際補(bǔ)償容量Qe：電容器額定容量U：電容器實(shí)際工作電壓Ue：電容器額定電壓計(jì)算總臺(tái)數(shù)：N=Qe/Q’因?yàn)槭侨啵赃x擇電容器臺(tái)數(shù)為 3 臺(tái)的整數(shù)倍，平遠(yuǎn)變電所選取 72 臺(tái)。第三章、電氣主接線的選擇 設(shè)計(jì)原則(1)變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，回路數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿(mǎn)足運(yùn)行可靠，簡(jiǎn)單靈活，操作方便和節(jié)省投資等要求。(2)當(dāng)能滿(mǎn)足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少的接線，如橋形接線等。(3)60KV 和 10KV 配電裝置中，一般采用單母線分段或單母線接線。(4)當(dāng)?shù)貐^(qū)電力網(wǎng)或用戶(hù)不允許停電檢修線路斷路器時(shí)，采用單母線或分段單母線的 10 千伏配電裝置中，可設(shè)置旁路母線。 設(shè)計(jì)的基本要求 (1) 可靠性①應(yīng)重視國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其可靠性的定性分析。②主接線的可靠性包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。③主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度，采用可靠性高的電氣設(shè)備可以簡(jiǎn)化接線。④要考慮所設(shè)計(jì)的變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。(2) 靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：①調(diào)度要求，可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下，檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。②檢修要求，可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修且不致于影響對(duì)用戶(hù)的供電。(3) 經(jīng)濟(jì)性①投資省a、主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器等一次設(shè)備。b、要能使斷電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。c、要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器。d、如能滿(mǎn)足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求，110KV 及以下終端或分支變電所可采用簡(jiǎn)易電器。②占地面積小主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。③電能損失小經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的種類(lèi)、容量和數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。 一次接線兩種方案的比較接線方式 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn)單母線分段接線簡(jiǎn)單、清晰、操作方便、采用設(shè)備少，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置接線不夠靈活，當(dāng)母線與母線刀閘故障或檢修時(shí)，將造成整個(gè)配電裝置停電當(dāng)進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)，中斷該回路工作。單母線分段帶旁路用斷路器把母線分段后，對(duì)重要負(fù)荷可以從不同的母線引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源，具有供電可靠性。操作靈活，檢修出線斷路器時(shí)，對(duì)用戶(hù)不停電。 配電裝置復(fù)雜，接線復(fù)雜，運(yùn)行操作復(fù)雜。 分段斷路器用作旁路時(shí)，兩段母線并列運(yùn)行。但當(dāng)一段母線故障時(shí)，整套配電裝置停止工作，在拉開(kāi)分段刀閘時(shí)才能恢復(fù)工作。 斷路器與刀閘間的閉鎖關(guān)系復(fù)雜。 二次接線兩種方案的比較由于對(duì)用戶(hù)負(fù)荷的調(diào)查中，由于重要負(fù)荷所占比例較多，已按用戶(hù)要求雙回線供電，以保證其可靠性，10 千伏系統(tǒng)接線仍擬定單母線分段的接線方式。對(duì)單母線分段與單母線分段帶旁路的接線方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較接線方式 斷路器刀閘 CT PT 避雷器單母線分段 少 少 少 相同 相同單母線分段帶旁路 多 多 多 相同 相同 結(jié)論根據(jù)上述分析比較，本次設(shè)計(jì)變電所的一次側(cè)和二次側(cè)的主接線均采用單母線分段接線，二次側(cè)采用單母線分段接線雖然比采用單斷路器的雙母線接線供電可靠性低，但本次設(shè)計(jì)二次側(cè)可以用備用手車(chē)式斷路器代用，使線路停電的時(shí)間非常短。另外，龍灣變電所的所有重要負(fù)荷均采用雙回路供電?？梢?jiàn)，經(jīng)過(guò)以下措施，完全可以彌補(bǔ)單母線分段接線供電可靠性不高的缺陷，所以本次設(shè)計(jì)變電所的一次側(cè)和二次側(cè)的主接線均采用單母線分段接線。第四章、短路電流的計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的（1）電氣主接線的選擇（2）選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備，保證設(shè)備在正常運(yùn)行情況下，都能正常工作，保證安全可靠，而且在發(fā)生短路時(shí)保證不損壞。（3）選擇斷電保護(hù)裝置。 短路的基本類(lèi)型三相系統(tǒng)中短路的基本類(lèi)型有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路，其中三相短路是對(duì)稱(chēng)短路。為了檢驗(yàn)和選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，以及為了繼電保護(hù)的整定計(jì)算，常用下述短路電流值。Icj 短路電流的沖擊值，即短路電流最大瞬時(shí)值。I〞超瞬變或次暫態(tài)短路電流的有效值，即第一周期短路電流周期分量有效值。I∞ 穩(wěn)態(tài)短路電流有效值。 短路電流計(jì)算的基本假定（1）正常運(yùn)