【正文】 提高資源配置效率，保障國(guó)家能源安全的戰(zhàn)略舉措。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展嚴(yán)重滯后。當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展和建設(shè)任務(wù)比較繁重。建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的國(guó)家電網(wǎng)，必須堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃。用國(guó)家電網(wǎng)規(guī)劃指導(dǎo)區(qū)域、省級(jí)和城市電網(wǎng)規(guī)劃，用電網(wǎng)規(guī)劃引導(dǎo)電源分布，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、電源在同一規(guī)劃下協(xié)調(diào)發(fā)展，提高電力工業(yè)整體效益。必須堅(jiān)持實(shí)施集約化管理。充分利用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，在加強(qiáng)現(xiàn)有電網(wǎng)技術(shù)改造和升級(jí)的同時(shí)，以構(gòu)建特高壓電網(wǎng)為核心，加快各級(jí)電網(wǎng)建設(shè)，提高國(guó)家電網(wǎng)的輸配電能力和整體效率。必須大力推廣典型設(shè)計(jì)。典型設(shè)計(jì)是對(duì)以往電網(wǎng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和提高；是多快好省建設(shè)電網(wǎng)的必由之路；是全面貫徹落實(shí)黨的十六屆五中全會(huì)精神，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)，大力提高集成創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)。 合理設(shè)計(jì)變電站的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和先行官—電力工業(yè)，也隨之有了很大的發(fā)展。電力需求的大大增加，促使電力技術(shù)和電力工業(yè)進(jìn)一步向高電壓，大機(jī)組，大電網(wǎng)的方向發(fā)展。由于大電網(wǎng)的出現(xiàn)，世界各國(guó)電力工業(yè)發(fā)展和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明：電力系統(tǒng)愈大，調(diào)度運(yùn)行就愈能合理和優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)效益就愈好，應(yīng)變事故的能力就愈強(qiáng)。所以許多發(fā)達(dá)國(guó)家的電力系統(tǒng)都已聯(lián)合成統(tǒng)一的國(guó)家電力系統(tǒng)，甚至聯(lián)合成跨國(guó)電力系統(tǒng)[1]。 60kV變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電所設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為滿足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長(zhǎng)的需要，提高對(duì)用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長(zhǎng)需要，迫切要求增長(zhǎng)供電容量，擬新建66kV變電所。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(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(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。隨著變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢(shì)。 改革開放以來(lái)，全國(guó)的電力工業(yè)發(fā)展速度突飛猛進(jìn)，60kV變電所在全國(guó)電力系統(tǒng)中仍具有重要的地位。 變電站設(shè)計(jì)相關(guān)的原則和規(guī)范 開展60kv及以下輸配電工程典型設(shè)計(jì)的原則是：安全可靠、自主創(chuàng)新、技術(shù)先進(jìn)；標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、覆蓋面廣、提高效率；注重環(huán)保、節(jié)約資源、降低造價(jià)；努力做到統(tǒng)一性和可靠性、適應(yīng)性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。統(tǒng)一性：典型設(shè)計(jì)的基本方案統(tǒng)一，適用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，外部形象體現(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)文化特征?？煽啃裕焊鱾€(gè)模塊安全可靠，通過(guò)模塊拼接得到的技術(shù)方案安全可靠。適應(yīng)性：典型設(shè)計(jì)要綜合考慮不同地區(qū)的實(shí)際情況，要在公司系統(tǒng)中具有廣泛的適用性，并能在一定時(shí)間內(nèi)，對(duì)不同規(guī)模、不同形式、不同外部條件均能適用。先進(jìn)性：推廣應(yīng)用電網(wǎng)新技術(shù)，鼓勵(lì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新；典型設(shè)計(jì)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可比指標(biāo)先進(jìn)。經(jīng)濟(jì)性：綜合考慮工程初期投資與長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用，追求工程壽命期內(nèi)最佳的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。靈活性：典型設(shè)計(jì)模塊劃分合理，接口靈活，組合方案多樣，增減方便，便于調(diào)整概算，方便使用。 GB 50061—1997《60kv及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范》GB16434—1996《高壓架空送電線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污穢分級(jí)及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》GB1179—1999《圓線同心絞架空導(dǎo)線》DL/T 5092—1999《110~500kv架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》GB 5006092《3~110KV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》 第2章 10KV線路導(dǎo)線的選擇導(dǎo)線是架空線路的主要元件之一，在架空線路建設(shè)投資中占很大比重。銅導(dǎo)線雖然導(dǎo)電性能好，機(jī)械強(qiáng)度高，在抗氧化、抗腐蝕能力。但價(jià)格較為昂貴，經(jīng)濟(jì)性較差，所以不宜采用銅導(dǎo)線。鋁導(dǎo)線雖具有很好的導(dǎo)電性，價(jià)格低廉，但由于機(jī)械強(qiáng)度較差，大約為銅的一半，此外鋁易氧化，抗腐蝕性差，因此也不宜采用。架空線路要求有較高的機(jī)械性能，耐腐蝕和耐震性能，同時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)性，符合國(guó)家電線產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。因此本變電所的架空線路采用鋼芯鋁絞線，符號(hào)：LGJ—**，其中**為導(dǎo)線的標(biāo)稱截面（mm2）。導(dǎo)線截面選擇過(guò)大，會(huì)增加線路的投資，導(dǎo)線截面過(guò)小，會(huì)增加導(dǎo)線運(yùn)行中電壓和電能損耗，使電能傳輸質(zhì)量和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性變差，所以要選擇合適的導(dǎo)線截面。. 選擇機(jī)械制造廠出線架空線型號(hào)已知線路長(zhǎng)度為3km，雙回線路供電，雙回出線重要負(fù)荷率不超過(guò)60%，遠(yuǎn)期最大負(fù)荷為3500kW，功率因數(shù)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)使年綜合費(fèi)用最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的母線的經(jīng)濟(jì)截面，對(duì)應(yīng)的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，可使用全年綜合費(fèi)用（包括年電能損耗費(fèi)、導(dǎo)體投資和折舊費(fèi)、利息等）最低。對(duì)于電壓較高、線路較長(zhǎng)、最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)較多的線路首選此方法。此外，從經(jīng)濟(jì)性的角度，可使網(wǎng)絡(luò)處于最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，故本次設(shè)計(jì)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線。根據(jù)輸送功率計(jì)算最大長(zhǎng)期工作電流：——線路額定電壓（kV）；——功率因數(shù)；P——遠(yuǎn)期最大負(fù)荷（kW），對(duì)于雙回路P=60%；對(duì)于單回路P=。由最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，查《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》377頁(yè)，圖830軟導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度得。 式中 S——導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面（mm2）； ——線路正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流（A）；J——經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2），可根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度曲線查取。查《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》411頁(yè)，附表84：LGJ鋼芯鋁絞線規(guī)格及長(zhǎng)期允許載流量，選用型架空線，其參數(shù)為：。 熱穩(wěn)定校驗(yàn)溫度修正系數(shù)：校驗(yàn)合格。本次設(shè)計(jì)任務(wù)中已明確要求電壓損失不超過(guò)9%。其中由《供用電工程》附錄A查得+200C時(shí)的直流電阻，修正到導(dǎo)線工作時(shí)的實(shí)際溫度：導(dǎo)線電阻修正：電阻的溫度系數(shù)。對(duì)于銅=；對(duì)于鋁=；導(dǎo)線+200C時(shí)的電阻（Ω/km）；導(dǎo)線的實(shí)際工作溫度。所以： 式中 P有功負(fù)荷（kW），對(duì)于雙回路P=60%；對(duì)于單回路P=； L—線路長(zhǎng)度（km）；UN線路額定電壓（kV）；R線路最高溫度（+380C）時(shí)的電阻；X線路電抗（Ω）。即：，校驗(yàn)合格。 線路功率損耗計(jì)算阻抗損耗： 導(dǎo)納損耗：，型導(dǎo)線的電納為： ， 則機(jī)械制造廠的線路損耗為： 同理，可以求出針織器材廠，織布廠，標(biāo)準(zhǔn)件廠，服裝廠，糧食加工場(chǎng)，汽水廠，化工廠各部分技術(shù)參數(shù)，如下表則綜上10KV線路所選架空線參數(shù)如下表所示：表21 10KV線路架空線參數(shù)序號(hào)負(fù)荷名稱線路狀況型號(hào)經(jīng)濟(jì)密度電阻值電抗值回?cái)?shù)長(zhǎng)度1機(jī)械制造廠232針織器材廠243織布廠154標(biāo)準(zhǔn)件廠265服裝廠186糧食加工廠187汽水廠158化工廠22第3章 選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。為了保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)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。根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SKJ161—85有關(guān)規(guī)定：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?nèi)萘繎?yīng)保證供應(yīng)該所全部負(fù)荷的70%，在計(jì)及過(guò)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。根據(jù)《供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》P50頁(yè)規(guī)定，選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則：（1）應(yīng)滿足供電的可靠性要求。對(duì)供有在量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，宜采用兩臺(tái)變壓器，當(dāng)一臺(tái)故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。（2）對(duì)季節(jié)負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可采用兩臺(tái)變壓器。（3）對(duì)于集中負(fù)荷較大的情況，雖為三級(jí)負(fù)荷，也應(yīng)采用兩臺(tái)及以上的變壓器。（4）在確定變電所主變壓器參數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。綜上所述，本變電所設(shè)計(jì)的主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)。 線路損耗的總功率 負(fù)荷的有功功率： 負(fù)荷的視在功率： 線路總功率為： 線路有功功率為： 線路無(wú)功功率為： 負(fù)荷同時(shí)系數(shù)： ， 則： （1）根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》P216頁(yè)規(guī)定：當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV有以下的發(fā)電廠和變電所均采用三相變壓器。由于本次設(shè)計(jì)中電壓等級(jí)為60KV/10KV，且變電所處于交通方便之地，故選用三相變壓器。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》P217頁(yè)規(guī)定35KV以上的繞組采用Y接線。35KV以下的變壓器繞組采用△接線，所以本次設(shè)計(jì)采用的變壓器聯(lián)結(jié)組別為Ynd—11型。選擇兩臺(tái)SF9—12500/60型有載調(diào)壓變壓器。主變壓器主要參數(shù)見下表：表31 SF9—12500/60型有載調(diào)壓變壓器參數(shù)型號(hào)額定容量(kVA)電壓組合聯(lián)接組別空載損耗（W）負(fù)載損耗（W）空載電流(%)阻抗電壓(%)尺寸(mm)軌距(mm)高壓(kV)分接范圍低壓(kV)長(zhǎng)寬高SF912500/601250060+8%10YN，d11168005985095400373047201475（2）SF9—12500/60其型號(hào)含義說(shuō)明如下：S三相電力變壓器；F冷卻方式風(fēng)冷式；9設(shè)計(jì)序號(hào)；60高壓繞組電壓等級(jí)（kV）； 12500額定容量（kVA）。第4章 補(bǔ)償電容器的選擇系統(tǒng)無(wú)功平衡是一個(gè)重要的問(wèn)題,為維持電壓水平就必須為負(fù)荷點(diǎn)提供一定的無(wú)功功率,如果負(fù)荷側(cè)的功率因數(shù)過(guò)低,會(huì)造成諸多不利影響:為此，當(dāng)系統(tǒng)功率因數(shù)過(guò)低的時(shí)候，應(yīng)增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備來(lái)提高功率因數(shù)，根據(jù)《全國(guó)供電規(guī)則》規(guī)定“,這與本次設(shè)計(jì)任務(wù)要求相一致。根據(jù)《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》“設(shè)計(jì)安裝的10kV電容器應(yīng)采用星形接線為宜?！比切谓泳€的主要問(wèn)題是電容器發(fā)生故障時(shí)故障電流大，較星形接線發(fā)生相間短路的可能性較大。所以本次設(shè)計(jì)采用星形接線方式，被選擇電容器的額定電壓應(yīng)為10kV。 計(jì)算變壓器功率損耗 式中 總有功功率損耗(kW)；總無(wú)功功率損耗（KVar ）；n并列運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)；空載損耗(kW)；短路損耗(kW)；S變壓器負(fù)荷的視在功率（kVA）；變壓器的額定容量（kVA）變壓器的空載電流百分?jǐn)?shù)；變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)。 計(jì)算變壓器高壓側(cè)功率 有功負(fù)荷率： 無(wú)功負(fù)荷率：則系統(tǒng)的功率因數(shù)為： 即，需進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量查《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)》986頁(yè)，續(xù)表912選用型電容器。其技術(shù)參數(shù)如下表所示：表41 BWF2001W電容器的技術(shù)參數(shù)型號(hào)規(guī)格額定電壓（kV）標(biāo)稱容量（KVar）標(biāo)稱電容μF相數(shù)外形尺寸長(zhǎng)*寬*高（mm）重量kgBWF—200—1W2001700*174*1010120則所需電容器臺(tái)數(shù)為：臺(tái)式中 計(jì)算補(bǔ)償容量（KVar）； 每臺(tái)電容器的標(biāo)稱容量（KVar）。根據(jù)實(shí)際情況選擇18臺(tái)型電容器。則補(bǔ)償容量為：無(wú)功補(bǔ)償后系統(tǒng)功率因數(shù)為： 2所以無(wú)功補(bǔ)償合格。第5章 電氣主接線方案設(shè)計(jì)電所主接線是指變電所的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電所的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個(gè)重要部分。主接續(xù)線的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。變電所的電氣主接線應(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)滿足運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求根據(jù)系統(tǒng)和負(fù)荷性質(zhì)的要求，主接線方案初步給出以下兩種：第一方案：高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線，低壓側(cè)單母線分段的主接線，如圖51所示。第二方案：高壓側(cè)采用單母線分段，低壓側(cè)單母線分段的主接線，如圖52所示。 圖51高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線，低壓側(cè)采用單母線分段的主接線圖52 高壓側(cè)采用單母線分段