【正文】 負荷不間斷供電；對于二類負荷，一般要由兩個獨立電源供電，并且當任何一個電源失去后，能保證對大部分二類負荷的供電；對于三類負荷，一般只需一個電源供電。本變電所為 TQ 有天附近的大型化肥廠的新建變電所，供給本廠工業(yè)及生活用電，為一終端變電所，有兩個電壓等級，分別為 110 kV 和 6kV。本變電所地位重要，一旦停電會造成化肥廠不能連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)紊亂，造成經(jīng)濟損失：此外，從電力系統(tǒng)接線圖上看本變電所起著聯(lián)系系統(tǒng)的作用，一定程度上保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。本變電所 110kV 進出線共有兩回，分別與系統(tǒng) S1 和 S2 相連，穿越功率近期 5MW，遠景 10MW；6kV 線路近期 9 回，遠景發(fā)展 2 回，每個負荷中都包含有一級負荷。對同名雙回線路，應分別接在兩段母線上。鄭州大學電氣工程學院畢業(yè)設計（論文） 2 2 負荷分析計算及主變選擇一、變壓器是變電站的重要設備，其容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)，如選用適當不僅可減少投資，減少占地面積，同時也可減少運行電能損耗，提高運行效率和可靠性，改善電網(wǎng)穩(wěn)定性能。(1)主變壓器臺數(shù)：1）對于大城市郊區(qū)的一次變電所在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺變壓器為宜。2）對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。3）對于規(guī)劃只裝設兩臺變壓器的變電所，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的 1—2 級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。(2)變壓器容量：裝有兩臺變壓器的變電站，采用暗備用方式，當其中一臺主變因事故斷開，另一臺主變的容量應滿足全部負荷的 70%，考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，則可保證 80%負荷供電。(3)在 330kV 及以下電力系統(tǒng)中，一般選為三相壓器，采用降壓結(jié)構(gòu)的線圈，排列成：鐵芯—低壓—中壓—高壓線圈，高與低之間阻抗最大。(4)繞組數(shù)和接線組別的確定：該變電所有兩個電壓等級，所以選用雙繞組變壓器，連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行，110kV 及以上電壓等級，變壓器繞組都采用YN 連接，6kV 采用 Δ 連接。(5)調(diào)壓方式的選擇：普通型的變壓器調(diào)壓范圍小，僅為177。5%，而且當調(diào)壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調(diào)壓）時，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭方法就無法滿足要求。另外，普通變壓器的調(diào)整很不方便，而有載調(diào)壓變壓器可以解決這些問題。它的調(diào)壓范圍較大，一般在 15%以上，有載調(diào)壓變壓器可以保證母線電壓恒定，保證供電質(zhì)量，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器副邊電壓保持一定范圍的情況下，有載調(diào)壓可以解決，因此選用有載調(diào)壓變壓器。(6)冷卻方式的選擇：主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻等。小容量變壓器一般采用自然風冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻方式。考慮到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性、要求及維護工作量，首選自然風冷冷卻方式。采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置的 TQ 化肥廠 110kV 降壓變電所設計 3 綜合以上，本變電所為一終端變電所，考慮供電可靠性，采用兩臺主變壓器。最大綜合計算負荷的計算： ???? ??????????????? ）（??式中 ——各出線的遠景最大負荷；maxiPCOSΦ i——各出線的自然功率因數(shù)； Kt——同時系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，一般在 ~ 之間； α %——線損率，取 5%.由 max2SN?（）得 另由單臺故障時 ??INSS???~6S（）得 查詢雙繞組電力變壓器技術(shù)參數(shù)表，選擇主變?yōu)?SFZ716000/110，油浸風冷有載調(diào)壓變壓器，繞組材料為銅，額定容量為 16000kVA，高壓側(cè)額定電壓為110kV，低壓側(cè)額定電壓為 ，聯(lián)接組別 YN d11；阻抗電壓 %。二、站用電設計在有兩臺及以上主變壓器的變電站中，宜裝設兩臺容量相同可互為備用的站用變壓器。每臺站用變壓器容量按全站計算負荷選擇。兩臺站用變壓器可分別接自主變壓器最低電壓不同段母線，如有可靠的 10kV~35kV 電源聯(lián)絡線時，亦可一臺接入聯(lián)絡線斷路器的外側(cè)。本變電所沒有電源聯(lián)絡線，固本變電所采用兩臺站用變壓器，其容量：50kVA；站用變壓器應選用低損耗節(jié)能型產(chǎn)品。 鄭州大學電氣工程學院畢業(yè)設計（論文） 4 ????（C30A6~1kVI2三、主變中性點接地方式設計1）110kV~500kV 側(cè)中性點直接接地。本變電所高壓側(cè)為 110kV 電壓等級，可以采用全絕緣。 2）6(10)kV~63kV 側(cè)中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地；a、當單相接地故障電容電 流采用消弧線圈。b、10kV 在局部條件成熟的區(qū)域，可試用中性點經(jīng)低電阻接地方式。的計算方法：cI架空線： （）)(10)3.~72(3ALUINC???式中：系數(shù)—有架空地線取 ；無架空地線取 ； Ue —線電壓 kV； L —線路長度 km 。電纜： （）)(?表 ：廠站母線增加的電容電流：電網(wǎng)電壓 kV 6 10 35 63 11018 16 13 12 10先假設本變電所 6kV 出線都是架空線，則有： （）AIc (6723 ????????）（）所以主變低壓側(cè)中性點不需要經(jīng)消弧線圈接地，既不接地。四、無功補償設計：1）無功補償關(guān)系到電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量、安全及經(jīng)濟運行，無功補償可以減少無功功率的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減小電能損耗。2）電網(wǎng)的無功補償應按分層分區(qū)和就地平衡原則配置，采取用戶端分散就地補償與地區(qū)變電站集中補償相結(jié)合的方式，以利于降低電網(wǎng)損耗和有效控制電壓質(zhì)量。3）220 千伏及 110 千伏變電站，應根據(jù)設計計算，配置適當容量的無功補償裝置，并滿足在主變壓器最大負荷時，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于 ；在低谷負荷時功率因數(shù)不應高于 ，不低于 。(%)?CI采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置的 TQ 化肥廠 110kV 降壓變電所設計 5 4）一般情況下，220 千伏變電站容性補償容量按主變壓器容量的 10%~25%配置；110 千伏及以下變電站容性無功補償容量按主變壓器容量的 15%~30%配置。機組關(guān)停集中地區(qū)及電網(wǎng)末端地區(qū)新建變電站無功補償容量宜按高限配置。5）110 千伏變電站采用并聯(lián)電容器補償，補償電容器分別安裝在 6~10 千伏的分段母線上。6）變電站中主變低壓側(cè)所采用的并聯(lián)電容器應根據(jù)占地、諧波等情況綜合考慮，宜優(yōu)先采用組合式電容器組，單只容量優(yōu)先采用 100 千乏。在用地面積受限的地區(qū)，也可采用集合式電容組。在諧波嚴重的地點，宜采用組合式電容器組。7）110 千伏變電站無功補償（《河南電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)原則》 ）（1）變電站低壓電容器補償按補償主變損耗、留足備用的原則，經(jīng)調(diào)相調(diào)壓計算后，宜按如下配置：40 兆伏安主變： 兆乏+ 兆乏50 兆伏安主變：3 兆乏＋ 兆乏63 兆伏安主變：2 兆乏（2）對于電纜出線較多的變電站，應考慮配置適當?shù)蛪弘娍蛊?。本變電所?110kV 變電所，則按主變?nèi)萘康?15％ ~30％來確定無功補償裝置的容量。此設計中主變?nèi)萘繛?16000kVA*2=32022kVA，故并聯(lián)電容器的容量為：4800kVar—9600kVar 為宜，在此設計中取 9600kVar。并聯(lián)電容器裝置的分組原則：1）并聯(lián)電容器裝置的分組主要由系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)電壓波動、負荷變化、諧波含量等因素確定。2）對于單獨補償?shù)哪撑_設備，例如電動機、小容量變壓器等用的并聯(lián)電容器裝置，不必分組，可直接與設備相聯(lián)接，并與該設備同時投切。對于 110kV—220kV、主變代有載調(diào)壓裝置的變電所，應按有載調(diào)壓分組，并按電壓或功率的要求實行自動投切。3）終端變電所的并聯(lián)電容器設備，主要是為了提高電壓和補償變壓器的無功損耗。此時，各組應能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波動不應超過 ％。并聯(lián)電容器分組方式：1）并聯(lián)電容器的分組方式有等容量分組、等差容量分組、帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組。2）各種分組方式比較a、等差容量分組方式：由于其分組容量之間成等差級數(shù)關(guān)系，從而使并聯(lián)電容器裝置可按不同投切方式得到多種容量組合。既可用比等容量分組方式少的鄭州大學電氣工程學院畢業(yè)設計（論文） 6 分組數(shù)目，達到更多種容量組合的要求，從而節(jié)約了回路設備數(shù)。但會在改變?nèi)萘拷M合的操作過程中，會引起無功補償功率較大的變化，并可能使分組容量較小的分組斷路器頻繁操作，斷路器的檢修間隔時間縮短，從而使電容器組退出運行的可能性增加。因而應用范圍有限。b、帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組：當某一并聯(lián)電容器組因短路故障而切除時，將造成整個并聯(lián)電容器裝置退出運行。c、等容量分作方式，是應用較多的分作方式。綜上所述，在本設計中，無功補償裝置分作方式采用等容量分組方式。并聯(lián)電容器裝置的接線并聯(lián)電容器裝置的基本接線分為星形（Y）和三角形（ △）兩種，星形接線的電容器額定電壓應該為所接母線電壓的相電壓，而三角形接線的電容器額定電壓應該為所接母線電壓的線電壓。經(jīng)常使用的還有由星形派生出來的雙星形，以便采用中性線不平衡電流保護，雙星形臺數(shù)為 12 的倍數(shù)，單星形臺數(shù)為 6 的倍數(shù)。在某種場合下，也采用有由三角形派生出來的雙三角形。本變電所應采用雙星形接線。因為雙星形接線更簡單，而且可靠性、靈敏性都高，對電網(wǎng)通訊不會造成干擾，適用于 6kV 及以上的大容量并聯(lián)電容器組。電容器個數(shù)：9600kVar247。100=96，則電容器個數(shù)應該為 96 個，每段母線裝設 48 個，既共裝設 8 個雙星形。中性點接地方式：對該變電所進行無功補償，主要是補償主變和負荷的無功功率，因此并聯(lián)電容器裝置裝設在變電所低壓側(cè)，故采用中性點不接地方式。并聯(lián)電容器對 6kV 系統(tǒng)單相接地電流的影響6kV 系統(tǒng)的中性點是不接地的，該變電站采用的并聯(lián)電容器組的中性點也是不接地的，當發(fā)生單相接地故障時，構(gòu)不成零序電流回路，所以不會對 6kV 系統(tǒng)造成影響。采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置的 TQ 化肥廠 110kV 降壓變電所設計 7 3 電氣主接線設計 對電氣主接線的基本要求發(fā)電廠和變電所中的一次設備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設備的數(shù)量和作用，設備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，對發(fā)電廠和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行起著重要作用，并對電氣設備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。 可靠性 1)斷路器檢修時，能否不影響供電。2)斷路器或母線故障以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時，停運的回路數(shù)的多少和停電的時間的長短，能否保證對 I 類負荷和大部分 II 類負荷的供電。 3)發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。 4)大機組和超高壓的電氣主接線能否滿足對可靠性的特殊要求。 靈活性 1)調(diào)度靈活 2)檢修安全、方便 3)擴建方便 經(jīng)濟性1)投資省。2)主接線力求簡單，以節(jié)省一次設備。3)二次回路簡單。4)能限制短路電流，以便選擇價廉的設備。5)占地面積小。6)電能損失少。主接線除應滿足以上技術(shù)經(jīng)濟方面的基本要求外，還應有發(fā)展和擴建的可能性，以適應發(fā)電廠和變電所可能擴建的需要。 對電氣主接線方案的初步設計6～220kV 高壓配電裝置的基本接線方式：（1）有匯流母線的接線：單母線、單母線分段、雙母線、雙母分段、增設鄭州大學電氣工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 旁母線或旁路隔離開關(guān)等。（2）無匯流母線的接線：變壓器線路單元接線、橋形接線、角形接線等。6220kV 高壓配電裝置的接線方式，決定于電壓等級及出線回路數(shù)。采用分段單母線或雙母線的 110—220kV 配電裝置，當短路點不允許停電檢修時，一般需設置旁路母線。對于屋內(nèi)配電裝置或采用 SF6 全封閉電器的配電裝置，可不設旁母。35～6kV 配電裝置中，一般不設旁路母線，因為重要用戶多是雙回路供電，且斷路器檢修時間短，平均每年約 2～3 天。如線路斷路器不允許停電檢修時，可設置其它旁路設施。6—10kV 配電裝置，可不設旁路母線，對于初線回路數(shù)多或多數(shù)線路向用戶單獨供電，以及不允許停電的單母線、分段單母線的配電裝置，可設置旁路母線，采用雙母線 6—10kV 配電裝置多不設旁路母線。對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側(cè)應盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路—變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。擬定可行的主接線方案 2—3 種，內(nèi)容包括主變的形式，臺數(shù)以及各級電壓配電裝置的接線方式等，并依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點，淘汰差的方案，保留一種較好的方案。 110kV 側(cè)主接線設計本變電所 110kV 側(cè)供電線路只有兩回，線路較長，故選用單母線分段接線與內(nèi)橋接線這兩種方案進行比較。 圖 內(nèi)橋接線 圖 單母線分段接線