【正文】 輸條件，同時(shí)也為變電站職工的生活提供了方便。由電力系統(tǒng) S 向鐵礦變、鋼廠變、化肥變、區(qū)域變供電，構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。 S 的容量為2360MVA， 焦作 礦區(qū)變電站的變電壓等級(jí)為 110/。 《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 [1]中規(guī)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在國(guó)家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)指導(dǎo)下，在審議后的中期、長(zhǎng)期電力規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進(jìn) 一步研究并提出系統(tǒng)的具體發(fā)展方案；應(yīng)合理利用能源，節(jié)約能源；合理布局電源網(wǎng)絡(luò)，使發(fā)、輸、變電及無(wú)功建設(shè)配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及下一級(jí)電壓的系統(tǒng)設(shè)計(jì)等創(chuàng)造條件；設(shè)計(jì)方案應(yīng)技術(shù)先進(jìn)、過(guò)度方便、運(yùn)行靈活、切實(shí)可行，以經(jīng)濟(jì)、可靠、質(zhì)量合格和充足的電能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)于人民生活不斷增長(zhǎng)的需要。 鋼廠變鐵礦變S電力系統(tǒng)區(qū)域變化肥廠變東北 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 圖 11 電力系 統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖 附注： 圖中系統(tǒng)容量，系統(tǒng)阻抗均相當(dāng)于最大運(yùn)行方式。 最小運(yùn)行方式時(shí)： S=2020MVA. Xs=。 系統(tǒng)可保證本站 110KV母線電壓波動(dòng)在 177。5%以內(nèi)。 變電站總體分析 建站規(guī)模 電壓等級(jí)： 110/ 線路回?cái)?shù)： 110KV： 2 回，備用 1 回； ： 13 回，備用 2 回； 變電所 概況 露天礦東北線路走廊站 址礦井乙礦井甲選礦廠（山坡）路公（山坡）火藥庫(kù)水源地農(nóng)電生活區(qū) 圖 12 地理位置示意圖 地理?xiàng)l件：所址位于某山區(qū)一個(gè)南北狹長(zhǎng)山谷中，地形平緩，土質(zhì)貧瘠，平均海拔 400 米，鄰近負(fù)荷中心，水源充足，交通便利。土質(zhì)為含砂黏土，土河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 壤熱阻系數(shù)度 ρT=120℃ ?CM/W，土溫 20℃ ，地震烈度 8 度，有利于變電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，另外，也降低對(duì)防雷保護(hù)裝置的要求。 氣象條件：年最高氣溫 +40℃ ，所最低氣溫 22℃ ，最熱月平均最高溫度+32℃ 。風(fēng)速 32m/s，主導(dǎo)風(fēng)向西北，覆冰厚度 15mm。微風(fēng)風(fēng)速 ,屬于我國(guó) Ⅷ 類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。 站址條件：依據(jù)《 35—110kV 變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》 [2]第 條，變電站所址的選擇，根據(jù)下列要求綜合考慮確定： 第一、靠近負(fù)荷中心。 第二、節(jié)約用地，不占或少占耕地及經(jīng)濟(jì)效益高的土地。 第三、與鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，便于架空線和電纜線路的引入 和引出。 第四、交通運(yùn)輸方便。 第五、具有適應(yīng)地形，地貌，地址條件。 變電所選址還考慮了變電站與附近設(shè)施的影響。因此，若變電站選址不當(dāng)，必將影響企業(yè)供電系統(tǒng)的主接線方式，電網(wǎng)的損失及投資的大小，還可能引起電力倒流，甚至產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 負(fù)荷分析和主變壓器的選擇 負(fù)荷分析 負(fù)荷分類(lèi)和定義 根據(jù)負(fù)荷允許停電程度的不同，可以將負(fù)荷分為三個(gè)等級(jí)，即一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷。等級(jí)不同，對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。如果停電，一級(jí)負(fù)荷將造成人身傷亡或引起對(duì)周?chē)h(huán)境嚴(yán)重污 染對(duì)工廠將造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，如重要的大型的 設(shè)備損壞，重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢，還可能引起社會(huì)秩序混亂或嚴(yán)重的政治影響。二級(jí)負(fù)荷會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)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)；還可能引起社會(huì)秩序混亂或較嚴(yán)重的政治影響。三級(jí)負(fù)荷造成的損失不大或不會(huì)造成直接經(jīng)濟(jì)損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷等級(jí)不同，對(duì)供電的要求也不相同：對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，必須有二個(gè)獨(dú)立電源供電，且任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。對(duì)特別重要的一級(jí)負(fù)荷應(yīng)該由二個(gè)獨(dú)立電源點(diǎn)供電 。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷供電。對(duì)于三級(jí)負(fù)荷，一般只需一個(gè)電源供電 [3]。 本設(shè)計(jì)中的負(fù)荷分析 變電所兩側(cè)屬于一、二級(jí)負(fù)荷，左側(cè)主要為水源地、火藥庫(kù)、農(nóng)業(yè)用電，下方為生活區(qū)職工用電，右側(cè)主要是露天礦、礦井、選礦廠工業(yè)用電。 露天礦一、二：出產(chǎn)鐵礦，其中： Ⅰ 類(lèi)負(fù)荷約占 10%， Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷約占 60%，其余為 Ⅲ 類(lèi)負(fù)荷。 礦井甲、乙：出產(chǎn)鐵礦，其中： Ⅰ 類(lèi)負(fù)荷約占 40%， Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷約占 40%，其余為 Ⅲ 類(lèi)負(fù)荷。 選礦廠一、二 :篩選出產(chǎn)礦，其中： Ⅰ 類(lèi) 負(fù)荷約占 30%， Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷約占 40%，河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 其余為 Ⅲ 類(lèi)負(fù)荷。 水源地： Ⅰ 類(lèi)負(fù)荷約占 20%， Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷約占 60%，其余為 Ⅲ 類(lèi)負(fù)荷。 火藥廠：火藥儲(chǔ)存，屬于 Ⅲ 類(lèi)負(fù)荷，約占 50%， Ⅰ 類(lèi)負(fù)荷約占 20%， Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷約占 30%， 生活區(qū)：職工生活用電， Ⅰ 類(lèi)負(fù)荷約占 10%； Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷約占 50%；其余為類(lèi)負(fù)荷。 農(nóng)業(yè)用電： Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷約占 50%； Ⅲ 類(lèi)負(fù)荷約占 50%； 備用： Ⅰ 類(lèi)負(fù)荷約占 10%； Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷，約占 40%；其余為 Ⅲ 類(lèi)負(fù)荷。 表 21 ZS 礦區(qū) 110KV降壓變電所負(fù)荷資料 電壓等級(jí) 負(fù)荷名稱 最大穿越功率（ MW） 最大負(fù)荷 （ MW） 負(fù)荷組成 （ %） cosΦ Tmax (h) 線長(zhǎng)(km) 同時(shí)率 線損 近期 遠(yuǎn)景 近期 遠(yuǎn)景 一級(jí) 二級(jí) 三級(jí) 110kV 鐵鋼線 1 2 鐵區(qū)線 1 2 備用 10 kV 露天礦一 1 2 10 60 30 5500 85% 5% 露天礦二 1 2 10 60 30 5500 礦井甲一 3 40 40 20 5500 礦井甲二 3 40 40 20 5500 礦井乙一 3 40 40 20 5500 礦井乙二 選礦廠一 2 4 30 40 30 5500 1 選礦廠二 水源地一 1 2 20 60 20 5500 2 水源地二 火藥庫(kù) 20 30 50 4500 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 5 生活區(qū) 1 10 50 40 4500 1 農(nóng)業(yè)用電 1 2 50 50 4000 備用一 1 10 40 50 備用二 1 10 40 50 為滿足電力系統(tǒng)對(duì)無(wú)功的需 要，需要在用戶側(cè)裝設(shè)電容器，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，使用戶的功率因數(shù)提高 ， 10kV線路用戶功率因數(shù)應(yīng)不低于 。 負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算的意義 在進(jìn)行工業(yè)企業(yè)供配電設(shè)計(jì)時(shí)，基本的原始資料是工藝部門(mén)提供的各種用電設(shè)備的安裝容 量，這是設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此，供電設(shè)計(jì)首先遇到的是全廠要用多少電，即負(fù)荷計(jì)算問(wèn)題。由于工廠里各種用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)其電力負(fù)荷總是不斷變化，但一般不回超過(guò)其額定容量，而且各臺(tái)用電設(shè)備的最大負(fù)荷一般又不會(huì)在同一時(shí)間出現(xiàn)，所以全廠的最大負(fù)荷總是比全廠各種用電設(shè)備額定容量的總和要小。若根據(jù)設(shè)備容量綜合來(lái)選擇導(dǎo)線和供電設(shè)備必將造成浪費(fèi)；反之，若負(fù)荷計(jì)算過(guò)小，造成導(dǎo)線或用電設(shè)備選擇得過(guò)小，在運(yùn)行中必將使上述元件過(guò)熱，倒是絕緣過(guò)快老化甚至損壞。因此，為了確定供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷大小，合理地選擇供電系統(tǒng)中的元件，有必要對(duì) 電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算[4]。 負(fù)荷計(jì)算 近期負(fù)荷： MWP i )(m a x ???????????近 遠(yuǎn)期負(fù)荷： MWP )(m a x ?????????????遠(yuǎn) MWMWMWPini ????? 綜合最大計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式： 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 %)1(c os1 ?? ???? ??ni iitjs PKS () ( tK ：同時(shí)系數(shù)，取 85%； ? %：線損率 ,取 5%) %)1(c os1 m a x ?? ???? ??ni iitjs PKS 近近 )(%)51() 1(MW?????????????? %)1(c os1 m a x ?? ???? ??ni iitjs PKS 遠(yuǎn)遠(yuǎn) )(%)51() 2(MW??????????????視在功率： ) M V ASSS jsjs （近遠(yuǎn) ????? 主變壓器的選擇 在各電壓等級(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)。其容量、臺(tái)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(dāng)不僅可減少投資，減少占地面積，同時(shí)也可減少運(yùn)行電能損耗，提高運(yùn)行效率和可靠性，改善電網(wǎng)穩(wěn)定性能。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。特別是我國(guó)當(dāng)前的能源政策是開(kāi)發(fā)與節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器 的經(jīng)濟(jì)容量，提高網(wǎng)絡(luò)的的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義。 主變壓器的選擇原則 主變壓器的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 5~10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 在選擇主變壓器容量時(shí)對(duì)重要變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足 Ⅰ 類(lèi)及 Ⅱ 類(lèi)負(fù)荷的供電；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的60%~70%。 主變壓器臺(tái)數(shù)的確 定 變電站主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小、負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求、經(jīng)濟(jì)性及用電發(fā)展規(guī)劃等因素綜合考慮確定。變電器臺(tái)數(shù)越多，供電可靠性越高，但設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高。因此，在滿足供電可靠性要求的前提下，變電器臺(tái)數(shù)越少越好。在確定變電器臺(tái)數(shù)時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定余地。 由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電氣一次部分） [5]知變電站主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)遵循以下原則： 對(duì)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(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。 對(duì)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。 對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的 1~2 級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器容量。 表 22 單臺(tái)變壓器和兩臺(tái)變壓器的比較： 比 較 單臺(tái)變壓器 兩臺(tái)變壓器 技 術(shù) 指 標(biāo) 供電安全比 滿足要求 滿足要求 供電可靠性 基本滿足要求 滿足要求 供電質(zhì)量 電壓損耗略大 電壓損耗略小 靈活方便性 靈活性差 靈活性好 擴(kuò)建適用性 稍差 好 由以上可知、正常運(yùn)行時(shí)，變電所負(fù) 荷 由 110kV 系統(tǒng)供電，擁有大量的一、二級(jí)負(fù)荷，應(yīng) 滿足電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器并聯(lián)使用。 由 110kV 系統(tǒng)供電，擁有大量的一、二級(jí)負(fù)荷，應(yīng) 滿足電力負(fù)荷對(duì)供電可河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 靠性的要求，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器并聯(lián)使用。 變壓器相數(shù)的確定 主變壓器采用三相或是單項(xiàng)，主要考慮變壓器的制造條件，可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。特別是大型變壓器，尤其需要考察其運(yùn)輸可能性，保證運(yùn)輸是村不超過(guò)隧洞、橋東的準(zhǔn)許通過(guò)限制，運(yùn)輸重量不超過(guò)橋梁、車(chē)輛、船舶等運(yùn)輸工具承載能力。 由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電氣一次部分） [5]知： 第一 、當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)， 330KV 以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)選用三相變壓器。 第二 、當(dāng)發(fā)電廠與系統(tǒng)諒解的電壓為 500KV時(shí)，宜經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較厚 ，確定選用三項(xiàng)變壓器、兩臺(tái)半容量三相變壓器或單相變壓器組。對(duì)于單機(jī)容量為300MW，并直接生涯到 500KV的宜選用三相變壓器。 本變電站為 110/，位于某山區(qū)一個(gè)南北狹長(zhǎng)山谷中，地形平緩，土質(zhì)貧瘠，平均海拔 400 米，鄰近負(fù)荷中心，水源充足，交通便利。而且現(xiàn)在社會(huì)日新月異，在今天科技已十分進(jìn)步，變壓器的制造、運(yùn)輸?shù)鹊纫巡怀蓡?wèn)題，故有以上可知，此變電站的主變器應(yīng)采用三相變壓器。 變壓器繞組數(shù)的確定 由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電氣一次部分） [5]知： 對(duì)深入引進(jìn)至負(fù)荷中心、具有直接從高壓 降為低壓供電條件的變電所，為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器。 本變電所為 110KV/ 降壓變電所，處在負(fù)荷密集需求區(qū)，故采用雙繞組變壓器。 變壓器聯(lián)結(jié)組別的確定 由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電氣一次部分） [5]知雙繞組變壓器采用以下三種連接組別： 河南理工大學(xué)成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 YNd11 接線用于高壓側(cè)為 110KV及以上的大電流接地系統(tǒng)中的變壓器 Yd11 接線用于高壓側(cè)為 35~60KV，低壓側(cè)為 6~10KV 的輸配電系統(tǒng)。其低壓側(cè)采用三角形接法可以改善電網(wǎng)的電壓波形，從而是三次諧波電流只能