【正文】 最高氣溫 30℃ 。 二 、 用戶負荷統(tǒng)計資料 110kV 用戶負荷統(tǒng)計資料如下： 表 110kV 用戶負荷統(tǒng)計資料 用戶名稱 最大負荷（ kW） cos? 回路數(shù) 重要負荷百分數(shù)（ %） 煉鐵廠 55000 0． 95 2 68 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 2 10kV 用戶負荷統(tǒng)計資料如下： 表 10kV 用戶負荷統(tǒng)計資料 序號 用戶名稱 最大負荷（ kW） cos? 回路數(shù) 重要負荷百分數(shù)（ %） 1 礦機廠 2600 0． 95 2 60 2 機械廠 1000 0. 90 2 65 3 汽車廠 1800 2 63 4 電機廠 2300 2 62 5 煉油廠 2600 2 65 6 飼料廠 900 2 50 最大負荷利用小時數(shù) maxT = 4800 h，同時率取 ，線路損耗取 5 %。 三 、 變電所與電力系統(tǒng)的連接情況 圖 11 待設(shè)計變電所與電力系統(tǒng)的連接電路圖 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 3 第二 章 電氣主接線的選擇 概述 電氣主接線是變電所電 氣設(shè)計的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路間的相互關(guān)系。變電所電氣主接線設(shè)計 是 依據(jù)變電所最高電壓等級和變電所的性質(zhì)，選擇出一種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。 它 對變電所內(nèi)電氣設(shè)備選擇、布置，繼電保護及自動裝置的設(shè)計，變電所總平面布置的設(shè)計，都起著決定性作用。電氣主接線直接影響變電所乃至相關(guān)電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、靈活的運行， 因此，必須 科學(xué)合理地設(shè)計電氣主接線 。 對變電所電氣主接線的設(shè)計一般從可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面進行評價。 一、可靠性 根據(jù)變電所的性質(zhì)和在系統(tǒng)中的地位和作用不同， 對變電所主接線可靠性有不同的要求。主接線屬于可修復(fù)系統(tǒng)，可靠性用可靠度表示，即主接線無故障工作時間所占的比例。 主接線可靠性的具體要求： 斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電 。 斷路器或母線故障 ， 以及母線 或母線隔離開關(guān) 檢修時，盡量減少停運的 出線 回 路數(shù)和停運時間，并 保證對 Ⅰ 、 Ⅱ 類 負荷的供電 。 盡量避免變電站 全部停運的可 能 性。 對裝有大型機組的發(fā)電廠及超高壓變電所，應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。 二、靈活性 主接線的靈活性主要體現(xiàn)在正常運行或故障情況下都能迅速改變接線方式，具體情況如下： 應(yīng)能靈活地 投入或切除機組、變壓器或線路，靈活地調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運行方式下的要求。 滿足輸電線路、變壓器、開關(guān)設(shè)備停電檢修或設(shè)備更換方便靈活的要求 。 主接線設(shè)計時應(yīng)留有余地，為擴建提供方便。 三、經(jīng)濟性 采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。 年運行費要小。年運行費包括電能損耗費、折舊費及大修理費、日常小維護費。 在選擇接線方式時，要考慮設(shè)備布置的占地面積大小，要力求減少占地。 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 4 在可能的情況下，應(yīng)采用一次設(shè)計，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。 變電所電 氣主接線的 可靠性、靈活性和經(jīng)濟性是一個綜合概念，不能單獨強調(diào)其中的某一種 性 能，也不能忽略其中某一種 性 能 。 但 根據(jù)變電所的性質(zhì)和在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對變電所主接線 性能要求也有不同的側(cè)重。例如，系統(tǒng)中的超高壓、大容量樞紐變電所，因停電會對系統(tǒng)和用戶造成重大損失，故對其可靠性要求就特別高。 電氣主接線形式的選擇 變電所 的電氣主接線由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的 重要 組成部分。 它與電源回路線、電壓等級和負荷的大小、級別以及所用變壓器的臺數(shù)、容量等 有關(guān)。 主接線的基本形式可分為有匯流母線和無匯流母線兩類。有匯流母線的主接線主要有單母線接線、雙母線接線、一臺半斷路器接線、 4/3 臺斷路器接線、變壓器 — 母線組接線。而無匯流母線的主接線主要有單元接線、橋形接線、角形接線。這些主接線方式都有各自的優(yōu)缺點，根據(jù)實際設(shè)計要求合理選擇主接線是一項重要任務(wù)。 根據(jù) 該 設(shè)計數(shù)據(jù)和 規(guī)劃，可以發(fā)現(xiàn)本 所 屬于 地區(qū)變電 所 ， 該變電所的所址，地勢平坦，交通方便 。 該所 只擔(dān)任該地區(qū)的負荷 并且考慮到 220kV側(cè) 沒 有功率穿越 ， 220kV電壓等級有四回出線，其中兩回與系統(tǒng)相連，故要考慮有母線連接 ， 因此 該所 電氣 主接線 應(yīng) 考慮 為雙母線接線 ，裝設(shè)母聯(lián)斷路器 。 它具有供電可靠、運行方式靈活、擴建方便及可完成一些特殊的功能等優(yōu)點，而且， 檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。 對 110kV側(cè)的接線方式，出線僅為兩回，按照規(guī)程要求，宜采用橋型接線。以兩回出線向煉鐵廠供電，考慮到主變不會經(jīng)常投切，和對線路操作和檢修的方便性，采用內(nèi)橋式接線。 對 10kV側(cè)的接線方式，出線為 12回，按照規(guī)程要求，采用單母線分段接線，采用手車 式斷路器，故不設(shè)旁路母線。 變電所電氣 主接線圖見 圖紙 。 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 5 第 三 章 主變壓器臺數(shù)、容 量及型式的選擇 概述 變電所中 ，用于向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。 在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù) 。主變的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的選擇除依據(jù)基礎(chǔ)資料外，主要取決于輸送功率的大小、與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運行方式及負荷的增長速度等因素，并應(yīng)考慮 5~10 年的發(fā)展需要。 在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、 三繞組、自耦 以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始 資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。 主變壓器的 的選擇除臺數(shù)和容量外，還要選擇主變的型式， 要從變壓器的相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、結(jié)構(gòu)型式 、調(diào)壓方式、冷卻方式六個方面綜合考慮選擇出最佳的 主 變壓器型式 。 主變壓器臺數(shù)選擇 由原始數(shù)據(jù)可知， 本次所設(shè)計的變電所是市郊區(qū) 220KV 降壓變電所， 220kV 是本所的電源電壓 。 接收 功率通過主變傳輸至 110KV 及 10KV 母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個 下級用戶 的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確 保供電的可靠性。 為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資 增大，同時增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護的復(fù)雜性，以及帶給 維護和倒閘操作等 更多復(fù)雜 。 同時該變電所在系統(tǒng)中的地位屬于地區(qū)變電所，是沒有必要裝設(shè)三臺及三臺以上的主變的。 考慮到兩臺主變壓器 同時發(fā)生故障的 機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔(dān)70%的負荷保證全變電所的正常供電。故 選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性 。 主變壓器容量選擇 變電所 主變 壓器的 容量一般按 變電 所 建成 后 5～ 10 年 的 規(guī)劃負荷 考慮 ，并適當(dāng)考慮遠期 10～ 20 年的負 荷發(fā)展， 并應(yīng)按照其中一臺 主變 停用時其余變壓器能滿足變電所最大負荷 mS 的 60％～ 70％（ 35～ 110kV變電所為 60％， 220～ 500kV 變電所為 70％）， 或全部重要負荷（ 當(dāng) Ⅰ 、 Ⅱ 類 負荷超過上述比例時）選擇。 變電所的最大負荷： ?co smm PKSKS ? ?? （ 31） 主變?nèi)萘浚? )1/()~( ?? nSS mN （ 32） 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 6 由于該所屬于 220kV 變電所，所以其中一臺主變停用時其余變壓器能滿足變電所最大負荷的 70％ 。 主變壓器型式 的 選擇 變電所主變壓器型式的選擇要從相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、結(jié)構(gòu)型式、調(diào)壓方式、冷卻方式六個方面進行選擇確定。 ．主變壓 器相數(shù)的選擇 當(dāng)不受運輸條件限制時，在 330KV 及 以下的 變電 所中一般都 選擇三相變壓器。 因為一臺三相式較同容量的三臺單相式投資少、占地少、損耗小，同時配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行維護較方便。 而選擇主變壓器的相數(shù)時，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計變電站的實際情況來選擇。 本次設(shè)計的 變電 所 ，位于市郊區(qū)，交通便利，不受運輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計的變電 所 選用三相變壓器。 ．主變壓器繞組數(shù)的選擇 在 有三種電壓等級的變電所 中 ，如 變壓器 各側(cè)繞組 通過 的 容量 均達到該變壓器容量的 15%以上 及以上 ，或低壓側(cè)雖 無負荷，但 需要 在 該側(cè) 裝設(shè)無功補償設(shè)備 時 ，宜采用三繞組變壓器。 當(dāng)變壓器主要與 110kV及以上的兩個中性點直接接地系統(tǒng)相連接時，可優(yōu)先選用自耦變壓器。 一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。 在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。 普通三繞組變壓器， 價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護的需求。又能滿足調(diào)度的 靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。 主變壓器繞組接線 組別的 確定 變壓器的繞組連接方式必須使得其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致，否則不能并列運行 （ YN， yn0， d11） 。 主變壓器結(jié)構(gòu)型式的選擇 根據(jù)設(shè)計資料判斷，本所屬于降壓變電所，因此要選擇降壓型變壓器。降壓型的繞組排列為：鐵芯 —低壓繞組 — 中壓繞組 — 高壓繞組，高、低壓繞組間相距較遠、阻抗較大、傳輸功率時損耗較大。 主變 壓器 調(diào) 壓方式的選擇 變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)。無勵磁調(diào)壓變壓器的分接頭較少，調(diào)壓范圍只有 10％ （ 177。 2 ％ ），且分接頭必須在停電的情況下才能調(diào)節(jié)；有載調(diào)壓變壓器分接頭較多，調(diào)壓范圍可達 30％ ，且分接頭可在帶負荷的情況下調(diào)節(jié)，但其結(jié)果復(fù)雜、價格貴，在下述情況下采用較為合理。 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 7 出力變化較大，或發(fā)電機經(jīng)常在低功率因數(shù)運行的發(fā)電廠的主變壓器。 具有可逆工作特點的聯(lián)絡(luò)變壓器。 電網(wǎng)電壓 可能有較大變化的 220kV 及以上的降壓變壓器。 電力潮流變化大和電壓偏移大的 110kV 變電所的主變壓器。 根據(jù)上述說明本次設(shè)計主變壓器宜選擇有載調(diào)壓方式。 主變壓器冷卻方式的選擇 電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量不同而異，冷卻方式有以下幾種類型：自然風(fēng)冷、強迫空氣冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、水內(nèi)冷。 自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。 強迫空氣冷卻：簡稱風(fēng)冷式，在冷卻器間加裝數(shù)臺電風(fēng)扇，使油迅速冷卻，額定容量在 8000kVA 及以上。 強迫油循環(huán)水冷卻：散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能 要求高，維護工作量較大。 由于銅管質(zhì)量不過關(guān)，國內(nèi)已很少應(yīng)用。 強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻 ：利用外置冷卻風(fēng)機的冷風(fēng)和主變熱油流的加強對流，提高主變油散熱速度，散熱效率高，無需增加太多的附件，因此，推薦 強迫 油循環(huán)強迫風(fēng)冷卻。 注：經(jīng)過計算， 一臺主變應(yīng)帶的負荷為 ,故選用兩臺 63000kVA 的變壓器。因為變壓器的額定容量大于一臺主變應(yīng)帶的負荷，所以不需要進行過負載能力校驗。選用 SFPSL63000/220 三繞組變壓器，其技術(shù)參數(shù)見下表： 表 變電所主變技術(shù)參數(shù) 型號 SFPSL63000/220 繞組接線組別 YN， yn0， d11 空載電流 （ %） 空載損耗 (kW) 94 短路損耗 (kW) 高 — 中 高 — 低 中 — 低 額定電壓 (kV) 高壓 中壓 低壓 220 121 11 容量比（ %） 110 110 50 短路 電壓 百分數(shù)（ ％ ） 高－中 高－低 中－低 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 8 第 四 章 短路電流計算 概述 電力系 統(tǒng)中 的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是 最危險的故障是發(fā)生各種 形式 的短路，因為它們 會 對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行 造成破壞 。 短路是電力系統(tǒng) 中 嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短