【正文】 能源的工業(yè)，它為國民經(jīng)濟(jì)的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 由于電能在工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，電能的輸送和分配是電能應(yīng)用于這些領(lǐng)域不可缺少的部分。所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。發(fā)電廠或 者上級變電站經(jīng)過合理調(diào)整后輸送給下級負(fù)荷，是輸電能送的核心部分。其功能運(yùn)行情況、容量大小直接影響下級負(fù)荷的供電，進(jìn)而影響工業(yè)生產(chǎn)及生活用電。 若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護(hù)環(huán)節(jié)將動作。可能造成停電或設(shè)備損壞等事故，給生產(chǎn)生活帶來極大的不便，因此，變電站在整個電力系統(tǒng)中對于保護(hù)供電的可靠性、靈敏性等指標(biāo)十分重要。 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。這就要求變電所的一次部分設(shè)計經(jīng)濟(jì)合理，并且安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運(yùn)行工作，為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。變電站是匯集電源、升降電 壓和分配電力場所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠(yuǎn)離發(fā)電廠而靠近負(fù)荷中心。 現(xiàn)在，隨著大電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，輸電的電壓等級越來越高，這一方面使降低損耗的需要，另一方面也是工業(yè)生產(chǎn)等負(fù)荷發(fā)展的需要。我國目前 廣泛采用的輸電等級有 110kV、220kV 等級別，還有 500kV 級的輸電線路也在迅速發(fā)展，所以 110kV 級的變電站在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也十分廣泛。 本次設(shè)計的變電站為 110kV 變電站，其下級負(fù)荷為 35kV 級鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農(nóng)業(yè)和 10kV 級工業(yè)及其它負(fù)荷。這些負(fù)荷不僅包括水泥廠、開關(guān)廠等工業(yè)部門，也有政府、市區(qū)等非工業(yè)部門。它們對供電的要求不同。依照先行的原則，依據(jù)遠(yuǎn)期負(fù)荷發(fā)展本設(shè)計該變電所，尤其對本地區(qū)大用戶進(jìn)行供電，改善提高供電水平，提高了本地供電質(zhì)量和可靠性。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 一 章 變電站的分析與設(shè)計 按照先行的原則，依據(jù)遠(yuǎn)期負(fù)荷發(fā)展，決定在本區(qū)興建 一 中型 110kv變電站，該變電所建成后，主要對本區(qū)用戶供電為主，尤其對本地區(qū)大用戶進(jìn)行供電。改善提高供電水平。同時和其他地區(qū)變電所聯(lián)成環(huán)網(wǎng)，提高了供電的穩(wěn)定性和電能的質(zhì)量。 變電站負(fù)荷情況及所址概況 為了滿足市區(qū)生產(chǎn)和生活的供電要求，決定要在 LY 市新建一所 110kV降壓變電站。變電站的站址選擇靠近公路，有良好的交通運(yùn)輸條件，同時也為變電站職工的生活提供了方便。變電站所處區(qū)域地勢平坦、土質(zhì)為黏土，海拔 200 米，地勢平坦，為非強(qiáng)地震區(qū)，輸電線路走廊寬闊，有利于線路架設(shè)和電氣設(shè)備的安裝，全線為黃土層帶。地耐力為 2/cmkg ，天然容重 r＝ 2 3/cmg ，內(nèi)擦角 ? ＝ 023 ，土壤電阻率為 100 cm.? ，變電所保護(hù)地下水位低，水質(zhì)良好，無腐蝕性。有利于變電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，另外，也降低對防雷保護(hù)裝置的要求。 氣象條件：年最高氣溫＋ 40℃，年最低氣溫－ 20℃，年平均氣溫＋ 15℃，最熱月平均最高氣溫＋ 32℃，最大復(fù)水厚度 b＝ 10mm，最大風(fēng)速 25 sm/ ，屬于我國第六標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。變電站選址避開了大氣嚴(yán)重污穢和嚴(yán)重鹽霧地區(qū)及冬季主導(dǎo)風(fēng)向的影響，即避開了工業(yè)電力負(fù)荷，如化肥廠、紡織廠、水泥廠、柴油機(jī)廠等污染企業(yè)的影響。此外，這些電力負(fù)荷位于變電站的北部和南部，變電站設(shè)在污染源的下風(fēng)口（冬季主導(dǎo)風(fēng) 向?yàn)槲鞅憋L(fēng)），受到輕微污染，影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行性能。變電站東部沒有重要的電力負(fù)荷，這為進(jìn)出線提供了廣闊的線路走廊，還有利于變電站的擴(kuò)建 ，另外，變電站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。 根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的規(guī)模如下 : 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 電壓等級： 110/35/10kV 線路回數(shù)： 110kV 近期 2 回， 遠(yuǎn)景發(fā)展 2 回。 35kV 近期 4 回。 10kV 近期 9 回，遠(yuǎn)景 2 回。 變電站的負(fù)荷分析 根據(jù)負(fù)荷允許停電程度的不同，可以將負(fù)荷分為三個等級，即一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。如果停電，一級負(fù)荷將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境嚴(yán)重污染對工廠將造成經(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)品大量報廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴(yán)重的政治影響。二級負(fù)荷會造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)；還可能引起社會秩序混亂或較嚴(yán)重的政治影響。三級負(fù)荷造成的損失不大或不 會造成直接經(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)荷等級不同，對供電的要求也不相同：對于一級負(fù)荷，必須有二個獨(dú)立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電。對特別重要的一級負(fù)荷應(yīng)該由二個獨(dú)立電源點(diǎn)供電。對于二級負(fù)荷，一般要有兩個獨(dú)立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負(fù)荷供電。對于三級負(fù)荷，一般只需一個電源供電。 對于 110kV 側(cè)，與另外一個變電站和發(fā)電廠之間形成了環(huán)網(wǎng)，但是何一條線路發(fā)生故障，會直接影響電力系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。由于各個線路的功率不同，對 變電站的影響也不同，但是都會造成用戶用電質(zhì)量的影響，對國民工業(yè)造成損失。 35kV 側(cè)的負(fù)載如下表所示： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 表 11 35kV 負(fù)荷分析 電壓 等級 負(fù)荷 名稱 最大負(fù)荷（ MW） 負(fù)荷組成(﹪ ) 自然 功率 因數(shù) maxT(h) 線長 (km) 備注 近期 遠(yuǎn)景 一 二 35 kv 郊區(qū)一 5 30 12 郊區(qū)二 5 30 16 水泥廠1 15 30 20 水泥廠2 15 30 20 Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷分析 tkPPPPSkv %)51(c os 水泥廠二水泥廠一郊二35 ????? ?郊一 ＝ tI kSSSSS ??????? )(水泥廠二水泥廠一郊二 ????郊一、 ＝（ ＋ ＋ ＋ ） ? ? ＝ 0000k3535 ???SSVkV 一。二 在 35kV 負(fù)荷中一、二類負(fù)荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產(chǎn)機(jī)械的壽命縮短產(chǎn)品質(zhì)量下降和一定的經(jīng)濟(jì)損失 .因此要盡可能保證其供電可靠性。 10kV側(cè)的負(fù)載如下表所示： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 表 12 10kV 負(fù)荷分析 電壓 等級 負(fù)荷 名稱 最大負(fù)荷(MW) 負(fù)荷組成 (﹪ ) 自然功率 maxT (h) 線長 (km) 備注 近期 遠(yuǎn)景 一 二 10kv 機(jī)械廠 1 20 30 5500 機(jī)械廠 2 20 30 5500 印染廠 1 30 30 5000 印染廠 2 30 30 5000 毛紡廠 20 30 5000 燈具廠 20 30 4500 皮革廠 30 30 4500 3 市區(qū) 1 20 30 2500 2 市區(qū) 2 20 30 2500 2 備用 1 . 備用 2 o s10 ??? ? ??PS KV 一、二 =（ ++3+) =31MVA 在 10kV 負(fù)荷中，若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機(jī)器損壞，甚至出現(xiàn)事故，對市區(qū)醫(yī)院則造成不良政治和社會影響，嚴(yán)重時造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。另外，在 10kV 側(cè)，站用電部分考慮為 。 本論文主要通過分析上述負(fù)荷資料，以及通過負(fù)荷計算，最大持續(xù)工作電流及短路計算，對變電站進(jìn)行了設(shè)備選型和主接線選擇，進(jìn)而完成變電站一次部分設(shè)計。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第二章 電氣主接線設(shè)計 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴(yán)密的整體。主要由各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時也影響到工業(yè)生產(chǎn)和人民的日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下要求： 斷路器檢修時是否 會 影響供 電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 主接線正常運(yùn)行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備 ， 切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且 系統(tǒng)設(shè)備 在檢修時可以保證檢修人員的安全。 主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運(yùn)行方式 的需要，而且也會給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。 所以要全面認(rèn)真的考慮主接線的選擇。 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 所以經(jīng)濟(jì)性也是比較重要的一個因素。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 由于我國的各個行業(yè)高速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)電力負(fù)荷增長很快。因此，在選擇主接線還要考慮具有擴(kuò)建的可能性。 變電站主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出現(xiàn)數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。 110kV 電氣主接線 由 于此變電站是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負(fù)荷增長而擬建的。那么其負(fù)荷為地區(qū)性負(fù)荷。變電站 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè)，均為單母線分段接線。110kV～ 220kV 出線數(shù)目為 5 回及以上或者在系統(tǒng)中居重要地位，出線數(shù)目為 4 回及以上的配電裝置。在采用單母線、分段單母線或雙母線的 35kV～110kV 系統(tǒng)中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路母線。 根據(jù)以上的分析、組合，保留下面兩種可能接線的方案，如圖 21 及圖 22 所示。 圖 21 單母線分段制接線圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 22 雙 母線帶旁路母線 對圖 21 及圖 22 所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較，見表 21： 表 21 主接線方案比較表 方案 項(xiàng)目 方案Ⅰ 方案Ⅱ 技 術(shù) ①簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展 ②可靠性、靈活性差 ③進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電 ①運(yùn)行可靠、運(yùn)行方式靈活、便于事故處理、易擴(kuò)建 ②母聯(lián)斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作 ③倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作 經(jīng) 濟(jì) 性 ①設(shè)備少、投資小 ②用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資 ①占地大、設(shè)備多、投資大 ②母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器節(jié) 省投資 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 在 供電 可靠性 上 第 II 種方案明顯 占優(yōu)勢 ，但 因?yàn)閿嗦菲鳌㈤_關(guān)較多，容易引起誤操作，而且 在經(jīng)濟(jì)上則方案 I 占優(yōu)勢。鑒于此站為地區(qū)變電站處于環(huán)網(wǎng)中本身具有較高的可靠性和靈活性，所以經(jīng)綜合分析，決定選第I種方案為設(shè)計的最終方案。 35kV 電氣主接線 電壓等級為 35kV～ 60kV，出線為 4～ 8 回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接線時，可增設(shè)旁路母線。但由于設(shè)置旁路母線的條件所限（ 35kV～ 60kV 出線多為雙回路，有可能停電檢修 斷路器，且檢修時間短，約為 2～ 3 天） 。 所以， 35kV～ 60kV 采用雙母線接線時，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時可設(shè)置旁路隔離開關(guān)。 據(jù)上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。如圖 23 及圖 24 所示。 圖 23 單母線分段制接線 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 24 雙母線接線方式 對圖 23 及圖 24 所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較。見表 22 表 22 主接線方案比較 項(xiàng)目 方案 方案Ⅰ 方案Ⅱ 技 術(shù) ①簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展 ②可靠性、 靈活性比較可靠 ③進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電 ①供電可靠 ②調(diào)度