【正文】 110KV變電站電氣設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 緒論現(xiàn)在，電力的使用已滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，一個(gè)國(guó)家的電氣化程度已經(jīng)成了衡量其國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和社會(huì)現(xiàn)代化水平高低的重要標(biāo)志之一。21世紀(jì)最初的20年，是我國(guó)電力發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，而重點(diǎn)是加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，而變電所是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵之一。電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)，變壓器，輸電線路，用電設(shè)備（負(fù)荷）組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過(guò)電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對(duì)電能進(jìn)行生產(chǎn)（發(fā)電機(jī)），變換（變壓器，整流器，逆變器），輸送和分配（電力傳輸線，配電網(wǎng)），消費(fèi)（負(fù)荷）；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等。供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，形成十分嚴(yán)重的后果。停電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。變電所是聯(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。變電所是聯(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經(jīng)濟(jì)合理、二次部分安全可靠，只有這樣才能發(fā)揮自己的作用，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：1．樞紐變電所 位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個(gè)部分，匯集多個(gè)電源，電壓為330～500kV的變電所，稱為樞紐變電所。全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。2．中間變電所 高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長(zhǎng)距離輸電線路分段，一般匯集2～3個(gè)電源，電壓為220～330kV，同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)赜秒姡@樣的變電所起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電所。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。3．地區(qū)變電所 高壓側(cè)電壓一般為110～220kV，向地區(qū)用戶供電為主的變電所，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。4．終端變電所 在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)電壓為110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電所，即為終端變電所。全所停電后，只是用戶受到損失。本所位于某市邊緣，除以10kV電壓供給市區(qū)工業(yè)與生活用電之外，并以35kV電壓向郊區(qū)工礦企業(yè)及農(nóng)業(yè)供電。為新建變電所。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是RM110kV變電所設(shè)計(jì)的電氣一次部分。此次設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)變電所設(shè)計(jì)實(shí)踐，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，貫徹執(zhí)行我國(guó)電力工業(yè)有關(guān)方針政策，理論聯(lián)系實(shí)際，鍛煉獨(dú)立分析和解決電力工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力，為未來(lái)的實(shí)際工作奠定必要的基礎(chǔ)，而本次設(shè)計(jì)過(guò)程中安排了到葛洲壩及三峽電廠參觀實(shí)習(xí)，更容易將參觀實(shí)習(xí)所學(xué)到的實(shí)際知識(shí)運(yùn)用其中，提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力，把自己所學(xué)到的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)用的能力，真正實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的目的。本所的設(shè)計(jì)是在國(guó)家和地方的規(guī)劃下進(jìn)行的，是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資、就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性。本所的設(shè)計(jì)包括電氣一次系統(tǒng)中的主要部分。變電所設(shè)計(jì)以實(shí)際工程技術(shù)水平為基礎(chǔ)，以虛擬的變電所資料為背景，從原始資料的分析做起，內(nèi)容涵蓋《發(fā)電廠電氣部分》、《電力系統(tǒng)分析》等電氣工程及其自動(dòng)化本科教育期間的主要專業(yè)課。通過(guò)設(shè)計(jì)，將書(shū)本上的知識(shí)融入到工程設(shè)計(jì)的實(shí)際運(yùn)用之中。拉近了理論與實(shí)際的距離，同時(shí)也為今后走向工作崗位奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，初步體現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)的精髓內(nèi)容，如根據(jù)規(guī)程選擇方案、用對(duì)比的方法對(duì)方案評(píng)價(jià)等。教會(huì)了我們?cè)诠こ讨羞\(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了我們用實(shí)際工程的思維方法去分析和解決問(wèn)題的能力。2 變電所總體分析與負(fù)荷分析 變電所總體分析根據(jù)《電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》中的有關(guān)部分，特別是：　系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在國(guó)家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的指導(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)一步研究提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體方案；應(yīng)合理利用能源，合理布局電源和網(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)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及下一級(jí)電壓的系統(tǒng)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來(lái)滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門與人民生活不斷增長(zhǎng)的需要?！∽冸娝脑O(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)工程的510年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行；做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能?！∽冸娝脑O(shè)計(jì)必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，結(jié)合國(guó)情合理確定設(shè)計(jì)方案?！∽冸娝脑O(shè)計(jì)必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則。 設(shè)計(jì)依據(jù)《電氣設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 變電所所址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求，綜合考慮確定：1．靠近負(fù)荷中心；2．節(jié)約用地，不占或少占耕地及經(jīng)濟(jì)效益高的土地；3．與城鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，便于架空和電纜線路的引入和引出；4．交通運(yùn)輸方便；5．周圍環(huán)境宜無(wú)明顯污穢，如空氣污穢時(shí)，所址宜設(shè)在受污源影響最小處；6．具有適宜的地質(zhì)、地形和地貌條件（例如避開(kāi)斷層、滑坡、塌陷區(qū)、溶洞地帶、山區(qū)風(fēng)口和有危巖或易發(fā)生滾石的場(chǎng)所），所址宜避免選在有重要文物或開(kāi)采后對(duì)變電所有影響的礦藏地點(diǎn)，否則應(yīng)征得有關(guān)部門的同意；7．所址標(biāo)高宜在50年一遇高水位之上，否則，所區(qū)應(yīng)有可靠的防洪措施或與地區(qū)（工業(yè)企業(yè)）的防洪標(biāo)準(zhǔn)相一致，但仍應(yīng)高于內(nèi)澇水位；8．應(yīng)考慮職工生活上的方便及水源條件；9．應(yīng)考慮變電所與周圍環(huán)境、鄰近設(shè)施的相互影響。本所位于姜寨縣境內(nèi)，資源豐富，工農(nóng)業(yè)發(fā)展前景良好，除以10kV電壓供給市區(qū)工業(yè)與生活用電之外，并以35kV電壓向郊區(qū)工礦企業(yè)及農(nóng)業(yè)供電。為新建變電所。本所電壓等級(jí)為110/35/10kV，其中，110kV電壓等級(jí)近期出線3回，遠(yuǎn)景發(fā)展2回；35kV電壓等級(jí)近期出線6回，遠(yuǎn)景發(fā)展3回；10kV電壓等級(jí)近期出線12回，遠(yuǎn)景發(fā)展6回。電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖如下： 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖 建站必要性考慮到該縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要及市區(qū)工業(yè)及生活用電的要求，為了滿足這些用電要求按照遠(yuǎn)景規(guī)劃設(shè)計(jì)本所。 所址概況所址地區(qū)海拔250m，地勢(shì)平坦，輸電線路走廊開(kāi)闊，地震烈度6度。土壤性質(zhì)為黃粘土，土壤電阻率120Ω?M。年最高氣溫+40176。C，年最低溫度為10176。C，年平均氣溫15176。C，最熱月平均最高溫度為+32176。C。最大風(fēng)速為25m/s，屬于我國(guó)典型III級(jí)氣象區(qū)。常年主導(dǎo)風(fēng)向：NW。歷年最大覆冰厚度：5 mm。熱阻系數(shù)ρ=120176。，土溫20176。C。 變電所負(fù)荷分析計(jì)算《電氣設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在國(guó)家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的指導(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；合理布局電源和網(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)量合格和充足的能源滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)個(gè)部門與人民生活不斷增長(zhǎng)的需要。 標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)為編制和審批工程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，工程初步設(shè)計(jì)，近期計(jì)劃及下一輪電力規(guī)劃提供依據(jù)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體任務(wù)是：1．分析并核算電力負(fù)荷和電量水平、分布、組成及其特性，必要時(shí)分析某些負(fù)荷可能變化的幅度；2．進(jìn)行電力電量平衡，進(jìn)一步論證系統(tǒng)的合理供電范圍和相應(yīng)的聯(lián)網(wǎng)方案，電源建設(shè)方案及系統(tǒng)調(diào)峰方案；3．論證網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，包括電壓登記、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及過(guò)度措施；4．進(jìn)行無(wú)功平衡和電氣計(jì)算，提出保證電壓質(zhì)量、系統(tǒng)安全穩(wěn)定的技術(shù)措施，包括無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、調(diào)壓裝置及提高穩(wěn)定性的措施等；5．計(jì)算各類電廠的燃料需要量，對(duì)新增火電的燃料的來(lái)源提出建議；6．安排發(fā)、輸變電工程及無(wú)功補(bǔ)償項(xiàng)目的投產(chǎn)時(shí)間，提出主要設(shè)備的數(shù)量及主要規(guī)范，估算總投資和發(fā)、供電成本；上述任務(wù)可根據(jù)具體情況，在統(tǒng)籌全局的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地分階段進(jìn)行。，并應(yīng)對(duì)過(guò)度年進(jìn)行研究（5年內(nèi)應(yīng)逐年研究）遠(yuǎn)景水平年可為今后等10至等15年的某一年，且要與國(guó)民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃及規(guī)劃的年份相一致，系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)審查后2至3年宜再行編制，一旦有重大變化應(yīng)及時(shí)修改。（1）變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。電力系統(tǒng)中的變電所有系統(tǒng)樞紐變電所，地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類型。一般系統(tǒng)樞紐變電所匯集擴(kuò)大電源，進(jìn)行系統(tǒng)功率交換和以中壓供電，電壓為330~500kV；地區(qū)重要變電所，電壓為220~330kV，一般變電所多為終端和分支變電所，電壓110kV，但也有220kV。（2）變電所的分支和最終建設(shè)規(guī)模變電所依據(jù)5~10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器；當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，330~500kV樞紐變電所也可裝設(shè)3~4臺(tái)主變壓器；終端或分支變電所如只有一個(gè)電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變；（3）負(fù)荷大小和重要性①一級(jí)負(fù)荷 必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源斷開(kāi)后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；②二級(jí)負(fù)荷 一般要有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源短開(kāi)后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷不間斷供電；③三級(jí)負(fù)荷 對(duì)三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電；④系統(tǒng)備用容量大小:≥8~10%，適用負(fù)荷實(shí)增、機(jī)組維修和故障運(yùn)行三種情況。，保證靈活性和可靠性。本變電站以35kV和10kV兩個(gè)電壓等級(jí)對(duì)用戶供電，變電站負(fù)荷分析以這兩個(gè)電壓等級(jí)為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。 35kV側(cè)負(fù)荷分析35kV側(cè)近期6回，遠(yuǎn)景發(fā)展3回。以下將具體分析各回出線的負(fù)荷情況： 35kV負(fù)荷表電壓等級(jí)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(MW)穿越功率(MW)負(fù)荷組成（%）功率因數(shù)Tmax(h)線長(zhǎng)(km)近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)景一級(jí)二級(jí)35kV鐵礦1234020600015鐵礦2234020600015水泥廠1341520~40600017水泥廠234600017甲鎮(zhèn)變2315 20~40450014乙鎮(zhèn)變23 450010備 用1 2 備 用22備 用32遠(yuǎn)景綜合最大負(fù)荷 ()式中 —— 同時(shí)系數(shù)，；——各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷，MVA；——各出線的自然功率因數(shù)，—— 線損率，取5%。 10kV側(cè)負(fù)荷分析10kV側(cè)近期12回，遠(yuǎn)景發(fā)展6回。以下將具體分析各回出線的負(fù)荷情況：表 10kV負(fù)荷表電壓等級(jí)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷(MW)穿越功率(MW)負(fù)荷組成（%）功率因數(shù)Tmax(h)線長(zhǎng)(km)近期遠(yuǎn)景近期遠(yuǎn)景一級(jí)二級(jí)10kV磷肥廠1 23303055002磷肥廠2 23303055002紡織廠1220406000玻璃廠12303050001罐頭廠12303050001機(jī)修廠1220304000中藥廠12203055002縣 直1330303000醫(yī) 院12303045001南 關(guān)23203035002北 關(guān)12203035002西 關(guān)24203040003備用12備用22備用32備用42備用52備用62所以遠(yuǎn)景總的最大綜合負(fù)荷=+=63MVA 一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷分析遠(yuǎn)景Ⅰ級(jí)綜合最大負(fù)荷計(jì)算公式（采用不計(jì)線損和負(fù)荷同時(shí)率）： ()遠(yuǎn)景II級(jí)綜合最大負(fù)荷計(jì)算公式： ()經(jīng)計(jì)算：，MVA3 主變壓器的選擇在變電所中，用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。利用上節(jié)的有關(guān)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果和以下國(guó)家能源部頒發(fā)的《110kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中有關(guān)規(guī)程，便可選擇主變的臺(tái)數(shù)、容量和型式。 主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇。凡裝有兩臺(tái)（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(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Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)負(fù)荷。 與電力系統(tǒng)連接的110kV變壓器，若不受運(yùn)輸條件的制，應(yīng)選用三相變壓器。 110kV具有三種電壓的變電所中，如通過(guò)主變各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該主變?nèi)萘康?5%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，均宜采用三繞組變壓器。 主變臺(tái)數(shù)選擇變電所主變的臺(tái)數(shù)與電壓等級(jí)接線方式傳輸容量以及系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強(qiáng)聯(lián)系的大中型變電所，在一種電壓等級(jí)下，主變應(yīng)不少于二臺(tái)。為保證供電的穩(wěn)定性和遠(yuǎn)期發(fā)展，以及減少投資回收周期，本所采用兩臺(tái)主變。 主變?nèi)萘窟x擇變電所主變?nèi)萘浚话銘?yīng)按年遠(yuǎn)景負(fù)荷來(lái)選擇。根據(jù)城市規(guī)劃負(fù)荷性質(zhì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合因素確定主變?nèi)萘俊?1) 按規(guī)劃5~10年選擇，并考慮遠(yuǎn)期10~20年發(fā)展，對(duì)城郊變，應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。(2) 由