【正文】 110KV變電站電氣設(shè)計說明書1 緒論現(xiàn)在，電力的使用已滲透到社會經(jīng)濟、生活的各個領(lǐng)域，一個國家的電氣化程度已經(jīng)成了衡量其國民經(jīng)濟發(fā)展水平和社會現(xiàn)代化水平高低的重要標(biāo)志之一。21世紀最初的20年，是我國電力發(fā)展的關(guān)鍵時期，而重點是加強電網(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，變壓器，輸電線路，用電設(shè)備（負荷）組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機械的方式連接在網(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，它們對電能進行生產(chǎn)（發(fā)電機），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（負荷）；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如同步發(fā)電機的勵磁調(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，形成十分嚴重的后果。停電給國民經(jīng)濟造成的損失遠遠超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，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，為國民經(jīng)濟服務(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，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，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，或使長距離輸電線路分段，一般匯集2～3個電源，電壓為220～330kV，同時又降壓供當(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，接近負荷點，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)計的主要內(nèi)容是RM110kV變電所設(shè)計的電氣一次部分。此次設(shè)計的目的是通過變電所設(shè)計實踐，綜合運用所學(xué)知識，貫徹執(zhí)行我國電力工業(yè)有關(guān)方針政策，理論聯(lián)系實際，鍛煉獨立分析和解決電力工程設(shè)計問題的能力，為未來的實際工作奠定必要的基礎(chǔ)，而本次設(shè)計過程中安排了到葛洲壩及三峽電廠參觀實習(xí)，更容易將參觀實習(xí)所學(xué)到的實際知識運用其中，提高自己的實際動手能力，把自己所學(xué)到的理論知識轉(zhuǎn)化為實際運用的能力，真正實現(xiàn)素質(zhì)教育的目的。本所的設(shè)計是在國家和地方的規(guī)劃下進行的，是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資、就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性。本所的設(shè)計包括電氣一次系統(tǒng)中的主要部分。變電所設(shè)計以實際工程技術(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化本科教育期間的主要專業(yè)課。通過設(shè)計，將書本上的知識融入到工程設(shè)計的實際運用之中。拉近了理論與實際的距離，同時也為今后走向工作崗位奠定了夯實的基礎(chǔ)。在設(shè)計過程中，初步體現(xiàn)了工程設(shè)計的精髓內(nèi)容，如根據(jù)規(guī)程選擇方案、用對比的方法對方案評價等。教會了我們在工程中運用所學(xué)的專業(yè)知識，鍛煉了我們用實際工程的思維方法去分析和解決問題的能力。2 變電所總體分析與負荷分析 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)計應(yīng)在國家計劃經(jīng)濟的指導(dǎo)下，在審議后的中期，長期電力規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進一步研究提出系統(tǒng)設(shè)計的具體方案；應(yīng)合理利用能源，合理布局電源和網(wǎng)絡(luò)，使發(fā)、輸、變電及無功建設(shè)配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)的繼電保護設(shè)計，系統(tǒng)自動裝置設(shè)計及下一級電壓的系統(tǒng)等創(chuàng)造條件。設(shè)計方案應(yīng)技術(shù)先進，過度方便，運行靈活，切實可行，以經(jīng)濟，可靠質(zhì)量合格和充足的電能來滿足國民經(jīng)濟各部門與人民生活不斷增長的需要?！∽冸娝脑O(shè)計應(yīng)依據(jù)工程的510年發(fā)展規(guī)劃進行；做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴建的可能。　變電所的設(shè)計必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理確定設(shè)計方案?！∽冸娝脑O(shè)計必須堅持節(jié)約用地的原則。 設(shè)計依據(jù)《電氣設(shè)計技術(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．靠近負荷中心；2．節(jié)約用地，不占或少占耕地及經(jīng)濟效益高的土地；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．交通運輸方便；5．周圍環(huán)境宜無明顯污穢，如空氣污穢時，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)生滾石的場所），所址宜避免選在有重要文物或開采后對變電所有影響的礦藏地點，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。本所電壓等級為110/35/10kV，其中，110kV電壓等級近期出線3回，遠景發(fā)展2回；35kV電壓等級近期出線6回，遠景發(fā)展3回；10kV電壓等級近期出線12回，遠景發(fā)展6回。電力系統(tǒng)接線簡圖如下： 電力系統(tǒng)接線簡圖 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景規(guī)劃設(shè)計本所。 所址概況所址地區(qū)海拔250m，地勢平坦，輸電線路走廊開闊，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，屬于我國典型III級氣象區(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。 變電所負荷分析計算《電氣設(shè)計技術(shù)規(guī)程》 系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)在國家計劃經(jīng)濟的指導(dǎo)下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進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)、輸變電及無功建設(shè)配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)繼電保護設(shè)計、系統(tǒng)安全自動裝置設(shè)計及下一級電壓的系統(tǒng)設(shè)計等創(chuàng)造條件；設(shè)計方案應(yīng)技術(shù)先進，過度方便，運行靈活，切實可行，以經(jīng)濟、可靠、質(zhì)量合格和充足的能源滿足國民經(jīng)濟個部門與人民生活不斷增長的需要。 標(biāo)準的系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)為編制和審批工程設(shè)計任務(wù)書，工程初步設(shè)計，近期計劃及下一輪電力規(guī)劃提供依據(jù)。 系統(tǒng)設(shè)計的具體任務(wù)是：1．分析并核算電力負荷和電量水平、分布、組成及其特性，必要時分析某些負荷可能變化的幅度；2．進行電力電量平衡，進一步論證系統(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)及過度措施；4．進行無功平衡和電氣計算，提出保證電壓質(zhì)量、系統(tǒng)安全穩(wěn)定的技術(shù)措施，包括無功補償設(shè)備、調(diào)壓裝置及提高穩(wěn)定性的措施等；5．計算各類電廠的燃料需要量，對新增火電的燃料的來源提出建議；6．安排發(fā)、輸變電工程及無功補償項目的投產(chǎn)時間，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)上有針對性地分階段進行。，并應(yīng)對過度年進行研究（5年內(nèi)應(yīng)逐年研究）遠景水平年可為今后等10至等15年的某一年，且要與國民經(jīng)濟計劃及規(guī)劃的年份相一致，系統(tǒng)設(shè)計經(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)樞紐變電所匯集擴大電源，進行系統(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)劃進行設(shè)計。一般裝設(shè)兩臺主變壓器；當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，330~500kV樞紐變電所也可裝設(shè)3~4臺主變壓器；終端或分支變電所如只有一個電源時，可只裝設(shè)一臺主變；（3）負荷大小和重要性①一級負荷 必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源斷開后，能保證對全部一級負荷不間斷供電；②二級負荷 一般要有兩個獨立的電源供電，且當(dāng)任何一個電源短開后，能保證全部或大部分二級負荷不間斷供電；③三級負荷 對三級負荷一般只需要一個電源供電；④系統(tǒng)備用容量大小:≥8~10%，適用負荷實增、機組維修和故障運行三種情況。，保證靈活性和可靠性。本變電站以35kV和10kV兩個電壓等級對用戶供電，變電站負荷分析以這兩個電壓等級為計算標(biāo)準。 35kV側(cè)負荷分析35kV側(cè)近期6回，遠景發(fā)展3回。以下將具體分析各回出線的負荷情況： 35kV負荷表電壓等級負荷名稱最大負荷(MW)穿越功率(MW)負荷組成（%）功率因數(shù)Tmax(h)線長(km)近期遠景近期遠景一級二級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遠景綜合最大負荷 ()式中 —— 同時系數(shù)，；——各出線的遠景最大負荷，MVA；——各出線的自然功率因數(shù)，—— 線損率，取5%。 10kV側(cè)負荷分析10kV側(cè)近期12回，遠景發(fā)展6回。以下將具體分析各回出線的負荷情況：表 10kV負荷表電壓等級負荷名稱最大負荷(MW)穿越功率(MW)負荷組成（%）功率因數(shù)Tmax(h)線長(km)近期遠景近期遠景一級二級10kV磷肥廠1 23303055002磷肥廠2 23303055002紡織廠1220406000玻璃廠12303050001罐頭廠12303050001機修廠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所以遠景總的最大綜合負荷=+=63MVA 一級和二級負荷分析遠景Ⅰ級綜合最大負荷計算公式（采用不計線損和負荷同時率）： ()遠景II級綜合最大負荷計算公式： ()經(jīng)計算：，MVA3 主變壓器的選擇在變電所中，用來向電力系統(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)負荷計算結(jié)果和以下國家能源部頒發(fā)的《110kV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中有關(guān)規(guī)程，便可選擇主變的臺數(shù)、容量和型式。 主變壓器容量和臺數(shù)的選擇。凡裝有兩臺（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺（組）事故停運后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負荷的70%，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的Ⅰ級和Ⅱ級負荷。 與電力系統(tǒng)連接的110kV變壓器，若不受運輸條件的制，應(yīng)選用三相變壓器。 110kV具有三種電壓的變電所中，如通過主變各側(cè)繞組的功率均達到該主變?nèi)萘康?5%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補償設(shè)備時，均宜采用三繞組變壓器。 主變臺數(shù)選擇變電所主變的臺數(shù)與電壓等級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)具有強聯(lián)系的大中型變電所，在一種電壓等級下，主變應(yīng)不少于二臺。為保證供電的穩(wěn)定性和遠期發(fā)展，以及減少投資回收周期，本所采用兩臺主變。 主變?nèi)萘窟x擇變電所主變?nèi)萘?，一般?yīng)按年遠景負荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃負荷性質(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，并考慮遠期10~20年發(fā)展，對城郊變，應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。(2) 由