【正文】 10KV變電所畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 變電所總體設(shè)計(jì)及供配電系統(tǒng)分析 變電所設(shè)計(jì)原則進(jìn)行變電所設(shè)計(jì)時須遵照變電所設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的原則。根據(jù)《35—10kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》要求： 變電所的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的5—10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，做到遠(yuǎn)近結(jié)合、以近為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)景發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 變電所的設(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)合國情合理地確定設(shè)計(jì)方案。 變電所的設(shè)計(jì)，必須節(jié)約用地的原則。 變電所設(shè)計(jì)目的與任務(wù)畢業(yè)設(shè)計(jì)是本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的重要環(huán)節(jié)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是通過變電所設(shè)計(jì)實(shí)踐，綜合運(yùn)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(shí)踐，鍛煉獨(dú)立分析和解決電力工程設(shè)計(jì)問題的能力，為未來的實(shí)際工作奠定必要的基礎(chǔ)。 PG新校區(qū)供電需求分析PG新校區(qū)10KV變電所為位于PG新校的變電所，由系統(tǒng)S系統(tǒng)S2向PG新校區(qū)供電，來供給該校教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、施工及生活用電，PG新校區(qū)變電所的建立可保障新校區(qū)的正常用電，提高供電質(zhì)量和供電可靠性。PG新校區(qū)變電所變電壓等級為10/，是以向終端用戶供電為主的變電所,全所停電后將對該校中斷供電。 變電所總體分析 建站必要性與建站規(guī)模1 建站必要性PG新校區(qū)10KV變電所為終端變電所，在系統(tǒng)中主要起變配電作用，全所停電將造成全校停電，它供給該校教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、施工及生活用電。故為滿足該校用電要求決定建設(shè)本變電站。2 建站規(guī)模PG新校區(qū)10KV變電所電壓等級為10/線路回路數(shù)：近期6回，遠(yuǎn)期2回；近期最大負(fù)荷4627KW。 所址概況與所址條件1 所址概況PG新校區(qū)10KV變電所位于該校圖書館周圍，西部電源和東部電源進(jìn)線先通過10kV變電所高壓側(cè)開關(guān)站進(jìn)行電能分配，然后饋出六回線分配給兩個獨(dú)立變電所和四個箱式變電站，獨(dú)立變電所和箱式變電站經(jīng)過變壓后供給其所帶負(fù)荷用電。2 所址條件依據(jù)《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50053－94 ，變電站所址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較確定：一、接近負(fù)荷中心；　　二、進(jìn)出線方便；　　三、接近電源側(cè)；　　四、設(shè)備運(yùn)輸方便；　　五、不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所；　　六、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；　　七、不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰；　　八、不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定；　　九、不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。PG新校區(qū)10KV變電所建在該校內(nèi)部，為節(jié)約用地、接近負(fù)荷中心、進(jìn)出線方便，故采用建立兩個獨(dú)立變電所和四個箱式變電站的方針。 負(fù)荷分析 負(fù)荷的分類與重要性1一級負(fù)荷: 對供電要求最高，要求不斷電或可極短時間斷電。必須有兩個獨(dú)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(fù)荷不間斷供電；2 二級負(fù)荷: 對供電要求較高，要求基本不斷電或可短時間斷電。一般要有兩個獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)任何一個電源斷開后，能保證全部或大部分二級負(fù)荷不間斷供電；3 三級負(fù)荷: 對供電要求相對較低，可為一、二級負(fù)荷的緊急用電讓路。對三級負(fù)荷一般只需要一個電源供電。 負(fù)荷資料負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與計(jì)算 詳見 附錄一由附錄二知： 該校有二級負(fù)荷和三級負(fù)荷，二級負(fù)荷包括行政樓和圖書館中的二級負(fù)荷部分（圖書館消防負(fù)荷），其余為三級負(fù)荷。二級負(fù)荷，近期有2回出線、遠(yuǎn)景1回出線；三級負(fù)荷近期有4回出線、遠(yuǎn)景1回出線。2 主變選擇與主結(jié)線設(shè)計(jì) 主變的選擇依據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊1》第五章，《發(fā)電廠電氣部分》第二章第3節(jié)，《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第三章第3節(jié)，《電力技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范》第三章等進(jìn)行技術(shù)選擇。 主變?nèi)萘亢团_數(shù)的選擇1 容量選擇原則 (1) 主變?nèi)萘窟x擇一般按變電所建成以后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10～20年發(fā)展。 (2) 根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)決定主變?nèi)萘?。對有重要?fù)荷變電所考慮一臺主變停運(yùn)時，其余主變?nèi)萘吭谟?jì)及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的一、二級負(fù)荷；對一般性變電所當(dāng)一臺主變停運(yùn)時，其余主變應(yīng)能保證其余負(fù)荷的60%。(3) 同級電壓的單臺降壓容量的級別不易太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化（主要考慮備品、備件和檢修方便）。2 臺數(shù)選擇原則 結(jié)合PG新校區(qū)全部負(fù)荷統(tǒng)計(jì)后容量的確定(詳見 附錄一)和10KV變電所主結(jié)線方案的選擇來選擇變壓器臺數(shù)。3 容量選擇計(jì)算 詳見 附錄一 主變?nèi)萘縎T的選擇必須符合以下三個條件：ST≥Sca ST—主變壓器容量 Sca—本回路全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷 主變型號的選擇查《電氣設(shè)備實(shí)用手冊》上冊P497綜合后選擇變壓器型號為1 獨(dú)立變電所變壓器選用系列三相油浸自冷雙繞組銅線無載調(diào)壓變壓器。2 箱式變電站選用系列，其內(nèi)部變壓器也選用系列變壓器。變壓器具體選擇 詳見 附錄二 電氣主結(jié)線設(shè)計(jì)的基本要求電氣主結(jié)線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要組成部分，它直接影響運(yùn)行的可靠性和靈活性，并對電器選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)，自動裝置和控制方式的擬定，都有決定性的關(guān)系，對電氣主結(jié)線設(shè)計(jì)的基本要求，應(yīng)包括可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性，以及擴(kuò)建的可能性，保證供電可靠性是電氣主結(jié)線最基本的要求，電氣主結(jié)線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，主結(jié)線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)從以下幾個方面考慮： 。1 電氣主結(jié)線設(shè)計(jì)的基本要求 電氣主結(jié)線應(yīng)滿足安全性、可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性、擴(kuò)建可能性，考慮國家的方針政策，少占良田，盡可能用過關(guān)的國內(nèi)設(shè)備。根據(jù)《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50053－94 規(guī)定： 配電所、變電所的高壓及低壓母線宜采用單母線或分段單母線接線。當(dāng)供電連續(xù)性要求很高時，高壓母線可采用分段單母線帶旁路母線或雙母線的接線?！　?配電所專用電源線的進(jìn)線開關(guān)宜采用斷路器或帶熔斷器的負(fù)荷開關(guān)。當(dāng)無繼電保護(hù)和自動裝置要求，且出線回路少無需帶負(fù)荷操作時，可采用隔離開關(guān)或隔離觸頭。　　 從總配電所以放射式向分配電所供電時，該分配電所的電源進(jìn)線開關(guān)宜采用隔離開關(guān)或隔離觸頭。　　當(dāng)分配電所需要帶負(fù)荷操作或繼電保護(hù)、自動裝置有要求時，應(yīng)采用斷路器。　　 配電所的10kV或6kV非專用電源線的進(jìn)線側(cè)，應(yīng)裝設(shè)帶保護(hù)的開關(guān)設(shè)備?！　?10kV或6kV母線的分段處宜裝設(shè)斷路器，當(dāng)不需帶負(fù)荷操作且無繼電保護(hù)和自動裝置要求時，可裝設(shè)隔離開關(guān)或隔離觸頭?！　?兩配電所之間的聯(lián)絡(luò)線，應(yīng)在供電側(cè)的配電所裝設(shè)斷路器，另一側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)；當(dāng)兩側(cè)的供電可能性相同時，應(yīng)在兩側(cè)均裝設(shè)斷路器?！　?配電所的引出線宜裝設(shè)斷路器。當(dāng)滿足繼電保護(hù)和操作要求時，可裝設(shè)帶熔斷器的負(fù)荷開關(guān)。　　 向頻繁操作的高壓用電設(shè)備供電的出線開關(guān)兼做操作開關(guān)時，應(yīng)采用具有頻繁操作性能的斷路器。　　 10kV或6kV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空出線回路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)?！　?采用10kV或6kV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)?！　?接在母線上的避雷器和電壓互感器,宜合用一組隔離開關(guān)。配電所、變電所架空進(jìn)、出線上的避雷器回路中，可不裝設(shè)隔離開關(guān)?！　?，宜裝設(shè)供計(jì)費(fèi)用的專用電壓、電流互感器?！　?變壓器一次側(cè)開關(guān)的裝設(shè)，應(yīng)符合下列規(guī)定：　　一、以樹干式供電時，應(yīng)裝設(shè)帶保護(hù)的開關(guān)設(shè)備或跌落式熔斷器；　　二、以放射式供電時，宜裝設(shè)隔離開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)。當(dāng)變壓器在本配電所內(nèi)時，可不裝設(shè)開關(guān)?！　?變壓器二次側(cè)電壓為6kV或3kV的總開關(guān)，可采用隔離開關(guān)或隔離觸頭。當(dāng)屬下列情況之一時，應(yīng)采用斷路器：　　一、出線回路較多；　　二、有并列運(yùn)行要求；　　三、有繼電保護(hù)和自動裝置要求?！　?，宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器?！　?當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時,在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。2 電氣主結(jié)線中考慮的基本問題：(1) 變電所在系統(tǒng)中的地位和作用變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應(yīng)與系統(tǒng)相適應(yīng)。PG新校區(qū)10KV變電所由系統(tǒng)S系統(tǒng)S2向PG新校區(qū)供電，PG新校區(qū)變電所的建立可保障新校區(qū)的正常用電，提高供電質(zhì)量和供電可靠性。(2) 分期和最終的建設(shè)規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，PG新校區(qū)變電所遠(yuǎn)景規(guī)劃有擴(kuò)建的可能，所以在設(shè)計(jì)主結(jié)線時應(yīng)留出發(fā)展擴(kuò)建的余地，本設(shè)計(jì)采用一次設(shè)計(jì)，分期投資，擴(kuò)建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。(3) 電壓等級和出線回路數(shù)近期6回，遠(yuǎn)期2回：二級負(fù)荷，近期有2回出線、遠(yuǎn)景1回出線；三級負(fù)荷近期有4回出線、遠(yuǎn)景1回出線。 各電壓級主結(jié)線型式的選擇根據(jù)《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50053－94 規(guī)定，詳見 中內(nèi)容?？闪谐鱿卤恚?0KV側(cè)主接線方案比較 10kV主接線方案比較表方案項(xiàng)目方案1 單母線分段方案2 單母線分段帶旁母 可 靠 性用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性，對重要用戶不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。雙回路供電，可以順序連接于不同母線上。靈活性靈活性差，各電壓等級便于擴(kuò)建和發(fā)展向雙母線左右任何方向擴(kuò)建，均不會影響兩組母線的電源和負(fù)荷的自由分配，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行設(shè)備少，投資少，占地面積小投資多，設(shè)備多，費(fèi)用大由于學(xué)校用電大多為三級負(fù)荷，只有行政樓和圖書館消防為二級負(fù)荷，對供電可靠性和靈活性要求不是太高，只需滿足經(jīng)濟(jì)性要求就可以了，故選用方案1 （單母線分段）。 依據(jù)《電力工程設(shè)計(jì)手冊》第102節(jié)“6~35KV配電裝置”所述，6~10KV配電裝置一般均為屋內(nèi)布置，當(dāng)出線不帶電抗器，一般采用成套開關(guān)柜單層布置。鑒于10KV側(cè)負(fù)荷性質(zhì)對供電可靠性要求，可選用備用小車屋內(nèi)配電裝置。 中性點(diǎn)接地方式的選擇1 中性點(diǎn)接地方式的原則根據(jù)《電氣設(shè)計(jì)手冊I》第2—7節(jié)中關(guān)于“主變壓器中性點(diǎn)接地方式”的規(guī)定，電力網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，決定了主變壓器的中性點(diǎn)的接地方式。(1) 變壓器中性點(diǎn)接地點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)使電網(wǎng)所有短路點(diǎn)的綜合零序電抗與綜合正序電抗之比X0/X13，以使單相接地時全相上工頻電壓不超過閥型避雷器的滅弧電壓；X0/X1.(2) 所有普通變壓器的中性點(diǎn)都經(jīng)隔離開關(guān)接地,以使運(yùn)行調(diào)度靈活選擇接地點(diǎn).(3) 選擇接地點(diǎn)時應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)使電網(wǎng)解列成中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng).2 主變壓器6～63KV多用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式6~63KV電網(wǎng)多采用中性點(diǎn)不接地方式,但當(dāng)單相接地故障電流大于30A( 6~10KV電網(wǎng))或10A(20~63KV電網(wǎng))時,中性點(diǎn)應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地,用消弧線圈接地時應(yīng)注意:(1) 消弧線圈應(yīng)由系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃,分散布置,應(yīng)避免整個電網(wǎng)中只裝一臺消弧線圈,也應(yīng)避免在一個變電所中裝設(shè)多臺消弧線圈,在任何運(yùn)行方式下,電網(wǎng)不得失去消弧線圈的補(bǔ)償。(2) 在變電所中,消弧線圈一般裝在變壓器中性點(diǎn)上6~10KV消弧線圈也可裝在調(diào)相機(jī)的中性點(diǎn)上.(3) 當(dāng)兩臺主變壓器合用一臺消弧線圈時,應(yīng)分別經(jīng)隔離開關(guān)與變壓器中性點(diǎn)。依據(jù)上述原則，PG新校區(qū)10kV變電所的主變壓器均采用中性點(diǎn)不接地方式。 無功補(bǔ)償1 無功補(bǔ)償?shù)闹匾饬x電站裝設(shè)的并聯(lián)電容器裝置的主要目的是為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，并聯(lián)電容器裝置向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的容性無功以補(bǔ)償多余的感性無功，減少電網(wǎng)有功損耗和提高電壓。電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，電壓質(zhì)量對電力網(wǎng)絡(luò)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對保證用戶的安全用電和產(chǎn)品質(zhì)量是非常重要的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，用戶消耗的無功功率是它有功功率的50%～100%。同時，電力系統(tǒng)本身消耗的無功功率可以達(dá)到用戶的25%～75%，無功功率不足，將造成電壓的下降，電能損耗增大，電力系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，所以電力系統(tǒng)的無功電源和無功功率必須平衡，系統(tǒng)的無功功率不僅靠發(fā)電機(jī)供給，而且調(diào)相機(jī)并聯(lián)電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償可以采用分散補(bǔ)償?shù)姆绞剑驗(yàn)殡娏ο到y(tǒng)的無功負(fù)荷主要是感性功率，所以具體無功補(bǔ)償就是高壓網(wǎng)上的低壓側(cè)并聯(lián)電容器，利用階梯式調(diào)節(jié)的容性無功補(bǔ)償感性無功，所以無功補(bǔ)償意義為：補(bǔ)償變壓器的無功損耗，補(bǔ)償高壓網(wǎng)的無功缺額。2 無功補(bǔ)償裝置容量的選擇依據(jù)《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50053－94 ：第一節(jié) 一般規(guī)定　　 本章適用于電壓為10kV及以下作并聯(lián)補(bǔ)償用的電力電容器裝置的設(shè)計(jì)?！　?電容器裝置的開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)體等載流部分的長期允許電流。　　 電容器組應(yīng)裝設(shè)放電裝置，使電容器組兩端的電壓從峰值（2倍額定電壓）降至50V所需的時間，高壓電容器不應(yīng)大于5min；低壓電容器不應(yīng)大于1min。第二節(jié) 電氣接線及附屬裝置　　 高壓電容器組宜接成中性點(diǎn)不接地星形，容量較小時宜接成三角形。低壓電容器組應(yīng)接成三角形。　　 高壓電容器組應(yīng)直接與放電裝置連接，中間不應(yīng)設(shè)置開關(guān)或熔斷器。低壓電容器組和放電設(shè)備之間，可設(shè)自動接通的接點(diǎn)。