【正文】 1000MVA。為變電站的可靠運(yùn)行提供了非常有力的條件。一般劃分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)負(fù)荷。例如煉焦?fàn)t停電以后煤氣從爐縫中溢出，遇火星要爆炸，燒堿廠停電以后，氯氣和氫氣從電解槽溢出，容易發(fā)生爆炸等。 一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求：一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。 2 2： 中斷供電將影響重要單位正常工作的負(fù)荷。做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器事故或電力線路常見故障時(shí)，不致中斷供電或中斷后能很快恢復(fù)，在負(fù)荷較小或者地區(qū)供電條件不足商議，可由一回 10KV 及以上專用架空線供電；當(dāng)采用電纜線路時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜組成的電纜供電，每根電纜應(yīng)能承受 100%的耳機(jī)負(fù)荷；為解決線路和配電設(shè)備的檢修以及突然停電后，身被能安全停產(chǎn)問題，可設(shè)備用小容量柴油發(fā)電機(jī)組，其容量由實(shí)際需要決定。 負(fù)荷計(jì)算的意義和目的 負(fù)荷的計(jì)算就是要算出在正常時(shí)通過設(shè)備和導(dǎo)線的最大電流，根據(jù)這個(gè)條件就可以選擇多大截面的導(dǎo)線和設(shè)備。 這在經(jīng)濟(jì)上也是不合理的。如果無功功率不是由電容器提供，則必須由輸電系統(tǒng)供給，為滿足用電的要求，供電線路和變壓器的容量需增大。因此，無論對(duì)供電部門還是用電部門，對(duì)無功功率進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，防止無功倒送，從而節(jié)約電能，提高運(yùn)行質(zhì)量都具有非常重要的意義。這種方法安裝方便、建設(shè)周期短、造價(jià)低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、自身?yè)p耗小。 提高設(shè)備出力 如圖 3 所示，由于有功功率 P＝ S而提供電部門要求該廠 10KV 進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不應(yīng)低于 。 補(bǔ)償后總的視在負(fù)荷： S`30=〔 P302+(Q30QC)2〕 （ ） 變壓器有功損耗 : △ PT=△ Pkβ2+△ P0 （ ） 式中 : △ P0— 變壓器的空載損耗 。因此，變壓器低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因 數(shù)應(yīng)高于 ，這里取 。 根據(jù)上面的計(jì)算可知，要選擇兩臺(tái)容量為 10000KVA 的主變壓器。 在本設(shè)計(jì)中，距離本變電站 6Km處 各有一個(gè)系統(tǒng)變電所，這由兩個(gè)變電所向待設(shè)計(jì)的變電站供電，因?yàn)檫@兩個(gè)電源互為備用，所以當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)變電站向本變電站供電時(shí)，另一個(gè)系統(tǒng)變電站處于備用狀態(tài)。在供配電系統(tǒng)中，需要將這些電氣設(shè)備在變電所中按一定的要求連接起來，完成電能分配，滿足運(yùn)行安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的要求。 為了滿足運(yùn)行安全和管理要求，變電所還需要具備對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制與保護(hù)的輔助設(shè)備，例如實(shí)現(xiàn)主接線過流保護(hù)的繼電保護(hù)裝置，對(duì)主接線進(jìn)行計(jì)量和監(jiān)視的儀器、儀表對(duì)主接線開關(guān)設(shè)備操作需要的直流與交流電源，控制與信號(hào)設(shè)備、電纜等。 ⑵ 對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。各級(jí)電壓母線的電壓波動(dòng)值和諧波含量值。 ⑹ 系統(tǒng)內(nèi)過電壓數(shù)值及限制內(nèi)過電壓措施。 靈活性 主接線應(yīng)滿足調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)保證供電可靠性的條件。根據(jù)上面所提供的變電所的基本依據(jù)和基本要求，本變電所在 110KV 側(cè)選擇 110KV 出線 2回，主變壓器進(jìn)線兩回， 接線型式為單母線，采用 GBC110 型帶五防的手車式開關(guān)柜。兩個(gè)回路互為備用，當(dāng)一條回路出現(xiàn)故障時(shí)，另一回路則向本變電所供電。 所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。短路電流在線路上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點(diǎn)越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動(dòng)機(jī)或其它設(shè)備的正常運(yùn)行。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，按照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，在保證安全可靠的前提下，積極地才用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資。設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。 電路的額定電流 是按在額定周圍環(huán)境溫度 ? 下，電器的長(zhǎng)期允許電流。 按動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 動(dòng)穩(wěn)定性是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，滿足穩(wěn)定的條件為： iet ? ish 本設(shè)計(jì)中 Iet 為 63KA，而 Ish 為 ， 63KA 大于 ，所以滿足要求。 10KV 的低壓開關(guān)柜的選擇 由前面的計(jì)算可知，低壓母線的 8 回架空線每回通過的最大工作電流為110A，則總的電流為 880A。 本設(shè)計(jì)中電網(wǎng)的電壓 UN為 10KV，所選的斷路器的額定電壓也是 10KV，所以能滿足要求。 10KV 側(cè)出線低壓開關(guān)柜的選擇： 由于本開關(guān)柜的選擇跟上面的低壓開關(guān)柜的選擇的原理是一樣的，所以這里就不詳細(xì)介紹，選擇 XGN21011T 型號(hào)的開關(guān)柜。查表可知 LMY405 母線在 40 度時(shí)平放的載流量為 418A，大于該母線最大負(fù)荷電流 207A，所以能滿足要求。 按持續(xù)性工作電流選擇： 查表可知 Ixu 在 40 度時(shí)平放的載流量為 1210A，大于它的最大負(fù)荷電流792A，所以能滿足要求。由于造成雷電發(fā)生的雷云具有很高的電場(chǎng)強(qiáng)度，可擊穿空氣，出現(xiàn)很大的放電電流；雷電 放電電流可能會(huì)對(duì)地面的建筑、設(shè)備等造成直接的電擊，雷電流可能電擊地面上的人、動(dòng)物導(dǎo)致死亡；雷電流會(huì)沿著建筑的金屬管道進(jìn)入建筑內(nèi)部，沿著配電電線進(jìn)入變電所與建筑的末端用戶設(shè)備，造成變電所設(shè)備以及用戶設(shè)備損壞；雷電流還會(huì)引起雷電過電壓、引起電氣線路和配電設(shè)備的絕緣損壞，使電網(wǎng)無法正常運(yùn)行，造成大面積停電，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 由上面提供的數(shù)據(jù)可計(jì)算： (1 . 5 4 0 2 1 1 ) 5 . 5 / 3 5 3 4xr ? ? ? ? ? ? 防止雷電反擊 獨(dú)立避雷針受雷擊時(shí)，在接閃器，引下線和接地體上都將產(chǎn)生很高的電位。 本變電所的接地計(jì)算 10110KV 為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，接地電阻阻值 R 要求小于 10? ,低壓設(shè)備要求不大于 4? ，選擇兩者中較小的值。 查表可知， ?C? ，代入公式得 94 ???? 根。為此，繼電保護(hù)要簡(jiǎn)單可靠，運(yùn)行維護(hù)方便。 速動(dòng)性：指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快的切除短路故障，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞。 繼電保護(hù)的基本原理 繼電保護(hù)的種類很多，但是就一般情況來說，它是由測(cè)量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分組成的，其原理圖如下： 圖 4 繼電保護(hù)裝置的原理框圖 測(cè)量部分從被保護(hù)對(duì)象輸入有關(guān)信號(hào)，再與給定的整定值相比較，決定保護(hù)是否動(dòng)作。 反時(shí)限：接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，廣泛應(yīng)用于 10KV 以下的中小型工廠供電系統(tǒng)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間較麻煩，誤差較大。過電流保護(hù)裝置的一次側(cè)起動(dòng)電流可按下式計(jì)算 m axIKKKI zqfkdz ? 式中 kK —— 可靠系數(shù)， DL 型繼電器取 ； GL 型繼電器取 ； fK —— 返回系數(shù)， DL 型取 ， GL 型取 ； zqK —— 電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)系數(shù)。 電流速斷保護(hù)電路的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速，能縮短故障切除時(shí)間，其缺點(diǎn)是存在死區(qū)，不能保護(hù)整個(gè)線段，其保護(hù)范圍可由本線段短路電流分布曲線確定。為了使作為重要設(shè)備的變壓器發(fā)生故障后能全部瞬時(shí)切斷，可采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置。 為了防止誤動(dòng)作，必須使差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流大于最大不平衡電流。 瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，“輕瓦斯觸點(diǎn)”接通。對(duì)于強(qiáng)迫油循環(huán)的變壓器整定為 米／秒。 本設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)計(jì)算 速斷計(jì)算 根據(jù)本設(shè)計(jì)的主接線圖（見后面的 附錄圖），本設(shè)計(jì)的兩回進(jìn)線架空線段采用電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。 110KV 側(cè)電流互感器二次連接臂電流 : 76 5/30 016 53,1 ??? dTA YTNKII 24 10KV 側(cè)電流互感器二次連接臂電流： 2I = 5/600577 ? 因?yàn)?2I 大于 1I ,所以選其中較大者 側(cè)為基本側(cè)。 本設(shè)計(jì) 10KV 側(cè)的繼電保護(hù) 從 10KV 側(cè)低壓母線引出的 8 回線路的繼電保護(hù)。 二次回路的操作電源 操作電源：操作電源主要指供指示信號(hào)、繼電保護(hù)和自 動(dòng)裝置工作以及斷路器跳合閘的操作電源。直流系統(tǒng)采用單母線分段接線，設(shè)分段開關(guān)，每段母線 各帶一套充電裝置和一組蓄電池組，充電裝置采用高頻開關(guān)電源，蓄電池采用閥控式密封鉛酸電池，放置方式采用蓄電池屏。 10KV 母線則按分段情況設(shè)置。如果供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，靠近故障點(diǎn)的保護(hù)裝置不動(dòng)作 (拒動(dòng)作 )，而離故障點(diǎn)遠(yuǎn)的前一級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作 (越級(jí)動(dòng)作 )，這就叫“失去選擇性”。 ：表征保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障和不正常工作狀態(tài)反應(yīng)能力的一個(gè)參數(shù)，如果保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)故障輕微的故障能力都能及時(shí)地反應(yīng)動(dòng)作，就說明保護(hù)裝置的靈敏度高。具體要求可參照GBJ6390《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》。 （ 2）電氣測(cè)量?jī)x表的配置 供電系統(tǒng)變配電裝置中各部分儀表的配置要求如下： 27 1） 110/ 電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功功率表、無功功率表、有功電能表和無功電能表各 1 只，裝在變壓器哪一側(cè)視具體情況而定。 3） 10kV 母線（每段母線）上，必須裝設(shè) 1 只電壓表測(cè)量線電壓。 6） 10kV 出線，應(yīng)裝設(shè)電流表、有功電能表各 1 只，如為單獨(dú)經(jīng)濟(jì)核算單位的線路，還應(yīng)再裝設(shè) 1 只無功電能 表。 信號(hào)回路是用來指示一次系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的二次回路。一般紅燈閃光，表示斷路器自動(dòng)合閘；綠燈閃光，表示斷路器自動(dòng)跳閘。 對(duì)斷路器的控制和信號(hào)回路主要有下列基本要求： 28 1）應(yīng)能監(jiān)視控制回路保護(hù)裝置及其跳、合閘回路的完好性。 3）應(yīng)能指示斷路器正常合閘和跳閘的位置信號(hào)以及斷路器自動(dòng)合閘和跳閘的指示信號(hào)。各種型號(hào)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)本身不具備機(jī)械防跳性能，應(yīng)加裝 電氣防跳回路。 安裝方式，明備用： APD 裝在備用進(jìn)線的 QF 上。自動(dòng)重合閘分一次重合、二次重合和三次重合，據(jù)統(tǒng)計(jì)：一次重合的成功率達(dá) 80%左右，二次、三次重合成功率很小，故大多數(shù)工廠采用一次重合。當(dāng)任何一會(huì)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障相對(duì)的地電壓為零，其它兩相對(duì)地電壓升高到 3 倍，同時(shí)出現(xiàn)零序電壓，使電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地故障信號(hào) 這種保護(hù)簡(jiǎn)單，但給出信號(hào)沒有選擇性，值班人員想判別出故障發(fā)生在哪一條線路上，就要依次斷開各條線路來尋找。因此，繼電器的動(dòng)作電壓要躲過這一不平衡電壓，一般整定為 15V。 FU 3WV(L 3 )WV(L 2 )TVWV(L 1 )FUKV FU 1 FU 2PV 3PV 2PV 1V VPV 4V Vw電 壓 互 感 器接地信號(hào)裝置dM電壓小母線dN vuTV絕緣檢查電壓表n電壓表 30 第七章： 變電站的布置 變電所布置方案 變電所的布置型式有戶內(nèi)、戶外和混合式 3 種。布置主要由變壓器室，高壓配電室、低壓配電室、電容器室、工具間等組成。 （ 3）變壓器與高壓電容器室，應(yīng)避免日曬，控制室和值班室應(yīng)盡量朝南方，盡可能利用自然采光和通風(fēng)。通風(fēng)窗的面積根據(jù)變壓器的容量、進(jìn)風(fēng)溫度及變壓器中心標(biāo)高至出風(fēng)窗中心標(biāo)高的距離等因素 （ 2） 變壓器的防火：可燃油式變壓器的耐火等級(jí)應(yīng)為一級(jí)，非燃或難燃介質(zhì)的電力變壓器室的內(nèi)火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。高壓配電室宜設(shè)不能開的自然采光窗，并應(yīng)設(shè)置防止雨水，雪和小動(dòng)物設(shè)施。電容器室應(yīng)有良好的自然通風(fēng)，長(zhǎng)度超過 7 米的高壓電容器室應(yīng)設(shè)兩個(gè)出口，并宜設(shè)在兩端，電容器室的門應(yīng)向外開。 為了保證操作電源的用電可靠性，所有變一般都接在電源的高壓母線或者低壓母線上，這樣即使變壓器發(fā)生故障時(shí)，所用變?nèi)阅苋〉秒娫?。這樣， 所用變的供電性大大提高。在所用電負(fù)荷中屬于此類負(fù)荷的變電所的消防系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。 （ 3） III 類負(fù)荷。所用電采用 380 \220V,三相四線制直接接地系統(tǒng)。在這里，我要寫下對(duì)所有關(guān)心、愛護(hù)和幫助過我的人的萬分感激之情。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)作風(fēng)、 扎實(shí)勤勉的工作態(tài)度和誨人不倦的高尚品德，時(shí)刻激勵(lì)著我刻苦學(xué)習(xí)、認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計(jì)；我的指導(dǎo)老師對(duì)科學(xué)事業(yè)孜孜以求、廢寢忘食的崇高奉獻(xiàn)精神，將時(shí)刻鞭策著我在未來的人生旅途中不斷努力、積極進(jìn)取。