【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 接地系統(tǒng)以防止輸電線路電壓升高而以其它方式保證供電的可靠性。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 9 包括本地區(qū)負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷的原始資料是設(shè)計(jì)主接線的 基本依據(jù)之一 ，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，還應(yīng)有中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，直接決定著發(fā)電廠和變電站電氣主接線設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)，應(yīng)能經(jīng)受當(dāng)前及較長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)間 (5~10年 )的檢驗(yàn)。 這往往是設(shè)計(jì)能否成立的重要前提，為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電氣設(shè)備的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等情況匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的可行性。 包括當(dāng)?shù)氐淖顭嵩缕骄鶜鉁?、環(huán)境濕度、覆冰厚度、污穢程度 、風(fēng)向水平、水文地質(zhì)情況、海拔高度及地震等因素，對(duì)主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的設(shè)計(jì)均有直接影響。對(duì)此，應(yīng)予以足夠重視 ,對(duì)重型設(shè)備如大容量 三相 變壓器的運(yùn)輸條件亦應(yīng)充分考慮。 （ 2）主接線方案的擬定與選擇 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，在對(duì)原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)電源進(jìn)線數(shù)和出線回路數(shù)、變電所內(nèi)電壓級(jí)別、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)的考慮，可擬定出若干個(gè)可行的主接線方案（近期和遠(yuǎn)景）。然后從經(jīng)濟(jì)技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留 2~3 個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，有可能滿足任務(wù)書(shū)要求的方案，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比 較，結(jié)合最新技術(shù)，對(duì)于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線，還應(yīng)進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最終確定最終方案。 （ 3）短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn) 對(duì)選定的電氣主接線選擇適當(dāng)短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流計(jì)算，并選擇校驗(yàn)合理的電氣設(shè)備包括導(dǎo)線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器等。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 10 （ 4）繪制電氣主接線 對(duì)最終選擇的電氣主接線形式，按照要求，繪出電氣主接線圖。 此外還要注意：對(duì)于工程設(shè)計(jì)，無(wú)論哪個(gè)設(shè)計(jì)階段，概算都是必不可少的組成部分 ， 它不僅反映工程設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性的關(guān)系，而且為合理地確定和有效 控制工程造價(jià)創(chuàng)造條件，概算的編制以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，以國(guó)家頒布的有關(guān)文件和具體規(guī)定為依據(jù)，并按國(guó)家定價(jià)與市場(chǎng)調(diào)整或浮動(dòng)價(jià)格相結(jié)合的原則進(jìn)行。概算的構(gòu)成主要有以下內(nèi)容： (1)主要設(shè)備器材費(fèi)，包括設(shè)備原價(jià)、主要材料 (鋼材、木材、水泥等 )費(fèi)、設(shè)備運(yùn)雜費(fèi) (含成套服務(wù)費(fèi) )、備品備件購(gòu)置費(fèi)、生產(chǎn)器具購(gòu)置費(fèi)等。除設(shè)備及材料費(fèi)。 (2)安裝工程費(fèi)，包括直接費(fèi)、間接費(fèi)及稅金等。直接費(fèi)指在安裝設(shè)備過(guò)程中直接消耗在該設(shè)備上的有關(guān)費(fèi)用；間接費(fèi)指安裝設(shè)備過(guò)程中為全工程項(xiàng)目服務(wù)，而不直接耗用在特定設(shè)備上的有關(guān)費(fèi)用；稅金是指國(guó)家對(duì)施工企業(yè)承包安裝工程的營(yíng)業(yè)收入所征收的營(yíng)業(yè)稅、教育附加和城市維護(hù)建設(shè)稅。 (3)其他費(fèi)用。 電氣主接線的基本形式 由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同 ， 且各回路饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配， 在 進(jìn)出線較多（一般超過(guò) 4回） 的場(chǎng)合 ，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而與有母線的接線相比，無(wú)匯流母線的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。 有匯流母線的接線方式 可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類(lèi)，無(wú)匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。 電氣主接線選擇 依據(jù)原始資料，經(jīng)過(guò)分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng)濟(jì)性的要求，高壓河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 11 側(cè)有 4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側(cè)有 6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有 11 回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、 雙母線 的接線方式，經(jīng)過(guò)分析、綜合、組合和比較，提出三種方案： 方案一： 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式， 35kV 側(cè)采用雙母線接線方式，10kV 側(cè)采 用單母線分段接線方式。 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，檢修母線時(shí)不中斷供電，任一組母線故障時(shí)僅短時(shí)停電，可靠性高。缺點(diǎn)是，操作復(fù)雜，10kV 側(cè)采用單母線分段接線方式，一級(jí)負(fù)荷占 35%左右，二級(jí)負(fù)荷占 30%左右，一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷占 65%左右，采用單母線分段接線方式，優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單清晰，操作方便，造價(jià)低，擴(kuò)展性好，缺點(diǎn)是可靠性靈活性差。 如下圖 21 方案一主接線圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 方案二： 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式， 35kV 側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式， 10kV 側(cè)采 用單母線分段接線方式，優(yōu)點(diǎn)是，檢修任一進(jìn)出線斷路器時(shí)，不中斷對(duì)該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高，靈活性增加，缺點(diǎn)是，增設(shè)旁路母線后，配電裝置占地面積增大，增加了斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的數(shù)目，接線復(fù)雜，投資增大 ， 方案二的主接線圖如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 13 方案三： 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式， 35kV 側(cè)采用單母線分段接線方式， 10kV 側(cè)采用雙母線接線方式。接線圖如下圖所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 14 對(duì)于上述三種方案綜合考慮： 圖 23方案三接線圖 1 1 0 k V3 5 k V Ⅰ 段3 5 k V Ⅱ 段1 0 k v河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 15 該地區(qū)海拔 170m，海拔并不高，對(duì)變電站設(shè)計(jì)沒(méi)有特殊要求，地勢(shì)平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫 +42176。 C，年最低氣溫 8176。C，年平均氣溫 +14176。 C，最熱月平均最高溫度 +36176。 C。最大風(fēng)速 25m/s，覆冰厚度為 8mm，屬于我國(guó)第 V標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。 《 35kV~ll0kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條：當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)， 6~l0kV 側(cè)宜采用單母分段接線，線路為 12 回及以上時(shí)，也可采用雙母線，當(dāng)不 允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。 因此 110kV側(cè)采用雙母線接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)于 35kV側(cè)采用單母線分段接線方式而 10kV 側(cè)采用雙母線接線形式。 綜合以上分析，本設(shè)計(jì)采用第三種方案。 第 3 章 變電站主變壓器選擇 電力變壓器是電力系統(tǒng)中最為重要的電氣設(shè)備之一， 它 擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，合理確定的變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)是變電站可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 在變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，以保證對(duì)用戶供電的可靠 性。對(duì) 110kV 及以下的終端或分支變電站，如果只有一個(gè)電源，或變電所的重要負(fù)荷有中、低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，對(duì)大型超高壓樞紐變電站，可根據(jù)具體工程情況裝設(shè) 2~4 臺(tái)主變壓器，以便減小單臺(tái)容量，因此，在本次設(shè)計(jì)中裝設(shè) 多 臺(tái)主變壓器。并且兩部變壓器并列運(yùn)行時(shí)必須滿足以下條件： (1)并列運(yùn)行變樂(lè)器的一次額定、二次額定電壓必須對(duì)應(yīng)相等。即并列變壓器的電壓變比必須相同，否則將引起較大的不平衡電流，所以允許差值不超過(guò) ％。如果并列變壓器的電壓變比不同，則并列變壓器二次繞組的回路內(nèi)將出現(xiàn)環(huán)流 ，即二次電壓較高的繞組將向二次電壓較低的繞組供給電流，導(dǎo)致繞組過(guò)熱甚至燒毀，影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。 (2)并列運(yùn)行變壓器的阻抗電壓 (短路電壓 )必須相等。由于并列運(yùn)行河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 16 的變壓器的負(fù)荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，如果阻抗電壓相差很大，可能導(dǎo)致阻抗電壓小的變壓器發(fā)生過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，所以要求并列變壓器的阻抗電壓必須相等，允許差值不得超過(guò) 10％。 (3)并列運(yùn)行變壓器的連接組別必須相同。即所有并列變壓器一次、二次電壓的相序和相位都必須對(duì)應(yīng)地相同，否則不能并列運(yùn)行。 (4)并列運(yùn)行的變壓器容量比應(yīng)小于 3： 1。即并列運(yùn)行的變壓器容量應(yīng)盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運(yùn)行很不方便，而且在變壓器特性稍有差異時(shí)，變壓器間的環(huán)流將相當(dāng)顯著，特別是容量小的變壓器容易過(guò)負(fù)荷或燒毀。 無(wú)功補(bǔ)償措施 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谋匾? 在工 企 用電設(shè)備中，有大量設(shè)備工作需要 從 系統(tǒng)吸收感性的無(wú)功功率來(lái)建立交變磁場(chǎng)， 如電動(dòng)機(jī)利用吸收無(wú)功功率建立圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這樣 系統(tǒng)輸送的電能容量中無(wú)功 功 率的成分 就會(huì) 增加，功率因數(shù)降低，對(duì)系統(tǒng)會(huì)造成如下影響： （ 1） 使變配電設(shè)備的容量增加； （ 2） 使供配電系統(tǒng)的損耗增加； （ 3） 使電壓損失增加； （ 4） 使發(fā) 電機(jī)的效率降低。 由于功率因數(shù)降低對(duì)供電系統(tǒng)有著如上諸多不利的影響，因此必須提高功率因數(shù)，降低無(wú)功功率的輸送量，提高系統(tǒng)及用戶供電質(zhì)量，保證經(jīng)濟(jì)、合理地供電的需要。 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒? 要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般從兩個(gè)方面采取 補(bǔ)償 措施： 一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不采用任何補(bǔ)償裝置情況下的功率因數(shù) ， 這種方法只能通過(guò)選擇功率因數(shù)較高的電氣設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，但不能達(dá)到完全補(bǔ)償?shù)某潭取? 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 17 二是采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得以提高，有兩種方法： （ 1）采用同步電動(dòng) 機(jī)替代異步電動(dòng)機(jī)工作，由于同步電機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，故維護(hù)不方便，此外投資和損耗較大，又不便于檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用。 （ 2）采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償 ,采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率以提高功率因數(shù)是目前供配電系統(tǒng)中采用較為普遍的一種補(bǔ)償方法，也叫移相電容器靜止無(wú)功補(bǔ)償。它具有有功損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、補(bǔ)償容量增減方便、個(gè)別電容器損壞不影響整體使用等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。 補(bǔ)償后變壓器 10kV 側(cè)無(wú)功率因數(shù)要達(dá)到： 2 ?? 2 ?? 無(wú)功補(bǔ)償量： M V arQ39。???????????? )tan(tan 21 ?? ?? iPQi 計(jì)算后得需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率 Q=， 需裝設(shè)的電容器個(gè)數(shù)為： r24 va 939。 ??? k kQrQN 考慮到三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè) 312 個(gè)，每相 104 個(gè)，采取功率補(bǔ)償后的功率因數(shù)即可滿足要求。 主變壓器容量的選擇 主變壓器容量選擇的依據(jù)： （ 1）主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?5～ 10 年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái) 進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10～ 20 年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 18 應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （ 2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變的容量。 N－ 1原則是判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則，按照這一準(zhǔn)則 ,電力系統(tǒng)的 N 個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)保證不會(huì)出現(xiàn)因其它線路過(guò)負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿足時(shí)，則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。 N－ 1 原則與可靠性分析相比較 ,它的計(jì)算簡(jiǎn)便 ,不需搜集 元件停運(yùn)率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡(jiǎn)便的安全檢查準(zhǔn)則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應(yīng)用。中國(guó)某些電力部門(mén)在電網(wǎng)規(guī)劃中也采用了 N－ 1 原則，一般規(guī)定一個(gè)獨(dú)立元件為一臺(tái)發(fā)電機(jī)組或一條輸電線路或一臺(tái)變壓器，通常使用線路極限發(fā)熱條件下的載流量來(lái)判斷線路是否過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。 對(duì)于有一級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足 對(duì) 60%（ 220kV 及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷 供電 ，以及滿足全部 I 類(lèi)負(fù)荷 ?S 和大部分II 類(lèi)負(fù)荷 ?S (110kV 及以上電壓等級(jí)的變電所 供電 ，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部 I類(lèi)負(fù)荷 ?S 和 II類(lèi)負(fù)荷 ?S )，即 ?? ????? SSSSS NN ）和（）（ 1n)~(1n m a x （ 41） 最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算： %)1(c os1 ma xtma x ?? ?????????? ??mi iiPKS （ 42） 式中 imaxP — 各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷； m — 出線回路數(shù)； i?