【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1）對(duì)所搜集的 110kV 變電站的原始材料數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析計(jì)算 ； （ 2）設(shè)計(jì) 了 l10kV 側(cè)和 10kV 側(cè)的電氣主接線；（ 3） 對(duì) 110kV 側(cè)主變壓器進(jìn)行了 選型；（ 4） 對(duì) 所設(shè)計(jì) 的 110kV 變電站的短路電流 進(jìn)行了 計(jì)算；（ 5） 對(duì) 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè) 的主要電氣設(shè)備進(jìn)行了 選型；（ 6） 對(duì) 所設(shè)計(jì) 的 110kV變電站的防雷接地 進(jìn)行了 設(shè)計(jì)。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 變電站的原始資料 變電站建設(shè)規(guī)模 110kV 為單母分段接線， GIS 組合電器室內(nèi)二層布置， 110kV 進(jìn)出線各 2 個(gè)間隔， 2 個(gè) PT 間隔， 2 個(gè)母聯(lián)間隔；主變?yōu)閮膳_(tái)有載調(diào)壓變壓器 ， 110/10kV 25000kVA， 2 臺(tái)同時(shí)運(yùn)行或一用一熱備，主變各側(cè)容量比為 100/100； 10kV 系統(tǒng)為單母線分段接線， 10kV 進(jìn)線 2 回， 10kV 饋線 20 回，母聯(lián) 1 回； 10kV PT 2個(gè)， 10kV 接地變 壓器 (消弧線圈 ) 出線 2 回， 10kV 動(dòng)力變 壓器 出線 2 回， 10kV電容器出線 4 回。 待建變電站建設(shè)規(guī)模如表 21 所示： 表 21 待建變電站建設(shè)規(guī)模 序號(hào) 項(xiàng)目 最終規(guī)模 本期規(guī)模 1 主變壓器 2 2 2 110kV 出線 2 2 3 10kV 出線 8 8 變電站 選 址概況 按照電力先行的 原則，依據(jù)本地區(qū)遠(yuǎn)期符合發(fā)展規(guī)劃，決定在本地區(qū)建設(shè)一座中型 110kV 降壓變電站。該變電站周邊已建成鴻飛小區(qū)、萬(wàn)千百貨、航空產(chǎn)業(yè)基地等，變電站其他方向空地已被房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商擬建商品住房，根據(jù)城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則中對(duì)于環(huán)境影響的要求，該地區(qū)屬于 II 類(lèi)地區(qū)（已居住、企業(yè)為主的區(qū)域），對(duì)周?chē)h(huán)境要求較高。該變電站的建設(shè)滿(mǎn)足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活需求，改善并提高供電水平，同時(shí)與其他地區(qū)的變電站形成環(huán)網(wǎng)，保證本地供電的質(zhì)量和可靠性。 變電站運(yùn)行方式 110kV 兩回進(jìn)線運(yùn)行方式： 2 回同時(shí)分列運(yùn)行，或一回運(yùn)行，另一回?zé)醾?，按此設(shè)置進(jìn)線備自投和分段備自投裝置。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 變壓器運(yùn)行方式：兩臺(tái)同時(shí)分列運(yùn)行，或一回運(yùn)行，另一回?zé)醾?，設(shè)置主變備自投裝置。 10kV 運(yùn)行方式：正常時(shí)兩段母線同時(shí)分列運(yùn)行，當(dāng)只有一臺(tái)主變運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)可以合上，設(shè)置進(jìn)線備自投和分段備自投裝置。 110kV 主變壓器 110kV 側(cè)中性點(diǎn)接地方式：根據(jù)系統(tǒng)調(diào)度要求可直接接地或不接地； 10kV 側(cè)中性點(diǎn)接地方式：不接地或經(jīng)消弧線圈接地。 變電站周?chē)?環(huán)境條件 周?chē)諝鉁囟?—最高溫度： 40℃ ，最低溫度： 5℃ ； 最熱月平均最高氣溫 32℃ ； 環(huán)境相對(duì)濕度： 63%(年平均） ； 市區(qū)平均海拔高度： 400m； 此地區(qū)無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象，土壤電阻率 7000Ωm； 安裝地點(diǎn)、方式 ：戶(hù)內(nèi)，二次設(shè)備間組屏安裝或分散安裝 。 負(fù)荷計(jì)算 計(jì)算負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開(kāi)關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的重要依據(jù)， 根據(jù)已知的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。它是 電力設(shè)備設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行電力配套設(shè)計(jì)時(shí)總有一定的裕度，即使電動(dòng)機(jī)功率完全符合機(jī)械計(jì)算的配套要求，在工廠中使用的情況 不同，也會(huì)影響到電力負(fù)荷的大小，如不同的生產(chǎn)階段，不同的材料，不同的熟練程度，不同的時(shí)期，電氣負(fù)荷都是有差別的，其他的變化與很多隨機(jī)因素有關(guān)。但是這種電氣計(jì)算負(fù)荷還必須認(rèn)真地確定，因?yàn)樗臉?biāo)準(zhǔn)程度直接影響到整個(gè)工廠企業(yè)供電設(shè)計(jì)地質(zhì)量。如計(jì)算過(guò)高將增加供電設(shè)備地容量浪費(fèi)有色金屬，增加初投資。計(jì)算過(guò)低則可能使供電元件過(guò)熱，加速其絕緣損壞，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常 ,還會(huì)給工程擴(kuò)建帶來(lái)很大的困難。更有甚者，由于工廠企業(yè)是國(guó)家電力的主要用戶(hù)，以不合理的工廠計(jì)算負(fù)荷為基礎(chǔ)的國(guó)家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將會(huì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)很 大的浪費(fèi)和危害，例如由于計(jì)算結(jié)果的偏西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 大，我國(guó)不少工廠企業(yè)投產(chǎn)后的幾年內(nèi)，在已經(jīng)達(dá)到其正常產(chǎn)量的條件下，變壓器的負(fù)荷率仍不足 50%，這除了意味著變壓器安裝容易被積壓了 50%—60%以外，還使用有色金屬消耗量增加了 75%—100%，浪費(fèi)了大量開(kāi)關(guān)設(shè)備和電纜、導(dǎo)線，積壓了物資和資金，而且使電力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行質(zhì)量受到影響，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)很大的損失。 負(fù)荷計(jì)算的目的是為了掌握用電情況，合理選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導(dǎo)線、電纜、變壓器、開(kāi)關(guān)等。負(fù)荷計(jì)算過(guò)小，則依次選用的設(shè)備和載流部有過(guò)熱的危險(xiǎn)，輕者使線路和配電 設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。負(fù)荷計(jì)算偏大，則造成設(shè)備的浪費(fèi)和投資的增大。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段 [1]。 與計(jì)算 根據(jù)負(fù)荷允許停電的程度不同將電力負(fù)荷分為三級(jí)： 一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身事故、設(shè)備損壞，將產(chǎn)生廢品，使社會(huì)秩序長(zhǎng)期不能恢復(fù)，人民生活發(fā)生混亂等。如：工廠大型機(jī)器、主要設(shè)備造成損壞甚至爆炸，火災(zāi)和中毒等給人民的生命造成威脅。必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去 供電 后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。 二級(jí)負(fù)荷：中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，使人民生活受到影響。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 供電 后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 三級(jí)負(fù)荷：中斷供電后造成損失不大或不會(huì)直接造成經(jīng)濟(jì)損 失，一 般只需一個(gè)電源供電 [2]。 10kV 側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表 22 所示 。 有功功率 計(jì)算 ? ????? WP (21) ? ????????? WP (22) ?maxP WPPK si 39。K1 si ???????? ?? (23) 無(wú)功功率 計(jì)算 V arQ? ????? (24) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 V arQ? ????????? (25) V arQK si 39。K1Q sim a x ? ? ???????? (26) 視在功率計(jì)算 kVAQPS 286731591523718 222m a x2m a xm a x ????? (27) 功率因數(shù) 計(jì)算 67323 718c os m a x ??? m asSP? (28) osc os1t a n 2 ??? ? ?? (29) 表 22 10kV側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表 出線 有功功率(kW) 無(wú)功功率(kVar) dK 配電站 I 配電站 II 配電站 III 配電站 IV 441 城市酒店 李家村 720 374 研究所 50 40 萬(wàn)千百貨 786 576 鴻飛小區(qū) 1783 847 醫(yī)院 564 219 宏業(yè)集 團(tuán) 4586 3506 航空產(chǎn)業(yè)基地 12502 9683 無(wú)功補(bǔ)償 電力系統(tǒng)中有許多根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備，如變壓器、電動(dòng)機(jī)、西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 感應(yīng)爐等。都是依靠磁場(chǎng)來(lái)傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負(fù)載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)約占全部負(fù)荷的 50%以上。電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率很大，必須有足夠的無(wú)功電源，才能維持一定的電壓水平，滿(mǎn)足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。 電力系統(tǒng)中的無(wú)功電源由三部分組成： （ 1）發(fā)電機(jī)可能發(fā)出的無(wú)功功率（一般為有功功率的 40%~50%）。 （ 2）無(wú)功功率補(bǔ)償裝置（并聯(lián)電容器和 同步調(diào)相機(jī)）輸出無(wú)功功率。 （ 3） 110kV 及以上電壓線路的充電功率。 電力系統(tǒng)中如無(wú)功功率小，將引起供電電網(wǎng)的電壓降低。電壓低于額定電壓值時(shí)，將使發(fā)電、送電、變電設(shè)備均不能達(dá)到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導(dǎo)致電網(wǎng)震蕩而解 裂 ，造成大面積停電，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。電壓下降到額定電壓值的 60%~70%時(shí)，用戶(hù)的電動(dòng)機(jī)將不能啟動(dòng)甚至造成燒毀 ， 所以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償是非常有必要的 [3]。 無(wú)功補(bǔ)償裝置分為串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置兩大類(lèi)。并聯(lián)補(bǔ)償裝置又可分為同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容 補(bǔ)償裝置、靜補(bǔ)裝置等幾大類(lèi)。 同期調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)勵(lì)磁時(shí)運(yùn)行，它向系統(tǒng)提供可無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無(wú)功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強(qiáng)勵(lì)補(bǔ)償容性無(wú)功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國(guó)經(jīng)常在樞紐變電所安裝同步調(diào)相機(jī)，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 靜止補(bǔ)償器有電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無(wú)功功率，電抗器可吸收無(wú)功功率，根據(jù)電壓需要，向電網(wǎng)提供快速無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性的無(wú)功，降低電壓波動(dòng)和波形畸變率，全面提高電壓質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工頻過(guò)電壓的功能。其運(yùn)行 維護(hù)簡(jiǎn)單，功耗小，能做到分相補(bǔ)償，對(duì)沖擊負(fù)荷也有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但設(shè)備造價(jià)太高，本設(shè)計(jì)中不宜采用。 電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。既可集中安裝，又可分散裝設(shè)來(lái)接地供應(yīng)無(wú)功功率，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小 [4]。 綜合比較以上三種無(wú)功補(bǔ)償裝置后，選擇并聯(lián)電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置，并且采用集中補(bǔ)償?shù)姆绞健? 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 已知 補(bǔ)償容量 為： kVarQc 10000? 則，補(bǔ)償后的 最大無(wú)功功率為： k V a rQ 5 9 1 51 0 0 0 01 5 9 1 5m a x ??? (210) 視在功率 為： k V AQPS 2 4 4 4 55 9 1 52 3 7 1 8 222m a x2m a xm a x ????? (211) 功率因數(shù) 為： 44523 718c os m a x ??? m asSP? (212) 若 考慮變壓器損耗 ，已知 有功功率 P=， 無(wú)功功率 Q=，則 ：最大有功功率為： k V a rP 2 3 9 6 4 42 3 7 1 8m a x ??? (213) 最大無(wú)功功率為： k V a rQ 1 3 2 2 25 9 1 5m a x ??? (214) 視在功率 為： 2 2 2 2m a x m a x m a x 2 3 9 6 3 7 1 3 7 .1 2 5 0 0 3S P Q k V A? ? ? ? ? (215) 功率因數(shù) 為： 00323 963c os m a x ??? m asSP? (216) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 三 章 電氣主接線 設(shè)計(jì) 電氣 主接線設(shè)計(jì)的基本要求及原則 電氣 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 安全性。應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。例如對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電氣設(shè)備的外殼必須可 靠 接地，防止接觸觸電 。 可靠性。應(yīng)滿(mǎn)足各級(jí)電力負(fù)荷的連續(xù)供電要求。例如對(duì)于重要負(fù)荷應(yīng)采用雙電源或雙回路供電 。 靈活性。 在滿(mǎn)足安全可靠的前提下 ，應(yīng)滿(mǎn)足在運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運(yùn)行要求 ，并能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換 。在調(diào)度時(shí)，可以靈活地投入或切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負(fù)荷。在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及二次設(shè)備，并方便地設(shè)置安全措施，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行和對(duì)其他用戶(hù)的供電。 而且還要接線簡(jiǎn)單，操作方便，利于 檢修和維護(hù)，考慮到符合的發(fā)展還應(yīng)方便擴(kuò)建。 經(jīng)濟(jì)性 。主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用最小， 選用技術(shù)先進(jìn)而又經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能設(shè)備，降低電能損耗和有色金屬的消耗量，盡量節(jié)省占地面積 ，使變電站盡快的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益 [5]。 電氣 主接線設(shè)計(jì)的 基本 原則 考慮變電站在電力系統(tǒng)中的作用和地位 變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電站不管是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電所、還是分支變電所，由于他們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的作用和地位不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。 考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā) 展規(guī)模 變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù) 510 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)該根據(jù)負(fù)荷的西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 大小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來(lái)確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。 考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響 對(duì)一級(jí)負(fù)荷，