【文章內(nèi)容簡介】 1）對所搜集的 110kV 變電站的原始材料數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析計算 ； （ 2）設(shè)計 了 l10kV 側(cè)和 10kV 側(cè)的電氣主接線；（ 3） 對 110kV 側(cè)主變壓器進(jìn)行了 選型；（ 4） 對 所設(shè)計 的 110kV 變電站的短路電流 進(jìn)行了 計算；（ 5） 對 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè) 的主要電氣設(shè)備進(jìn)行了 選型；（ 6） 對 所設(shè)計 的 110kV變電站的防雷接地 進(jìn)行了 設(shè)計。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（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 個間隔， 2 個 PT 間隔， 2 個母聯(lián)間隔；主變?yōu)閮膳_有載調(diào)壓變壓器 ， 110/10kV 25000kVA， 2 臺同時運行或一用一熱備，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， 10kV 接地變 壓器 (消弧線圈 ) 出線 2 回， 10kV 動力變 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 項目 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)開發(fā)商擬建商品住房，根據(jù)城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則中對于環(huán)境影響的要求，該地區(qū)屬于 II 類地區(qū)（已居住、企業(yè)為主的區(qū)域），對周圍環(huán)境要求較高。該變電站的建設(shè)滿足該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和人民生活需求，改善并提高供電水平，同時與其他地區(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。 變電站運行方式 110kV 兩回進(jìn)線運行方式： 2 回同時分列運行，或一回運行，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（論文） 4 變壓器運行方式：兩臺同時分列運行，或一回運行，另一回?zé)醾?，設(shè)置主變備自投裝置。 10kV 運行方式：正常時兩段母線同時分列運行，當(dāng)只有一臺主變運行時，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)中性點接地方式：不接地或經(jīng)消弧線圈接地。 變電站周圍 環(huán)境條件 周圍空氣溫度 —最高溫度： 40℃ ，最低溫度： 5℃ ； 最熱月平均最高氣溫 32℃ ； 環(huán)境相對濕度： 63%(年平均） ； 市區(qū)平均海拔高度： 400m； 此地區(qū)無不良地質(zhì)現(xiàn)象，土壤電阻率 7000Ωm； 安裝地點、方式 ：戶內(nèi)，二次設(shè)備間組屏安裝或分散安裝 。 負(fù)荷計算 計算負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇電力系統(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)計部門對機械設(shè)備進(jìn)行電力配套設(shè)計時總有一定的裕度，即使電動機功率完全符合機械計算的配套要求，在工廠中使用的情況 不同，也會影響到電力負(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，不同的時期，電氣負(fù)荷都是有差別的，其他的變化與很多隨機因素有關(guān)。但是這種電氣計算負(fù)荷還必須認(rèn)真地確定，因為它的標(biāo)準(zhǔn)程度直接影響到整個工廠企業(yè)供電設(shè)計地質(zhì)量。如計算過高將增加供電設(shè)備地容量浪費有色金屬，增加初投資。計算過低則可能使供電元件過熱，加速其絕緣損壞，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常 ,還會給工程擴建帶來很大的困難。更有甚者，由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，以不合理的工廠計算負(fù)荷為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將會國民經(jīng)濟帶來很 大的浪費和危害，例如由于計算結(jié)果的偏西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 大，我國不少工廠企業(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%，浪費了大量開關(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)和運行質(zhì)量受到影響，給國民經(jīng)濟帶來很大的損失。 負(fù)荷計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、開關(guān)等。負(fù)荷計算過小，則依次選用的設(shè)備和載流部有過熱的危險，輕者使線路和配電 設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負(fù)荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段 [1]。 與計算 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： 一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身事故、設(shè)備損壞，將產(chǎn)生廢品，使社會秩序長期不能恢復(fù)，人民生活發(fā)生混亂等。如：工廠大型機器、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。必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去 供電 后，能保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電。 二級負(fù)荷：中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，使人民生活受到影響。一般要有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去 供電 后，能保證全部或大部分二級負(fù)荷的供電。 三級負(fù)荷：中斷供電后造成損失不大或不會直接造成經(jīng)濟損 失，一 般只需一個電源供電 [2]。 10kV 側(cè)負(fù)荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表 22 所示 。 有功功率 計算 ? ????? WP (21) ? ????????? WP (22) ?maxP WPPK si 39。K1 si ???????? ?? (23) 無功功率 計算 V arQ? ????? (24) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 V arQ? ????????? (25) V arQK si 39。K1Q sim a x ? ? ???????? (26) 視在功率計算 kVAQPS 286731591523718 222m a x2m a xm a x ????? (27) 功率因數(shù) 計算 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)計數(shù)據(jù)表 出線 有功功率(kW) 無功功率(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 無功補償 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、電動機、西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 感應(yīng)爐等。都是依靠磁場來傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負(fù)載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)電動機約占全部負(fù)荷的 50%以上。電力系統(tǒng)中的無功功率很大，必須有足夠的無功電源，才能維持一定的電壓水平，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求。 電力系統(tǒng)中的無功電源由三部分組成： （ 1）發(fā)電機可能發(fā)出的無功功率（一般為有功功率的 40%~50%）。 （ 2）無功功率補償裝置（并聯(lián)電容器和 同步調(diào)相機）輸出無功功率。 （ 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，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)濟損失和政治影響。電壓下降到額定電壓值的 60%~70%時，用戶的電動機將不能啟動甚至造成燒毀 ， 所以進(jìn)行無功補償是非常有必要的 [3]。 無功補償裝置分為串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置兩大類。并聯(lián)補償裝置又可分為同期調(diào)相機、并聯(lián)電容 補償裝置、靜補裝置等幾大類。 同期調(diào)相機相當(dāng)于空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統(tǒng)提供可無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強勵補償容性無功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國經(jīng)常在樞紐變電所安裝同步調(diào)相機，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 靜止補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)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)電壓需要，向電網(wǎng)提供快速無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性的無功，降低電壓波動和波形畸變率，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，降低工頻過電壓的功能。其運行 維護(hù)簡單，功耗小，能做到分相補償，對沖擊負(fù)荷也有較強的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。但設(shè)備造價太高，本設(shè)計中不宜采用。 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)來接地供應(yīng)無功功率，運行時功率損耗亦較小 [4]。 綜合比較以上三種無功補償裝置后，選擇并聯(lián)電容器作為無功補償裝置，并且采用集中補償?shù)姆绞健? 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 已知 補償容量 為： kVarQc 10000? 則，補償后的 最大無功功率為： 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（論文） 9 第 三 章 電氣主接線 設(shè)計 電氣 主接線設(shè)計的基本要求及原則 電氣 主接線設(shè)計的基本要求 安全性。應(yīng)符合國家標(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。例如對中性點不接地系統(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)滿足各級電力負(fù)荷的連續(xù)供電要求。例如對于重要負(fù)荷應(yīng)采用雙電源或雙回路供電 。 靈活性。 在滿足安全可靠的前提下 ，應(yīng)滿足在運行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運行要求 ，并能靈活的進(jìn)行運行方式的轉(zhuǎn)換 。在調(diào)度時，可以靈活地投入或切除發(fā)電機、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負(fù)荷。在檢修時，可以方便地停運斷路器、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)的正常運行和對其他用戶的供電。 而且還要接線簡單，操作方便，利于 檢修和維護(hù)，考慮到符合的發(fā)展還應(yīng)方便擴建。 經(jīng)濟性 。主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運行費用最小， 選用技術(shù)先進(jìn)而又經(jīng)濟適用的節(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)濟效益 [5]。 電氣 主接線設(shè)計的 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，由于他們在電力系統(tǒng)中的作用和地位不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。 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（論文） 10 大小和分布、負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。 考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響 對一級負(fù)荷，