【文章內(nèi)容簡介】 在具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器采用三繞組變壓器，因?yàn)橐慌_三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制電器和輔助設(shè)備，比相對應(yīng)的兩臺雙繞組變壓器的都較 少。本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電等級，中、低壓側(cè)負(fù)荷容量均為主變壓器容量的 15%以上，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量，及占地面積等因素，因此選擇三繞組變壓器。 普通三繞組變壓器價(jià)格在自耦變壓器和分裂變壓器之間，安裝以 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的要求，又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動，它的供電可靠性也高。 綜上分析，本次設(shè)計(jì)的變電所選擇普通三繞組變壓器。 主變調(diào)壓方式的選擇 變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來 實(shí)現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在177。 5%以內(nèi)。另一種是帶負(fù)載切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) 30%。對于 110KV 的變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓方式，所以本次設(shè)計(jì)的變電站選擇有載調(diào)壓方式 。 連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有 Y 和△。我國 110KV 及以上電壓，變壓器繞組都采用 YO 連接， 35KV 亦采用 Y 連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地， 35KV 以下電壓，變壓器繞組都采用△連接。 全星形接線雖然有利于并網(wǎng)時(shí)相位一致的優(yōu)點(diǎn)，且零序阻抗較大，對限制單相短路電流有利，同時(shí)也便于接入消弧線圈，但是由于全星形變壓器三次諧波無通路，因此將引起正弦波電壓的畸變，并對通訊設(shè)備發(fā)生干擾，同時(shí)對繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度有影響 ,采用△接線可以消除三次諧波的影響。 本次設(shè)計(jì)的變電所的三個(gè)電壓等級分別為 110KV、 35KV 和 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ，所以選用主變的接線組別為 YN,yn0,d11 接線方式。 容量比以及冷卻方式的選擇 根據(jù)原始資料計(jì)算可知， 35KV 和 側(cè)負(fù)荷容量都比較大。 主變壓器一般 采用的冷卻方式有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻 ,小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻 ,大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。 在水源充足，為了壓縮占地面積的情況下，大容量變壓器也有采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻方式的。強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻方式散熱效率高，節(jié)約材料，減少變壓器本體尺寸，其缺點(diǎn)是這樣的冷卻方式要有一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量大。 本次設(shè)計(jì)的變電所位于郊區(qū)，對占地要求不是十分嚴(yán)格，所以應(yīng)采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。 綜上所述，故選擇主變型號為 SSZ10－ 15000/110 變壓器。如下表 表 SSZ1015000/110 變壓器參數(shù) 型號 電壓組合及分接范圍 阻抗電壓 損耗 KW 空載電流 連接組 高壓 中壓 低壓 空載 負(fù)載 高中 高低 中低 148 1． 4 YN，yn0,d11 SSZ1015000/110 110 35 1718 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 無功功率的補(bǔ)償 功率因數(shù)低降低了發(fā)電機(jī)和變壓器的出力，增加了輸電的損耗和電壓損失。電力系統(tǒng)要求用 戶的功率因數(shù)不低于 ，因此，必須采取措施提高功率因數(shù)。 1）計(jì)算考慮主變損耗后的自然功率因數(shù) COSΦ 1： P1=P∑ + △ Pb = …… KW Q1=Q∑ + △ Qb = …… KVAR cosΦ 1= P1/√ P12+Q12=…… 2)取定補(bǔ)償以后的功率因數(shù) COSΦ 2為 3)計(jì)算補(bǔ)償電容器的容量： Qc=K1P∑ (tgΦ 1tgΦ 2) =…… KVAR 式中： K1=～ 將 COSΦ 由 提高到 所需要的補(bǔ)償容量為 Qc=K1P∑ (tgΦ 1tgΦ 2)=3682kvar 4）采用 BGF —200—1W 型苯甲基硅油紙、薄膜復(fù)合并聯(lián)電容器如下表 表 電容器參數(shù) 用戶名稱 電容器 型號規(guī)格 電壓 kv 取定的功率因數(shù) 每臺電容器的容量 電容器臺 數(shù) 總補(bǔ)償 容量 補(bǔ)償后功率因數(shù) 全 所 BGF —200—1W V 200kvar 18 3600 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三章電氣主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要核心部分，也是電力構(gòu)成的重要環(huán)節(jié)。電氣主接線設(shè)計(jì)是依據(jù)變電所的最高電壓等級和變電所的性質(zhì)，選擇出某種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。 主接線接線方式 單母線接線 優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線或母線隔離開關(guān)等）故障時(shí)檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電，單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全 部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障母線的供電。 適用范圍： 610KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回； 3563KV配電裝置出線回路數(shù)不超過 3 回； 110220KV 配電裝置的出線回路數(shù) 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 不超過 2 回。 單母線分段接線 優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。 當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 適用范圍： 610KV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時(shí)； 35KV配電裝置出線回路數(shù)為 48 回時(shí)； 110220KV 配電裝置出線回路數(shù)為34 回時(shí)。 單母分段帶旁路母線 這種接線方式在進(jìn)出線不多，容量不大的中小型電壓等級為35110KV 的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。 橋型接線 內(nèi)橋形接線 優(yōu)點(diǎn)：高壓斷器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺斷路器。 缺點(diǎn)：變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回 線路的暫時(shí)停運(yùn)；橋連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行；出線斷路器檢修時(shí)，線路需較長時(shí)期停運(yùn)。 適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，變電所并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高的情況。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 外橋形接線 優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺斷路器。 缺點(diǎn)：線路的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時(shí)停運(yùn)。高壓側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器較長時(shí)期停運(yùn)。 適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，變電所并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較少的情況。 雙母線接線 優(yōu)點(diǎn)： 1）供電可靠 ,可以輪 流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障時(shí)，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。 2）調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 3）擴(kuò)建方便。向雙母線的左右任何的一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。 4）便于試驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開，單獨(dú)接至一組母線上。 缺點(diǎn)： 1）增加一組母線和使每回線路需要增加一組母線隔離開關(guān)。 2）當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān) 作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 適用范圍： 610KV 配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)； 35KV 配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過 8 回時(shí)，或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)； 110220KV 配電裝置，出線回路數(shù)為 5 回及以上時(shí)，或 110220KV 配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位，出線回路數(shù)為 4回及以上時(shí)。 雙母線分段接線 雙母線分段可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的。由 于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會發(fā)生問題，而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建優(yōu)點(diǎn)。但容易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)需要停運(yùn)線路。占地面積較大。一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在 11 回及以下時(shí)，母線不分段。 電氣主接線的選擇 電氣主接線 根據(jù)資料顯示 ,由于 的出線為 6 回，其中所用電 6 回，且有一類負(fù)荷，可以初步選擇以下兩種方案： 1)單母分段帶旁母且分段斷路器兼作旁路斷路器 , 6～ 10kV 配電裝置出線回路數(shù)目為 6 回及以上時(shí)，如果 有一類負(fù)荷可采用單母線分段帶旁路接線 , 如圖 。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 2)雙母接線，一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合 ,如圖 。 圖 雙 母線接線 表 主接線方案比較 方案 項(xiàng)目 方案Ⅰ 單母分段帶旁母 方案Ⅱ 雙母接線 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 技術(shù) ① 不會造成全所停電 ② 調(diào)度靈活 ③ 保證對重要用戶的供電 ④ 任一斷路器檢修，可以用利用旁路不會造成停電 ⑤ 擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建 ①供電可靠 ②調(diào)度靈活 ③擴(kuò)建 方便 ④便于試驗(yàn) ⑤易誤操作 經(jīng)濟(jì) ①占地少②設(shè)備少 ③可選擇用分段斷路器兼作旁路斷路器 ①設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜 ②投資和占地面大 經(jīng)過綜合比較方案Ⅰ在經(jīng)濟(jì)性上比方案Ⅱ好，且調(diào)度靈活也可保證供電的可靠性。在根據(jù)此變電站的用途 ,所以選用方案Ⅰ。 35kV 電氣主接線 根據(jù)資料顯示 ,由于 35KV 的出線為 4 回，一類負(fù)荷較多，可以初步選擇以下兩種方案： 1）單母分段帶旁母接線且分段斷路器兼作旁路斷路器，電壓等級為 35kV～ 60kV，出線為 4～ 8 回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。 圖 單母線分段帶旁母接線 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 2）雙母接線 圖 雙 母線接線 表 35KV 主接線方案比較 方案 項(xiàng)目 方案Ⅰ單母分段帶旁母 方案Ⅱ雙母接線 技術(shù) ①簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展 ②可靠性、靈活性差 ① 旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電 ② 擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建 ① 供電可靠 ② 調(diào)度靈活 ③ 擴(kuò)建方便 ④ 便于試驗(yàn) ⑤ 易誤操作 經(jīng)濟(jì) ① 設(shè)備少、投資小 ②用母線分段斷路器兼作旁路 斷路器節(jié)省投資 ①設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜 ②投資和占地面大 雖然方案Ⅰ可靠性、靈活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的經(jīng)濟(jì)性。鑒于此電壓等級不高，可選用投資小的方案Ⅰ。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 110kV電氣主接線 根據(jù)資料顯示，由于 110KV 沒有出線只有 2 回進(jìn)線，可以初步選擇以下兩種方案： 1）橋行接線 ,根據(jù)資料分析此處應(yīng)選擇內(nèi)橋接線。 上述兩種方案如圖 及圖 所示。 圖 內(nèi)橋接線 2）單母接線。 圖 單母線分段接線 表 110KV 主接線方案比較 ` 方案Ⅰ內(nèi)橋接線 方案Ⅱ單 母分段 技術(shù) ①接線清晰簡單 ②調(diào)度靈活，可靠性不高 ① 簡單清晰、操作方便、易于發(fā)展 ② 可靠性、靈活性差 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 經(jīng)比較兩種方案都具有接線簡單這一特性。雖然方案Ⅰ可靠性、靈活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的經(jīng)濟(jì)性?？蛇x用投資小的方案Ⅰ 。 第四章 短路電流計(jì)算 在電力系統(tǒng)運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障