【文章內容簡介】 S= 22 QP ? 式中：Σ Pei：每組設備容量之和，單位為 KW； KX：需用系數； CosФ :功率因數。 總負荷的計算： 1．有功功率 PΣ =K1? Σ P 2．無功功率 QΣ = K1? Σ Q 3．視在功率 SΣ = ? ?? 22 QP 4．自然功率因數： CosФ 1= PΣ /SΣ 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 式中： K1 組間同時系數，取為 ～ 。 電力系統(tǒng)中的無功功率就是要使系統(tǒng)中無功電源所發(fā)出的無功功率與系統(tǒng)的無功負荷 及網絡中的無功損耗相平衡 。按系統(tǒng)供電負荷的功率因數達到 考慮無功功率平衡。 變電站所供負荷的總數： P 總 =38800KW 變電站所供一類負荷總數 ： P 總 1=8600KW 變電站所供二類負荷總數： P 總 2=30200KW ≈ 無功補償 無功補償的目的 無功補償的目的是系統(tǒng)功率因數低，降低了發(fā)電機和變壓器的出力，增加了輸電線路的損耗和電壓損失，這一些原因是電力系統(tǒng)基本的常識，在這里不多作特別的說明。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數不低于 （本次設計要求功率因為為 以上） ，因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數。目前提高功率因數的常用的辦法是裝設電容器補償無功。 無功補償的計算 1．計算考慮主變損耗后的自然因數 CosФ 1： P1=PΣ +Δ Pb Q1=QΣ +Δ Qb CosФ 1= P1 / 2121 OP ? 2．取定補償以后的功率因數： CosФ 2 為 ： 3．計算補償電容器的容量： Qc=K1PΣ ? (tgФ 1+ tgФ 2) 式中 ： K1=～ 4．計算補償電容器的個數： Nc=Qc / qc 式中： qc 單個電容器的容量，單位 kavr。 按照 3 的整數倍取定補償器的個數 Nc s，然后計算出實際的補償容量：洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 Qc s = Nc s * qc 5．計算補償以后實際的功率因數，補償后實際的功率因數大于 為合理 CosФ 2= PΣ / 22 )( Cxx P ?? 10KV： COSφ 1≥ ∴選 COSφ 1= 來考慮： P=38800KW S=38800247。 =43111KVA Q=43111 tang=20822Kvar 110KV： COSφ 2≥ ∴選 COSφ 2= 來考慮 。 P=38800KW S=38800247。 =45647KVA Q=45647 tang=28301Kvar 表 31 負荷計算結果表 電壓等級 有 功 功 率（ KW） 無功功率（ KW） 視 在 功 率（ KVA） 10KV 38800 20822 43111 110KV 38800 28301 45647 主接線采用兩臺高壓并聯(lián)補償電容器，每臺主變安裝一臺。 電容器組的額定容量： 4800kvar,單 Y 接線 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 第 4 章 主變壓器選擇 主變壓器的選擇原則 為了保證每年電容按 10%的增長，并在 10 年內能滿足要求， 并按下例方案進行綜合考慮： ，即 2 臺主變壓器的容量都滿足要求，任何情況下都只有 1 臺運行，兩臺主變壓器互相備用。 ，即 2 臺主變壓器的容量之和滿足要求。正常情況下兩臺主變運行，故障情況下一臺運行，因此，每臺變壓器的容量應滿足安全用 電的要求 ,即保證Ⅰ、Ⅱ類負荷的供電，一般要求能滿足全部負荷的70%80%。 ，初期主變壓器可采用明備用方式，隨著負荷的增加和發(fā)展，后期可采用暗備用方式。 【 3】 主變壓器臺數確定 主變臺數確定的要求： ，在中、低壓側已構成環(huán)網的情況下，變電站以裝設兩臺主變壓器為宜。 ，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性。 考慮到該變電站為一重要中間變電站，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密，且在一次主接線中已考慮采用旁路呆主變的方式。故選用兩臺 主變壓器，并列運行且容量相等。 變電所主變壓器容量的確定 主變壓器容量確定的要求： 5～ 10 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 10～ 20 年的負荷發(fā)展。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 。對于有重要負荷的變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷：對一般性變電站停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的 60～ 70%。 【 4】 綜合上述各種因數，確定該站主壓器采用 2 臺 50000MVA 的變壓器。 當前我國電力系統(tǒng)基本都是三相制接線，相供電的系統(tǒng)，故為了能接入系統(tǒng)運行，并能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。所以該站選擇三相供電。結合該地區(qū)的實際情況，故采用雙卷變壓器，電壓等級為 110KV 與 10KV。 因為該地區(qū) 110KV 電壓不是很穩(wěn)定，為了保證 10KV 供電系統(tǒng)電壓質量，本站采用有載調壓方式，這樣才能達到隨時調整電壓的目的。冷卻方式采用自冷型冷卻方式。變壓器 110KV 側中性點經隔離開關接地，同時裝設避雷器保護。 綜合上述幾種情況，結合廠家的一些產品情況，故本站的主變壓器選用的型號： SZ1050000/110。 變電站全部負荷 Sδ =45647KVA 變壓器的初選容量 S=80%Sδ = 45647=36517KVA 選兩臺 50000KVA 的變壓器。 主變壓器： 2 50000KVA 三相雙卷自冷型油浸變壓器。 電壓等級： 110KV/10KV 無功補償容量： 4 4800Kvar 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 第 5 章 短路電流的計算 短路電流的影響 所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產生超出規(guī)定值的大電流。 造成短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞、誤動作、雷擊或過電壓擊穿等。短路 電流數值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當它通過電氣設備時，設備的載流部分變形或損壞，選用設備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動機或其它設備的正常運行。 【 5】 等效計算電路圖 圖 51 短路電流計算圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 . 短路電流計算 進行計算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對值表示，這種計算方法叫做標幺值法。標幺值的概念是： 某量的標幺值 = ? ?? ?與實際值同單位該量的標準值 任意單位該量的實際值 所謂基準值是 衡量某個物理量的標準或尺度，用標幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點電抗標幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標幺值。 【 6】 1．輸電線路 已知輸電線路的長度為 l ，每公里電抗值為 0X ，線路所在區(qū)段的平均電壓為 avU ，則輸電線路電抗相對于基準容量 jS 和基準電壓avj UU ? 的標幺值為 20*avjUSlXX ? 2．變壓器 變壓器通常給出短路電壓百分數 %KU? ，得 ???????????TNjKT SSUX 100 %* 圖 52 短路等效電路圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 18 （ 1）本設計選 Sj=100MVA 取 Uj1=37KV，則 Ij1=373100?KA= 取 Uj2==10KV，則 Ij2=103100?KA= （ 2）計算各 元件阻抗的標幺值 系統(tǒng)電抗： 071 139 5100* )3(1 ??? K jS S SX * 221111????? USLXX jL 10 100100 %*1 ?????????????? ? MV AS SUX TN jKb （ 3）求電源至短路點的總阻抗 K1 點 : * 111 ????? LS XXX K2點 : * 1112 ??????? bLS XXXX K3 點 : ? ? ? ?? ? 2* 11 111113 ?? ????? bL bLbLS XX XXXXXX （ 4）求短路電源的周期分量、沖擊電流和短路容量 ① 1*1* 11 ??? XI KAIII jd * 111 ????? KAII dsh 11 ???? KAIi dsh 1 ???? M V ASIS j ????? ② 1*1* 22 ??? XI KAIIII jd * 2222 ?????? KAII dsh 8 2 1 22 ???? 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 19 KAIi dsh 2 9 1 2 ???? M V ASIS j 6 01 0 06 0 *22 ????? ③ 1*1* 33 ??? XI KAIIII jd * 3333 ?????? KAII dsh 4 8 1 33 ???? KAIi dsh 3 ???? M V ASIS j 3 81 0 03 8 *33 ????? （ 5）短路電流的計算結果如下表： 表 51 短路電流計算結果表 短路點 短路容量 Sd(MVA) 短路電流周期分量（有效值）Id(KA) 短路沖擊電流 （有效值） Ish(KA) 短路沖擊電流（峰值） ish(KV) 110KV 進線側（ K1） 110KV 分列運行（ K2） 110KV 并列運行（ K3） 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 20 第 6 章 主要電氣設備選擇 高壓側配電系統(tǒng)設備 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時，自動而快速的將故障切除，以保證設備 的安全運行。常用的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器。 1．高壓斷路器的主要參數： 額定電壓：是指斷路器正常工作時的線電壓；額定電流：是指環(huán)境溫度在 40 度時，斷路器允許長期通過的最大工作電流；額定斷開電流：它是斷路器開斷能力的標志，其大小與滅弧室的結構和介質有關；額定開斷容量：開斷能力常用斷流容量表示， brNNbrN IUS .. 3? ；熱穩(wěn)定電流：熱穩(wěn)定電流是表示斷路器能隨短路電流熱效應的能力； 動穩(wěn)定電流或極限通過電流：表示能承受短路電流所產生的電動力的能力；斷路器的分、合閘時間 ：表示斷路器的動作速度。 2．選擇時，除按一般原則選擇外，由于斷路器還有切斷短路電流，因而必須校驗短路容量，熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性等各項指標。 按工作環(huán)境選擇：選擇戶外或戶內，若工作條件特殊，還需要選擇特殊型式；按額定電壓選擇：應該大于或等于所在電網的額定電壓，即：UUN? ；按額定電流選擇：應該等于或大于負載的長時最大工作電流，即：marN II .? ；校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定性： It2t≥ I∞2tima；校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定性： shii ?max ；校驗高壓斷路器的斷流容量（或開感覺斷電流）：熔斷斷流容量按 . SS ocN ? 校驗； 【 7】 根據上述分析并查資料： 110KV 高壓斷路器選擇 SF6— 110W 型高壓六氟化硫斷路器； 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 21 高壓隔離開關的選擇 1．高壓隔離開關的作用：高壓隔離開關是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設備與帶電的高壓線路進行電氣隔離的設備。 2．形式結構：高壓隔離開關一般有底座、支柱絕緣子、導電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機構等組 成。一般配有獨立的電動或手動操動機構，單相或三相操動。高壓隔離開關主刀閘與接地刀閘間一般都設有機械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開關、接地開關根據不同的安裝場所有各種不同的安裝方式。 3．選擇條件：海拔高度不大于 1000 米為普通型，海拔高度大于 1000米為高原型；地震烈度不超過 8 度；環(huán)境溫度不高于 +400C，戶內產品環(huán)境溫度不低于 100C，戶外產品環(huán)境溫度不低于 300C；戶內產品空氣相對濕度在 +250C 時其日平均值不大于 95%，月平均值不大于 90%（有些產品要求空氣相對濕度不大于 85%）；戶外產品的覆冰厚度分為 5 毫米和 10 毫米；戶內產品周圍空氣不受腐蝕性或可燃氣體、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經常性的劇烈震動。戶外產品的使用環(huán)境為普通型，用于Ⅰ級污穢區(qū)，防