【文章內容簡介】 備狀況以及今后發(fā)展趨勢，應選用新型號、低損耗、低噪聲的電力變壓器及性能好、時間長、免維護的 SF6斷路器及高壓開關柜。為此新的設備選擇也在設計中得以體現(xiàn)。 由于時間倉促和自身知識的局限，導致在設計中難免有遺漏和錯誤之處，望讀者予以批評指正。 35kV 變電所電氣部分設計 第 4 頁 共 50 頁 2 原始資料 電力系統(tǒng)接線圖 待設計變電所進線如圖 1 所示： 圖 變電所進線示意圖 系統(tǒng)情況 待設計變電所通過一條架空線路由正西方 向 5km 處的一座 110kV 變電所 A送電，回路最大傳輸功率不大于 ， A變電所系統(tǒng)容量為 3000MW。西北方向 20km 處一座 35kV 變電所 B通過一條架空出線與待設計變電所聯(lián)系，平時本所與 B 變電所有少量功率交換。本所投運后功率因數(shù)要求到達 。 10kV 負荷情況 10kV 負荷情況如表 1 所示 表 10kV負荷分布情況 負荷名稱 最大負荷 （ kW） 回路數(shù) 供電方式 功率因數(shù) 視在功率 （ kVA） 1出線 1500 1 架空 2出線 800 1 架空 3出 線 800 1 架空 待設計變電所A 變電所 B 變電所5 km 20 km35kV 變電所電氣部分設計 第 5 頁 共 50 頁 4出線 1000 1 架空 5出線 1500 1 架空 6出線 1200 1 架空 電容器回路 2 10kV 側負荷同時率： ； 10kV 側最小負荷是最大負荷的 45％； 10kV 側最大負荷利用小時數(shù) maxT =4800H；待設計變電所年負荷增長率為 5%。 本地區(qū)氣象條件 最高氣溫 C??? 41max? ；最低氣溫 C??? 12min? ；年平均氣溫 Cavy ??? ? ；最熱月平均最高溫度 Cavm ??? 26? 。 3 負荷統(tǒng)計和無功補償?shù)挠嬎? 負荷分析 根據(jù)用電的重要性和突然中斷供電造成的損失程度可以將負荷分為以下三類： 1 一類負荷 一類負荷，又稱為一級負荷，是指突然中斷供電將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境的嚴重污染，造成經(jīng)濟上的巨大損失。如重要大型設備損失、重要產(chǎn)品或重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂且需要長時間才能恢復、造成社會秩序嚴重混亂或產(chǎn)生政治上的重大影響 、重要的交通和通訊樞紐中斷、國際社交場所沒有照明等。 2 二類負荷 二類負荷，又稱為二級負荷，是指突然中斷供電會造成經(jīng)濟上的較大損失。如生產(chǎn)的主要設備損壞、產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)、連續(xù)生產(chǎn)過程需要較長時間才能恢復、造成社會秩序混亂、在政治上產(chǎn)生較大影響、交通和通訊樞紐以及城市供水中斷、廣播電視、商貿(mào)中心被迫停止運營等。 3 三類負荷 三類負荷，又稱為三級負荷，是指不屬于以上一類和二類負荷的其他用電負35kV 變電所電氣部分設計 第 6 頁 共 50 頁 荷。對于這類負荷，供電所所造成的損失不大或不會直接造成損失。 用電負荷的分類，其主要目的是確定供電工 程設計和建設的標準，保證建成投入運行工程供電的可靠性，能滿足生產(chǎn)或社會安定的需要。對于一級負荷的用電設備，應有兩個及以上的獨立電源供電，并輔之一其他必要的非電保安設施。二級負荷應由兩回線供電，但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。這次設計的變電所所帶的負荷均為三級負荷，因此可以用單回線路供電。 負荷計算 10kV 側的負荷計算 ??P +++1++= ??Q *+*+*+1*+*+*= ??S ? ?? 22 )()( QP （ 31） = 22 ? = 功率因數(shù) cos? = 無功補償 無功補償概述 電力系統(tǒng)中有許多根據(jù)電磁感應原理工作的電氣設備，如變壓器、電動機、感應爐等。都是依靠磁場來傳送和轉換電能的電感性負載，在電力系統(tǒng)中感應電動機約占全部負荷的 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35kV 變電所電氣部分設計 第 7 頁 共 50 頁 值時，將使發(fā)電、送電、變電設備均不能達到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導致電網(wǎng)震蕩而解列，造成大面積停電，產(chǎn)生嚴重的經(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。所以進行無功補償是非常有必要的。 無功補償?shù)挠嬎? 補償前 cos 1? =，求補償后達到 。因此可以如下計算： 設需要補償 XMva 的無功 則 cos 2? =??39。39。SP （ 32） =22 ）（ X?? = 解得 X= 無功補償裝置 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相機、并聯(lián)電容補償裝置、靜補裝置等幾大類。 同期調相機相當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相機，以便平滑調節(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。其運行維護簡單，功耗小，能做到分相補償，對沖擊負荷也有較強的適應性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。但設 備造價太高，本設計中不宜采用。 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35kV 變電所電氣部分設計 第 8 頁 共 50 頁 分散裝設來接地供應無功功率，運行時功率損耗亦較小。 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? 并聯(lián)電容器裝置的分組 1 分組原則 （ 1）對于單獨補償?shù)哪撑_設備，例如電動機、小容量變壓器等用的并聯(lián)電容器裝置，不必分組，可直接與該設備相連接，并與該設備同時投切。 （ 2）配電所裝設的并聯(lián)電容器裝置的主要目的是為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。此時，為保證一定的功率 因數(shù)，各組應能隨負荷的變化實行自動投切。負荷變化不大時，可按主變壓器臺數(shù)分組，手動投切。 （ 3）終端變電所的并聯(lián)電容器裝置，主要是為了提高電壓和補償主變壓器的無功損耗。此時，各組應能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波動不應超過 %。 2 分組方式 并聯(lián)電容器的分組方式主要有等容量分組、等差級數(shù)容量分組、帶總斷路器的等容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組。這幾種方式中等容量分組方式，分組斷路器不僅要滿足頻繁切合并聯(lián)電容器的要求，而且還要滿足開斷短路的要求，這種分組方式應用較多，因此 采用等容量分組方式。 并聯(lián)電容器裝置的接線 并聯(lián)電容器裝置的接線基本形式有星形和三角形兩種。經(jīng)常采用的還有由星形派生出的雙星形，在某種場合下，也有采用由三角形派生出的雙三角形。 從《電力工程電氣設計手冊》（一次部分） 502 頁表 9— 17 可比較得出，應采用Y 形接線，因為這種接線適用于 6kV 及以上的并聯(lián)電容器組，并且容易布置，布置清晰。 并聯(lián)電容器組裝設在變電所低壓側，主要是補償主變和負荷的無功功率，為了在發(fā)生單相接地故障時不產(chǎn)生零序電流，所以采用中性點不接地方式。 選用 BFM11— 500— 3型號的高 壓并聯(lián)電容器 2臺 。額定電壓 11kV。額定容量 50035kV 變電所電氣部分設計 第 9 頁 共 50 頁 kVar。 4 主變壓器的選擇 規(guī)程中的有關變電所主變壓器選擇的規(guī)定 1 主變容量和臺數(shù)的選擇，應根據(jù)《電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程》 SDJ161— 85 有關規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設計決定進行。凡有兩臺及以上主變的變電所，其中一臺事故停運后，其余主變的容量應保證供應該所全部負荷的 70%，在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。若變電所所有其他能源可保證在主變停運后用戶的一級負荷，則可裝設一臺主變壓器。 2 與電力系統(tǒng)連接的 220~330kV 變壓 器，若不受運輸條件限制，應選用三相變壓器。 3 根據(jù)電力負荷的發(fā)展及潮流的變化，結合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)繼電保護、對通信線路的影響、調壓和設備制造等條件允許時，應采用自耦變壓器。 4 在 220~330kV 具有三種電壓的變電所中，若通過主變各側繞組的功率均達到該變壓器額定容量的 15%以上，或者第三繞組需要裝設無功補償設備時，均宜采用三繞組變壓器。 5 主變調壓方式的選擇，應符合《電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程》 SDJ161 的有關規(guī)定。 主變臺數(shù)的確定 為保證供電的可靠性，變電所一般應裝設兩臺主變，但一般不超 過兩臺主變。當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設一臺主變。對大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應安裝 2~4 臺主變。 本次設計的變電所沒有一級負荷，所以采用兩臺主變。 主變容量的確定 主變容量的確定應根據(jù)電力系統(tǒng) 5~10 年發(fā)展規(guī)劃進行。 當變電所裝設兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應按照其中任一臺停運時，其余容量至少能保證所供一35kV 變電所電氣部分設計 第 10 頁 共 50 頁 級負荷或為變電所全部負荷的 60~75%。 由 的負荷計算得知 10kV 側的負荷總量為 。 考慮 ?? 5%的年負荷增長率， 5 年規(guī)劃年限內計算負荷可表示為： iiiiSSnn???? ??? 1 )1()1( ]1)1[(1c ?? （ 41） 式中 1S — 第一年的負荷； ?— 年負荷增長率； n— 規(guī)劃年數(shù)； i— 年利率。 帶入 i=， n=5， ? =5%， 1S = 得 cS =。 再考慮同時系數(shù)時，可按下式算： cSKS 039。 ?? （ 42） 式中 0K — 負荷同時系數(shù) 帶入 0K = 得 ?39。S =。 對于兩臺變壓器的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定 ： eS =?39。S =*= 總安裝容量為 2*（ ?39。S ） =?39。S 如此當一臺變壓器停運，考慮變壓器的過負荷能力為 40%，則可保證 98 的負荷供電。 所以應選容量為 7500kVA 的變壓器。 主變形式的選擇 主變一般采用三相變壓器，若因制造和運輸條件限制，在 220kV 的變電所中，可采用單相變壓器組。當今社會科技日新月異，制造運輸以不成問題，因此采用三相變壓器。 在關于繞組上 ，只有 220~330kV 具有三種電壓的變電所中，若通過主變各側繞組的功率均達到該變壓器額定容量的 15%以上，或者第三繞組需要裝設無功補償設備時，均宜采用三繞組變壓器。 此次設計的變電所只有 35kV 和 10kV兩個電壓等級，35kV 變電所電氣部分設計 第 11 頁 共 50 頁 所以采用雙繞組變壓器。 我國 110kV 及以上電壓，變壓器繞組都采用 Y0 連接； 35kV亦采用 Y 連接，其中性點多通過消弧線圈接地。 35kV及以下電壓，變壓器繞組都采用 △ 連接。因此 35kV側采用 Y連接， 10kV 側采用 △ 接線。 根據(jù)上述的討論選用 35kV 鋁線雙繞組電力變壓器，該變壓器的型號為 SJL1 — 7500/： 表 變壓器技術參數(shù) 型號 SJL1 — 7500/35 額定容量 (kVA) 7500 額定電壓 (kV) 高壓 35 低壓 損耗 (KW) 空載 短路 57 短路電壓 (%) 空載電流 (%) 5 電氣主接線設計 電氣主接線概述 發(fā)電廠和變電所中的一次設備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它 把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設備的數(shù)量和作用，設備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)得安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行以及變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會長生