【文章內(nèi)容簡介】 e, one is 35kV, and the other is 10kV. At the same time, choose the rational selection as to the main equipments in substation. This design chooses two main transformers. As to other equipments such as Circuit Breaker, Isolating switch, Current Transformer, Voltage Transformer, Reactive power pensation device, Protective Relay and so on are to be selected, designed, and configured in accordance with specific requirements. In order to make it reliable to operate, easy and simple to manipulate, economical, with the possibility of expansion and flexibility of changing its operation. As to make it more actual and practical significant. Key words 35kV substation design 35kV 變電所電氣部分設(shè)計 第 3 頁 共 50 頁 1 引 言 電能是發(fā)展國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量儲存的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時保持功率平衡。要滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律，因此，做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。 變電所作為 變電站 作為 電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟 運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。對其進行設(shè)計勢在必行，合理的變電所不僅能充分地滿足當?shù)氐墓╇娦枨?，還能有效地減少投資和資源浪費。 本次設(shè)計根據(jù)一般變電所設(shè)計的步驟進行設(shè)計，包括負荷統(tǒng)計，主變選擇，主接線選擇，短路電流計算，設(shè)備選擇和校驗，繼電保護，防雷措施等幾大塊。并依據(jù)相關(guān)規(guī)定和章程設(shè)計其中個個步驟，所以能滿足一般變電所的需求。 根據(jù)我國變電所目前現(xiàn)有電氣設(shè)備狀況以及今后發(fā)展趨勢，應(yīng)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(guān)柜。為此 新的設(shè)備選擇也在設(shè)計中得以體現(xiàn)。 由于時間倉促和自身知識的局限，導(dǎo)致在設(shè)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(shè)計 第 4 頁 共 50 頁 2 原始資料 電力系統(tǒng)接線圖 待設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計變電所A 變電所 B 變電所5 km 20 km35kV 變電所電氣部分設(shè)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(cè)負荷同時率： ； 10kV側(cè)最小負荷是最大負荷的 45％； 10kV側(cè)最大負荷利用小時數(shù) maxT =4800H；待設(shè)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(shè)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(fù)、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(shè)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(fù)、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(shè)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(shè)計和建設(shè)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(shè)備，應(yīng)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(shè)施。二級負荷 應(yīng)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(shè)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(cè)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(yīng)原理工作的電氣設(shè)備，如變壓器、電動機、感應(yīng)爐等。都是依靠磁場來傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)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(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35kV 變電所電氣部分設(shè)計 第 7 頁 共 50 頁 值時，將使發(fā)電、送電、變電設(shè)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(dǎo)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(shè)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(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。其運行維護簡單，功耗小，能做到分相補償，對沖擊負荷也有較強的適應(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35kV 變電所電氣部分設(shè)計 第 8 頁 共 50 頁 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。 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(shè)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(shè)備相連接，并與該設(shè)備同時投切。 （ 2）配電所裝設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)計手冊》（一次部分） 502 頁表 9— 17 可比較得出，應(yīng)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(shè)在變電所低壓側(cè)，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(shè)計 第 9 頁 共 50 頁 kVar。 4 主變壓器的選擇 規(guī)程中的有關(guān)變電所主變壓器選擇的規(guī)定 1 主變?nèi)萘亢团_數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》 SDJ161— 85 有關(guān)規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設(shè)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(yīng)保證供應(yīng)該所全部負荷的 70%，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)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(shè)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(yīng)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(jié)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(diào)壓和設(shè)備制造等條件允許時，應(yīng)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(cè)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(shè)無功補償設(shè)備時，均宜采用三繞組變壓器。 5 主變調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)符合《電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》 SDJ161 的有關(guān)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(yīng)裝設(shè)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(shè)一臺主變。對大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)安裝 2~4 臺主變。 本次設(shè)計的變電所沒有一級負荷，所以采用兩臺主變。 主變?nèi)萘康拇_定 主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)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(shè)兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應(yīng)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(shè)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(cè)的負荷總量為 。 考慮 ?? 5%的年負荷增長率， 5 年規(guī)劃年限內(nèi)計算負荷可表示為： iiiiSSnn???? ??? 1 )1()1( ]1)1[(1c ?? （ 41） 式中 1S — 第一年