【文章內容簡介】 低網損。并且，城南站建成后，可以與大沖站的 10KV 形成環(huán)網，有效的提高負荷轉移能力，從而進一步提高供電可靠性。 綜上所述，新建 110KV 城南變電站是電源合理分布點，改善 10KV 配電網絡結構，滿足新增用電需要的必要措施。 5 第 2 章 變電站負荷計算和無功補償?shù)挠嬎? 變電站的負荷計算 負荷統(tǒng)計 大沖鎮(zhèn)的用電負荷統(tǒng)計如下表： 表 1 用電負荷統(tǒng)計（單位：千瓦） 用電單位 負荷統(tǒng)計（ KW） 負荷類別 火車站 2500 I 洗衣機廠 3500 II 首飾廠 3000 II 寶元鞋廠 12022 II 市一中 800 II 市中心小學 400 II 市水泥廠 1700 II 明珠旅店 1800 II 百惠商城 2022 II 市政府 1650 I 博愛醫(yī)院 750 I 市公安局 1800 I 中心市場 1000 I 百樂休閑中心 900 I 其他散戶 5000 III 合計 38800 表 2 負荷性質分析結果表 負荷等級 負荷值（ KW） 占總負荷百分比（ %） I 8600 II 30200 6 負荷計算 各組負荷的計算： P=KX? Σ Pei Q=P? tgФ S= 22 QP? 式中：Σ Pei：每組設備容量之和，單位為 KW； KX：需用系數(shù)； CosФ :功率因數(shù)。 總負荷的計算： PΣ =K1? Σ P QΣ = K1? Σ Q SΣ = ? ??22 QP ： CosФ 1= PΣ /SΣ 式中： K1 組間同時系數(shù)，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(shù)達到 考慮無功功率平衡。 變電站所供負 荷的總數(shù)： P 總 =38800KW 變電站所供一類負荷總數(shù) ： P 總 1=8600KW 變電站所供二類負荷總數(shù)： P 總 2=30200KW 一類負荷占總負荷的百分比： δ = P 總 1/ P 總 =8600／ 38800 100%=% 二類負荷占總負荷的百分比： δ = P 總 2 /P 總 =30200／ 38800 100%=% 無功補償?shù)哪康? 無功補償?shù)哪康氖窍到y(tǒng)功率因數(shù)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(shù)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(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設電容器補償無功。 無功補償?shù)挠嬎? CosФ 1： P1=PΣ +Δ Pb Q1=QΣ +Δ Qb 7 CosФ 1= P1 / 2121 OP ? ： CosФ 2 為 ： ： Qc=K1PΣ ? (tgФ 1+ tgФ 2) 式中 ： K1=～ ： Nc=Qc / qc 式中： qc 單個電容器的容量，單位 kavr。 按照 3 的整數(shù)倍取定補償器的個數(shù) Nc s，然后計算出實際的補償容量： Qc s = Nc s * qc ，補償后實際的功率因數(shù)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 3 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 8 第 3 章 主變壓器臺數(shù)和容量的選擇 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（ 21）式的要求，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（ 21）式的要求。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。 變壓器臺數(shù)的選擇 ，在中、低壓側已構成環(huán)網的情況下，變電站以兩臺主變壓器為宜。 ，在設計時要考慮設三臺主變壓器的可能性。 ， 其變壓器基礎宜大于變壓器容量的 12 級設計，以便符合發(fā)展時更換變壓器的容量。 變壓器容量的選擇 按照上述原則確定變壓器容量后，最終應選用靠近的國家的系列標準規(guī)格。變壓器容量系列有兩種，一種是按 R8 容量系列，它是按 R8=810 ≈ 的倍數(shù)增加的，如 100KVA、135KVA、 180KVA、 240KVA、 320KVA、 420KVA 等；另一種是國際通用的 R10 容量系列，它是按 R10=1010 8≈ 的倍數(shù)增加的。如容量有 100KVA、 125KVA、 160VA、 200KVA、250KVA、 315KVA 等。我國國家標準 GB1094《電力變壓器》確定采用 R10 容量系列。 綜合上述各種因數(shù)，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，尤其我省電力系統(tǒng)還沒有單相供電的系統(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 9 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 出線： 110KV2 回， 10KV12 回。 無功補償容量： 4 4800Kvar 表 4 主變壓器的選擇 額定容量 電壓組合及分接范圍 聯(lián)接組 標號 空載 損耗 KW 負載 損耗 KW 空載 電流 % 阻抗 電壓 % KVA 高壓 KV 中壓 KV 低壓 KV 50000 110177。 8 % 177。 5% YN,d11 250 14 10 第 4 章 主接線方案的確定 主接線的基本要求 安全性 高壓斷路器的電源側及可能反饋電能的另一側，必須裝設高壓隔離開關； 低壓斷路器（自動開關）的電源側及可能反饋電能的另一側，必須設低壓刀開關；裝設高壓熔斷器 —負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔離開關；變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設避雷器。裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關，線路上避雷器前不必裝隔離開關。 可靠性 斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負荷及全部大部分二級負荷的供電；盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性；大機組超高壓電氣主接線應滿足可靠的特殊要 求；采用綜合自動化，優(yōu)化變電所設計：國內變電所自動化發(fā)展進程分為三個階段。第一階段由集中配屏以裝置為核心的方式，向分散下放到開關柜以系統(tǒng)為核心的方式發(fā)展；第二階段由單一功能、相互獨立向多功能、一體化過渡；第三階段由傳統(tǒng)的一次、二次設備相對分立向相互融合方式發(fā)展。變電所綜合自動化就是在第二階段。 靈活性 變配電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線；兩路電源進線，裝有兩臺主變壓器的變電所，當兩路電源同時供電時，兩臺主變壓器一般分列運行；當只一路電源供電，另一路電源備用時，則兩臺主變壓器并 列運行；帶負荷切換主變壓器的變電所，高壓側應裝設高壓斷路器或高壓負荷開關；主接線方案應與主變壓器經濟運行的要求相適應。 經濟性 主接線方案應力求簡單，采用的一次設備特別是高壓斷路器少，而且應選用技術先進、經濟適用的節(jié)能產品；由于工廠變配電所一般都選用安全可靠且經濟美觀的成套配電裝置，因此變配電所主接線方案應與所選成套配電裝置的主接線方案配合一致。柜型一般宜采用固定式；只在供電可靠性要求較高時，才采用手車式或抽屜式；中小型工廠變電所一般才用高壓少油斷路器，在需頻繁操作的場合，則應采用真空斷路器或 SF6 斷路器。斷路器一般采用就地控制，操作多用手力操作機構，但這只適用于三相短路電流不超過 6KA 11 （ 10KV 的 SK3≤ 100MVA）的電路中。如短路電流較大或有遠控、自控要求時，則應采用電磁操作機構或彈簧操作機構；工廠的電源進線上應裝設專用的計量柜，其互感器只供計費的電度表用，應考慮無功功率的人工補償，使最大負荷時功率因素達到規(guī)定的要求；優(yōu)化接線及布置，減少變電所占地面積 總之，變電所通過合理的接線、設備無油化、布置的緊湊以及綜合自動化技術，并將通信設施并入主控室，簡化所內附屬設備，從而達到減少變電所占地面積， 優(yōu)化變電所設計，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運行，避免不必要的定期檢修，達到降低投資的目的。 主接線的方案與分析 單母線 ：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置； ：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障檢修，均需要使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。 ： 一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器的以下三種情況 ： 6— 110KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 6 回； 35— 63KV 配電裝置的回線數(shù)不超過 3 回； 110— 220KV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 2 回。 單母線分段接線 ：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回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路自動將故障段切斷，保障正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 ：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均等擴建。 范圍： 6— 10KV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 及以上時； 35— 63KV 配電裝置出線回路數(shù)為 4— 8 回時； 110— 220KV 配電裝置出線回路數(shù)為 3— 4 回時。 電氣主接線的確定 采用單母線分段的結線： 單母線分段是借助于 3DL，進行分段，當母線故障時，經倒閘操作可切除故障段，保證其它 12 段繼續(xù)運行，當母線檢修可分段進行，這能始終保證一臺主變的供電，當進線電源一回發(fā)生故障，通過倒閘操作可保證兩臺主變的供電，單母線分段的結線可以作分段運行，也可做并列運行，采用分段運行時，各段相當于單母線運行狀態(tài)，各段母線所帶的主變壓器 是分列進行，互不影響任一母線故障或檢修時，僅停止該段母線所帶變壓器的供電，兩段母線同時故障的機率很小，可以不予考慮，采用并列運行時，電源檢修無需母線停電，只需斷開電源的斷路器 1DL1，（ 2DL1）及其隔離開關就能保證兩臺主變壓器的供電，對本站110KV 兩回供電（小于 4 回路）較為適合。 該設計的電氣主接線： 110KV 采用線路變壓器組接線，進線側設斷路器； 10KV 接線為單母線分段接線， 1主變 10KV 側單臂進 10KV 母線，各帶 10KV 出線 12 回，無功補償電容器組 2 組； 2 主變 10KV 雙臂各進一段 10KV 母線 ，每段母線各帶 10KV 出線 6 回，無功補償電容器 1 組。 在 110KV 兩條進線的 A 相上各裝設一臺電容式電壓互感器供二次閉鎖采壓用。主變壓器 110KV 側中性點采用避雷器保護，并可經隔離開關接地。 表 5 主要電氣設備表 序號 設備名稱 型號和規(guī)格 1 110KV 斷路器 SF6110W 3150A 40KV 2 隔離開關 GW4110IID（ W） 1250 （ 4S） 3 主變中性點隔離開關 GW1363D（ W） /630A 4 110KV 線路避雷 器 Y10W1108/281（ W） 5 主變中性點避雷器 6 10KV 母線橋避雷器 HY5WZ17/45 7 10KV 電容器 SF6 充氣集合式 BAMHL11/√ 316001W 3 8 接地變壓器 DKSC1000/ 9 10KV 開關柜 XGN212Z（ Q）系列，其中斷路器配置為： 進線斷路器 ZN2812（ Q）， 3150A， 40KA 分段斷路器 ZN2812（ Q）， 3150A， 40KA 其他 ZN2812（ Q）， 1250A， 13 第 5章 短路電流的計算 供電系統(tǒng)應該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產和生活的正常進行。但是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路故障而遭到破壞。 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(shù)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。 繪制計算電路 圖 1 短路電流計算圖 大沖站 ~ Y Y Δ