【文章內(nèi)容簡介】 線方式，優(yōu)點是運行方式靈活，檢修母線時不中斷供電，任一組母線故障時僅短時停電，可靠性高。缺點是，操作復雜，10kV側(cè)采用單母線分段接線方式，一級負荷占35%左右，二級負荷占30%左右，一級和二級負荷占65%左右，采用單母線分段接線方式，優(yōu)點是接線簡單清晰、操作方便、造價低、擴展性好；缺點是可靠性靈活性差，方案一的電氣主接線形式如下圖所示。圖21 方案一主接線圖 方案二：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式，10kV側(cè)采用單母線分段接線方式，優(yōu)點是，檢修任一進出線斷路器時，不中斷對該回路的供電，和單母線分段接線方式相比，可靠性提高、靈活性增加；缺點是，增設旁路母線后、配電裝置占地面積增大、增加了斷路器和隔離開關(guān)的數(shù)目、接線復雜、投資增大，方案二的主接線圖如下所示。圖22方案二電氣主接線圖 圖2—2 方案二主接線圖 方案三：110kV側(cè)采用雙母線接線方式，35kV側(cè)采用單母線分段接線方式，10kV側(cè)采用雙母線接線方式,接線圖如下圖所示。圖23方案三主接線圖 對于上述三種方案綜合考慮： 該地區(qū)海拔170m，海拔并不高，對變電站設計沒有特殊要求，地勢平坦，屬平原地帶，為輕微地震區(qū)，年最高氣溫+42176。C，年最低氣溫8176。C，年平均氣溫+14176。C，最熱月平均最高溫度+36176。C。最大風速25m/s，覆冰厚度為8mm，屬于我國第V標準氣象區(qū)?！?5kV~ll0kV 變電所設計規(guī)范》 條：當變電所裝有兩臺主變壓器時，6~l0kV 側(cè)宜采用單母分段接線，線路為12回及以上時，也可采用雙母線，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。因此110kV側(cè)采用雙母線接線方式就能滿足可靠性和靈活性及經(jīng)濟性要求，對于35kV側(cè)采用單母線分段接線方式而10kV側(cè)采用雙母線接線形式。綜合以上分析，本設計采用第三種方案。3 變電站主變壓器選擇 電力變壓器是電力系統(tǒng)中最為重要的電氣設備之一，它擔負著變換網(wǎng)絡電壓進行電力傳輸?shù)闹匾蝿?，合理確定的變壓器臺數(shù)、容量和型號是變電站可靠供電和網(wǎng)絡經(jīng)濟運行的保證。在變電站設計過程中，一般需要裝設兩臺主變壓器，以保證對用戶供電的可靠性。對110kV及以下的終端或分支變電站，如果只有一個電源，或變電所的重要負荷有中、低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時，可只裝設一臺主變壓器，對大型超高壓樞紐變電站，可根據(jù)具體工程情況裝設2~4臺主變壓器，以便減小單臺容量，因此，在本次設計中裝設多臺主變壓器。并且兩部變壓器并列運行時必須滿足以下條件： (1)并列運行變壓器的一次額定、二次額定電壓必須對應相等。即并列變壓器的電壓變比必須相同，否則將引起較大的不平衡電流，％。如果并列變壓器的電壓變比不同，則并列變壓器二次繞組的回路內(nèi)將出現(xiàn)環(huán)流，即二次電壓較高的繞組將向二次電壓較低的繞組供給電流，導致繞組過熱甚至燒毀，影響系統(tǒng)運行的安全性。 (2)并列運行變壓器的阻抗電壓(短路電壓)必須相等。由于并列運行的變壓器的負荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，如果阻抗電壓相差很大，可能導致阻抗電壓小的變壓器發(fā)生過負荷現(xiàn)象，所以要求并列變壓器的阻抗電壓必須相等，差值不超過10％。 (3)并列運行變壓器的連接組別必須相同。即所有并列變壓器一次、二次電壓的相序和相位都必須對應地相同，否則不能并列運行。 (4)并列運行的變壓器容量比應小于3：1。即并列運行的變壓器容量應盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運行很不方便，而且在變壓器特性稍有差異時，變壓器間的環(huán)流將相當顯著，特別是容量小的變壓器容易過負荷或燒毀。 在工企用電設備中，有大量設備工作需要從系統(tǒng)吸收感性的無功功率來建立交變磁場，如電動機利用吸收無功功率建立圓形旋轉(zhuǎn)磁場，這樣系統(tǒng)輸送的電能容量中無功功率的成分就會增加，功率因數(shù)降低，對系統(tǒng)會造成如下影響：（1） 使變配電設備的容量增加；（2） 使供配電系統(tǒng)的損耗增加；（3） 使電壓損失增加；（4） 使發(fā)電機的效率降低。由于功率因數(shù)降低對供電系統(tǒng)有著如上諸多不利的影響，因此必須提高功率因數(shù)，降低無功功率的輸送量，提高系統(tǒng)及用戶供電質(zhì)量，保證經(jīng)濟、合理地供電的需要。 要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般從兩個方面采取補償措施： 一是提高用電設備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不采用任何補償裝置情況下的功率因數(shù)，這種方法只能通過選擇功率因數(shù)較高的電氣設備來實現(xiàn)，但不能達到完全補償?shù)某潭?。二是采取人工補償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得以提高，有兩種方法： （1）采用同步電動機替代異步電動機工作，由于同步電機是旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，故維護不方便，此外投資和損耗較大，又不便于檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用。 （2）采用并聯(lián)電容器補償,采用并聯(lián)電容器補償無功功率以提高功率因數(shù)是目前供配電系統(tǒng)中采用較為普遍的一種補償方法，也叫移相電容器靜止無功補償。它具有有功損耗小、運行維護方便、補償容量增減方便、個別電容器損壞不影響整體使用等特點，所以本設計采用并聯(lián)電容器補償。 補償后變壓器10kV側(cè)無功率因數(shù)要達到： 需要的無功補償量： 計算后得需補償?shù)臒o功功率Q= ： 考慮到三相均衡分配，每相104個，采取功率補償后的功率因數(shù)即可滿足要求。 主變壓器容量選擇的依據(jù)： （1）主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期10～20年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。N－1原則是判定電力系統(tǒng)安全性的一種準則，按照這一準則,電力系統(tǒng)的N個元件中的任一獨立元件（發(fā)電機、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應保證不會出現(xiàn)因其它線路過負荷跳閘而導致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當這一準則不能滿足時，則要考慮采用增加發(fā)電機或輸電線路等措施。 N－1原則與可靠性分析相比較計算更簡便,不需搜集元件停運率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡便的安全檢查準則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應用。中國一些電力部門在電網(wǎng)規(guī)劃中也采用了N－1原則，一般規(guī)定一個獨立元件為一臺發(fā)電機組或一條輸電線路或一臺變壓器，通常使用線路極限發(fā)熱條件下的載流量來判斷線路是否過負荷運行。對于有一級負荷的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量一般應滿足對60%（220kV及以上電壓等級的變電所應滿足70%）的全部最大綜合計算負荷供電，以及滿足全部I類負荷和大部分II類負荷(110kV及以上電壓等級的變電所供電，在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應滿足全部I類負荷和II類負荷)，即 （41）最大綜合計算負荷的計算： （42） 式中 —各出線的遠景最大負荷； m —出線回路數(shù)； —各出線的功率因數(shù)； —同時系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，～；—線損率，取5%。 在本設計中，結(jié)合任務書所給原始材料可得： 對于35kV側(cè)， MVA 對于10kV側(cè)， 則總的負荷為：MVA取=，則： MVA 此時，MVA 因此主變壓器容量為：MVA （1）相數(shù)選擇變壓器有單相變壓器和三相變壓器之分，在330kV及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器，單相變壓器組由三個單相的變壓器組成，造價高、占地多、運行費用高，多用于500kV以上的變電所內(nèi)，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比，價格低，占地面積小，并且運行時損耗減小12~15％，只有受變壓器的制造和運輸條件的限制時，才考慮采用單相變壓器組，在工程設計上對于330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器，因此在本次設計中采用三相變壓器。 （2）繞組數(shù)選擇變壓器按其繞組數(shù)可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當發(fā)電廠只升高一級電壓時或35kV及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器；當發(fā)電廠有兩級升高電壓時，常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡變壓器，110kV及以上電壓等級的變電所中，也經(jīng)常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡變壓器；自耦變壓器特點是其中兩個繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。因此，當自耦變壓器用來聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡時，一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系，另一部分可利用電的聯(lián)系。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級的普通變壓器比較，自耦變壓器的經(jīng)濟效益非常顯著。 （3）調(diào)壓方式的確定 為了滿足供電質(zhì)量要求可通過切換變壓器的分接頭開關(guān)，改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。 （4）繞組接線組別的確定 我國110kV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接；35kV采用“Y”聯(lián)接，其中性點多通過消弧線圈接地；35kV以下變壓器三相繞組都采用“D”聯(lián)接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。 （5）冷卻方式的選擇 變壓器的冷卻方式主要有自然風冷卻、強迫空氣冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻、水內(nèi)冷變壓器、SF6充氣式變壓器等。 （6）對一級負荷的供電可靠性的考慮一級負荷適中那些在國民經(jīng)濟和國家日常生活起著特別重要作用的中負荷，一旦中斷供電將在政治、經(jīng)濟上產(chǎn)生重大損失及人身傷亡。所以，要格外考慮一級負荷供電可靠性。 對一級負荷，要求供電系統(tǒng)當線路發(fā)生故障停電時，仍保證其連續(xù)供電，所以應由兩個獨立電源供電。 考慮到變壓器是一種高可靠性的電氣設備，且在保護方法上有兩套原理不同的保護共同構(gòu)成主保護，所以兩部變壓器同時故障的可能性較小，基本可以保證對一級負荷的不間斷供電，對于特別重要的一級負荷如大型三甲醫(yī)院的手術(shù)室、重癥監(jiān)護室等可以考慮采用不間斷供電模式即除兩個獨立電源同時供電外還應配置不間斷供電系統(tǒng)即UPS和專門的可快速啟動并投入供電運行的柴油發(fā)電機，并且要求市電的供電開關(guān)和柴油機的投入運行開關(guān)采取聯(lián)動處理，UPS只負責短暫的過渡性供電任務。綜合以上分析，為充分保證對一級負荷供電的可靠性，應在變電所內(nèi)設置兩部以上變壓器，考慮到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性，又不應設置過多變壓器以降低變壓器的損耗。 主變壓器型號選擇 在以上分析結(jié)果的基礎上，查變壓器技術(shù)參數(shù)表可得，選擇的主變壓器型號：SFSZ925000/110。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：25000kVA額定電壓：高壓—110177。8%（kV）；中壓—177。2%（kV）；低壓— （kV）連接組別：YN/yn0/d11空載損耗：短路損耗：空載電流：%阻抗電壓（%）：高中:；中低；高低。所以，選擇SFSZ925000/110型變壓器兩臺。 變電所內(nèi)負荷包括照明設備、監(jiān)控設備、二次部分及動力設備，現(xiàn)代變電所自動化程度較高，所以應加強對所用電的考慮，確保所用電安全性。 變電所蓄電池用電設計原則： （1)按放電時間來選擇蓄電池的容量，其容量應能滿足事故全停狀態(tài)下長時間放電容量的要求。 (2)按放電電流來選擇蓄電池的容量，其容量應能滿足在事故運行時，供給最大的沖擊負荷電流的要求。、直流系統(tǒng)及主控室 變電所所用電屬于必須確保供電的負荷，提高所用電供電可靠性的措施如下： (1)對于容量在60MVA及以上或樞紐變電所采用兩臺所用變供電； (2)兩臺所用變分別接至變電所最低一級電壓母線或獨立電源上，并裝設備用電源自動投切裝置； (3)對于采用復式整流、電容儲能等整流電源代替蓄電池時，其交流供電電源由兩種不同電壓等級取得電源，并裝設備用電源自接裝置； (4)能可靠地利用所外380V電源備用時，需2臺所變的變電所可裝一臺所變； (5)采用強迫油循環(huán)水冷卻主變壓器或調(diào)相機，變電所裝設兩臺所用變。 所用變壓器一般高壓側(cè)采用熔斷器，為了滿足用戶側(cè)電壓質(zhì)量要求。所用變壓器低壓側(cè)采用380/220V中性點直接接地的三相四線制以提高供電可靠性，動力和照明共用一個電源，所內(nèi)一般設置檢修電源。 本次設計在10kV母線上接兩臺10/、低壓側(cè)為Y0接線、正常運行時供給380/220V站用電源。 直流系統(tǒng) 所用電直流供電系統(tǒng)主要是指變電所中的直流蓄電池組，主要用于控制、信號、繼電保護和檢測回路操作電源，也用于各類斷路器的操動電源以及用于直流電動機拖動的供電。 本次設計直流系統(tǒng)采用智能高頻開關(guān)電源系統(tǒng)，蓄電池采用2100AH 免維護鉛酸蓄電池，N+1熱備份，有較高的智能化程度，能實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的遙測、遙控、遙信及遙調(diào)功能?？蓪γ恳粋€蓄電池進行自動管理和保護。 所用電選擇 選擇原則：%變電所容量計，設置2 臺所用變壓器且能相互備用，兩部變壓器應滿足在其中一部故障或者因檢修退出運行時，剩下的一部變壓器應能對變電所內(nèi)的全部負荷供電，所以在選擇變電所所用電變壓器時，應按一部變壓器就能對全部負荷供電選擇變壓器。 所用電負荷: S=%= 所用變?nèi)萘坑嬎悖?