【文章內(nèi)容簡介】 （1） 使變配電設(shè)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(jī)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(jì)、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(bǔ)償措施： 一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不采用任何補(bǔ)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(shè)備來實(shí)現(xiàn)，但不能達(dá)到完全補(bǔ)償?shù)某潭取６遣扇∪斯ぱa(bǔ)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(jī)替代異步電動機(jī)工作，由于同步電機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，故維護(hù)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(bǔ)償,采用并聯(lián)電容器補(bǔ)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(bǔ)償方法，也叫移相電容器靜止無功補(bǔ)償。它具有有功損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、補(bǔ)償容量增減方便、個別電容器損壞不影響整體使用等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。 補(bǔ)償后變壓器10kV側(cè)無功率因數(shù)要達(dá)到： 需要的無功補(bǔ)償量： 計(jì)算后得需補(bǔ)償?shù)臒o功功率Q=， 需裝設(shè)的電容器個數(shù)為： 考慮到三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)312個，每相104個，采取功率補(bǔ)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(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。N－1原則是判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則，按照這一準(zhǔn)則,電力系統(tǒng)的N個元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)保證不會出現(xiàn)因其它線路過負(fù)荷跳閘而導(dǎo)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(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿足時，則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。 N－1原則與可靠性分析相比較計(jì)算更簡便,不需搜集元件停運(yùn)率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡便的安全檢查準(zhǔn)則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應(yīng)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(dú)立元件為一臺發(fā)電機(jī)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(fù)荷運(yùn)行。對于有一級負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足對60%（220kV及以上電壓等級的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷供電，以及滿足全部I類負(fù)荷和大部分II類負(fù)荷(110kV及以上電壓等級的變電所供電，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I類負(fù)荷和II類負(fù)荷)，即 （41）最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算： （42） 式中 —各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)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(shè)計(jì)中，結(jié)合任務(wù)書所給原始材料可得：對于35kV側(cè)， 對于10kV側(cè)， 則總的負(fù)荷為： 取=，則： 此時， 因此主變?nèi)萘繛椋? （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(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)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(jià)格低，占地面積小，并且運(yùn)行時損耗減小12~15％，只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件的限制時，才考慮采用單相變壓器組，在工程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(dāng)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(dāng)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(luò)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(luò)變壓器；自耦變壓器特點(diǎn)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(dāng)自耦變壓器用來聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)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(jì)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(shí)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(diǎn)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(fēng)冷卻、強(qiáng)迫空氣冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、水內(nèi)冷變壓器、SF6充氣式變壓器等。 （6）對一級負(fù)荷的供電可靠性的考慮一級負(fù)荷適中那些在國民經(jīng)濟(jì)和國家日常生活起著特別重要作用的中負(fù)荷，一旦中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上產(chǎn)生重大損失及人身傷亡。所以，要格外考慮一級負(fù)荷供電可靠性。 對一級負(fù)荷，要求供電系統(tǒng)當(dāng)線路發(fā)生故障停電時，仍保證其連續(xù)供電，所以應(yīng)由兩個獨(dú)立電源供電。 考慮到變壓器是一種高可靠性的電氣設(shè)備，且在保護(hù)方法上有兩套原理不同的保護(hù)共同構(gòu)成主保護(hù)，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(fù)荷的不間斷供電，對于特別重要的一級負(fù)荷如大型三甲醫(yī)院的手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等可以考慮采用不間斷供電模式即除兩個獨(dú)立電源同時供電外還應(yīng)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(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)，并且要求市電的供電開關(guān)和柴油機(jī)的投入運(yùn)行開關(guān)采取聯(lián)動處理，UPS只負(fù)責(zé)短暫的過渡性供電任務(wù)。綜合以上分析，為充分保證對一級負(fù)荷供電的可靠性，應(yīng)在變電所內(nèi)設(shè)置兩部以上變壓器，考慮到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，又不應(yīng)設(shè)置過多變壓器以降低變壓器的損耗。 主變壓器選擇型號 在以上分析結(jié)果的基礎(chǔ)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(fù)荷包括照明設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、二次部分及動力設(shè)備，現(xiàn)代變電所自動化程度較高，所以應(yīng)加強(qiáng)對所用電的考慮，確保所用電安全性。變電所蓄電池用電設(shè)計(jì)原則： （1)按放電時間來選擇蓄電池的容量，其容量應(yīng)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(yīng)能滿足在事故運(yùn)行時，供給最大的沖擊負(fù)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(fù)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(dú)立電源上，并裝設(shè)備用電源自接裝置。 (3)對于采用復(fù)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(shè)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(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻主變或調(diào)相機(jī)，變電所裝設(shè)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(diǎn)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(shè)置檢修電源。 本次設(shè)計(jì)在10kV母線上接一臺10/、低壓側(cè)為Y0接線、正常運(yùn)行時供給380/220V站用電源。在35kV線路上接一臺35kV/，作為備用電源。 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(hù)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(jī)拖動的供電。 本次設(shè)計(jì)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(hù)鉛酸蓄電池，N+1熱備份，有較高的智能化程度，能實(shí)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(jìn)行自動管理和保護(hù)。 所用電選擇 選擇原則：%變電所容量計(jì)，設(shè)置2 臺所用變壓器且能相互備用，兩部變壓器應(yīng)滿足在其中一部故障或者因檢修退出運(yùn)行時，剩下的一部變壓器應(yīng)能對變電所內(nèi)的全部負(fù)荷供電，所以在選擇變電所所用電變壓器時，應(yīng)按一部變壓器就能對全部負(fù)荷供電選擇變壓器。 所用電負(fù)荷: S=%= 所用變?nèi)萘坑?jì)算： SB=KtS== 依據(jù)以上原則和分析，選擇的所用變壓器參數(shù): 型號：S9—80/10 U1e=10177。5%kV U2e= 連接組別：Y，yn0 空載損耗： 阻抗電壓：4（%） 空載電流：（%） 4 短路電流計(jì)算 短路是指不同電位點(diǎn)經(jīng)小電阻或電弧而接通的情況，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況的破壞多半是由短路故障引起的。出現(xiàn)短路時，系統(tǒng)從一種狀態(tài)快速變化到到另一種狀態(tài)，并伴隨有復(fù)雜的機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)和波暫態(tài)現(xiàn)象。 短路的原因很多，主要有以下幾個方面： （1）元件損壞，如設(shè)備絕緣材料自然老化，設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路； （2）氣象條件惡劣，例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷動作，架空線路由大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等； （3）違規(guī)操作，例如運(yùn)行人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯線造成短路或運(yùn)行管理不善造成小動物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等等。 此外還有其它原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。 短路的危害及預(yù)防辦法短路對電力系統(tǒng)危害巨大，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn) ： （1）短路回路電流迅速變的很大，此電流稱為短路電流； （2）產(chǎn)生電弧，燒壞故障元件本身及周圍設(shè)備甚至?xí)＜叭松戆踩? （3）短路電流使發(fā)電機(jī)端電壓下降，也使系統(tǒng)電壓大幅下降，不利于負(fù)荷總的交流電機(jī)尤其是重載電機(jī)的運(yùn)行； （4）電力系統(tǒng)短路時，系統(tǒng)中功率分布的突然變化和電壓嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)工作的穩(wěn)定性，使整個系統(tǒng)被解列為幾個異步運(yùn)行的部分； （5）不對稱短地短路故障將產(chǎn)生零序電流，它會在鄰近的線路上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，造成對通信線路和信號系統(tǒng)的干擾。 鑒于短路事故對電力系統(tǒng)的危害巨大，可采取以下措施降低系統(tǒng)中出現(xiàn)短路事故的可能性： （1）做好短路電流的計(jì)算工作； （2）正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流，減小短路持續(xù)時間； （3）采用電限流電抗器抗器增加系統(tǒng)阻抗，限制短路電流； （4）設(shè)置互鎖裝置，防止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘； （5）帶電安裝和檢修電氣設(shè)備時，要嚴(yán)格執(zhí)行工作票，制度防止誤接線、誤操作，在距帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。 短路計(jì)算的目的的主要包括以下幾個方面： （1）選擇電氣主接線時,為了比較各種接線方案，確定某接線是否需要采取限制短路電流的措施等均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算； （2）在選擇電氣設(shè)備時,為了保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體在正常運(yùn)行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作,需要依據(jù)正常運(yùn)行條件選擇設(shè)備并依據(jù)短路條件校驗(yàn)設(shè)備； （3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對地安全距離； （4）在整定繼電保護(hù)中繼電器動作值時需以各種短路電流為依據(jù)。 選擇導(dǎo)體和電器時，導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開斷電流一般按三相電流驗(yàn)算，若有更嚴(yán)重情況的按更嚴(yán)重的條件計(jì)算，總之，要用最大短路電流校驗(yàn)。 短路電流計(jì)算方法 在電力系統(tǒng)中常用的短路電流計(jì)算法有運(yùn)算曲線法和計(jì)算機(jī)算法。本設(shè)計(jì)采用運(yùn)算曲線算法。短路按類型分為三相短路、兩相相間短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。為了使電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠工作，因此作為選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主，三相短路用文字符號k表示。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算需要考慮的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。在等效電路圖上，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)做有限大容量電源，短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出求等效總阻抗，