【文章內(nèi)容簡介】 一個優(yōu)良的設計，應能經(jīng)受當前及較長遠時間 (5~10 年 )的檢驗。 這往往是設計能否成立的重要前提，為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電氣設備的性能、制造能力和供貨情況、價格等情況匯集并分析比較，保證設計的可行性。 包括當?shù)?的最熱月平均氣溫、環(huán)境濕度、覆冰厚度、污穢程度、風向水平、水文地質(zhì)情況、海拔高度及地震等因素，對主接線中電氣設備的選擇和配電裝置的設計均有直接影響。對此，應予以足夠重視 ,對重型設備如大容量三相變壓器的運輸條件亦應充分考慮。 （ 2）主接線方案的擬定與選擇 設計時應根據(jù)任務書的要求，在對原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對電源進線數(shù)和出線回路數(shù)、變電所內(nèi)電壓級別、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)的考慮，可擬定出若干個可行的主接線方案（近期和遠景）。然后從經(jīng)濟技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留 2~3 個技術(shù)上相當，有可能滿足任務書要求的方案，再進行經(jīng)濟比較，結(jié)合最新技術(shù)，對于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線，還應進行可靠性定量分析計算比較，最終確定最終方案。 （ 3）短路電流計算和主要電氣設備選擇與校驗 對選定的電氣主接線選擇適當短路點進行短路電流計算，并選擇校驗合理的電氣設備包括導線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 10 （ 4）繪制電氣主接線 對最終選擇的電氣主接線形式，按照要求，繪出電氣主接線圖。 此外還要注意：對于工程設計，無論哪個設計階段，概算都是必不可少的組成部分，它不僅反映工程設計 的經(jīng)濟性與可靠性的關(guān)系，而且為合理地確定和有效控制工程造價創(chuàng)造條件，概算的編制以設計圖紙為基礎(chǔ)，以國家頒布的有關(guān)文件和具體規(guī)定為依據(jù)，并按國家定價與市場調(diào)整或浮動價格相結(jié)合的原則進行。概算的構(gòu)成主要有以下內(nèi)容： (1)主要設備器材費，包括設備原價、主要材料 (鋼材、木材、水泥等 )費、設備運雜費 (含成套服務費 )、備品備件購置費、生產(chǎn)器具購置費等。除設備及材料費。 (2)安裝工程費，包括直接費、間接費及稅金等。直接費指在安裝設備過程中直接消耗在該設備上的有關(guān)費用；間接費指安裝設備過程中為全工程項目服務，而不 直接耗用在特定設備上的有關(guān)費用；稅金是指國家對施工企業(yè)承包安裝工程的營業(yè)收入所征收的營業(yè)稅、教育附加和城市維護建設稅。 (3)其他費用。 電氣主接線的基本形式 由于各個發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源回路數(shù)不同，且各回路饋線中所傳輸?shù)娜萘恳膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，在進出線較多（一般超過 4回）的場合，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進出線回路少，不再擴建 和發(fā)展的發(fā)電廠和變電站。 有匯流母線的接線方式可概括為單母線接線和雙母線接線兩大類，無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。 電氣主接線選擇 依據(jù)原始資料，經(jīng)過分析，根據(jù)可靠性和靈活性經(jīng)濟性的要求，高壓河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 11 側(cè)有 4回出線，其中兩回備用，宜采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側(cè)有 6 回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有 11 回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、雙母線的接線方式，經(jīng)過分析、綜合、組合和比較，提出三種方案： 方案一： 110kV 側(cè)采用雙母線接線方 式， 35kV 側(cè)采用雙母線接線方式，10kV 側(cè)采用單母線分段接線方式。 110kV 側(cè)采用雙母線接線方式，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。 如下圖 21 方案一主接線圖 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 12 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： 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 13 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。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 14 對于上述三種方案綜合考慮： 圖 23 方案三接線圖 1 1 0 k V3 5 k V Ⅰ 段3 5 k V Ⅱ 段1 0 k v河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 15 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)。 《 35kV~ll0kV 變電所設計規(guī)范》第 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。 第 3 章 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。 主變壓器臺數(shù)的選擇 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)并列運行變樂器的一次額定、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，所以允許差值不超過 ％。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。由于并列運行河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 16 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，允許差值不得超過 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。 無功補償措施 無功功率補償?shù)谋匾? 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。 無功功率補償?shù)姆椒? 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)某潭取? 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 17 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： 2 ?? 2 ?? 無功補償量： M V arQ39。???????????? )tan( tan 21 ?? ?? iPQi 計算后得需補償?shù)臒o功功率 Q=， 需裝設的電容器個數(shù)為： 1 0v ar24 v 4 5 939。 ??? k kQrQN 考慮到三相均衡分配，應裝設 312 個，每相 104 個，采取功率補償后的功率因數(shù)即可滿足要求。 主變壓器容量的選擇 主變壓器容量選擇的依據(jù)： （ 1）主 變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?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，主變壓器容量河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 18 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 ,它的計算簡便 ,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。中國某些電力部門在電網(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 ?S 和大部分II 類負荷 ?S (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 ?S 和 II 類負荷 ?S )，即 ?? ????? SSSSS NN ）和（）（ 1n)~(1n m a x （ 41） 最大 綜合計算負荷的計算： %)1(c o s1 m a xtm a x ?? ?????????? ??mi iiPKS （ 42） 式中 imaxP — 各出線的遠景最大負荷； m — 出線回路數(shù)； i?cos — 各出線的功率因數(shù)； tK — 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，一般在 ～ 之間； %? — 線損率，取 5%。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 19 結(jié)合原始材料可得： 對于 35kV 側(cè)， M V AS )(1 ??????? 對于 10kV 側(cè)， 則 總的負荷為： MVASSS ???總 取 tK =，則： M V AS ax 8 3 . 0 55 4 8 ????