【文章內(nèi)容簡介】 變電所 變壓器型號 額定容量（ kVA） 額定電壓（ kV） 臺數(shù) 計(jì)算容量 (每臺 T) 供電線路長度（ M） 高壓 低壓 P(kW) Q(kvar) 1 號 S11 1000 6 2 700 455 400 2 號 S11 1250 6 2 820 540 200 3 號 S11 800 6 2 580 430 400 4 號 S11 1000 6 2 720 380 100 、土壤資料按南京地區(qū)考慮； 操作電源 ：直流 220V； 電能計(jì)量 ：采用高供高計(jì)，兩路 35kV 進(jìn)線各設(shè)置計(jì) 量專用的電流、電壓互感器及計(jì)量屏；設(shè)計(jì)兩臺所用變。 本文所做的工作與論文結(jié)構(gòu) 本文以某企業(yè) 35kV 變電所設(shè)計(jì)為研究課題， 著重介紹了 35kV 變電所電氣主接線、電氣平面布置、設(shè)備選型、防雷接地 等方面的設(shè)計(jì)。 主要結(jié)合理論知識， 分析原始材料，首先 進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，根據(jù)功率因數(shù)要求進(jìn)行無功補(bǔ)償。并進(jìn)行變壓器的選擇， 確定 總降壓變電所主接線形式 。 通過短路電流計(jì)算，選擇各種電氣設(shè)備，包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器和母線等，并對它們進(jìn)行校驗(yàn)。 最后設(shè)計(jì)防雷和接地保護(hù)裝置。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 第 2 章 電力 負(fù)荷 的分級和 計(jì)算 負(fù) 荷 分級與供電要求 負(fù)荷的定義 負(fù)荷指發(fā)電機(jī)或變電所供給用戶的電力。其衡量標(biāo)準(zhǔn)為電氣設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器和線路中通過的功率或電流，而不是它們的阻抗。 負(fù)荷分級 按照用電設(shè)備對供電可靠性要求的不同，以及中斷供電在政治上、經(jīng)濟(jì)上所造成的影響和損失的大小，把電力負(fù)荷分為三級。 1．一級負(fù)荷：屬下列情況之一均為一級負(fù)荷： ① 中斷供電將造成人身傷亡者； ② 中斷供電將造成重大政治影響者； ③ 中斷供電將造成重大經(jīng)濟(jì)損失者； ④ 中斷供電將造成公共場所秩序嚴(yán)重混亂者。 一級負(fù)荷對供電電源的要求：兩個獨(dú)立 電源供電，特殊重要的由兩個獨(dú)立的電源點(diǎn)供電，增設(shè)應(yīng)急電源。 2． 二 級負(fù)荷：屬下列情況之一均為 二 級負(fù)荷： ① 中斷供電將造成 較 大政治影響者 ； ② 中斷供電將造成 較 大經(jīng)濟(jì)損失者； ③ 中斷供電將造成 設(shè)備局部損壞、大量減產(chǎn)等。 二級負(fù)荷對供電電源的要求：兩回路供電，當(dāng)負(fù)荷較小或者兩回線有困難時，允許采用 6kV 及以上一回專用線路供電。 3．三 級負(fù)荷： 不 屬 于一級、二級的負(fù)荷 為 三 級負(fù)荷 。 三級負(fù)荷對供電電源的要求：無特殊要求，可由一回線供電。 電力 負(fù)荷 的計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算的目的 負(fù)荷計(jì)算主要是確定計(jì)算負(fù)荷。計(jì) 算負(fù)荷是進(jìn)行供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇變壓器容量、南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。 在做供配電設(shè)計(jì)時，首先要知道用電量有多少，這就需要進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。準(zhǔn)確的負(fù)荷計(jì)算，使設(shè)計(jì)工作建立在可靠的基礎(chǔ)上，做出來的設(shè)計(jì)方案比較經(jīng)濟(jì)合理。若負(fù)荷計(jì)算過大，將造成投資和設(shè)備器材的浪費(fèi)；負(fù)荷計(jì)算過小，則因設(shè)備承受不了實(shí)際的負(fù)荷電流而發(fā)熱，加速絕緣老化，直至損壞設(shè)備，影響安全供電。所以，電力負(fù)荷的計(jì)算是做供配電設(shè)計(jì)時首先要解決的問題，應(yīng)想辦法把實(shí)際使用的負(fù)荷盡量正確地計(jì)算出來。 負(fù)荷計(jì)算方法 工 廠負(fù)荷計(jì)算的方法主要有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電法。接自配電線路上用電設(shè)備組的多臺設(shè)備不可能同時運(yùn)轉(zhuǎn)，即使都運(yùn)行的設(shè)備又不可能都是滿負(fù)荷，因此對工業(yè)用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算，均采用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法計(jì)算。需要系數(shù)法計(jì)算比較簡單，適用于方案估算并且接近實(shí)際負(fù)荷，故本廠的負(fù)荷計(jì)算一律用需要系數(shù)法。 需要系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。用這種方法計(jì)算時，可由負(fù)荷到電源逐級計(jì)算，即首先按需要系數(shù)法求得車間低壓側(cè)有功及無功計(jì)算負(fù)荷加上本車間變電所變壓器的有功及無功損耗，即 得本車間變電所高壓側(cè)負(fù)荷；其次將全廠各車間變電所高壓側(cè)負(fù)荷相加，同時加上廠區(qū)配電線路的功率損耗，再乘以同時系數(shù)（有功及無功均取 ），便得工廠降壓變電站低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷，然后再考慮無功影響及降壓變電站主變的功率損耗，其總和就是全廠計(jì)算負(fù)荷。 計(jì)算公式 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 Edca ????有功功率： kW （ 21） ??wl Ld KK??? （ 22） ?tgQ caca ??無功功率： kvar （ 23） 22 cacaca QS ???視在功率： kVA （ 24） ?c os33 N caNcaca UUS ????計(jì)算電流： A （ 25） 負(fù)荷計(jì)算如下表 21 所示。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 表 21 負(fù)荷計(jì)算 用電設(shè)備組 額定容量 Pe （每臺） kW/kva 臺數(shù) 功率 因數(shù) cosα tan α 需要 系數(shù) Kd 有功計(jì)算 負(fù)荷 Pca（ kW） 無功計(jì)算負(fù)荷 Qca（ kvar） 視在計(jì)算負(fù)荷 Sca（ kVA） 計(jì)算電流（ A） 車間變壓器 有功損耗 △ PT(kW) 車間變壓器 無功損耗 △ QT（ kvar） 異步電動機(jī) YR50014 630 4 2021 異步電動機(jī) Y45015 250 4 800 同步電動機(jī) T630M4 1000 2 1600 車間變壓器 1 號 S11 1000 2 1400 車間變壓器 2 號 S11 1250 2 1640 車間變壓器 3 號 S11 800 2 1160 車間變壓器 4 號 S11 1000 2 1440 車間 同時系數(shù) 主變低壓側(cè) 主變損耗 總計(jì)算負(fù)荷 總功率因數(shù) 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 第 3 章 電氣主接線和變壓器的選擇 電氣主接線的選擇 電氣主接線的基本要求 對電氣主接線的基本要求，概括地說應(yīng)包括 安全性、 可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。 1．安全性。必須保證在任何可能的運(yùn)行方式及檢修狀態(tài)下運(yùn)行人員及設(shè)備的安全。 2. 可靠性 。能滿足各級用電負(fù)荷供電可靠性要求。對三級負(fù)荷采用單電源供電即可；對于一級和二級負(fù)荷占大多數(shù)的用戶，應(yīng)由兩個獨(dú)立電源供電；對特殊重要的一級負(fù)荷，應(yīng)由兩個獨(dú)立電源點(diǎn)供電。 同時具備下列兩個條件的發(fā)電廠、變電所的不同母線就屬于 獨(dú)立電源： （ 1） 每段母線的電源來自不同的發(fā)電機(jī)； （ 2）每段母線之間無聯(lián)系，或雖有聯(lián)系但當(dāng)其中一段母線發(fā)生故障時，能自動斷開聯(lián)系，不影響其余母線段繼續(xù)供電。 獨(dú)立電源點(diǎn)是指獨(dú)立電源來自不同地點(diǎn)，當(dāng)其中任一獨(dú)立電源點(diǎn)因故障停電時，并不影響其他電源繼續(xù)供電。 3． 靈活性 。主接線應(yīng)在安全、可靠的前提下，力求接線簡單運(yùn)行靈活，應(yīng)能適應(yīng)各種可能的運(yùn)行方式的要求。 4．經(jīng)濟(jì)性。在滿足以上要求的條件下，力求達(dá)到最少的一次投資與最低的年運(yùn)行費(fèi)用。 5．可擴(kuò)展性。電氣主接線在設(shè)計(jì)時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時要兼顧到從初期接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能地在保證供電的情況下完成過渡方案的實(shí)施。 電氣主接線的形式 變電所的主接線可以分為有匯流母線的主接線和無匯流母線的主接線兩大類。有匯流母線的主接線又可分為單母線接線和雙母線接線；無匯流母線的主接線又可分為單元接線、橋式接線和多角接線。 35~110kV 變電所的主接線形式有多種，其中常見的有： 1． 線路 變壓器組接線 適用于只有一回進(jìn)線和一回出線，變電所裝設(shè)單臺變壓器的場合。見圖 31。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 圖 31 線 變組接線 2． 單母線接線 所有電源和引出線回路都連接于同一匯流母線上。見圖 32。 3． 單母線分段接線 母線分段后，對于重要的用戶可由分別接于兩段母線上的兩條出線同時供電。在正常情況下，一般采用分列運(yùn)行方式，即正常時分段斷路器 QF3 是斷開的，在 QF3 上裝有備用電源自動投入裝置，當(dāng)任一電源失電后， QF3 自動接通，保證全部線路繼續(xù)供電。見圖 33。 圖 32 單母線接線 圖 33 單母分段接線 4． 橋式接線 當(dāng)只有兩臺變壓器和兩條線路時，可采用橋式接線。廣泛使用于及以下的變電所中，具有兩路電源的工廠企業(yè)變電所也普遍采用，還可以作為建設(shè)初期的過度接線。按橋斷南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 路器的位置可分為： （ 1） 內(nèi)橋式接線。橋斷路器在進(jìn)線斷路器的內(nèi)側(cè)（即變壓器側(cè)）。適用于進(jìn)線線路較長，負(fù)荷比較平穩(wěn)，變壓器不需經(jīng)常投切的場合。見圖 34。 （ 2） 外橋式接線。橋斷路器在進(jìn)線斷路器的外側(cè)（即進(jìn)線側(cè)）。適用于進(jìn)線線路較短，負(fù)荷變化較大，變壓器需要經(jīng)常切換或電網(wǎng)有穿越功率經(jīng)過的的場合。見圖 35。 圖 34 內(nèi)橋式接線 圖 35 外橋式接線 主接線方案的選擇 1． 方案比較 以上介紹的常見的幾種主接線形式其技術(shù)比較見表 31。 表 31 主接線方案比較 方案 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 線 變組接線 接線簡單清晰；所使用的設(shè)備少，節(jié) 約投資。 主接線中任一設(shè)備（包括線路）故障或檢修時，全部負(fù)荷都將停電，可靠性差。 單母接線 接線簡單清晰；便于進(jìn)出線；操作方 便。 母線或連接于母線上的任隔離開關(guān)故障或檢修 時都將響全部負(fù)荷的用電，可靠性和靈活性差。 單母分段接線 接線簡單清晰；操作方便；便于擴(kuò)建； 可靠性和靈活性高。 增加了斷路器的數(shù)量，投資較大。 內(nèi)橋接線 接線簡單清晰；四條回路使用三臺斷 路器，線路投切比較方便。 變壓器的投切比較復(fù)雜。 外橋接線 裝置簡單清晰；工作可靠靈活變壓器 切換比較方便。 不適用于線路需要經(jīng)常切換的情況。 南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 2． 方案確定 從表中各種主接線形式的優(yōu)缺點(diǎn)比較及其適用場合 來分析 ， 經(jīng)濟(jì)性最好的是線 變組接線，一臺主變只用一個斷路器，且由于是雙線 變組接線，滿足 N1 供電可靠性要求，在一臺主 變停運(yùn)后均能向用戶正常供電，所以 35kV 側(cè)采用線 變組接線。 6kV 側(cè)單母分段 接線，用戶可由分別接于兩段母線上的兩條出線同時供電，當(dāng)任一祖母線故障或檢修時，用戶仍可通過正常母線繼續(xù)供電；而兩段母線同時故障檢修的概率很小，大大提高了對重要用戶的供電可靠性。 變壓器的選擇 變壓器類型的選擇 一般正常環(huán)境的變電站，可選用油浸式變壓器，且優(yōu)先選用 SL11 等系列低損耗電力變壓器。在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場所，應(yīng)所用防塵型或者防腐蝕型變壓器，例如： SL15 等系列全密封式變壓器，其具 有防震、防塵、防腐蝕的性能，并能與爆炸性氣體相隔絕。多層或高層主體建筑內(nèi)變電所，宜選用干式變壓器，例如環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器。 本變電站 屬于化工 企業(yè)，選用油浸式低損耗系列變壓器。 變壓器臺數(shù)的選擇 變壓器臺數(shù)的選擇要依據(jù)以下原則： 1． 為滿足負(fù)荷對供電可靠性的要求，根據(jù)負(fù)荷等級確定變壓器的臺數(shù)，對具有大量一、二級負(fù)荷或只有大量二級負(fù)荷，宜采用兩臺及以上變壓器，當(dāng)一臺故障或檢修時，另一臺仍能正常工作。 2． 負(fù)荷容量大而集中時，雖然負(fù)荷只為三級負(fù)荷，也可采用兩臺及以上變壓器。 3． 對于季節(jié)負(fù)荷或晝夜 負(fù)荷變化較大時，從供電的經(jīng)濟(jì)角度考慮；為了方便、靈活地投切變壓器，也可選擇兩臺變壓器。 由于本變電站是兩路電源進(jìn)線， 負(fù)荷多為一、二級負(fù)荷， 因此需要兩臺變壓器。 變壓器容量的選擇 變壓器的選擇要考慮到負(fù)荷將來可能增加和改造的可能性，必要時最好留有一定的富余。在負(fù)荷系數(shù)較低的場合，實(shí)際應(yīng)用中一般都允許變壓器超過額定負(fù)荷為峰值提供電力，而不必為短時的峰值負(fù)荷讓變壓器選擇特別大的容量。實(shí)際應(yīng)用變壓器的選擇還要考慮到開關(guān)電器的電流容量和分?jǐn)嗳萘恳约皩?dǎo)體的載流量。 本站 裝有兩臺主變壓器 ，且兩臺變壓器互為暗備 用。 每臺主變壓器的容量應(yīng)不小于南京師范大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 總的計(jì)算負(fù)荷的 60%，一般選取為 70%，即 )(7 7 3 1 0 4 AkVSS caNT ????