【導(dǎo)讀】和10KV兩種電壓等級(jí)供該變電站所處地區(qū)負(fù)荷用電。條線路最大輸送容量100MVA。文任務(wù)和內(nèi)容，備好設(shè)計(jì)相關(guān)資料。備注:說(shuō)明書用A4紙打印出來(lái)，封面用學(xué)院統(tǒng)一的畢業(yè)設(shè)計(jì)封面。工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。安全、經(jīng)濟(jì)的變電所是極為重要的。

　　

【正文】 能在 運(yùn)行中滿足對(duì)人身和設(shè)備的安全要求，使配電裝置一旦發(fā)生事故，將事故限制到最小范圍和最低程度，并使運(yùn)行人員在正常操作和處理事故的過(guò)程中不致發(fā)生意外情況，保證運(yùn)行檢修人員人身安全，以及在檢修維護(hù)過(guò)程中不致?lián)p害設(shè)備。 便于檢修和安裝 對(duì)于各種型式的配電裝置，都要妥善考慮檢修和安裝條件。此外，配電裝置的設(shè)計(jì)還必須考慮分期建設(shè)和擴(kuò)建過(guò)渡的便利。 節(jié)約三材，降低造價(jià)。 設(shè)計(jì)要求 滿足安全凈距的要求 屋外配電裝置的安全凈距可參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 101。 配電裝置中相鄰帶電部分的額定電壓不 同時(shí)，應(yīng)按較高的額定電壓確定安全凈距。屋外帶電裝置帶電部分的上面下面，不應(yīng)有照明、通信和信號(hào)線架空跨越或穿過(guò)；屋內(nèi)配電裝置帶電部分的上面不應(yīng)有明敷的照明或動(dòng)力線路跨越。 滿足運(yùn)行和檢修的要求 （ 1）運(yùn)行要求。 在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問(wèn)題有： ①、進(jìn)出線方向。 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 30 頁(yè) ②、避免或減少各級(jí)電壓架空的交叉。 ③、配電裝置的布置應(yīng)該做到整齊清晰。 ④、各級(jí)電壓配電裝置各回路的相序排列應(yīng)盡量一致。 ⑤、配電裝置內(nèi)設(shè)有供操作、巡視用的通道。 （ 2）檢修要求： 在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問(wèn)題有： ①、有足夠的維修間距，確保人身安全 。 ②、有足夠的檢修空間。 ③ 、有足夠的安全距離 高壓配電裝置 110kV 配電裝置 110kV 為本變電所的高壓側(cè)，主接線采用雙母線分段帶旁路母線接線方式，宜用屋外型布置。因本變電站為終端變電站，不受土地面積的限制，所以采用普通中型布置方式。中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，母線所在水平稍高于電器所在水平面，構(gòu)架高 10m。 5kV 配電裝置 35kV 為本變電所的中壓側(cè)，主接線采用 雙母線分段帶旁路母線接線方式，屋外普通中型布置，單列布置，構(gòu)架高 ，母線構(gòu)架 ，每個(gè)間隔 ，間隔與間隔之間為 2米。 10kV 配電裝置 10kV 為本變電所的低壓側(cè)，主接線采用單母線分段接線方式，進(jìn)出線共 10 回，其中 6 回為架空線路， 4 回為電纜出線，并預(yù)留 2 個(gè)電纜出口。規(guī)程上要求： 6～ 10kV 配電裝置一般均為屋內(nèi)布置，當(dāng)出線不帶電抗器時(shí)，一般采用成套開關(guān)柜單層布置，當(dāng)出線帶電抗器時(shí)，一般采用三層或二層布置。 由短路計(jì)算和設(shè)備的選擇中可知，本設(shè)計(jì)中 10kV 出線不帶電抗器，所以采用成 套配電裝置開關(guān)柜單層布置。不裝設(shè)隔離開關(guān)。配電裝置的型號(hào)為 KYN810（ F）型金屬鎧裝移開式高壓開關(guān)柜。 KYN810（ F）型金屬鎧裝移開式高壓開關(guān)柜，由柜體和手車兩大部分組成。柜體的外殼及各功能單元的隔板均采用鋼板彎制螺紋緊固件聯(lián)接而成。手車的面板為開關(guān)柜的面板，當(dāng)手車在運(yùn)行位置時(shí)其外殼防護(hù)等級(jí)為 IP30，當(dāng)手車在試驗(yàn)位內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 31 頁(yè) 置時(shí)防護(hù)等級(jí)為 IP20。開關(guān)柜用金屬薄板分隔為手車室、母線室、饋電室。 各室均有壓力釋放通道，環(huán)氧樹脂澆注的觸頭 座是手車室與母線室、饋電室的聯(lián)絡(luò)媒介，保證手車在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)三室隔離防護(hù)等級(jí)為 IP20。手車室與母線、饋電室兩室間設(shè)置有金屬隔離活門，手車推入時(shí)活門自動(dòng)開啟，手車退出時(shí)關(guān)閉并閉鎖。繼電器箱為獨(dú)立箱體，室內(nèi)右操作走廊 ，維護(hù)走廊 ，總長(zhǎng) 寬 。 其它 圍墻設(shè)置實(shí)體圍墻。高度 2m，所內(nèi)道寬 4m采用水泥混凝土路面，道路轉(zhuǎn)變半徑為4m，變壓器儲(chǔ)油坑距變壓器 1m，補(bǔ)償電容器室電容器雙層布置，面積 8*，主控室面積 9*10m2，主控室布置在 10KV 配電裝置旁邊，是有利于觀察 110KV 及 35KV 屋內(nèi)配電裝置。 小結(jié) 配電裝置是變電 站的重要組成部分，是根據(jù)電氣主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護(hù)及測(cè)量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成的，用來(lái)接受和分配電能的裝置。 配電裝置可分為屋內(nèi)配電裝置、屋外配電裝置和成套配電裝置。屋內(nèi)配電裝置主要用于 35KV及以下，有特殊要求時(shí)， 110～ 220KV也可采用；屋外配電裝置主要用于 110KV及以上；成套配電裝置目前主要用于屋內(nèi)， SF6 全封閉組合電器主要用于 110～ 500KV配電裝置。 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 32 頁(yè) 第七章 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì) 無(wú)功電源和有功電源一樣是保證系統(tǒng)電能質(zhì)量和安全供電不可缺少的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)用 戶所消耗的無(wú)功功率大約是它們所消耗的有功功率的 50~100%。另外電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率損耗也很大，在變壓器內(nèi)和輸電線路上所消耗掉的總無(wú)功功率可達(dá)用戶消耗的總無(wú)功功率的 75%和 25%。因此，需要由系統(tǒng)中各類無(wú)功電源供給的無(wú)功功率為總有功功率的 1~2 倍。由無(wú)功功率的靜態(tài)特性可知，無(wú)功功率與電壓的關(guān)系較有功功率與電壓的關(guān)系更為密切，從根本上來(lái)說(shuō)，要維持整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平就必須有足夠的無(wú)功電源。無(wú)功電源不足會(huì)使系統(tǒng)電壓降低發(fā)送變電設(shè)備達(dá)不到正常出力，電網(wǎng)電能損失增大，故需要無(wú)功補(bǔ)償。 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t與基本 要求 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t (1)根據(jù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定按主變?nèi)萘康?10%～ 20%進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償； (2)分級(jí)補(bǔ)償原則，按主變無(wú)功損耗減去電纜充電功率確定無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘?；?10KV和 110KV 側(cè)電壓不能低于標(biāo)稱電壓； (3)在輕負(fù)荷（ 2%～ 30%主變?nèi)萘坑?jì)時(shí)）時(shí)由于電纜充電功率的影響，其充電功率與補(bǔ)償功率近似抵消； 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕疽? (1)電力系統(tǒng)的無(wú)功電源與無(wú)功負(fù)荷，在各種正常及事故運(yùn)行時(shí)，都應(yīng)實(shí)行分層分區(qū)、就地平衡的原則，并且無(wú)功電源應(yīng)具有靈活的調(diào)節(jié)能力和一定的檢修備用、事故備用。 (2)在正常運(yùn)行方式 時(shí)，突然失去一回線路，或一臺(tái)最大容量的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，或一臺(tái)最大容量的發(fā)電機(jī)（包括失磁）之后，系統(tǒng)無(wú)功電源事故備用的容量方式及配電方式，應(yīng)能保持電壓穩(wěn)定和正常供電，避免出現(xiàn)電壓崩潰；在正常檢修運(yùn)行方式時(shí)，若發(fā)生上述事故，應(yīng)允許采取切除部分負(fù)荷或并聯(lián)電抗器等必要措施，以維持電壓穩(wěn)定。 (3)對(duì)于 110KV 及以上系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償，應(yīng)考慮提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 33 頁(yè) 補(bǔ)償裝置選擇及容量確定 補(bǔ)償裝置的確定 (1)同步調(diào)相機(jī)：同步調(diào)相機(jī)在額定電壓177。 5%的范圍內(nèi)，可發(fā)額定容量，在過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向 系統(tǒng)供給感性的無(wú)功功率起無(wú)功電源作用，能提高系統(tǒng)電壓，在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸收感性的無(wú)功功率起無(wú)功負(fù)荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。 裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機(jī)，能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸收）無(wú)功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，但是調(diào)相機(jī)的造價(jià)高，損耗大，維修麻煩，施工期長(zhǎng)。 (2)串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置：在長(zhǎng)距離超高壓輸電線路中，電容器組串入輸電線路，利用電容器的容抗抵消輸電線的一部分感抗，可以縮短輸電線的電氣距離，提高靜穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定度。但對(duì)負(fù)荷功率因數(shù)高（ y? ＞ ）或?qū)Ь€截面小的線路，由于 PR/V 分量的比重大，串聯(lián)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)壓效果就很小。 (3)靜電補(bǔ)償器補(bǔ)償裝置：它由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無(wú)功功率，電抗器可吸收無(wú)功功率，兩者結(jié)合起來(lái)，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）無(wú)功功率的靜止補(bǔ)償器，與同步調(diào)機(jī)相相比較，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，功率 損耗小，但相對(duì)串聯(lián)電容及并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，其造價(jià)高維護(hù)較復(fù)雜，一般適用以較高的電壓等級(jí) 500KV 變電所中。 (4)并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置：并聯(lián)電容器是無(wú)功負(fù)荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設(shè)地點(diǎn)不受自 然條件限制，運(yùn)行簡(jiǎn)便可靠等優(yōu)點(diǎn)，故一般首先考慮裝設(shè)并聯(lián)電容器。 由于本次設(shè)計(jì)的變電站為 110KV 降壓變電站，以補(bǔ)償?shù)慕嵌葋?lái)選擇，以上四種均能滿足要求，但是在經(jīng)濟(jì)和檢修方面來(lái)考慮，首先選擇并聯(lián)和串聯(lián)補(bǔ)償裝置。而原始資料可知，補(bǔ)償裝置主要補(bǔ)償負(fù)荷的無(wú)功容量及平衡主變損耗。所以選擇并聯(lián)補(bǔ)償裝置。 補(bǔ)償裝置容量的選擇 (1)負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o(wú)功量計(jì)算 參考《電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實(shí)用計(jì)算》第 202 頁(yè)，利用電容器改善功率因數(shù)需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功量為： c fofmfmfmfmQPPtgtgPQ????????? ??????1c o s11c o s1|)||(|221221???? （ 41） 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 34 頁(yè) 式中： fmQ —— 負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o(wú)功量（ Kvar） fmP —— 母線上的最大有功負(fù)荷（ KW） 1? —— 補(bǔ)償前的最大功率因數(shù)角（ ? ） 2? —— 補(bǔ)償后的最小功率因數(shù)角（ ? ） 0cfQ —— 由 時(shí)，每千瓦有功負(fù)荷補(bǔ)償?shù)?21 c o sc o s ?? 所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功值（ Kvar/KW） 則本站所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功值為：（其中功率因數(shù)是由 補(bǔ)償?shù)?） v ar )( 120|)||(|2221MtgtgPQ fmfm??????????????? ?? (42) (2)電容器型號(hào)的選擇 參考《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) 電氣一次部分》 997 頁(yè)，選擇電容器如下表： 表 41 電容器參數(shù) 型號(hào) 額定電壓（ KV） 額定容量（ Kvar/KW） WBFF 32 4 0 03/11 ?? 3/11 2400 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 35 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 劉維仲 . 《中小型變電站 電氣設(shè)備的原理與運(yùn)行》，科學(xué)出版社， 1991. [2] 何仰贊，溫增銀 . 電力系統(tǒng)分析（上） . 武漢：華中科技大學(xué)出版社， [3] 何仰贊，溫增銀 . 電力系統(tǒng)分析（下） . 武漢：華中科技大學(xué)出版社， [3] 范錫普 . 發(fā)電廠電氣部分 . 北京：中國(guó)電力出版社， 1995 [4] 曹繩敏 . 電力系統(tǒng)課程設(shè) 計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料 . 北京：水利電力出版 社， 1995 [5] 陳躍 . 電力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南 . 北京：中國(guó)水利水電出版社， 2020 [6] 李玉盛 , 馬良玉 , 牟道槐 . 《發(fā)電廠 變電站電氣部分》，重慶大學(xué)出版社， 1996。 [7] 劉介才 , 工廠供電 (第四版 ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 36 頁(yè) 致謝 在李老師精心指導(dǎo)下， 110KV 地區(qū)變電站電氣設(shè)計(jì)終于圓滿完成了，在此對(duì)李老師在本次設(shè)計(jì)中給與的幫助 表示衷心的感謝！ 本人對(duì)電力系統(tǒng)的基本知識(shí)以及相關(guān)課程有了更深一步的了解，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)專業(yè)學(xué)習(xí)和李俊瑞老師的悉心教導(dǎo)，使自己的專業(yè)技術(shù)水平得到了提高。本次電力系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，使我系統(tǒng)地了解了電力系統(tǒng)變電站的各種設(shè)備。比如變電站的主接線原理，各種接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)，怎樣選擇主接線、選擇什么樣的主接線既節(jié)省投資、又能滿足供電可靠性和負(fù)荷的要求。 通過(guò)本次對(duì)降壓變電站電氣部分的改造設(shè)計(jì)，使我對(duì)變電站以及電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、操作運(yùn)行有了更深一步的了解，同時(shí)也是一個(gè)把自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)得以施展、驗(yàn)證的 機(jī)會(huì)，從中找出自己的不足，也使自己的專業(yè)知識(shí)得以鞏固。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我查閱了大量有關(guān)電力系統(tǒng)、變電站的信息資料，了解了許多先進(jìn)電力設(shè)備的性能，對(duì)今后的工作有很大的幫助。 本設(shè)計(jì)還存在不足之處，首先，本次的設(shè)計(jì)的是一個(gè) 110kV 變 35kV 和 10kV的降壓變電站，主要涉及的變電站內(nèi)部電氣部分的設(shè)計(jì)，其中并未涉及到出線線路具體應(yīng)用到什么用戶，所以負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表相對(duì)比較簡(jiǎn)潔，也減少了電氣主接線圖的制作難度。另外，由于本專業(yè)對(duì)繼電保護(hù)知識(shí)學(xué)習(xí)的還不夠全面，加上繼電保護(hù)涉及的內(nèi)容很多，所以沒有對(duì)變電站繼電保護(hù)作 更深的設(shè)計(jì)分析。 由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和疏漏的地方敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。