【導(dǎo)讀】及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)。計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示謝意。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論。文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬(wàn)字。1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)供電質(zhì)量的要求日益加深。110kV變電站是國(guó)家城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)中需要研究和解決的一個(gè)重要課題。系統(tǒng)的重要組成部分，變電站可靠的運(yùn)行與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算確定了主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，然后，根據(jù)最大持續(xù)工作。行了選型和校驗(yàn)。最后，對(duì)變電站的主變壓器進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)規(guī)劃以及配電裝置設(shè)計(jì)，從而完成了。110kV電氣部分的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 采用 YN 連接，中 性點(diǎn)直接接地； 35kV 采用 Y 連接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地； 10kV 系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，繞組多采用△連接。 （ 4）調(diào)壓方式的確定 包括無(wú)激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，其調(diào)壓范圍分別在 10%（177。 2 %）以內(nèi)和 30%。發(fā)電廠或變電站很少采用有載調(diào)壓， 220kV 及以上的降壓變壓器僅在電網(wǎng)電壓變化較大時(shí)采用有載調(diào)壓。 110kV 及以下變壓器應(yīng)至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓，因?yàn)檫@種方式容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)。 （ 5）冷卻方式 電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量不同而異，一般有以下幾種類型。 ① 自然風(fēng)冷卻。 一般適于 7500kVA 以下較小容量變壓器。為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管形輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。 ② 強(qiáng)迫空氣冷卻。簡(jiǎn)稱為風(fēng)冷式。容量大于 10000kVA 的變壓器，常采用人工風(fēng)冷。 ③ 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。大容量變壓器采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，同時(shí)用冷水對(duì)油管道進(jìn)行冷卻，帶走變壓器中熱量。 ④ 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。類似于強(qiáng)迫油循環(huán)水冷，采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，同時(shí)用風(fēng)扇對(duì)油管進(jìn)行冷卻。 ⑤ 強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。它是利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯的油道中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定 流速的油帶走，而變壓器上層熱油用潛油泵抽出，經(jīng)過(guò)水冷卻器或風(fēng)冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。近年來(lái)大型變壓器都采用這種冷卻方式。此變壓器容量大于10000kVA，有上面分析可知，宜選用強(qiáng)迫空氣冷卻方式，即風(fēng)冷式。 附：主變型號(hào)的表示方法 第一段：漢語(yǔ)拼音組合表示變壓器型號(hào)及材料 第一部分：相數(shù) S—— 三相； D—— 單相 第二部分：冷卻方式 J—— 油浸自冷； F—— 油浸風(fēng)冷； S—— 油浸水冷； G—— 干式； N—— 氮?dú)饫鋮s； FP—— 強(qiáng) 迫油循環(huán)風(fēng)冷卻； SP—— 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻 14 第三部分：繞組數(shù) S—— 三繞組 F—— 分裂繞組 第四部分：調(diào)壓方式 Z—— 有載調(diào)壓 表 31 主變壓器參數(shù) 型 號(hào) SFSZ950000/110 容 量 50 MVA 容 量 比 100 100 100 阻抗電壓 高 — 壓 110177。8% 中 — 壓 38. 5177。2% 低 — 壓 聯(lián)結(jié)組號(hào) YNyn0d11 損耗 空載 負(fù)載 225kW 空載電流 % 阻抗電壓 高 中 % 高 低 % 中 低 % 所用變壓器的選擇 變電站的站用負(fù)荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。變電站的主要負(fù)荷是變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設(shè)備、油處理設(shè)備、檢修工具以及采暖、通風(fēng)、照明、供水等。這些負(fù)荷容量都不太大，因此變電站的站用電壓只需 一級(jí)，采用動(dòng)力與照明混合供電方式。 380V 站用電母線可采用低壓斷路器（即自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）或閘刀進(jìn)行分段，并以低壓成套配電裝置供電。 所用變臺(tái)數(shù)的確定 《 35～ 110kV 變 電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)大中型變電站，通常裝設(shè)兩臺(tái)站用變壓器。因站用負(fù)荷較重要，考慮到該變電站具有兩臺(tái)主變壓器和兩段 10kV 母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設(shè)兩臺(tái)站用變壓器，分別從 110kV 側(cè)兩條分段母線引接，并采用暗備用的方式。 15 所用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)荷需要和留有 10%左右的裕度，以備加接臨時(shí)負(fù)荷之用。考慮到兩臺(tái)站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺(tái)變壓器運(yùn)行。每臺(tái)工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器因故障被切斷后，其 站用負(fù)荷則由完好的站用變壓器承擔(dān)。 S 站 =(110%)= 106kVA 所用變型式的選擇 10kV 級(jí) S9 系列三相油浸自冷式銅線變壓器，是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品，是我國(guó)國(guó)內(nèi)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較先進(jìn)的銅線系列配電變壓器。 表 32 站用變壓器參數(shù) 型號(hào) S9125/10 容量（ kVA） 125 額定電壓 高壓（ kV） 10 低壓（ kV） 阻抗電壓 4% 連接標(biāo)號(hào) Y， yn0 損耗（ W） 空載 350 短路 1750 空載電流 % 無(wú)功補(bǔ)償和電 容器的選取 （ 1）無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔茫? 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡主要的目的是為了保證電壓質(zhì)量，無(wú)功功率遵循的是分（電壓）層和分（供電）區(qū)就地平衡的原則。為達(dá)到就地平衡必須分層分區(qū)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。合理的無(wú)功補(bǔ)償和有效的電壓控制，不但可保證電壓質(zhì)量，還將提高電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。 進(jìn)行無(wú)功功率的就地平衡的原因是電力系統(tǒng)供電區(qū)域幅員寬廣，從降低網(wǎng)絡(luò)損耗和改善電壓質(zhì)量考慮，無(wú)功功率不易長(zhǎng)距離輸送，負(fù)荷所需的無(wú)功功率應(yīng)盡量就地供應(yīng)。 在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。如果 電網(wǎng)中的無(wú)功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒(méi)有足夠的無(wú)功功率來(lái)建立正常的 16 電磁場(chǎng)，那么，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的道理。 （ 2）無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑恚? 把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并接在同一電路，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量，而感性負(fù) 荷釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之間交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑怼? （ 3）電站的無(wú)功補(bǔ)償 終端變電所的并聯(lián)電容器補(bǔ)償主要是為了提高電壓和補(bǔ)償主變壓器的無(wú)功損耗。各組應(yīng)能隨電壓波動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切。 110kV 電壓等級(jí)的變電所一般均應(yīng)配置可投切的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，補(bǔ)償設(shè)備大部分連接在變電所的母線上，也有的補(bǔ)償裝置是并聯(lián)或串聯(lián)在線路上。對(duì)于直接供電的變電所，安裝的容性無(wú)功量應(yīng)約等于裝置所在母線上的負(fù)荷按提高功率因數(shù)所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o(wú)功量。 變電所的并聯(lián)電容器裝置是電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾O(shè)備，應(yīng)優(yōu)先選用，主要是為了提高電壓和補(bǔ)償主變壓器的無(wú)功損耗。此時(shí)，各組應(yīng)能隨電壓波動(dòng)實(shí)行自動(dòng)投切。投切任一組電容器時(shí)引起的電壓波動(dòng)不應(yīng)超過(guò) %。 因此本站在 10kV 側(cè)增添一些電容器柜，以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，盡量達(dá)到無(wú)功功率就地平衡。 三相交流電路功率因數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 22c o s = 3P P PS UIPQ? ??? （ 32） 式中： P— 有功功率， kW； Q— 無(wú)功功率， kVar； S— 視在功率， kVA； U— 線電壓有效值， kV； I— 線電流有效值， A。 隨著電路的性質(zhì)不同， cos? 的數(shù)值在 0~1 之間變化，其大小取決于電路中電感、電容及有功負(fù)荷的大小。當(dāng) cos =1? 時(shí)，表示電源發(fā)出的視在功率全為有功功率，即 S=P， 17 Q=0；當(dāng) cos =0? 時(shí)，則 P=0，表示電源發(fā)出的功率全為無(wú)功功率，即 S=Q。所以符合的功率因數(shù)越接近 1 越好。 （ 4）無(wú)功補(bǔ)償容量選擇 通常情況下 110kV 的變電所是在 35kV 母線和 10kV 母線上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 本變電所設(shè)計(jì)是在 10kV 母線上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，對(duì)系統(tǒng) 10kV 母線側(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，將功率因數(shù)提高至 。 10kV 側(cè)補(bǔ)償前的功率因數(shù)為： 1 0 1 1c os P / S 11 000 / 12447 ? ? ? ? 負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o(wú)功量為： 1 1 0 1Q P ( t a n t a n 39。) P ( t a n ( a r c c o s 0 . 8 8 4 ) t a n ( a r c c o s 0 . 9 2 )) 1 1 0 0 0 (0 . 5 2 8 80 . 2 5 ) 3 0 6 7 k V a rC ??? ? ? ?? － － － 由表查得選用 GR1C08 型，電壓為 10kV，容量 qc=270kVar 的電容器柜，則柜數(shù)： 3067 1 1 .3 6q 2 7 0CcQN ? ? ? 取十二，因此本設(shè)計(jì)采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置為十 二組 GR1C08 型，電壓為 10kV 容量為 qc=270kVar 的電容器柜。 （ 5）無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)置 本次設(shè)計(jì)的并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置，采用斷路器來(lái)投切，向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的容性無(wú)功，已補(bǔ)償多余的的感性無(wú)功，減少電網(wǎng)有功損耗和提高電壓質(zhì)量。 ① 串聯(lián)電抗器作用如下： 降低電容器組的涌流倍數(shù)和涌流頻率，是得益于選擇回路設(shè)備和保護(hù)電容器；與電容器容抗全調(diào)諧后，組成某次諧波的交流濾波器，可降低該次諧波電壓值；若處于過(guò)調(diào)諧狀態(tài)下，即為一種并聯(lián)電容器裝置，并部分的降低該次諧波電壓值，提高電壓質(zhì)量。 ② 熔斷器作用： 本設(shè)計(jì)用 噴逐式熔斷器來(lái)保護(hù)電容器。 ③ 放電裝置： 為了安全放電及繼電保護(hù)的需要，放電裝置選用專用的放電線圈。 本章小結(jié) 在各電壓等級(jí)的變電站中，變壓器是變電站中的主要電氣設(shè)備之一，它擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者在兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，本章首先對(duì)負(fù)荷情況進(jìn)行了分析計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷情況完成對(duì)主變?nèi)萘俊⑴_(tái)數(shù)以及型式的選擇，以取得最佳的運(yùn)行效果。然后，對(duì) 10kV 側(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，以提高電壓 18 質(zhì)量和降低網(wǎng)絡(luò)損耗。 19 4 最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算 各回路最大持續(xù)工作電流 max max=3 NS U I （ 41） 式中： maxS —— 所統(tǒng)計(jì)各電壓側(cè)負(fù)荷容量 NU ——— 各電壓等級(jí)額定電壓 maxI —— 最大持續(xù)工作電流 則最大持續(xù)工作電流為 max max=IS 3 NU （ 42） 各側(cè)的最大持續(xù)工作電流如下： 35kV 側(cè) m a x = 5 3 .3 6I 3 3 5 = k?（ ） 0 . 8 8 A 10kV 側(cè) m a x = 1 2 .4 4 7I 3 1 0 = k?（ ） 0 . 7 1 9 A 110kV 側(cè) m a x = 6 5 . 8 0 7I 3 1 1 0 = k?（ ） 0 . 3 4 5 A 表 41 各側(cè)最大持續(xù)工作電流結(jié)果 電壓等級(jí)（ kV） 110 35 10 最大持續(xù)工作電流 (kA) 短路計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的 （ 1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一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）為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短 路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動(dòng)力的巨大沖擊。 （ 3）為了盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)地使有關(guān)斷路器跳閘。為了合理配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)，需進(jìn)行短路計(jì)算。 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 （ 1）應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，一般為本期工程建成后 5～ 10 年。 20 （ 2）確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)僅按在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 （ 3）在各種短 路類型中應(yīng)選短路類型最嚴(yán)重的情況，一般按照三相短路進(jìn)行計(jì)算。 （ 4）在正常接線方式時(shí)通過(guò)設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。 （ 5）在工程設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算一般采用實(shí)用計(jì)算，即在一定的假設(shè)條件下算出短路電流的各個(gè)分量。 短路計(jì)算基本假設(shè) （ 1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行； （ 2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同； （ 3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； （ 4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； （ 5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì) ，及不計(jì)負(fù)荷的影響； （ 6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。 短路計(jì)算步驟 所選出的 SFSZ950000/110 型變壓器參數(shù)。 11U%? = 12U%= 23U%= s 1 1 1 1 3 2 32 1 2 2 3 1 33 1 3 2 3 1 2U % 1 / 2 ( U % U % U % ) 1 / 2 ( 1 0 .5 1 7 .8 6 .5 ) 1 0 .9U % 1 / 2 ( U % U % U % ) 1 / 2 ( 1 0 .5 6 .5 1 7 .8 ) 0 .4 0U % 1 / 2 ( U % U % U % ) 1 / 2 ( 1 7 .8 6 .5 1 0 .5 ) 6 .9ss? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?＋ － ＋ －