【正文】 L 《 110kV終端變電站電氣部分初步設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 70 頁 1. 電力系統(tǒng)短路的危害及種類 在發(fā)生短路時(shí)，由于電源供電回路的阻抗減小及突然短路時(shí)的暫態(tài)過程，使短路電流值大大增加，短 路點(diǎn)的電弧有可能燒壞電器設(shè)備。 并分別將本站兩組補(bǔ)償裝置接于 10kV 分段母線的各段上，以便在相 對(duì)運(yùn)行方式時(shí)按需要分組投切。 四 . 結(jié)論 通過以上分析，本次設(shè)計(jì)變電站 10kV 母線上采用并聯(lián)電容器的方式對(duì) 10kV 側(cè)容性無功負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償，并聯(lián)電容器容量確定為 2 2Mvar。 三 . 電抗器 在容性補(bǔ)償回路中串入電抗器，可有效預(yù)防母線電壓陡然升高現(xiàn)象的發(fā)生。 63==%。 查《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P477 表 98‘為得到所需 cos?每 kVA 有功負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量’表，知功率因素 cos?從 提高到 時(shí)，每 kVA 有功負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)臒o功量為 則，本變電站 10kV母線上所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功量 Qc為： Qc= 103 。設(shè)計(jì)按常進(jìn)行。 4. 利用并聯(lián)電容器組的投切，可以滿足電網(wǎng)無功變化要求時(shí)，則不需另外安裝并聯(lián)電抗補(bǔ)償裝 置。 3. 對(duì)于直接供電的終端變電站，安裝的最大容性無功應(yīng)等于裝置所在母線上的負(fù)荷按提高功率因素所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o功量與主變壓器所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o功量之和。對(duì)于不同電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，無功功 率平衡與補(bǔ)償?shù)男问绞遣煌摹? 一 . 原則性條文說明： 1. 電力系統(tǒng)的平衡是保證電壓質(zhì)量的基本條件。 理工大學(xué)設(shè)計(jì)說明書 ZXL 《 110kV終端變電站電氣部分初步設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 70 頁 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》第九章的相關(guān)說明，無功功率包括容性無功功率及感性無功功率兩部分的內(nèi)容。 第六節(jié) 無功補(bǔ)償設(shè)計(jì) 根據(jù)任務(wù)書要求，本次設(shè)計(jì)變電站要求對(duì) 10kV側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)。 以 80kVA 的站用電變負(fù)荷全部帶滿來確定站用負(fù)荷回路的最大電流： I=S/ 3 U=80/（ 3 10） =。 本次設(shè)計(jì)任務(wù)書中，對(duì)站用電負(fù)荷未提出特殊性要求，因此，本站用電接線方案按常規(guī)設(shè)計(jì)考 慮，即， （自動(dòng)空氣開關(guān)）進(jìn)行分段，各用電負(fù)荷以低壓成套配電裝置供電，并將負(fù)荷平均地布置、分配在 上，高壓側(cè)（ 10kV）采用高壓斷路器進(jìn)行負(fù)荷控制。站用電負(fù)荷一般由變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設(shè)備、空氣壓縮機(jī)、油處理設(shè)備、檢修工具以及站用采曖、通風(fēng)、照明、供水等部分組成。 10kV站用變壓器選擇 結(jié)果表 型號(hào) 額定容量（ kVA） 額定電壓（ kV） 阻抗 電壓（ %） 連接 組別 空載 電流（ %） 損耗 (kw) 高壓 低壓 空載 負(fù)載 S980/10 80 10177。 4. 現(xiàn)將本站站用變具體型號(hào)和相關(guān)參數(shù)說明如下。 2. 站用變選擇容量時(shí)，需考慮 10%的備用容量，并取功率因素 cos? =，則本站用變最終需選擇最大容量應(yīng)≥ 63 kVA 。 1. 按 《變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變電站站用變 負(fù)荷一般按Ⅱ類負(fù)荷考慮， 一般 采用 電壓等級(jí)供出。 8% 177。 查《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》 P106 附表 113‘ 110 kV 三繞組有載調(diào)壓變壓器’表，本設(shè)計(jì) 110 kV 主變選擇為 SFSZL731500/110， 得以下參數(shù)。④對(duì)于 110kV 及以下變壓器，宜考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。③繞組連接方式選擇主要要考慮：變壓器繞組連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運(yùn)行。 一、 110 kV 主變壓器的選擇及主要參數(shù) 兩臺(tái)容量 2 ? 有載調(diào)壓變壓器，涉及 110kV、 35kV、 10kV 三個(gè)電壓等級(jí)。經(jīng)后續(xù)設(shè)計(jì)后，再進(jìn)一步完善主接線圖。任務(wù)書中已給定本站變壓器為 2臺(tái) 有載調(diào)壓變壓器。 110 kV 側(cè)電氣主接線為單母線接線，該母線帶 2 臺(tái) 有載高壓變壓器?？芍瑵M足規(guī)程要求并適合本設(shè)計(jì) 110kV側(cè)的電氣主接線類型只有 單母線接線一種類型。 35～ 63kV 線路為 8 回及以上時(shí)，可采用雙母線接線。 2. 確定 110kV 側(cè)電氣主接線類型 已知本 110kV變電站進(jìn)線為一個(gè)回路， 該回線帶本站 2臺(tái)主變。 2) 回路數(shù)選擇 查《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》 P24 表 31‘各電壓等級(jí)線路合理輸送容量及輸送距離’表， 110kV 單回線路合理輸送容量為 10～ 50 MVA（＞本站總負(fù)荷容量 MVA），合理輸送距離 150～ 50km（＞本站電源距離 50km ）。 根據(jù)《設(shè)計(jì)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)導(dǎo)線所選型號(hào)高于 LGJ70 時(shí)，可不做電暈電壓校驗(yàn)。（ 3 110kV） =； 將已知值代入計(jì)算公式： S = Ig /J=247。因任務(wù)書要求 35kV 線路Tmax = 3500h以上，所以，取本站 110kV 進(jìn)線年利用小時(shí)數(shù) Tmax=4000h，查《發(fā)電廠電氣部分》 P114 圖 426，得 J= A/mm2， 按 S= 3 UI 計(jì)算最大持續(xù)工作電流： Ig=S247。其計(jì)算公式為： S= Ig / J 式中， S為導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面（ mm2）（待求值） , Ig為回路最大持續(xù)工作電流（ A），J為經(jīng)濟(jì)電流密度（可查《發(fā)電廠電氣部分》 P114 圖 426）。 1. 110kV 側(cè) 進(jìn)線回路數(shù)及導(dǎo)線選擇 本變電站主變?nèi)萘繛?2 =63 MVA，電源距離為 50km，總負(fù)荷容量 MVA，全年經(jīng)濟(jì)運(yùn)行容量取全部容量的 70%，即： 63 MVA 70%= MVA。 三 ) 110kV 側(cè) 需先確定其進(jìn)線回路后，才可以選擇滿足規(guī)程要求的電氣主接線類型。 35kV側(cè)接線方案結(jié)論： 35kV 側(cè)電氣主接線 選擇 雙母線接線方案。 63=56%， 可見， 35kV負(fù)荷在本站的地位很 重，必須首先保證其供電可靠性，才能讓大多數(shù)用戶 滿意。電氣主接線的可靠是以上一切的基礎(chǔ)。到底選誰呢？ 從建設(shè)終端變電站的根本出發(fā)點(diǎn)來看，其目標(biāo)就是為了滿足供電負(fù)荷的需要，達(dá)到多供電、多讓用戶滿意的目的。這里不重復(fù)。 因此， 35kV側(cè)入圍的接線方案只有雙母線接線和 單母線分段 兩種方案 。 首先將帶旁路接線方案否定，理由同 10kV側(cè)。35～ 63kV線路為 8 回及以上時(shí)，可采用雙母線接線 。 10kV 母線上一共布置 10kV負(fù)荷 16 回，均為 III 類 負(fù)荷，功率因素 cos?=，經(jīng)后續(xù)補(bǔ)償后，可達(dá) cos?=，線路年利用小時(shí)數(shù) Tmax=3000h，其中，架空線路出線 10 回，每回線路配電距離為 8km，輸送容量為 1400kVA；電纜線路出線 2 回，每回線路配電距離 3km，輸送容量 1400kVA；備用回路 4 回。（主要設(shè)備的使用數(shù)量增加是投資增加的直接原因，也是導(dǎo)致年運(yùn)行費(fèi)用增加的直接原因）。 參考《發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)》 P41‘ 6～ 10kV 屋內(nèi)配電裝置投資’表，取該表對(duì)應(yīng)參考數(shù)據(jù)如下表： （萬元） 項(xiàng)目名稱 主變進(jìn)線 饋線 綜合投資 （萬元） 增加或減少一個(gè) 回路數(shù)的投資 斷路器型號(hào) 回路數(shù) 斷路器型號(hào) 回路 母線 饋線 單母線分段 GG1A25 2 GG1A07 6 雙母線接線 SN310/2021 2 SN210/600 6 本次設(shè)計(jì)變電站 10kV出線共 16回 , 參考上表數(shù)據(jù) ,分別計(jì)算上述兩方案的配電裝置的綜合投資 : 單母線分段方案 =+(16－ 6) =13（萬元） 雙母線接線方案 =+(16－ 6) =（萬元） 很明顯，雙母線接線方案綜合投資多于單母線 分段方案。 配電裝置的綜合投資的計(jì)算，是依據(jù)各種不同母線接線形式，均按一定規(guī)模并計(jì)入相應(yīng)配電設(shè)備成本投資后，計(jì)算出該配電裝置的全部投資（基礎(chǔ)值）；然后根據(jù)實(shí)際情況 , 再計(jì)入增加或減少若干個(gè)對(duì)應(yīng)回路數(shù)的投資，最終求得各入選方案的全部投資。 在經(jīng)濟(jì)比較中，一般有綜合投資（包括主要設(shè)備及配電裝置的投資）和年運(yùn)行費(fèi)用兩大項(xiàng)。） 經(jīng)濟(jì)性比較是本次設(shè)計(jì)變電站要求的重點(diǎn)。但可靠性要求不是本次設(shè)計(jì)變電站要求的重點(diǎn)，還需進(jìn)一步做經(jīng)濟(jì)性比較后，方可確定最優(yōu)接線方案。 1）增加一組母線每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān) 2）當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。現(xiàn)將 10 kV側(cè) 二種接線方案進(jìn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)比較如下。因此，首先將單母線分段帶旁路接線否定。當(dāng) 6～ 35kV 配電裝置采用手車式高壓開關(guān)柜時(shí)不宜設(shè)置旁路設(shè)施”。 根據(jù)《 35～ 110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第 ，規(guī)定原文“當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)， 6～ 10kV 側(cè)宜采用分段單母線，線路為 12 回及以上時(shí)亦可采用雙母線。 一 ) 10kV側(cè)： 已知出線 12回，考慮要提高功率因素，必須進(jìn)行電容補(bǔ)償，需增加 2個(gè)備用回路；考慮站用電需要， 10 kV出線還需增加 2個(gè)備用回路，共需備用 4個(gè)回路。 第二節(jié) 電氣 主接線的方案設(shè)計(jì) 理工大學(xué)設(shè)計(jì)說明書 ZXL 《 110kV終端變電站電氣部分初步設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 70 頁 根據(jù)《變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》、《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》的規(guī)定，結(jié)合第一節(jié)相關(guān)條文說明及前言對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的分析，在理解設(shè)計(jì)任務(wù)給定參數(shù)的基礎(chǔ)上，擬訂本次設(shè)計(jì)各電壓等級(jí)側(cè)適合要求的若干個(gè)主接線方案，并進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，得出最優(yōu)接線方案。 3） 110～ 220 kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 5回及以上時(shí)；或其在系統(tǒng)中居重要地位，出險(xiǎn)回路數(shù)為 4 回及以上時(shí)。 適用范圍： 當(dāng)出線回路數(shù)或母線上電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復(fù)供電、母線或母 線設(shè)備檢修時(shí)不允許影響對(duì)用戶的供電、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)接線的靈活性有一定要求時(shí)采用，各級(jí)電壓采用的具體條件如下： 1） 6～ 10 kV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)較多，當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時(shí)。 6)當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將該回路分開，單獨(dú)接至一組母線上。當(dāng)有雙回架空線路時(shí)，可以順序布置，以致連接不同的母線段時(shí)不會(huì)象單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。向雙母線的左右任一方向擴(kuò) 建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上能靈活的適系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速灰復(fù)供電；檢修任一回路的隔離開關(guān)，只停該回路。由于母線繼電保護(hù)的要求，一般某一回路定與某一組母線連接，以固定連接的方式運(yùn)行。 3) 110～ 220 kV配電 裝置的出線回路數(shù)為 3～ 4回時(shí)。 適用范圍： 理工大學(xué)設(shè)計(jì)說明書 ZXL 《 110kV終端變電站電氣部分初步設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 共 70 頁 1) 6～ 10 kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 6 回及以上時(shí)。 缺點(diǎn)： 1) 當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障該母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。 二 ) 單 母 線 分段接線 優(yōu)點(diǎn)： 1) 用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。 2) 35～ 63 kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3回。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開關(guān)將故障母線段分開才能恢復(fù)非故障段的供電。 三、 6～ 220 kV 高壓配電裝置的常用電氣主接線條文說明 一 ) 單母線接 線 優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 電能損失少 經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自藕變壓器）、容量、數(shù)量，要避免因兩次變壓而增加電能損失。 4) 如能滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及繼電保護(hù)要求， 110kV及以下終端或分支變電所可采用簡(jiǎn)易電器。 2) 要能使繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。 C) 經(jīng)濟(jì)性要求 主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。 3) 擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。 理工大學(xué)設(shè)計(jì)說明書