【正文】 國工業(yè)化及城市化建設的需要。在 2020 年前后，基本形成覆蓋華北、華中、華東地區(qū)的特高壓電網(wǎng)，滿足跨大區(qū)跨流域輸電、水火電互濟調解和全國能源資源優(yōu)化配置的客觀需要，實現(xiàn)“西電東送，南北互供”。 2021 年 1 月，總投資約 58 億元的我國首個特高壓輸變電工程—— 晉東南 南陽 荊門 1000kV交流特高壓交流試驗示范工程投入商業(yè)運營，標志著我國在特高壓核心技術和設備國產(chǎn)化上取得了重大突破。 變電所的類型概述 變電所有很多種分類方法，可以根據(jù)電壓等級、升壓或降壓及在電力系統(tǒng)中的地位分類。全所停電時，將引起系統(tǒng)解列，甚至癱瘓。全所停電時，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。全所停電時，將使該地區(qū)中斷供電。全所停電 高職畢業(yè)設計（論文） 3 時，僅使其所供的用戶中斷供電。一次回路中所有的電氣設備稱為一次設備。 (1)高低壓熔斷器，熔斷器的功能主要是進行短路保護，但有的熔斷器也具有過負荷 保護能。按電壓等級分，有高壓熔斷器和低壓熔斷器兩種。隔離開關沒有專門的滅弧裝置，因此不允許帶負荷操作，但可以用來通斷一定的小電流。負荷開關斷開后，與隔離開關一樣，具有明顯可見的斷開間隙，因此，它也具有隔離 電源、保證安全檢修的功能。 按計算負荷選擇的電力變壓器、電氣設備、電線電纜如以最大負荷持續(xù)運行其發(fā)熱溫度不超出允許值，因而不 會影響其使用壽命。 電力負荷的正確計算非常重要，它是正確選擇供電系統(tǒng)中導線、開關電器及變壓器等的基礎，也是保障供電系統(tǒng)安全可靠運行必不可少的重要一環(huán)。如果電力負荷計算過小，就會引起供電線路過熱，加速其絕緣老化；同時，還會過多損耗能量，引起電氣線路走火，引發(fā)重大事故。 高職畢業(yè)設計（論文） 5 負荷計算 負 荷計算 變電所所帶總有功負荷： 1 2 3 4 5 6 7 8 9P P P P P P P P P P? ? ? ? ? ? ? ? ? ? =5000+4000+3500+2500+2500+4000+4500+2500+2021 =30500KW 考慮同時系數(shù)后 有功負荷為： P 0 .9 0 .9 2 7 4 5 0m a x KW?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 變電所所帶的總無功負荷 為： 1Q c o s ta n ( c o s 0 . 8 ) 3 0 5 0 0 0 . 7 5 2 2 8 7 5 v a rP P K?? ? ? ?? ? ? ? ? 考慮同時系數(shù)后的無功負荷為： m a x 2 0 5 8 7 . 5 2 1 6 7 1 . 0 5m a x (1 5 % ) 0 . 9 5 v a rK? ???? 序 號 用戶名稱 最大負荷（ kw） cosφ 回路數(shù) 附注 Tmax(h) 近 遠 1 紅旗機械廠 3000 5000 2 有重要負荷 5000 2 農機廠 2021 4000 2 有重要負荷 5000 3 電視機廠 2021 3500 2 有重要負荷 5500 4 農電一號 1500 2500 1 有季節(jié)性重要負荷 4000 5 農電二號 1500 2500 1 有季節(jié)性重要負荷 4000 6 市區(qū)一號 1500 4000 2 有重要負荷 4500 7 市區(qū)二號 2021 4500 2 有重要負荷 4500 8 市區(qū)三號 2021 2500 1 Ⅲ類負荷 4500 9 食品廠 1500 2021 1 Ⅲ類負荷 5000 高職畢業(yè)設計（論文） 6 變電所 容量： 2 2 2 22 7 4 5 0 2 1 6 7 1 3 4 9 7 5 . 2m a x m a xm a xS P Q K W? ? ? ? ? 重要負荷占總負荷的 55%70%故單臺主變壓器的容量為 : 7 0 % 2 4 4 8 2 .6m a xS S KW?? 無 功補償計算 變電所無功補償電容器的選擇 補償前 cos 1? = 補償后達到 ，因此可以如下計算： 設需要補償 XMva 的無功 則 cos 2? =??39。SP =22219602 1 9 6 0 (1 7 2 9 3 .5 )???= 所以、解得 ? =6658 Kvar 需要并聯(lián)的 電容器臺數(shù)： 6658 3 3 .3 3 62 0 0 2 0 0CQN ? ? ? ? 所以選擇 12 臺 電容器并聯(lián)。 補償后 功率因數(shù)為： 2 22c o s P?? ?????? ? N（ P ） （ Q N Q ） 22 ??? ? ? ??（ ） （ 43 200 ） 因為 2cos? = 無功補償滿足要求 高職畢業(yè)設計（論文） 9 第 3章 主變壓器的選擇 主變壓器臺數(shù)的確定 本變電站為一座降壓變電站，在系統(tǒng)中起著匯聚和分配電能的作用，擔負著向該地區(qū)工廠和農村供電的重要任務，地位比較重要。凡裝有兩臺（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺（組）事故停運后，其余主變壓器的容 量應保證該所全部負荷的 70%~80%，在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷。 主變壓器型式的選用 變電所的主變壓器一般采用三相變壓器。因此，在新設計的變電所中，大都采用這種型式的變壓器。 變壓器容量 裝有兩臺變壓器的變電站，采用暗備用的方式，當其中一臺因故障斷開時，另一臺主變的容量應滿足全部負荷的 70%，考慮變壓器的事故的過負荷能力為 40%，則可保證 80%負荷供電。 高職畢業(yè)設計（論文） 10 冷卻方式 主變壓器一般采用的冷 卻方式有：自然冷風、強迫油循環(huán)冷風、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻。 所以選用兩臺型雙繞組電力變壓器，采用暗備用方式。主要選擇原則： 主變容量選擇一般應按變電所建成后 5～ 10 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變容量應與城市規(guī)劃相結合。 同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太高多，應從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標準化。30S = 225 4 .3 6 ( 6 2 .3 6 4 8 .6 )??AkV? = AkV? 因此，主變壓器容量應大于 AkV? ，可選擇 60 AkV? 高職畢業(yè)設計（論文） 11 （ 1）主變壓器相數(shù)的確定 在 330kV 及以下的變電站中，一般都選用三相式變壓器。 （ 2）主變壓器繞組形式的確定 本設計中只有 110kV 和 10kV 兩種電壓等級，故采用雙繞組變壓器。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星接和角接，我國 110kV 及以上電壓，變壓器繞組都采用星接， 110kV 也采用星接，其中性點多通過消弧線圈接地。 根據(jù)本次設計內容可以確定，高、低兩側繞組分別采用星接和角接，其中高壓側的中性點經(jīng)消弧線圈接地。無載調壓變壓器分接頭較少，且必須在停電情況下才能調節(jié)；有載調壓變壓器分接頭較多，調壓范圍可達 30%，且分接頭可帶負荷調節(jié)。根據(jù)變電所變壓器配置，有兩臺主變壓器并列運行，所以應選用無載調壓變壓器。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設備，并依照相應的技術要求連接起來。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡。 設計主接線的意義 主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分，是變電站電氣設計的首要部分 ， 它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務。主接線的設計是一個綜合性的問題 ， 必須在滿足國家有關技術經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。具體要求如下： （ 1）在高壓斷路器的電源側及可能反饋電能的負荷側，必須裝設高壓隔離開關； （ 2）在低壓斷路器的電源側及可能反饋電能的負荷側，必須裝設低壓隔離開關； （ 3）在裝設高壓熔斷器、負荷開關的出線柜母線側，必須裝設高壓隔 高職畢業(yè)設計（論文） 13 離隔離開關； （ 4） 35kV 及以上的線路末端，應裝設與隔離開關連鎖的接地刀閘； （ 5）變配電所高壓母 線上及架空線路末端，必須裝設避雷器。 其次，要考慮變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、所采用的設備的可靠性以及結合一次設備和二次 設備 在運行中的可靠性進行綜合分析。 檢修時， 應能保證安全、可靠的供電； （ 2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運出線回數(shù)及停電時間，并且要保證全部一級負荷和部分二級負荷的供電； （ 3）盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。 此外，主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活要求。其具體要求如下： （ 1）調度時應該可以靈活地投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修運行方式以及特殊運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調度要求； （ 2）檢修時可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對車間的供電； （ 3）擴建時可以容易地從初期接線過渡到最終接線。 主接線滿足可靠性，靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。 主接線的設計及論證 定義： 根據(jù)電能輸送和分配的要求，表示主要電氣設備相互之間的連接關系，以及本變電站 (或發(fā)電廠 )與電力系統(tǒng)的電氣連接關系，通常以單線圖表示。電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預定的功率傳送和運行等要求而設計的、表明高壓電氣設備之間相互連接關系的傳送電能的電路。 較之不分段的單母 線供電可靠性高，母線或母線隔離開關檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。 運行比較靈活。 可采用雙回線路對重要用戶供電。 缺點： 任一分段母線或母線隔離開關檢修或故障時，連接 在該分段母線上的所有進出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置 高職畢業(yè)設計（論文） 15 仍是嚴重的缺點。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴要缺點。 雙母線接線優(yōu)缺點分析： 優(yōu)點： 可靠性高。當采用一組母線工作、一組母線備用方式運行時，需要檢修工作母線，可將工作母線轉換為備用狀態(tài)后，便可進行母線停電檢修工作；檢修任一母線側隔離開關時，只影響該回路供電；工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時 停電并能迅速恢復供電；可利用母聯(lián)斷路器代替引出線斷路器工作，使引出線斷路器檢修期間能繼續(xù)向負荷供電。為了克服上述單母線分段接線的缺點，發(fā)展了雙母線接線。后兩種又稱雙重連接的接線，意即一個回路與兩臺斷路器相連接，在超高壓配電裝置中被日益廣泛地采用。 綜上所述，單母線分 段選為此變電所的主接線形式。 較之不分段的單母線供電可靠性高，母線或母線隔離開關檢修或故障時的停電范圍縮小了一半。 高職畢業(yè)設計（論文） 17 運行比較靈活。 可采用雙回線路對重要用戶供電。 缺點： 任一分段母線或母線隔離開關檢修或故障時，連接在該分段母線上的所有進出回路都要停止工作，這對于容量大、出線回路數(shù)較多的配電裝置仍是嚴重的缺點。這對于電壓等級高的配電裝置也是嚴要缺點。 雙母線接線優(yōu)缺點分析： 優(yōu)點： 可靠性高。當采用一組母線工作、一組母線備用方式運行時，需要檢修工作母線，可將工作母線轉換為備用狀態(tài)后，便可進行母線停電檢修工作；檢修任一母線側隔離開關時，只影響