【正文】 ；：S1=1300MVA，X S1=；S2=170MVA，X S2=。最大覆冰厚度 b=10mm。全線為黃土層地帶，地耐力 ,天然容重 γ=2g/ 。土壤熱阻023??系數(shù) =120?C?cm/wm。tp鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4：負(fù)荷分析 設(shè)計(jì)依據(jù) 《電氣設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在國家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進(jìn)一步研究并提出系統(tǒng)的具體發(fā)展方案；應(yīng)合理利用能源，節(jié)約能源；合理布局電源和網(wǎng)絡(luò)，使發(fā)、輸變電及無功建設(shè)配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及下一級(jí)電壓的系統(tǒng)設(shè)計(jì)等創(chuàng)造條件；設(shè)計(jì)方案應(yīng)技術(shù)先進(jìn)，過度方便，運(yùn)行靈活，切實(shí)可行，以經(jīng)濟(jì)、可靠、質(zhì)量合格和充足的能源滿足國民經(jīng)濟(jì)個(gè)部門與人民生活不斷增長的需要。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體任務(wù)是：1．分析并核算電力負(fù)荷和電量水平、分布、組成及其特性，必要時(shí)分析某些負(fù)荷可能變化的幅度；2．進(jìn)行電力電量平衡，進(jìn)一步論證系統(tǒng)的合理供電范圍和相應(yīng)的聯(lián)網(wǎng)方案，電源建設(shè)方案及系統(tǒng)調(diào)峰方案；3．論證網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，包括電壓登記、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及過度措施；4．進(jìn)行無功平衡和電氣計(jì)算，提出保證電壓質(zhì)量、系統(tǒng)安全穩(wěn)定的技術(shù)措施，包括無功補(bǔ)償設(shè)備、調(diào)壓裝置及提高穩(wěn)定性的措施等；5．計(jì)算各類電廠的燃料需要量，對(duì)新增火電的燃料的來源提出建議；6．安排發(fā)、輸變電工程及無功補(bǔ)償項(xiàng)目的投產(chǎn)時(shí)間，提出主要設(shè)備的數(shù)量及主要規(guī)范，估算總投資和發(fā)、供電成本；上述任務(wù)可根據(jù)具體情況，在統(tǒng)籌全局的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地分階段進(jìn)行。（1）變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。一般系統(tǒng)樞紐變電所匯集擴(kuò)大電源，進(jìn)行系統(tǒng)功率交換和以中壓供電，電壓為330~500kV ；地區(qū)重要變電所，電壓為 220~330kV，一般變電所多為終端和分支變電所，電壓110kV，但也有220kV。一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器；當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，330~500kV樞紐變電所也可裝設(shè) 3~4臺(tái)主變壓器；終端或分支變電所如只有一個(gè)電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變；（3）負(fù)荷大小和重要性①一級(jí)負(fù)荷 必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源斷開后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；②二級(jí)負(fù)荷 一般要有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源短開后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷不間斷供電；③三級(jí)負(fù)荷 對(duì)三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電；④系統(tǒng)備用容量大小:≥8~10% ，適用負(fù)荷實(shí)增、機(jī)組維修和故障運(yùn)行三種情況。 負(fù)荷計(jì)算本站以 10KV 電壓等級(jí) 向市區(qū)供電 具體負(fù)荷資料如下：最大負(fù)荷(MW)穿越功率(MW)負(fù)荷組成（ %）電壓等級(jí) 負(fù)荷名稱 近期 遠(yuǎn)景 近期 遠(yuǎn)景一級(jí) 二級(jí)功率因數(shù)Tmax(h)線長(km)鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6棉紡廠 1 2 4 20 40 5500 棉紡廠 2 2 4 20 40 5500 印染廠 1 2 3 30 40 5000 印染廠 2 2 3 30 40 5000 大學(xué)城 1 3 5 20 40 5000 2大學(xué)城 2 3 5 20 40 5000 2毛紡廠 2 3 20 40 5000 針織廠 1 2 20 40 4500 柴油機(jī)廠1 3 4 25 40 4000 3柴油機(jī)廠2 3 4 25 40 4000 3橡膠廠 1 2 30 40 4500 3市區(qū) 1 2 4 20 40 2500 2市區(qū) 2 2 4 20 40 2500 2食品廠 2 3 15 30 4000 備用 1 2備用 2 2備用 3 2 20 40 備用 4 2備用 5 210kV備用 6 2遠(yuǎn)景綜合最大負(fù)荷 ()1()(%cosnimaxmaxtiPSK?????式中 —— 同時(shí)系數(shù)，取 ；tK——各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷，MVA；maxiP——各出線的自然功率因數(shù)，cos?—— 線損率，取 5%。此外，主邊的選擇還應(yīng)根據(jù) 58 年的發(fā)展規(guī)劃、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)等因素。利用上節(jié)的有關(guān)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果和以下國家能源部頒發(fā)的《110kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中有關(guān)規(guī)程，便可選擇主變的臺(tái)數(shù)、容量和型式。凡裝有兩臺(tái)（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的 70%，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)負(fù)荷。第 條 110kV 具有三種電壓的變電所中，如通過主變各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該主變?nèi)萘康?15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，均宜采用三繞組變壓器。通常與系統(tǒng)具有強(qiáng)聯(lián)系的大中型變電所，在一種電壓等級(jí)下，主變應(yīng)不少于二臺(tái)。 主變?nèi)萘窟x擇變電所主變?nèi)萘?，一般?yīng)按年遠(yuǎn)景負(fù)荷來選擇。(1) 按規(guī)劃 5~10 年選擇，并考慮遠(yuǎn)期 10~20 年發(fā)展，對(duì)城郊變，應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。(3) 同級(jí)電壓單臺(tái)降壓容量不易太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。(5) 對(duì)地區(qū)性孤立的一次變或大工業(yè)的專用變電所，裝三臺(tái)。1) 選擇條件所選擇的 n 臺(tái)主變壓器的容量 n ，應(yīng)該大于等于變電所的最大綜合計(jì)算NS負(fù)荷 ，即 maxS≥ ()nNSmax式中 —— 主變臺(tái)數(shù)，為 2 臺(tái)。NS2)校驗(yàn)條件裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)其中一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足 60%~70%的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿足全部 I 類負(fù)荷 SI 和大部分 II 類負(fù)荷 SII 即 (n1) ≥(~) NSmaxS(n1) ≥ ???聯(lián)立以上兩式，求它們的最大值，然后查變壓器容量表，即得主變額定容量。 主變型式選擇主變壓器型式的選擇主要包含有：相數(shù)、繞組數(shù)、電壓組合、容量組合、繞組結(jié)構(gòu)、冷卻方式、調(diào)壓方式、繞組材料、全絕緣還是半絕緣、連接組別、是否鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10選擇自耦變、主變中性點(diǎn)接地方式等，以下分別論述。在 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電所，一般選用三相變壓器。只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件限制時(shí)，才考慮用單相變壓器組。（2） 繞組數(shù)選擇在具有兩種電壓等級(jí)的變電所中，選擇雙繞組變壓器經(jīng)濟(jì) 合理 。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的聯(lián)結(jié)方式有星形和三角形兩種。故主變壓器的聯(lián)結(jié)方式為 YN /d11 接線。無載調(diào)壓變壓器的分接頭檔位少，電壓調(diào)整范圍一般只有 10%（即 177。近年來隨著用戶對(duì)電壓質(zhì)量要求的提高和有載調(diào)壓變壓器質(zhì)量的提高，變電站的變壓器選擇有載調(diào)壓方式。（5） 變壓器阻抗的選擇變壓器各側(cè)阻抗值得選擇必須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流方向、無功分配、繼電保護(hù)、短路電流、系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并列運(yùn)行等方面進(jìn)行綜合考慮，并應(yīng)以對(duì)工程起決定作用的因素來確定。該變電站選用升壓型變壓器。由于 110kV 變壓器總?cè)萘坎淮?，其繞組容量對(duì)造價(jià)影響不大，但其中、低壓側(cè)的傳輸功率相對(duì)總?cè)萘慷急容^大，為調(diào)度靈活，一般采用 100/100/100 的容量比，因此該變電站采用 100/100/100 的容量比。一般中小容量的變壓器選擇自然風(fēng)冷卻和強(qiáng)迫風(fēng)冷卻；大容量的變壓器采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。（8） 全絕緣半絕緣、繞組材料等問題全絕緣變壓器的繞組首、尾絕緣水平是一樣的，都是按照線電壓設(shè)計(jì)的。半絕緣變壓器只允許在中性點(diǎn)直接接地的情況下運(yùn)行。一般變壓器選用鋁繞組，可以減小造價(jià)。（9） 變壓器各側(cè)電壓的選擇變壓器的某個(gè)電壓等級(jí)若作為電源，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，即保證在有 10%電壓損失的情況下，線路末端的電壓為額定值，該側(cè)的電壓按照110%額定電壓選擇。變壓器的高壓側(cè)相當(dāng)于用電設(shè)備，其額定電壓應(yīng)為線路額定電壓，低壓側(cè)相當(dāng)于電源，其額定電壓應(yīng)為線路額定電壓的 倍，又10kVNU?變壓器二次電壓為空載時(shí)的電壓，帶負(fù)荷時(shí)內(nèi)部電壓損耗為 5%，故低壓側(cè)額定電壓 ，為 11kV，即主變電壓組合為 110/11kV。所選型號(hào)為：SFZ950000/110，其參數(shù)如下表：表 選擇的主變型號(hào)參數(shù)表型號(hào) SFZ950000/110額定容量 50MVA容量比 100/100/100電壓比 110177。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。所以電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，對(duì)發(fā)電廠和變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要作用，并對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。(1) 可靠性電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是電能不能大量儲(chǔ)存，發(fā)電、輸電和用電必須在同一瞬間完成，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會(huì)造成供電中斷，停電事故不僅給電力部門帶來損失，給國民經(jīng)濟(jì)各部門帶來的損失更嚴(yán)重，造成的人員傷亡、設(shè)備損壞、經(jīng)濟(jì)損失、城市生活混亂和政治影響都是難以估量的。定性分析和衡量主接線可靠性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是1) 斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。3) 發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性。靈活性包括以下幾個(gè)方面1) 調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調(diào)配斷電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求；鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)142) 檢修時(shí)，可方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電；3) 擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。(3) 經(jīng)濟(jì)性1) 節(jié)約投資主接線應(yīng)力求簡單清晰，節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備；要使相應(yīng)的控制、保護(hù)不過于復(fù)雜、節(jié)省二次設(shè)備與控制電纜等；能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備和輕型電器等。在運(yùn)輸條件許可的地方，應(yīng)采用三相變壓器而不用三臺(tái)單相變壓器組。電能損耗主要由變壓器引起，因此要合理選擇主變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)及避免兩次變壓而增加損耗。 電氣主接線設(shè)計(jì)的依據(jù)1）變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用2）變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模3）負(fù)荷大小和重要性4）系統(tǒng)備用容量大小5）系統(tǒng)專業(yè)對(duì)電氣主接線提供的具體資料 各電壓等級(jí)電氣主接線設(shè)計(jì)在進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)時(shí),一般根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求,綜合分析有關(guān)基礎(chǔ)資料，擬訂 2~3 個(gè)技術(shù)上能滿足要求的方案進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后確定最佳方案。先列出兩個(gè)可行方案：單母分段接線和雙母線進(jìn)行比較。當(dāng)一段母線故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 。任一母線及母線隔離開關(guān)檢修,僅停檢修段。供電可靠，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至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電，檢修任一組的母線隔離開關(guān)時(shí)只停該回路。任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷的平均分配，不會(huì)引起原有回路的停電。運(yùn)行方式靈活，增加一組母線和每回路需增加一組母線隔離開關(guān)。對(duì)比以上兩種方案：雖然雙母線也能滿足要求，但其投資大、經(jīng)濟(jì)性能差，鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)16故不采納；將 I、II 類負(fù)荷的雙回電源線不同的分段母線上，當(dāng)其中一段母線故障時(shí)，由另一段母線提供電源，從而可保證供電可靠性，且六氟化硫斷路器的安全性，可靠性較高，故采用單母線分段接線。 表 10kV 側(cè)接線方案比較方案 單母線分段 手車式單母線分段接線簡圖可靠性用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同母線段引出兩個(gè)回路，用兩個(gè)電路供電。分段可以縮小母線停電范圍的影響,任一母線及母線隔離開關(guān)檢修,器檢修,所在回路停電。任一母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，僅停該段，不影響其他段運(yùn)行，減小了母線檢修時(shí)的停電范圍。經(jīng)濟(jì)性相比于手車式單母線分段，單母線分段帶旁路母線的配電裝置占地面積大，增加了斷路器和隔離開關(guān)的數(shù)量，接線復(fù)雜，投資增大。 采用手車式配電裝置，斷路器可以快速更換進(jìn)行檢修，方便靈活，朱玉龍：110kV 黃河變電站設(shè)計(jì)17性 無需倒閘操作。綜上：110kV 側(cè)采用單母線分段接線；10kV 側(cè)采用手車式單母線分段。但也有不足之處：（1）變壓器負(fù)荷不平衡，使能量損耗較并列運(yùn)行時(shí)稍大；（2）一臺(tái)變壓器故障時(shí)，該分段母線在分段斷路器接通前要停電，但可由分段斷路器裝設(shè)自動(dòng)投入裝置解決。采用分裂變壓器：變壓器低壓繞組分裂成相等容量的兩個(gè)繞組，可大大增加各個(gè)分裂繞組和分裂繞組間的電抗，減小短路電流。1） 變壓器的 110kV 側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方式根據(jù)《電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) I》第 2—7 節(jié)中關(guān)于“主變壓器中性點(diǎn)接地方式 ”的規(guī)定，電力網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，決定了主變壓器的中性點(diǎn)的接地方式。③選擇接地點(diǎn)時(shí)應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)使電網(wǎng)解列成中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng).。②在變電所中，消弧線圈一般裝在變壓器中性點(diǎn)上 6~10kV 消弧線圈也可裝在調(diào)相機(jī)的中性點(diǎn)上。消弧線圈的補(bǔ)償容量按下式計(jì)算： ()3/KIeUQ?朱玉龍：110kV 黃河變電站設(shè)計(jì)19其中 k—系數(shù)，過補(bǔ)償取 Ue—電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)回路的額定線電壓(kV) Ie—電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)回路的電容電流 (A)電網(wǎng)的電容電流 Ie，應(yīng)包括有電氣連接的所有架空線路，電纜線路，發(fā)電機(jī)，變壓器以及母線和電器的電容電流，并考慮電網(wǎng) 5~10 年的發(fā)展架空線路的電容電流可按下式估算：()3()10eeIUL???—系數(shù)，適用于無架空地線的線路 —系數(shù)，適用于有架空地線的線路本設(shè)計(jì)中負(fù)荷均采用架空線路，且 35kV 及以下電壓等級(jí)無避雷線本設(shè)計(jì)中負(fù)荷 10kV 側(cè)： ALUIiNc 330 ????????????