【正文】 2011 年09 月15日 摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越來全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對供電設(shè)計也有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建投資、運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。 110KV變電所屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計算，確定用戶無功功率補(bǔ)償裝置。變電所作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。我國電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在已有許多變電站實現(xiàn)了集中控制和采用計算機(jī)監(jiān)控．電力系統(tǒng)也實現(xiàn)了分級集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。變電所是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴(yán)密、土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度較大的工業(yè)建筑。變電所結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進(jìn)、代管理的運(yùn)用、隊伍素質(zhì)的提高、使火電廠土建施工技術(shù)及施工組織水平也相應(yīng)地隨之不斷提高。隨著變電所綜合自動化技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代或更新傳統(tǒng)的變電所二次系統(tǒng)，繼而實現(xiàn)“無人值班”變電所已成為電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向和趨勢。電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對變電所的設(shè)計提出了更高的要求，更需要我們提高知識理解應(yīng)用水平，綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識，開拓思路，鍛煉獨(dú)立分析問題及解決問題的能力。在目前的電網(wǎng)建設(shè)中，尤其是在110KV變電所的建設(shè)中，土地、資金等資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，存在重復(fù)建設(shè)、改造困難、工頻電磁輻射、無線電干擾和噪聲等環(huán)保問題、電能質(zhì)量差等問題已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運(yùn)行質(zhì)量的重要因素。所以110KV變電所需要采用節(jié)約資源的設(shè)計方案,要克服通信干擾和噪聲、既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問題，同時還要滿足以后電網(wǎng)改造簡單、資源再利用率高的要求。在這種要求下，110KV變電所電氣主接線簡單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢所趨?；诖耍乙怨?jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、設(shè)計高安全、高質(zhì)量的110KV變電所為目的，從電源設(shè)置、主接線形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面提出了新的設(shè)計思路。本文的組織結(jié)構(gòu)如下：全文共分5章。 第二章，介紹了黑山110千伏變電所的工程概況、變電所所在位置的分析。根據(jù)規(guī)劃容量，本期建設(shè)規(guī)模，輸送電壓等級，進(jìn)出線回路數(shù)，供電負(fù)荷的重要性，保證供電平衡，電力系統(tǒng)線路容量，電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與等級條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求的原則進(jìn)行了系統(tǒng)主接線的選擇。第五章，進(jìn)行了電氣設(shè)備及母線選擇。同時，根據(jù)工作實際情況，在保證可靠性的前提下，積極、穩(wěn)妥地采用新技術(shù)并注意節(jié)省選擇合適的電氣設(shè)備。從負(fù)荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電所的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定了110KV，10KV以及站用電的主接線，然后又通過負(fù)荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了站用變壓器的容量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，然后根據(jù)短路電流及沖擊電流進(jìn)行相關(guān)的校驗，從而完成了110KV電氣一次部分的設(shè)計，并力求在可靠性的前提下，做到運(yùn)行操作簡便，運(yùn)行靈活，經(jīng)濟(jì)合理。110KV進(jìn)線2回，在10KV側(cè)有10回出線，則可以看出這所變電所是一所普通的終端變電所，在電力系統(tǒng)中的作用不是很重要，只是對周邊負(fù)荷供電。本變電所占地面積3720平方米。變電所進(jìn)行電力設(shè)計的基本原始資料是根據(jù)各用電負(fù)荷所提供，但往往這些統(tǒng)計是不齊全的，所以在設(shè)計時必須考慮5到10年的負(fù)荷增長情況并如何根據(jù)這些資料正確估計變電所所需要的電力、電量是一個非常重要的問題。這個負(fù)荷是設(shè)計時作為選擇變電所電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面，母線的選擇，變壓器容量，斷路器，隔離開關(guān)，互感器額定參數(shù)的依據(jù)。,=+++……+, =+++……+ ()計算負(fù)荷: ().。根據(jù)城市規(guī)劃，負(fù)荷性質(zhì)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。對于一般變電所，當(dāng)一臺主變停運(yùn)時，其余變壓器的容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%80%，在目前實際的運(yùn)行情況變電所中一般均是采用兩臺變壓器互為暗備用并聯(lián)運(yùn)行。對于單臺： ()對于兩臺并聯(lián)運(yùn)行： () () () 變壓器除滿足以上要求外還需要考慮變電所發(fā)展和調(diào)整的需要，并考慮510年的規(guī)劃，并留有一定的裕量并滿足變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件。對于兩臺互為備用并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，變電所通常采用兩臺等容量的變壓器，單臺變壓器容量視它們的備用方式而定： 暗備用：兩臺變壓器同時投入運(yùn)行，正常情況下每臺變壓器各承擔(dān)負(fù)荷的50%，此時，變壓器的容量應(yīng)按變壓器最大負(fù)荷的70%選擇，其有顯著的優(yōu)勢：，變壓器的最大負(fù)荷率為70%，符合變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并留有一定的裕量。這段時間完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，切除不重要負(fù)荷，保證重要負(fù)荷的正常供電。 明備用：一臺變壓器工作，另一臺變壓器停止運(yùn)行作為備用。變壓器選擇方法：根據(jù)負(fù)荷計算出的，由于采用兩臺變壓器互為暗備用并聯(lián)運(yùn)行，單臺變壓器容量按70%選擇，并考慮510年規(guī)劃，留有15%的發(fā)展余地。 考慮兩臺主變壓器互為暗備用，單臺容量按計算容量的70%選擇。： 2*SFZ9—16000/110型變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量KVA 高壓KV高壓分接范圍低壓KVSFZ916000/110 16000 110110177。第3章 電氣主接線設(shè)計 電力系統(tǒng)是有發(fā)電廠，變電所，線路及用戶組成。關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，靈活經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，主接線的設(shè)計是一個綜合性問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)因素，力求使其技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。 應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。 方案一：110KV采用帶母線型內(nèi)橋接線，10KV采用帶有母聯(lián)斷路器的雙母線接線型式，母聯(lián)斷路器和橋聯(lián)斷路器均帶有備用電源自動投入裝置。 單母線分段用斷路器進(jìn)行分段，這種接線方式可以提高可靠性和靈活性，對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。根據(jù)實際的運(yùn)行經(jīng)驗，兩母線同時故障的幾率很小，可以不予考慮。 110KV帶母線型內(nèi)橋接線方式用于兩臺變壓器進(jìn)出線回路為兩回的情況。內(nèi)橋接線在線路的切除或投入時，不影響其余回路的工作，且操作簡單。但由于現(xiàn)實中變壓器的故障率很小且不經(jīng)常切換，所以不予考慮。內(nèi)橋接線的可靠性也比較高，對于本設(shè)計的變電所已經(jīng)足夠。因此可靠性要求不是極高，所以內(nèi)橋接線可以滿足要求。 斷路器經(jīng)長期運(yùn)行和切斷數(shù)次斷路電流，都需要進(jìn)行檢修，為了能使采用單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時，不致中斷該回路供電，可增設(shè)旁路。該接線方式的優(yōu)點有：其提高了供電的可靠性性和靈活性，并可以通過旁路母線在保證向負(fù)荷不間斷供電的情況下檢修出線上的斷路器。單母線分段帶旁路的接線出現(xiàn)誤操作的幾率很大，所以本設(shè)計不予采納。雙母線接線有兩組母線，并可以互為備用。雙母線接線較單母線接線具有更高的可靠性和靈活性。一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開隔離開關(guān)所屬的一條線路與此隔離開關(guān)相連的該組母線其他電路則可以通過另一母線繼續(xù)運(yùn)行。其操作步驟是：先合上母聯(lián)斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)， 再合上母聯(lián)斷路器，向備用母線充電至兩組母線等電位，為保證供電不中斷，先合上備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)，完成母線切換后再斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對原工作母線進(jìn)行檢修。并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，這是目前采用最廣泛的運(yùn)行方式，它的繼電保護(hù)相對較簡單。根據(jù)調(diào)度的需要，雙母線還可以完成一些特殊的功能。[6] 雙母線接線的運(yùn)行方式則可以根據(jù)實際的需要進(jìn)行選擇，其運(yùn)行的靈活性遠(yuǎn)比單母線分段帶旁路母線的高，這亦是本設(shè)計采用雙母線接線的一個原因。由于雙母線具有較高的可靠性且應(yīng)用廣泛，其繼電保護(hù)也相對簡單，繼電保護(hù)對線路部分主要是保護(hù)母線，并根據(jù)實際長期的運(yùn)行經(jīng)驗，雙母線同時故障的幾率很小，所以不予考慮雙母線同行停運(yùn)的可能性。 方案二：使用110KV高壓斷路器5臺，110KV高壓隔離開關(guān)10臺，SFZ9—16000/110型變壓器，10KV等級斷路器14臺，隔離開關(guān)39臺，單母線分段，一組旁路母線。 綜合可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面，從以上的分析可以知道，方案一具有很顯著的優(yōu)勢，所以本次設(shè)計的電氣主接線選擇方案一。 ，如高壓斷路器，隔離開關(guān)等，為保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計算。計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定；計算短路電流的沖擊值，用以校驗設(shè)備的動穩(wěn)定。在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需要以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 在本設(shè)計中短路電流計算采取實用計算曲線法，其具體步驟如下： ，線路，發(fā)電機(jī)在基準(zhǔn)容量下的標(biāo)幺值并繪制等值網(wǎng)絡(luò)： 本設(shè)計選擇基準(zhǔn)容量， = 發(fā)電機(jī)電抗，略去網(wǎng)絡(luò)各元件的電阻輸電線路電容和變壓器的勵磁支路，只用其 標(biāo)幺值。無限大系統(tǒng)另成一組。 ，便得到各等值發(fā)電機(jī)對短路點的計算電抗。對發(fā)電機(jī)求出的計算電抗。第5章 母線及電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備及母線選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工作實際情況，在保證可靠性的前提下，積極、穩(wěn)妥地采用新技術(shù)并注意節(jié)省選擇合適的電氣設(shè)備。 選擇電氣設(shè)備和母線的主要技術(shù)條件： ，其允許的最高工作電壓不得低于該回路的最高運(yùn)行電網(wǎng)電壓： ，其長期允許電流不得小于該回路的最大持續(xù)工作電流： ，電氣設(shè)備的機(jī)械荷載安全系數(shù)有廠家提供，機(jī)械荷載須滿足安裝要求。當(dāng)單相、兩相接地較三相短路嚴(yán)重時，應(yīng)按嚴(yán)重情況驗算。按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗電氣設(shè)備，在選擇電氣設(shè)備或?qū)w時要考慮設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件，如：溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、相對濕度、污穢、海拔、雨量，并根據(jù)環(huán)境條件校驗。 , () 式中：——繼電保護(hù)時間 ——斷路器全開斷時間 ——斷路器的固有分閘時間 ——滅弧時間斷路器能在最嚴(yán)重的情況下開斷電流。本設(shè)計的母線按最大工作電流選擇：即最大持續(xù)工作電流要小于等于在該環(huán)境溫度下的導(dǎo)體的長期允許載流量與實際環(huán)境溫度的修正系數(shù)之積。 導(dǎo)線的動、熱穩(wěn)定校驗： 按熱穩(wěn)定校驗確定母線的最小截面： , () 式中：——為短路電流的非周期分量 ——短路電流周期分量，