【正文】 ion 59Economic and social analysis 61Conclusion 62Acknowledgements 63Bibliography 64第1章 緒論 課題的目的及意義根據(jù)油田建設設計研究院編制的《大慶油田南中東一區(qū)產能建設工程》，2009年，位于大慶油田喇南地區(qū)的南中東一區(qū)預計新增產能用電負荷 4179kW。根據(jù)《關于大慶石油管理局后四廠和讓庫遷建問題的聯(lián)席會議紀要》，為了改善大慶地區(qū)鐵路交通環(huán)境，大慶市于2008年開始實施讓湖路火車站改擴建工程。根據(jù)《大慶石油管理局“后四廠”及“讓庫”電力負荷預測表》和《大慶經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)西排干渠東側地塊電力負荷估算表》，開發(fā)區(qū)內新增用電負荷51600kW，需要6kV 供電電源。 35kV變電所設計模式的研究與發(fā)展變電所及配電所在配電網(wǎng)中具有十分重要的地位。1995年，國家調度中心要求現(xiàn)有 35 kV~110 kV 變電所在條件具備時逐步實現(xiàn)無人值班變電所，新建變電所可根據(jù)調度和管理需要以及規(guī)劃要求，按無人值班設計。自建國以來，國內外電網(wǎng) 35 kV 變電所有兩種布置方式，即戶內和戶外。采用戶內布置與戶外布置變電所相比，其優(yōu)點是顯而易見的：占地面積??；設備安裝運行條件良好；控制電纜長度短；適宜無人值班變電所的管理；與周圍環(huán)境的協(xié)調性較好。戶內型布置又分為全戶內布置和半戶內布置。主變壓器防噪聲問題一向比較難處理。這種布置方式結合了全戶內布置變電所節(jié)約占地面積，與周圍環(huán)境協(xié)調美觀，設備運行條件好和戶外布置變電所工程造價低廉的優(yōu)點。由于半戶內布置方式將主變壓器安裝于戶外，取消變壓器室，即減少土建工程量，縮短建設周期，又降低了對通風散熱、消防滅火系統(tǒng)的資金投入，從而降低了變電所的造價，變電所本體投資可降低 8% 16%。伴隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，城市用電負荷越來越緊張，新建 35 kV 變電所在城郊、開發(fā)區(qū)、城市中心地帶不斷涌現(xiàn)。本論文根據(jù)變電所的設計原則，圍繞35KV供配電系統(tǒng)設計這一課題展開了全面的設計與研究，主要完成以下工作：主變壓器選擇；變電所電氣主接線設計；短路電流計算；電氣設備選擇（母線、高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器等）；配電裝置設計；繼電保護設計；防雷保護設計；繪制電氣主接線圖，繪制變壓器繼電保護圖。進行短路電流計算，根據(jù)短路點計算三相短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流。據(jù)此進行了主變壓器的選擇，并進行無功補償。采用標幺值法對供電系統(tǒng)進行了短路計算。為了在供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠自動地、迅速地、有選擇地將故障設備從系統(tǒng)中切除，以免事故的擴大，在論文中對變電所繼電保護進行了設計。第2章 變壓器的選擇與負荷預測 變壓器的選擇在變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結構，它的選擇除了依據(jù)基礎資料外，還取決于輸送功率的小，與系統(tǒng)的聯(lián)系的緊密程度。既要滿足近期負荷的需求也要考慮到遠期。若容量選的小，會使變壓器長期負載，易損壞設備。變壓器的容量要以現(xiàn)有的負荷為依據(jù)，按照 10年的發(fā)展計劃來確定，所以選用變壓器容量為1000kV【9】。本設計準備擬定兩臺主變壓器。3．主變壓器的確定主壓器選用35KV低耗三相雙繞組有載調壓油浸變壓器，型號SFZ920000/35,%%/，接線組別YN,d11。準確的負荷預測有利于提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。負荷預測是指從負荷本身的變化情況以及經(jīng)濟、氣象等因素的影響規(guī)律出發(fā)，通過對歷史數(shù)據(jù)的分析和研究，探索事物之間的內在聯(lián)系和發(fā)展變化的規(guī)律，對電力需求做出預先的預測和估計。在我國經(jīng)濟快速的拉動下，城市電網(wǎng)用電量多年來一直保持較快增長的勢頭，與此同時，城市電網(wǎng)的最大負荷也穩(wěn)定提高；第三產業(yè)用電和生活用電所占比重逐漸增加；最大負荷利用小時有所下降。城市電網(wǎng)負荷發(fā)展呈現(xiàn)的特點給負荷預測工作增加了一定的難度，為提高城市電網(wǎng)負荷預測的效率和質量，更好地服務于城市電網(wǎng)建設，城市電網(wǎng)負荷預測需要理順思路，并注意把我重點【12】。2010~2015年，油田及周邊地區(qū)預測新增用電負荷總計73535KW。 地區(qū)負荷該地區(qū)新增負荷分為油田公司未上市部分負荷以及開發(fā)區(qū)招商區(qū)塊負荷兩部分。另一部分為招商區(qū)塊新增負荷總計30300KW。表21 負荷預測表年份2010年2011年2012年2013年2014年2015年周邊4180 kV4180 kV4180 kV4180 kV4180 kV西區(qū)4187 kV10389 kV14278 kV15754 kV17855 kV南區(qū)7290kV13290 kV20290 kV27290 kV35290 kV51600 kV合計7290kV21657 kV34859 kV45748 kV55224 kV73635 kV 無功功率補償所謂無功功率補償是把具有容性功率的裝置與感性負荷聯(lián)接在同一電路，當容性裝置釋放能量在相互轉化，感性負荷所吸收的無功功率可由容性裝置輸出的無功功率中得到補償【9】。并聯(lián)補償時把電容器并接到被補償設備的電路上，以提高功率因數(shù)，這種方法稱為并聯(lián)電容器補償，這種方法適用于用電單位【5】。通過以上可知并聯(lián)電力電容器降低了通過輸電線路及變壓器的功率（或電流），同時也減少了對發(fā)電機無功功率的需求量。1變壓器的負荷補償： 功率因數(shù)： 經(jīng)補償后： 補償電容： （21） （22）2變壓器的負荷補償 功率因數(shù)： 經(jīng)補償后： 補償電容： （21） （22）第3章 電氣主接線電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。【13】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的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。電氣主接線是變電所電氣設計的首要部分，也構成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。 對電氣主接線的基本要求和原則 電氣主接線的基本要求1. 可靠性可靠是主接線的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求，并保證對用戶不間斷的供電。電氣主接線的可靠性不是絕對的，所以在分析電氣主接線的可靠性時，要考慮變電所的地位和作用、用戶的負荷性質和類別、設備的制造水平及運行經(jīng)驗等諸多因素。靈活性包括以下幾個方面：（1）調度要求。（2）檢修要求。3. 經(jīng)濟性在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。經(jīng)濟性應考慮以下幾個方面：（1）節(jié)省一次性的投資。（3）電能損耗少。在保證供電可靠性、靈活性、滿足各種技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能的節(jié)省資源，力爭設備元件和設計的性進行和可靠性。 主接線設計主接線的基本形式，就是主要電氣設備常用的幾種形式，分為兩大類：有匯流母線的接線方式、無匯流母線的接線方式。各個變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，每個出線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?。有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設備增多。有匯流母線的接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。 單母線接線1．單母線接線的優(yōu)缺點優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建。 2．單母線接線的使用范圍一般適用于一臺主變壓器的以下兩種情況：（1）610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過五回。 單母線分段接線 為了克服一般單母線存在的缺點，提高其供電可靠性和靈活性，可以把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設一個互感器和兩個隔離開關。 優(yōu)點：母線發(fā)生故障時，僅故障母線停止供電，非故障母線仍可繼續(xù)工作，縮小母線故障影響范圍。 缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要遭檢修期間內停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。（2）3566KV配電裝置出現(xiàn)回路數(shù)為48回。待設計變電所一次進線為兩回，故擬定線路變壓器組和外橋接線兩種方案。線路變壓器組接線就是線路和變壓器直接相連，是一種最簡單的接線方式，其特點是設備少、投資省、操作簡便、宜于擴建，但靈活性和可靠性較低。圖31 線路變壓器組接線 外橋接線橋形接線由一臺斷路器和兩組隔離開關組成連接橋，連接橋連接變壓器一線路組的斷路器和線路之間的稱為外橋接線。圖32 外僑接線表31 兩種方案比較線路變壓器組接線外橋接線特點就其特點而言，線路變壓器組接線簡單，是最簡單的接線，外橋是在其基礎上在線路或變壓器發(fā)生故障，該線路均停止運行?？煽啃酝鈽蚪泳€要比線路變壓器可靠。靈活性外橋接線要比線路變壓器組倒閘操作方便。 6kV側主接線的確定規(guī)程上講，當變電所裝有兩臺去變壓器時，610KV側宜采用分段單母線，線路為12回及以上時亦可采用雙母線，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。以下對兩種方案進行比較：分析：單母線分段較單母線分段帶旁路和雙母線簡單、經(jīng)濟性好，但供電可靠性和靈活性較差，但通過對待設變電所所帶負荷進行分析，待設變電所所帶重要負荷均為兩回線，我可以對重要負荷從不同段引出兩個電源供電，提高了供電的可靠性，完全可以彌補單母線分段接線供電可靠性不高的缺陷。第4章 短路計算短路是電力系統(tǒng)中常發(fā)生的一種故障。電網(wǎng)正常運行的破壞大多數(shù)是由短路故障引起的，危害很大。計算短路電流的目的是為了選擇有足夠機械穩(wěn)定和熱穩(wěn)定度的電氣設備、合理的配置各種繼電保護和自動裝置、比較各種不同方案的接線圖、研究短路對用戶工作的影響等。所謂短路是指不同電位導電部分之間的不正常短接，既有相同與相之間導體的金屬性短接或者經(jīng)小阻抗的短接，也有中性點直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中單相或多相接地。在電氣設計和運行中，不僅要考慮系統(tǒng)正常運行狀態(tài)，而且要考慮它發(fā)生故障時的情況，最嚴重的故障是電路乃至系統(tǒng)發(fā)生短路?！?5】 短路的成因造成短路的原因有很多，歸納可得到的原因大概有：1 設備絕緣損壞。2 外力破壞。3 設備機械損傷。4 運行人員誤操作、帶地線合隔離開關、帶負荷拉隔離開關?！?3】2 選的各種電氣設備應有足夠的熱穩(wěn)定度。因此，電氣裝置中所選的各種電氣設備還應有足夠的電動穩(wěn)定度。5的電壓為零，結果可能導致非故障范圍部分或全部用戶的供電破壞。并持續(xù)達1s以上時，電動機可能停止轉動，使工廠產品報廢，甚至造成人身傷亡事故。由此可見。為了保證電氣設備安全可靠運行，減輕短路的影響，除應努力設法消除可能引起短路的一切因素外，一旦發(fā)生短路，應盡快切除故障部分，使系統(tǒng)的電壓在較短的時間內恢復到正常值?！?6】 短路的計算 計算步驟1. 畫等值電抗圖（1） 首先去掉系統(tǒng)中的所有符合開關、線路電容、各元件電阻。（3） 計算各元件的電抗標幺值。3． 求各三相短路時的最大沖擊電流和短路容量。5． 列出短路電流計算數(shù)據(jù)表。35kV變電所1回35kV進線電源引自110kV變電所一次變，1回35kV引線電源引自110kV變電所一次變。計算短路電流時忽略線路電阻，但線路阻抗，線路電抗分別為=11+=（線路長11千米，電纜400米），=+=（，電纜350米）。2． 阻抗標幺值最大運行方式下一次變35KV母線短路電流周期分量有效值Id=，短路阻抗標幺值Xs=。正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全經(jīng)濟運行的重要條件。電氣裝置中的載流導體和電氣設備，在正常運行和短路狀態(tài)時，都必須安全可靠的運行。各種電氣設備選擇的一般條件程序是:先按正常工作條件選擇出設備，然后按短路條件校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。所謂電氣設備的選擇，則是根據(jù)電氣設備在系統(tǒng)中所處的地理位置和完成的任務來確定它們的型號和參數(shù)。 電氣設備及分類電氣設備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變配電、用電設備的總稱，它包括發(fā)電機、變壓器及各種高低壓開關設備、保護設備、導線、電纜和用電設備等。（2）按電能質量分：交流設備、直流設備、交直流兩用設備。（4）按是否組合分：單元件設備、成套設備。 電氣設備選擇的原則電氣設備的選擇是供配電系統(tǒng)設計的重要內容之一。電氣設備選擇的一般原則為：（1） 應滿足正常工作狀態(tài)下的電壓和電流的要求。（3）應滿足在短路條件下的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求。（5）對電流互感器的選擇應計其負載和準確度級別。從表中可以看出為保證設備可靠的運行，各種設備均應按正常工作條件下的額定電壓和額定電流選擇，并按短路條件校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。高壓斷路器的主要作用是：在正常運行時用它接通或切斷負荷電流；在發(fā)生短路故障或嚴重負荷時，借助繼電保護裝置用它自動、迅速地切斷故障電流，以防止擴大事故范圍。為此要求斷路器具有相當完善的滅弧裝置和足夠強的滅弧能力。(4) 高壓斷路器的額定電流應大于或等于它的最大持續(xù)工作電流，即(5) 動穩(wěn)定校驗斷路器的動穩(wěn)定電流應不小于三相短路時通過斷路器的沖擊電流即。需滿足。(8) 關合能力斷路器額定關合電流應大于三相短路時的沖擊電流，即。所選斷路器電氣參數(shù)如表52所示。（1） 額定電流：=60