110 kv變電站用電畢業(yè)設計6

1、<p><b>　　緒 論6</b></p><p>　　1 畢業(yè)設計任務書7</p><p>　　1.1 原始資料7</p><p>　　1.1.1 電源7</p><p>　　1.1.2 設計范圍7</p><p>　　1.1.3 負荷資料7</p><

2、;p>　　1.2 原始資料分析8</p><p>　　1.2.1 所址選擇8</p><p>　　1.2.2 地理位置及地理條件的簡述8</p><p>　　2 電力負荷的分級與計算8</p><p>　　2.1 負荷分級與供電要求8</p><p>　　2.1.1 負荷8</p>&

3、lt;p>　　2.1.2 負荷分級8</p><p>　　2.2 電力負荷計算9</p><p>　　2.2.1 負荷計算的目的和意義9</p><p>　　2.2.2 負荷計算：9</p><p>　　2.3 主變壓器選擇12</p><p>　　2.3.1 主變臺數的確定：12</p>

4、<p>　　2.3.2 主變容量的選擇原則：12</p><p>　　2.3.3 主變相數選擇：12</p><p>　　2.3.4 主變繞組接線方式12</p><p>　　2.3.5 主變壓器選型12</p><p>　　2.3.6 變壓器的功率損耗13</p><p>　　2.4無功功率補

5、償13</p><p>　　2.4.1 功率因數的計算13</p><p>　　2.4.2 功率因數對供電系統(tǒng)的影響14</p><p>　　2.4.3 功率因數的改善14</p><p>　　2.4.4 無功補償計算15</p><p>　　3 供配電系統(tǒng)設計15</p><p>

6、;　　3.1電氣主接線設計15</p><p>　　3.1.1 主接線的要求16</p><p>　　3.1.2 主接線的形式16</p><p>　　3.1.3 主接線方案的確定18</p><p>　　3.2導線和電纜的選擇18</p><p>　　3.2.1 導線和電纜截面選擇的方法19</p&

7、gt;<p>　　3.2.2 110kV進線導線的選擇20</p><p>　　3.2.3 110kV電纜線路的選擇22</p><p>　　3.3 短路電流的計算23</p><p>　　3.3.1 短路電流概述23</p><p>　　3.3.2 短路回路各元件阻抗計算24</p><p>

8、　　3.3.3 主變高壓側短路電流計算25</p><p>　　3.3.4 主變低壓側短路電流計算25</p><p>　　3.4 主要一次設備選型26</p><p>　　3.4.1 電氣設備選擇的一般原則26</p><p>　　3.4.2斷路器的選擇27</p><p>　　2.4.3 隔離開關的選擇

9、30</p><p>　　2.4.4 電流互感器的選擇32</p><p>　　2.4.5 電壓互感器的選擇35</p><p>　　2.4.6 母線選擇36</p><p>　　4 變電所的防雷和接地保護38</p><p>　　4.1 變電所的防雷保護38</p><p>　　4.

10、1.1 變電所防直擊雷的保護38</p><p>　　4.1.2 變電所35～110kV架空線的進線保護（侵入雷電波保護）39</p><p>　　4.1.3 配電線路的防雷保護39</p><p>　　4.1.4 避雷器的選擇40</p><p>　　4.2 變電所的接地保護40</p><p>　　4.2

11、.1 接地類型40</p><p>　　4.2.2 電氣裝置接地要求41</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本篇畢業(yè)設計的課題是“南京某大學110 kV變電站用電”，主要是關于變電所的電氣一、二次部分的設計。</p><p>　　該工程由南京市某220 kV變電站出2回110kV線路供

12、南京某大學110 kV變電站用電，形成雙回路同時供電方式，滿足該大學供電可靠性的要求。其負荷電壓等級為10KV。</p><p>　　通過技術和經濟比較，現采用下列方案：</p><p>　　1.內設兩臺雙繞組變壓器，電壓等級為110/10.5</p><p>　　2.110KV進線采用內橋接線</p><p>　　3.10KV配電裝置采用單

13、母分段接線方式</p><p>　　4.所用電分別從兩端母線獲得</p><p><b>　　關鍵詞：</b></p><p>　　變電所，主變壓器，負荷計算，短路計算，設備選型,繼電保護及其二次回路Abstract</p><p>　　This graduation thesis is about “a transfo

14、rmer substation of a Nanjing University”. It is mainly about the design of the first and the secondary circuit of the transformer substation.</p><p>　　The transformer substation of a Nanjing University obtai

15、ns power from two 110KV over-head lines. Satisfied this university power supply reliable request .The local load in the substation is 10KV.</p><p>　　According the technique to compare with the economy, adopt

16、 the following scheme now:</p><p>　　There are two two-winding transformers in the substation. Voltage grade adopt 110KV and 10.5KV.</p><p>　　For 110KV main electrical connections shall adopt ins

17、ide bridge connection.</p><p>　　For 10KV main electrical connections employ single sectionalized bus.</p><p>　　Auxiliary power system get power form the 10KV sectionalized bus.</p><p&

18、gt;　　Key Words:</p><p>　　Substation, Main transformer, Load calculation, Short circuit calculation</p><p>　　The equipments choose the type,relay protection and the secondary circuit緒 論</p>

19、<p>　　電力是國民經濟發(fā)展的基礎，而變電站在電力行業(yè)中又占據著及其重要的作用與地位。變電站的良好運行不僅可以促進工農業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，也是百姓安居樂業(yè)和社會穩(wěn)定的重要保障。</p><p>　　變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網聯(lián)系起來。 變電站起變換電壓作用的設備是變壓器，除此之外，變電站的設備還有開閉電路的開關設備，匯集

20、電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護裝置和防雷保護裝置、調度通信裝置等，有的變電站還有無功補償設備。在企業(yè)生產中，需要穩(wěn)定、可靠的供電系統(tǒng)來保證生產過程的不間斷，從而保障生產的安全性、經濟性。變電站就是通過電力變換，提高供電可靠性達到上述目的，因此變電站在現代企業(yè)中有著至關重要的作用。</p><p>　　本畢業(yè)設計的內容主要的研究方向為110kv/10kv變電站的電氣一、二次部分的設計。該變電所由南京

21、市某220 kV變電站出2回110kV線路供電，形成雙回路同時供電方式，滿足該大學供電可靠性的要求。設計范圍包括:變電站圍墻范圍內的110kV及10kV配電裝置，主變壓器，10KV電容器，自補裝置，站用交直流電系統(tǒng)，控制保護，防雷接地等一、二次部分。</p><p>　　目前110KV及以下變電所的設計在國內已經非常普遍。其采用的方案、技術以及電氣設備的選擇都已十分成熟。故本次畢業(yè)設計也采用當前比較常見的方案。這

22、些方案從國內長期的運行情況來看都是經得起實踐考驗的。在當今社會中，隨著生產水平的提高，電氣設備也在不斷更新?lián)Q代。如今的110kV變電所常用的電氣設備也相應有了很大進步。比如變壓器S11，采用了更加先進的材料與技術降低了能量在變壓器上的損耗，使其更加節(jié)能；110kV斷路器采用SF6氣體，這種惰性氣體能夠更安全有效的滅斷高強度電??；10kV斷路器采用真空組合開關柜，安裝維護方便，集成度高，大大縮小了占地面積等等諸如此類一系列高新技術的電氣設

23、備。</p><p>　　在變電自動化領域中，智能化電氣的發(fā)展，特別是智能開關，光電式互感器的機電一體化設備的出現，變電站自動化技術進入了數字化階段。隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次運行設備在現狀檢測、變電站運行操作培訓仿真的技術日趨成熟，高速計算機網絡在實時系統(tǒng)中的運用，全智能化的變電站自動化技術出現。智能化的一次設備，網絡化的二次設備，自動化的運行管理系統(tǒng)，變電站接線方案趨于簡單，大量采用新的電氣一

24、次設備，變電站采用綜合自動化管理，110kV系統(tǒng)日趨采樣無人值守，這使得變電站用地面積大大減少。</p><p>　　該變電所的電源由兩路進線提供，所供給的負荷均為二類負荷，故考慮設置兩臺變壓器，高壓側采用內橋接線，低壓側則采用單母分段接線。這樣，不但可靠性高，而且運行方式也非常靈活，也便于將來負荷的發(fā)展。</p><p>　　首先由提供的負荷資料和對供電可靠性的要求來計算負荷，以確定變壓

25、器的型號和負荷側電力無功補償的容量。再確定短路電流計算點來計算短路電流，由正常的負荷電流和短路電流共同來選擇、校驗一次回路中的主要電氣設備，如斷路器、隔離開關、電流互感器等。并考慮變電所的防雷和接地保護，設計二次部分的繼電保護裝置和必要的自動裝置以及一次回路斷路器控制回路設計事故和預告信號回路。</p><p>　　當前，變電站正朝著高度智能化和值班無人化的方向發(fā)展，其技術已涉及、涵蓋和應用了電能、電氣設備、自動

26、控制、計算機、網絡、通信等技術，在現代國民經濟中將會扮演越來越重要的作用。</p><p><b>　　1 畢業(yè)設計任務書</b></p><p><b>　　1.1 原始資料</b></p><p><b>　　1.1.1 電源</b></p><p>　　由南京市某220

27、kV變電站出2回110kV線路供南京某大學110 kV變電站用電，形成雙回路同時供電方式，滿足該大學供電可靠性的要求。</p><p>　　110 kV線路分成架空線和電纜2部分，其中架空線長3公里, 電纜長0.5公里,系統(tǒng)短路容量為S’’kmax=5680MVA,S’’kmin=2784MVA。</p><p>　　1.1.2 設計范圍</p><p>　　變電站

28、圍墻范圍內的110kV及10kV配電裝置，主變壓器，10KV電容器，自補裝置，站用交直流電系統(tǒng)，控制保護，防雷接地等一、二次部分。</p><p>　　1.1.3 負荷資料</p><p>　　該變電站的負荷資料見下表所示:</p><p><b>　　表1-1 負荷資料</b></p><p>　　1.2 原始資料分析

29、</p><p>　　1.2.1 所址選擇</p><p>　　首先考慮變電所所址的標高，歷史上有無被洪水浸淹歷史；進出線走廊應便于架空線路的引入和引出，盡量少占地并考慮發(fā)展余地；其次列出變電所所在地的氣象條件：年均最高、最低氣溫、最大風速、覆冰厚度、地震強度、年平均雷暴日、污穢等級，把這些作為設計的技術條件。</p><p>　　1.2.2 地理位置及地理條件的簡

30、述</p><p>　　變電所位于南京某大學， 地勢平坦，交通便利，空氣污染輕微，區(qū)平均海拔10米，最高氣溫40℃，最低氣溫-8℃，年平均氣溫16℃，最熱月平均最高氣溫28.1℃，土壤溫度25℃。</p><p>　　2 電力負荷的分級與計算</p><p>　　2.1 負荷分級與供電要求</p><p><b>　　2.1.1

31、負荷</b></p><p>　　電力負荷又稱為電力負載，指耗用電能的用電設備或用戶。各類負荷的運行特點跟重要性都不一樣，對供電的可靠性與電能質量的要求也不一樣。</p><p>　　2.1.2 負荷分級</p><p>　　(1) 一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經濟損失者屬于一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立

32、電源供電。</p><p>　　(2) 二級負荷：中斷供電將造成設計局部破壞或生產流程紊亂，且較長時間才能修復或大量產品報廢，重要產品大量減產，屬于二級負荷。二級負荷應由兩回線供電。但當兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。</p><p>　　(3) 三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。</p

33、><p>　　根據負荷的性質和表1-1負荷資料的內容可知，本變電站所供給的負荷為二、三級負荷。</p><p>　　2.2 電力負荷計算</p><p>　　2.2.1 負荷計算的目的和意義</p><p>　　供配電系統(tǒng)要能可靠地運行，其中的各個原件都必須選擇得當，除了要滿足額定電壓和頻率外，最為重要的是能滿足負荷電流的要求。因此必須對系統(tǒng)中的

34、各個負荷進行計算。負荷計算主要是確定計算負荷。負荷計算的目的除了向電力部門申請用電外，最重要的是作為選擇和校驗電氣設備的依據。</p><p>　　根據計算負荷選擇導體及電氣設備，則在實際運行中的最高溫升不會超過其允許值。由此可見，正確確定計算負荷意義重大，是供電設計的前提，也是實現供電系統(tǒng)安全、經濟運行的必要手段。</p><p>　　2.2.2 負荷計算：</p><

35、;p>　?。?）主教學樓1： Pca=1360kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1360×0.75=1020(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1360/0.8=1700(kVA)</p><p>　?。?）主教學樓2：Pca=1200 kW, cos=0.8, t

36、an=0.75，因此</p><p>　　Qca= Pca tan=1200×0.75=900(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.8=1500(kVA)</p><p>　?。?）主教學樓8：Pca=800 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca= Pca

37、 tan=800×0.75=600(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=800/0.8=1000(kVA)</p><p>　?。?）圖書館：Pca=1200 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1200×0.75=90(kvar)</p><p

38、>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.8=1500(kVA)</p><p>　?。?）基礎實驗樓1：Pca=1300 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1300×0.75=975(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1300/0.8=1625(kVA)&l

39、t;/p><p>　?。?）基礎實驗樓2：Pca=1200 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1200×0.75=900(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.8=1500(kVA)</p><p>　　（7）專業(yè)課實驗樓：Pca=1600

40、kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1600×0.75=1200(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1600/0.8=2000(kVA)</p><p>　?。?）行政樓國際交流中心： Pca=1320kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p>

41、<p>　　Qca=Pca tan=1320×0.75=990(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1320/0.8=1650(kVA)</p><p>　?。?）學院樓1：Pca=800 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca= Pca tan=800×0.75=600(k

42、var)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=800/0.8=1000(kVA)</p><p>　?。?0）學院樓2：Pca=1600 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca= Pca tan=1600×0.75=1200(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos

43、=1600/0.8=2000(kVA)</p><p>　?。?1）學院樓3：Pca=800 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=800×0.75=600(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=800/0.8=1000(kVA)</p><p>　?。?

44、2）學院樓4：Pca=800 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=800×0.75=600(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=800/0.8=1000(kVA)</p><p>　?。?3）學院樓5：Pca=1200 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此<

45、/p><p>　　Qca=Pca tan=1200×0.75=900(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.8=1500(kVA)</p><p>　?。?4）食堂：Pca=1100 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1100×0.

46、75=825(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1100/0.8=1375(kVA)</p><p>　?。?5）體育館：Pca=1440 kW, cos=0.8, tan=0.75，因此</p><p>　　Qca= Pca tan=1440×0.75=1080(kvar)</p><p>　　Sca=

47、Pca/ cos=1440/0.8=1800(kVA)</p><p>　　（16）學生公寓1區(qū)：Pca=1200 kW, cos=0.85, tan=0.62，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1200×0.62=744(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.85=1411.76(kVA)</p&

48、gt;<p>　?。?7）學生公寓2區(qū)：Pca=1200 kW, cos=0.85, tan=0.62，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1200×0.62=744(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.85=1411.76(kVA)</p><p>　?。?8）學生公寓3區(qū)：Pca=120

49、0 kW, cos=0.85, tan=0.62，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1200×0.62=744(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.85=1411.76(kVA)</p><p>　　（19）學生公寓4區(qū)：Pca=1200 kW, cos=0.85, tan=0.62，因此</p&

50、gt;<p>　　Qca=Pca tan=1200×0.62=744(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.85=1411.76(kVA)</p><p>　?。?0）學生公寓5區(qū)：Pca=1200 kW, cos=0.85, tan=0.62，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1200&#

51、215;0.62=744(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.85=1411.76(kVA)</p><p>　　（21）學生公寓6區(qū)：Pca=1200 kW, cos=0.85, tan=0.62，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=1200×0.62=744(kvar)</p><

52、p>　　Sca= Pca/ cos=1200/0.85=1411.76(kVA）</p><p>　?。?2）教師公寓區(qū)：Pca=6400 kW, cos=0.85, tan=0.62，因此</p><p>　　Qca=Pca tan=6400×0.62=3968(kvar)</p><p>　　Sca= Pca/ cos=6400/0.85=752

53、9.41(kVA)</p><p>　　取同時系數KΣ=0.85。因此，總的計算負荷為</p><p>　　Pca()=KΣPca=0.85×31320=26622(kW)</p><p>　　Qca()=KΣQca=0.85×21722=18463.7(kvar)</p><p>　　Sca()===32398.13(k

54、VA)</p><p>　　2.3 主變壓器選擇</p><p>　　2.3.1 主變臺數的確定：</p><p>　　為了滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對有大量一、二級負荷的變電所宜采用兩臺變壓器，以便當一臺檢修或故障時，另一臺能對一、二級負荷繼續(xù)供電 ；對季節(jié)負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經濟運行方式的變電所，也應考慮采用兩臺變壓器；在確定主變臺數時，應適當

55、考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余地?？紤]實際情況本次變電所設計采用兩臺相同容量的變壓器。</p><p>　　2.3.2 主變容量的選擇原則：</p><p>　　根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮到當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量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；對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器

56、容量應能保證全部負荷的70％-80％。此變電所是一般性變電所。</p><p>　　有以上規(guī)程可知，此變電所單臺主變的容量為：</p><p>　　ST≥0.7 Sca=0.7× Sca()=0.7×32398.13=22678.69(kVA)</p><p>　　所以應選容量為25000KVA的主變壓器。</p><p>

57、;　　2.3.3 主變相數選擇：</p><p>　　主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素；當不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應采用三相變壓器。</p><p>　　社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸等等已不成問題，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應采用三相變壓器。</p><p&g

58、t;　　2.3.4 主變繞組接線方式</p><p>　　變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有y和△，高、低側繞組如何要根據具體情況來確定。</p><p>　　我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0連接；35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用△連接。</p><p>　　有以上知，此變電站110KV側采用Y

59、0接線，其中中性點采用直接地方式；10KV側采用△接線。</p><p>　　2.3.5 主變壓器選型</p><p>　　因此，選擇兩臺SFZ11-25000/110系列低損耗、低噪聲、風冷式三相雙繞組有載調壓電力變壓器。其主要參數見表2-1</p><p><b>　　表2-1變壓器參數</b></p><p>　　

60、2.3.6 變壓器的功率損耗</p><p>　　變壓器的功率損耗包括有功功率損耗PT和無功功率損耗QT。</p><p>　?。?）變壓器在計算負荷Sca下的有功功率損耗PT為：</p><p>　　PT=P0+PK=21.2+110.7=207.11(kW)</p><p>　　式中 Sca—— 變壓器低壓側的計算負荷，kVA；</

61、p><p>　　SNT —— 變壓器額定容量，kVA；</p><p>　　P0—— 變壓器空載有功損耗，kW；</p><p>　　Pk—— 變壓器有功短路損耗，kW。</p><p>　?。?）變壓器在計算負荷Sca下的無功功率損耗QT為：</p><p>　　QT=SNT </p>

62、<p><b>　　=25000×</b></p><p>　　=4523.48(kvar)</p><p>　　式中 I0%——變壓器空載電流的百分值；</p><p>　　Uk%——變壓器阻抗電壓的百分值。</p><p><b>　　2.4無功功率補償</b></

63、p><p>　　2.4.1 功率因數的計算</p><p>　　(1) 瞬時功率因數</p><p>　　瞬時功率因數可由功率因數表或相位表直接讀出，或由功率表、電流表和電壓表的讀數按下式求出：</p><p>　　cos= (1-4)</p><p>　　(2) 均

64、權功率因數</p><p>　　均權功率因數是指某一規(guī)定時間內功率因數的平均值。其計算公式如下：</p><p>　　coswm= (1-5) </p><p>　　式中 Wp——某一時間內消耗的有功電能 (kWh)，由有功電度表讀出；</p><p>　　Wq——某一時間內消耗的無功電能 (k

65、var h)，由無功電度表讀出 。</p><p>　　我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費，就規(guī)定要按月平均功率因數來調整。對于正在進行設計的工業(yè)企業(yè)可按下述公式計算：</p><p>　　cosav= = (1-6)</p><p>　　式中 ——平均有功負荷系數，一般取0.75；</p><p>　　——平

66、均無功負荷系數，一般取0.8。</p><p>　　(3) 最大負荷時的功率因數</p><p>　　最大負荷時的功率因數是指在年最大負荷（即計算負荷）時的功率因數。</p><p>　　cosca== (1-7)</p><p>　　2.4.2 功率因數對供電系統(tǒng)的影響</p><p

67、>　　工礦企業(yè)的用電設備多為感性負荷，除由電源取用有功功率之外，還有大量無功功率由電源到負荷往返交換，導致功率因數降低。在輸送的有功功率維持不變的情況下，功率因數降低，無功功率將增大，從而造成下述不利影響：</p><p>　?。?）引起線路電流增大，使設備和線路的功率損耗和電能損耗急劇增加。</p><p>　　（2）電流增大，使得系統(tǒng)中電氣元件的容量增大，測量儀表等規(guī)格尺寸增大，

68、從而增大了投資費用。</p><p>　?。?）線路電壓損失增大，影響負荷端的電壓質量。</p><p>　?。?）使電力系統(tǒng)內的電氣設備容量不能充分利用。</p><p>　　2.4.3 功率因數的改善</p><p>　　1.提高自然功率因數</p><p>　　降低各用電設備所需的無功功率以改善其功率因數，主要由

69、以下幾種措施：</p><p>　?、僬_選用異步電動機的型號和容量，使其接近滿載運行。</p><p>　　②更換輕負荷感應電動機或者改變輕負荷電動機的接線。</p><p>　　③電力變壓器不宜輕載運行，一般在60%以上運行時才較經濟。</p><p>　?、芎侠戆才藕驼{整工藝流程，改善設備的運行狀況，使用無電壓運行的電磁開關。</

70、p><p>　　2.人工補償無功功率</p><p>　　當采用提高自然功率因數的方法后，功率因數仍達不到所要求的數值時，需采用人工補償，主要有以下三種方法：</p><p>　?、俨捎猛诫妱訖C補償。</p><p>　　②采用移向電容器補償。這是目前工業(yè)企業(yè)內廣泛應用的一種補償裝置。</p><p>　?、蹌討B(tài)無功功率

71、補償。</p><p>　　2.4.4 無功補償計算</p><p>　　本變電站采用并聯(lián)靜電電容器來補償。電力電容器的補償容量可由下式來確定：</p><p>　　Qc=Pav(tan1－tan2)=Pca (tan1－tan2) (1-8)</p><p>　　式中 tan1，tan2——補償前后平均功率因數角的正

72、切值。</p><p>　　由公式(1-6)可知，該化工廠的平均功率因數cosav為：</p><p>　　cosav= ===0.804</p><p>　　根據規(guī)定，應將平均功率因數提高到0.9，則有：</p><p>　　tan1= tan(arccos0.804)=0.740</p><p>　　tan2= t

73、an(arccos0.9)=0.4843</p><p>　　Qc=Pca (tan1－tan2)=0.75×26622×(0.740－0.4843.)=5111.424(kvar)</p><p>　　選用TBB10—3000/100—AK型高壓并聯(lián)電容器柜。主變低壓側每段母線上設置兩組此型號的電容器柜，則實際補償的無功容量為6000 kvar。所以補償后實際平均功率

74、因數為：</p><p><b>　　cosav= =</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=0.915>0.9，符合要求</p><p>　　經校驗，選用此電容器柜合乎要求。</p><p>　　3 供配電系統(tǒng)設計</p>

75、<p>　　3.1電氣主接線設計</p><p>　　變電所的電氣主接線（Main Electrical Connection）是由電力變壓器、各種開關電器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜等各種電氣設備及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的重要組成部分</p><p>　　3.1.1 主接線的要求</p><p>　?。?）安全性。必須保

76、證在任何可能的運行方式及檢修狀態(tài)下運行人員和設備的安全。</p><p>　?。?）可靠性。能滿足各級用電負荷供電可靠性的要求。</p><p>　?。?）靈活性。在安全、可靠的前提下，力求接線簡單、運行靈活，能滿足各種可能的運行方式的要求。</p><p>　?。?）經濟型。在滿足以上要求的情況下，力求最少的一次投資和最低的年運行費用。</p>&l

77、t;p>　　3.1.2 主接線的形式</p><p>　　圖3-1 圖3-2 單母線接線 圖3-3單母線分段接線</p><p>　　線-變組接線 </p><p>　　圖3-4內橋式接線 圖3-5外橋式接線</p><p>　　變電所的主接線可以分為有匯流母線

78、的主接線和無匯流母線的主接線兩大類。有匯流母線的主接線又可分為單母線接線和雙母線接線；無匯流母線的主接線又可分為單元接線、橋式接線和多角接線。</p><p>　　變電所的主接線形式有多種，其中常見的有：</p><p>　?。?）線路-變壓器組接線</p><p>　　適用于只有一回進線和一回出線，變電所裝設單臺變壓器的場合。見圖3-1。</p>&

79、lt;p><b>　?。?）單母線接線</b></p><p>　　所有電源和引出線回路都連接于同一匯流母線上。見圖3-2。</p><p>　?。?）單母線分段接線</p><p>　　母線分段后，對于重要的用戶可由分別接于兩段母線上的兩條出線同時供電。在正常情況下，一般采用分列運行方式，即正常時分段斷路器QF3是斷開的，在QF3上裝有

80、備用電源自動投入裝置，當任一電源失電后，QF3自動接通，保證全部線路繼續(xù)供電。見圖3-3。</p><p><b>　?。?）橋式接線</b></p><p>　　當只有兩臺變壓器和兩條線路時，可采用橋式接線。廣泛使用于及以下的變電所中，具有兩路電源的工廠企業(yè)變電所也普遍采用，還可以作為建設初期的過度接線。按橋斷路器的位置可分為：</p><p&g

81、t;　?、賰葮蚴浇泳€。橋斷路器在進線斷路器的內側（即變壓器側）。適用于進線線路較長，負荷比較平穩(wěn)，變壓器不需經常投切的場合。見圖3-4。</p><p>　?、谕鈽蚴浇泳€。橋斷路器在進線斷路器的外側（即進線側）。適用于進線線路較短，負荷變化較大，變壓器需要經常切換或電網有穿越功率經過的的場合。見圖3-5。</p><p>　　3.1.3 主接線方案的確定</p><p&

82、gt;<b>　　圖3-6主接線圖</b></p><p><b>　　（1）方案比較</b></p><p>　　以上介紹的常見的幾種主接線形式其技術比較見表3-1。</p><p><b>　?。?）方案確定</b></p><p>　　從表中各種主接線形式的優(yōu)缺點比較及其

83、適用場合，并考慮到該變電所有兩回進線，進線輸電距離較長，負荷又較平穩(wěn)，變壓器正常運行時無需經常投切，故110KV側采用內橋接線方式。</p><p>　　本所10KV出線共16回線路，對于10KV系統(tǒng)，當出線回路數在6回及以上時，宜采用單母線分段接線。本變電所10KV負荷均為一、二級負荷且兩邊對稱，每一負荷均可由兩段不同母線同時供電。這樣即保證了供電的可靠性，又便于將來擴建。故10KV側采用單母分段接線方式。&l

84、t;/p><p><b>　?。?）電氣主接線圖</b></p><p>　　通過以上的分析可以畫出本變電所的電氣主接線圖。見圖3-6所示。</p><p>　　表3-1主接線方案比較</p><p>　　3.2導線和電纜的選擇</p><p>　　導線和電纜的選擇是供配電系統(tǒng)設計的主要內容之一。導線

85、和電纜是輸送及分配電能的主要元件，且需要消耗大量有色金屬，因此在選擇時，既要保證供電系統(tǒng)的安全、可靠，又要充分利用導線和電纜的負載能力，節(jié)約有色金屬消耗量，節(jié)省投資。</p><p>　　3.2.1 導線和電纜截面選擇的方法</p><p>　　導線和電纜截面的選擇要求必須滿足安全、可靠的條件，其選擇方法如下：</p><p>　?。?）按允許載流量選擇導線和電纜的

86、截面</p><p>　　在導線和電纜通過正常最大負荷電流（即計算電流）時，導線發(fā)熱不應超過正常運行時的最高允許溫度，以防止因過熱而引起導線絕緣損壞或加速老化。</p><p>　　所選導體截面對應的允許載流量Ial不應小于通過導體的計算電流Ica，即：</p><p>　　Ial≥Ica (3-1)&

87、lt;/p><p>　　Ial= (3-2)</p><p>　　式中 Ial、I’al分別為經修正以后的導體實際允許電流值和表中查得的未修正的允許電流；</p><p>　　Kt——溫度修正系數，見公式3-3；</p><p>　　Kp——并排修正系數，可參見附錄表5；</p>&l

88、t;p>　　Ktr——土壤熱阻修正系數，可參見附錄表4。</p><p>　　資料中所查得的導體允許載流量一般是對應于環(huán)境溫度為25℃的允許載流量，若環(huán)境溫度不等于25℃，允許載流量應乘以溫度修正系數Kt。</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　式中 ——導體長期允許溫度，℃；</p><

89、p>　　——實際環(huán)境溫度，℃。</p><p>　?。?）按經濟電流密度選擇導線和電纜截面</p><p>　　經濟電流密度是年運行費用最小的電流密度，按此選擇時可減少電網投資和年運行費用。</p><p>　　對電壓在35kV及以上的高壓線路及35kV以下但距離長、電流大的線路，宜按經濟電流密度選擇。對工廠內的10kV及以下線路，通常不按此原則選擇。<

90、/p><p><b>　　其計算公式為：</b></p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　式中 Sec——導線經濟截面，mm2；</p><p>　　Ica——線路計算電流，A；</p><p>　　Jec——經濟電流密度,A/mm2。見表3-2所示。

91、</p><p>　　表3-2經濟電流密度Jec值</p><p>　　（3）按允許電壓損失選擇截面</p><p>　　導體在通過正常最大負荷電流時，產生的電壓損失應低于正常運行時允許的電壓損失以保證供電質量。其計算公式為：</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　式

92、中UN的單位是kV，的單位是V，P的單位為kW，Q的單位為kvar。</p><p>　?。?）按機械強度選擇截面</p><p>　　為保證架空線路在運行中有足夠的機械強度，要求導線截面不能太細。如果截面太細，其機械強度太小，則有可能會發(fā)生斷裂。</p><p>　　各種線路、不同材料的導線，其最小機械強度的允許截面值見附表。</p><p&g

93、t;　　需要特別注意的是，由于電纜一般埋地敷設，因而不必校驗機械強度，但必須校驗短路熱穩(wěn)定性。</p><p>　　60kV及以上的電力線路要進行電暈校驗。</p><p>　　實際工程設計中，常常根據不同線路的特點采用不同的方法來選擇導體截面，見表3-3所示。</p><p>　　表3-3 電力線路截面的選擇和校驗項目</p><p>　　

94、3.2.2 110kV進線導線的選擇</p><p>　　對于35kV及以上的高壓線路，一般按照經濟電流密度來選擇，然后再進行校驗。</p><p><b>　?。?）選擇經濟截面</b></p><p>　　進線線路上的計算電流為：</p><p>　　Ica===152.71(A)</p><p&

95、gt;　　由年最大負荷利用小時數Tmax≥5000h,查表2-2得經濟電流密度Jec=0.9A/mm2，所以</p><p>　　Sec===169.68(mm2)</p><p>　　查附表1選標準截面240 mm2，即LJ-240。</p><p>　?。?）校驗允許載流量</p><p>　　查表3-4，LJ-240型鋁絞線在室外環(huán)境溫

96、度為40℃時，其允許的載流量為</p><p>　　=500A＞152.71A</p><p>　　可見滿足允許載流量的要求。</p><p>　　表3-4 LJ型鋁絞線的主要技術數據</p><p><b>　?。?）校驗機械強度</b></p><p>　　查表3-5，知35kV及以上架空鋁

97、絞線的最小允許截面為35 mm2，符合要求。</p><p>　　表3-5 架空裸導線的最小截面</p><p>　?。?）校驗允許電壓損失</p><p>　　取線間幾何均距為1000mm。分列運行，每條線路帶一臺變壓器。</p><p>　　=0.33＜5 符合要求</p><p>　　由于進線線路較短，電壓

98、損失很小，可以忽略不計。</p><p><b>　　（5）按電暈校驗 </b></p><p>　　所選的LJ-240大于LJ-70，符合要求。</p><p>　　3.2.3 110kV電纜線路的選擇</p><p>　　由于銅芯電纜相比鋁芯電纜有載流量大、電壓和電能損失低、發(fā)熱量低、抗氧化能力強、施工方便等諸多優(yōu)點

99、，且適用于易爆、腐蝕嚴重的場所，所以考慮選用交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜。</p><p><b>　　（1）選擇經濟截面</b></p><p>　　進線線路上的計算電流為：</p><p>　　Ica===152.71(A)</p><p>　　經濟電流密度Jec=2.0A/mm2，所以</p><

100、p>　　Sec===76.355(mm2)</p><p>　　查表，選標準截面240 mm2，即YJV-240。</p><p>　?。?）校驗允許載流量</p><p>　　允許的載流量為 =510A＞152.71A</p><p>　　可見滿足允許載流量的要求。</p><p><b&g

101、t;　?。?）校驗機械強度</b></p><p>　　一般埋地敷設，不必校驗機械強度。</p><p><b>　　熱穩(wěn)定性校驗</b></p><p>　?。?）校驗允許電壓損失</p><p>　　取線間幾何均距為1000mm。分列運行，每條線路帶一臺變壓器。</p><p>　

102、　=0.025＜5 符合要求</p><p>　　由于進線線路較短，電壓損失很小，可以忽略不計。</p><p>　　3.3 短路電流的計算</p><p>　　3.3.1 短路電流概述</p><p>　　短路是指電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。</p><p>　　(1)產生短路的

103、原因</p><p>　　主要有電氣絕緣損壞、運行人員的誤操作、鳥獸跨接在裸露的導體上、氣象條件惡化等因素</p><p><b>　　(2)短路的類型</b></p><p>　　在三相交流系統(tǒng)中，短路的基本類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。其中三相短路也稱為對稱短路，其余三種短路屬于不對稱短路。</p>&

104、lt;p>　　在各種類型的短路中，單相接地短路占大多數，三相短路的機會最少。但三相短路的電流最大，危害最為嚴重。</p><p><b>　　(3)短路的危害</b></p><p>　?、俣搪冯娏鞯臒嵝乖O備急劇發(fā)熱，持續(xù)時間過長會導致設備過熱而損壞。</p><p>　　②短路電流會產生很大的電動力，可能使設備永久變形或嚴重損壞。&

105、lt;/p><p>　?、鄱搪窌斐上到y(tǒng)電壓大幅度下降，嚴重影響用戶的正常工作。</p><p>　?、芏搪穱乐貢r可能使系統(tǒng)運行失去穩(wěn)定，造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰，引起大面積停電。</p><p>　?、莶粚ΨQ短路產生的不平衡磁場，會對附近的通訊系統(tǒng)及弱電設備產生電磁干擾，影響其正常工作。</p><p>　　(4)短路電流計算的目的</p&

106、gt;<p>　　短路電流計算是供配電系統(tǒng)設計與運行的基礎，其主要意義在于：</p><p>　　①選擇和校驗各種電氣設備。</p><p>　?、诶^電保護整定，合理配置繼電保護和自動裝置。</p><p>　?、墼O計方案的比較，作為選擇和評價電氣主接線方案的依據。</p><p>　?、苡嬎愣搪穼﹄妷悍€(wěn)定的影響。</p&

107、gt;<p>　　3.3.2 短路回路各元件阻抗計算</p><p>　　本變電站系統(tǒng)圖可簡化如圖所示。</p><p>　　圖3-7 計算電路圖</p><p>　　設,，則有各元件的電抗表幺值如下：</p><p><b>　?。?）系統(tǒng)</b></p><p>　　當系統(tǒng)在最大

108、運行方式下運行時，系統(tǒng)電抗最小，短路電流最大。</p><p>　　當系統(tǒng)在最小運行方式下運行時，系統(tǒng)電抗最大，短路電流最小。</p><p><b>　　X*S1=</b></p><p><b>　　X*S2</b></p><p><b>　?。?）線路</b></

109、p><p><b>　　X*L1=X0L1</b></p><p>　　X*L2= X0L2</p><p><b>　?。?）變壓器</b></p><p><b>　　X*T =</b></p><p>　　由以上計算可畫出對應的等值電路圖。</p

110、><p>　　圖3-8 等值電路圖</p><p>　　3.3.3 主變高壓側短路電流計算</p><p>　　從上節(jié)的計算可知，當主變的高壓側短路，即圖中K1點發(fā)生短路時，系統(tǒng)至主變高壓側的總電抗為：</p><p>　　X*K1=X*L1+X*L2+X*S1=0.00703+0.00056+0.01761=0.0252</p>

111、<p>　　K1點的基準電流Id為： Id=0.502(kA)</p><p>　　所以，K1點短路時，其短路電流的次暫態(tài)值為：</p><p><b>　　(kA)</b></p><

112、;p><b>　　短路電流沖擊值為：</b></p><p><b>　　(kA)</b></p><p><b>　　次暫態(tài)短路功率為：</b></p><p><b>　　( MVA)</b></p><p>　　3.3.4 主變低壓側短路電流計

113、算</p><p>　　主變低壓側短路，即圖中K2點發(fā)生短路。當系統(tǒng)2的電源進線出現故障，由系統(tǒng)1帶兩臺主變時，此時短路回路的總阻抗最小，短路電流最大。</p><p>　　K2點的基準電流Id為：</p><p>　　Id=5.499(kA)</p><p>　　短路回路的總阻抗為：</p><p>　　X*K2=

114、X*L1+X*L2+X*S1+ X*5/2=0.00703+0.00056+0.01761+0.42/2=0.2352</p><p>　　所以，短路電流的次暫態(tài)值為：</p><p><b>　　(kA)</b></p><p><b>　　短路電流沖擊值為：</b></p><p><b&

115、gt;　　(kA)</b></p><p><b>　　次暫態(tài)短路功率為：</b></p><p><b>　　( MVA)</b></p><p>　　3.4 主要一次設備選型</p><p>　　3.4.1 電氣設備選擇的一般原則</p><p>　　電氣設備

116、的選擇是供配電系統(tǒng)設計的重要內容之一。安全、可靠、經濟、合理是選擇電氣設備的基本要求。正確的選擇電氣設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在進行電氣設備選擇時必須符合國家有關經濟技術政策。技術要先進，經濟要合理，安全要可靠，運行要靈活，而且要符合現場的自然條件要求。所選設備正常時應能可靠工作，短路時應能承受多種短路效應。</p><p>　　電氣設備選擇的一般原則為：按正常工作條件選擇額定電流

117、、額定電壓及型號；按短路情況下校驗開關的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p>　?。?）按正常工作條件選擇電氣設備</p><p>　?、匐姎庠O備的額定電壓UN</p><p>　　電氣設備的額定電壓UN不得低于所接電網的最高運行電壓，即</p><p>　　UN≥

118、 (3-9)</p><p>　?、陔姎庠O備的額定電流IN</p><p>　　電氣設備的額定電流IN不得小于該回路的計算電流Ica，即</p><p>　　IN≥Ica (3-10)</p><p><b>　?、垭姎庠O備的型號</b></p>&

119、lt;p>　　選擇電氣設備時還應考慮設備的安裝地點、環(huán)境及工作條件，合理地選擇設備的類型，如戶內戶外、海拔高度、防腐防爆等。</p><p>　　（2）按短路情況進行校驗</p><p><b>　?、俣搪窡岱€(wěn)定校驗</b></p><p>　　系統(tǒng)發(fā)生短路，短路電流流過電氣設備時，導體或電器各部分溫度不應超過允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件&

120、lt;/p><p>　　≤ (3-11)</p><p>　　式中 ——短路電流的穩(wěn)態(tài)值，kA；</p><p>　　tima——短路電流的假想時間，s；</p><p>　　——設備在t s內允許通過的短時熱穩(wěn)定電流，kA；</p><p>　　t ——設備的熱穩(wěn)定時間，s。

121、</p><p><b>　?、诙搪穭臃€(wěn)定校驗</b></p><p>　　短路電流流過電氣設備時，所產生的電動力不得超過設備的允許應力，即滿足動穩(wěn)定的條件</p><p>　　≤ (3-12)</p><p>　　式中 ——短路電流的沖擊值，kA；</p&g

122、t;<p>　　——設備允許通過的極限電流峰值，kA。</p><p>　　③開關設備斷流能力校驗</p><p>　　對要求能開斷電流的開關設備，如斷路器、熔斷器等，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即</p><p>　　IOFF≥I3kmax</p><p>　　或