第一章 负荷计算及无功功率补偿.docx

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第一章负荷计算及无功功率补偿

引言

电力，是现代工业生产的主要能源和动力，是人类现代文明的物质技术基础。

没有电力，就没有工业现代化，就没有整个国民经济的现代化。

现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。

因此电力工业被誉为国民经济的“先行官”。

工业生产只有电气化以后才能大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程的自动化。

人类社会生活也只有电气化以后，才能确保正常的社会秩序和必需的生活质量。

但是，如果电力供应突然中断，则将对企业生产和社会生活造成严重的后果，不知会打乱生产和生活秩序，有时甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故。

因此做好供配电工作，对于保证企业生产和社会生活的正常进行和实现整个国民经济的现代化具有十分重要的意义。

随着电力电网事业的发展，全国联网的格局已基本形成。

科技水平得到提高，电力环境保护得以加强，使中国电力工业的科技水平与世界先进水平日渐接近。

电力管理水平和服务水平不断得到提高，电力发展的战略规划管理、生产运行管理、电力市场营销管理以及电力企业信息管理水平、优质服务水平等普遍得到提高。

进一步扩大了对外开放，积极实施国际化战略。

本次毕业设计的目的是通过变电站设计，综合运用所学知识，贯彻执行我国电力工业有关方针政策，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为今后的实际工作奠定坚实的基础。

通过本次设计，锻炼了自己的综合能力。

培养了自己查找、阅读资料，以及分析和运用这些资料解决实际问题的能力，并且培养了自己绘图、计算、编写工程报告等技巧。

第一章变电所主接线方案的设计

一、概论

变电所的接线图,按其功能可分两种：

一种是表示变电所的电能输送和分配路线的接线图，又称主接线图，或称主电路图或一次电路图。

另一种是表示用来控制、指示、测量和保护主接线及其设备运行的接线图，又称二次接线图，或称二次回路图。

二、主接线的一般要求

1、35kv变电所的主接线应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、适应远方控制、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。

2、35kv变电所主接线一般有分段单母线、单母线、外桥、内桥、线路变压器组几种形式。

35kv变电所装有两台主变压器时，10kv侧宜采用分段单母线接线。

3、10kv配电所的主接线宜采用单母线或分段单母线；当供电连续性要求很高，不允许停电检修断路器或母线时，可采用双母线或分段单母线加旁路的接线。

4、低压母线采用单母线或分段母线，一般分列运行。

5、每段高压母线上应装设一组电压互感器。

如需防雷电波侵入及防操作过电压时，还应在每段母线上装设一组避雷器。

6、接在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关。

架空进出线上的避雷器回路中，可不装设隔离开关。

7、有地区电网供电的变配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压及电流互感器或专用电能计量柜。

8、电流互感器应采用专用熔断器保护。

所用变压器宜采用高压熔断器保护。

9、此外还应考虑其安全性、可靠性、灵活性、经济性等。

三、35kv变电所的主接线方案

1、方案一：

一次侧采用内桥式线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线（见附图一）

这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而且处在线路短路器QF11和QF12的内侧，靠近主变压器，因此称为“内桥式接线”。

这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷的企业。

如果一路电源例如线路WL1停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10（其两侧QS先合），即决定线路WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式接线多用于电源进线较长因而发生故障和停电检修的机率较多、而主变压器不需要经常切换的总降压变电所。

2、方案二：

一次侧采用外侨式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线（见附图二）

这种主接线，其一次侧的高压高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为“外侨式接线”。

这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性也较高，也适用一、二级负荷的企业。

但与内桥式接线适用的场合有所不同。

如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10（其两侧QS先合），使两路电源线又恢复运行。

这种外侨式接线适用于电源进线较短而企业负荷变动较大适于经济运行需经常切换主变压器的总降压变电所当第一电源网采用环形接线时，也宜于采用这种外侨式接线，使环形电网的穿越功率不通过进线断路器QF11和QF12，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。

3、方案三：

一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线（见附图三）

这种主接线兼有内桥式和外桥式两种接线运行灵活的有点，但所用高压开关设备较多，投资较大。

可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。

四、35kv主接线方案的分析

1、主接线方案的比较

比

较

方案

案

优点

缺点

主要设备

●方案一

运行灵活性较好、可靠性较高、不需经常切换主变压器

电源进线较长、发生故障和停电检修机率较多

高压断路器、隔离开关、变压器

●方案二

运行灵活性也较好、可靠性也较高、当以变压器停电或检修可是两路进线恢复并列运行

电源进线较短、负荷变动较大、需经常切换主变压器

高压断路器、隔离开关、变压器

●方案三

运行灵活性好、可靠性高、不需经常切换主变压器

高压揩干设备多投资大

高压断路器、隔离开关、变压器

最终方案

通过以上得出哪种方案最佳，（需要陈述）因此选择此方案

2、35KV主接线的确定

（1）、环境条件：

1）当地最热月平均最高温度42°C，最热月平均温度35°C,极端最低温度－10°C，均用架空线。

2）当地海拔小于1000m，雷暴日数36.9日/年；无空气污染。

变电所地处在ρ≤500Ω•m的黄土上。

3）相对湿度：

月平均≤90%，日平均≤95%。

4）风速≤35m/s。

（2）、根据变电所设计依据：

变电所总长为75.6m,宽64.9m,进出线门型架构高为7.3m。

距本变电所7.8和6km各处有一系统变电所，由这两个变电所用35kV双回架空线路向待设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计的变电所高压母线上的短路功率为1000MVA。

本变电所10kV母线到各出线均用10kV架空线路供电，其中＃1出线和＃2出线为Ⅰ类负荷，其余为Ⅱ类及Ⅲ类负荷，Tmax=4000h

（3）、根据环境条件和设计依据，考虑其安全性、可靠性、灵活性等。

该变电所主接线选用方案三：

一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线。

第二章变电所主变压器的选择

一、概述

变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电变压器原理图流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。

变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

其作用时将电力系统中的电力电压升高或降低，以利于电力的合理输送、分配和使用。

二、主变压器的选择

1、变电所主变压器台数的选择原则

（1）、应满足用电负荷对供电可靠性的要求。

对供有大量一、二级负荷的变电所应采用两台主变压器，以便其中一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。

（2）、对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可以采用两台变压器，以便高峰期间两台运行，而低谷负荷期间切除一台，以减少电能损耗。

（3）、一般三级负荷变电所可采用一台变压器。

但是负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或两台以上变压器。

（4）、在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。

2、35kv主变压器的选择

（1）、主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。

（2）、在有一、二级负荷的变电所中，宜装设两台主变压器。

挡在技术经济上比较合理，主变压器的台数也可以多余两台。

（3）、当装有两台及以上主变压器的变电所中，当断开一台时，其余主变压器的容量应保证用户的一、二级负荷，且不应小于60%的全部负荷。

（4）、具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。

三、变电所主变压器容量和台数的选择

1、主变压器容量的要求

（1）、主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。

对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。

（2）、根据变电所所带负荷和电网结构来确定住变压器的容量。

对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%-80%。

（3）、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。

2、主变压器容量的确定

（1）、变电所的负荷计算：

总的有功计算负荷为：

总的无功计算负荷：

10KV出线的视在计算负荷：

（2）、主变压器容量的确定

每台变压器容量应能保证全部负荷的70%-80%，则:

3、主变压器台数的选择

（1）、主变压器台数选择要求

1）、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧也构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。

2）、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。

3）、对于规划只装设两台主变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

（2）、主变压器台数的确定

根据35KV变电所变设计要求待设计变电站分别由7.8km和6km处的系统变电所用35kv双回路架空线供电，以10kv电缆供电。

该变电所的＃1出线和＃2出线为Ⅰ类负荷，其余为Ⅱ类及Ⅲ类负荷。

Ⅰ类负荷要求有很高的供电可靠性，对于该类用户通常应设置两路以上相互独立的电源供电。

主变压器的台数为（型号-------）两台。

4、主变压器绕组数的确定

目前，国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分双绕组式；三绕组式；自耦式以及低压绕组分列式等变压器，待设计变电所有35KV、10KV两个电压等级且是一座降压变电所，所以，我们在设计的时候选用双绕组式变压器。

5、主变压器相数的确定

根据《电力工程电气设计手册》的规定，在330KV及以下的发电厂和变电所，均选用三相变压器。

我们设计的是35KV变电站的设计，因此我们在选用变压器的时候，根据设计手册的规定，所以我们选用三相变压器。

6、主变压器绕组的联接方式的确定

根据《电力工程电气设计手册》的规定，变压器绕组的联接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。

电力系统采用的绕组联接方式只有星型和三角型。

而我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用星型联接；35KV也采用此联接，起中性点多通过消弧线圈接地。

35KV以下电压，变压器绕组都采用三角形联接。

现在，近年来我国采用Dyn11联结。

Dyn11联结比Yyn0联结有以下有点：

（1）Dyn11联结的变压器，对3次及其整数倍次的谐波电流可在其三角形联结的一次绕组内形成环流，从而不致注入高压公共电网里面去。

（2）Dyn11联结的变压器，其零序阻抗较之Yyn0联结的变压器的零序阻抗小得多。

（3）Dyn11联结的变压器的中性线电流允许达到相电流的75%以上，其承受单项不平衡负荷的能力远比Yyn0联结变压器大。

因此，我们设计选用的联结选用Dyn11联结。

第四章变电所位置和型式的选择

一、变电所分类

变电所是各级电压的变电所和配电所的总称，不包括35KV以上变电所时，也可称配电所。

（1）、35KV变电所包括35/10（6）KV变电所和35/0.38KV变电所。

前者对于用电单位来说常称总降压变电所或总变电所，后者又称直降变电所。

（2）、10（6）KV配电所,有些地方又称开闭所。

用户单位内的配电所常带有10（6）KV的变电所。

（3）、10（6）KV变电所指高压侧电压为10（6）KV的变电所所。

在工业企业内又称车间变电所。

另外，还有在钢、电解、铁路等工业企业中有特殊用途的电炉变电所、整流变电所、自动闭塞变电所等。

二、变配电所所址选择

1、变配电所所址选择应根据下列要求综合考虑确定：

（1）、接近负荷中心；

（2）、接近电源侧；

（3）、进出线方便；

（4）、运输设备方便；

（5）、不应设在有剧烈震动或高温的场所；

（6）、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所。

如无法远离，不应设在污染源的主导风向的下侧；

（7）、不应设在厕所、

变电所在满足供电规划的条件下，宜减少电压等级和简化接线。

6.2.2当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用不设断路器或断路器较少的接线。

6.2.3高压侧线路为三回及以下、主变压器为三台及以下的终端变电所，宜采用线路变压器组、桥形或扩大桥形接线。

高压侧线路有系统穿越功率的变电所，宜采用桥形、扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。

6.2.4变电所装有两台及以上主变压器时，6kV～35kV负荷侧宜采用分段单母线。

分段方式宜考虑当其中一台主变压器停运时有利于其他主变压器的负荷分配。

6.2.5主接线回路宜采用断流性能好的无油断路器，市区建筑密集地带和地下变电所可采用气体绝缘全封闭电器；配电装置宜采用易于检修、操作的开关柜，不宜设置旁路设施。

6.2.6电气回路短路电流的计算方法应符合国家标准GB/T15544的有关规定。

当需限制变电所6kV～10kV线路的短路电流时，可采用下列措施之一：

（1）变压器分列运行。

（2）采用高阻抗变压器。

（3）在变压器回路中串接限流电抗器。

6.2.7接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关。

接在变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。

6.3所用电源和直流电源

6.3.1在有两台及以上主变压器的变电所，宜装设两台容量相同可互为备用的所用变压器，每台所用变压器容量按全所计算负荷选择。

两台所用变压器可分别接自主变压器最低电压级不同段母线。

如有可靠的6kV～35kV电源联络线，也可一台接于电源联络线断路器外侧。

以所用电作为交流控制电源的35kV变电所，当只有一回电源进线时，宜在电源进线断路器之前装设一台所用变压器。

对采用直流控制电源的35kV及以上变电所，当只有一回电源进线，并选用自冷式变压器时，可在主变压器最低电压母线上引接一台所用变压器。

6.3.2按规划需装设消弧线圈补偿装置的变电所，如主变压器无引出的中性点时，所用变压器宜采用中心点接地变压器。

户内所用变压器宜采用干式变压器。

6.3.3所用电接线及供电方式：

（1）所用电低压配电宜采用中性点直接接地的TN系统，动力和照明共用的供电方式，额定电压为380V/220V。

（2）所用电低压母线宜采用单母线分段接线，每台所用变压器各接一段母线。

（3）重要所用电负荷采用双回路供电方式时，宜分别接于不同母线段。

6.3.4变电所的直流母线宜采用单母线或分段单母线的接线。

采用分段单母线时，蓄电池应能切换至任一母线段。

6.3.5操作电源宜采用一组110V或220V蓄电池，不设端电池。

蓄电池组宜采用性能可靠、维护量少的蓄电池，如阀控式密封铅酸蓄电池等，冲击负荷较大时亦可采用高倍率蓄电池。

作为充电、浮充电用的整流装置宜合用一套，66kV及以上的变电所可采用两套充电装置或单套具有热备用部件的充电装置。

变电所直流系统宜具有自动调节功能，充电装置宜采用智能化整流电源装置。

6.3.6交流不停电电源宜统一设置。

当变电所设置蓄电池组时，交流不停电电源的直流电源宜由所内蓄电池组供电。

6.3.7由交流电源供电的远方监控设备可由交流不停电电源供电。

通信设备的备用电源可独立设置一组专用蓄电池直供或利用所用蓄电池直流变换方式。

6.3.8蓄电池组的容量，应满足下列要求：

（1）全所事故停电2h的放电容量；

（2）事故放电末期最大冲击负荷的容量。

6.3.9变电所宜设置固定的检修和试验电源，并应设置漏电保护装置。

用集中布置时，宜统一布置在电气二次设备室。

6.4.2电气二次设备室应位于运行管理方便，电缆总长较短的位置，设施应简化、布置应紧凑，面积应满足设备布置和定期巡视维护要求，屏位按变电所规划容量一次建成，并留有增加少量屏位的余地。

屏、柜的布置宜与配电装置间隔排列次序相对应。

6.5二次接线

6.5.1变电所二次接线的设计应符合NDGJ8标准的有关规定，二次接线应根据无人值班变电所的特点予以简化。

6.5.2下列电气一次设备，应能远方控制端控制和所内控制：

（1）6kV～110kV线路、主变压器、母线和电容器的断路器、负荷开关；

（2）主变压器有载调压分接开关；

（3）需要远方控制改变运行方式的主变压器中性点接地隔离开关。

6.5.3所内操作、控制方式可为就地操作、控制和电气二次设备室控制：

（1）下列电气一次设备宜采用就地操作或控制：

1）6kV～35kV屋内配电装置馈线、并联电容器组断路器；

2）6kV～11OkV配电装置的隔离开关；

3）无需远方控制改变运行方式的主变压器中性点接地隔离开关。

（2）下列电气一次设备宜采用就地控制，有困难时亦可在电气二次设备室控制：

1）主变压器各侧断路器；

2）母线分段断路器；

3）35kV～110kV屋外配电装置和110kV屋内配电装置线路断路器。

6.5.4所内控制方式作为远方遥控的备用控制手段，控制电路应为强电直接控制电路。

远方遥控和所内控制操作，两者之间需设操作切换闭锁。

6.5.5变电所不宜设置同步装置。

6.5.6断路器的控制回路应有监视信号。

6.5.7配电装置应装设防止电气误操作闭锁装置。

防止电气误操作闭锁装置优先采用机械闭锁，成套开关柜应采用机械闭锁装置。

闭锁连锁回路的电源，应与继电保护、控制信号回路的电源分开。

6.5.8变电所的主变压器有载分接开关调节、并联电容器组投切、蓄电池组充电、直流母线电压调节宜采用自动控制，变电所的主变压器有载分接开关调节和并联电容器组投切自动装置应具有远动装置的接口。