110kv變電站設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、論文】

資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) [論 文] 題目： 110kv變電站設(shè)計(jì) （一次部分） 摘 要 本文首先根據(jù)任務(wù)書(shū)上所給負(fù)荷的參數(shù)，從安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性等方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV的主接線方案，通過(guò)對(duì)負(fù)荷資料的分析進(jìn)行了負(fù)荷的計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果確定了主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，同時(shí)也確定了站用變壓器的容量及型號(hào)。并且進(jìn)行了無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的選擇，然后，進(jìn)行了短路電流計(jì)算，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，選擇了成套配電裝置并對(duì)配電裝置內(nèi)部高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線等主要電氣設(shè)備進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)。之后對(duì)變電站的防雷保護(hù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。從而完成了110kV變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 變壓器；主接線；短路電流計(jì)算；配電裝置 Abstract Firstly, according to the load on the mission statement of the argument, from the security, economic and reliability considerations, to determine the 110kV, 35kV, 10kV main terminal program to load data through the analysis of the load calculation, according to the load calculation The results identified a number of main transformer, capacity and model, but also to determine the capacity of the station transformers and model. And carried out the calculation of reactive power compensation and reactive power compensation device to select, then, the short-circuit current calculation, based on the maximum continuous operating current and short circuit calculation results, select the voltage power distribution equipment and power distribution unit within the high-voltage circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, bus and other major electrical equipment were selected and verified. After the lightning protection of substations were designed. Thus completing the electrical part of the 110kV substation design. 朗讀 顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音 字典 Key words: transformers；main wiring； short-circuit current calculation；distribution equipment. 目錄 目錄 摘 要………………………………………………………………………………I 引言 …………………………………………………………………………………1 1 電氣主接線設(shè)計(jì)………………………………………………………………2 1.1 電氣主接線的基本知識(shí)……………………………………………2 1.2 電氣主接線的基本要求……………………………………………2 1.3 電氣主接線的設(shè)計(jì)…………………………………………………3 1.3.1 110kv電氣主接線設(shè)計(jì)……………………………………………3 1.3.2 35kv電氣主接線設(shè)計(jì)……………………………………………5 1.3.3 10kv電氣主接線設(shè)計(jì)……………………………………………6 1.4 變電站主接線圖…………………………………………………………6 2 負(fù)荷分析計(jì)算及變壓器選擇……………………………………………7 2.1 負(fù)荷分析………………………………………………………………7 2.2 負(fù)荷計(jì)算………………………………………………………………7 2.2.1 負(fù)荷計(jì)算的目的……………………………………………………7 2.2.2 負(fù)荷計(jì)算的方法……………………………………………………8 2.3 主變臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)的確定…………………………………9 2.3.1 主變臺(tái)數(shù)的確定……………………………………………………9 2.3.2 主變?nèi)萘看_定………………………………………………………9 2.3.3 主變相數(shù)選擇………………………………………………………9 2.3.4 主變繞組數(shù)量………………………………………………………9 2.3.5 主變繞組連接方式………………………………………………10 2.3.6 主變壓器型號(hào)確定………………………………………………10 2.3.7 變壓器負(fù)荷率及系統(tǒng)運(yùn)行方式分析………………………12 2.4 站用變臺(tái)數(shù)、容量和型號(hào)的確定……………………………12 2.4.1 站用變臺(tái)數(shù)的確定………………………………………………12 2.4.2 站用變?nèi)萘康拇_定………………………………………………13 2.4.3 站用變型號(hào)選擇…………………………………………………13 2.5 出線線路導(dǎo)線型號(hào)的選擇………………………………………13 2.5.1 35KV出線側(cè)的導(dǎo)線選擇………………………………………14 2.5.2 10KV出線側(cè)導(dǎo)線選擇…………………………………………15 3 無(wú)功功率補(bǔ)償………………………………………………………………16 3.1 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谋匾浴?6 3.2 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒ā?6 3.3 無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算………………………………………………17 4 短路電流的計(jì)算…………………………………………………………19 4.1 短路電流的危害…………………………………………………19 4.2 短路電流計(jì)算的目的……………………………………………19 4.3 短路電流計(jì)算方法和步驟……………………………………19 4.4 母線處短路電流計(jì)算點(diǎn)的確定………………………………20 4.5 母線處短路電流計(jì)算結(jié)果……………………………………21 4.6 35kv出線處短路電流計(jì)算結(jié)果……………………………26 4.7 10kv出線處短路電流計(jì)算結(jié)果……………………………27 4.8 變壓器零序短路電流計(jì)算結(jié)果……………………………28 5 配電裝置選擇及總平面的設(shè)計(jì)………………………………………29 5.1 配電裝置的概述…………………………………………………29 5.1.1 各種配電裝置的特點(diǎn)…………………………………………30 5.1.2 成套配電裝置的選擇…………………………………………30 5.1.3 配電裝置的型式選擇…………………………………………31 5.1.4 各電壓等級(jí)配電裝置的確定…………………………………31 5.2 配電裝置配置圖……………………………………………………………35 5.3 配電裝置的總平面圖………………………………………………………35 5.4 GIS斷面圖………………………………………………………………35 6 配電裝置內(nèi)部電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)………………………………36 6.1 電氣設(shè)備選擇原則………………………………………………36 6.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般要求……………………………………36 6.1.2電氣設(shè)備選擇的一般原則……………………………………36 6.2斷路器的選擇…………………………………………………37 6.2.1 斷路器形式選擇…………………………………………………37 6.2.2短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)……………………………………37 6.2.3高壓斷路器的選擇結(jié)果與校驗(yàn)………………………………37 6.3 高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇……………………………………………43 6.3.1高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇結(jié)果與校驗(yàn)……………………………43 6.4 互感器的選擇………………………………………………………45 6.4.1 電流互感器的選擇……………………………………………45 6.4.2電流互感器的選擇結(jié)果與校驗(yàn)……………………………46 6.4.3 電壓互感器的選擇……………………………………………50 6.4.4 電壓互感器的選擇結(jié)果……………………………………50 6.5 母線的選擇…………………………………………………………52 6.6 避雷器的選擇…………………………………………………53 7 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………56 結(jié)論 參考文獻(xiàn) 致謝 附錄A 110kv變電站主接線圖 附錄B 110kv變電站配置圖 V 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 引言 附錄C 110kv變電站平面圖 附錄D 110kvGIS斷面圖 引 言 電力工業(yè)是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國(guó)家建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點(diǎn)。電能是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無(wú)形的、不能大能量?jī)?chǔ)存的二次能源。電能的發(fā)、變、輸、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時(shí)保持功率平衡，要滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界電力工業(yè)發(fā)展的規(guī)律，因此，做好電力規(guī)劃、加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)尤為重要。 我國(guó)具有極其豐富的能源，這些優(yōu)越的自然條件為我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，舊中國(guó)的電力工業(yè)落后，無(wú)法將其利用，不過(guò)，新中國(guó)成立以后電力工業(yè)有了很大的發(fā)展，尤其是1978年以后，改革開(kāi)放、發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的正確決策和綜合國(guó)力的提高，使電力工業(yè)取得了突飛猛進(jìn)、舉世矚目的輝煌成就。 但是，隨著近年來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與人民生活用電的急劇增長(zhǎng)，電力工業(yè)的發(fā)展仍不能滿足整個(gè)社會(huì)發(fā)展的需要，另外，由于我國(guó)人口眾多，由此在按人口平均用電方面，迄今不僅仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于一些發(fā)達(dá)國(guó)家，即使在發(fā)展中國(guó)家中，也只處于中等水平，尚不及全世界平均人口用電量的一半，這些都是目前電力行業(yè)所面臨的問(wèn)題，因次，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)和人民生活供給充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)的電能，是電力系統(tǒng)的基本任務(wù)。節(jié)能減排，“一特四大”實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，西電東送，南北互供，發(fā)展聯(lián)合電力系統(tǒng)，是我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展方向，也是一項(xiàng)全局性的龐大系統(tǒng)工程。 要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須加強(qiáng)電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化建設(shè)。然而變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著電能的轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用。因此變電站一次側(cè)的設(shè)計(jì)要滿足安全性，可靠性，穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮主接線的形式，根據(jù)負(fù)荷運(yùn)行情況和環(huán)境因素合理的選擇變電所的位置和變壓器的型號(hào)，這些因素都會(huì)影響變電站電能的轉(zhuǎn)換效率和電能的重新分配速度，因此變電站的研究對(duì)現(xiàn)代電力行業(yè)的發(fā)展有著很大的意義。 展望未來(lái)，我們堅(jiān)信，在新世紀(jì)中，中國(guó)的電力工業(yè)必將持續(xù)、高速地發(fā)展，取得更加輝煌的成就。 1 1 電氣主接線設(shè)計(jì) 1.1 電氣主接線的基本知識(shí) 電氣主接線是發(fā)電廠和變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。 主接線是指由各種開(kāi)關(guān)電器、電力變壓器、母線、電力電纜或?qū)Ь€、移相電容器、避雷器等電氣設(shè)備依一定的次序相連接的接受和分配電能的電路。而用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號(hào)和文字符號(hào)并按照工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱(chēng)為主接線電路圖。 主接線可分為有母線接線和無(wú)母線接線兩類(lèi)。有母線接線分為單母線接線和雙母線接線；無(wú)母線接線分為單元式接線、橋式接線和多角形接線。 主接線的選擇直接影響到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性，并對(duì)電器選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各方面的因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后方可確定。 1.2 電氣主接線的基本要求 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的、嚴(yán)密的整體。各類(lèi)發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。 （1）運(yùn)行的可靠 斷路器檢修時(shí)是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時(shí)，停電數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。 （2）具有一定的靈活性 主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全。 （3）操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過(guò)于簡(jiǎn)單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。 （4）經(jīng)濟(jì)上合理 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 （5）應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性 由于我國(guó)工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時(shí)還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。 1.3 主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中得地位，負(fù)荷性質(zhì)，出線回路數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)，周?chē)h(huán)境及變電站得規(guī)劃容量等條件和具體情況，并滿足供電可靠性，運(yùn)行靈活，操作方便，節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。查35～110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范，具體如下: 第3.2.1條? 變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定。并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。 第3.2.2條??當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。 第3.2.3條??35～110kV線路為兩回及以下時(shí)，宜采用橋 形、線路變壓器組或線路分支接線。超過(guò)兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形、單母線或分段單母線的接線。35～63kV線路為8回及以上時(shí)，亦可采用雙母線接線。 第3.2.4條??在采用單母線、分段單母線或雙母線的35～110kV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)有旁路母線時(shí)，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線。當(dāng)110kV線路為6回及以上，35～63kV線路為8回及以上時(shí)，可裝設(shè)專(zhuān)用的旁路斷路器。主變壓器35～110kV回路中的斷路器，有條件時(shí)亦可接入旁路母線。采用SF6斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。 第3.2.5條?當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，6～10kV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時(shí)，亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)6～35kV配電裝置采用手車(chē)式高壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)，不宜設(shè)置旁路設(shè)施。 1.3.1 110KV電氣主接線設(shè)計(jì) （1）方案選擇 方案Ⅰ：線路－變壓器單元接線（見(jiàn)圖1.1） 方案Ⅱ：內(nèi)橋接線（見(jiàn)圖1.2） 方案Ⅲ：?jiǎn)文妇€接線（見(jiàn)圖1.3） 方案Ⅳ：?jiǎn)文妇€分段接線（見(jiàn)圖1.4） 圖1.1 線路-變壓器單元接線 圖1.2 內(nèi)橋接線 圖1.3 單母線接線 圖1.4單母線分段接線 (2)方案比較見(jiàn)表1.1 表1.1 110KV主接線方案比較 方案 項(xiàng)目 線－變單元接線（方案Ⅰ） 內(nèi)橋接線 （方案Ⅱ） 單母線接線 （方案Ⅲ） 單母線分段接線 （方案Ⅳ） 優(yōu)點(diǎn) 接線簡(jiǎn)單；開(kāi)關(guān)使用量少，節(jié)省投資 接線簡(jiǎn)單、清晰;使用開(kāi)關(guān)量相對(duì)較少;具有一定的可靠性和靈活性 接線簡(jiǎn)單、清晰，操作方便 接線簡(jiǎn)單、清晰，操作方便；可靠性、靈活性較高 缺點(diǎn) 串聯(lián)回路任意設(shè)備故障或檢修，整個(gè)單元停電。可靠性差。 不適用于主變經(jīng)常投切的情況，可擴(kuò)展性差。 可靠性、靈活性差。 開(kāi)關(guān)使用量最多，投資較大;任一斷路器檢修，該回路必須停止工作 經(jīng)過(guò)綜合比較上面四種方案，線－變單元接線，單母線接線可靠性，靈活性較差，內(nèi)橋接線靈活性較差，不利于擴(kuò)建?？紤]到變電站的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，選擇可靠性，靈活性較高的單母線分段接線。 1.3.2 35kV電氣主接線設(shè)計(jì) （1）方案選擇 電壓等級(jí)為35kV～60kV，出線回?cái)?shù)超過(guò)3回時(shí)，可采用單母線接線，也可采用單母線分段接線。為保證線路檢修時(shí)不中斷對(duì)用戶的供電，采用單母線分段接線，可增設(shè)旁路母線。但由于設(shè)置旁路母線的條件所限（35kV～60kV出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時(shí)間短，約為2～3天。）所以，35kV～60kV采用單母分段母線接線時(shí)，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時(shí)可設(shè)置旁路隔離開(kāi)關(guān)。根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案： 方案Ⅰ：?jiǎn)文妇€接線（見(jiàn)圖1.5） 方案Ⅱ：?jiǎn)文妇€分段接線（見(jiàn)圖1.6） 圖1.5 單母線接線 圖1.6 單母分段接線 （2）方案比較見(jiàn)表1.2 表1.2 35kv主接線方案比較 方案 項(xiàng)目 單母線接線 （方案Ⅰ） 單母線分段接線 （方案Ⅱ） 優(yōu)點(diǎn) 接線簡(jiǎn)單、清晰，操作方便 接線簡(jiǎn)單、清晰，操作方便；可靠性、靈活性較高 缺點(diǎn) 可靠性、靈活性差 任一斷路器檢修，該回路必須停止工作 據(jù)上述兩種接線方案的比較，又由于本變電站35KV用戶負(fù)荷較輕無(wú)一級(jí)，二級(jí)負(fù)荷，所以采用可靠性和靈活性較高，經(jīng)濟(jì)較合理的單母線分段接線。 1.3.3 10kV電氣主接線設(shè)計(jì) 6～10kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時(shí)，可采用單母線接線，單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場(chǎng)合。本所10KV出線共6回線路，且變電站10KV用戶負(fù)荷較輕，宜采用單母線分段接線，方案見(jiàn)圖1.7 圖1.7 10kv單母線分段接線 1.4 變電站主接線圖見(jiàn)附錄A所示 62 2 負(fù)荷分析計(jì)算與變壓器選擇 2.1 負(fù)荷分析 2.1.1 本變電站的負(fù)荷資料 表2.1 變電站負(fù)荷資料 電壓等級(jí) 負(fù)荷名稱(chēng) 最大負(fù)荷 (KW) COS 供電方式 回線數(shù) 35KV 劉工線 8000 0.9 架空 1 劉王線 4500 0.83 架空 1 劉丁線 5500 0.92 架空 1 10KV 東大街線 900 0.87 電纜 1 城東線 600 0.95 架空 1 環(huán)城線 1000 0.89 架空 1 郊東線 750 0.93 電纜 1 鄭工線 500 0.88 電纜 1 其他 5000 0.93 架空 1 已知系統(tǒng)情況為系統(tǒng)通過(guò)雙回110kV架空線路向待設(shè)計(jì)變電所供電，在本次設(shè)計(jì)的變電所中，站用變采用10KV為#1站用變，無(wú)35KV站用變。 2.1.2 負(fù)荷的重要性： 本變電站35kv和10kv側(cè)用戶負(fù)荷較輕，無(wú)一、二級(jí)負(fù)荷，都是三級(jí)負(fù)荷，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電。 2.2負(fù)荷計(jì)算 2.2.1 負(fù)荷計(jì)算的目的 負(fù)荷計(jì)算主要是確定“計(jì)算負(fù)荷”。“計(jì)算負(fù)荷”是指導(dǎo)體中通過(guò)一個(gè)等效負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過(guò)實(shí)際的變動(dòng)負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱(chēng)為計(jì)算負(fù)荷。它是按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷，“計(jì)算負(fù)荷”產(chǎn)生的熱效應(yīng)和實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。所以根據(jù)“計(jì)算負(fù)荷”選擇導(dǎo)體及電器時(shí)，在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會(huì)超過(guò)容許值。 計(jì)算負(fù)荷是選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面的依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小又將使電器和導(dǎo)線電纜過(guò)早老化甚至燒毀，造成重大損失。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。 2.2.2 負(fù)荷計(jì)算的方法 若已知一個(gè)供電范圍的電氣設(shè)備數(shù)量和容量時(shí)，負(fù)荷計(jì)算的方法有：需要系數(shù)法、利用系數(shù)法和二項(xiàng)式法。 (1)需要系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)單，是最為常用的一種計(jì)算方法，適合用電設(shè)備數(shù)量較多，且容量相差不大的情況。 (2)二項(xiàng)式法其考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)就是大容量設(shè)備的作用，因此，當(dāng)用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，使用二項(xiàng)式法可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 (3)利用系數(shù)法是通過(guò)平均負(fù)荷來(lái)求計(jì)算負(fù)荷，這種方法的理論依據(jù)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因此是一種較為準(zhǔn)確的計(jì)算方法，但其計(jì)算過(guò)程相對(duì)繁瑣。 因本設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備數(shù)量和容量都是確定的，且容量相差不大，所以其負(fù)荷計(jì)算方法選擇計(jì)算較簡(jiǎn)單的需要系數(shù)法。 主要計(jì)算公式如下： 有功功率： 式（2.1） 無(wú)功功率: 式（2.2） 視在功率: 式（2.3） 計(jì)算電流: 式（2.4） 其中K∑是同時(shí)系數(shù)，有功同時(shí)系數(shù)取0.85-1，無(wú)功同時(shí)系數(shù)取0.95-1. 35kv側(cè)：P35kv=0.9*（8 000+4 500+5 500）=16 200kw Q35kv=K∑q=0.95*（8 000*0.48+4 500*0.6+5500*0.425）=8 433.625kvar S35kv==18 263.789KVA ==301.28A 10kv側(cè)：P10kv=0.9*（900+600+1000+750+500+5000）=7 875kw Q10kv=0.9*(900*0.5667+600*0.328+1000*0.512+750*0.395+500*0.54+5000*0.395）=3 572.076kvar S10kv==8 647.274KVA ==499.265A 110kv側(cè)總計(jì)算負(fù)荷：=16 200+7 875=24 075kw =8 433.625+3 572.06=12 005.701 kvar =26 902.46 KVA ==141.205A 負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如表2.2所示： 表2.2 負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 電壓等級(jí) 負(fù)荷名稱(chēng) 最大負(fù)荷 (KW) COS Sc(KVA) Ic(A) 35KV 劉工線 8000 0.9 8888.89 146.63 劉王線 4500 0.83 54.22 89.44 劉丁線 5500 0.92 5978.26 98.62 10KV 東大街線 900 0.87 1034.48 59.73 城東線 600 0.95 631.58 36.46 環(huán)城線 1000 0.89 1123.59 64.87 郊東線 750 0.93 806.45 46.56 鄭工線 500 0.88 568.18 32.8 其他 5000 0.93 5376.34 310.41 2.3主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的選擇 依據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《發(fā)電廠電氣部分》、《35～110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》選擇主變及站用變。 2.3.1 主變臺(tái)數(shù)確定 在《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可知：“對(duì)大中城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜”。在運(yùn)行或檢修時(shí)，可以一臺(tái)工作，一臺(tái)備用或檢修，并不影響供電，也可以兩臺(tái)并列運(yùn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所示本變電所為地方變電所，且出線回路數(shù)較多，為保證供電的可靠性，參照規(guī)程要求，宜選用兩臺(tái)主變壓器。 2.3.2 主變?nèi)萘看_定 主變壓器容量應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況進(jìn)行選擇。在《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》中規(guī)定對(duì)于裝設(shè)兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，應(yīng)滿足當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%－80%。為保證可靠供電，避免一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)影響對(duì)用戶的供電，主變?nèi)萘烤蜑榭傌?fù)荷的70%－80%。容量計(jì)算如下： ①選擇條件: nSe≥S總 ∴Se≥S總/n=26.902×（1+5%）/2=14.124 MVA 取Se=20 MVA ②校驗(yàn)條件: (n-1)Se≥0.7 S總 (2-1)Se≥0.7×[26.902×（1+5%）] ∴ Se≥19.77MVA 主變?nèi)萘縎e的選擇必須符合以上兩個(gè)條件，所以此110KV變電站主變?nèi)萘窟x為20MVA 2.3.3 主變相數(shù)選擇 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(yùn)輸條件等因素，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器，本變電所中采用可靠性較高的三相變壓器。 2.3.4 主變繞組數(shù)量 本變電所有110kV、35kV、10kV三個(gè)電壓等級(jí)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，“具有三個(gè)電壓等級(jí)的變電所中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器各容量的15%以上。主變壓器一般采用三繞組變壓器”， 故本設(shè)計(jì)中選擇三相三繞組有載調(diào)壓降壓變壓器。 2.3.5 主變繞組連接方式 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(yùn)行。電力系統(tǒng) 采用的連接方式有y形和△形，高、中、低三側(cè)繞組如何連接要根據(jù)具體情況來(lái)確定。我國(guó)110KV及以上電壓，變壓器都采用Y形連接；35KV亦采用y形連接，35KV以下電壓，變壓器繞組都采用△形連接。由此可知，此變電站110KV側(cè)采用Y形連接，35KV側(cè)采用y形連接，10KV側(cè)采用△形連接。 中性點(diǎn)的接地方式： 選擇電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及度通信線路的干擾。主要的接地方式有：中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈和直接接地。電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地的方式，決定了變壓器中性點(diǎn)的接地方式，電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地與否，決定于主變壓器中性點(diǎn)運(yùn)行方式。 中性點(diǎn)的接地方式與接地電容電流的大小有關(guān)，《電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ7～79》中規(guī)定：當(dāng)3～10KV系統(tǒng)的單相接地電容電流不超過(guò)30A，20～66KV系統(tǒng)的單相接地電容電流不超過(guò)10A時(shí)，應(yīng)采用中性點(diǎn)不接地方式 ，即35kv系統(tǒng)，Ic<=10A時(shí)采用中性點(diǎn)不接地方式，10kv系統(tǒng)，Ic<=30A時(shí)采用中性點(diǎn)不接地方式，其中Ic是接地電容電流。電容電流的大小與導(dǎo)線截面關(guān)系不是很大，但與導(dǎo)線長(zhǎng)度關(guān)系重大，在計(jì)算時(shí)一定要將系統(tǒng)內(nèi)所有導(dǎo)線的長(zhǎng)度加起來(lái)，兩根或多根并列運(yùn)行的電纜，要按兩根或多根統(tǒng)計(jì)。按DL/620-1997設(shè)計(jì)規(guī)范得接地電容電流的估算公式如下所示： 架空線路：Ic=UL/350，電纜線路：Ic=UL/10，其中U-線電壓，L-電壓U下電網(wǎng)總長(zhǎng)度。 本變電站中35kv側(cè)電容電流Ic=UL/350=35*（25+20+18）/350=6.3<10A 10kv側(cè)電容電流：Ic=UL/350+ UL/10=10*（5+20+6）/350+10*（2+12+8）/10=22.88<30A 所以本變電中110kv側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地，35kv側(cè)、10kv側(cè)采用中性點(diǎn)不接地方式。 2.3.6 主變壓器型號(hào)確定 本變電所有110kV、35kV、10kV三個(gè)電壓等級(jí)，根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定選擇廣州廣高高壓電器有限公司生產(chǎn)的三相三繞組有載調(diào)壓降壓變壓器，主變壓器的布置方式是安裝在室外，其型號(hào)及參數(shù)如表2.3 表2.3 主變壓器的型號(hào)及參數(shù)表 型號(hào) 額定容量（KW） 連接組標(biāo)號(hào) 額定電壓（KV） 阻抗電壓（%） 損耗（KW） 空載電流% 高壓 中 壓 低壓 高 低 高 中 中低 短路 空 載 SFSZ9- 20000/110 20000 YN,Yn0, D11 110 38.5 11 17.5 10.5 6.5 28.6 60.2 0.84% 2.3.7 變壓器負(fù)荷率及系統(tǒng)運(yùn)行方式的分析 電力系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式是指系統(tǒng)在該方式下運(yùn)行時(shí)，具有較小的短路阻抗值，發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最大的一種運(yùn)行方式，系統(tǒng)中所有元件全部投入運(yùn)行，選定的接地中性點(diǎn)全部接地。最小運(yùn)行方式是指系統(tǒng)在該方式下運(yùn)行時(shí)，具有最大的短路阻抗值，發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最小的一種運(yùn)行方式，根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)的最小負(fù)荷，投入數(shù)量最少而經(jīng)濟(jì)效益最高的機(jī)組、線路和接地點(diǎn)。 根據(jù)主接線形式和10kv、35kv側(cè)負(fù)荷的分布計(jì)算變壓器的負(fù)荷率如下： 最大負(fù)荷時(shí)1#主變壓器的負(fù)荷率為72.8%，2#主變壓器的負(fù)荷率為62.8%，而由SFSZ9-20000/110變壓器的空載損耗和短路損耗查的此變壓器的負(fù)荷率為70%時(shí)，效率最高，所以在所有設(shè)備全部投入運(yùn)行時(shí)，所有的分段斷路器合閘，負(fù)荷由兩臺(tái)變壓器平均分配，此時(shí)為系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式，等值電路如圖2.1；當(dāng)負(fù)荷不全不投入，即不是最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其分段斷路器分閘，兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)變壓器檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器應(yīng)承擔(dān)所有負(fù)荷的70%到80%，此時(shí)投入的設(shè)備最少，系統(tǒng)等值電抗最大，為系統(tǒng)的最小運(yùn)行方式，其等值電路如圖2.2所示： 圖2.1 最大運(yùn)行方式 圖2.2 最小運(yùn)行方式 2.4 站用變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的選擇 2.4.1 站用變臺(tái)數(shù)的確定 對(duì)大中型變電站為滿足整流操作電源、強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器、無(wú)人值班等的需要，裝設(shè)兩臺(tái)所用變壓器，互為明備用。其中一臺(tái)站用變分別接于10kV母線的Ⅰ段和Ⅱ段，這種接法具有經(jīng)濟(jì)性和可靠性，能保證站用電不間斷供電；另一臺(tái)站用變壓器由外接電源接入，在一期工程施工過(guò)程中采用2#站用變供電，當(dāng)一臺(tái)故障時(shí)，另一臺(tái)能夠承但變電站的全部負(fù)荷，故此變電站選擇兩臺(tái)站用變壓器，互為明備用。 2.4.2 站用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時(shí)負(fù)荷之用?？紤]到兩臺(tái)站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺(tái)變壓器運(yùn)行。每臺(tái)工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器因故障被斷開(kāi)后，其站用負(fù)荷則由其它完好的站用變壓器承擔(dān)。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》設(shè)計(jì)規(guī)范得：一般站用負(fù)荷為變電站總負(fù)荷的0.1%～0.5%，則S站=S總*（0.1%～0.5%）/（1-10%）=29.89KVA經(jīng)查變壓器手冊(cè)，選每臺(tái)站用變壓器容量為30KVA 。 2.4.3 站用變型式的選擇 考慮到目前我國(guó)配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備逐步向無(wú)油化過(guò)渡的目標(biāo)，可選用干式變壓器，本變電站選用溫州市浦江變壓器有限公司生產(chǎn)的SCB10-30/10干式變壓器，其型號(hào)及參數(shù)如表2.4 表2.4 站用變壓器型號(hào)及參數(shù)表 型號(hào) 額定容量(KVA) 連接組標(biāo)號(hào) 額定電壓(KV) 損耗(KW) 阻抗電壓(%) 空載電流% 高壓 低壓 空載 負(fù)載 SCB10-30/10 30 Y,yn0 11 0.4 0.195 0.71 4.0 2.5% 2.5出線線路導(dǎo)線型號(hào)的選擇 電線的選擇可以按下列條件進(jìn)行：（1）導(dǎo)線材料選擇，一般采用鋁導(dǎo)線，在一些特殊特殊場(chǎng)合才采用銅導(dǎo)線，對(duì)于輸電線路一般采用較為經(jīng)濟(jì)的鋼芯鋁絞線。（2）對(duì)于35kv及35kv以下的距離長(zhǎng)的線路，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度條件選擇導(dǎo)線截面積，再用機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)線長(zhǎng)期發(fā)熱條件及電壓損耗條件來(lái)進(jìn)行校驗(yàn)（對(duì)于60kv以下電力線路，因?qū)Ь€表面電場(chǎng)強(qiáng)度較低，一般在晴天不會(huì)出現(xiàn)電暈，故不用校驗(yàn)點(diǎn)暈電壓）。 電力電纜選擇可以按下列條件進(jìn)行：（1）導(dǎo)體材料的一般選鋁芯，絕緣種類(lèi)根據(jù)電纜的使用場(chǎng)所來(lái)進(jìn)行選擇，現(xiàn)在橡膠電纜，特別是交聯(lián)聚乙烯電纜比油浸絕緣電纜具有絕緣性能好、耐熱、耐老化、無(wú)油、防火等優(yōu)點(diǎn)，所以使用越來(lái)越廣泛。（2）電纜截面選擇一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按發(fā)熱、電壓損失及短路熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)。 本變電站出線按最大長(zhǎng)時(shí)工作電流選擇導(dǎo)線截面，并校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定 （1）按最大長(zhǎng)時(shí)工作電流選擇 式中 —導(dǎo)線允許載流量； —正常工作時(shí)最大持續(xù)電流。 （2）熱穩(wěn)定校驗(yàn) 要求所選的導(dǎo)線截面要符合下面的不等式 式中 A—所選的導(dǎo)線截面， C—材料熱穩(wěn)定系數(shù)，可查表得C=171； —集膚效應(yīng)系數(shù)，可查表得 —短路電流作用的假想時(shí)間，s —三相穩(wěn)態(tài)電流； （3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 出線導(dǎo)線在短路電流沖擊值通過(guò)時(shí)，將承受最大的電動(dòng)力，如果導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度不夠，將產(chǎn)生變形或斷裂，導(dǎo)線動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)就是計(jì)算沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力是否超過(guò)母線材料允許的電動(dòng)力，即所選導(dǎo)線線應(yīng)力σc≤最大允許應(yīng)力σ。 2.5.1 35kv出線側(cè)的導(dǎo)線選擇 由前面表2.2計(jì)算出的35kv出線側(cè)最大負(fù)荷電流表，本變電站35kv側(cè)按最大長(zhǎng)時(shí)工作電流選擇出的導(dǎo)線型號(hào)如表2.4所示： 表2.5 35kv側(cè)出線的導(dǎo)線型號(hào) 線路 型號(hào) 正序電抗（/km） 電阻 （/km） 供電方式 回線數(shù) 劉工線 LGJ-150 0.416 0.21 架空 1 劉王線 LGJ-95 0.429 0.33 架空 1 劉丁線 LGJ-95 0.429 0.33 架空 1 校驗(yàn)：（1）查表得鋼芯鋁絞線按機(jī)械強(qiáng)度的最小截面為35 mm2，導(dǎo)線截面均大于此值，滿足安全性要求。 （2）查各類(lèi)導(dǎo)線的持續(xù)容許極限容量表得LGJ-150、 LGJ-95長(zhǎng)期發(fā)熱的持續(xù)容許極限容量分別為20.3MVA、27MVA，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電力線路的輸送容量。 （3）由于輸電線路距離較短，，電壓損失條件無(wú)需校驗(yàn)。 所以由以上校驗(yàn)可知所選導(dǎo)線型號(hào)符合要求。 2.5.2 10kv出線側(cè)的導(dǎo)線選擇 10kv側(cè)的導(dǎo)線型號(hào)有架空裸導(dǎo)線和架空電纜兩種，由表2.2.計(jì)算出的最大長(zhǎng)時(shí)工作電流，查GB12527-2005選擇出的10kv側(cè)架空裸導(dǎo)線和電纜型號(hào)分別如表2.6和2.7所示： 表2.6 10kv側(cè)架空裸導(dǎo)線出線導(dǎo)線型號(hào) 線路 型號(hào) 正序電抗（/km） 電阻 （/km） 供電方式 回線數(shù) 城東線 LGJ-35 0.446 0.85 架空 1 環(huán)城線 LGJ-70 0.440 0.45 架空 1 其他 LGJ-300 0.399 0.107 架空 1 校驗(yàn)：（1）查表得鋼芯鋁絞線按機(jī)械強(qiáng)度的最小截面為35 mm2，導(dǎo)線截面均大于此值，滿足安全性要求。 （2）查導(dǎo)線的持續(xù)容許極限容量表得LGJ-35、 LGJ-70、 LGJ-300長(zhǎng)期發(fā)熱的持續(xù)容許極限容量分別為18MVA、20MVA、25MVA，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電力線路的輸送容量。 （3）由于輸電線路距離較短，電壓損失條件無(wú)需校驗(yàn)。 所以由以上校驗(yàn)可知所選導(dǎo)線型號(hào)符合要求。 表2.7 10KV側(cè)電纜出線導(dǎo)線型號(hào) 線路 型號(hào) 單根電纜電抗（/km） 回線數(shù) 東大街線 JKLY-10 1x35 0.868 1 郊東線 JKLY-10 1x25 1.2 1 鄭工線 JKLY-10 1x16 1.91 1 其中JKLY-10 1x35表示是：鋁芯聚乙烯絕緣架空電纜，額定電壓是10kv，單芯，標(biāo)稱(chēng)截面是35 mm2。 3 無(wú)功功率補(bǔ)償 3.1 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谋匾? 在工民用電設(shè)備中，有大量設(shè)備的工作需要通過(guò)向系統(tǒng)吸收感性的無(wú)功功率來(lái)建立交變磁場(chǎng)，這使系統(tǒng)輸送的電能容量中無(wú)功率的成分增加，功率因數(shù)降低，對(duì)系統(tǒng)會(huì)造成如下影響： （1）使變配電設(shè)備的容量增加； （2）使供配電系統(tǒng)的損耗增加； （3）使電壓損失增加； （4）使發(fā)電機(jī)的效率降低。 由于無(wú)功功率降低對(duì)供電系統(tǒng)有著如上諸多不利的影響，因此必須提高功率因數(shù)，降低無(wú)功功率的輸送量，提高系統(tǒng)及用戶供電質(zhì)量，保證經(jīng)濟(jì)、合理地供電的需要。 3.2 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒? 要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般從兩個(gè)方面采取措施： （1）提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)。自然功率因數(shù)是指不采用任何補(bǔ)償裝置式的功率因數(shù)，這種方法只能通過(guò)選擇功率因數(shù)高的電氣設(shè)備來(lái)做到，但不能達(dá)到完全補(bǔ)償。 （2）采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得以提高。有兩種方法，一是采用同步電動(dòng)機(jī)替代異步電動(dòng)機(jī)工作，由于投資和損耗較大，又不便于維護(hù)、檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用。二是采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。 傳統(tǒng)的并聯(lián)電容器的補(bǔ)償存在很多不足：如當(dāng)電壓降低時(shí)，容性補(bǔ)償容量也隨之降低（容性補(bǔ)償容量與電壓大小有關(guān)），則更一步導(dǎo)致帶電壓的降低，所以本變電站采用新型的無(wú)功補(bǔ)償裝置—靜止無(wú)功發(fā)生器SVG，其型號(hào)含義如圖3.1，主要性能及特點(diǎn)：能達(dá)到SVC的所有功能；任意次諧波實(shí)時(shí)補(bǔ)償，補(bǔ)償不受電網(wǎng)頻率影響；不易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振；過(guò)載能力強(qiáng)；SVG比SVC的調(diào)節(jié)速度更快，運(yùn)行范圍更廣；采用多重化、多電平、或PWM技術(shù)等措施后可大大減少補(bǔ)償電流中諧波的含量；快速跟隨負(fù)荷變化，其響應(yīng)速度和動(dòng)態(tài)性能大大優(yōu)于SVC；對(duì)無(wú)功電流和無(wú)功電壓的控制精度比SVC更高；組裝式結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展方便；使用的電抗器和電容元件比SVC小，大大減少裝置的體積和成本，本設(shè)計(jì)采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置是哈爾濱威翰電氣設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的靜止無(wú)功發(fā)生器SVG,其中一種結(jié)構(gòu)是鏈?zhǔn)綐虼?lián)結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)為直掛式如圖3.1所示： 圖3.1H.SVG型號(hào)含義 圖3.2靜止無(wú)功發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖 3.3無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算 已知無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算公式為 =Kal*Pc* 其中Kal為負(fù)荷系數(shù) ，一般取0.75，Pc為計(jì)算負(fù)荷，為無(wú)功補(bǔ)償容量，為補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值，為補(bǔ)償后功率因數(shù)角的正切值。根據(jù)前面負(fù)荷計(jì)算結(jié)果知35KV側(cè)、10KV側(cè)的平均功率因數(shù)不到0.95，所以我們需要在變電站35KV、10KV母線上進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，使補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.95以上。 35KV母線上的無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算： 1、35KV的總計(jì)算負(fù)荷為： Pc = 16200 KW Qc = 8433.625Kvar Sc =18263.789KVA 2、補(bǔ)償前變壓器35KV側(cè) 平均功率因數(shù)為P35kv/S35kv= 16200/18263.789=0.82 即： 補(bǔ)償后變壓器10KV側(cè)功率因數(shù)需達(dá)到： 3、無(wú)功補(bǔ)償量： = 0.75×16200×(0.69-0.32) = 2430 kvar 經(jīng)查哈爾濱威翰電氣設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的靜止無(wú)功發(fā)生器SVG型號(hào)，35kv側(cè)采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置的型號(hào)為H.SVG-35/3000 補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)： = =0.964>0.95 滿足要求 10KV母線上的無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算： 1、10KV的總計(jì)算負(fù)荷為： Pc = 7875KW Qc = 3572.076Kvar Sc =8647.274KVA 2、補(bǔ)償前變壓器10KV側(cè)功率因數(shù)為0.91 即： 補(bǔ)償后變壓器10KV側(cè)功率因數(shù)需達(dá)到： 3、無(wú)功補(bǔ)償量： = 0.75×7875×(0.45 -0.32) = 767.81 kvar 經(jīng)查哈爾濱威翰電氣設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的靜止無(wú)功發(fā)生器SVG型號(hào)，10kv側(cè)采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置的型號(hào)為H.SVG-10/900 補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)： = =0.958>0.95 滿足要求 4 短路電流的計(jì)算 4.1 短路電流的危害 短路是電力系統(tǒng)中最常見(jiàn)的且很?chē)?yán)重的故障，短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會(huì)影響用戶的正常供電，而且會(huì)破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備，短路造成的危害如下： （1）短路電流IK遠(yuǎn)大于正常工作電流，短路電流產(chǎn)生的力效應(yīng)和熱效應(yīng)足以使設(shè)備受到破壞。 （2）短路點(diǎn)附近母線電壓嚴(yán)重下降，使接在母線上的其他回路電壓嚴(yán)重低于正常電壓，會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作，甚至可能造成電機(jī)燒毀等事故。 （3）短路點(diǎn)處可能產(chǎn)生電弧，電弧高溫對(duì)人身安全及環(huán)境安全帶來(lái)危害。如誤操作隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電弧常會(huì)使操作者嚴(yán)重灼傷，低壓配電系統(tǒng)的不穩(wěn)定電弧短路可能引起火災(zāi)等。 （4）不對(duì)稱(chēng)短路可能在系統(tǒng)中產(chǎn)生復(fù)雜的電磁過(guò)程，從而產(chǎn)生過(guò)電壓等新的危害。 （5）不對(duì)稱(chēng)短路使磁場(chǎng)不平衡，會(huì)影響通信系統(tǒng)和電子設(shè)備的正常工作，造成空間電磁污染。 因此，在發(fā)電廠變電站以及整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都必須對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算，三相交流系統(tǒng)的短路種類(lèi)主要有三相短路，兩相短路，單相短路和兩相接地短路。三相短路指供配電系統(tǒng)三相導(dǎo)體間的短路；兩相短路指三相供配電系統(tǒng)中任意兩相導(dǎo)體間的短路；單相短路指供配電系統(tǒng)中任一相經(jīng)大地與中性點(diǎn)或與中線發(fā)生的短路。上述短路中，三相短路屬于對(duì)稱(chēng)短路，其他短路屬于不對(duì)稱(chēng)短路。因此，三相短路可用對(duì)稱(chēng)三相電路分析，而不對(duì)稱(chēng)短路采用對(duì)稱(chēng)分量法分析，即把一組不對(duì)稱(chēng)的三相量分解成三相對(duì)稱(chēng)的正序、負(fù)序和零序分量來(lái)分析研究。在電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，發(fā)生三相短路的可能性最小，但通常三相短路的短路電流最大，危害也最嚴(yán)重，所以短路電流計(jì)算的重點(diǎn)是三相短路電流計(jì)算。 4.2短路電流計(jì)算的目的 計(jì)算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流太大，必須采用限流措施，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。 為達(dá)到上述目的，需計(jì)算出下列各短路參數(shù)： ——三相短路電流，用來(lái)作為繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn) ish——沖擊電流，用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線的動(dòng)穩(wěn)定。 Ish——短路電流最大有效值，用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備和母線的熱穩(wěn)定。 S′——三相短路容量，用來(lái)校驗(yàn)斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過(guò)規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù) 采用標(biāo)幺制計(jì)算時(shí)，其計(jì)算公式為： 式（3.1） 式（3.2） 式（3.3） 式（3.4） 4.3短路電流計(jì)算方法和步驟 在本設(shè)計(jì)中將系統(tǒng)看成無(wú)窮大容量，采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路電流計(jì)算。 其步驟如下 （1）繪制計(jì)算電路圖。將短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)。 （2）確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)的選擇要使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。 （3）按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪制出等效電路圖，并計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。 （4）將等效電路化簡(jiǎn)，求出其等效總阻抗。 （5）計(jì)算短路電流和短路容量。 4.4母線處短路電流計(jì)算點(diǎn)的確定 通常三相短路的短路電流最大，危害也最嚴(yán)重，所以短路電流計(jì)算的重點(diǎn)是三相短路電流計(jì)算。按三相短路進(jìn)行短路電流計(jì)算，母線處發(fā)生最大短路電流的短路電流計(jì)算點(diǎn)有4個(gè)，即110KV母線短路（K1點(diǎn)），35KV母線短路（K2）點(diǎn)，10KV母線短路（K3點(diǎn)），0.4KV母線短路（K4點(diǎn)），系統(tǒng)的電路圖如下： 圖4-1 系統(tǒng)等值電路 4.5 母線處短路短路電流計(jì)算結(jié)果 1）選基準(zhǔn): =100MVA = 2）由變電站主接線圖畫(huà)出其等值電抗圖如圖4.2 X1 X2 X3 X4 X8 X9 X7 X5 X6 K1 K2 K3 K4 110KV側(cè) 35KV側(cè) 0.4KV側(cè) 10KV側(cè) 圖4.2 等值電路圖 3）計(jì)算短路電抗值 （1）系統(tǒng)視為無(wú)限大容量電源，則系統(tǒng)阻抗為0 （2）線路阻抗： X1=X2=0.4 （3）三繞組變壓器阻抗： Us(1-2)%=10.5% Us(1-3)%=17.5 % Us(2-3)%=6.5% UT1= 1/2 (10.5%+17.5%-6.5%)=10.75% UT2= 1/2 (10.5%+6.5%-17.5%)=0 UT3= 1/2 (10.5%+17.5%-6.5%)=6.75% XT1*= （UT1/100）x（SB/Se）=(10.75/100)x(100/20)=0.5375 XT2*=0 XT3*=（UT3/100）x（SB /Se）=(6.75/100)x(100/20)=0.3375 X3=X4=0.5375 X5=X6=0.3375 X8=X9=0 （4）站用變壓器阻抗： X7=(Uk%/100)x(SB /S站)= (4/100)x(100/0.03)=133.3 4）計(jì)算短路電流 （1）最大運(yùn)行方式下： 等值電抗圖如圖5-2所示 K1點(diǎn)短路： K1點(diǎn)的短路總阻抗X=X1//X2=0.2 Us=110KV =1