高小芹變電站畢 業(yè) 設(shè) 計.doc

畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文題目： 110kv變電站設(shè)計（一次部分）系 別： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 電氣工程及其自動化姓 名： 高 小 芹學 號： 121407302指導(dǎo)教師： 王 廣河南城建學院2011年 5月 24日 河南城建學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任 務(wù) 書題 目110千伏變電站設(shè)計（）（一次部分）系 別電氣與電子工程系專業(yè)電氣工程及其自動化班級1214073學號02學生姓名高小芹指導(dǎo)教師王廣發(fā)放日期2011 年 01 月 日河南城建學院教務(wù)處制河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書一、主要任務(wù)與目標：設(shè)計一個滿足負荷對供電要求的110KV變電所。根據(jù)調(diào)研所獲工程資料，完成負荷分析及主變壓器的選擇、電氣主接線的設(shè)計、無功補償裝置的形式及容量確定、變壓器的運行方式以及中性點的接地方式、短路電流計算、電氣設(shè)備選擇、配電裝置設(shè)計、主變及防雷保護設(shè)計等，包括設(shè)計說明書、設(shè)計計算書、系統(tǒng)主接線圖。培養(yǎng)學生綜合運用所學各科知識，獨立分析和解決實際供電工程問題的能力、查詢資料的能力。熟悉相關(guān)規(guī)程和規(guī)范，樹立工程的觀點。為今后從事供配電技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。二、主要內(nèi)容與基本要求：1、說明書包括：（1）電氣主接線方案選擇 根據(jù)工程性質(zhì)及對供配電的要求，完成對主接線方案分析、論證和選擇。（2）負荷的統(tǒng)計、計算 通過對工程負荷的分類統(tǒng)計，分析和選取合適的計算方法。進行無功補償分析與計算。（3）短路電流分析 確定短路點、畫出等值電路。（4）主要電氣設(shè)備選擇 變壓器的選擇、開關(guān)設(shè)備的選擇和校驗的原則和依據(jù)。變壓器的運行方式以及中性點的接地方式分析；配電裝置設(shè)計。（5）確定主變保護和防雷保護的方案。 2、計算書包括：負荷計算、短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇計算。3、用計算機繪制主接線圖。三、計劃進度：畢業(yè)設(shè)計時間為第五周至第十四周（3月21日5月28 日）。第五周：查詢資料，撰寫開題報告第六七周：主接線方案分析和設(shè)計、負荷計算、主變的選擇、無功補償?shù)诎司胖埽憾搪冯娏饔嬎恪㈦姎庠O(shè)備選擇和校驗第十周第十一：配電裝置設(shè)計、防雷保護；繪圖第十二周：修改、整理設(shè)計文檔第十三周：上交設(shè)計文檔、評閱第十四周：答辯四、主要參考文獻：1 35110KV 變電所設(shè)計規(guī)范2 中國電機工程學會.常用供用電電氣標準指南.北京：中國水利水電出版社，20043 孫寶成等.配電技術(shù)手冊（1035KV部分）. 北京：中國電力出版社，20054電氣工程師（供配電）實務(wù)手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，20065 劉增長主編.電氣工程CAD. 中國水利水電出版社，20046水利電力部西北電力設(shè)計院編.電力工程電氣設(shè)計手冊電氣一次部分.北京：中國電力出版社，19897張宏勛等.煤礦電工手冊（第二分冊）.北京：煤炭工業(yè)出版社，19908 芮靜康主編.供配電系統(tǒng)圖集. 北京：中國電力出版社，2005指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日教研室審核意見： 教研室主任簽名： 年 月 日注：任務(wù)書必須由指導(dǎo)教師和學生互相交流后，由指導(dǎo)老師下達并交教研室主任審核后發(fā)給學生，最后同學生畢業(yè)論文等其它材料一起存檔。 成績評定成績評定說明一、答辯前每個學生都要將自己的畢業(yè)設(shè)計（論文）在指定的時間內(nèi)交給指導(dǎo)，教師，由指導(dǎo)教師審閱，寫出評語并預(yù)評分。二、答辯工作結(jié)束后，答辯小組應(yīng)舉行專門會議按學校統(tǒng)一的評分標準和評分辦法，在參考指導(dǎo)教師預(yù)評結(jié)果的基礎(chǔ)上，評定每個學生的成績。系對專業(yè)答辯小組提出的優(yōu)秀和不及格的畢業(yè)設(shè)計（論文），要組織系級答辯,最終確定成績，并向?qū)W生公布。三、各專業(yè)學生的最后成績應(yīng)符合正態(tài)分布規(guī)律。四、具體評分標準和辦法見河南城建學院畢業(yè)設(shè)計（論文）工作條例。五、答辯小組評分包括兩部分：（1）學生答辯情況的得分和評閱教師評分；（2）指導(dǎo)教師對學生畢業(yè)設(shè)計（論文）的評分畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定班級 1214073 姓名 高小芹 學號121407302綜合成績： 分（折合等級 ）答辯小組組長簽字 年 月 日答辯小組評定意見一、評語（根據(jù)學生答辯情況及其論文質(zhì)量綜合評定）。二、評分（按下表要求評定）評分項目答 辯 小 組 評 分評 閱 教 師 評 分合計（40分）完成任務(wù)情 況（5分）畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量（5分）表達情況（5分）回答問題情 況（5分）質(zhì) 量（正確性、條理性、創(chuàng)造性、實用性）（10分）成果的技術(shù)水平（科學性、系統(tǒng)性）（10分）評分答辯小組成員簽字 年 月 日 畢業(yè)答辯說明1、答辯前，答辯小組成員應(yīng)詳細審閱每個答辯學生的畢業(yè)設(shè)計（論文），為答辯做好準備，并根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量標準給出實際得分。2、嚴肅認真組織答辯，公平、公正地給出答辯成績。3、指導(dǎo)教師應(yīng)參加所指導(dǎo)學生的答辯，但在評定其成績時宜回避。4、答辯中要有專人作好答辯記錄。指導(dǎo)教師評定意見一、對畢業(yè)設(shè)計（論文）的學術(shù)評語（應(yīng)具體、準確、實事求是）： 簽字： 年 月 日二、對畢業(yè)設(shè)計（論文）評分按下表要求綜合評定。（1）理工科評分表評分項目（分值）工作態(tài)度與 紀 律（10分）畢業(yè)設(shè)計（論文）完成任務(wù)情況與水平（工作量與質(zhì)量）（20分）獨 立工作能力（10分）基礎(chǔ)理論和基本技能（10分）創(chuàng) 新能 力（10分）合 計（60分）得分指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 摘 要本文首先根據(jù)任務(wù)書上所給負荷的參數(shù)，從安全，經(jīng)濟及可靠性等方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV的主接線方案，通過對負荷資料的分析進行了負荷的計算，根據(jù)負荷計算結(jié)果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。并且進行了無功功率補償?shù)挠嬎慵盁o功功率補償裝置的選擇，然后，進行了短路電流計算，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，選擇了成套配電裝置并對配電裝置內(nèi)部高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線等主要電氣設(shè)備進行了選擇和校驗。之后對變電站的防雷保護進行了設(shè)計。從而完成了110kV變電站電氣部分的設(shè)計。 關(guān)鍵詞： 變壓器；主接線；短路電流計算；配電裝置AbstractFirstly, 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.朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音字典Key words: transformers；main wiring； short-circuit current calculation；distribution equipment.河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄目錄摘 要I引言 11 電氣主接線設(shè)計21.1 電氣主接線的基本知識21.2 電氣主接線的基本要求21.3 電氣主接線的設(shè)計31.3.1 110kv電氣主接線設(shè)計31.3.2 35kv電氣主接線設(shè)計51.3.3 10kv電氣主接線設(shè)計61.4 變電站主接線圖62 負荷分析計算及變壓器選擇7 2.1 負荷分析7 2.2 負荷計算7 2.2.1 負荷計算的目的7 2.2.2 負荷計算的方法8 2.3 主變臺數(shù)、容量和型號的確定92.3.1 主變臺數(shù)的確定92.3.2 主變?nèi)萘看_定92.3.3 主變相數(shù)選擇92.3.4 主變繞組數(shù)量92.3.5 主變繞組連接方式102.3.6 主變壓器型號確定102.3.7 變壓器負荷率及系統(tǒng)運行方式分析122.4 站用變臺數(shù)、容量和型號的確定122.4.1 站用變臺數(shù)的確定122.4.2 站用變?nèi)萘康拇_定132.4.3 站用變型號選擇13 2.5 出線線路導(dǎo)線型號的選擇13 2.5.1 35KV出線側(cè)的導(dǎo)線選擇142.5.2 10KV出線側(cè)導(dǎo)線選擇153 無功功率補償16 3.1 無功功率補償?shù)谋匾?6 3.2 無功功率補償?shù)姆椒?6 3.3 無功功率補償計算174 短路電流的計算19 4.1 短路電流的危害19 4.2 短路電流計算的目的19 4.3 短路電流計算方法和步驟19 4.4 母線處短路電流計算點的確定204.5 母線處短路電流計算結(jié)果214.6 35kv出線處短路電流計算結(jié)果264.7 10kv出線處短路電流計算結(jié)果274.8 變壓器零序短路電流計算結(jié)果285 配電裝置選擇及總平面的設(shè)計295.1 配電裝置的概述295.1.1 各種配電裝置的特點305.1.2 成套配電裝置的選擇305.1.3 配電裝置的型式選擇315.1.4 各電壓等級配電裝置的確定315.2 配電裝置配置圖355.3 配電裝置的總平面圖355.4 GIS斷面圖356 配電裝置內(nèi)部電氣設(shè)備選擇與校驗36 6.1 電氣設(shè)備選擇原則366.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般要求366.1.2電氣設(shè)備選擇的一般原則366.2斷路器的選擇376.2.1 斷路器形式選擇376.2.2短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗376.2.3高壓斷路器的選擇結(jié)果與校驗37 6.3 高壓隔離開關(guān)的選擇43 6.3.1高壓隔離開關(guān)的選擇結(jié)果與校驗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466.4.3 電壓互感器的選擇506.4.4 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537 防雷保護的設(shè)計56結(jié)論參考文獻致謝附錄A 110kv變電站主接線圖附錄B 110kv變電站配置圖V河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 引言附錄C 110kv變電站平面圖附錄D 110kvGIS斷面圖 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 引言引 言電力工業(yè)是能源工業(yè)、基礎(chǔ)工業(yè)，在國家建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點。電能是發(fā)展國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大能量儲存的二次能源。電能的發(fā)、變、輸、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時保持功率平衡，要滿足國民經(jīng)濟發(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、加強電網(wǎng)建設(shè)尤為重要。我國具有極其豐富的能源，這些優(yōu)越的自然條件為我國電力工業(yè)的發(fā)展提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，舊中國的電力工業(yè)落后，無法將其利用，不過，新中國成立以后電力工業(yè)有了很大的發(fā)展，尤其是1978年以后，改革開放、發(fā)展國民經(jīng)濟的正確決策和綜合國力的提高，使電力工業(yè)取得了突飛猛進、舉世矚目的輝煌成就。但是，隨著近年來我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展與人民生活用電的急劇增長，電力工業(yè)的發(fā)展仍不能滿足整個社會發(fā)展的需要，另外，由于我國人口眾多，由此在按人口平均用電方面，迄今不僅仍遠遠落后于一些發(fā)達國家，即使在發(fā)展中國家中，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)所面臨的問題，因次，為國民經(jīng)濟部門和人民生活供給充足、可靠、優(yōu)質(zhì)、廉價的電能，是電力系統(tǒng)的基本任務(wù)。節(jié)能減排，“一特四大”實現(xiàn)高度自動化，西電東送，南北互供，發(fā)展聯(lián)合電力系統(tǒng)，是我國電力工業(yè)的發(fā)展方向，也是一項全局性的龐大系統(tǒng)工程。要想實現(xiàn)這一目標，必須加強電力系統(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)，擔負著電能的轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。因此變電站一次側(cè)的設(shè)計要滿足安全性，可靠性，穩(wěn)定性，設(shè)計時應(yīng)考慮主接線的形式，根據(jù)負荷運行情況和環(huán)境因素合理的選擇變電所的位置和變壓器的型號，這些因素都會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現(xiàn)代電力行業(yè)的發(fā)展有著很大的意義。 展望未來，我們堅信，在新世紀中，中國的電力工業(yè)必將持續(xù)、高速地發(fā)展，取得更加輝煌的成就。 1河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 電氣主接線設(shè)計1 電氣主接線設(shè)計1.1 電氣主接線的基本知識電氣主接線是發(fā)電廠和變電站電氣設(shè)計的首要部分，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)備圖形符號和文字符號并按照工作順序排列，詳細地表示電氣設(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，稱為主接線電路圖。主接線可分為有母線接線和無母線接線兩類。有母線接線分為單母線接線和雙母線接線；無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)運行的可靠性，靈活性，并對電器選擇，配電裝置布置，繼電保護，自動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，必須綜合處理各方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較后方可確定。1.2 電氣主接線的基本要求現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(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）運行的可靠斷路器檢修時是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。（2）具有一定的靈活性主接線正常運行時可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運行方式，達到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。（3）操作應(yīng)盡可能簡單、方便主接線應(yīng)簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。（4）經(jīng)濟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)使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟效益。（5）應(yīng)具有擴建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。1.3 主接線設(shè)計電氣主接線的設(shè)計，應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中得地位，負荷性質(zhì)，出線回路數(shù)，設(shè)備特點，周圍環(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，運行靈活，操作方便，節(jié)約投資和便于擴建等要求。查35110KV變電所設(shè)計規(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)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定。并應(yīng)滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。第3.2.2條當能滿足運行要求時，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35110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋 形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。3563kV線路為8回及以上時，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35110kV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。當有旁路母線時，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110kV線路為6回及以上，3563kV線路為8回及以上時，可裝設(shè)專用的旁路斷路器。主變壓器35110kV回路中的斷路器，有條件時亦可接入旁路母線。采用SF6斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。第3.2.5條當變電所裝有兩臺主變壓器時，610kV側(cè)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(shè)置旁路設(shè)施。當635kV配電裝置采用手車式高壓開關(guān)柜時，不宜設(shè)置旁路設(shè)施。1.3.1 110KV電氣主接線設(shè)計（1）方案選擇方案：線路變壓器單元接線（見圖1.1）方案：內(nèi)橋接線（見圖1.2）方案：單母線接線（見圖1.3）方案：單母線分段接線（見圖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)方案比較見表1.1表1.1 110KV主接線方案比較方案項目線變單元接線（方案）內(nèi)橋接線（方案）單母線接線（方案）單母線分段接線（方案）優(yōu)點接線簡單；開關(guān)使用量少，節(jié)省投資接線簡單、清晰;使用開關(guān)量相對較少;具有一定的可靠性和靈活性接線簡單、清晰，操作方便接線簡單、清晰，操作方便；可靠性、靈活性較高缺點串聯(lián)回路任意設(shè)備故障或檢修，整個單元停電?？煽啃圆睢２贿m用于主變經(jīng)常投切的情況，可擴展性差?？煽啃?、靈活性差。開關(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，不利于擴建?？紤]到變電站的長遠發(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（1）方案選擇電壓等級為35kV60kV，出線回數(shù)超過3回時，可采用單母線接線，也可采用單母線分段接線。為保證線路檢修時不中斷對用戶的供電，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（35kV60kV出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時間短，約為23天。）所以，35kV60kV采用單母分段母線接線時，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時可設(shè)置旁路隔離開關(guān)。根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案：方案：單母線接線（見圖1.5）方案：單母線分段接線（見圖1.6） 圖1.5 單母線接線 圖1.6 單母分段接線（2）方案比較見表1.2表1.2 35kv主接線方案比較 方案項目單母線接線（方案）單母線分段接線（方案）優(yōu)點接線簡單、清晰，操作方便接線簡單、清晰，操作方便；可靠性、靈活性較高缺點可靠性、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用戶負荷較輕無一級，二級負荷，所以采用可靠性和靈活性較高，經(jīng)濟較合理的單母線分段接線。1.3.3 10kV電氣主接線設(shè)計610kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時，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合。本所10KV出線共6回線路，且變電站10KV用戶負荷較輕，宜采用單母線分段接線，方案見圖1.7圖1.7 10kv單母線分段接線1.4 變電站主接線圖見附錄A所示63 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 負荷分析計算與變壓器選擇2 負荷分析計算與變壓器選擇2.1 負荷分析2.1.1 本變電站的負荷資料表2.1 變電站負荷資料電壓等級負荷名稱最大負荷(KW)COS供電方式回線數(shù)35KV劉工線80000.9架空1劉王線45000.83架空1劉丁線55000.92架空110KV東大街線9000.87電纜1城東線6000.95架空1環(huán)城線10000.89架空1郊東線7500.93電纜1鄭工線5000.88電纜1其他50000.93架空1已知系統(tǒng)情況為系統(tǒng)通過雙回110kV架空線路向待設(shè)計變電所供電，在本次設(shè)計的變電所中，站用變采用10KV為#1站用變，無35KV站用變。2.1.2 負荷的重要性：本變電站35kv和10kv側(cè)用戶負荷較輕，無一、二級負荷，都是三級負荷，根據(jù)設(shè)計規(guī)范，三級負荷一般只需要一個電源供電。2.2負荷計算2.2.1 負荷計算的目的負荷計算主要是確定“計算負荷”?！坝嬎阖摵伞笔侵笇?dǎo)體中通過一個等效負荷時，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負荷就稱為計算負荷。它是按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個假想的持續(xù)負荷，“計算負荷”產(chǎn)生的熱效應(yīng)和實際變動負荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。所以根據(jù)“計算負荷”選擇導(dǎo)體及電器時，在實際運行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會超過容許值。計算負荷是選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面的依據(jù)。計算負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)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定過小又將使電器和導(dǎo)線電纜過早老化甚至燒毀，造成重大損失。為此，正確進行負荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。2.2.2 負荷計算的方法若已知一個供電范圍的電氣設(shè)備數(shù)量和容量時，負荷計算的方法有：需要系數(shù)法、利用系數(shù)法和二項式法。(1)需要系數(shù)法計算簡單，是最為常用的一種計算方法，適合用電設(shè)備數(shù)量較多，且容量相差不大的情況。(2)二項式法其考慮問題的出發(fā)點就是大容量設(shè)備的作用，因此，當用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差懸殊時，使用二項式法可以得到較為準確的結(jié)果。(3)利用系數(shù)法是通過平均負荷來求計算負荷，這種方法的理論依據(jù)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計，因此是一種較為準確的計算方法，但其計算過程相對繁瑣。因本設(shè)計的電氣設(shè)備數(shù)量和容量都是確定的，且容量相差不大，所以其負荷計算方法選擇計算較簡單的需要系數(shù)法。主要計算公式如下： 有功功率： 式（2.1）無功功率: 式（2.2）視在功率: 式（2.3）計算電流: 式（2.4）其中K是同時系數(shù)，有功同時系數(shù)取0.85-1，無功同時系數(shù)取0.95-1.35kv側(cè)：P35kv=0.9*（8 000+4 500+5 500）=16 200kw Q35kv=Kq=0.95*（8 000*0.48+4 500*0.6+5500*0.425）=8 433.625kvarS35kv=18 263.789KVA=301.28A10kv側(cè)：P10kv=0.9*（900+600+1000+750+500+5000）=7 875kwQ10kv=0.9*(900*0.5667+600*0.328+1000*0.512+750*0.395+500*0.54+5000*0.395）=3 572.076kvarS10kv=8 647.274KVA=499.265A110kv側(cè)總計算負荷：=16 200+7 875=24 075kw=8 433.625+3 572.06=12 005.701 kvar=26 902.46 KVA=141.205A負荷計算結(jié)果如表2.2所示：表2.2 負荷計算結(jié)果電壓等級負荷名稱最大負荷(KW)COSSc(KVA)Ic(A)35KV劉工線80000.98888.89146.63劉王線45000.8354.2289.44劉丁線55000.925978.2698.6210KV東大街線9000.871034.4859.73城東線6000.95631.5836.46環(huán)城線10000.891123.5964.87郊東線7500.93806.4546.56鄭工線5000.88568.1832.8其他50000.935376.34310.412.3主變壓器臺數(shù)、容量和型式的選擇依據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊、發(fā)電廠電氣部分、35110KV變電所設(shè)計規(guī)范選擇主變及站用變。2.3.1 主變臺數(shù)確定在電力工程電氣設(shè)計手冊中可知：“對大中城市郊區(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)兩臺主變壓器為宜”。在運行或檢修時，可以一臺工作，一臺備用或檢修，并不影響供電，也可以兩臺并列運行。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書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)負荷情況進行選擇。在電力工程電氣設(shè)計手冊中規(guī)定對于裝設(shè)兩臺及以上主變壓器的變電所，應(yīng)滿足當一臺主變停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負荷的70%80%。為保證可靠供電，避免一臺主變故障或檢修時影響對用戶的供電，主變?nèi)萘烤蜑榭傌摵傻?0%80%。容量計算如下：選擇條件: nSeS總 SeS總/n=26.902（1+5%）/2=14.124 MVA 取Se=20 MVA 校驗條件: (n-1)Se0.7 S總 (2-1)Se0.726.902（1+5%） Se19.77MVA主變?nèi)萘縎e的選擇必須符合以上兩個條件，所以此110KV變電站主變?nèi)萘窟x為20MVA2.3.3 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(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三個電壓等級，根據(jù)設(shè)計規(guī)程規(guī)定，“具有三個電壓等級的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達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)具體情況來確定。我國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。中性點的接地方式：選擇電力網(wǎng)中性點接地方式是一個綜合性的問題，它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關(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)電機的運行安全以及度通信線路的干擾。主要的接地方式有：中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈和直接接地。電力網(wǎng)中性點接地的方式，決定了變壓器中性點的接地方式，電力網(wǎng)中性點接地與否，決定于主變壓器中性點運行方式。中性點的接地方式與接地電容電流的大小有關(guān)，電力設(shè)備過電壓保護設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ779中規(guī)定：當310KV系統(tǒng)的單相接地電容電流不超過30A，2066KV系統(tǒng)的單相接地電容電流不超過10A時，應(yīng)采用中性點不接地方式 ，即35kv系統(tǒng)，Ic=10A時采用中性點不接地方式，10kv系統(tǒng)，Ic=30A時采用中性點不接地方式，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)線長度關(guān)系重大，在計算時一定要將系統(tǒng)內(nèi)所有導(dǎo)線的長度加起來，兩根或多根并列運行的電纜，要按兩根或多根統(tǒng)計。按DL/620-1997設(shè)計規(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)總長度。本變電站中35kv側(cè)電容電流Ic=UL/350=35*（25+20+18）/350=6.310A10kv側(cè)電容電流：Ic=UL/350+ UL/10=10*（5+20+6）/350+10*（2+12+8）/10=22.8830A所以本變電中110kv側(cè)采用中性點直接接地，35kv側(cè)、10kv側(cè)采用中性點不接地方式。2.3.6 主變壓器型號確定本變電所有110kV、35kV、10kV三個電壓等級，根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊設(shè)計規(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，其型號及參數(shù)如表2.3 表2.3 主變壓器的型號及參數(shù)表型號額定容量（KW）連接組標號額定電壓（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SFSZ9-20000/11020000YN,Yn0,D1111038.51117.510.56.528.660.20.84%2.3.7 變壓器負荷率及系統(tǒng)運行方式的分析電力系統(tǒng)的最大運行方式是指系統(tǒng)在該方式下運行時，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行方式，系統(tǒng)中所有元件全部投入運行，選定的接地中性點全部接地。最小運行方式是指系統(tǒng)在該方式下運行時，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行方式，根據(jù)長時間出現(xiàn)的最小負荷，投入數(shù)量最少而經(jīng)濟效益最高的機組、線路和接地點。根據(jù)主接線形式和10kv、35kv側(cè)負荷的分布計算變壓器的負荷率如下：最大負荷時1#主變壓器的負荷率為72.8%，2#主變壓器的負荷率為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荷率為70%時，效率最高，所以在所有設(shè)備全部投入運行時，所有的分段斷路器合閘，負荷由兩臺變壓器平均分配，此時為系統(tǒng)的最大運行方式，等值電路如圖2.1；當負荷不全不投入，即不是最大負荷運行時，其分段斷路器分閘，兩臺變壓器并列運行，當一臺變壓器檢修時，另一臺變壓器應(yīng)承擔所有負荷的70%到80%，此時投入的設(shè)備最少，系統(tǒng)等值電抗最大，為系統(tǒng)的最小運行方式，其等值電路如圖2.2所示： 圖2.1 最大運行方式 圖2.2 最小運行方式2.4 站用變壓器臺數(shù)、容量和型式的選擇2.4.1 站用變臺數(shù)的確定對大中型變電站為滿足整流操作電源、強迫油循環(huán)變壓器、無人值班等的需要，裝設(shè)兩臺所用變壓器，互為明備用。其中一臺站用變分別接于10kV母線的段和段，這種接法具有經(jīng)濟性和可靠性，能保證站用電不間斷供電；另一臺站用變壓器由外接電源接入，在一期工程施工過程中采用2#站用變供電，當一臺故障時，另一臺能夠承但變電站的全部負荷，故此變電站選擇兩臺站用變壓器，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)常的負荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用。考慮到兩臺站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺變壓器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當任意一臺變壓器因故障被斷開后，其站用負荷則由其它完好的站用變壓器承擔。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊設(shè)計規(guī)范得：一般站用負荷為變電站總負荷的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，選每臺站用變壓器容量為30KVA 。 2.4.3 站用變型式的選擇考慮到目前我國配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實現(xiàn)電力設(shè)備逐步向無油化過渡的目標，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，其型號及參數(shù)如表2.4表2.4 站用變壓器型號及參數(shù)表型號額定容量(KVA)連接組標號額定電壓(KV)損耗(KW)阻抗電壓(%)空載電流%高壓低壓空載負載SCB10-30/1030Y,yn0110.40.1950.714.02.5%2.5出線線路導(dǎo)線型號的選擇電線的選擇可以按下列條件進行：（1）導(dǎo)線材料選擇，一般采用鋁導(dǎo)線，在一些特殊特殊場合才采用銅導(dǎo)線，對于輸電線路一般采用較為經(jīng)濟的鋼芯鋁絞線。（2）對于35kv及35kv以下的距離長的線路，一般按經(jīng)濟電流密度條件選擇導(dǎo)線截面積，再用機械強度、導(dǎo)線長期發(fā)熱條件及電壓損耗條件來進行校驗（對于60kv以下電力線路，因?qū)Ь€表面電場強度較低，一般在晴天不會出現(xiàn)電暈，故不用校驗點暈電壓）。電力電纜選擇可以按下列條件進行：（1）導(dǎo)體材料的一般選鋁芯，絕緣種類根據(jù)電纜的使用場所來進行選擇，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、無油、防火等優(yōu)點，所以使用越來越廣泛。（2）電纜截面選擇一般按經(jīng)濟電流密度選擇，按發(fā)熱、電壓損失及短路熱穩(wěn)定進行校驗。本變電站出線按最大長時工作電流選擇導(dǎo)線截面，并校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定（1）按最大長時工作電流選擇式中 導(dǎo)線允許載流量；正常工作時最大持續(xù)電流。（2）熱穩(wěn)定校驗要求所選的導(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