紅安60KV降壓變電所電氣工程初步設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、紅安60kv降壓變電所電氣工程初步設(shè)計(jì)紅安60kv降壓變電所電氣工程初步設(shè)計(jì)目 錄中文摘要iabstractii第一篇 說明書- 1 -1 引言- 1 -2 變電所設(shè)計(jì)原則- 2 -2.1 總則- 2 -2.2 所址選擇和所區(qū)規(guī)劃- 2 -2.3 電氣部分- 3 -3 10kv架空導(dǎo)線截面選擇及校驗(yàn)- 4 -3.1導(dǎo)線截面的選擇- 4 -3.2 導(dǎo)線截面的校驗(yàn)- 6 -4.1 無功功率的平衡- 8 -4.2 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x- 8 -4.4.1 線路的功率損耗的計(jì)算- 9 -6 確定變電所主接線- 15 -6.1 對電氣主接線的基本要求- 15 -6.2 變電所主接線設(shè)計(jì)原則- 15 -6.3

2、變電所主接線的設(shè)計(jì)步驟- 16 -6.4 主接線的選擇- 16 -7 短路電流計(jì)算- 20 -7.1短路的定義及類型- 20 -7.2計(jì)算短路電流的目的- 20 -7.3短路的原因- 20 -7.5短路電流的計(jì)算- 21 -8 電氣設(shè)備選擇- 23 -8.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則- 23 -8.2 斷路器的選擇- 23 -8.3 隔離開關(guān)選擇- 25 -8.4 互感器選擇- 27 -8.5 避雷器的選擇- 29 -8.6 匯流母線的選擇- 29 -8.7 熔斷器的選擇- 32 -8.8高壓開關(guān)柜的選則- 33 -9 確定室外設(shè)備布置方式- 35 -9.1高壓配電裝置和設(shè)計(jì)原則及要求- 35

3、-9.2 設(shè)備的配置- 36 -9.3 配電裝置的選擇- 38 -10 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)- 39 -10.1變電所直擊雷的過電壓保護(hù)- 39 -10.2變電所直擊雷保護(hù)的基本原則- 39 -10.5 避雷針的設(shè)計(jì)- 40 -第二篇 計(jì)算書- 42 -1. 10kv架空線路選擇- 42 -1.1 制訂廠(雙回路)- 42 -2.1 - 53 -3.1 主變?nèi)萘康倪x擇- 57 -1.0- 57 -3.2變壓器有功和無功損耗- 57 -5.2系統(tǒng)各參數(shù)電抗標(biāo)幺值- 61 -7防雷保護(hù)計(jì)算- 77 -結(jié)論- 80 -致謝- 81 -參考文獻(xiàn)- 82 -附錄- 83 -a1.1- 83 - 89 -中文摘要

4、本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是紅安降壓變電所電氣工程（部分）初步設(shè)計(jì)。 待設(shè)計(jì)變電所為地區(qū)公用變電所，電壓等級為60kv/10kv，60kv側(cè)有兩回進(jìn)線，另外有兩回轉(zhuǎn)供線，10kv側(cè)有出線段13回。設(shè)計(jì)要求變電所功率因數(shù)在0.9以上，所有用戶10kv線路入口處的電壓偏移為5%，電壓損耗不超過8%。60kv側(cè)電氣設(shè)備的選擇:變壓器、隔離開關(guān)、高壓斷路器、母線、電壓互感器、電流互感器、避雷器。10kv側(cè)電氣設(shè)備的選擇:高壓熔斷器、所用變、隔離開關(guān)、高壓斷路器、母線、電壓互感器、電流互感器、避雷器、開關(guān)柜。變壓器的選擇包括：所有10kv線路的導(dǎo)線；靜電補(bǔ)償電容器；主變壓器的臺數(shù)、容量、型號等主要技術(shù)數(shù)據(jù)的確定；電

5、氣主接線主要介紹了電氣主接線的重要性、設(shè)計(jì)依據(jù)、基本要求、各種接線形式的優(yōu)缺點(diǎn)以及主接線的比較選擇，并制定了適合本所要求的主接線。變電所用接線包括：變電所接線的總要求以及變電所母線接線設(shè)計(jì)。短路電流計(jì)算是最重要的環(huán)節(jié)，本論文詳細(xì)的介紹了短路電流計(jì)算的目的、假定條件、一般規(guī)定、元件參數(shù)的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)變換、以及各短路點(diǎn)的計(jì)算等知識。高壓電氣設(shè)備的選擇包括母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器的選擇原則和要求，并對這些設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)和產(chǎn)品相關(guān)介紹 。而根據(jù)本論文所介紹的高壓配電裝置的設(shè)計(jì)原則、要求和60kv的配電裝置，決定此次設(shè)計(jì)對本廠采用分相中型布置。繼電保護(hù)和自動裝置的規(guī)劃，包括總則、自

6、動裝置、一般規(guī)定主變壓器、母線等設(shè)備的保護(hù)，而變電所的防雷保護(hù)則主要針對避雷針和避雷器的設(shè)計(jì)，要確定避雷針的位置、個數(shù)、高度、進(jìn)線保護(hù)長度。關(guān)鍵字：變電所 電氣工程 設(shè)計(jì)abstractthis graduation design is a hongan secondary substation electrical engineering (part) design. whole thesis besides summary graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of most bas

7、ic request that equipments choose with principle according to. the choice of the transformer includes: main transformer use the main technique in number, capacity, model number.etc. in set data of the transformer to really settle; the electricity lord connected the line to introduce primarily the el

8、ectricity lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, the lord that combine to establish the in keeping with my plant the request connects the line; the factor

9、y connects with the electricity the line includes: the factory connect the linear total request and factory to connect the line design with the mother line with the electricity. the short-circuit galvanometer is regarded as the most important link, this thesis introduced the calculating purpose in s

10、hort-circuit electric current, assumption term, general provision, the calculation, network transformation of a parameter detailedly, and each calculation etc. knowledge that short circuit order; the choice of the high pressure electricity equipments includes the mother line, high pressure breaks th

11、e road machine and insulate the switch, electric current to feels with each other the machine, electric voltage feels with each other the choice principle of the machine, high pressure switch cabinet with request, and proceed to these equipmentseses the school check with the related introduction in

12、product. but go together with the design principle of the electricity device, request to go together with the electricity device with 60 kv according to this thesis a high pressure for introducing, decide this time design to adopt the cent the mutually medium-sized arranging to the my plant. after e

13、lectricity protection with the programming of the automatic device, include total, automatic device, general provision with the protection of generator, transformer, mother line etc. equipments, but power plant with change to give or get an electric shock a design for defending thunder protecting th

14、en primarily aiming at lightning rod with lightning arrester. key word: secondary substation electric engineering design第一篇 說明書1 引言當(dāng)今電能已經(jīng)成為人類歷史發(fā)展的主要動力資源，要科學(xué)合理地駕馭電力必須從電力工程的設(shè)計(jì)原則和方法上來理解和掌握其精髓，提高電力系統(tǒng)的安全可靠性和運(yùn)行效率，從而達(dá)到降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)裝機(jī)容量迅速增長，電力供應(yīng)問題就十分重要了，所以變電所的設(shè)計(jì)是非常重要的。眾所周知，變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，它

15、擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)。對電網(wǎng)的安全運(yùn)行起著舉足輕重的作用。變電所的類型很多種，有樞紐變電所、中間變電所、地區(qū)變電所等。此次設(shè)計(jì)是常規(guī)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)題目是紅安60kv降壓變電所電氣工程初步設(shè)計(jì)。按照國家規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了10kv導(dǎo)線的選擇、靜電補(bǔ)償電容器的選擇、變壓器的選擇、主界線的確定、準(zhǔn)確的短路計(jì)算、設(shè)備選擇等等，并進(jìn)行了嚴(yán)格的校驗(yàn)。所設(shè)計(jì)的變電所可以滿足電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性?，F(xiàn)在大容量發(fā)電機(jī)組的不斷投運(yùn)、超高壓遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)的出現(xiàn)，使電力系統(tǒng)的安全控制更加復(fù)雜。電力建設(shè)的更新與改造顯得十分重要。十余年來，國內(nèi)外都對變電站綜合自動化技術(shù)展開了討論和研究。隨著自動化技

16、術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動化技術(shù)得到了迅速發(fā)展，有許多新概念、新理論設(shè)計(jì)的變電站綜合自動化系統(tǒng)投入運(yùn)行。展現(xiàn)了極強(qiáng)的生命力，并成為我國電力工業(yè)推行技術(shù)進(jìn)步的重點(diǎn)之一。電能是目前使用的最重要能源，其優(yōu)點(diǎn)很多。電力工業(yè)的發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有密切的關(guān)系。這就要求電網(wǎng)有較高的供電質(zhì)量、供電可靠性和安全性。而變電站在電網(wǎng)中的地位又十分重要，因此變電所建設(shè)的前景是美好的。2 變電所設(shè)計(jì)原則2.1 總則1電所的設(shè)計(jì)必須貫徹執(zhí)行黨的有關(guān)方針、政策，設(shè)計(jì)中應(yīng)不斷終結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在保證安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)合理的條件下，力求接線簡化，布置緊湊和逐步提高自動化水平，并積極慎重地采用新技術(shù)。2變電所應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)

17、劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，樞紐變電所連接的電源數(shù)和回路數(shù)，還應(yīng)該根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行完全和經(jīng)濟(jì)等條件確定。2.2 所址選擇和所區(qū)規(guī)劃2.2.1 所址選則1 所址的選擇應(yīng)符合下列要求： 接近負(fù)荷中心； 不占或少占農(nóng)田； 便于各級電壓線路的引入和引出,架空線路走廊應(yīng)與此同時確定； 交通運(yùn)輸方便； 盡量不設(shè)在空氣污穢地區(qū),否則采用防污措施或設(shè)在污穢源上風(fēng)道； 所址不應(yīng)為積水淹沒，并有足夠排洪設(shè)施； 生活和生產(chǎn)用水的可靠水源；。 確實(shí)所址時應(yīng)考慮對鄰近設(shè)施的影響。2 為了減少所占面積或地區(qū)面積受到限制時，配電裝置中盡量采用少占地的電網(wǎng)或布置采用高型或半高型方式等。2.2.2 管線的布置各地下管線之間和地下管線與建筑物，

18、構(gòu)筑物，道路之間最小凈距，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)和檢修的要求。建設(shè)物的基礎(chǔ)的構(gòu)造，管線的埋設(shè)深度，檢修的位置及當(dāng)?shù)仄渌麠l件確定其最小距可參照，變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程的“附錄-”所列數(shù)值。2.2.3 所區(qū)內(nèi)、外通道變電所應(yīng)有道路與外部公路連接，其路面寬度一般不小于3.5米，變電所內(nèi)應(yīng)設(shè)置環(huán)行道路或回車道、環(huán)行道，路面寬度一般為3米，由變電所大廳至主變電器的道路可適當(dāng)加寬。變電所內(nèi)應(yīng)設(shè)巡視小道，并可利用電纜溝蓋板作為部分巡視小道。2.3 電氣部分2.3.1 主變壓器1變電所中一般裝設(shè)兩臺變壓器，如只有一個電源或變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得備用電源，可裝設(shè)一臺主變壓器。2 變電所主變壓器一般采用三相式變壓器，其容

19、量應(yīng)根據(jù)電力噸度年個 510年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇，裝有兩臺以上主變壓器變電所中，當(dāng)一臺斷開時，其余主變壓器的容量一般保證70%的全部負(fù)荷，但應(yīng)保證用戶的一級負(fù)荷和大部分二級負(fù)荷。3電力潮流變化和電壓偏移大的變電所，如經(jīng)計(jì)算，普通變壓器不能滿足電力系統(tǒng)和用戶對電壓的要求，應(yīng)盡量采用有載調(diào)壓變壓器，當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行確有需要時，可裝設(shè)單獨(dú)的調(diào)壓變壓器。2.3.2 主接線（1）變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，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)滿足運(yùn)行可靠、簡單靈活，操作方便和節(jié)約投資等要求。（2）當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線,如線路變壓器組

20、或橋型接線等。當(dāng)能夠滿足電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的要求時，也可采用線路分支接線，如有擴(kuò)建的要求，在布置上應(yīng)為過度到最終接線準(zhǔn)備條件。（3）3560kv干線配電裝置中當(dāng)出線為2回時，一般采用橋型接線,當(dāng)出線為2回以上時，一般條件采用分段單母線接線，出線回?cái)?shù)較多連接電源較多，負(fù)荷大或污穢的環(huán)境中的3560kv屋外配電裝置，可采用雙母線接線6kv和10kv配電裝置中，可設(shè)置一般采用單母分段母線和單母線接線。（4）當(dāng)?shù)貐^(qū)電力網(wǎng)或用戶不允許停電檢修線路斷路器時，采用單母線或分段單母線的6千伏和10千伏配電裝置中，可設(shè)置旁路母線。（5）接在母線上的閥型避雷器和電壓互感器，一般合用一組隔離開關(guān)接在變壓器引線上的閥

21、型避雷器回路中，一般不裝設(shè)隔離開關(guān)。（6）大容量變電所中為限制6kv和10kv出線上短路電流一般采用下列措施之一。 變壓器分列運(yùn)行。 在變壓器回路中裝設(shè)分裂電抗器或電抗器。 采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。（7）在出線上裝設(shè)電抗器的6kv和10kv配電裝置中，向不同用戶供電的兩回線可共用一臺斷路器和一組電抗器，但每回線上應(yīng)各裝一組出線隔離開關(guān)。3 10kv架空導(dǎo)線截面選擇及校驗(yàn)架空線是軟導(dǎo)體，架空線的選擇主要是截面選擇，而架空線路的型號則視具體情況而定。而在導(dǎo)體截面選擇時應(yīng)針對不同的電力網(wǎng)特點(diǎn)，靈活運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，只有這樣選出的導(dǎo)線才是合理的。 架空線路一般用裸導(dǎo)線，其結(jié)構(gòu)型式主要有單股線、多

22、股絞線、鋼芯鋁絞線、擴(kuò)徑導(dǎo)線、空心導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線幾種。常用架空線的型號、規(guī)格，由材料、結(jié)構(gòu)的漢語拼音的第一個字母在寫表示，額定載流截面積（mm2）和鋼線部分額定截面積（mm2）等幾部分組成，字母含義為：t銅l鋁g鋼j多股絞線lh鋁合金f防腐型等。本線路設(shè)計(jì)采用lgj型架空線，含義為機(jī)械強(qiáng)度為普通型的鋼芯鋁絞線。配電裝置中軟導(dǎo)線的選擇，應(yīng)根據(jù)（環(huán)境溫度、日照、風(fēng)速、污穢、海拔高度）和回路負(fù)荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導(dǎo)線的截面和導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)型式。在含鹽量較大的沿海地區(qū)或周圍氣體對鉛有明顯腐蝕的場所，應(yīng)盡量選用防腐型鋁鉸線。當(dāng)負(fù)荷電流較大時，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇較大截面的導(dǎo)線。在電壓較高時，為

23、保持導(dǎo)線表面的電場強(qiáng)度，導(dǎo)線最小截面必須滿足電量的要求，可增加導(dǎo)線外徑或增加每相導(dǎo)線的根數(shù)。對于220kv及以下的配電裝置，電暈對導(dǎo)線截面一般不起決定作用，故可根據(jù)流選擇導(dǎo)線截面。導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)型式可采用單根鋼芯鋁鉸線或由鋼芯絞線組成的復(fù)導(dǎo)線。注:本次設(shè)計(jì)采用的是鋼芯鋁鉸線。3.1導(dǎo)線截面的選擇導(dǎo)線截面可按最大長期允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。對負(fù)荷利用小時數(shù)大（通常指5000h），傳輸容量大，長度在20m以上的導(dǎo)體，如發(fā)電機(jī)，變壓器的連接導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，而配電裝置的匯流母線通常在正常運(yùn)行方式下，傳輸容量不大，可按長期允許電流來選擇。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊架空電力線路的導(dǎo)線截面

24、積選擇10kv及以下架空配電線路，以及負(fù)荷不大，供電距離較遠(yuǎn)，最大負(fù)荷利用小時較傳輸容量大的回路，均應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇導(dǎo)線截面。 注:本次設(shè)計(jì)采用經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇導(dǎo)線截面。3.1.1 按最大長期工作電流選擇母線所在回路的最大長期工作電流應(yīng)不大于導(dǎo)體長期發(fā)熱的允許電流,即 式(3-1)式中:相對于母線允許溫度和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下導(dǎo)體長期允許電流綜合修正系數(shù)與環(huán)境溫度和導(dǎo)體連接方式（如螺栓連接、超聲波搪錫搭連等）有關(guān)，可查有關(guān)系數(shù)3.1.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇架空線截面可使年綜合費(fèi)用最低。年綜合費(fèi)用最低，年綜合費(fèi)用包括電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的年電能損耗費(fèi)。導(dǎo)體投資和折舊費(fèi)、利息等。從

25、降低電能損耗角度看導(dǎo)線截面越大越好，從降低投資，折舊費(fèi)和利息費(fèi)的角度看，則希望截面越小越好。綜合這些因素，使年綜合費(fèi)用最小時所對應(yīng)的導(dǎo)線截面稱導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面，對應(yīng)的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度母線的經(jīng)濟(jì)截面可由下式?jīng)Q定： 式（3-2）式中： 母線的經(jīng)濟(jì)截面（mm2）；經(jīng)濟(jì)電流密度（a/ mm2）；正常工作時的最大長期工作電流（a）。 = 式（3-3） 式中：本線路的有功功率（kw）； 本線路的額定電壓 (kv)；本線路的功率因數(shù)。注:當(dāng)雙回路時， = 式（3-4）當(dāng)單回路時， = 式（3-5）選出標(biāo)準(zhǔn)截面應(yīng)接近于計(jì)算截面，然后用求得的導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)截面的實(shí)際、計(jì)算實(shí)際線路的實(shí)際電壓損失。再與允許電壓損耗

26、相比較，判斷選擇是否適合。3.2 導(dǎo)線截面的校驗(yàn) 導(dǎo)線截面校驗(yàn)方法一般包括電暈電壓校驗(yàn)、機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)、導(dǎo)體載流量的校驗(yàn)、電壓損耗校驗(yàn)。 電暈電壓校驗(yàn)：電暈放電將引起電暈損耗、無線電干擾、噪聲干擾和金屬腐蝕等不利現(xiàn)象。電暈的產(chǎn)生與電壓等級及導(dǎo)體的直徑有很大關(guān)系。只有在110kv及以上電壓等級才需要校驗(yàn)電暈電壓，本次設(shè)計(jì)的是10kv線路電壓等級不夠所以不用進(jìn)行電暈電壓校驗(yàn)。 機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)：導(dǎo)線截面應(yīng)保證一定的機(jī)械強(qiáng)度。由于架空線在運(yùn)行時要承受一定的機(jī)械負(fù)載，所以要求導(dǎo)線截面不可過小。否則難以保證應(yīng)有的機(jī)械強(qiáng)度。通常根據(jù)重要程度將架空線分成三個等級：35kv以上線路為i類線路，1-35k

27、v為類線路，1kv以下為類線路,只有35kv及以上的線路才需要校驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)屬于類線路單股導(dǎo)線導(dǎo)體材料為鋼筋鋁絞線，所以不用進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：本次設(shè)計(jì)選擇的是組合導(dǎo)線是按照經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇，起且熱穩(wěn)定能滿足要求，所以一般不作熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 綜上所述，只進(jìn)行導(dǎo)體載流量校驗(yàn)和電壓損耗校驗(yàn)即可。3.2.1 按導(dǎo)體載流量校驗(yàn)按導(dǎo)體載流量校驗(yàn)時，允許溫度為鋼芯鋁絞線取+70驗(yàn)算時的周圍空氣溫度采用當(dāng)?shù)厝「吣昶骄鶜鉁?，架空電力線路的導(dǎo)線截面應(yīng)使導(dǎo)線的最大長期工作電流。小于其持續(xù)工作電流，即。長期允許電流修正式如下： 式（3-6) -修正系數(shù)；-導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度設(shè)計(jì)中；-環(huán)境最

28、高溫度38；-導(dǎo)體額定的溫度25。校驗(yàn):若 則合格。31.2 按電壓損失校驗(yàn)電壓損耗: 式(3-7)-各段線路電阻；-各段線路電抗；-各段線路通過的有功功率；-各段線路通過的無功功r率；-線路上的額定電壓。 式(3-8) -線路長度； -每千米線路電阻； -每千米線路電抗。注:電壓損失不超過8%則合格。本設(shè)計(jì)含有單雙回路，從最惡劣情況來看雙回路中，有一條線路開路，即僅有一條回路工作，所以在線路損耗上全部采用以上公式來進(jìn)行計(jì)算，如果電壓損失的情況符合條件，那么雙回路一定符合條件。10線路的參數(shù)清單:表3.1序號負(fù)荷名稱線路狀況型號經(jīng)濟(jì)密度()電阻值()電抗值()回路長度1制釘廠24lgl-951

29、.010.330.3712齒輪廠23lgl-1501.090.210.3583電爐廠23lgl-1500.850.210.3584齒輪廠26lgl-701.090.450.3825鋼網(wǎng)廠27lgl-951.180.330.3716礦山機(jī)械廠19lgl-1501.010.210.3587電焊機(jī)廠24lgl-1200.940.270.3658機(jī)修配廠18lgl-1201.090.270.3654 靜電補(bǔ)償電容器的選擇電力系統(tǒng)的無功功率平衡是系統(tǒng)電壓質(zhì)量的根本保證。在電力系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的自然無功負(fù)荷總大于原有的無功電源。因此必須進(jìn)行無功補(bǔ)償。合理的無功補(bǔ)償和有效的電壓控制。不僅可保證電壓質(zhì)量，而且

30、將提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。電力系統(tǒng)中，必須設(shè)法提高電力網(wǎng)中各有關(guān)部門的功率因數(shù)，以充分利用電力系統(tǒng)中各發(fā)電設(shè)備和變電設(shè)備的容量，增加其輸電能力，減小供電線路導(dǎo)線的截面，節(jié)約有色金屬，減小電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗，并降低線路中的電壓損失和電壓波動，以達(dá)到節(jié)約電能和提高供電質(zhì)量的目的，為了補(bǔ)償無功功率，在工業(yè)企業(yè)中經(jīng)常裝設(shè)電力電容器作為補(bǔ)償裝置。補(bǔ)償裝置都是設(shè)置于發(fā)電廠、變電所、配電所或開關(guān)站中，大部分連接在這些廠站的母線上，也有的補(bǔ)償裝置是并聯(lián)或串聯(lián)在線路上。電容器型號由系列代號、介質(zhì)代號、設(shè)計(jì)序號、額定電壓、額定容量、相數(shù)或頻率尾注號或使用環(huán)境等部分組成，符號代號一般用漢

31、語拼音字頭表示。本設(shè)計(jì)選用電容器型號為bwf10.5-200-1w型號含義為：并聯(lián)，烷基苯浸復(fù)合介質(zhì)，10.5kv，200 kvar單相戶外式電容器。4.1 無功功率的平衡系統(tǒng)的無功功率平衡是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的一個重要問題。所謂無功功率平衡就是指在運(yùn)行的每一個時刻系統(tǒng)中各無功電源發(fā)出的無功功率要等于用戶所消耗的無功功率（即無功負(fù)荷）與系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)上無功功率損耗之和。電力系統(tǒng)的無功功率電源除了發(fā)電機(jī)外還有同步調(diào)相器、靜電電容器及靜止補(bǔ)償器。后三種裝置又稱為無功補(bǔ)償裝置。本設(shè)計(jì)采用補(bǔ)償裝置為靜電電容器,且采用星型接法。4.2 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x（1）提高功率因數(shù)；（2）改善電能質(zhì)量；（3）降低網(wǎng)絡(luò)功率損

32、耗和電能損耗。4.3 電容器的選擇原則1）補(bǔ)償裝置可分為兩大類：串聯(lián)補(bǔ)償裝置和并聯(lián)補(bǔ)償裝置；（2）對于110kv及以下電網(wǎng)中的串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，可以減少線路電壓降，降低受端電壓波動，提高供電電壓；在閉合電網(wǎng)中，改善潮流分布，減少有功損耗；（3）對于并聯(lián)補(bǔ)償裝置的（同期）調(diào)相機(jī)，可以向電網(wǎng)提供可無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，維持電網(wǎng)電壓；并可以強(qiáng)勵補(bǔ)償容性無功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性；（4）對于并聯(lián)補(bǔ)償裝置，可以向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的容性無功，以補(bǔ)償多余的感性無功；減少電網(wǎng)有功損耗和提高電網(wǎng)電壓；（5）對于靜止補(bǔ)償裝置，可以向電網(wǎng)提供可快速無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，降低電壓波動和波形畸變率，全面提

33、高電壓質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工頻過電壓的功能。（6）電力電容器的臺數(shù)應(yīng)均為6的倍數(shù)。因?yàn)殡娙萜骷醒a(bǔ)償在變電所的低壓側(cè)且本設(shè)計(jì)中低壓側(cè)采用單母分段，為了保證無功功率的平衡，所以電容器的選擇應(yīng)為6的倍數(shù)。（7）因?yàn)?kv以上的并聯(lián)電容器采用y型接線，所以本次設(shè)計(jì)電容器應(yīng)選擇y型接線。4.4 電容器的計(jì)算4.4.1 線路的功率損耗的計(jì)算 式（4-1） 式（4-2） 式中：線路總有功損耗（）；線路總無功損耗（）；、線路末端有功功率和無功功率（，）；線路末端電壓()。 雙回路時：（1）兩條線路運(yùn)行 式（4-3） （2）一條線路運(yùn)行 式（4-4）4.4.2 總的線路的損耗 式（4

34、-5） 式（4-6）4.4.3 各回路的計(jì)算負(fù)荷 式（4-8） 式（4-9）4.4.4 計(jì)算變電所的低壓側(cè)母線的負(fù)荷(kp=0.88 ,kq=0.9) 式（4-10）4.5 功率因數(shù)的計(jì)算4.5.1 計(jì)算補(bǔ)償前總平均功率因數(shù)()當(dāng)0.9 合格 式（4-12）4.6 選擇電容器電容器型號為bwf10.5-200-1w表4.1型號額定電壓（）標(biāo)稱容量（）標(biāo)準(zhǔn)電容相數(shù)外型尺寸（mm）重量（kg）bwf10.5-200-1w105200157817001741010120由此可見，每臺電容器的容量為200 kvar，則需要電容器36臺，每相6臺,并列使用，星型接線。若考慮在變壓器的二次側(cè)加電容器進(jìn)行補(bǔ)

35、償，則在選定變壓器前應(yīng)減掉補(bǔ)償?shù)臒o功功率，加電容器后應(yīng)再次經(jīng)過計(jì)算保證變電所的功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。 則補(bǔ)償后低壓側(cè)母線的：p=17280.824（kw）q=13578.93（kvar） s=8779.9（kva）注：本設(shè)計(jì)采用器型號為bwf-200-1w5 主變壓器的選擇5.1規(guī)程1 主變?nèi)萘亢团_數(shù)的選擇,應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)決定進(jìn)行。凡有兩臺及以上主變的變電所，其中一臺停運(yùn)后，其余主變的容量應(yīng)保證供應(yīng)該所全部負(fù)荷的，在計(jì)算其過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷。若變電所有其它的能源可保證主變停運(yùn)后用戶的一級負(fù)荷，則可裝設(shè)一臺主變壓器。2與電力系統(tǒng)連接的變壓器

36、，若不受運(yùn)輸條件的限制，應(yīng)選用三相變壓器。3根據(jù)電力負(fù)荷的發(fā)展情況及潮流的變化，結(jié)合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)繼電保護(hù)、對通訊線路的影響、調(diào)壓和設(shè)備制造等條件允許時，應(yīng)采用自耦變壓器。4 在具有三種電壓的變電所中，若通過主變各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置時，均宜采用三繞組變壓器。5 主變調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)符合電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。5.2 主變選擇的一般原則5.2.1 主變臺數(shù)的確定為保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺主變，但一般不超過兩臺主變。當(dāng)只有一個電源或變電所的一級負(fù)荷另有備用電源保證供電時，可只裝設(shè)一臺主變。對大型樞紐變電所，根

37、據(jù)工程的具體情況，應(yīng)裝設(shè)臺主變。5.3 變壓器形式的選擇1主變一般采用三相變壓器，若因制造和運(yùn)輸條件的限制，在的變電所中，可采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓器時，應(yīng)考慮設(shè)備用相，當(dāng)主變超過一組時，且各組容量滿足全所負(fù)荷的時，可不裝備用相。2當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓的要求時，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。對新建的變電所，從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)注意選用有載調(diào)壓變壓器。其所附加的工程造價，通常在短期內(nèi)是可以收回的。3與兩個中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負(fù)荷較大或與高中壓間潮流不定外，一般采用自耦變壓器，但仍需作經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。4具有三種電壓的變電所，例如、，一般采用三繞組變壓器。5.4 主變?nèi)萘康倪x擇1

38、根據(jù)10kv側(cè)負(fù)荷表計(jì)算（詳細(xì)的計(jì)算過程見計(jì)算書），最大負(fù)荷為： =2裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當(dāng)開斷一臺變壓器時，另一臺變壓器的容量一般應(yīng)保證全部符合的。因此，對于裝有兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器的額定容量可按下式確定： 式（5-1）式中-所有廠的計(jì)算負(fù)荷本設(shè)計(jì)選用兩臺變壓器，其型號為，其主要的技術(shù)參數(shù)為：表5.1額定容量（kav）電壓組合聯(lián)合組編號空載損耗(w)負(fù) 載損 耗（w）阻抗電壓(%)空載電流（%）高壓（kv）高壓分接范圍低壓(kv)630060%6.3yn1000036000913重量()外形尺寸()軌距()器身油重總重長寬高14759590855023980432534

39、3043305.5 變壓器功率損耗的估算5.5.1 總的有功功率損耗的計(jì)算公式為 式(5-2) 5.5.2 總的無功功率損耗的計(jì)算公式為 式（5-3）式中：、變壓器的短路損耗和空載損耗，；變壓器的額定容量；變壓器負(fù)荷的視在功率；變壓器的空載電流百分比；變壓器的短路電壓有效值；并列運(yùn)行變壓器的臺數(shù)。5.5.3 計(jì)算總的負(fù)荷 式（5-4） 式（5-5）5.4.3 校驗(yàn)補(bǔ)償后的功率因數(shù)0.9 則合格 式（5-6）如果補(bǔ)償后的總的平均功率因數(shù)不滿足要求，則還需要進(jìn)行無功補(bǔ)償，補(bǔ)償后需要再次的確定變壓器的容量，重新計(jì)算功率因數(shù)直到滿足要求為止，則最終選定變壓器的容量作為設(shè)計(jì)的結(jié)果。注：本設(shè)計(jì)選用兩臺變壓

40、器，其型號為6 確定變電所主接線變電所電氣主接線指變電所的變壓器，輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電所的主接線是電力笑紋接線組成中的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置，繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會產(chǎn)生直接的影響。6.1 對電氣主接線的基本要求根據(jù)我國能源部規(guī)定：變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位、變電所的規(guī)劃容量，負(fù)荷性質(zhì)、線路變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運(yùn)行靈活、操作檢修方便，投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求。（1）電氣主接線應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求

41、，保證供電的可靠性和電能質(zhì)量。對三類用戶以一個電源供電即可，對一類負(fù)荷和二類負(fù)荷占大多數(shù)的用戶應(yīng)由兩個獨(dú)立電源供電，其中任一電源必須在另一電源停止供電時，能保證向重要負(fù)荷供電。同時，在確定主接線時應(yīng)保證電能質(zhì)量在允許的變動范圍之內(nèi)。（2）電氣主接線應(yīng)具有一定的靈活性和方便性，以適應(yīng)電氣裝置的各種情況，不僅正常運(yùn)行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時，不中斷對用戶的供電或者減少停電的時間，縮小停電的范圍，并且操作簡便，誤操作的可能性小。（3）電氣主接線應(yīng)在滿足上述技術(shù)要求的前提下，盡可能經(jīng)濟(jì)，盡量減少設(shè)備投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)，并相應(yīng)注意節(jié)約占地面積和搬遷費(fèi)用。（4）具有發(fā)展和擴(kuò)展的可能

42、性。電氣主接線在設(shè)計(jì)時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要老虎最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工方便。6.2 變電所主接線設(shè)計(jì)原則6.1.1 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的作用和地位變電所在電力系統(tǒng)中的作用和地位是決定主接線的主要因素，變電所是樞紐變電所，地區(qū)變電所，終端變電所，企業(yè)變電所還是分支變電所。由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。6.1.2 考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主要接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式以及所連接電

43、源數(shù)和出線回?cái)?shù)。6.1.3 考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回?cái)?shù)多少對主接線的影響對一級負(fù)荷來說，必須有兩個獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，（應(yīng)保證全部負(fù)荷的大小和分布，負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)），應(yīng)保證全部一級負(fù)荷不間斷供電；對二級負(fù)荷，一般要有兩個電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，能保證大部分二級負(fù)荷供電。三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。6.1.4 考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高。因此，其對主接線的可靠性，靈活性的要求也高，而容量小的變電所，對其主接線的可靠性、靈活性的要求低。6.1.5

44、考慮備用容量的有無和大小對主接線影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不同。例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時，是否允許線路變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。6.3 變電所主接線的設(shè)計(jì)步驟主接線的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁瑣而復(fù)雜的工作，影響因素較多且相互制約，往往要多次反復(fù)修正，最后才能完成。如認(rèn)為可以一舉成功設(shè)計(jì)出非常理想的，或是在任何情況下都能能用的主接線，既不現(xiàn)實(shí)，也不可能，一般設(shè)計(jì)步驟如下：（1）對設(shè)計(jì)依據(jù)和原始資料進(jìn)行綜合分析；（2）確定主變壓器的容量和臺數(shù)，擬

45、定可能采用的主接線形式；（3）所用的電源的引接；（4）論證是否需要限制短路電流，并采取相應(yīng)措施；（5）對選用的方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定最佳主接線方案。6.4 主接線的選擇由電力工程電氣設(shè)備手冊：610kv配電裝置的出現(xiàn)回路數(shù)不超過5回；3563kv配電裝置的出線回路不超過3回；適用單母線接線。610kv配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時，3563kv配電裝置出線回路數(shù)為48回時，適用單母分段接線。610kv配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時，適3563kv配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時或連接的電源較多負(fù)荷較大時適用雙母線接線。內(nèi)橋接線適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器

46、不經(jīng)常切換或線路較故障率較高情況。外橋接線適用于較小容量的發(fā)電廠變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較小的情況。此外，線路有穿越功率時，也宜采用外僑接線。根據(jù)上述以及本變電所所處系統(tǒng)和負(fù)荷性質(zhì)的要求，初步確定高壓側(cè)主接線方案：第一種方案是一次側(cè)（60kv側(cè)）采用內(nèi)橋接線形式:此種方案的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線母線故障時，全部回路仍需要短 時停電,在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障的供電。圖6.1第二種

47、方案是一次側(cè)（60kv側(cè)）采用外橋接線形式此種方案的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：橋形接線有工作可靠，靈活，使用的電器少，裝置簡單清晰和建設(shè)費(fèi)用底等優(yōu)點(diǎn)，并且它特別容易為單母分段或雙母分段接線。缺點(diǎn)：它適用于線路較短或變壓器經(jīng)常切換的場合。此外，當(dāng)兩條線路間有穿越功率時，也應(yīng)采用外橋接線，因?yàn)檫@時的穿越功率僅穿過橋斷路器，其中任一臺斷路器檢修或故障時，都將影響穿越功率的傳送。圖6.2結(jié)論本變電所選用兩臺變壓器，高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線，方便線路的投切第一種方案是二次側(cè)（10kv側(cè)）采用單母分段接線形式:此種方案的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：單母分段接線可以提高供電的可靠性和靈活性。對重要用戶可以從不同段引出兩回輸電線路，由兩個電源供

48、電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶斷電，停電兩段母線同時故障的機(jī)率甚小，可以不予考慮，可靠性要求不高時，亦可用隔離開關(guān)分段，任一母線故障時造成兩段同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)完好段即可恢復(fù)供電。高壓斷路器數(shù)量少， 四個回路只需要三臺斷路器。缺點(diǎn)：線路的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運(yùn)圖6.3第二種方案是二次側(cè)（10kv側(cè)）采用單母接線形式:此種方案的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、操作方便、設(shè)備少、投資少、隔離開關(guān)僅用于檢修，不作為操作電器，不容易發(fā)生誤操作。缺點(diǎn)：(1)母線或隔離開關(guān)檢修或故障時，將造成全

49、部回路停電。(2)出線斷路器進(jìn)行檢修時，該回路將停電。由于這種接線的可靠性和靈活性較差，所以它主要用于小容量的發(fā)電廠和邊點(diǎn)所中。圖6.4結(jié)論兩種接線方式比較單母線分段比單母線運(yùn)行可靠性和靈活性有較大的提高。為了運(yùn)行的可靠性和靈活性低壓側(cè)采用的是單母線分段的接線方式。6.5 主接線方案的確定本設(shè)計(jì)采用變電所供電給重要用戶時,一般裝設(shè)兩臺變壓器。當(dāng)高壓側(cè)有兩回電源線路時,可采用橋型接線。低壓側(cè)為單母線分段接線。由此從預(yù)選方案中低壓側(cè)選單母線分段,高壓側(cè)選內(nèi)橋接線。6.6 電氣主接線圖 為了保證變電所的正常運(yùn)行，需要加裝許多裝置。1 在連接橋上加裝電壓互感器，在橋斷路器上加裝電流互感器。2 在母線側(cè)

50、加裝電壓互感器，在分段斷路器上加裝電流互感器。3 在母線上還要加裝電容器組以保證功率因數(shù)值。4 變壓器還要加裝避雷器，保護(hù)變壓器。 電氣主接線圖如圖一所示。7 短路電流計(jì)算7.1 短路的定義及類型所謂“短路”是指電力系統(tǒng)正常支行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的接通。在正常運(yùn)行時，除中性點(diǎn)以外，相與相或相與地之間是絕緣的。在三相系統(tǒng)中短路的基本形式有：三相短路；兩相短路；單相接地短路；兩相接地短路。本次設(shè)計(jì)選用三相接地短路電流計(jì)算即,由于短路回路電抗相等,因此三相電流和電壓是對稱的,故又稱為對稱短路.而出現(xiàn)其它類型短路時,不僅每相電路中的電流和電壓數(shù)值不等,其相角也不同,這些短路總

51、稱不對稱短路。電力網(wǎng)在設(shè)計(jì)及運(yùn)行階段考慮最重要的故障情況下工作的可能性時，三相短路起著決定性的作用。此外，研究三相短路之所以重要，還由于在分析計(jì)算不對稱短路時，經(jīng)常利用對稱分量法將不對稱短路分解成三相對稱的形式加以討論，所以選擇三相短路進(jìn)行計(jì)算。7.2 計(jì)算短路電流的目的（1）作為選擇電氣設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)、絕緣子、母線、電纜等）的依據(jù)；（2）繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定；（3）電氣主接線方案的確定；（4）進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對用戶工作影響等。7.3 短路的原因形成短路的原因很多，主要有以下幾個方面：（1）元件損壞。例如設(shè)備絕緣材料老化，設(shè)計(jì)制造，安裝及維護(hù)不良等所千萬的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。（2）氣象條件