35KV變電站微機綜保系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

1、河北聯(lián)合大學輕工學院 qinggong college, hebei united university 畢畢業(yè)業(yè)設設計計說說明明書書 設計（論文）題目：設計（論文）題目：35kv 變電站微機綜保系統(tǒng)設計變電站微機綜保系統(tǒng)設計 學生姓名：學生姓名： 學學 號號：200915390514 專業(yè)班級：專業(yè)班級：09q 電氣電氣 5 班班 學學 部：信息科學與技術部部：信息科學與技術部 指導教師：指導教師： 2013 年 03 月 17 日 摘 要 -i- 摘 要 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng) 濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。微機

2、綜保又稱微機綜合保護裝置是用于測量、控制、保護、通訊一體化的一種經(jīng)濟 型保護；它采用了國際先進的 dsp 和表面貼裝技術及靈活的現(xiàn)場總線（can）技 術，滿足變電站不同電壓等級的要求，實現(xiàn)了變電站的協(xié)調化、數(shù)字式及智能 化。 本次設計為 35kv 變電站微機綜保系統(tǒng)初步設計，首先，根據(jù) 35kv 變電站 基礎數(shù)據(jù)進行電力負荷計算，其次按照經(jīng)濟可靠、運行靈活的要求完成主接線 的設計，對電氣設備變壓器、隔離開關、高壓斷路器等的選型，然后對綜保設 備進行選型，最后完成綜保系統(tǒng)功能的確定和接線原理設計。 關鍵詞 電力系統(tǒng)；變電站；變壓器；微機綜保 abstract -ii- abstract tran

3、sformer substation is an important component of the system, it will directly affect the power system security and economic operation of power plants are linked and users of intermediate links, transformation and distribution of power plays a role. microcomputer comprehensive security,also known as c

4、omputer integrated protection device is used for measurement,control,protection,communications integration, an economical protection. it adopts the international advanced dsp and surface mount technology and flexible can technology to meet the requirements of different voltage levels electricity sub

5、station, transformer substation achieve harmonization , digital and intelligent. the design of preliminary design is the microcomputer comprehensive security about 35kv transformer substation. first, date the electrical load calculations according to 35kv transformer substation.second, according to

6、the economic and reliable operation of flexible wiring required to complete the design of the main, selection of electrical equipment transformers, isolation switch, high voltage circuit breakers and microcomputer comprehensive security. finalized comprehensive security system functions to identify

7、and wiring schematic design. keywords power systems; transformer substation; transformer; microcomputer comprehensive security 目 錄 -iii- 目 錄 摘 要.i abstract.ii 第 1 章 緒論.1 1.1 我國變電站及微機綜保發(fā)展概述.1 1.1.1 我國電力及變電站發(fā)展近況.1 1.1.2 我國微機綜保發(fā)展狀況.1 1.2 變電站情況簡介.1 1.3 本次設計的目的和意義.2 第 2 章 電力負荷的計算.3 2.1 負荷計算的必要性.3 2.2 負荷計

8、算方法.3 2.3 短路電流的計算.9 2.4 功率因數(shù)的補償.13 第 3 章 主接線的設計.15 3.1 主接線設計要求.15 3.2 主接線設計的種類和特點.15 3.2 變電站主接線設計.19 第 4 章 電氣設備的選型.21 4.1 變壓器的選型.21 4.1.1 變壓器臺數(shù)的選擇.21 4.1.2 變壓器容量的選擇.21 4.1.3 方案選擇.22 4.2 隔離開關的選型.23 4.3 高壓斷路器的選型.24 4.4 電流互感器的選型.25 4.5 電壓互感器的選型.26 4.5 高壓斷路器的選型.26 第 5 章 微機綜保的選型.27 5.1 變電站技術要求.27 5.1.1 主

9、題內(nèi)容.27 5.1.2 適用范圍.27 5.1.3 技術要求.27 5.2 微機綜保的總體設計.29 5.2.1 綜保系統(tǒng)結構與配置.30 5.2.2 綜保系統(tǒng)技術設計方案.31 5.3 微機綜保的選型.37 5.3.1 asl-511/512 裝置概述.37 5.3.2 asl-511/512 技術數(shù)據(jù).39 第 6 章 微機綜保系統(tǒng)功能.41 目 錄 -iv- 6.1 主要功能數(shù)據(jù).41 6.2 主要結構.42 6.3 操作說明.42 結 論.49 參考文獻.50 謝 辭.51 附 錄.52 第 1 章 緒論 -1- 第 1 章 緒論 1.1 我國變電站及微機綜保發(fā)展概述 1.1.1 我

10、國電力及變電站發(fā)展近況 電力是國民經(jīng)濟發(fā)展的動力,國民經(jīng)濟的持續(xù)、快速、穩(wěn)定發(fā)展需要有足夠 的電力能源作保障。進入新世紀以來,我國經(jīng)濟進入新的高速增長時期,電力工 業(yè)的發(fā)展面臨著空前的機遇。隨著電力體制改革的不斷深化和多元投資主體的 形成，從今年到 2012 年，每年投產(chǎn)裝機容量都將達到 5000 萬千瓦左右。繼今 年全國發(fā)電裝機容量突破 4 億千瓦和水電裝機容量 1 億千瓦之后，電力工業(yè)將 很快實現(xiàn)新的跨越，預計到 2015 年全國發(fā)電裝機將達到 6.5 億千瓦，到 2020 年達到 9.5 億到 10 億千瓦。因而，越來越多變電站的新建及運行就迫在眉睫。 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)

11、，起著變換和分配電能的作用。變 電站在配電網(wǎng)中具有十分重要的地位。它既是變壓器側配電網(wǎng)中的負荷，又是 下一級配電網(wǎng)的電源。 1.1.2 我國微機綜保發(fā)展狀況 微機綜保又稱微機綜合保護裝置是用于測量、控制、保護、通訊一體化的 一種經(jīng)濟型保護；針對配網(wǎng)終端高壓配電室量身定做，以三段式無方向電流保 護為核心，配備電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)視及采集功能，可省掉傳統(tǒng)的電流表、電壓表、 功率表、頻率表、電度表等，并可通過通訊口將測量數(shù)據(jù)及保護信息遠傳上位 機，方便實現(xiàn)配網(wǎng)自動化；裝置根據(jù)配網(wǎng)供電的特性在裝置內(nèi)集成了備用電源 自投功能，可靈活實現(xiàn)進線備投及母分備投功能。 微機綜保與測控裝置采用了國際先進的 dsp 和表面

12、貼裝技術及靈活的現(xiàn)場 總線（can）技術，滿足變電站不同電壓等級的要求，實現(xiàn)了變電站的協(xié)調化、 數(shù)字式及智能化。此系列產(chǎn)品可完成變電站的保護、測量、控制、調節(jié)、信號、 故障錄波、電度采集、小電流接地選線、低周減載等功能，使產(chǎn)品的技術要求、 功能、內(nèi)部接線更加規(guī)范化。產(chǎn)品采用分布式保護測控裝置，可集中組屏或分 散安裝，也可根據(jù)用戶需要任意改變配置，以滿足不同方案要求。 1.2 變電站情況簡介 隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，能源是國家前進的靈魂與動力，其中電能又是 河北聯(lián)合大學輕工學院 -2- 企業(yè)與人們生活中不可或缺的一種能源，經(jīng)濟與人們物質生活水平的提高使得 對電能的需要達到了前所未有的高度，這樣以

13、來為了保證各大企業(yè)的及家庭生 活的可靠，安全用電，地區(qū)近年來新建成了很多變電站，而地區(qū)建成一所新型 35kv 變電站的需要也是刻不容緩。所以變電站的建設是必要的。 1.3 本次設計的目的和意義 本次設計為 35kv 變電站的微機綜合保護系統(tǒng)設計，具體內(nèi)容有根據(jù)變電 覆蓋系統(tǒng)計算電站負荷；按運行安全、投資經(jīng)濟的原則選擇電站的主接線方式； 通過負荷計算、短路計算選擇供、配電設備；設計電站設備的二次回路微機控 制、綜合保護系統(tǒng)。 本次設計為實際工程設計，題目來源于實際現(xiàn)場。通過本次設計能使我學 習到實際工程設計中所需要的資料搜集及分析能力，工程綜合讀圖、制圖能力， 初步的工程設計能力，初步的程序編程

14、能力，綜合運用能力和獨立的工作能力。 第 2 章 電力負荷的計算 -3- 第 2 章 電力負荷的計算 2.1 負荷計算的必要性 為一個企業(yè)或用戶供電,首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容 量變壓器等問題,這就需要進行負荷的統(tǒng)計和計算，為正確地選擇變壓器容量與 無功補償裝置，選擇電氣設備與導線、以及繼電器保護的整定等提供技術參數(shù)。 2.2 負荷計算方法 進行電力負荷計算主要目的就是為了正確選擇變壓器容量、各種電器設備 的型號規(guī)格及供電網(wǎng)絡所用的導線。 供電設計常采用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系 數(shù)法和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對于任何性質的企業(yè)負荷均 適

15、用，且計算結果基本上符合實際，尤其對各用電設備容量相差較小且用電設 備數(shù)量較多的用電設備組，因此，這種計算方法采用最廣泛。二項系數(shù)法主要 適用于各用電設備容量相差大的場合，如機械加工企業(yè)，煤礦井下綜合機械化 采煤工作面等。利用系數(shù)法以平均負荷作為計算的依據(jù)，利用概率論分析出最 大負荷與平均負荷的關系，這種計算方法目前積累的實用數(shù)據(jù)不多，且計算步 驟較為繁瑣，故工程應用較少。單位產(chǎn)品電耗法常用于方案設計。 以二軋為例。 以下為所計算的供電系統(tǒng)的電力負荷計算圖。 a b 主風機 d d c d d d 輥邊架 風機水泵 起重機 車 床 照 明 圖 2-1 供電系統(tǒng)電力負荷計算圖 分析可知：此系統(tǒng)中

16、負荷可分為三種： 河北聯(lián)合大學輕工學院 -4- 風機水泵：主風機水持續(xù)運行，其 pe為銘牌上規(guī)格的額定功率。 輥邊架、起重機、車床：為反復短時工作制，其 pepn 。 （其25/e 中 25為其值為 25%的負荷持續(xù)率。 ） 照明設備：pe為設備上標定的額定功率。 計算步驟： 各用電組的計算負荷：（圖 2-1 中 b、d 點） kdp30/pe kd：該設備組的需用系數(shù)（查表） q30tgp30 pe ：該設備組額定容量總和 un：設備組額定電壓 2 30 2 3030 qps i30s30/(un)3 注：其中上式的 p30、q30、s30分別為有功計算負荷、無功計算負荷和視在計 算負荷。

17、對低壓母線的計算負荷的確定：（圖 2-1 中 c 點） p30(c)kpp30(d) q30(c)kqq30(d) s30(c)p30(c)+q30(c) 注：kp及 kq為有功功率及無功功率的參差系數(shù)。 （查表） 確定變壓器的有功損耗及無功損耗： 變壓器的有功損耗及無功損耗可根據(jù) s30近似計算： pb0.012s30 （kw） qb0.06s30 （kvar） 注：s30的單位為千伏安（kva） 高壓母線上計算負荷的確定：（圖 2-1 中 a 點） p30(a)p30(b)p30(c)pb q30(a)q30(b)q30(c)qb 將各組設備的數(shù)據(jù)通過上述公式進行負荷計算。 以下為詳細的計

18、算過程： 低壓設備的計算（圖 2-1 中 d 點） 輥道架 pe976.5kw， kx0.65， cos0.75， tg0.88 p30kxpe0.65976.5634.73（kw） 第 2 章 電力負荷的計算 -5- q30tgp300.88634.73558.56（kvar） 845.5（kva） 2 30 2 3030 qps 22 56.558634.73 風機水泵 pe760kw， kx0.75， cos0.8， tg0.75 p30kxpe0.75760570（kw） q30tgp300.75570427.5（kvar） 712.5（kva） 2 30 2 3030 qps 22

19、427.5570 起重機 pe820kw， kx0.25， cos0. 5， tg1.73 p30kxpe0.25820205（kw） q30tgp301.73205354.65（kvar） 車床 pe370kw， kx0.14， cos0.6， tg1.33 p30kxpe0.1437051.8（kw） q30tgp301.3351.868.9（kvar） 86.2（kva） 2 30 2 3030 qps 22 9 . 6851.8 照明 pe150kw p30pe150kw q300 低壓總計 p30634.7357020551.81501611.53（kw） q30558.56427.

20、5354.6568.91409.61（kvar） 2141.03（kva） 2 30 2 3030 qps 22 6 . 14091611.5 低壓母線計算負荷（圖 2-1 中 c 點） kp0.9 kq0.97 p30(c)0.9p300.91611.51450.38（kw） q30(c)0.97q300.971409.611367.32（kvar） s30(c)1993.28（kva） 22 3 . 13671450.38 確定變壓器有功損耗和無功損耗 pb0.015s30(c)0.0151993.2829.9（kw） 河北聯(lián)合大學輕工學院 -6- qb0.06s30(c)0.061993

21、.28119.6（kvar） 主風機 （圖 2-1 中 b 點） pe7600kw， kx0.75， cos0.8， tg0.75 p30(b)kxpe0.7576005700（kw） q30(b)tgp300.7557004275（kvar） s30(b)7125（kva） 22 42755700 總計：p30(a)p30(b) p30(c)pb 1450.38570029.9 7180.28（kw） q30(a)q30(b) q30(c)qb 1367.324275119.6 5761.92（kvar） s30(a)9206.31（kva） 22 92.57617180.28 其他單位的計

22、算方法及公式同二軋一樣，略去計算步驟，結果列于下表中： 表 2-1 二軋設備選型計算 需用系數(shù)計算負荷用電設備設備容量 kwkd costg p30q30s30 輥邊架976.50.650.750.88634.73558.56845.5 風機水泵7600.750.80.75570427.5712.5 起重機8200.250.51.73205354.65 車 床3700.140.61.3351.868.986.2 照 明150150 低壓總計1611.531409.612141.03 主風機76000.750.80.75570042757125 0.9 有功1450.38參差系數(shù) 0.97 無功

23、1367.32 1993.28 1.5%有功29.9變 損 6%無功119.6 二 軋 總計7180.285761.929206.31 第 2 章 電力負荷的計算 -7- 表 2-2 能源部設備選型計算 需用系數(shù)計算負荷用電設備設備容量 kwkd costg p30q30s30 深井加壓泵5700.750.80.75427.5320.63534.37 照明300300 低壓總計727.5320.65 高壓風機水泵8000.750.80.75600450750 0.9 有功654.75參差系數(shù) 0.97 無功311.01 724.86 1.5%有功10.87變損 6%無功43.49 能 源 部

24、總計1265.6804.51499.7 表 2-3 氧氣廠設備選型計算 需用系數(shù)計算負荷用電設備設備容量 kwkd costg p30q30s30 水泵風機8070.750.80.75605.25453.94756.56 照明200200 低壓總計805.25453.94924.39 高壓氧機12000.750.80.759006751125 0.9 有功724.73參差系數(shù) 0.97 無功440.32 848 1.5%有功12.72變損 6%無功50.88 氧 氣 廠 總計1637.451166.22010.29 表 2-4 一軋設備選型計算 需用系數(shù)計算負荷用電設備設備容量 kwkd co

25、stg p30q30s30 輥邊架976.50.650.750.88654.73558.56845.5 風機水泵6750.750.80.75506.25379.69632.8 河北聯(lián)合大學輕工學院 -8- 起重機7500.250.51.73187.5324.4 車 床3600.140.61.3350.467.0383.86 照 明150150 低壓總計1548.881329.682026.4 主風機63200.750.80.75474035555925 0.9 有功1375.99參差系數(shù) 0.97 無功1289.79 1885.98 1.5%有功28.29變 損 6%無功113.16 一 軋

26、總計6144.284957.957895.15 表 2-5 鑄造廠設備選型計算 需用系數(shù)計算負荷用電設備設備容量 kwkd costg p30q30s30 電爐輔機3720.850.850.62316.2196.04392.04 風機水泵8780.750.80.75658.5493.88823.12 起重機932050.250.51.73233.13403.31 車 床2050.140.61.3328.738.1747.76 照 明150150 低壓總計2361.231131.42618.3 電爐變壓器57603571.26777.25 0.9 有功2125.1參差系數(shù) 0.97 無功1097

27、.48 2391.76 1.5%有功35.88變 損 6%無功143.51 鑄 造 廠 總計7920.984812.199268.17 表 2-6 一煉設備選型計算 需用系數(shù)計算負荷用電設備設備容量 kwkd costg p30q30s30 轉爐側動機20750.250.51.73518.75897.441036.58 第 2 章 電力負荷的計算 -9- 通風水泵7600.750.80.75570427.5712.5 起重機4500.250.51.73112.5194.63224.8 照 明170170 低壓總計1371.251519.572046.81 高壓風機15000.750.80.75

28、125843.751406.25 0.9 有功1234.13參差系數(shù) 0.97 無功1473.98 1922.42 1.5%有功28.84變 損 6%無功122.81 一 煉 總計2387.972440.543414.47 表 2-7 各部門用電負荷總結 計算負荷廠 名 p30（kw）q30（kv）s30（kva） 二 軋7180.285761.929206.31 能源部1265.62804.51499.67 氧氣廠1637.451166.22010.29 一 軋6144.284957.957895.15 鑄造廠7920.984812.199268.17 一 煉2387.972440.5434

29、14.47 小 計26536.5819943.333195.26 0.9 有功23882.92參差系數(shù) 0.97 無功19345 30734.72 1.5%有功461.02變 損 6%無功1844.08 總 計24343.9421189.0832273.9 2.3 短路電流的計算 工廠供電系統(tǒng)的設計和運行中，不僅要考慮正常運行的情況，更要充分考 河北聯(lián)合大學輕工學院 -10- 慮發(fā)生故障的情況，更嚴重的是發(fā)生短路故障。在現(xiàn)代大容量電力系統(tǒng)相連的 工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)中，如發(fā)生短路故障，能使短路電流達到幾萬甚至幾十萬 安的數(shù)值。為防止這種情況，電路中電源、電網(wǎng)、負載這三個組成部分的所有 與載流部分

30、有關的設備、裝置、元件，都必須經(jīng)受得起可能最大的短路電流所 產(chǎn)生的熱效應和電動力效應的作用而不致?lián)p壞，以及必須裝設相應的保護裝置 來迅速消除短路故障，因此有必要了解當電力系統(tǒng)線路發(fā)生短路事故時，所產(chǎn) 生的短路電流數(shù)值。 一短路的原因和后果 供電系統(tǒng)發(fā)生短路的原因，大致是由于電氣設備的絕緣因陳舊老化而損壞。 電氣設備受機械損傷而使絕緣損壞。因電氣設備承受過電壓而使電氣設備的絕 緣擊穿等所造成以及鳥獸跨接裸露的導電部分而發(fā)生短路，也可能是由于沒遵 守安全操作規(guī)程的誤操作。 短路后，短路電流比正常電流大的多；在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達幾 萬安甚至幾十萬安。如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害

31、，即 短路電流的熱效應：短路電流通常要超過正常工作電流的十幾倍至幾十 倍，這將使電氣設備嚴重過熱，絕緣物質受到損傷，甚至燒毀電氣設備。 短路電流的電動力效應：巨大短路電流將在電氣設備中產(chǎn)生很大的電動 力，可能引起電氣設備的機械變形、扭曲、甚至損壞。 短路電流產(chǎn)生的電壓降：短路時電壓要驟降，嚴重影響電器設備的正常 運行。 短路電流的磁效應：當巨大的短路（多變）電流通過線路時，在線路周 圍的空間就建立起多變電磁場，而多變電磁場將在臨近的導體回路中產(chǎn)生感應 電勢。 短路可造成停電，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟造成的 損失也越大。 嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可是并列運行的發(fā)電機

32、組失 去同步，造成系統(tǒng)解列。 單項短路，其電流將產(chǎn)生較強的不平衡交變磁場，對附近的通信線路、 電子設備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作。 由此可見，短路的后果是十分嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短 路的一切因素；同時需要進行短路電流計算，以便正確地選擇電器設備，使設 備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不 致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關電器、整定短路保護的繼電保護裝置和 選擇限制短路電流的元件（如電抗器）等，也必須計算短路電流。 第 2 章 電力負荷的計算 -11- 二短路電流的計算 計算等值電路的電路參數(shù)時，為了簡化短路電路的計算，常常運

33、用相對單位 制，即標么值。此時進行運算的量，不是用具體的單位（如電流用 a 或 ka，電 壓用 v 或 kv，容量用 va 或 kva，電抗用 ） ，而是用其相對值表示，這種 計算方法叫作標么值法。標么值的概念如下： 某量的標么值該值實際值/該量的基準值 基準值是指衡量某個量的標準或尺度 元件電抗標準值： 取基準值： sjz1000mva ujz35kv ijz16.5a 變壓器的阻抗標幺值： x*bjz(ud/100)(sjz/sbe)(8/100)(1000103/31560) 2.54 從上級電站到本站輸出線路阻抗： 最大運行方式： x*x 大2.738 最小運行方式： x*x 小7.1

34、4 35kv 線路阻抗標幺值： x*xt0.86 總阻抗標幺值： 最大運行方式： 2.7380.862.546.138 最小運行方式： 7.140.862.5410.54 短路點如圖 2-2： d1 點：35kv 母線短路時最大、最小運行方式下的次暫態(tài)短路電流。 x*xt0.86 x*x 大2.738 x*x 小7.14 35kv x*bjz2.54 d1 6.3kv d2 河北聯(lián)合大學輕工學院 -12- 圖 2-2：短路點 upeijz/x*2sjz/ x*23 ijzsjz/upe3 i d1 大ijz/ *x 大 sjz/(upe*x 大)3 1000/1.73235(2.7380.86

35、) 4.58ka i d1 小ijz/ *x 小 sjz/(upe*x 小)3 1000/1.73235(7.140.86) 2.06ka 三項短路全電流最大有效值 ic及短路沖擊電流 ic（沖擊數(shù) kc=1.8） ic d1 大i d1 大4.586.92ka 2 c 1k21）（ ic d1 小i d1 小2.063.1ka 2 c 1k21）（ 2 1)-2(1.81 icd1 大kc i d1 大1.4141.84.5811.67ka2 icd1 小kc i d1 小1.4141.82.065.25ka2 次暫態(tài)三相短路容量 s s d1 大upe i d1 大277.62mva3 s

36、 d1 小upe i d1 小125mva3 d2 點計算同上，忽略計算步驟，將結果列于下面： i d2 大14.93ka i d2 小8.695ka 三相短路全電流最大有效值 ic及短路沖擊電流 ic（沖擊數(shù) kc=1.8） ic d2 大22.54ka icd2 大38ka ic d2 小13.13ka icd2 小22.13ka 次暫態(tài)三相短路容量 s s d1 大162.9mva 第 2 章 電力負荷的計算 -13- s d1 小94.88mva 2.4 功率因數(shù)的補償 上述二級部門電氣設備都是感性的，運行時功率因數(shù)很低，供電系統(tǒng)除 去供給有功功率之外，還供給無功功率，這給系統(tǒng)帶來下述

37、不良影響： 網(wǎng)路中電功率損耗增大； 網(wǎng)路中電壓損失增大； 降低了供電設備的供電能力，提高了電能成本； 網(wǎng)路和變壓器中有功功率損耗增大，提供給用戶的有功電能就相對減少， 因而均攤到生產(chǎn)用電的每度電成本必然抬高。 如在充分發(fā)揮設備潛力、改善設備運行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況 下，尚達不到規(guī)定的功率因數(shù)要求時，則需考慮人工補償。 功率因數(shù)的補償方法： 提高企業(yè)自然功率因數(shù)： 通過合理選用、維修電動機和調整改革工藝流程，達到提高功率因數(shù)的目 的，此方法只適用于廠礦，不適用于總降變電站。 采用同步電機補償： 此方法適用于廠礦功率因數(shù)補償，投資高，經(jīng)濟效益好，不適用于變電站。 靜電電容的補償： 價格便

38、宜，有功損耗小，安裝運行維護方便，適用于廠礦及 10kv 以下的 供電系統(tǒng)。 動態(tài)無功率補償： 平滑性能優(yōu)越，響應快，諧波損耗噪音小，補償效率高，維修方便，適用 于大型變速生產(chǎn)機械，采用直流電機拖動，電動機功率較大并由可控硅整流裝 置供電的廠礦。 綜上所述，選用并聯(lián)電容的動態(tài)無功率補償最為合適。 以下為詳細的功率因數(shù)計算過程： 補償以前的功率因數(shù) cosp30/q3024343.94/32273.90.75 預計補償后的功率因數(shù)為 0.95，則 cos 2 30 2 3030 )(/p c qqp 河北聯(lián)合大學輕工學院 -14- 24343.94/ 0.95 22 )08.21189(94.2

39、4343 c q qc13187.61kvar 采用三角形接線取 qc13200kvar c(qc103)/3u2w(13200103)/ 3(6.3103)20.02 5.54f 選用 bwf6.3401w 型電容器共 300 個，分三組，每組 100 個，每相 33 對。 校驗cos 2 30 2 3030 )(/p c qqp 24343.94/0.9 22 )1320008.21189(94.24343 501 符合要求。 表 2-8 補償前和補償后的功率因數(shù) p30q30s30 cos 補償前24343.9424343.9432273.90.799 補償后24343.9413187.

40、6115270.10.9501 第 3 章 主接線的設計 -15- 第 3 章 主接線的設計 3.1 主接線設計要求 變電站的主接線圖，是表示變電站的電能接受、分配關系的主電路，或者 說是變電站一次高壓線路、設備，如主母線、變壓器、互感器、斷路器、隔離 開關、避雷器等連接方式的主電路圖。在變電站電氣設計過程中從初步設計起， 就要通過調查研究，反復考慮、研討，確定主接線。 這部分就是要確定 35kv 主接線及二次側母線結構。 (1) 規(guī)范 必須按現(xiàn)行國家標準規(guī)定的圖形符號、文字符號繪制標注。 (2) 安全 應符合國家標準有關技術規(guī)范的要求，能充分保證運行操作維 修測試人員的作業(yè)人身安全和設備的安

41、全； (3) 可靠 應符合各種類型 電力負荷特別是其中一、二級負荷對供電可 靠性的要求。選用質量高技術先進的定型產(chǎn)品，合理安置設備及元件之間的連 接關系； (4) 靈活 能適應各種不同的運行方式，便于切換操作和檢修，適應負荷 發(fā)展。 (5) 合理 所有的一次設備和二次設備都應該合乎規(guī)范要求，應本著合理 排列有序注意對稱以使作業(yè)人員便于記憶和進行管理。 (6) 裕量 充分考慮本單位長遠發(fā)展規(guī)劃，適當?shù)牧粲幸子诟髌骷鋈輸U 建和技術改造的余地，以減少短期發(fā)展的被動因素； (7) 經(jīng)濟 在滿足上列要求的前提下，盡量使主接線簡單、投資少、運行 費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。 3.2 主接線設計的

42、種類和特點 變電站主接線由電力變壓器、隔離開關、電流互感器等主要電器設備所組 成，用以接受、分配電能。主接線有多種形式，它是根據(jù)系統(tǒng)的電壓和負荷等 級不同而不同。下面將它的特點、適用范圍介紹一下： 橋式主接線（內(nèi)橋式和外橋式） 內(nèi)橋式（圖 3-1）：橋接斷路器位于線路斷路的內(nèi)側，并靠近變壓器，省掉 變壓器回路的斷路器，僅裝隔離開關，提高了線路運行靈活性，增強了可靠性。 其特點是電源進線檢修或處理故障比較方便。變壓器發(fā)生事故時，會使電源側 斷路器跳閘，于是停掉一路電源。 內(nèi)橋式主接線適用于 35kv 及以上，且故障幾率較高的長線路；負荷比較 河北聯(lián)合大學輕工學院 -16- 平穩(wěn)，主變壓器不需要經(jīng)

43、常切換退出工作；設有穿越功率的終端降壓變電站 （所謂穿越功率，是指某一功率由一條線路流入并穿越橫跨橋又經(jīng)另一線路流 出時，稱該功率為穿越功率） 。 外橋式（圖 3-2）：跨接橋靠近線路側，橋開關裝在變壓器一次開關外，進線 回路僅裝隔離開關，不裝斷路器；當主變壓器電源側斷路器外側發(fā)生事故時， 可能造成該路電源大面積停電；當主變壓器需倒換電源而進行操作的過程中， 需要變壓器短時停電。 wl1 wl2 qs11 qs21 qf11 qf21 qs12 qf10 qs22 qs01 qs02 qs13 qs23 t1 t2 qf12 qf22 qs14 qs24 qf20 qs03 qs04 圖 3-

44、1 內(nèi)橋式主接線 第 3 章 主接線的設計 -17- wl1 wl2 qs11 qf10 qs21 qs12 qs01 qs02 qs22 qf11 qf21 t1 t2 qf12 qf22 qs14 qf20 qs24 qs03 qs04 圖 3-2 外橋式主接線 外橋式主接線適用于 35kv 及以上，且故障幾率較低的短線路，工廠負荷 變化大以至于主變壓器需經(jīng)常操作，有穿越功率流經(jīng)的中間變電站。 單母線分段主接線 這種主接線可分為以隔離開關分段（圖 3-3）或以斷路器分段（圖 3-4）兩 種。雙電源單母線分段式主接線與雙電源單母線不分段式主接線相比，其可靠 性、靈活性均有所提高。 qs qs

45、 qs qs qs qf qs qs qs qs qf fu f qf qf fu f qs tv qf qf tv qs tm tm tm tm 電源 電源 圖 3-3 雙電源單母線隔離開關分段式主接線 河北聯(lián)合大學輕工學院 -18- qs qs qs qs qs qs qf qs qs qf qs qs qf fu f qf qf fu f qs tv qf qf tv qs tm tm tm tm 電源 電源 圖 3-4 雙電源單母線斷路器分段式主接線 采用隔離開關分段，當隔離開關在分閘位置，即分列運行時，可以對任一 分段母線及母線側隔離開關進行檢修（部分用戶停電） ，而另一分段母線繼續(xù)

46、運 行。當隔離開關在合閘位置，即一路電源帶兩母線時，則任一分段母線及母線 隔離開關的故障均會造成全部停電。 采用斷路器分段則比用隔離開關分段優(yōu)越多了。首先，斷路器在必要的時 候，可帶負荷進行分、合閘操作，這對于因停電倒換電源而嚴重影響生產(chǎn)的變 電站來說，顯得靈活多了。另外，如果分段斷路器配置相應的保護裝置，在斷 路器合閘母線發(fā)生故障時，分段斷路器與某一電源進線斷路器同時跳閘，以保 證非故障部分連續(xù)供電，可靠性大大提高。 其可靠性與橋式相近，缺點為任一母線需要檢修或發(fā)生故障時，接于該母 線的全部進出線都將停止運行。具有一、二級負荷且進出線數(shù)量較多的總降變 電站。 雙母線主接線（圖 3-5） qf

47、 qs qs qs qs qs qs qs qs qs qs qf qf qf qf qs qs qs qs 電源 電源 第 3 章 主接線的設計 -19- 圖 3-5 雙母線分段式主接線 其主要特點：可以輪流檢修母線而不中斷對用戶的供電；檢修某一母線側 隔離開關時，僅使本回路中斷，而不致引起大面積的斷電；當工作母線發(fā)生故 障或安排檢修時，可以通過備用母線供電，從而迅速恢復正常運行；檢修某一 回路斷路器時，可以利用備用母線及母線聯(lián)絡斷路器，不使本回路長期中斷供 電。接于母線的隔離開關數(shù)量多，操作概率高，一旦發(fā)生誤操作，容易引起母 線短路而造成大面積的斷電；雙母線式主接線的一次設備數(shù)量多，連鎖機

48、構也 復雜，繼電保護要求也高，而且整體投資高，經(jīng)濟性差；母線隔離開關用作操 作電器，在正常工作狀態(tài)下進行各種切換操作過程的任何失誤，都將可能引起 母線等元件的短路故障，乃至造成極為嚴重的后果；雙母線接線也可以作為單 母線分段方式運行，即兩組母線同時工作，互為備用。 其大大提高了變電站供電的可靠性、靈活性，克服了單母線分段主接線的 缺點。但開關設備也相應大大增加，從而大大增加了初投資。適用于負荷較重， 負荷性質重要，進出線回路較多，對可靠性要求較高的電力系統(tǒng)樞紐變電站。 3.2 變電站主接線設計 通過上述比較，并考慮到本變電站的負荷情況，以及運行可靠性、投資經(jīng) 濟性，確定 35kv 側采用外橋式

49、主接線，6.3kv 側采用單母線分段主接線的結 構。 具體電路如圖 3-6 所示。 為了使主接線簡明起見，圖上省略了包括電能計量柜在內(nèi)的所有電能互感 器、電壓互感器級避雷器等一次設備。 河北聯(lián)合大學輕工學院 -20- wl1 35kv 電源進線 wl2 qs111 qs121 qs101 qs102 qf10 qs112 qs122 qf11 qf12 t1 t2 qs21 qs22 qf21 qf22 6.3kv 6.3kv qf20 圖 3-6 變電站主接線圖 第 4 章 電氣設備的選型 -21- 第 4 章 電氣設備的選型 4.1 變壓器的選型 4.1.1 變壓器臺數(shù)的選擇 變壓器臺數(shù)的

50、選用原則 應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電 所，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器 能對一、二級負荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負荷的變電所，也可以只采 用一臺變壓器，但必須在低壓側敷設與其它變電所相聯(lián)的聯(lián)絡線作為備用電源。 對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而易于采用經(jīng)濟運行方式的變電所， 也可考慮采用兩臺變壓器。 除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中而容 量相當大的變電所，雖為三級負荷，也可以采用兩臺或以上變壓器。 在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定余地。 當變壓器僅裝設一臺變壓器時，其容

51、量應考慮 1525的富裕，以適應 發(fā)展需要。 兩臺變壓器互為備用方式 明備用：兩臺變壓器，每臺均按承擔 100負荷選擇，其中一臺工作，另 一臺作為備用。 暗備用：正常運行時，兩臺變壓器同時投入工作，每臺按 50計算負荷。 但兩臺變壓器的容量均按計算負荷的 7080來選擇。 綜上，由于企業(yè)絕大部分負荷為一、二級負荷，決定選擇兩臺主降變壓器， 暗備用方式。 4.1.2 變壓器容量的選擇 以前選擇變壓器容量時，奔著如何充分利用變壓器過負荷能力方面，即對 于兩臺變壓器的變電站來說，當一臺變壓器退出工作時，另一臺變壓器在考慮 了環(huán)境溫度修正和變壓器的正常過負荷能力后，能擔當起對全部一、二級負荷 的供電，

52、因而變壓器容量就可選得小些。但是變壓器容量這樣選擇后電能損耗 往往增大，達不到經(jīng)濟運行的目的。由于目前能源問題日益嚴重，國內(nèi)外文獻 河北聯(lián)合大學輕工學院 -22- 提出在某些情況下，把變壓器容量適當選大些（不能過大，否則適得其反） ，所 增加的投資將從它節(jié)約的電能損耗方面很快補償回來。這樣，既緩解了電網(wǎng)供 電緊張狀況，又達到了經(jīng)濟運行的目的。 4.1.3 方案選擇 第一方案：選用兩臺 sf7-20000/35 型變壓器。 表 4-1 sf7-20000/35 型變壓器參數(shù) 額定電壓（kv）損耗阻抗電壓空載電流額定容量 （kva） 高壓低壓 pkpe udikse 38.56.622.593.0

53、80.720000 變壓器空載無功損耗： qk(ik/100)se0.720000/100140kvar 變壓器短路無功損耗： qe(ud/100)se200008/1001600kvar 變壓器負荷率 124343.94/(220000)0.6086 當負載率為 0.6086 時，其有功損耗： p12pe(0.6086)293.034.45kw 無功損耗： q12qe(0.6086)21600592.63kvar 變壓器總的有功和無功損耗： pbpk12pe22.534.4556.95kw qbqk12qe140592.63732.63kvar 在計入了電網(wǎng)因傳輸變壓器無功損耗后，也就是在考

54、慮了無功功率經(jīng)濟當 量 kw后，變壓器年電能損耗為： abab1ab2 (pkkwqk)8760(12pekw 12qe) (22.50.1140)8760(34.450.1592.63)6000 882000kwh 第 4 章 電氣設備的選型 -23- 注：式中 kw0.1，6000， 下同。 第二方案：選用兩臺 sf7-31500/35 型變壓器。 表 4-2 sf7-31500/35 型變壓器參數(shù) 額定電壓（kv）損耗阻抗電壓空載電流額定容量 （kva） 高壓低壓 pkpe udikse 381131.60132.080.631500 變壓器空載無功損耗： qk(ik/100)se(0.

55、6/100)31500189kvar 變壓器短路無功損耗： qe(ud/100)se315008/1002600kvar 變壓器負荷率 224343.94/(231500)0.386 短路有功損耗： p22pe(0.386)2132.019.67kw 短路無功損耗： q22qe(0.386)22600387.39kvar 變壓器總的有功和無功損耗： pbpk22pe31.6019.6751.27kw qbqk22qe189387.39576.39kvar 變壓器年電能損耗： abab1ab2 (pkkwqk)8760(22pekw 22qe) 462090311502 792840kwh 第二

56、方案比第一方案年節(jié)約電能損耗： 2(882000792840)178320kwh 已知計及基本電價后的綜合電價為 0.055 元/kwh， 則第二方案每年節(jié)約電能： 1783200.0550.98 萬元 河北聯(lián)合大學輕工學院 -24- 由上述可知，選第二方案符合經(jīng)濟運行原則。 4.2 隔離開關的選型 表 4-3 高壓隔離開關應校驗科目 短路電流校驗項目 名稱 電壓/kv電流/a斷流能力/ka 動穩(wěn)定熱穩(wěn)定 高壓隔離開關 35kv 側應選用戶外形式，選用 gw535/630 型。 表 4-4 gw535/630 型高壓隔離開關數(shù)據(jù) 額定電壓/kv最大工作電流/a熱穩(wěn)定/ka動穩(wěn)定/ka 計算數(shù)據(jù)

57、3551972.5ic=6.92 ic11.67 所選數(shù)據(jù)3563080ic=ic50 6.3kv 側應選用戶內(nèi)形式，選用 gn2210/3150 型。 表 4-5 gn2210/3150 型高壓隔離開關數(shù)據(jù) 額定電壓/kv最大工作電流/a熱穩(wěn)定/ka動穩(wěn)定/ka 計算數(shù)據(jù)6.32886.6738.2ic=22.54 ic38.44 所選數(shù)據(jù)10315050ic=ic125 4.3 高壓斷路器的選型 按工作電壓選擇： ueque 按工作電流選擇： ieqigmax 按短路下的熱穩(wěn)定性選擇： it2ti2t 其中：igmax：電網(wǎng)最大工作電流 it：電器在 t 秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流 i:三相短路最大

58、有效值 高壓斷路器應校驗科目： 注：表中“”表示必須校驗， “”表示不要校驗，下同。 表 4-6 高壓斷路器校驗 項目電壓/kv電流/a斷流能力/ka短路電流校驗 第 4 章 電氣設備的選型 -25- 名稱動穩(wěn)定熱穩(wěn)定 高壓斷路器 35kv 側應選用戶外形式，選用 sw235/1000 型少油斷路器。 表 4-7 sw235/1000 型少油斷路器數(shù)據(jù) 計算數(shù)據(jù)選用型號數(shù)據(jù) 額定電壓35kv35kv 最大工作電流igmax519a1000a 短路容量277.621mva400mva 短路電流4.585ka24.4ka 熱穩(wěn)定it2t72.58ka98ka 動穩(wěn)定ic6.92ka ic11.6k

59、aimaximax63ka 6.3kv 側應選用戶內(nèi)形式，選用 sn1010/3000 型少油斷路器。 表 4-8 sn1010/3000 型少油斷路器數(shù)據(jù) 計算數(shù)據(jù)選用型號數(shù)據(jù) 額定電壓6.3kv10kv 最大工作電流igmax2886.67a3000a 短路容量162.9mva500mva 短路電流14.93ka40ka 熱穩(wěn)定it2t38.2ka160ka 動穩(wěn)定ic22.5ka ic38kaimaximax125ka 4.4 電流互感器的選型 表 4-9 電流互感器應校驗科目 短路電流校驗項目 名稱 電壓/kv電流/a斷流能力/ka 動穩(wěn)定熱穩(wěn)定 電流互感器 35kv 側選用 lcw3

60、5 型 變比：151000/5 河北聯(lián)合大學輕工學院 -26- 1s 熱穩(wěn)定倍數(shù)：65 動穩(wěn)定倍數(shù)：100 熱穩(wěn)定校驗：it2t（keie）2t（165600）219.8109 i2t725.8105 it2ti2t igmaxke ie1001.41460014.14ka 2 ic11.67 igmaxieq 符合要求 6.3kv 側選用 lmj10 型 變比：1500/5 額定熱穩(wěn)定倍數(shù)：65 動態(tài)穩(wěn)定倍數(shù)：100 計算同 35kv 側，故忽略計算步驟，符合要求。 4.5 電壓互感器的選型 表 4-10 電壓互感器應校驗科目 短路電流校驗項目 名稱 電壓/kv電流/a斷流能力/ka 動穩(wěn)定