供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、沈陽(yáng)化工大學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)史曉琳電氣教研室信息工程學(xué)院2013. 7. 19目錄第一章 緒論. 11.1設(shè)計(jì)題目與給定參數(shù). 11.2設(shè)計(jì)任務(wù)書. 21.2.1設(shè)計(jì)要求. 21.2.2設(shè)計(jì)成果. 31.3設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn). 3第二章 負(fù)荷計(jì)算. 52.1需要系數(shù)法. 52.2功率損耗. 52.3負(fù)荷計(jì)算實(shí)例. 62.4無功補(bǔ)償. 8 第三章 主接線設(shè)計(jì). 103.1變電所位置的選擇. 103.1.1原則. 103.1.2負(fù)荷中心的確定方法. 103.2變壓器選擇. 113.2.1概述. 113.2.2變壓器型式的選擇. 123.2.3主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇. 143.2.4主變壓器容量的選

2、擇. 143.2.5變壓器型號(hào)的確定. 153.3電氣主接線的選擇. 153.3.1概述. 153.3.2可行性方案. 163.3.3主接線方案的技術(shù)指標(biāo). 173.3.4主接線方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo). 18第四章短路計(jì)算. 214.1短路計(jì)算的目的及基本假設(shè). 214.2短路計(jì)算步驟. 214.3阻抗標(biāo)么值折算. 224.3.1基準(zhǔn)值選取. 224.3.2阻抗標(biāo)么值折算. 224.3.3短路電流計(jì)算. 23第五章設(shè)備選擇. 255.1設(shè)備的選擇原則. 255.1.1設(shè)備選擇的一般原則. 255.1.2設(shè)備選擇的具體原則. 265.2設(shè)備的選擇. 26 第六章保護(hù)與防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì). 286.1變壓器保護(hù)

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì). 286.1.1變壓器瓦斯保護(hù). 286.1.2變壓器過電流保護(hù). 296.1.3變壓器電流速斷保護(hù). 306.1.4變壓器零序電流保護(hù). 316.1.5變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù). 326.2防雷與接地系統(tǒng)設(shè)計(jì). 346.2.1概述. 346.2.2避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算. 346.2.3接地網(wǎng)設(shè)計(jì). 35第七章供電系統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì). 367.1圖紙的要求. 367.2電氣主接線圖. 377.3變壓器保護(hù)原理接線圖. 387.4變電所平面布置圖. 381第一章 緒論1. 1設(shè)計(jì)題目與給定參數(shù)1.工廠總平面圖工廠的總平面圖用于顯示工廠內(nèi)部各用電負(fù)荷的位置關(guān)系， 典型平面圖如圖 1 . 1 所示。圖

4、1. 1典型工廠平面圖2.工廠負(fù)荷情況：本廠多數(shù)車間為 班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 ，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為 。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)力設(shè)備均為三相，額定電壓 V。電氣照明及家用電器均為單相，額定電壓 V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1.1所示。表1. 1全廠各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表廠房編號(hào)廠房名稱負(fù)荷類型設(shè)備容量/kW需要系數(shù) Kd功率因數(shù)1鑄造車間動(dòng)力 照明 2鍛壓車間動(dòng)力 照明 3金工車間動(dòng)力 照明 4工具車間動(dòng)力 2 照明 5電鍍車間動(dòng)力 照明 6熱處理車間動(dòng)力 照明 7裝配車間動(dòng)力 照明 8機(jī)修車間動(dòng)力 照明 9鍋爐房動(dòng)力 照明 10倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力 照明

5、生活區(qū)照明 3供電電源情況：按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條 kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線型號(hào)為 ，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為 m；干線首端距離本廠 km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為 MVA。 此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)， 定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為 s。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由臨近的單位取得備用電源。4氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為 oC，年平均氣溫為 oC，年最低氣溫為 oC，年最熱月平均最高氣溫為 oC，年最熱月平均氣溫為 oC，年最熱月地下 m處平均溫度為o

6、C。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為 。5地質(zhì)水文資料：本廠所在地區(qū)平均海拔 m，以砂粘土為主，地下水位 m。6 電費(fèi)制度： 本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議， 在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能， 設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為 元/kVA，電費(fèi)為 元/kW·h。工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于 。此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性地向供電部門交納供電貼費(fèi)： 61 0kV等級(jí)時(shí)為 元/kVA。1. 2設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 2. 1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)流程按照下列設(shè)計(jì)要求進(jìn)行即可。1 總降壓變電站設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算主結(jié)線設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)

7、上可能實(shí)現(xiàn)的多個(gè)方案，根據(jù)改方案初選主變壓器及高壓開關(guān)等設(shè)備，經(jīng)過概略分析比較，留下23個(gè)較優(yōu)方案，對(duì)較優(yōu)方案進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和分析比較，（經(jīng)濟(jì)計(jì)算分析時(shí)，設(shè)備價(jià)格、使用綜合投資指標(biāo)），確定最優(yōu)方案。短路電流計(jì)算： 根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要， 確定短路計(jì)算點(diǎn)， 計(jì)算三相短路電流， 計(jì)算結(jié)果列出匯總表。主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、導(dǎo)線截面和型號(hào)、絕緣子等設(shè)備的選擇及校驗(yàn)。選用設(shè)備型號(hào)、數(shù)量、匯成設(shè)備一覽表。主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)： 包括主變壓器、線路等元件的保護(hù)方式選擇和整定計(jì)算。配電裝置設(shè)計(jì)： 包括配電裝置布置型式的選擇、 設(shè)備布置圖。防雷、接地設(shè)計(jì)：

8、包括直擊雷保護(hù)、進(jìn)行波保護(hù)和接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。2車間變電所設(shè)計(jì)根據(jù)車間負(fù)荷情況，選擇車間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。3. 廠區(qū)380V配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算和分析比較，確定最優(yōu)方案。45應(yīng)敏華，程乃蕾，供用電工程，20066范錫普，發(fā)電廠電氣部分，中國(guó)電力出版社，19957西北電力設(shè)計(jì)院，電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣一次部分、二次部分），中國(guó)電力出版社8西北電力設(shè)計(jì)院， 電力工程電氣設(shè)備手冊(cè) （電氣一次部分）， 中國(guó)電力出版社9曹繩敏，電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料，中國(guó)電力出版社，1995 10黃純?nèi)A， 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料， 水

9、利電力出版社， 1987 1 1劉萬順， 電力系統(tǒng)故障分析， 中國(guó)電力出版社， 198612賀家李，宋從矩，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理，水利電力出版社，199413王維儉， 發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)應(yīng)用， 中國(guó)電力出版社， 200514楊奇遜，黃少鋒，微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，中國(guó)電力出版社，200715劉學(xué)軍，周振雄，流暢，工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)，中國(guó)電力出版社，200816王榮藩，工廠供電設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，天津大學(xué)出版社，1989Pc =(2.1)j)Qc =tan(2.2)Q2cSc =(2.3)Ic =(2.4)3UN(2.5)5第二章 負(fù)荷計(jì)算2.1需要系數(shù)法需要系數(shù)是用電設(shè)備組實(shí)際所需要的功率與額定負(fù)載時(shí)所需

10、的功率的比值。 需要系數(shù)的選擇不同，變壓器容量可能相差一個(gè)等級(jí)，甚至更大。需要系數(shù)可以從各種電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)上查得。 如： 文獻(xiàn)13。而需要系數(shù)的確定又是極為繁瑣、 經(jīng)驗(yàn)的事， 雖然在現(xiàn)行的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)上都有數(shù)據(jù)可查，但表述比較籠統(tǒng)、模糊，有一些不盡合理的地方。因此，設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中應(yīng)做實(shí)地調(diào)查。在取得需要系數(shù)Kd后，根據(jù)計(jì)算公式（2.1）（2.4）求得計(jì)算有功負(fù)荷、無功負(fù)荷、視在功率、計(jì)算電流。KS(åKd × PN)KS(åKd ×PN ×P2 +cSc其中 K為同期系數(shù)，有功同期系數(shù)和無功同期系數(shù)可以不同， tan為功率因數(shù)角正切值，也可從文獻(xiàn)13

11、中獲得。 UN為該電壓等級(jí)的額定電壓。若題目有特殊要求， 可以考慮工廠幾年內(nèi)的發(fā)展規(guī)劃造成負(fù)荷的增長(zhǎng)， 如下式 （2.5） 為考慮n年負(fù)荷增長(zhǎng)， 每年增長(zhǎng)率為 x%情況下的預(yù)計(jì)負(fù)荷。Sc¢= (1 + x%)nSc若題目沒有特別要求， 則無需進(jìn)行該計(jì)算。2.2功率損耗在負(fù)荷計(jì)算的過程中， 還需要考慮線路和變壓器的功率損耗， 包括有功和無功損耗。三相線路的有功損耗和無功損耗分別為：(2.6)ö2÷øDP0.T +DPCu.N.T(kW)(2.8)cos j序號(hào)Kd10.20.56DPl = 3Ic2R0lDQl = 3Ic2X0l (2.7)其中 IC為線

12、路中流過的負(fù)荷電流， R0為線路單位長(zhǎng)度的電阻， X0為線路單位長(zhǎng)度的電抗， l 為線路長(zhǎng)度。三相變壓器的有功和無功損耗分別為：DPT =×çæ SCèSN.TDQ =I %×S +u%×S ×çæ S ö÷20.T k CT 100 N.T 100 N.T èS ø （kVar） (2.9)N.T其中P0.T為變壓器的空載損耗，PCu.N.T為變壓器負(fù)荷狀態(tài)下的損耗，又稱銅耗，以上損耗單位均為 kW。 SC為計(jì)算負(fù)荷， SN.T為變壓器額定容量，單位均為 kVA。

13、 I0.T%為空載電流百分?jǐn)?shù)， uk%為短路電壓百分?jǐn)?shù)。對(duì)于車間變壓器， 也可按照PT 0.01SC， QT 0.05SC估算。如果在設(shè)計(jì)過程中， 線路和變壓器尚未確定， 可以先根據(jù)流過變壓器和線路的計(jì)算負(fù)荷初選后再進(jìn)行損耗計(jì)算， 變壓器的選擇參見3.2節(jié)。2.3負(fù)荷計(jì)算實(shí)例某變電所接于35kV線路末端， 線路長(zhǎng)度80km， 參數(shù)如圖所示。出線端10kV負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下，試計(jì)算10kV側(cè)的總計(jì)算負(fù)荷，有功、無功同期系數(shù)均為 0.95。 R0 = 0.32W/km X0 = 0.35W/km負(fù)荷名稱切削機(jī)床PN(kW)200236.5´0.2+´0.8+´0.7) =.

14、2kWtan´ (200201200669.56k+Q2c.C669.562Sc.C =851= 1083kVAIc.C = 62.526A2ö÷ø30 85 02 11 æçè×çæ SC èSN.T12.76kW×çæ SCè SN.Tuk%DQT =×SN.T +×SN.T1001006.5=´1250+´1250100.2 +12.76 = 863.96kW+92.24.82Sc.B =7通風(fēng)機(jī)中頻

15、電爐20 12000.8 0.70.8 0.8變壓器參數(shù)如下表所示額定容量SN.T(kVA)1250額定電壓U1N/ U2N(kV)35/10.5空載損耗DP0.T(W)2400短路損耗DPCu.N.T(W)13800空載電流比 短路電壓比I0.T% uk%2.5C 點(diǎn)的總負(fù)荷如下：Pc.C = KS(åKd × PN) = 0.95 ´ (200201200851Qc.C = KS(åKd ×PN ×j)=0.95P2c.CSc.C3UN則變壓器損耗為：´0.2´0.5+.22 +10833´10

16、80;0.8´0.8+´ 0.7 ´0.8) =varDPT = DP0.T + DPCu.N.TI0.T%ö2÷=2.4+13.8´øö2÷ø=2.5100´çæ1083ö÷2 = 92.24kVarè1250ø考慮變壓器的損耗， B點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷為：Pc.B = 851Qc.B = 669.56P2 +Q2c.B c.B= 761 .8kVar863.962 +761= 1 151 .85kVASc.B1151.85Ic.B

17、 =19A3UN3´35192´0.32´80 =27.72kW192´0.35863.96= 891 .68kW.8+30.32=Sc.AIc.A =3UN3´358線路的損耗如下：DPl = 3Ic2R0l = 3 ´DQl = 3Ic2X0l = 3´考慮線路損耗， A點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷為：27724.8W =´ 80 = 30324W = 30.32kWPc.A =Qc.A = 761+27.72= 792. 12kVarSc.A =P2 +Q2c.A c.A891.682 +792.122= 1 192.7kV

18、A1192.7= 19.67A2.4無功補(bǔ)償負(fù)荷的功率因數(shù)可以通過式（2.10）估算。cosj = PcQ (2.10)c通常除電網(wǎng)有特殊要求的用戶外， 用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)，應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定：100kVA及以上高壓供電的用戶，功率因數(shù)為 0.9以上；其他電力用戶和大、中型電力設(shè)施功率因數(shù)為 0.85以上；農(nóng)業(yè)用戶，功率因數(shù)為 0.8。該功率因數(shù)指線路首端，即電源出線端的功率因數(shù)。凡功率因數(shù)不能達(dá)到上述規(guī)定的新用戶， 供電企業(yè)可拒絕接電， 因此功率因數(shù)達(dá)不到上述要求時(shí)，必須增設(shè)無功功率的人工補(bǔ)償裝置。補(bǔ)償容量按照式（2.11）計(jì)算。QB =Pc(tanj1 -tanj

19、2) (2.11)其中 j1為補(bǔ)償前的功率因數(shù)角， 及自然功率因數(shù)角。 j2為補(bǔ)償后的功率因數(shù)角。 通常， 變壓器無功損耗大于有功損耗，因此為了防止補(bǔ)償后的功率因數(shù)再次下降，在補(bǔ)償時(shí)候，可以將補(bǔ)Sc¢Ic¢=3UN9償后的功率因數(shù)比補(bǔ)償要求高一點(diǎn)， 比如， 要求功率因數(shù)為 0.9時(shí)， 可以按照 0.92來補(bǔ)償。補(bǔ)償后的計(jì)算功率變?yōu)椋篜c¢= Pc (2.12)Qc¢=Qc -QB (2.13)S¢= P¢2 +Q¢2c c c (2.14)(2.15)在補(bǔ)償后， 由于計(jì)算負(fù)荷發(fā)生變化， 可以據(jù)此數(shù)據(jù)重新選擇變壓器和線路。10

20、第三章 主接線設(shè)計(jì)3. 1變電所位置的選擇3. 1. 1原則選擇工廠變、配電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求并經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)確定。接近負(fù)荷中心。進(jìn)出線方便。接近電源側(cè)。設(shè)備吊裝和運(yùn)輸方便。不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動(dòng)或高溫的場(chǎng)所。不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所。 當(dāng)無法遠(yuǎn)離時(shí)， 不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。不用設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水的場(chǎng)所正下方， 且不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰。不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方， 且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方；當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50058-1992爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 的規(guī)定。不應(yīng)設(shè)在地市低洼和可能

21、積水的場(chǎng)所。高壓配電所應(yīng)盡量與鄰近車間變電所或有大量高壓用電設(shè)備的廠房合建在一起。3. 1. 2負(fù)荷中心的確定方法變電所位置的確定依賴于題目要求， 若題目沒有給出具體的廠區(qū)布置及尺寸， 該步驟可不做。負(fù)荷中心可以通過以負(fù)荷圓表示的負(fù)荷指示圖來確定，也可利用負(fù)荷功率矩法來確定， 以下僅對(duì)負(fù)荷功率矩法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，分別作一直接坐標(biāo)的 x軸和 y軸，然后測(cè)出各車間（建筑）和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，例如P1（x1， y1）、 P2（x2， y2）、 P3（x3， y3）、，如圖3.1所示。而工廠的負(fù)荷中心假設(shè)在 P（x， y），其中 P=P1+P2+P3+=Pi。因此仿照力學(xué)

22、中計(jì)算中心的力矩方程，可得負(fù)荷中心的坐標(biāo)：x=å PiP1 +P2 +P3 +L（3.1）x=å PiP1 +P2 +P3 +L（3.2）11P1x1 +P2x2 +P3x3 +LP1y1 +P2y2 +P3y3 +Lå (Pixi)å (Piyi)圖3. 1按負(fù)荷功率矩法確定負(fù)荷中心這里必須指出：負(fù)荷中心雖是選擇變配電所位置的重要因素，但不是唯一因素，因此負(fù)荷中心的計(jì)算不必要求十分精確， 變配電所的所址， 必須全面分析比較后擇優(yōu)確定。3. 2變壓器選擇3.2. 1概述在各電壓等級(jí)的變電所中， 變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一， 它擔(dān)任著向用戶輸送功率

23、，或者在兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年的發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇。否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量過大，臺(tái)數(shù)過多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且還會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來不便，設(shè)備也未必能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 因此確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。123. 2. 2變壓器型式的選擇變壓器的型式選擇包括以下幾部分， 每個(gè)部分都應(yīng)做出簡(jiǎn)單的分析， 并確定最終的選擇結(jié)果，得出明確結(jié)論。相數(shù)的確定電力系統(tǒng)輸配電過程

24、中均是三相工頻交流電， 但是變壓器可以選擇三相變壓器組， 也可以選擇由三臺(tái)單相變壓器構(gòu)成的變壓器組。在330kV及以下電力系統(tǒng)中， 一般都應(yīng)選用三相變壓器。 因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對(duì)來講投資大、占地多、 運(yùn)行損耗也較大， 同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 也增加了維修工作量。 但是由于變壓器的制造條件和運(yùn)輸條件的限制， 特別是大型變壓器， 尤其需要考察其運(yùn)輸可能性， 從制造廠到發(fā)電廠或變電站之間， 若變壓器尺寸導(dǎo)致運(yùn)輸受限， 則宜選用兩臺(tái)小容量的三相變壓器取代一臺(tái)大容量的變壓器，或者選用單相變壓器組。對(duì)500kV及以上的系統(tǒng)中的變壓器相數(shù)的選擇，除按照容量、制造水平、運(yùn)輸條件確定外，更重要的是考慮負(fù)荷和系統(tǒng)

25、的情況、保證供電可靠性，進(jìn)行綜合分析， 在滿足技術(shù)、 經(jīng)濟(jì)的條件下來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。繞組數(shù)的確定國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數(shù)分類有雙繞組普通式、 三繞組式、 自耦式以及低壓繞組分裂式等型式變壓器。繞組數(shù)的選取取決于與變電站相連的系統(tǒng)的電壓等級(jí)數(shù)。此外， 在11kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)凡是需要優(yōu)先選用三繞組變壓器的場(chǎng)所， 均可采用自耦變壓器。繞組接線組別的確定變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“Y”和三角形“D”（“”）兩種。因此，變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。我國(guó) 110kV及以上

26、電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”（星形接線中性點(diǎn)接地）接線方法；35kV以下高電壓，變壓器三相繞組都采用“D”連接。在發(fā)電廠和變電所中， 一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制三次諧波對(duì)電源的影響等因素，根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般都選用 YN,d11常規(guī)接線。近年來，國(guó)內(nèi)外亦有采用全星形接線組別的變壓器。所謂“全星形”變壓器，一般是指其接線組別為：YN,yn0,y0（YN,yn0,yn0）或 YN,y0（YN,yn0）的三繞組變壓器或自耦變壓器。它不僅與35kV電網(wǎng)并列時(shí)，由于相位一致比較方便，而且零序阻抗較大，三次諧波無通路，因此，將引起正弦波13電壓畸變， 并對(duì)通

27、信設(shè)備發(fā)生干擾， 同時(shí)對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度均有影響。調(diào)壓方式的確定為了保證發(fā)電廠或變電所的供電質(zhì)量， 電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。 通過變壓器的分接頭開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±2×2.5%以內(nèi)；另一種是帶負(fù)載切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴，工廠變電所通常不采用。冷卻方式的確定電力變壓器的冷卻方式， 隨其型式和容量不同而異， 一般有以下幾種類型。自然風(fēng)冷卻。一般適用于7500kVA以下小容量變壓器。為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管形輻射

28、式冷卻器， 以增大油箱淚卻面積。強(qiáng)迫空氣冷卻。又簡(jiǎn)稱風(fēng)冷式。容量大于10000kVA的變壓器，在絕緣允許的油箱尺寸下，即使有輻射器的散熱裝置仍達(dá)不到要求時(shí)，常采用人工風(fēng)冷。在輻射器間加裝數(shù)臺(tái)電動(dòng)風(fēng)扇，用風(fēng)吹冷卻器， 使油迅速冷卻， 加速熱量散出。 風(fēng)扇的啟?？梢宰詣?dòng)控制， 亦可人工操作。強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。單純的加強(qiáng)表面冷卻可以降低油溫，但當(dāng)油溫降到一定程度時(shí)，油的粘度增加， 以致使油的流速降低， 對(duì)大容量變壓器已達(dá)不到冷卻效果， 故采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，讓水對(duì)油管道進(jìn)行冷卻， 把變壓器中熱量帶走。 在水源充足的條件下， 采用這種冷卻方式極為有利，散熱效率高，節(jié)省材料，減小變壓器本體尺寸。但要一

29、套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件，且對(duì)冷卻器的密封性能要求極高。即使只有極微量的水滲入油中，也會(huì)嚴(yán)重地影響油的絕緣性能，故油壓應(yīng)高于水壓（11.5）×105Pa，以免水滲入油中。強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。 其原理同于強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。 近年來大型變壓器都采用這種冷卻方式。 它是利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、 線餅之間和鐵芯的油道中， 使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，而變壓器上層熱油用潛油泵抽出， 經(jīng)過水冷卻器或風(fēng)冷卻器后， 再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。水內(nèi)冷變壓器。變壓器繞組用空心導(dǎo)體制成。在運(yùn)行中，將純水注入空心繞組中，借助水的不斷循環(huán)，將變

30、壓器中熱量帶走。但水系統(tǒng)比較復(fù)雜，且變壓器價(jià)格較高。此外，采用充氣式變壓器，以 SF6氣體取代變壓器油，或在油浸式變壓器上裝設(shè)蒸發(fā)冷卻裝置， 在熱交換器中， 冷卻介質(zhì)利用蒸發(fā)時(shí)的巨大吸熱能力， 使變壓器油中的熱量得到有效散出，抽出汽化的冷卻介質(zhì)進(jìn)行二次冷卻， 重新變?yōu)橐后w， 周而復(fù)始地進(jìn)行熱交換， 使變壓器得到冷卻。14這種冷卻方式， 國(guó)內(nèi)外尚處于研制階段， 尚未得到工程應(yīng)用。在選擇電力變壓器時(shí)，應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器，如 S9系列或 S10系列，對(duì)于安裝在室內(nèi)的電力變壓器， 通常選擇干式變壓器。 如果變壓器安裝在多塵或有腐蝕性氣體嚴(yán)重影響的場(chǎng)所，一般需選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器。3.

31、2. 3主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求進(jìn)行選擇。 當(dāng)符合下列條件之一時(shí)， 宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上主變壓器。（1） 有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷；（2）季節(jié)性或晝夜負(fù)荷變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式；（3）集中負(fù)荷較大，例如大于1250kVA時(shí)；（4）有大型沖擊負(fù)荷，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置變壓器；（5）原設(shè)一臺(tái)主變，負(fù)荷增加，但又不能更換大容量變壓器時(shí)；（6）分期建設(shè)的大企業(yè)，為節(jié)約初投資，提高變壓器運(yùn)行效率，可分期投入23臺(tái)，以代替一臺(tái)大型變壓器。3. 2. 4主變壓器容量的選擇 裝有一臺(tái)主變壓器的變電所主變壓器容量 SN.T應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷 S30， 即SN.TS30 （3.3）通?？?/p>

32、以留 1 5%25%的裕量。裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)主變壓器容量 SN.T應(yīng)不小于總的計(jì)算負(fù)荷 S30的60%70%， 即SN.T（0.60.7） S30 （3.4）同時(shí)每臺(tái)主變壓器容量 SN.T不應(yīng)小于全部一、二級(jí)負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷之和 S30（I+II）， 即SN.T（0.60.7） S30（I+II） （3.5） 主變壓器單臺(tái)容量上限單臺(tái)10（6）/0.4kV的配電變壓器容量一般不宜大于1250kV。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，亦可選用16002000kVA的變壓器。生活區(qū)變電所的單臺(tái)主變壓器容量一般不項(xiàng)目數(shù)據(jù)15宜大于630kVA。變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量選擇， 還應(yīng)結(jié)合

33、變電所主接線方案的設(shè)計(jì)來綜合考慮。3. 2. 5變壓器型號(hào)的確定綜合考慮電壓等級(jí)的要求，以及容量的要求，可以選擇具體的變壓器型號(hào)，并需將變壓器參數(shù)列表如下。表3.1 ××××型變壓器參數(shù)額定電壓（kV）阻抗電壓 Uk%容量比為連接組標(biāo)號(hào)空載電流空載損耗3.3電氣主接線的選擇3. 3. 1概述高中：高壓/中壓/低壓高低： 中低：主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分， 它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的匯集和分配電能的電氣主回路， 也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。 主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電站本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電

34、裝置、繼電保護(hù)和控制方式的選定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。安全性在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)， 必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)， 必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。在裝設(shè)高壓熔斷器-負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)， 必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。35kV及以上的線路末端， 應(yīng)裝設(shè)與隔離開關(guān)聯(lián)鎖的接地刀閘。變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設(shè)避雷器。裝于母線上的避雷器，宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)，接于變壓器引出線上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)?？煽啃园踩煽渴请娏ιa(chǎn)的首要任務(wù)， 保證供電可靠和電能質(zhì)量是對(duì)主接線最基本要求， 而且也16是電力生產(chǎn)和分配

35、的首要要求。變配電所的主接線方案， 必須與其負(fù)荷級(jí)別相適應(yīng)。對(duì)一級(jí)負(fù)荷， 應(yīng)由兩個(gè)電源供電。對(duì)二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回路或一回6kV及以上專用架空線或電纜供電； 其中采用電纜供電時(shí)， 應(yīng)采用兩根電纜并聯(lián)供電， 且每根電纜應(yīng)能承受 100%的二級(jí)負(fù)荷。變配電所的非專用電源進(jìn)線側(cè)， 應(yīng)裝設(shè)帶短路保護(hù)的斷路器或負(fù)荷開關(guān)-熔斷器。 當(dāng)雙電源供多個(gè)變配電所時(shí)， 宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式。對(duì)一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所， 宜有工廠總變配電所采用放射式高壓配電， 以確保供電可靠性，但對(duì)輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)的變電所， 可采用樹干式配電。變電所低壓側(cè)的總開關(guān)， 宜采用低壓斷路器。 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)為單母線分段， 且有自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓

36、總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)，應(yīng)采用低壓斷路器。靈活性主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、 檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。變配電所的高低壓母線， 一般宜采用單母線或單母線分段接線方式。35kV及以上電源進(jìn)線為雙回線時(shí)， 宜采用橋式接線和線路變壓器組接線。需帶負(fù)切換主變壓器的變電所， 高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或高壓負(fù)荷開關(guān)。變電所的主接線方案應(yīng)與主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求相適應(yīng)。變配電所的主接線方案應(yīng)考慮到今后可能的增容擴(kuò)展， 特別是出線柜要便于添置。經(jīng)濟(jì)性主接線在滿足可靠性、 靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。變配電所的主接線方案在滿足運(yùn)行要求的前提下， 應(yīng)力求簡(jiǎn)單。 變電所高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。變配電所的電

37、氣設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、 經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品， 不得選用國(guó)家明令淘汰的產(chǎn)品。中小型工廠變電所， 一般可采用高壓少油斷路器。 在需頻繁操作的場(chǎng)合及高層建筑內(nèi)變電所， 則宜采用真空斷路器或 SF6斷路器。工廠的電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)專用的計(jì)量柜， 其中的電流、 電壓互感器只供計(jì)費(fèi)的電能表用。應(yīng)考慮無功功率的人工補(bǔ)償， 使最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)達(dá)到規(guī)定的要求。3. 3. 2可行性方案17對(duì)于各個(gè)電壓等級(jí)，需分別選擇母線制，常用母線制包括單母線接線、單母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線、帶旁路母線接線、二分之三接線，以及角形接線等，對(duì)雙回進(jìn)線或雙變壓器并列運(yùn)行時(shí)， 也可以選用橋式接線， 具體接線方式可查閱文獻(xiàn)110。 針對(duì)電壓等級(jí)及負(fù)荷等級(jí)的要求， 應(yīng)在多種方式中選擇二三種可行性方案作為備選。對(duì)幾種被選方案可以繪制出主接線簡(jiǎn)圖說明， 如圖3. 2所示。圖3. 2主接線方案示意圖對(duì)于幾種備選方案， 可以技術(shù)性以及經(jīng)濟(jì)性的分析和比較， 以確定最終方案。作為設(shè)計(jì)，技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)總是互相制約，根據(jù)實(shí)際情況以及變電站的重要性，可以折中考慮， 并說明理由。3. 3. 3主接線方案的技術(shù)指標(biāo)主接線方案的定量技術(shù)指標(biāo)主要包括功率因數(shù)和電壓損失。功率因數(shù)的計(jì)算見式（2.9），通常功率因數(shù)被要求不低于 0.9，可通過無功