天橋區(qū)110KV變電所的設(shè)計(jì)

1、天橋區(qū) 110KV 變電所的設(shè)計(jì)1 變電所的類型、所址選擇1.1 變電站分類（1）按電壓等級可分為超高壓、高壓、中壓變電站和低壓變電站。電壓在 1kV 以下的稱為低壓；電壓為 110kV 的稱為中壓；電壓高于 10kV 低于 330kV 的稱為高壓；電壓在 330kV 以上的稱為超高壓。（2）按供電對象的差異可分為城鎮(zhèn)變電站、工業(yè)變電站和農(nóng)業(yè)變電站。（3）根據(jù)其在電力系統(tǒng)中的低位和作用，可以分為樞紐變電站、中間變電站、區(qū)域（地方）變電站、企業(yè)變電站和末端（用戶）變電站。 樞紐變電站：樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，電壓等級一般為 330kV 及以上，聯(lián)系多個(gè)電源，出現(xiàn)回路多，變電容量大；全站停

2、電后將造成大面積停電，或系統(tǒng)瓦解，樞紐變電站對電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠性起到重要作用。 中間變電站：中間變電站位于系統(tǒng)主干環(huán)行線路或系統(tǒng)主要干線的接口處，電壓等級一般為 330 220kV，匯集 2 3 個(gè)電源和若干線路。全站停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)的解列。 地區(qū)變電站：地區(qū)變電站是一個(gè)地區(qū)和一個(gè)中、小城市的主要變電站，電壓等級一般為 220kV，全站停電后將造成該地區(qū)或城市供電的紊亂。 企業(yè)變電站：企業(yè)變電站是大、 中型企業(yè)的專用變電站， 電壓等級 35220kV，12 回進(jìn)線。（4）按其容量和饋線的多少可分為大、中、小型變電站。（5）按是否有人正常運(yùn)行值班可分為有人值班變電站和無人值班變電站

3、。目前，我國變電站按電壓等級分為 3.5 萬伏變電站、 11 萬伏變電站、 22 萬伏變電站和 50 萬伏變電站。 還有根據(jù)變電站圍護(hù)結(jié)構(gòu)分為土建變電站和箱式變電站。本設(shè)計(jì)為天橋區(qū) 110KV 變電所的設(shè)計(jì)，因此按電壓等級 110kv 應(yīng)屬于高壓變電站；按供電對象此變電站供應(yīng)對象為大連造船廠所有的一二級負(fù)荷和三級負(fù)荷因此應(yīng)屬于工業(yè)變電站；按其在電力系統(tǒng)中的地位和作用應(yīng)屬于企業(yè)變電站；按其容量和饋線的多少來考慮由于按負(fù)荷計(jì)算得出的全部計(jì)算負(fù)荷容量大,因此應(yīng)屬于大型變電站； 按是否有人值班應(yīng)屬于有人值班變電站。然而大連造船廠電站不適合用箱式變電站， 因?yàn)樨?fù)荷相對比較固定， 且船廠負(fù)荷容量較大， 而

4、箱式變電站適合于在一般負(fù)荷密集的工礦企業(yè)、 港口和居民住宅小區(qū)等場所， 可以使高電壓供電延伸到負(fù)荷中心， 減少低壓供電半徑， 降低損耗。低壓供電線路也較少，一般為 46 路。箱變出線間隔的擴(kuò)展裕度小， 如想增加出線間隔是很困難的，必須再增加箱體間隔； 由于箱變結(jié)構(gòu)緊湊， 而且看不到明顯的斷開點(diǎn)， 維護(hù)檢修也不便；因此它適用于額定電壓 10/0.4KV 三相交流系統(tǒng)中，作為線路和分配電能之用。本設(shè)計(jì)應(yīng)采用土建變電站。1.2 變電所所址選擇的基本要求靠近電源，接近負(fù)荷中心， 有利于提高供電電壓質(zhì)量， 減少輸電線路投資以減少投資和電能損耗，提高供電質(zhì)量。(1) 盡量少占農(nóng)田及果園等經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的地區(qū)。

5、我國土地資源緊張，農(nóng)村電網(wǎng)覆蓋面大，土地占用量也大，所以農(nóng)村變電所應(yīng)節(jié)約每一寸土地。(2) 便于各級電壓線路的出入， 架空線路走廊應(yīng)與所址同時(shí)選定， 盡量避免交叉。(3) 交通運(yùn)輸方便。便于變電所管理和主要設(shè)備的運(yùn)輸，但應(yīng)注意噪聲和灰塵污染，更要注意安全。(4) 變電所不能被洪水淹沒，以保證正常運(yùn)行。所區(qū)內(nèi)不得積水，故地面應(yīng)考慮一定的排水坡度。(5) 具有適宜的地質(zhì)條件 ( 如避開斷層、滑坡、塌陷、溶洞等地段 ) ，如所址選在有礦藏地區(qū)，應(yīng)征得有關(guān)部門的同意，避開有危巖和易發(fā)生滾石的場所。(6) 盡量避開空氣污穢地區(qū)，否則應(yīng)采取防污措施。設(shè)備被污染后會降低絕緣，威脅安全運(yùn)行。據(jù)調(diào)查，在一些污染

6、嚴(yán)重的地區(qū)，戶外變電所發(fā)生過閃絡(luò)事故。優(yōu)化變電所運(yùn)行環(huán)境， 無法避開污穢時(shí)， 應(yīng)對戶外運(yùn)行設(shè)備及構(gòu)架采取防污穢的技術(shù)措施，以保證變電所安全運(yùn)行，延長設(shè)備及建筑構(gòu)架的使用壽命。(7) 所址的標(biāo)高宜在百年一遇的高水位之上， 否則應(yīng)有防護(hù)設(shè)施， 滿足防洪要求。(8) 具有生產(chǎn)和生活用水的可靠水源?？紤]職工生活上的方便。由于農(nóng)村變電所遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，職工生活不便，所址選擇時(shí)應(yīng)考慮水源條件，以照顧職工生活。(9) 所址對鄰近設(shè)施有無影響。盡量減少由于變電所的電位升高、電磁感應(yīng)、無線電干擾、噪聲等對周圍鄰近設(shè)施，如：無線電收發(fā)臺、飛機(jī)場、通信設(shè)施的影響。(10) 為變電所的遠(yuǎn)景規(guī)劃和擴(kuò)建創(chuàng)造條件。 考慮農(nóng)村電網(wǎng)

7、的發(fā)展和農(nóng)村用電負(fù)荷的增加，以及變電所能方便地從初期形式過渡到最終階段， 使變電所在一次、 二次設(shè)備裝置方面所需的改動最小。(11) 所站合一的形式便于發(fā)展成無人值班所。(12) 參照國家標(biāo)準(zhǔn) 35 500kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行。2 變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)2.1 電氣主接線的概述變電所主接線 (一次接線 )表示變電所接受、變換和分配電能的路徑，是變電所電氣設(shè)計(jì)的重要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它由各種電力設(shè)備(變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器、補(bǔ)償電容器等 )及其連接線組成。主接線是否合理 ,關(guān)系到變電所運(yùn)行的靈活、安全、可靠與經(jīng)濟(jì)。在圖上所有電器均以新的國家標(biāo)準(zhǔn)圖形符號表示，

8、按它們的正常狀態(tài)畫出電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求。2.2 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則（1）電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 考慮變電所在電力系統(tǒng)的作用和地位這是決定主接線的主要因素。 不管是樞紐變電所、 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)中的作用和地位不盡相同， 對主接線的要求也不盡相同。 考慮用戶電力系統(tǒng)近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)按照五到十年電力系統(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)荷增長速度以及潮流分布， 并分析各種可能的運(yùn)行方式， 最終確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。 考慮用電單位負(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用電負(fù)荷，

9、必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電， 且當(dāng)一個(gè)電源失去后， 應(yīng)保證全部一級用電負(fù)荷不間斷供電； 對二級用電負(fù)荷， 一般要有兩個(gè)電源供電， 且當(dāng)一個(gè)電源失去后， 能保證大部分二級用電負(fù)荷供電； 三級用電負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 考慮主變壓器對主接線的影響主變的容量和臺數(shù)， 對主接線的選擇將會產(chǎn)生直接的影響。 通常對大型變電所，因其傳輸容量大，供電可靠性要求高，所以，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。反之，容量小的變電所，對主接線的要求低一些。 考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響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。主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的不同而不

10、同。2.3 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求對變電所的主接線方案有下列基本要求：（1）安全性應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。 例如在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的負(fù)荷側(cè)，必須裝設(shè)隔離開關(guān)；對低壓斷路器也是一樣的， 在其電源側(cè)及可能反饋電能的負(fù)荷側(cè)，也必須裝設(shè)隔離開關(guān)。(2) 可靠性應(yīng)滿足各級電力負(fù)荷對供電可靠性的要求，也就是變電所的主接線方案， 應(yīng)與其電路負(fù)荷的級別相適應(yīng)。 例如對一二級重要負(fù)荷， 其主接線方案應(yīng)考慮兩臺主變壓器，且一般應(yīng)為雙電源供電；對特別重要的一級負(fù)荷，尚應(yīng)考慮增設(shè)應(yīng)急電源。（3）靈活性 應(yīng)能適應(yīng)供電系統(tǒng)所需的各種運(yùn)行方式， 便于操作維護(hù)， 并能

11、適合負(fù)荷的發(fā)展，有擴(kuò)充改建的可能性。（4）經(jīng)濟(jì)性 在滿足上述要求的前提下，應(yīng)盡量使主接線簡單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量， 應(yīng)盡可能選用技術(shù)先進(jìn)又經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品。2.4 接線方案的比較和選擇變電所的接線應(yīng)從安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)出發(fā)。本次設(shè)計(jì)的濟(jì)南市天橋區(qū)35KV 總降壓變電所，地位較為重要，應(yīng)盡量保證供電的可靠性，又由于是總降變電所，從經(jīng)濟(jì)性來考慮主接線不宜復(fù)雜。其接線方案有以下幾種：(1) 只裝有一臺主變壓器的總降變電所主接線通常采用一次側(cè)無母線、 二次側(cè)為單母線的主接線。 一次側(cè)采用斷路器為主開關(guān)。其特點(diǎn)是簡單經(jīng)濟(jì)，但供電可靠性不高，只適用于三級負(fù)荷。(2) 一次

12、側(cè)為內(nèi)橋式接線的總降變電所主接線這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負(fù)荷。這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長而主變壓器不須經(jīng)常切換的總降壓變電所。(3) 一次側(cè)為外橋式接線的總降變電所主接線這種主接線也適用于一、 二級負(fù)荷。這種外橋式接線多用于電源線路不長而主變壓器需經(jīng)常切換以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的總降壓變電所。(4) 一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線這種主接線兼有上述內(nèi)橋式和外橋式兩種接線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)， 但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，投資較大?？晒┮?、二級負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的情況。(5) 一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主接線采用雙母線接線較之采用

13、單母線接線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大提高， 從而大大增加了初投資， 所以雙母線接線在企業(yè)中少用，主要用于電力系統(tǒng)中。由于船廠含有很多重要的一級和二級負(fù)荷，對供電的可靠性有相當(dāng)高的要求，因此根據(jù)對上面的接線方案的分析可知，本設(shè)計(jì) 110KV 主接線的一二次側(cè)均選用單母線分段。主接線圖在附錄中3 電力負(fù)荷和負(fù)荷計(jì)算3.1 電力負(fù)荷概念電力負(fù)荷是指發(fā)電廠或電力系統(tǒng)中， 在某一時(shí)刻所承擔(dān)的各類用電設(shè)備消費(fèi)電功率的總和，叫電力負(fù)荷。單位：“KW ”。雖然電力負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)單位為 “ KW ”，但在實(shí)際運(yùn)行工作中我們經(jīng)用電流來表征負(fù)荷。3.2 電力負(fù)荷的分級（1）類負(fù)荷 (級負(fù)荷 )

14、：它關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的命脈及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，由于停電或突然停電造成的損失太大， 故而這類用戶是必須保證高度供電的可靠性。（2）類負(fù)荷 (級負(fù)荷 ) ：它在國民經(jīng)濟(jì)中的地位相比之下，不如一類用戶重要，計(jì)劃停電或事故停電雖然會造成較大的損失， 但是這種損失是可以挽回的，一般情況下，電力系統(tǒng)至少要對這類用戶提供中等程度的供電可靠性。（3）類負(fù)荷 (級負(fù)荷 ) ：這類負(fù)荷在國民經(jīng)濟(jì)中地位很低，與人民的生命財(cái)產(chǎn)安全并無關(guān)系，中斷這類負(fù)荷的供電，帶來的損失最小，因此，這類用戶的供電可靠性是最低的。3.3 各級電力負(fù)荷對供電電源的要求各級電力負(fù)荷對供電電源的要求：（1）一級負(fù)荷對供電電源的要求；要求應(yīng)由兩

15、個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。對一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷， 除要求有上述兩個(gè)電源外， 還要求增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有：獨(dú)產(chǎn)于正常電源的發(fā)電機(jī)組，干電池，蓄電池，供電系統(tǒng)中有效地獨(dú)立于正常電源的專門供電線路。（2）二級負(fù)荷對供電電源的要求； 要求做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障時(shí)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。 通常要求兩回路供電， 供電變壓器也應(yīng)有兩臺。（3）三級負(fù)荷對供電電源的要求對供電電源無特殊要求因?yàn)榇筮B造船廠有很多重要的一級負(fù)荷和二級負(fù)荷， 因此在選擇電氣主接線方案的確定時(shí)需要予以考慮， 對其可靠性安全性加以重視， 初步選定兩臺主變壓器，一臺主變壓

16、器用于供電， 另一臺用作備用， 下面變壓器章節(jié)會進(jìn)一步加以詳解3.4 三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定3.4.1 計(jì)算負(fù)荷概念計(jì)算負(fù)荷，是指通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的， 用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。按照計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜， 如以計(jì)算負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不致超過允許值，因而不會影響其使用壽命。所謂負(fù)荷計(jì)算， 是指對某一線路中的實(shí)際用電負(fù)荷的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行分析， 從而求出該線路的計(jì)算負(fù)荷的過程。 負(fù)荷計(jì)算與計(jì)算負(fù)荷， 是兩個(gè)不同的概念， 不可混淆。在現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范中， 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容不僅包括確定計(jì)算負(fù)荷， 還包括確定尖峰電流和確定一極、二級負(fù)荷的容量已及季節(jié)性負(fù)荷的容量。3.4

17、.2 計(jì)算負(fù)荷的目的計(jì)算負(fù)荷是供配電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)， 它也是用戶供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 供電線路截面選擇、變電器數(shù)量和容量選擇、 電氣設(shè)備額定數(shù)據(jù)選擇的依據(jù)， 因此，我們應(yīng)合理地確定用戶供電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷，這一點(diǎn)很重要。負(fù)荷計(jì)算的目的是為了充分掌握用電情況， 合理選擇配電系統(tǒng)的元件、 線路和設(shè)備。計(jì)算負(fù)荷確定的是否合理正確， 直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如果計(jì)算負(fù)荷確定過大， 將使設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇偏大， 造成投資和有色金屬的浪費(fèi)；反之，又將使設(shè)備和導(dǎo)線電纜偏小，造成它們運(yùn)行時(shí)過熱，增加電能損耗， 甚至燒毀，釀成事故。因此，正確確定計(jì)算負(fù)荷具有重要的意義。但是也要指出， 由于

18、負(fù)荷的情況復(fù)雜， 影響負(fù)荷計(jì)算的因素有很多， 雖然各類負(fù)荷的變化有一定規(guī)律可循， 但準(zhǔn)確確定計(jì)算負(fù)荷卻十分困難。 實(shí)際上，負(fù)荷也不可能是一成不變的， 它與設(shè)備的性能、 生產(chǎn)的組織以及能源供應(yīng)狀況等諸多因素有關(guān)，因此，計(jì)算負(fù)荷也只能力求實(shí)際。3.4.3 計(jì)算負(fù)荷的方法目前負(fù)荷計(jì)算常用需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、和利用系數(shù)法 ,前二種方法在國內(nèi)設(shè)計(jì)單位的使用最為普遍。此外還有一些尚未推廣的方法如單位產(chǎn)品耗電法、單位面積功率法、變值系數(shù)法和 ABC 法等 . 常采用需用系數(shù)法計(jì)算用電設(shè)備組的負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將性質(zhì)相同的用電設(shè)備劃作一組， 并根據(jù)該組用電設(shè)備的類別， 查出相應(yīng)的需用系數(shù)，然后按照下表給出的公式求出

19、該組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。需要系數(shù)法，是把用電設(shè)備的總設(shè)備容量乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)， 直接求出計(jì)算負(fù)荷的一種簡便方法。 需要系數(shù)法主要用于工程初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段，對變電所母線、干線進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較多，各種設(shè)備容量相差不懸殊時(shí)，其供電線路的負(fù)荷計(jì)算也采用需要系數(shù)法。需要系數(shù)是一個(gè)綜合性系數(shù)， 它是指用電設(shè)備組投入運(yùn)行很難準(zhǔn)確確定， 只能靠測量確定時(shí)， 從供電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際取用的功率與用電設(shè)備組的設(shè)備功率之比。 需要系數(shù)與用電設(shè)備組的運(yùn)行規(guī)律、 負(fù)荷率、運(yùn)行效率、線路的供電效率等因數(shù)有關(guān)，工程上一般工業(yè)與民用建筑中的用電負(fù)荷主要有單位負(fù)荷 （如照明負(fù)荷） 以及三相負(fù)荷（如動力負(fù)荷），

20、其供電系統(tǒng)一般分為照明支路及動力支路進(jìn)行供電。用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷， 是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷，用電設(shè)備組的容量，是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不包括備用設(shè)備）的額定容量之和。用電設(shè)備的額定功率 Pe 是指這個(gè)設(shè)備的輸出容量，它與輸入容量之間有一個(gè)效率 n1；用電設(shè)備不一定滿載工作，存在一個(gè)負(fù)荷系數(shù) Ks；用電設(shè)備組的全部設(shè)備并不同時(shí)運(yùn)行，存在同時(shí)運(yùn)行系數(shù) Kt ；向用電設(shè)備供電的線路有損耗，存在線路效率 n2。所以用電設(shè)備的有功功率需要量為P =Pe*Ks*Kt/(n1*n2)30我們令需要系數(shù)Kx Ks*Kt/(n1*n2)需要系數(shù)的值總小于 1，它不僅與設(shè)備的負(fù)荷率、效率

21、、臺數(shù)、工作情況及線路損耗有關(guān)，而且與維護(hù)管理水平等因素也有關(guān)系。3.5 需要系數(shù)法的基本計(jì)算方法（1）用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷根據(jù)用電設(shè)備組的設(shè)備容量，即可算得設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷：有功計(jì)算負(fù)荷P30K d Pe無功計(jì)算負(fù)荷Q3 0P 3 t0 a n視在計(jì)算負(fù)荷P30S30cos(3.1)(3.2)(3.3)計(jì)算電流I 30S303U N(3.4)式中 K d - 設(shè)備組的需要系數(shù)；S -設(shè)備組設(shè)備容量（ KW ）；-用電設(shè)備功率因數(shù)角；U N -線電壓（ V ）；I30 - 計(jì)算電流（ A ）。上述公式適用計(jì)算三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，計(jì)算電流的確定尤為重要，因?yàn)橛?jì)算電流是選擇導(dǎo)線截面積和開關(guān)容量

22、的重要依據(jù)。（2）配電干線或變電所的計(jì)算負(fù)荷確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)， 應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。 因此在確定多組用電設(shè)備上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計(jì)入一個(gè)綜合系數(shù)（又稱同時(shí)系數(shù)或參差系數(shù)）和：對車間干線可取 KP =0.850.95， KQ =0.900.97對低壓母線，由用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)可取KP =0.800.90，KQ =0.850.95.如果由車間干線計(jì)算負(fù)荷直接相加來計(jì)算時(shí)可取 KP =0.900.95， KQ =0.930.97.總的有功計(jì)算負(fù)荷為：P30KPP3i 0 .(3

23、.5)總的無功計(jì)算負(fù)荷為：Q3 0 K qQ3i 0 .(3.6)以上兩公式中和， 分別為各組設(shè)備的有功和無功計(jì)算負(fù)荷之和。 總的視在計(jì)算負(fù)荷為：S30P302Q302總的計(jì)算電流為 :(3.7)S30I 303U N(3.8)(3)需要系數(shù)的選取需要系數(shù)是在一定的條件下， 根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法得出的， 它與用電設(shè)備的工作性質(zhì)、設(shè)備效率、設(shè)備數(shù)量、線路效率以及生產(chǎn)組織和工藝設(shè)計(jì)等諸多因素有關(guān)。將這些因素綜合為一個(gè)用于計(jì)算的系數(shù)， 即需要系數(shù)， 有時(shí)也稱為需用系數(shù)。 顯然，在不同地區(qū)、不同類型的建筑物內(nèi)，對于不同的用電設(shè)備組，用電負(fù)荷的需要系數(shù)也不相同。在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)具體情況從表中選取一個(gè)恰當(dāng)?shù)闹颠M(jìn)

24、行負(fù)荷計(jì)算。一般而言，當(dāng)用電設(shè)備組內(nèi)的設(shè)備數(shù)量較多時(shí)，需要系數(shù)應(yīng)取較小值；反之，則應(yīng)取較大值。設(shè)備使用率較高時(shí)，需要系數(shù)應(yīng)取較大值；反之，則應(yīng)取較小。3.6 負(fù)荷計(jì)算3.6.1 大連造船廠負(fù)荷情況的統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下表 3.2表 3.6.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)Table 3.6.1Load statistics負(fù)荷名稱額定容量（ KW）額定電壓（ KV）負(fù)荷特性 cos供電線路長度（ m）1#車間1500100.683002#車間1220100.692003#車間1000100.751604#車間900100.686005#車間800100.65500辦公樓400100.72300生活區(qū)700100.85

25、400鍋爐房1000100.785203.6.2 各條線路計(jì)算負(fù)荷過程本設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷采用需要系數(shù)法，可以根據(jù) (3.1)， (3.2)，(3.3)，(3.4)的相應(yīng)公式進(jìn)行求取，在計(jì)算過程中統(tǒng)一取 Kd =0.91# 車間計(jì)算負(fù)荷：tan1cos210.682cos1.0780.68P301K d PN0.915001350kWQ301P301 tan13501.078 1455kW2# 車間計(jì)算負(fù)荷：tan1cos21-1.692cos1.0490.69P302K d PN 0.912201098kWQ302P302tan10981.049 1152kvar3# 車間計(jì)算負(fù)荷：tan0.88

26、P303K d PN0.9 1000 900kWQ303P303 tan900 0.88 792kvar，4# 車間計(jì)算負(fù)荷：tan=1.078P304 =K dPn =0.9900=810kWQ 304 =P304 tan=8101.078=873kvar5# 車間計(jì)算負(fù)荷：t a n= 1 . 1 6 9P3 0 5= K dP n = 0 . 98 0 0 = 7 2 0 k WQ= Pt a n= 8 1 01 . 1 6 9 = 8 4 2 k v a r305305辦公室計(jì)算負(fù)荷：t a n= 0 . 9 6 4P3 0 6= K dP n = 0 . 94 0 0 = 3 6 0

27、 k WQ= Pt a n= 3 6 00 . 9 6 4 = 3 4 7 k v a r306306生活區(qū)計(jì)算負(fù)荷：tan0.62P307K d PN0.9 700630kWQ307P307 tan6300.62 390kvar鍋爐房計(jì)算負(fù)荷：tan0.8P308K d PN0.9 1000 900kWQ308P308 tan900 0.8 720kvar3.6.3 總負(fù)荷的計(jì)算由上面3.5 節(jié)的分析對多組用電設(shè)備負(fù)荷的確定可知，根據(jù)公式(3.5),(3.6),(3.7),(3.8)可進(jìn)行總負(fù)荷的計(jì)算，在本設(shè)計(jì)中綜合系數(shù)取KP =0.9，KQ =0.95，表 3.6.3 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表Table

28、 3.6.3load tables額 定額 定負(fù) 荷供電線路P30Q30負(fù)荷名稱容 量電 壓特 性tan長度(kW)(kvar)（ kW）（ kV ）cos(m)1# 車間1500100.681.078300135014552# 車間1220100.691.049200109811523# 車間1000100.750.881609007924# 車間900100.681.0786008108735# 車間800100.651.169500720842辦公室400100.720.964300360347生活區(qū)700100.850.62400630390鍋爐房1000100.780.8520900

29、720P30KpP0.9(13501098900810720360630900)0.96768kW6091kWQ30KqQ0.95 (14551152792873842347390720)0.956571k var6242k varS30P302Q30260912624228721kVAI 30S872146 A3U3110考慮 5 年的發(fā)展，年增長率按2%計(jì)算，全廠計(jì)算負(fù)荷P56091(12%) 56725kWQ56242(12%) 56892 k varS30P52Q52 67252689229629 kVA4 變壓器的選擇4.1 變電所變壓器臺數(shù)的確定4.1.1 選取變壓器的原則選擇變壓

30、器所需要遵循的原則為：（1）應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所，宜采用兩臺變壓器， 以便一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)， 另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。 對只有二級而無一級負(fù)荷的變電所， 也可以只采用一臺變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。（2）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的變電所，也可以考慮采用兩臺變壓器。(3) 除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器，但是負(fù)荷集中而容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可以采用兩臺或兩臺以上變壓器。4.1.2 變壓器選擇的比較變電所選擇一臺或兩臺變壓器各有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：(

31、1) 選用兩臺變壓器的變電所，當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。當(dāng)負(fù)荷大時(shí)候，兩臺變壓器又可以配合運(yùn)用。但是兩臺變壓器的投資比較大，一般小的變電所甚至承擔(dān)不起這樣的消耗 ,運(yùn)行損耗也比較大，它工作時(shí)候兩個(gè)鐵心同時(shí)運(yùn)行 ,這樣勢必增大了運(yùn)行成本。(2) 選用一臺變壓器的變電所，當(dāng)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，那么將會出現(xiàn)全廠停電的嚴(yán)重情況，如果一級負(fù)荷遇到了停電情況 ,那么損失將會是無法估算的，因此一臺變壓器的供殿可靠性比較差， 但是一臺變壓器的投資小、 運(yùn)行損耗小，因?yàn)樘ぷ鲿r(shí)只要一個(gè)鐵心在工作，這樣勢必減少了運(yùn)行成本。鑒于本設(shè)計(jì)為大連造船廠 110KV 變電所的設(shè)計(jì)，有

32、相當(dāng)多的一級和二級負(fù)荷 , 因此，用兩臺變壓器供電，這樣就很難造成一些不必要的損失了。4.2 主變壓器容量的確定4.2.1 變壓器容量選擇時(shí)應(yīng)遵循的原則對于裝有兩臺變壓器的變電所，每臺變壓器的額定容量應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件：（ 1)任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷S30( ) 3 0的需要，即SN .TS30()（ 3-3-1 ）（ 2)任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足不小于總計(jì)算負(fù)荷S30 的 60% 70% 的需要，即SN.T(0.6 0.7)S30（ 3-3-2 ）（ 3)對于兩臺并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)滿足SN.T 1SN .T 2S30SN.T 1S30S30（ 3-3-3 ）

33、SN.T 2S30S30式中SNT1 , SNT 2 分別為并列運(yùn)行的兩臺變壓器容量；S30 , S30 分別為總計(jì)算負(fù)荷 S30(1)'中一級和二級負(fù)荷的容量。此外，變壓器容量的選擇除必須滿足上述基本要求外，還應(yīng)考慮：為適應(yīng)工廠發(fā)展和調(diào)整的需要， 變壓器容量應(yīng)留有 15% 20%的裕量；滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件。另外，主變壓器的容量一般按變電所建成后 5 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10 20 年的負(fù)荷發(fā)展。4.2.2 主變壓器臺數(shù)及容量選擇（1）主變壓器的選擇因?yàn)榭紤] 5 年的發(fā)展，年增長率按2%計(jì)算，所以去全廠計(jì)算負(fù)荷為5 年后的計(jì)算負(fù)荷P30P56091 (12%)5672

34、5kW（ 4.1）Q3 0Q 56242( 156k8 9 2v a r2 % )（4.2）S3 0P2Q22296293 0306725 6892（4.3）cos 1P567250.70.9S59629（4.4）所以要進(jìn)行變壓所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9 以上）。取 cos 20.96tantan1cos2110.721cos 10.71.021cos2210.96220.960.292cos 2所以無功補(bǔ)償容量為QcP5 (tan 1tan 2 )6725 (1.020.292)4898k var變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為S30P302(Q30Qc )26752 2(6892489

35、8)27014kVA因此無功補(bǔ)償后主變壓器容量為 7014kVA ，經(jīng)考察大連造船廠的所有負(fù)荷中一二級負(fù)荷約占全部符合的 60%，因此在本設(shè)計(jì)采用兩臺主變壓器， 選擇的變壓器還要滿足以下要求：1: STS( I II )0.6S300.6 70144208kVA2: ST0.7S300.770144910kVA根據(jù)以上要求查找相關(guān)數(shù)據(jù)表知：在設(shè)計(jì)中選用主變壓器型號為: SFZ96300/110 ;數(shù)量為兩臺。變壓器型號 :型號 :SFZ9-6300/110空載損耗 (KW):11.5負(fù)載損耗 (KW):41空載電流 (%):0.95阻抗電壓 (%) :10.5總重 (t) :20.84運(yùn)輸總重

36、 (t):18.37總油重 (t):6.6上節(jié)吊重 (t):1.9外形尺寸 (mm)：長 -:4695mm；寬 -3190mm；高 -4200mm計(jì)算每臺變壓器的功率損耗可用簡化經(jīng)驗(yàn)公式：P0.015S0.015630094.5k WQ0.06S0.066300378kW所以變壓器高側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：P30672594.56820kWQ30689248983782372k varS3068202237227220kVA無功補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)為：cosP306820k W0.945 0.9S307220k VA這一功率因數(shù)滿足要求（2）補(bǔ)償電容器的選擇并聯(lián)電容器是專門用來進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜?/p>

37、， 具有安裝和運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián)電容器最為方便。所以，我們在總降壓變電所低壓側(cè)采用 BWF10.5-100-1，這種補(bǔ)償電容器采用比較普遍，性價(jià)比較高，可以滿足總變電所無功補(bǔ)償?shù)囊蟆＿x擇補(bǔ)償電容器型號為：BWF10.5100 1，用來補(bǔ)償部分無功負(fù)荷由前面運(yùn)算過程我們得知：Qc4898k var因此選補(bǔ)償電容器的型號為：BWF10.5-100-1WQc1Qc1N(UN )2100 ( 10 )290.7k varU cN10.5n48985490.7所以電容器的個(gè)數(shù)選54 只。5 短路電流計(jì)算5.1 短路和短路電流計(jì)算的一般概述供電系統(tǒng)要求要求正常

38、地不間斷地對用電負(fù)荷供電， 以保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。但是由于各種原因，也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。短路是指不同導(dǎo)電部分之間的低阻性短接。5.1.1 短路的原因短路的主要原因， 是電氣設(shè)備載流部分的絕緣破壞。 這種損失可能是由于設(shè)備長期運(yùn)行絕緣自然老化或由于設(shè)備本身不合格、 絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，或是設(shè)備絕緣正常而被過電壓（包括雷擊過電壓）擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而早成短路。5.1.2 短路的危害電路短路后，其阻抗值比正常負(fù)荷時(shí)小得多， 因此短路電流比正常負(fù)荷電流大許多倍。在大容量電力系統(tǒng)中， 短路電流可高達(dá)幾萬安培或幾十萬安培。

39、如此大的短路電流對電力系統(tǒng)可產(chǎn)生極大的危害：（1）短路電流將產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，可能造成電力線路、設(shè)備和元件等的損壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。（2）短路將造成系統(tǒng)電壓驟降，越靠近短路點(diǎn)電壓越低，這將嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。（3 短路時(shí)，電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置動作，或開關(guān)跳閘，或熔斷器熔斷，從而造成停電事故。 越靠近電源回路， 引起的停電范圍越大， 從而給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。（4）嚴(yán)重的短路可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成電力系統(tǒng)解裂，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。（5）單相接地短路電流，可對附近的通信線路、信號系統(tǒng)及電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，使之無法正常運(yùn)行。由此可見短路的后果是非常嚴(yán)重

40、的， 因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時(shí)需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算， 以便正確的選擇電氣設(shè)備， 使其具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，保證在發(fā)生短路時(shí)不致?lián)p壞。5.1.3 短路的類型三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路（單相接地短路）和兩相接地短路。 除了上述各種短路以外， 變壓器或電機(jī)還可能發(fā)生一相繞組匝間或?qū)娱g短路等。（3）（2）三相短路，用文字符號k表示，如圖5.1 所示。兩相短路，用文字符號k（1）表示，如圖5.2 所示。單相短路用文字符號k表示，如圖5.3、 5.4 所示。兩相接地短路，是指中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中兩不同相均發(fā)生單相接地而形成的（1.1）兩相，如圖

41、 5.5 所示；也只兩相短路后又接地的情況， 如圖 5.6 所示，都用 k 表示，虛線為電流方向。圖 5.1 三相短路Figure 5.1 Three-phase short circuit圖 5.2 兩相短路Figure 5.2 Two-phase short circuit圖 5.3 單相短路Figure 5.3 Single-phase short circuit圖 5.4 單相短路Figure 5.4 Single-phase short circuit圖 5.5 兩相接地短路Figure 5.5 two-phase ground short circuit圖 5.6 兩相接地短路Fi

42、gure 5.6 two-phase ground short circuit電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般三相短路的短路電流最大， 造成的損壞也最嚴(yán)重。 為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠地工作， 因此作為選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。5.2 短路回路參數(shù)的計(jì)算在進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，需要計(jì)算回路中各電力系統(tǒng)、設(shè)備、導(dǎo)線的阻抗。短路電流的計(jì)算通常采用歐姆法、標(biāo)幺值法、 MVA 法等三種計(jì)算方法。歐姆法主要適用于 1KV 以下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中，標(biāo)幺值法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中， MVA 法因?qū)Ъ{計(jì)

43、算較麻煩不經(jīng)常使用。我們采用標(biāo)幺值法。短路回路中各元件阻抗的計(jì)算任一物理量的標(biāo)幺值A(chǔ) *d ，為該物理量的實(shí)際值A(chǔ) 與所選定的基準(zhǔn)值A(chǔ) d 的比值，即A *d / 計(jì)算短路電流時(shí)， 必須知道系統(tǒng)中各元件的電阻抗， 一般考慮電力系統(tǒng)、 電力變壓器、電力線路的電抗。 下面分別講述供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值的計(jì)算：取 Sd100MV A ， Ud U C ；電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值X S*X S / X dUC2 /S OCSd（5.1 ）U C2 /SdSOC電力變壓器的電抗標(biāo)幺值X *TX T / X d U k % U c2/ Uc2U k %Sd（5.2 ）100 SNSC100SN電力線路的電抗標(biāo)幺值*Uc2Sd（5.3）X WLX WL / X d X 0l /SdX 0 l U c2短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值求出以后，即可利用其等效圖進(jìn)行電路化簡，計(jì)算器總電抗標(biāo)幺值 X * 。由于各元件電抗均采用相對值，于短路計(jì)算點(diǎn)的電壓無關(guān)，因此無需進(jìn)行電壓換算， 這也是標(biāo)幺