66kv-10kV變電所電氣部分設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)摘 要電在人們的日常生活中扮演著十分重要的角色，所以變電所的設(shè)計(jì)也就顯得尤為重要。本設(shè)計(jì)是對(duì)于德州66kV/10kV變電所的設(shè)計(jì)。運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，對(duì)變電所進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。首先根據(jù)任務(wù)書的已知數(shù)據(jù)對(duì)所給的負(fù)荷進(jìn)行分析，之后確定負(fù)荷計(jì)算方案并進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。為了使系統(tǒng)中的無(wú)功功率達(dá)到要求，需要設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償方案，并對(duì)變壓器進(jìn)行選擇。根據(jù)實(shí)際情況確定電氣主接線方式，并選擇短路點(diǎn)進(jìn)行短路計(jì)算。通過(guò)短路計(jì)算得出的短路電流的有效值與峰值，進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。在將這些工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)完

2、之后，進(jìn)行電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)，根據(jù)之前求出的短路電流跟長(zhǎng)時(shí)工作電流對(duì)變壓器保護(hù)、補(bǔ)償電容器保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后再對(duì)變電所的防雷與接地系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)變電所進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先需要考慮變電所供電的可靠性，需要保證變電所遇到突發(fā)事故的時(shí)候不至于造成重大的損失。并且要注意的是，在保證可靠性的同時(shí)，還要保證經(jīng)濟(jì)性，要考慮建設(shè)變電所所需投資的費(fèi)用，使投資盡可能少。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；變電所；電氣主接線；繼電保護(hù)AbstractElectricity in Peoples Daily life plays a very important role, so the design of the subs

3、tation is particularly important. This design for the 66 kv / 10 kv Dezhou substation.Using the learned knowledge, for the design of specific substation.First of all, according to the specification of the known data to analyze the load, according to the known load after load calculation. In order to

4、 make the system reactive power requirements, reactive power compensation scheme needs to be designed, and choose the transformer. Choose the main electrical wiring according to actual situation,And short-circuit point selection for short circuit calculation.According to the short circuit calculatio

5、n of short-circuit current RMS and peak, after choosing electric equipment and check.Will these work after the system design.For the design of power system relay protection,According to calculate short circuit current and long before the working current of the transformer protection, compensation ca

6、pacitor protection design.At last, the design of lightning protection and grounding protection.In the process of design of the substation,first of all, need to consider the reliability of the substation power supply,and Need to make sure that substation meet the accident not cause significant losses

7、.And note，In the guarantee of reliability at the same time, and to ensure the economy.then to consider the cost of the investment needed for construction of substation, make investment in as little as possible.Key words：Power system; Substation; The main electrical wiring; Relay protection目 錄 TOC o

8、1-3 f h z 緒 論變電所的意義與分類作為電網(wǎng)正常工作運(yùn)行必不可少的重要組成部分，變電所的地位不可替代。變電所就是指改變電壓的場(chǎng)所與地方，是電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場(chǎng)所。為保證電能的質(zhì)量以及設(shè)備的安全，在變電所中還需進(jìn)行電壓調(diào)整、電流控制以及輸配電線路和主要電工設(shè)備的保護(hù)。變電所的正常工作需要滿足的條件有三個(gè)：（1）保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備的安全，形成十分嚴(yán)重的后果。停電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行首先足可靠、持續(xù)供電的要求。（2）保證良好的電能質(zhì)量：電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量，頻率

9、質(zhì)量和波形質(zhì)量這三個(gè)方面，電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量均以偏移是否超過(guò)給定的數(shù)來(lái)衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定電壓的正負(fù)5%，給定的允許頻率偏移為正負(fù)0.20.5%HZ等，波形質(zhì)量則以畸變率是否超過(guò)給定值來(lái)衡量。所有這些質(zhì)量指標(biāo)，都必須采取一切手段來(lái)予以保證。（3）保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性：電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)一次能源總消耗占的比重約為1/3 ，而且在電能變換，輸送，分配時(shí)的損耗絕對(duì)值也相當(dāng)可觀。因此，降低每生產(chǎn)一度電能損耗的能源和降低變換，輸送，分配時(shí)的損耗，又極其重要的意義。變電所也有很多種類：按照作用分類有：升壓變電所、降壓變電所或者樞紐變電所、終端變電所；按管理形式分類有

10、：有人值班的變電所、無(wú)人值班的變電所；按照結(jié)構(gòu)形式室內(nèi)外分，有：戶外變電所、戶內(nèi)變電所；按照地理?xiàng)l件分,有：地上變電所、地下變電所。 德州變電所的地理位置與氣候德州，亦即德州市，德州位于西北部、下游沖積平原，是山東省的西北大門。北接省市，南接省會(huì)市、市，西鄰省市，東連市。處于、以及交匯區(qū)域。有140多公里流經(jīng)境內(nèi)，歷史上曾是重要的漕運(yùn)通道。德州市基本氣候特點(diǎn)是季風(fēng)影響顯著，四季分明、冷熱干濕界限明顯，春季干旱多風(fēng)回暖快，夏季炎熱多雨，秋季涼爽多晴天，冬季寒冷少雪多干燥，具有顯著的大陸性氣候特征。光照資源豐富。日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)，光照強(qiáng)度大，且多集中在作物生長(zhǎng)發(fā)育的前中期，有利于作物光合作用的進(jìn)行，德州

11、市年平均日照時(shí)數(shù)2592小時(shí)，日照率為60%，太陽(yáng)總輻射量為124.8千卡/平方厘米。在時(shí)間分配上，尤以5、6月份最高，月光照時(shí)數(shù)280小時(shí)，日均9小時(shí)，光輻射量可達(dá)15千卡/平方厘米。德州市年平均氣溫12.9。極端最高氣溫43.4，極端最低氣溫-27。德州市平均無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)208天，一般為3月29日到10月24日，各縣之間相差較大，武城縣最長(zhǎng)為225天，東西相差近月余。德州市年平均降水量為547.5毫米，東部多于西部，南部多于北部。降水量的時(shí)間分配以7月最多，德州市平均降水量190毫米，1月最少只有3.5毫米。按季節(jié)分，春季占有12.8%，夏季高達(dá)67.7%，秋季占16.9%，冬季只占2.6%

12、。負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷的意義在電力系統(tǒng)中負(fù)荷的意義可以簡(jiǎn)單理解為整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備所要消耗的功率的總和。由于是對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)的消耗功率總和，就需要將不同地區(qū)不同性質(zhì)所有用戶的用電負(fù)荷相加，所以負(fù)荷不是恒定值，而是隨時(shí)間的變化而變化的變動(dòng)值。因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)中會(huì)存在備用設(shè)備，即所以的用電設(shè)備并不會(huì)同時(shí)運(yùn)行，一定會(huì)有一部分負(fù)荷由于是備用設(shè)備而處于閑置狀態(tài)，而且由于電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，所以任何時(shí)間總會(huì)有一部分設(shè)備處于故障停用或者檢修階段，而每個(gè)時(shí)間段根據(jù)檢修停用的設(shè)備數(shù)量不同，電力系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷的總量也在時(shí)刻變化。即使所有設(shè)備可以同時(shí)運(yùn)行，也并不是都能同時(shí)達(dá)到額定容量。也就是說(shuō)由于電力系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備的

13、額定值不同，在同一個(gè)電壓等級(jí)下不可能同時(shí)達(dá)到滿載。另外，各用電設(shè)備的工作制也各有不同，有長(zhǎng)期、短時(shí)、重復(fù)短時(shí)之分。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，如果只是簡(jiǎn)單地把各個(gè)用電設(shè)備的容量加起來(lái)作為選擇導(dǎo)線、電纜截面和電氣設(shè)備容量的依據(jù)，是并不科學(xué)的。如果不將各種環(huán)境及外在因素都考慮進(jìn)去，得出的設(shè)備容量要么過(guò)大，使設(shè)備欠載，造成電量的損失不經(jīng)濟(jì)；要么過(guò)小，將會(huì)出現(xiàn)過(guò)載運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱絕緣損壞、線損增加，影響導(dǎo)線、電纜或電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成火災(zāi)事故。為避免這種情況的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)采用一個(gè)假定負(fù)荷即計(jì)算負(fù)荷來(lái)表征系統(tǒng)的總負(fù)荷應(yīng)，計(jì)算負(fù)荷也稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用30分鐘的最大平均作為按發(fā)

14、熱條件選擇電器工導(dǎo)體的依據(jù)。用計(jì)算負(fù)荷來(lái)選擇導(dǎo)線、電纜截面和電氣設(shè)備比較接近實(shí)際，因?yàn)橛?jì)算負(fù)荷的熱效應(yīng)與變動(dòng)負(fù)荷的熱效應(yīng)是相等的。所以電力系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷是隨著時(shí)間而變化的，而且其變化是有規(guī)律可尋的，將一段時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷變化相連接可以連成一條平滑的曲線，即可以用負(fù)荷曲線來(lái)描述。其中常用的負(fù)荷曲線有日負(fù)荷曲線跟年負(fù)荷曲線，而日負(fù)荷曲線描述的是一天24小時(shí)負(fù)荷的變化情況，也就是說(shuō)其中的最大值就是日最大負(fù)荷，最小值就是日最小值。同理，年負(fù)荷曲線描述的就是一年內(nèi)每月或每日的最大有功功率負(fù)荷變化情況，它主要用來(lái)安排發(fā)電設(shè)備的檢修計(jì)劃，同時(shí)也為制定發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的擴(kuò)建或新建計(jì)劃提供依據(jù)。對(duì)于不同的用戶，負(fù)荷

15、曲線是不同的。一般來(lái)說(shuō)負(fù)荷曲線的變化規(guī)律取決于負(fù)荷的性質(zhì)，廠礦企業(yè)生產(chǎn)情況以及地理位置、氣候條件跟當(dāng)?shù)厝松盍?xí)慣決定。負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是通過(guò)已知的數(shù)據(jù)跟參數(shù)求得電力系統(tǒng)中所有負(fù)荷的的單個(gè)以及平均的有功功率P、無(wú)功功率Q、視在功率S。而現(xiàn)在的電力系統(tǒng)中常用的負(fù)荷計(jì)算方法有：?jiǎn)挝幻娣e功率法、利用系數(shù)法、需用系數(shù)法。單位面積功率法：?jiǎn)挝幻娣e功率法常用在建筑的設(shè)計(jì)方面，在用電設(shè)備功率和臺(tái)數(shù)無(wú)法確定時(shí)，或者設(shè)計(jì)前期，這些方法是確定設(shè)備負(fù)荷的主要方法。但是我們?cè)O(shè)計(jì)的66kV/10kV變電所設(shè)計(jì)首先就是要計(jì)算出各個(gè)負(fù)荷的有功功率、無(wú)功功率以及視在功率，之后就需要確定變壓器臺(tái)數(shù)，而且單位面積功

16、率法只適用于前期設(shè)計(jì)，對(duì)于我們本次這種完整的變電所設(shè)計(jì)計(jì)劃是不合適的。利用系數(shù)法：利用系數(shù)法以平均負(fù)荷作為計(jì)算的依據(jù)，采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計(jì)算負(fù)荷，利用概率論分析出最大負(fù)荷與平均負(fù)荷的關(guān)系。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際，而且適用于各種范圍的負(fù)荷計(jì)算。但是這種計(jì)算方法目前積累的實(shí)用數(shù)據(jù)不多，而且計(jì)算步驟非常繁瑣，所以在實(shí)際工程上的應(yīng)用也就比較少。需用系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所及長(zhǎng)期運(yùn)行而負(fù)載平穩(wěn)的用電設(shè)備

17、和生產(chǎn)車間的負(fù)荷計(jì)算。故此本設(shè)計(jì)采用需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。除了上述這三種常見(jiàn)的負(fù)荷計(jì)算方法之外，還有二項(xiàng)式法、abc法、變值需要系數(shù)法等。但這些方法有的比較復(fù)雜已經(jīng)被其他方法代替，有的是利用系數(shù)法的簡(jiǎn)化，還有的計(jì)算方式不夠成熟，實(shí)用數(shù)據(jù)不多，所以都不予考慮。表2.1變電所10kV側(cè)用戶負(fù)荷序號(hào)負(fù)荷名稱遠(yuǎn)期最大負(fù)荷(kw)功率因數(shù)Tmax(h)重要負(fù)荷所占比例回路數(shù)出線方式1化工廠22000.757000702架空線2有機(jī)玻璃廠18000.756800702架空線3有機(jī)化工廠20000.806500752架空線4電線廠23000.806000202架空線5起重機(jī)廠17000.75500001架

18、空線6標(biāo)準(zhǔn)件廠8000.80500001架空線7自來(lái)水廠7000.757500702架空線負(fù)荷計(jì)算我們令遠(yuǎn)期最大負(fù)荷為，有功功率為P，無(wú)功功率為Q，視在功率為S。由有功負(fù)荷率為0.75且有功負(fù)荷率等于平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比，而平均負(fù)荷就等于有功功率。通過(guò)這些關(guān)系我們就可以根據(jù)有功功率、無(wú)功功率跟視在功率之間的關(guān)系進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算了。則有公式如下： （2-1） 則根據(jù)公式（2-1）我們可以進(jìn)行各個(gè)負(fù)荷的負(fù)荷計(jì)算：（1）化工廠： =1650kW =1455kvar =2200kVA（2）有機(jī)玻璃廠：=1350kW =1191kvar =1800kVA有機(jī)化工廠：=1500kW =1125kvar =1

19、875kVA電線廠： =1725kW =1294kvar =2156kVA（5）起重機(jī)廠： =1275kW =1124kvar =1700kVA（6）標(biāo)準(zhǔn)件廠： =600kW =450kvar =750kVA（7）自來(lái)水廠： =525kW =463kvar =700kVA進(jìn)行完這七個(gè)負(fù)荷的計(jì)算之后我們還可以得出總的有功功率P、無(wú)功功率Q以及視在功率S：P=1650+1350+1500+1725+1275+600+525=8625kWQ=1455+1191+1125+1294+1124+450+463=7104kvarS=2200+1800+1875+2156+1700+750+700=1118

20、1kVA運(yùn)用同時(shí)系數(shù)得出實(shí)際的視在功率與無(wú)功功率： （2-2）其中為系統(tǒng)實(shí)際的視在功率，為同時(shí)系數(shù)，已知為0.9，S為以求出的各個(gè)用電單位視在功率的總和，為線損率。帶入已知數(shù)據(jù)求解公式（2-2）可得：=10566kVA已知實(shí)際系統(tǒng)的視在功率就可以根據(jù)公式（2-1）求出系統(tǒng)實(shí)際的無(wú)功功率：=6102kvar由于實(shí)際有功功率即為各個(gè)單位的有功功率總和，所以我們可以得出平均功率因數(shù)：=8625/10566=0.82無(wú)功補(bǔ)償方案無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x電壓是電力系統(tǒng)中必不可少的一部分，同時(shí)其也是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，所以保證用戶的電壓接近額定值是電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整的基本任務(wù)之一。質(zhì)量合格的電壓應(yīng)該在供電電壓

21、偏移，電壓波動(dòng)和閃變，電網(wǎng)諧波和三相不對(duì)稱程度這四個(gè)方面都能滿足有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。與此同時(shí)，電力系統(tǒng)中的電壓水平與電力系統(tǒng)的無(wú)功功率的平衡息息相關(guān)，系統(tǒng)中各種無(wú)功電源的無(wú)功功率輸出應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對(duì)無(wú)功功率的需求，否則電壓就會(huì)偏離額定值。在電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的損耗主要有無(wú)功功率負(fù)荷、變壓器的無(wú)功損耗、輸電線路的無(wú)功損耗三個(gè)方面。而這些方面造成的無(wú)功損耗會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率減少?gòu)亩a(chǎn)生無(wú)功不平衡，進(jìn)而使電力系統(tǒng)中的電壓出現(xiàn)電壓偏移偏離額定電壓影響電能質(zhì)量。而無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x就是在電力系統(tǒng)中加入無(wú)功功率電源，在電力系統(tǒng)功率消耗導(dǎo)致無(wú)功不平衡的時(shí)候發(fā)出無(wú)功功率，使電力

22、系統(tǒng)中的無(wú)功達(dá)到平衡。無(wú)功補(bǔ)償在電力中起提高的的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。選擇合理的無(wú)功補(bǔ)償方案可以最大化的使電力系統(tǒng)的無(wú)功功率保持平衡，進(jìn)而減少電力系統(tǒng)的電壓偏移，使電壓始終保持在額定值附近，從而提高電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。無(wú)功補(bǔ)償器的選擇選擇無(wú)功補(bǔ)償器其實(shí)就是為電力系統(tǒng)選擇合適的無(wú)功功率電源，而現(xiàn)今階段電力系統(tǒng)常用的無(wú)功電源主要有發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器和靜止無(wú)功發(fā)生器。這些無(wú)功功率電源又被稱為無(wú)功補(bǔ)償裝置。通過(guò)分析，這五種常用的無(wú)功補(bǔ)償裝置又都有自己的特點(diǎn)：發(fā)電

23、機(jī)：發(fā)電機(jī)是唯一的一種既可以發(fā)出有功功率又可以發(fā)出無(wú)功功率的裝置，也就是說(shuō)發(fā)電機(jī)既是有功功率電源也是無(wú)功功率電源。而其特點(diǎn)是只有在額定電壓、額定電流跟功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)視在功率才能達(dá)到額定值，使其容量得到充分地利用，也就是說(shuō)當(dāng)發(fā)電機(jī)降低功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，其無(wú)功功率將受轉(zhuǎn)子電流的限制。而在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)是以滯后功率因數(shù)為主，必要時(shí)也可以減小勵(lì)磁電流在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，即所謂的進(jìn)相運(yùn)行，以吸收系統(tǒng)多余的無(wú)功功率。當(dāng)系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輸電線路電抗中的無(wú)功功率損耗明顯減少，線路電容產(chǎn)生無(wú)功功率將產(chǎn)生大量剩余，引起系統(tǒng)電壓升高。但是發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行對(duì)定子端部升溫的影響隨發(fā)電機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量和冷卻方式的

24、不同而有差異，所以不易精確計(jì)算。而且對(duì)于具體的發(fā)電機(jī)一般都要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試來(lái)確定其進(jìn)相運(yùn)行的容許范圍。同步調(diào)相機(jī)：同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)。在過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性無(wú)功功率起無(wú)功電源的作用；在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸收感性無(wú)功功率起無(wú)功負(fù)荷的作用。由于實(shí)際運(yùn)行的需要和對(duì)穩(wěn)定性的要求，欠勵(lì)磁的最大容量只有過(guò)勵(lì)磁容量的50%-65%。裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機(jī)，能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出或吸收的無(wú)功功率，從而進(jìn)行電壓的調(diào)節(jié)。特別是有強(qiáng)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置時(shí)，在系統(tǒng)故障的狀況下，還能調(diào)整系統(tǒng)的電壓，有利于調(diào)整系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是同步調(diào)相機(jī)有以下四個(gè)缺點(diǎn)：同步調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械

25、，所以運(yùn)行維護(hù)都比較復(fù)雜；同步調(diào)相機(jī)的有功功率損耗較大，在滿負(fù)荷時(shí)約為額定容量1.5%-5%，容量越小，百分值越大；小容量的調(diào)相機(jī)每kVA容量的投資費(fèi)用比較大；同步調(diào)相機(jī)響應(yīng)速度較慢，難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)無(wú)功控制的要求。所以由于以上幾個(gè)缺點(diǎn)，在20世紀(jì)70年代以來(lái)同步調(diào)相機(jī)正在逐步的被靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置所取代。靜電電容器：靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，而且既可以集中使用，又可分散裝設(shè)來(lái)就地供應(yīng)無(wú)功功率，從而降低網(wǎng)絡(luò)的電能損耗。電容器每單位容量的投資費(fèi)用較小且與總?cè)萘康拇笮o(wú)關(guān)，運(yùn)行時(shí)的功率損耗也比較小，約為額定容量的0.3%-0.5%。而且由于其沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，所以維護(hù)起來(lái)也比較方便。同時(shí)為了在運(yùn)行中調(diào)節(jié)

26、電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負(fù)荷的變化，分組的投入或切除，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功率的不連續(xù)調(diào)節(jié)。但是靜電電容器也存在一些問(wèn)題，當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，它供給系統(tǒng)的無(wú)功功率將減少。因此當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或由于其他原因電壓下降時(shí)，電容器無(wú)功輸出的減少將導(dǎo)致電壓的繼續(xù)下降。也就是說(shuō)，靜電電容器的無(wú)功功率調(diào)節(jié)性能是比較差的。靜止無(wú)功補(bǔ)償器：也叫靜止補(bǔ)償器，它由電抗器與靜電電容器并聯(lián)組成。電容器可以發(fā)出無(wú)功功率，電抗器可以吸收無(wú)功功率，兩者結(jié)合起來(lái)，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就成為能夠平滑的改變輸出或吸收無(wú)功功率的靜止補(bǔ)償器。當(dāng)電壓變化是時(shí)，靜止補(bǔ)償器能快速地、平滑地調(diào)節(jié)無(wú)功功率，以滿足動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰?/p>

27、其與同步調(diào)相機(jī)相比較，運(yùn)行維護(hù)比較簡(jiǎn)單，功率的損耗也比較小，同時(shí)響應(yīng)時(shí)間也比較短，對(duì)于沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性，TSC型和TCR型靜止補(bǔ)償器還能做到分相補(bǔ)償以適應(yīng)平衡負(fù)荷的變化。靜止無(wú)功發(fā)生器：隨著世界科技水平的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)也在不斷更新變化。在進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來(lái)出現(xiàn)了一種更為先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，這就是靜止無(wú)功發(fā)生器。它的主體部分是一個(gè)電壓源型逆變器，其逆變器中六個(gè)可關(guān)斷的晶閘管分別與六個(gè)二極管反向并聯(lián)，適當(dāng)控制GTO的通斷，可以把電容C上的直流電壓轉(zhuǎn)換成與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，逆變器的交流側(cè)通過(guò)電抗器或變壓器并聯(lián)接入系統(tǒng)。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地

28、改變SVG的運(yùn)行工況，使其處于容性負(fù)荷、感性負(fù)荷或零負(fù)荷狀態(tài)。同時(shí)靜止無(wú)功發(fā)生器還有以下優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快；運(yùn)行范圍廣；諧波電流含量少；電壓較低時(shí)仍可向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功電流。系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡我們進(jìn)行電力系統(tǒng)的無(wú)功功率的平衡，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是使電力系統(tǒng)中的無(wú)功電源可能發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)該大于至少等于負(fù)荷所需的無(wú)功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗之和。由第二章我們可以知道本次設(shè)計(jì)我們所需的無(wú)功功率Q=6102kvar，有功功率P=8625kW，視在功率S=10566kVA，且電力系統(tǒng)中的線損率為5%?，F(xiàn)在要在無(wú)功功率補(bǔ)償之后將平均功率因數(shù)從0.82提高到0.9。已知無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)時(shí)有功功率不變，令補(bǔ)償之后

29、功率因數(shù)為，可得如下公式： （3-1） （3-2） （3-3）已知=0.82，=0.9，帶入公式（3-2）（3-3）可以得出=0.7，=0.48。將其帶入公式（3-1）可以得出=2475.2kvar所以靜止無(wú)功發(fā)生器最少需要提供2475.2kvar的無(wú)功功率才可以使系統(tǒng)負(fù)荷的平均功率因數(shù)提高到0.9。本次設(shè)計(jì)選用在10KV低壓母線側(cè)并聯(lián)電容器的方式來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，所以需要在確定需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率之后，選取電容器并確定出選擇的電容器的數(shù)量。而本次設(shè)計(jì)選用了電力系統(tǒng)中常用的BGF10.5-300-1W型號(hào)的電容器。表3.1所選電容器的型號(hào)參數(shù)安裝地點(diǎn) 型號(hào)額定電壓（kV）額定容量（kvar）額定電

30、容（uF）10kV母線BGF10.5-300-1W 10.5 300 2.89但是在實(shí)際工作中，由于電容器所連接的線路的電壓等級(jí)的限制，所以電容器的實(shí)際工作電壓并不等于額定電壓，同理實(shí)際工作時(shí)的容量也并不等于額定容量，所以在確定電容器數(shù)量之前需要計(jì)算出電容器的實(shí)際容量： （3-4）其中為電容器的實(shí)際容量，為電容器額定容量，U為電容器實(shí)際工作電壓，為電容器額定電壓。將已知數(shù)據(jù)帶入公式（3-4）得出=272kvar。需要補(bǔ)償?shù)墓β蕿?475.2kvar，每個(gè)電容器的容量為272kvar，可以得出需要多少各電容器：=2475.2/272=9.1所以通過(guò)計(jì)算可以得知，若要滿足無(wú)功補(bǔ)償?shù)臈l件，至少需要接

31、10個(gè)所選的電容器，但是電容器的臺(tái)數(shù)需要為3的倍數(shù)，所以本變電所設(shè)計(jì)選擇12臺(tái)電容器，4個(gè)電容器組。變壓器臺(tái)數(shù)及容量變壓器的種類與特點(diǎn)在變電所的正常工作運(yùn)行中，變壓器起著至關(guān)重要的作用。在發(fā)電廠跟變電站、變電站與用戶之間，變壓器是用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶轉(zhuǎn)換和輸送功率的重要設(shè)備，它的作用就是將兩種電壓等級(jí)進(jìn)行交換。而我們電力系統(tǒng)日常工作中常用到的變壓器有以下幾種：?jiǎn)卧泳€的主變壓器：?jiǎn)卧泳€的主變壓器應(yīng)滿足下列標(biāo)準(zhǔn)中的相對(duì)更高的標(biāo)準(zhǔn)：發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，還應(yīng)該留有10%的裕度；按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)容量，扣除一臺(tái)廠用變壓器的計(jì)算負(fù)荷和變壓器繞組平均溫升在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度或冷水溫度不超過(guò)

32、65C的條件選擇。當(dāng)采用擴(kuò)大單元接線時(shí)應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單元接線的計(jì)算原則算出兩臺(tái)機(jī)容量之和來(lái)確定。具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器：連接在發(fā)電機(jī)電壓母線跟系統(tǒng)之間的主變壓器的容量應(yīng)該考慮以下因素：當(dāng)發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，在滿足發(fā)電機(jī)電壓供電的日最小負(fù)荷，并扣除廠用負(fù)荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機(jī)電壓母線上剩余的有功無(wú)功容量送入系統(tǒng)；當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組檢修或者因供熱機(jī)組熱負(fù)荷變動(dòng)而需限制本廠輸出功率時(shí)，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大負(fù)荷的需要；若發(fā)電機(jī)電壓母線上接有2臺(tái)或以上主變壓器時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故障退出運(yùn)行時(shí)，其他主

33、變壓器應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上；在電力市場(chǎng)環(huán)境下，中、小火電機(jī)組的高成本電量面臨“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的約束，特別是在夏季豐水季節(jié)處于不利地位，加之“以熱定電”的中、小熱電廠在夏季熱力負(fù)荷減少的情況下，可能停用火電廠的部分或全部機(jī)組，主變壓器應(yīng)具有從系統(tǒng)倒送功率的能力，以滿足發(fā)電機(jī)電壓母線最大負(fù)荷的要求。連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器：聯(lián)絡(luò)變壓器的臺(tái)數(shù)一般只設(shè)置一臺(tái)，最多不會(huì)超過(guò)兩臺(tái)，這是考慮到布線跟引線的方便。聯(lián)絡(luò)變壓器的容量選擇應(yīng)考慮以下因素：聯(lián)絡(luò)變壓器容量應(yīng)能滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同運(yùn)行方式下有功功率和無(wú)功功率交換；聯(lián)絡(luò)變壓器容量一般應(yīng)小于接在兩種電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組容量，以保證最

34、大一臺(tái)機(jī)組故障或檢修時(shí)，通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器來(lái)滿足本側(cè)負(fù)荷的要求。同時(shí)，也可以在線路檢修或者故障時(shí)，通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)。變電站主變壓器：變電站主變壓器容量一般應(yīng)按5-10年規(guī)劃負(fù)荷來(lái)選擇。根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定容量。對(duì)重要的變電所，需要考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足一類基二類負(fù)荷的供電；對(duì)一般性變電站，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷的70%-80%。對(duì)于樞紐變電站在中、低壓側(cè)已形成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以設(shè)置兩臺(tái)變壓器為宜；對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站可設(shè)3臺(tái)主變壓器，以提高供電可

35、靠性，進(jìn)一步提高電能質(zhì)量。由于本次設(shè)計(jì)的變電所規(guī)劃年限為10年，且其中有大量的二類負(fù)荷，同時(shí)還都是大型工業(yè)負(fù)荷，所以本次變電所設(shè)計(jì)我們選用變電站主變壓器。變壓器容量及數(shù)量主變壓器的臺(tái)數(shù)跟容量將會(huì)直接影響電力系統(tǒng)電氣主接線的形式跟配電裝置的結(jié)構(gòu)。所以要確定變壓器的容量及臺(tái)數(shù)的條件就需要考慮進(jìn)去很多因素，除了依據(jù)傳遞容量基本的原始資料以外，還應(yīng)該根據(jù)電力系統(tǒng)10年左右的發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃輸送功率的大小、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等眾多因素，進(jìn)行綜合分析跟合理選擇。如果變壓器容量選的過(guò)大、臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅要耗費(fèi)大量投資浪費(fèi)金錢、增大占地面積，同時(shí)也就變相的增大了電能的損耗量，而且設(shè)備也不能

36、充分的發(fā)揮效力，是利用率大大減低，造成極大地浪費(fèi)；如果變壓器的容量選的過(guò)小，將可能封鎖發(fā)電機(jī)剩余功率的輸出或者滿足不了變電站負(fù)荷的需要。這在技術(shù)上是不合理的，因?yàn)槊壳叩陌l(fā)電設(shè)備投資遠(yuǎn)大于每千瓦變電設(shè)備的投資。所以變壓器的數(shù)量及容量的選擇不單要考慮供電的可靠性，還要考慮到節(jié)約資源、減少投資等方面。對(duì)于電力系統(tǒng)中一般情況下用電負(fù)荷都應(yīng)裝設(shè)12臺(tái)變壓器；而對(duì)于一類、二類負(fù)荷的用戶，為了保證其供電的可靠性，一般都會(huì)設(shè)置兩臺(tái)變壓器，以防止一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)影響整個(gè)變電所的供電，互為備用，當(dāng)一臺(tái)變壓器故障檢修時(shí)由另一臺(tái)主變壓器承擔(dān)全部負(fù)荷的70%-80%，以保證電力系統(tǒng)的正常供電。由任務(wù)書我們可以知道

37、，此變電所有二回60kV電源進(jìn)線，而且其10kV側(cè)有大量的二級(jí)負(fù)荷。所以為保證其供電的可靠性，一般需要裝兩臺(tái)主變壓器。而對(duì)于裝有兩臺(tái)變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件中較大容量的要求：1.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行，應(yīng)滿足容量大于總計(jì)負(fù)荷70%的需求。2.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷 的需要。根據(jù)第二章的數(shù)據(jù)與本章的結(jié)論，我們可以得出下列兩個(gè)式子：=0.8S=8452.8kVA=0.7+0.7+0.75+0.2+0.7=5127.45kVA由于,由此我們可知本設(shè)計(jì)所選用的變壓器應(yīng)為兩臺(tái)，且容量至少需要8452.8kVA。變壓器的形式與結(jié)構(gòu)在確定了變壓器的容量與數(shù)量之后

38、，為了準(zhǔn)確的確定我們需要選擇的變壓器的型號(hào)，我們還需要確定變壓器的形式與結(jié)構(gòu)。其中包括變壓器的相數(shù)、繞組數(shù)、繞組聯(lián)結(jié)組號(hào)、阻抗和調(diào)壓方式、冷卻方法。由于我們本次設(shè)計(jì)的變電所基準(zhǔn)容量為100MVA，電壓等級(jí)60KV。我們就可以根據(jù)查閱的資料來(lái)根據(jù)容量要求確定上面我們所提到的變壓器的各個(gè)結(jié)構(gòu)：相數(shù)：容量為300MW及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選擇三相變壓器。因?yàn)橄啾扔谌嘧儔浩?，單相變壓器組相對(duì)投資大、占地多、在電力運(yùn)輸中電能損耗也非常的大，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)也非常的復(fù)雜，也會(huì)增加維護(hù)、維修的難度與工作量。但是如果在變壓器的制造條件或者運(yùn)輸條件受到限制時(shí)，也可以

39、考慮采用單相變壓器組。繞組數(shù)：變壓器按其每相的繞組數(shù)可以分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器跟多繞組變壓器；而變電所中的變壓器作為變電所與用戶負(fù)荷跟電力系統(tǒng)之間電壓等級(jí)變換的關(guān)鍵，既可以選擇2個(gè)雙繞組變壓器，也可以選擇1個(gè)三繞組變壓器。在機(jī)組容量為125MW及以下的變電所中多采用三繞組變壓器，但是三繞組變壓器的每個(gè)繞組的通過(guò)容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的15%及以上，否則繞組未能充分利用，反而不如選擇用2臺(tái)雙繞組變壓器在經(jīng)濟(jì)上更加合理。繞組聯(lián)結(jié)組號(hào)：由于本次設(shè)計(jì)的變電所的變壓器我們選擇三繞組變壓器，而三繞組變壓器的聯(lián)結(jié)組號(hào)必須跟系統(tǒng)電壓相位相一致，否則三繞組變壓器將不能并列運(yùn)行。所以，電力系統(tǒng)采用的繞

40、組聯(lián)結(jié)方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種。因此，變壓器三相繞組的聯(lián)結(jié)方式應(yīng)根據(jù)具體工程來(lái)確定。在發(fā)電廠跟變電所的設(shè)計(jì)中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制3次諧波對(duì)電源的影響等因素，主變壓器聯(lián)結(jié)組號(hào)一般都選用YNd11常規(guī)接線。阻抗和調(diào)壓方式：變壓器的阻抗其實(shí)就是變壓器繞組之間的漏抗，當(dāng)變壓器的電壓比、型式、結(jié)構(gòu)與材料確定下來(lái)之后，其阻抗的大小一般與變壓器容量的關(guān)系不大，各側(cè)阻抗值的選擇應(yīng)從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流方向、無(wú)功分配、短路電流、繼電保護(hù)、系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并聯(lián)運(yùn)行等方面綜合考慮，以對(duì)具體工程其決定性的因素確定。而變電所為了保證可以獲得合格的電能質(zhì)量，其電壓就必須要維持在一個(gè)允許的

41、范圍之內(nèi)，所以變壓器的調(diào)壓手段也顯得尤為重要。對(duì)于變壓器的調(diào)壓手段，通過(guò)變壓器的分接頭開(kāi)關(guān)的切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，從而實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。而具體的調(diào)壓方式分為有載調(diào)壓跟無(wú)載調(diào)壓兩種，有載調(diào)壓即帶負(fù)荷切換，調(diào)整范圍較大，可達(dá)30%。無(wú)載調(diào)壓即不帶電切換，調(diào)整范圍通常只有5%。冷卻方法：變壓器的冷卻方式根據(jù)其型號(hào)與容量的不同也會(huì)有一定的差異，一般變壓器的冷卻方法有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻等等。由于本次設(shè)計(jì)的變電所為中、小型變電所，冷卻設(shè)備與冷卻條件相對(duì)較差，所以本次設(shè)計(jì)采用中、小型變壓器經(jīng)常采用的依靠裝在變壓器油箱上的片狀或

42、管形輻射式冷卻器及電動(dòng)風(fēng)扇的自然風(fēng)冷卻及強(qiáng)迫風(fēng)冷卻方式散發(fā)熱量。綜上所述，本次設(shè)計(jì)選擇的變壓器為兩臺(tái)三相雙繞組有載降壓變壓器：SZ10-10000/60，接線方式為YNd11。表4.1所選變壓器型號(hào)型號(hào)主變?nèi)萘浚╧VA）額定電壓（kV）接線形式臺(tái)數(shù)SZ10-10000/601000060YNd112電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線的意義對(duì)變電所的設(shè)計(jì)，電氣主接線時(shí)設(shè)計(jì)中的首要部分。在變電所設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面，經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一

43、次接線，它將電氣設(shè)備用規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制單相接線圖。電氣主接線代表變電所高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響電力生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性、靈活性，同時(shí)對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式等諸多因素都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的充分論證比較，綜合考慮各個(gè)方面的影響，從而最終確定設(shè)計(jì)的最合理的方案。電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求電氣主接線作為變電所設(shè)計(jì)的首要部分，其在設(shè)計(jì)中所占的地位自然也是十分的重要，所以對(duì)于電氣主接線的設(shè)計(jì)也會(huì)有根據(jù)其工作要求而產(chǎn)生的相對(duì)應(yīng)的要求，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)

44、電氣主接線在正常工作的時(shí)候應(yīng)該滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面：可靠性：作為電力系統(tǒng)工作運(yùn)行的首要必備條件，可靠性自然也是電氣主接線首先要滿足的必備要求。因?yàn)橥ｋ姴粌H會(huì)使發(fā)電廠造成損失，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門帶來(lái)的損失會(huì)更加嚴(yán)重。經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地方，停電造成的經(jīng)濟(jì)損失就會(huì)越大，甚至于可能導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等惡劣情況，對(duì)社會(huì)造成的損失時(shí)難以估量的。但是電氣主接線的可靠性不是絕對(duì)的，同樣形式與標(biāo)準(zhǔn)的電氣主接線形式在這個(gè)變電所可以保證其可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，但是在另外的變電所可能就不一定滿足其的可靠性要求。所以，在分析電氣主接線的可靠性時(shí)，需要考慮變電站在電力系統(tǒng)中的地位與作用、

45、用戶負(fù)荷的性質(zhì)、設(shè)備的運(yùn)行水平以及變電站長(zhǎng)期的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，從多個(gè)方面來(lái)確定電氣主接線的可靠性，使得電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。靈活性：由于變電所的工作是對(duì)不同等級(jí)的電壓進(jìn)行相互的變換，所以在保證系統(tǒng)可靠性的前提下，電氣主接線需要能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并且可以在各種狀態(tài)之下進(jìn)行運(yùn)行方式的平穩(wěn)變換。而為了滿足電氣主接線可以正常且靈活的進(jìn)行各個(gè)狀態(tài)之間的變換，電氣主接線需要相對(duì)簡(jiǎn)單，操作要方便，而且盡可能的減少操作步驟，一邊運(yùn)行人員在操作過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)操作差錯(cuò)。所以，需要考慮操作的方便性、調(diào)度的方便性、擴(kuò)建的方便性。這幾個(gè)方面都需要考慮進(jìn)去，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電最短的情況下，盡可能順利完成過(guò)渡

46、方案的實(shí)施，減少造成的停電損失。經(jīng)濟(jì)性:在電氣主接線的設(shè)計(jì)時(shí)，往往在可靠性跟經(jīng)濟(jì)性之間會(huì)產(chǎn)生矛盾，因?yàn)楸ＷC電氣主接線可靠性必然就會(huì)增加投資，而保證經(jīng)濟(jì)性就必然需要減少各方面的投資，所以綜合考慮我們需要在保證可靠性跟靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。即需要節(jié)省一次投資、使占地面積相對(duì)少、減少電能損耗。電氣主接線的基本形式與特點(diǎn)電氣主接線的接線形式其實(shí)就是電氣設(shè)備的連接方式，以電源和出線為主體。由于不同電壓等級(jí)的變電站的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，而且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?，因而為了便于電能的匯集跟分配，在進(jìn)出線數(shù)較多時(shí)，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可以使接線簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝跟擴(kuò)建。而電氣主接

47、線形式有以下幾種：?jiǎn)文妇€接線：?jiǎn)文妇€接線的供電電源在變電所時(shí)變壓器或高壓進(jìn)線回路。母線既可以保證電源的并列工作，又能使任一條出線都可以從任一電源獲得電能。各出線回路輸送功率不一定相等，應(yīng)盡可能使負(fù)荷均勻地分配在母線上，以減少功率在母線上的傳輸。單母線接線的優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，操作方便，經(jīng)濟(jì)性好，占地面小，方便擴(kuò)建。單母線接線的缺點(diǎn)：可靠性差，線路檢修時(shí)所有回路都要停止運(yùn)行，造成全廠長(zhǎng)期停電，而且調(diào)度不方便。電流會(huì)很大。由于單母線接線比較簡(jiǎn)單，所以一般只有出現(xiàn)回路較少，沒(méi)有重要負(fù)荷的變電站才會(huì)選擇單母線接線。單母線分段接線：?jiǎn)文妇€分段使用斷路器進(jìn)行分段，可以可靠提高供電的可靠性。對(duì)于重要的用戶可以從

48、不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電；而兩端母線同時(shí)故障的概率有很小，可以不予考慮。單母線分段接線一般用于有兩臺(tái)主變壓器的6-10kV的配電裝置，35-63kV配電裝置出線4-8回路，但是此接線方式需要配置兩條母線，所以投資造價(jià)會(huì)比較高。雙母線接線：顧名思義，雙母線接線有兩組母線，兩條母線可以互為備用。每一電源和出線回路都裝有一臺(tái)斷路器，有兩組母線隔離開(kāi)關(guān)，可分別與兩組母線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)。雙母線接線與單母線相比，雖然投資有所增加，但是供電可靠性更高、調(diào)度更靈活、擴(kuò)

49、建也更方便。使運(yùn)行可靠性與靈活性大大提升。所以雙母線接線一般用于進(jìn)出線回路數(shù)多，容量較大，出線帶電抗器的6-10kV配電裝置；35-60kV出線數(shù)超過(guò)8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大的變電所。雙母線分段接線：相比于雙母線接線，雙母線分段接線可以減小母線故障的停電范圍。分段斷路器可以將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出現(xiàn)回路均勻的分布在兩段工作母線上。雙母線分段比雙母線接線的可靠性更高，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動(dòng)跳開(kāi)，后將故障母線所連的電源回路的斷路器跳開(kāi)，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障母線所連的電源回路的出線回路切

50、換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時(shí)停電，而不必全部短期停電。雙母線分段接線較多用于220kV配電裝置，當(dāng)進(jìn)出線數(shù)為10-14回時(shí)采用三分段，15回及以上時(shí)采用四分段；同時(shí)在330kV-500kV大容量配電裝置中，出線為6回及以上時(shí)一般也采用類似的雙母線分段接線。單母線分段帶旁路母線的接線：?jiǎn)文妇€分段帶旁路母線的接線設(shè)有旁路母線、旁路斷路器及母線旁路隔離開(kāi)關(guān)，此外在各出線回路的線路隔離開(kāi)關(guān)的外側(cè)都裝有旁路隔離開(kāi)關(guān)，使旁路母線能夠與各出線回路相連。單母線分段帶旁路母線的接線極大地提高了可靠性，但這樣的接線也增加了一臺(tái)旁路斷路器的投資。雙母線帶旁路母線的接線：不單單母線可以帶旁路母線，

51、雙母線也可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。雙母線帶旁路母線的接線，可以設(shè)專用旁路母線，也可以用旁路斷路器兼作母聯(lián)斷路器，或用母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器。雙母線分段接線也可以帶旁路母線，但需設(shè)兩臺(tái)旁路斷路器，分別在工作母線的兩個(gè)分段上，接線更為復(fù)雜。一臺(tái)半斷路器接線：一臺(tái)半斷路器接線運(yùn)行的可靠性和靈活性很高，在檢修母線或斷路器時(shí)不必用隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行大量的道閘操作，并且調(diào)度和擴(kuò)建也很方便。對(duì)于一臺(tái)半斷路器的配置方式就是將兩個(gè)同名電源分別布置在不同串上，并且分別靠近不同母線接入，即電源、變壓器和出線相互交叉配置；另一種非交叉接線，它也將同名元件分別配置在不同串上，

52、但所有同名元件都靠近某一母線一側(cè)。所以在超高壓電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用，在330kV-500kV電壓當(dāng)進(jìn)出線為6回及以上，配電裝置在系統(tǒng)中有重要地位時(shí)一般宜采用一臺(tái)半斷路器接線。三分之四臺(tái)斷路器接線：電氣主接線需要考慮投資的經(jīng)濟(jì)性，但是由于高壓斷路器的造價(jià)高，為了進(jìn)一步減少設(shè)備投資，把三條回路的進(jìn)線通過(guò)四臺(tái)斷路器接到兩組母線上，構(gòu)成三分之四斷路器接線方式。這種接線方式通常用于發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)大于線路數(shù)的大型水電廠，以便實(shí)現(xiàn)在一個(gè)串的三個(gè)回路中電源與負(fù)荷容量相互匹配。使用三分之四臺(tái)、一臺(tái)半及兩臺(tái)斷路器的多重連接的組合接線，將有利于提高配電裝置的可靠性和靈活性。變壓器母線組接線：各出線回路由兩臺(tái)斷路器分別接

53、在兩組母線上，變壓器直接通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接到母線上，組成母線變壓器母線組接線。這種接線調(diào)度靈活，電源和負(fù)荷可以自由調(diào)配，安全可靠，有利于擴(kuò)建。由于變壓器是高可靠性設(shè)備，所以直接接入母線，對(duì)母線的運(yùn)行并不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。一旦遇上變壓器故障的時(shí)候，連接于對(duì)應(yīng)母線上的斷路器跳開(kāi)，但不影響其他回路供電。這種接線適用于長(zhǎng)距離大容量輸電線路、系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題突出和要求線路有較高的可靠性并要求主變壓器的質(zhì)量可靠、故障率甚低的變電站中，故此需要較多的設(shè)備投資。單元接線：?jiǎn)卧泳€是無(wú)母線接線中最簡(jiǎn)單的形式，也是所有主接線中基本形式最簡(jiǎn)單的一種。單元接線避免了由于額定電流或短路電流過(guò)大，使得選擇出口斷路器時(shí)受到制造條件

54、或價(jià)格過(guò)高等原因造成的困難。單元接線接線簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)設(shè)備較少，操作簡(jiǎn)便，以及因不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓母線，而在發(fā)電機(jī)和變壓器之間采用封閉母線，使得在發(fā)電機(jī)和變壓器低壓側(cè)的短路幾率和短路電流相對(duì)于具有發(fā)電機(jī)電壓級(jí)母線時(shí)有所減少。橋形接線：橋形接線有內(nèi)橋接線和外橋接線兩種。內(nèi)橋接線在線路故障或切除、投入時(shí)，不影響其余回路工作，并且操作簡(jiǎn)單；而在變壓器故障或切除、投入時(shí)，要使相應(yīng)線路短路停電且操作復(fù)雜。因而該接線一般適用于線路較長(zhǎng)和變壓器不需要經(jīng)常切換的情況。外橋接線在運(yùn)行中的特點(diǎn)與內(nèi)橋接線相反，適用于線路較短和變壓器需要經(jīng)常切換的情況。當(dāng)系統(tǒng)中有穿越功率通過(guò)主接線為橋形接線的變電站高壓側(cè)，或者橋形接線的2條

55、線路接入環(huán)形電網(wǎng)時(shí)，通常宜采用外橋接線。如果采用內(nèi)橋接線，穿越功率將通過(guò)3臺(tái)斷路器，繼電保護(hù)配置復(fù)雜，并且其中任一臺(tái)斷路器斷開(kāi)時(shí)都將使穿越功率無(wú)法通過(guò)，或使環(huán)形電網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行。所以一般只有兩臺(tái)變壓器和兩條線路時(shí)，宜采用橋形接線。多角形接線：多角形接線最多用到六角形，而實(shí)際工作運(yùn)行中主要使用三角形跟四角形接線以減少開(kāi)環(huán)運(yùn)行的不利影響。這種接線的電源回路應(yīng)配置在多角形的對(duì)角上，使所選電氣設(shè)備的額定電流不致過(guò)大。多角形接線的斷路器數(shù)等于電源回路數(shù)和出線回路數(shù)，斷路器接成環(huán)形電路，電源回路和出線數(shù)回路都接在2臺(tái)斷路器之間，多角形接線的“角”數(shù)等于回路數(shù)，也就等于斷路器數(shù)。這種接線形式一般用于回路數(shù)較少且

56、能一次建成、不需要擴(kuò)建的的110kV及以上、進(jìn)出線數(shù)不超過(guò)6回的變電所。主接線形式的選擇由本次設(shè)計(jì)的變電所中已知的資料可知，這次設(shè)計(jì)的變電所為60kV終端變電所，變電所有二回60kV進(jìn)線，10kV側(cè)出線12條，而且各個(gè)含有重要負(fù)荷的用戶出線數(shù)都為2回路數(shù)，不含重要負(fù)荷的用戶出線數(shù)都為1回路。所以綜上所述，本次設(shè)計(jì)60kV部分選擇單母線接線，以便于操作，同時(shí)兼顧靈活性與經(jīng)濟(jì)性；10kV部分選擇單母線分段接線，對(duì)于重要負(fù)荷占得比例高的用戶可從不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常母線供電不間斷，這種接線方式既可以保證重要負(fù)荷用戶供電的可靠性。單母線接線每條回路中

57、都裝有斷路器跟隔離開(kāi)關(guān)，緊靠母線側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱作母線的隔離開(kāi)關(guān)，靠近線路側(cè)的稱為線路的隔離開(kāi)關(guān)。單母線分段接線為了限制短路電流，簡(jiǎn)化繼電保護(hù)，在降壓變電站中，采用單母線分段接線使，低壓側(cè)母線分段斷路器常處于斷開(kāi)狀態(tài)，電源是分列運(yùn)行的。為了防止因電源斷開(kāi)而引起的停電，應(yīng)在分段斷路器上裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。在任一分段的電源斷開(kāi)時(shí)，將斷路器斷開(kāi)。如圖5.1為單母線接線原理示意圖，圖5.2為單母線分段接線原理示意圖。圖5.1 單母線接線圖5.2 單母線分段接線綜上所述，根據(jù)已知的變電所各個(gè)數(shù)據(jù)與參數(shù)，以及確定的主接線形式，可以畫出電氣主接線圖，如圖5.3為本變電所設(shè)計(jì)的電氣主接線圖：圖5.3電氣主

58、接線圖導(dǎo)線的選擇及校驗(yàn)選擇導(dǎo)線的條件導(dǎo)線作為將電能從發(fā)電廠輸送到變電所，再?gòu)淖冸娝峙涞接脩舻闹匾M成部分，所以在電力系統(tǒng)中導(dǎo)線有著不可或缺的地位。因而導(dǎo)線的選擇就尤為重要，導(dǎo)線規(guī)格選的不好不僅會(huì)增大電能損耗造成不必要的浪費(fèi)，還可能出現(xiàn)安全隱患引發(fā)事故。為了避免一些不利于電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的意外發(fā)生，導(dǎo)線的選擇需要滿足以下條件：按發(fā)熱條件選擇：導(dǎo)線在通過(guò)計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)該超過(guò)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的最高允許溫度。按電壓損耗選擇：導(dǎo)線再通過(guò)計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不得超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)允許產(chǎn)生的電壓損耗。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：對(duì)于高壓線路一般按照規(guī)定經(jīng)濟(jì)電流密度的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇導(dǎo)線。按機(jī)械強(qiáng)度選

59、擇：導(dǎo)線截面不應(yīng)小于允許的最小截面。導(dǎo)線的選擇與校驗(yàn)對(duì)于本次設(shè)計(jì)可知其終端電壓為60kV，出線側(cè)電壓為10kV，進(jìn)線長(zhǎng)度為50kM的架空線，各個(gè)負(fù)荷年最大利用小時(shí)數(shù)均在5000h以上。根據(jù)規(guī)定則先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，再校驗(yàn)其發(fā)熱條件、機(jī)械強(qiáng)度和電壓損耗。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面:表6.1 導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)密度表線路類別導(dǎo)線材質(zhì)年利用負(fù)荷小時(shí)數(shù)3000h以下3000h-5000h5000h以上架空線路鋁1.651.150.90銅3.002.251.75電纜線路鋁1.921.731.54銅2.502.252.00通過(guò)表6.1我們可以得到本設(shè)計(jì)的導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)密度=0.9。計(jì)算導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)密度 截面公式：

60、 （6-1） 其中P為計(jì)算負(fù)荷，即系統(tǒng)有功功率；為系統(tǒng)額定電壓；為平均功率因數(shù)。將已知的各項(xiàng)數(shù)據(jù)帶入（6-1）我們可以得到：=119.8所以根據(jù)導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)密度計(jì)算出了導(dǎo)線的截面積而初步確定的導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)J-120型鋁絞線。校驗(yàn)導(dǎo)線發(fā)熱條件：計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面電流的公式為： （6-2）同理，代入數(shù)據(jù)我們可得I=107.8A。通過(guò)查表得知，在室溫為25時(shí)LJ-120鋁絞線的標(biāo)準(zhǔn)載流量時(shí)310A，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于校驗(yàn)所得的107.8A，所以選擇的導(dǎo)線滿足發(fā)熱條件。校驗(yàn)導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度：通過(guò)查表得知，長(zhǎng)距離的輸電線路的導(dǎo)線最小截面為35，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于選用的LJ-120鋁絞線的截面積，所以本次設(shè)計(jì)選擇的導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)。