某機械廠降壓變電所的供配電設計

PAGE2某機械廠降壓變電所的供配電設計陽煤一礦選煤廠杜強摘要降壓變電所的供配電的初步設計是網(wǎng)絡規(guī)劃中的一個基本設計，通過本設計，既讓我們認識到降壓變電所的供配電設計的重要意義，又鞏固所學的理論知識，掌握現(xiàn)代變電所供配電設計的基本方法，為我們在今后工作中分析問題、解決問題打下良好的基礎。關鍵詞：某機械廠；降壓變電所；供配電；110kV電氣一、變電所設計要求（一）待設計變電所地位及作用按照先行的原則，依據(jù)遠期負荷發(fā)展，決定在本區(qū)興建1中型110kV變電所。該變電所建成后，主要對本區(qū)用戶供電為主，尤其對本地區(qū)大用戶進行供電。改善提高供電水平。（二）系統(tǒng)情況圖1.1系統(tǒng)設計情況（三）變電所負荷情況表1.1變電所負荷情況電壓負荷名稱每回最大負荷（KW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長度（km）35KV市鎮(zhèn)變160000.91架空15市鎮(zhèn)變270000.921架空8煤礦變45000.852架空9化肥廠43000.882架空7磚廠50000.851架空1110KV鎮(zhèn)區(qū)變10000.93架空5機械廠8000.892電纜6紡織廠17000.891電纜3紡織廠28000.882架空7農(nóng)藥廠6000.881架空4面粉廠7000.91架空5耐火材料廠8000.92架空2注：35kV出線7回。10kV線路12回。本變電所的電壓等級為110/35/10kV。變電所由兩個系統(tǒng)供電，系統(tǒng)S1為1000MVA，容抗為0.04，另有四臺機組，總裝機容量為800MW，電抗為0.167.線路1為80km,線路2為75km,線路3為30km。二、負荷分析及變壓器選擇（一）負荷計算要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流。首先必須要計算各側(cè)的負荷，包括10kV負荷、35kV負荷和110kV側(cè)負荷。－－同時系數(shù)，取0.8無功功率計算公式：無功同時系數(shù)，取0.85－－總的無功負荷Tanψ--正切角視在功率計算公式：（二）負荷分析整個地區(qū)提高電力系統(tǒng)的安全運行水平，就為保證對用戶的不間斷供電創(chuàng)造了基本的條件。根據(jù)用戶對供電可靠性的不同要求，我國當前將負荷分成三種類型，其具體情況如下：第一級負荷：當這種負荷出現(xiàn)供電中斷問題的時候，其會造成特別嚴重的后果。比如：對人身安全造成危害；損壞極為重要的工業(yè)設備，導致無法恢復正常的生產(chǎn)秩序，給經(jīng)濟發(fā)展帶來極大損失；影響市政相關部門的運轉(zhuǎn)等。第二級負荷：當這種負荷出現(xiàn)供電中斷問題的時候，會出現(xiàn)影響城市民眾的正常生活等情況。第三級負荷：不再第一二級負荷的行列、且并不會造成太大影響的負荷都是這種負荷，比如：農(nóng)村、小城鎮(zhèn)以及工廠車間的公共負荷等。在這種負荷中，如果只是短時間中斷供電，并不會出現(xiàn)太大損失。針對以上描述，根據(jù)上述條件，將110kV變電所的負荷等級劃分如下：表2.1第一級負荷負荷名稱每回最大負荷（kW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長度（km）市鎮(zhèn)變160000.91架空15市鎮(zhèn)變270000.921架空8煤礦變45000.852架空9鎮(zhèn)區(qū)變10000.93架空5表2.2第二級負荷負荷名稱每回最大負荷（kW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長度（km）化肥廠43000.882架空7機械廠8000.892電纜6紡織廠17000.891電纜3紡織廠28000.882架空7農(nóng)藥廠6000.881架空4表2.3第三級負荷負荷名稱每回最大負荷（kW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長度（km）磚廠50000.851架空11面粉廠7000.91架空5耐火材料廠8000.92架空2（三）短路阻抗計算圖5.2短路阻抗計算各元件電抗的標幺值（基準容量SB=1000MVA;UB=UAV）200MW發(fā)電機的電抗為Xd*=0.167，系統(tǒng)電抗標幺值XC=0.04每Km線路電抗。240MVA雙繞組變壓器參數(shù)如下：表5.1240MVA雙繞組變壓器參數(shù)表型號額定容量/kVA額定電壓（高壓）額定電壓(低壓)短路電壓/%SFP-240000/22024000024222.5%15.7514120MVA三繞組變壓器參數(shù)如下:表5.2120MVA三繞組變壓器參數(shù)型號額定容量/kVA額定電壓/kV短路電壓/%高壓中壓低壓高中高低中低SSPSL-120000/2201200022012110.514.5223.277.27待建40MVA變壓器參數(shù)如下:表5.3待建40MVA變壓器參數(shù)三、電氣主接線設計（一）110kV電氣主接線由于此變電所是為了某地區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展和負荷增長而擬建的。對于110KV，出線回路數(shù)不超過兩回的可以用單母線接線及接成內(nèi)橋型。結合負荷分析：110kV有兩回進線，所以110kV側(cè)保留下面兩種可能接線方案，如圖3.1及圖3.2所示。圖3.1單母線接線圖3.2內(nèi)橋接線對圖3.1及圖3.2所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較，見表3.1。110KV主接線方案比較表表3.1方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較表項目方案方案Ⅰ方案Ⅱ技術簡單清晰、正常投切時操作復雜。可靠性、靈活性好。故障時，僅故障線路側(cè)斷路器斷開。簡單清晰擴建方便設備少、投資少易于操作母線和母線側(cè)故障時，會造成整個回路停電經(jīng)濟僅用三臺斷路器，設備少、投資小易于發(fā)展?？煽啃?、靈活性差在技術上第I種方案明顯合理，在經(jīng)濟上，方案Ⅰ占優(yōu)勢。鑒于此站為地區(qū)變電所應具有較高的可靠性和靈活性。經(jīng)綜合分析，決定選第Ⅰ種方案為110kV側(cè)設計的最終方案。（二）35kV電氣主接線35kV側(cè)負荷有7回，且在電壓等級為35kV～60kV，出線為4～8回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。據(jù)上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。如圖3.3及圖3.4所示。圖3.3單母線分段接線圖3.4雙母線接線對圖3.3及圖3.4所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較。見表3.2表3.235KV主接線方案比較經(jīng)比較兩種方案都具有易擴建這一特性。雖然方案Ⅰ可靠性、靈活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的經(jīng)濟性；對于35kV的重要負荷兩回的可分別接在兩段母線上，且此電壓等級不高，可選用投資小的方案Ⅰ作為35kV主接線的最終方案。四、無功補償?shù)男问郊叭萘看_定電力系統(tǒng)的無功損耗很大，由發(fā)電廠到用戶，中間要經(jīng)過多級變壓，雖然沒幾變壓器的無功損耗只為每臺變壓器容量的百分之十幾，但多級變壓的電力系統(tǒng)中無功損耗總和就相當可觀。從發(fā)電廠到用戶，中間要經(jīng)過多級變壓，無功損耗可達用戶負荷的50%-70%。此外輸電線上還有較大的無功損耗。若只有發(fā)電廠的發(fā)電機作為無功電源來供給，是不能保證電力系統(tǒng)無功平衡的。所以，一般電力系統(tǒng)都需要設置其他無功電源進行無功補償。又根據(jù)《電氣設計手冊》第九章補償裝置的用戶允許最低功率因數(shù)表確定該變電所的功率因數(shù)。表4.1用戶允許最低功率因數(shù)表用戶性質(zhì)高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調(diào)整裝置的電力用戶100kVA（KW）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站躉售和農(nóng)業(yè)用電允許的功率因數(shù)0.90以上0.85以上0.80該變電所的電壓最高電壓等級為110kV，且用戶屬于高壓供電的工業(yè)用戶，故做無功補償時至少應將功率因數(shù)補償?shù)?.90以上，本次設計選擇的功率因數(shù)是0.94。（一）無功補償容量的計算補償前最大功率因數(shù)角：將功率因數(shù)角補償?shù)?.94，查表知每KW有功負荷所需補償?shù)娜菪詿o功量為0.17（）。負荷所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量為：--母線上的最大有功負荷=28480+7840=36320KW=36320*0.17=6174.4Kvar（二）無功補償裝置的比較在中低壓電網(wǎng)中，串聯(lián)電容器可提高電壓，主要依靠補償線路電抗，與負荷功率因數(shù)有關；并聯(lián)電容器提高電壓，主要依靠提高功率因數(shù)，與線路電抗有關。如果在同一線路上同時應用并聯(lián)及串聯(lián)補償，兩者的作用將部分互相抵消。一般情況下，若以調(diào)壓為目的，串聯(lián)補償裝置的技術經(jīng)濟指標較好；若以減少線損為目的，則應該選用并聯(lián)補償裝置。（三）無功補償裝置的選擇在設置補償裝置時，應根據(jù)電網(wǎng)電壓、系統(tǒng)穩(wěn)定性、以及限制諧波電壓等因素來確定補償裝置的設置地點、種類、型式、容量和電壓等級。電氣專業(yè)則要從安裝條件、接線方式、布置型式、控制保護方式以及設備技術條件等角度出發(fā)，提供相應配合。裝設地點：為了使無功補償完全滿足整個系統(tǒng)的要求，所以將無功補償裝置安裝在10kV側(cè)。所選的無功補償裝置型號及主要技術數(shù)據(jù)如下：表4.2無功補償裝置型號及主要技術數(shù)據(jù)表型號系統(tǒng)額定電壓（kV）額定電壓（kV）額定容量（kVar）額定電流（kA）電容器型號放電線圈型號電抗器型號避雷器型號TBB11-6300-3W10116300330.7BWFH11/-6300-3WFD2-2.5/10CKS-378/10Y5W4-12.7/44結論本次設計是某機械廠降壓變電所的供配電設計，利用學過的相應理論知識，通過分析原始數(shù)據(jù)以及計算其短路情況，對變電站的主要布線方案以及關鍵電氣設備進行相應選擇。其中，就涉及到了選擇主變壓器的數(shù)量、型號與容量以及確定其相應保護措施等，最終實現(xiàn)初步設計變電站的相應目標。通過該設計，筆者在設計變電站的相應知識上的理解以及掌握更加全面了，除此之外，還讓筆者了解到，工程設計既要注重對靈活性以及可靠性的考量，還要實現(xiàn)對技術性、長遠性以及經(jīng)濟性的兼顧。參考文獻[1]申曉留，雷瓊，周長玉.變電所、發(fā)電廠設備巡檢管理系統(tǒng)的發(fā)展[J].現(xiàn)代電力，2003，01：76-79.[2]張大東，張金彪，張曉梅.發(fā)電廠、變電所直流系統(tǒng)接地的危害及查找、處理方法[J].科技