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1、第 1 章 原始资料与其分析1.1 绪论电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将 煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业， 它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家 经济发展水平的重要标志。由于电能在工业与国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领 域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上 级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、 容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产与生活用电。若变电站系统中 某一环节发生故
2、障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很 大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分 重要。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。这就要 求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行 工作，为国民经济服务。 变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变 电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠 发电厂，降压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是 110KV 降压 变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等
3、组成。变电站的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些 保护装置是根据下级负荷的短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似 故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定 时间已经很短，在故障解除后，系统的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于 保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全有利于延长使用寿 命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于提高工农业生产效率是十分有 效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以 使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电
4、可靠性， 可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高与国 民经济发展的必然条件。1.2原始资料待建变电站是该地区农网改造的重要部分，预计使用3台变压器，初期一次性投 产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。1.2.1 电压等级变电站的电压等级分别为110kV、35kV、10kV。110kV : 2 回35kV : 5回（其中一回备用）10kV : 12回（其中四回备用）1.2.2 变电站位置示意图：图1-1变电站位置示意图1.2.3 待建变电站负荷数据（表1-1）:表1-1 待建成变电站各电压等级负荷数据电压等级用电单位最大负荷(MW)用电类别回路数供电方式距离(k
5、m)35kV铝厂1511架空39钢铁厂101, 21架空25A变电站1531架空35B变电站2031架空40备用110kV无线电厂0.5631电缆4仪表厂0.531电缆5手机厂0.6322电缆4电机厂0.4221电缆3电视机厂0.831架空14配电变压器A0.7811架空15配电变压器B0.931架空16其它0.732电缆4备用2(1) .35kV,10kV负荷功率因数均取cosC =0.85(2) .负荷同时率：35kVkt=0.910kVkt=0.85(3) .年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年(4) .网损率为A%=8%(5) .站用负荷为 50kWcosC =0.87(
6、6) .35kV侧预计新增远期负荷20MV10kV侧预计新增远期负荷6MV1.2.4 地形 地质站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造皆为稳定区，站址标高在5 0 年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。1.2.5 水文 气象年最低气温为 5 度，最高气温为 40度，月最高平均气温为31 度，年平均气温为22 度，降水量为 2000 毫米，炎热潮湿。1.2.6 环境站区附近无污染源1.3 原始资料分析要设计的变电站由原始资料可知有 110 千伏，35 千伏，10 千伏三个电压等级。 由于该变电站是在农网改造的大环境下设计的，所以一定要考虑到农村的实际情况。 农忙期和农闲期需电量差距较大
7、，而且考虑到城镇地区的经济发展速度很快，所以变 压器的选择考虑大容量的，尽量满足未来几年的发展需要。为了彻底解决农网落后的 情况，待建变电站的设计尽可能的超前，采用目前的高新技术和设备。待建变电站选 择在地势平坦区为以后的扩建提供了方便。初期投入两台变压器，当一台故障或检修 时，另一台主变压器的容量应能满足该站总负荷的 60%，并且在规定时间应满足一、 二级负荷的需要。站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造皆为稳定区， 站址标高在 50 年一遇的洪水位以上，地震烈度为 6 度以下。第2章 负荷分析2.1 负荷分析的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，
8、直 接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的可靠性非常重要。如计算负 荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负 荷确定过小又将使电器和导线电缆处过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正 确负荷计算的重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展 的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆，那随着经济的发 展，负荷不断增加，不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。所以负荷计算是 一个全面地分析计算过程，只有负荷分析正确无误，我们的变电站设计才有成功的希 望。2.2 待建变电站负荷计算2.2.1 35kV 侧(2.1)
9、近期负荷：P =15+10+15+20=60MW近35远期负荷：P =20MW(2.2)远35(2.3)(2.4)(2.5)(2.6)(2.7)n工 Pi =60+20=80MWi = 1P = 土 Pi (1+k)=80*0.9*(1+0.08)=77.76MW35 i =1Q =P*tge=P*tg(cos-i0.85)=48.20 MVar35视在功率Sg35=占=而 S482 MVAS 91.482IN35 = 3UN = 335 =1-509kA2.2.2 10kV 侧近期负荷：P =0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW(2.8)近10
10、(2.9)(2.10)远期负荷：P =6MW远10工 Pi =5 .29+6=11.29MWi=1=工Pi k x (1+k)=11.29*0.85*(1+0.08)=10.364MWP10i=1(2.11)Q =P*tge=P*tg(cos-i0.85)=6.423 MVar10(2.12)视在功率S = -P- =12.192 MVAgio cos 90.85(2.13)I 二右 =12192 =0.7039kAnio i 3Un 3x10(2.14)2.2.3 站用电容量P 0.05Sg 赢=而=0-057MVA(2.15)2.2.4 待建变电站供电总容量S =S +S +S =91.4
11、82+12.192+0.057=103.731(MVA)Z g35g10 g所(2.16)P =P +P +P =77.76+10.364+0.05=88.174(MW)Z 3510 所(2.17)第 3 章 变压器的选择主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了 依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择 的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变的选择关系到待建变电站 设计的成功与否，所以对主变的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要 求也要考虑到远期。3.1 变电所主变压器的选择有以下几点原则：(1) .在变电
12、所中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电所，如只有一个电源 进线，可只装设一台主变压器；对于 330kV、550kV 变电所，经技术经济为合理时， 可装设 34 台主变压器。(2) .对于330kV与以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，均采用三相变压 器。500kV变电所，应经技术经济论证后，确定是采用三相变压器，还是单相变压器 组，以与是否设立备用的单相变压器。(3) .装有两台与以上主变压器的变电所，其中一台是当停运后，其余主变压器的 容量应保证该所全部负荷的 60%以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。(4) .具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的
13、 15% 以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压 器。(5) .与两种110kV与以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦 变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况， 校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。(6) .500kV变电所可选用自耦强迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压(即短路电压)，应根据电网情况、断路器断流能力以与变压器结构选定。(7) .对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕 组变压器。3.2 主变台数的确定由原始资料可知，待建变电站是在农
14、网改造的大环境下建设的。负荷大，出线多， 且农用电受季节影响大，所以考虑初期用两台大容量主变。两台主变压器，可保证供 电的可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响对用户的供电。随着未来经济的发展， 可再投入一台变压器。3.3 主变压器容量的确定主变压器容量一般按变电所建成后510年规划负荷选择，并适当考虑到远期 1020年的负荷发展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。此待 建变电站坐落在郊区，10kV主要给某开发区供电，35kV主要给下面乡镇与几个大企 业供电。考虑到开发区与其乡镇的发展速度非常快，所以我们选择大容量变压器以满 足未来的经济发展要求。确定变压器容量:(1) .变电所
15、的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的 60%，即:SB 二S工60%=103.731 X60% = 62.241 (MVA)(2) .单台变压器运行要满足一级和二级负荷的供电需要一，二级负荷为：15+10+0.63+0.42+0.78=26.83MVA所以变压器的容量最少为 62.241MVA3.4 变压器类型的确定3.4.1 相数的选择变压器的相数形式有单相和三相，主变压器是采用三相还是单相，主要考虑变压 器的制造条件、可靠性要求与运输条件等因素。一台三相变压器比三台单相变压器组 成的变压器组，其经济性要好得多。规程上规定，当不受运输条件限制时，在330kV 与以下的发电厂用变电站，均选用三相变压器。同时，因为单相变压器组相对来讲投 资大、占地多、运行损耗也较
