某機(jī)械廠降壓變電所的供配電設(shè)計(jì)

PAGE2某機(jī)械廠降壓變電所的供配電設(shè)計(jì)陽(yáng)煤一礦選煤廠杜強(qiáng)摘要降壓變電所的供配電的初步設(shè)計(jì)是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的一個(gè)基本設(shè)計(jì)，通過(guò)本設(shè)計(jì)，既讓我們認(rèn)識(shí)到降壓變電所的供配電設(shè)計(jì)的重要意義，又鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，掌握現(xiàn)代變電所供配電設(shè)計(jì)的基本方法，為我們?cè)诮窈蠊ぷ髦蟹治鰡?wèn)題、解決問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：某機(jī)械廠；降壓變電所；供配電；110kV電氣一、變電所設(shè)計(jì)要求（一）待設(shè)計(jì)變電所地位及作用按照先行的原則，依據(jù)遠(yuǎn)期負(fù)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(duì)本區(qū)用戶供電為主，尤其對(duì)本地區(qū)大用戶進(jìn)行供電。改善提高供電水平。（二）系統(tǒng)情況圖1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況（三）變電所負(fù)荷情況表1.1變電所負(fù)荷情況電壓負(fù)荷名稱每回最大負(fù)荷（KW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長(zhǎng)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(jī)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(jí)為110/35/10kV。變電所由兩個(gè)系統(tǒng)供電，系統(tǒng)S1為1000MVA，容抗為0.04，另有四臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)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(fù)荷分析及變壓器選擇（一）負(fù)荷計(jì)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(jì)算各側(cè)的負(fù)荷，包括10kV負(fù)荷、35kV負(fù)荷和110kV側(cè)負(fù)荷。－－同時(shí)系數(shù)，取0.8無(wú)功功率計(jì)算公式：無(wú)功同時(shí)系數(shù)，取0.85－－總的無(wú)功負(fù)荷Tanψ--正切角視在功率計(jì)算公式：（二）負(fù)荷分析整個(gè)地區(qū)提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平，就為保證對(duì)用戶的不間斷供電創(chuàng)造了基本的條件。根據(jù)用戶對(duì)供電可靠性的不同要求，我國(guó)當(dāng)前將負(fù)荷分成三種類型，其具體情況如下：第一級(jí)負(fù)荷：當(dāng)這種負(fù)荷出現(xiàn)供電中斷問(wèn)題的時(shí)候，其會(huì)造成特別嚴(yán)重的后果。比如：對(duì)人身安全造成危害；損壞極為重要的工業(yè)設(shè)備，導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)正常的生產(chǎn)秩序，給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)極大損失；影響市政相關(guān)部門的運(yùn)轉(zhuǎn)等。第二級(jí)負(fù)荷：當(dāng)這種負(fù)荷出現(xiàn)供電中斷問(wèn)題的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)影響城市民眾的正常生活等情況。第三級(jí)負(fù)荷：不再第一二級(jí)負(fù)荷的行列、且并不會(huì)造成太大影響的負(fù)荷都是這種負(fù)荷，比如：農(nóng)村、小城鎮(zhèn)以及工廠車間的公共負(fù)荷等。在這種負(fù)荷中，如果只是短時(shí)間中斷供電，并不會(huì)出現(xiàn)太大損失。針對(duì)以上描述，根據(jù)上述條件，將110kV變電所的負(fù)荷等級(jí)劃分如下：表2.1第一級(jí)負(fù)荷負(fù)荷名稱每回最大負(fù)荷（kW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長(zhǎng)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(jí)負(fù)荷負(fù)荷名稱每回最大負(fù)荷（kW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長(zhǎng)度（km）化肥廠43000.882架空7機(jī)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(jí)負(fù)荷負(fù)荷名稱每回最大負(fù)荷（kW）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長(zhǎng)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(jì)算圖5.2短路阻抗計(jì)算各元件電抗的標(biāo)幺值（基準(zhǔn)容量SB=1000MVA;UB=UAV）200MW發(fā)電機(jī)的電抗為Xd*=0.167，系統(tǒng)電抗標(biāo)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(hào)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(hào)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(shè)計(jì)（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(fù)荷增長(zhǎng)而擬建的。對(duì)于110KV，出線回路數(shù)不超過(guò)兩回的可以用單母線接線及接成內(nèi)橋型。結(jié)合負(fù)荷分析：110kV有兩回進(jìn)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(duì)圖3.1及圖3.2所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較，見(jiàn)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(xiàng)目方案方案Ⅰ方案Ⅱ技術(shù)簡(jiǎn)單清晰、正常投切時(shí)操作復(fù)雜?？煽啃?、靈活性好。故障時(shí)，僅故障線路側(cè)斷路器斷開(kāi)。簡(jiǎn)單清晰擴(kuò)建方便設(shè)備少、投資少易于操作母線和母線側(cè)故障時(shí)，會(huì)造成整個(gè)回路停電經(jīng)濟(jì)僅用三臺(tái)斷路器，設(shè)備少、投資小易于發(fā)展?？煽啃浴㈧`活性差在技術(shù)上第I種方案明顯合理，在經(jīng)濟(jì)上，方案Ⅰ占優(yōu)勢(shì)。鑒于此站為地區(qū)變電所應(yīng)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(shè)計(jì)的最終方案。（二）35kV電氣主接線35kV側(cè)負(fù)荷有7回，且在電壓等級(jí)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(duì)圖3.3及圖3.4所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較。見(jiàn)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(kuò)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(jì)性；對(duì)于35kV的重要負(fù)荷兩回的可分別接在兩段母線上，且此電壓等級(jí)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(wú)功補(bǔ)償?shù)男问郊叭萘看_定電力系統(tǒng)的無(wú)功損耗很大，由發(fā)電廠到用戶，中間要經(jīng)過(guò)多級(jí)變壓，雖然沒(méi)幾變壓器的無(wú)功損耗只為每臺(tái)變壓器容量的百分之十幾，但多級(jí)變壓的電力系統(tǒng)中無(wú)功損耗總和就相當(dāng)可觀。從發(fā)電廠到用戶，中間要經(jīng)過(guò)多級(jí)變壓，無(wú)功損耗可達(dá)用戶負(fù)荷的50%-70%。此外輸電線上還有較大的無(wú)功損耗。若只有發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)作為無(wú)功電源來(lái)供給，是不能保證電力系統(tǒng)無(wú)功平衡的。所以，一般電力系統(tǒng)都需要設(shè)置其他無(wú)功電源進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。又根據(jù)《電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》第九章補(bǔ)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(fù)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(jí)為110kV，且用戶屬于高壓供電的工業(yè)用戶，故做無(wú)功補(bǔ)償時(shí)至少應(yīng)將功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.90以上，本次設(shè)計(jì)選擇的功率因數(shù)是0.94。（一）無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算補(bǔ)償前最大功率因數(shù)角：將功率因數(shù)角補(bǔ)償?shù)?.94，查表知每KW有功負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功量為0.17（）。負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o(wú)功量為：--母線上的最大有功負(fù)荷=28480+7840=36320KW=36320*0.17=6174.4Kvar（二）無(wú)功補(bǔ)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(bǔ)償線路電抗，與負(fù)荷功率因數(shù)有關(guān)；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(guān)。如果在同一線路上同時(shí)應(yīng)用并聯(lián)及串聯(lián)補(bǔ)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(bǔ)償裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好；若以減少線損為目的，則應(yīng)該選用并聯(lián)補(bǔ)償裝置。（三）無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇在設(shè)置補(bǔ)償裝置時(shí)，應(yīng)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(lái)確定補(bǔ)償裝置的設(shè)置地點(diǎn)、種類、型式、容量和電壓等級(jí)。電氣專業(yè)則要從安裝條件、接線方式、布置型式、控制保護(hù)方式以及設(shè)備技術(shù)條件等角度出發(fā)，提供相應(yīng)配合。裝設(shè)地點(diǎn)：為了使無(wú)功補(bǔ)償完全滿足整個(gè)系統(tǒng)的要求，所以將無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝在10kV側(cè)。所選的無(wú)功補(bǔ)償裝置型號(hào)及主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：表4.2無(wú)功補(bǔ)償裝置型號(hào)及主要技術(shù)數(shù)據(jù)表型號(hào)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(hào)放電線圈型號(hào)電抗器型號(hào)避雷器型號(hào)TBB11-6300-3W10116300330.7BWFH11/-6300-3WFD2-2.5/10CKS-378/10Y5W4-12.7/44結(jié)論本次設(shè)計(jì)是某機(jī)械廠降壓變電所的供配電設(shè)計(jì)，利用學(xué)過(guò)的相應(yīng)理論知識(shí)，通過(guò)分析原始數(shù)據(jù)以及計(jì)算其短路情況，對(duì)變電站的主要布線方案以及關(guān)鍵電氣設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)選擇。其中，就涉及到了選擇主變壓器的數(shù)量、型號(hào)與容量以及確定其相應(yīng)保護(hù)措施等，最終實(shí)現(xiàn)初步設(shè)計(jì)變電站的相應(yīng)目標(biāo)。通過(guò)該設(shè)計(jì)，筆者在設(shè)計(jì)變電站的相應(yīng)知識(shí)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(shè)計(jì)既要注重對(duì)靈活性以及可靠性的考量，還要實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)性、長(zhǎng)遠(yuǎn)性以及經(jīng)濟(jì)性的兼顧。參考文獻(xiàn)[1]申曉留，雷瓊，周長(zhǎng)玉.變電所、發(fā)電廠設(shè)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