110kV變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)

李建軍

（身份證號(hào)：23232119880426081X 遼寧 沈陽(yáng) 110000）

摘要：本文從安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性等方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線方案負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功功率補(bǔ)償、主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的選擇、電氣主接線設(shè)計(jì)的原則等方面的研究設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：變電站；變壓器；主接線；短路電流計(jì)算

1.變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：

1.1樞紐變電所。位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個(gè)部分，匯集多個(gè)電源，電壓為330-500KV的變電所，稱為樞紐變電所。全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。

1.2中間變電所。高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長(zhǎng)距離輸電線路分段，一般匯集2-3個(gè)電源，電壓為220-330KV，同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)赜秒姡@樣的變電所起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電所。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。

1.3地區(qū)變電所。高壓側(cè)一般為110-220KV，向地區(qū)用戶供電為主的變電所，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中供電。

1.4終端變電所。在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)電壓為110KV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電所，即為終端變電所。

2、負(fù)荷計(jì)算

2.1 負(fù)荷計(jì)算的目的

負(fù)荷計(jì)算主要是確定“計(jì)算負(fù)荷”?！坝?jì)算負(fù)荷”是按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷，“計(jì)算負(fù)荷”產(chǎn)生的熱效應(yīng)和實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。所以根據(jù)“計(jì)算負(fù)荷”選擇導(dǎo)體及電器時(shí)，在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)體及電器的最高溫升不會(huì)超過(guò)容許值。

計(jì)算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。如果計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，將會(huì)使電器和導(dǎo)線選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小又將使電器和導(dǎo)線電纜過(guò)早老化甚至燒毀，造成重大損失。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。

2.2負(fù)荷計(jì)算的方法

若已知一個(gè)供電范圍的電氣設(shè)備數(shù)量和容量時(shí)，負(fù)荷計(jì)算的方法有：需要系數(shù)法、利用系數(shù)法和二項(xiàng)式法；當(dāng)在電氣設(shè)備數(shù)量和容量都不清楚的情況下，可采用各種用電指標(biāo)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，其方法有：負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法、住宅用電指標(biāo)法等。

1、需要系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)單，是最為常用的一種計(jì)算方法，適合用電設(shè)備數(shù)量較多，且容量相差不大的情況。

2、二項(xiàng)式法其考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)就是大容量設(shè)備的作用，因此，當(dāng)用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，使用二項(xiàng)式法可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。

3、利用系數(shù)法是通過(guò)平均負(fù)荷來(lái)求計(jì)算負(fù)荷，這種方法的理論依據(jù)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因此是一種較為準(zhǔn)確的計(jì)算方法，但其計(jì)算過(guò)程相對(duì)繁瑣。

因本設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備數(shù)量和容量都是確定的，且容量相差不大，所以其負(fù)荷計(jì)算方法選擇計(jì)算較簡(jiǎn)單的需要系數(shù)法。

主要計(jì)算公式如圖：

3、無(wú)功功率補(bǔ)償

3.1 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)谋匾?/p>

在工民用電設(shè)備中，有大量設(shè)備的工作需要通過(guò)向系統(tǒng)吸收感性的無(wú)功功率來(lái)建立交變磁場(chǎng)，這使系統(tǒng)輸送的電能容量中無(wú)功率的成分增加，功率因數(shù)降低，對(duì)系統(tǒng)會(huì)造成如下影響：

1、使變配電設(shè)備的容量增加；

2、使供配電系統(tǒng)的損耗增加；

3、使電壓損失增加；

4、使發(fā)電機(jī)的效率降低。

由于無(wú)功功率對(duì)供電系統(tǒng)有著如上諸多不利的影響，因此必須提高功率因數(shù)，降低無(wú)功功率的輸送量，提高系統(tǒng)及用戶供電質(zhì)量，保證經(jīng)濟(jì)、合理地供電的需要。

3.2 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般從兩個(gè)方面采取措施：

1、提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)。自然功率因數(shù)是指不采用任何補(bǔ)償裝置式的功率因數(shù)，這種方法只能通過(guò)選擇功率因數(shù)高的電氣設(shè)備來(lái)做到，但不能達(dá)到完全補(bǔ)償。

2、采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得以提高。有兩種方法，一是采用同步電動(dòng)機(jī)替代異步電動(dòng)機(jī)工作，由于投資和損耗較大，而且又不便于維護(hù)、檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用。

4.主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的選擇

依據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《發(fā)電廠電氣部分》、《35-110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》。

4.1 臺(tái)數(shù)選擇原則

1、對(duì)大城市郊區(qū)的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，裝兩臺(tái)主變。

2、對(duì)地區(qū)性孤立的一次變或大工業(yè)的專用變電所，裝三臺(tái)主變。

3、對(duì)規(guī)劃只裝兩臺(tái)主變的變電所，其主變基礎(chǔ)按大于主變?nèi)萘康?～2級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換主變。

4.2 容量選擇原則

1、主變?nèi)萘窟x擇一般按變電所建成以后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年發(fā)展。對(duì)城郊變電所，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。

2、根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)決定主變?nèi)萘?。?duì)有重要負(fù)荷變電所考慮一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變?nèi)萘吭谟?jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變應(yīng)能保證其余負(fù)荷的70%。

3、同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓容量的級(jí)別不易太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化（主要考慮備品、備件和檢修方便）。

5、電氣主接線設(shè)計(jì)的原則

電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、靈敏性、經(jīng)濟(jì)性、擴(kuò)建可能性，考慮國(guó)家的方針政策，少占良田，盡可能用過(guò)關(guān)的國(guó)內(nèi)設(shè)備。

根據(jù)《35-110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)程》規(guī)定：

1、變電站主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電網(wǎng)中的地位，出線回路數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足供電可靠性，運(yùn)行靈活，操作檢修方便，節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等需要。

2、當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)宜采用斷路器較少或不用斷路器的接線。

3、35-110KV線路超過(guò)兩回時(shí)，宜采用擴(kuò)大橋形，單母線或分段單母線的接線。35-63kv線路為8回及以上時(shí)，亦可采用雙母線接線。

4、在采用單母線、分段單母線或雙母線的35-110KV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。

5、當(dāng)有旁路母線時(shí)，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線，主變壓器35—110KV回路中的斷路器，有條件時(shí)亦可接入旁路母線，采用SF6斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。

6、當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，6-10KV側(cè)宜采用分段單母線，線路為12回及以上時(shí)，亦可采用雙母線，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。 當(dāng)6—35KV配電裝置采用手車式高壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)，不宜設(shè)置旁路設(shè)施。

7、當(dāng)需要限制變電所6—10KV線路的短路電流時(shí)，可采用以下措施①變壓器分列運(yùn)行②采用高阻抗變壓器③在變壓器回路中裝電抗器.

6結(jié)論

本文主要研究的內(nèi)容是110kV變電站電氣一次部分的研究與研究包含的方面有負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功功率補(bǔ)償、主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的選擇、電氣主接線設(shè)計(jì)的原則等方面為110kV變電站的設(shè)計(jì)提供一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1]雍靜，供配電系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007

[2]弋東方等.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次部分[M].北京：中國(guó)電力出版社， 1987.

[3]王慧. 基于智能電網(wǎng)的負(fù)荷管理系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)研究[D].華北電力大學(xué)，2014.