東虎　宋樂

摘要：針對降壓變電所輸送電的效率和運(yùn)行安全的可靠性要求，提出了電氣設(shè)備（主變壓器，電壓互感器）的選擇與主接線方案的設(shè)計(jì)，包括高壓側(cè)35KV與低壓側(cè)10KV主接線方式。通過實(shí)驗(yàn)表明該設(shè)計(jì)提高了輸送電效率，同時(shí)也符合降壓變電所的安全可靠運(yùn)行的要求。

關(guān)鍵詞：負(fù)荷計(jì)算；設(shè)備選擇校驗(yàn)；主接線方案

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）36-0223-02

隨著我國的新型智能變電所相繼出現(xiàn)，并且發(fā)展勢頭迅猛，可謂是日新月異。變電所是電力系統(tǒng)中供電配電并且變換電壓的重要設(shè)施。變電所的設(shè)計(jì)是否合理，直接影響電能的利用率以及電力系統(tǒng)的更新?lián)Q代。因此，對于變電所的設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按照國家的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠，調(diào)試靈活，滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持適用、經(jīng)濟(jì)的原則。變電站作為整個(gè)電網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在電網(wǎng)中，擔(dān)負(fù)著電能傳輸、分配任務(wù)。變電站繼電保護(hù)、監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)是保證上述任務(wù)完成的基礎(chǔ)。變電站自動(dòng)化應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行監(jiān)測、協(xié)調(diào)、控制和管理任務(wù)，部分代替或取代變電站常規(guī)二次系統(tǒng)，減少和代替運(yùn)行值班人員對變電站運(yùn)行監(jiān)視、控制的操作，使變電站更加安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。變電站自動(dòng)化包括兩個(gè)方面：橫向綜合【1】是利用計(jì)算機(jī)手段將不同廠家的設(shè)備連在一起，替代或升級老設(shè)備的功能?？v向綜合是在變電站層這一級，提供信息、優(yōu)化、綜合處理分析信息和增加新的功能，增強(qiáng)變電站內(nèi)部、各控制中心間的協(xié)調(diào)能力。如借用人工智能技術(shù)，在控制中心可實(shí)現(xiàn)對變電站控制和保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行在線診斷和事件分析，或在變電站當(dāng)?shù)刈詣?dòng)化功能協(xié)助之下，完成電網(wǎng)故障后自動(dòng)恢復(fù)。

1 負(fù)荷與無功功率補(bǔ)償計(jì)算

1.1 設(shè)計(jì)原始資料

1）本廠由兩路線長9Km的35KV架空線（1# 2#）供電。斷路器定時(shí)限過電流的整定時(shí)間為1.7秒。高壓側(cè)的架空線路總長為12KMm。

2）10KV出線10回 負(fù)荷類型為一 二級負(fù)荷 ，其基本資料見表1.1。

3）變電所35KV母線側(cè)最大短路容量1000MVA 最小短路容量550MVA

4）本地區(qū)海拔160米，最高氣溫41℃，最低氣溫-26℃，年平均氣溫20℃，最熱月平均最高氣溫30℃，土壤溫度22℃。

1.2補(bǔ)償電容器的選擇

高壓用戶的功率因數(shù)在0.9以上，低壓用戶功率因數(shù)應(yīng)在0.85以上。降壓變電所為高壓用戶，補(bǔ)償后的功率因數(shù)在0.9以上[3]。一般情況下，電氣系統(tǒng)的功率因數(shù)都不會太大，普遍小于0.9。因此，變電所需裝設(shè)大量的電容，這樣才能滿足相關(guān)的要求。

考慮損耗計(jì)算：[P30=KtPN=0.8×14202=11361.6KW][Q30=KtQN=0.85×10670.724=9070.1154KVAR]

改造前的功率因數(shù)：

[cosφ1=αP30αP302+βQ302=0.75×11361.60.75×11361.62+0.8×9070.11542=0.76]

[tanφ1=0.855]

改造后的功率因數(shù)： [cosφ2=0.9]，[tanφ2=0.484]

需要補(bǔ)償?shù)碾娙荽笮。?/p>

[Qc=αP30tanφ1-tanφ2=0.75×11361.6×0.855-0.484=3161.3652Kvar][]

應(yīng)選用型號為BWF10.5-100-1的電容器作為無功功率補(bǔ)償?shù)碾姎庠O(shè)備。

2 變壓器的選擇

2.1主變壓器容量的確定

設(shè)計(jì)應(yīng)該選擇暗備用，即兩臺變壓器都接入到電力系統(tǒng)當(dāng)中，其中每臺按變壓器的最大值選擇。正常情況下兩臺變壓器均投入到電力系統(tǒng)當(dāng)中，每臺變壓器均沒飽和工作，這樣可以延長變壓器的使用壽命；而當(dāng)其中一臺故障時(shí)，每一臺變壓器均可負(fù)擔(dān)起所有負(fù)荷，不會影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行。這種暗備的方法經(jīng)濟(jì)科學(xué)【4】。

由于 [SN.T=100%S30=14537.98KVA]，根據(jù)數(shù)據(jù)選S11-16000/35型變壓器。

[ΔPT=ΔPOT+ΔPCu.N.T（ScSN.T）2][ΔQT=ΔQOT+ΔQN.T（ScSN.T）2]

[ΔQT=112+1000×（14537.9816000）2=1049.60Kvar][S30=（P30+ΔPT）2+（Q30+ΔQT-QC）2=（11361.6+68.）2+（9070.1154+1049.6-33×68）2][=13885.2<16000]校驗(yàn)合格。

實(shí)際功率因數(shù)：

[cos?=PavQav=αP'30αP'302+Pavtan?1-nS2]

[=0.75×9518.3（0.75×9518.3）2+（0.75×9518.3×0.802-33×72.56）2]

[=7138.7257877.53=0.906]

2.2 電壓互感器的選擇

首先由額定電壓，確定電壓互感器的型號，其次通過電路的電路等級確定裝置的連接結(jié)構(gòu)，由測量數(shù)據(jù)確定準(zhǔn)確度，最后進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。

①額定電壓要與供電電路的額定電壓等級相同

②準(zhǔn)確度

[SN·TV≥S2=i=1n（Sicosφi）2+（Sisinφi）2]

電壓互感器選擇型號【6】JDJ2—35，電壓等級35KV側(cè)，額定電壓35KV/0.1KV。

3 電氣主接線的設(shè)計(jì)

3.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求

電氣主接線的設(shè)計(jì)必須由實(shí)際狀況出發(fā)，以客戶所提的要求為目標(biāo)，充分利用已有的資源，考慮各種可能的狀況，合理地選擇主接線方案。

1）可靠性是指主接線能夠源源不斷地對用電設(shè)備供電，保障設(shè)備不斷電[7]。

2）靈活性是電氣主接線應(yīng)能應(yīng)對電力系統(tǒng)的正常和故障的運(yùn)行狀態(tài)，并且能夠在兩者之間輕松切換，保證系統(tǒng)的能夠運(yùn)行【8】。

3）在供電不會發(fā)生狀況的情況下，接線要盡可能的少【9】。

3.2 電氣主接線方案的確定

3.2.1 35kv側(cè)

內(nèi)橋式主接線方案是將一次側(cè)的高壓短路器橫跨接在兩條電源進(jìn)線上，但是靠近下級電力設(shè)備的方向，通常在兩條線路短路器的內(nèi)側(cè)【10】。外橋式主接線是將一次側(cè)的高壓斷路器也橫跨接在兩條電源進(jìn)線上，但是靠近上級電力設(shè)備的方向，一般在兩條線路斷路器的外側(cè)。全橋式這種主接線是將兩個(gè)高壓斷路器橫跨在兩條電源進(jìn)線上，分別在兩條線路斷路器的兩端。

內(nèi)橋式【11】適用于電源線路長，不經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所；外橋式適用于電源線路較短，經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所；全橋式適用于所有電路，但是這種主接線需要電力元件多，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)增大。設(shè)計(jì)的高壓側(cè)的線路長為9km，電源線路長，電所晝夜負(fù)荷變動(dòng)大、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要經(jīng)常切換變壓器，再加上考慮到其經(jīng)濟(jì)性，為了減少開支，應(yīng)選用外橋式。

3.2.2 10kv側(cè)

雙母線分段優(yōu)點(diǎn)保障設(shè)備不斷電，輕松切換電力線路，缺點(diǎn)是設(shè)備不以安置，花銷大，所占地方多，配電裝置復(fù)雜。單母線分段接線【12】簡單易行，操作容易，設(shè)備不多，投資少，更重要的是適合擴(kuò)建，能為以后的發(fā)展留有余地。設(shè)計(jì)負(fù)荷較少故選用低壓側(cè)采用單線分段接線方式。

4 結(jié)論

通過對降壓變電所負(fù)荷的相關(guān)計(jì)算，進(jìn)行了主變壓器的選擇和校驗(yàn)，同時(shí)確定了主變壓器的容量，以及電壓互感器和電流互感器的選擇。在選好設(shè)備的基礎(chǔ)上對主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)，大大提高了變電所供配電的效率，完成了變電所可靠運(yùn)行的設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉介才.工廠供電[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 周澤存.沈其工.高電壓技術(shù)[M].中國電力出版社，2007.

[3] 姚志松.姚磊.新型配電變壓器結(jié)構(gòu)、原理和運(yùn)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[4] 熊信銀.張步涵.電氣工程基礎(chǔ)[M].湖北：華中科技大學(xué)出版社，2005.

[5] 陳先祿.劉渝根，黃勇.接地[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2002.

[6] 劉介才.實(shí)用供配電技術(shù)手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2002 .