35KV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

35KV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì),35,kv,供電系統(tǒng),設(shè)計(jì) 1、電氣主接線設(shè)計(jì) 發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求： 1．運(yùn)行的可靠 應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和由關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。以及考慮斷路器檢修時(shí)是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時(shí)，停電數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。 2.具有一定的靈活性 主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且在檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全。 3．操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過(guò)于簡(jiǎn)單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。 4．經(jīng)濟(jì)上合理 主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 5．應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性 由于我國(guó)工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時(shí)還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。 變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。 （1）電氣主接線形式 單母線接線方式 優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置； 缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開(kāi)關(guān)等）故障檢修，均需要使整個(gè)配電裝置停電，單母線可用隔離開(kāi)關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障的母線段分開(kāi)后才能恢復(fù)非故障段的供電。 適用范圍：一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變壓器的以下三種情況：6—110KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)6回；35—63KV配電裝置的回線數(shù)不超過(guò)3回；110—220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)2回。 單母線分段接線方式 優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路自動(dòng)將故障段切斷，保障正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間停電；當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均等擴(kuò)建。 適用范圍：6—10KV配電裝置出線回路數(shù)為6及以上時(shí)；35—63KV配電裝置出線回路數(shù)為4—8回時(shí)；110—220KV配電裝置出線回路數(shù)為3—4回時(shí)。 I母 II母 雙母線接線方式 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠。通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi)此隔離開(kāi)關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開(kāi)關(guān)相連的該組母線，其他電路均可通過(guò)另一組母線繼續(xù)運(yùn)行，但其操作步驟必須正確；調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各回路可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要；通過(guò)倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式。 缺點(diǎn)：主接線相對(duì)單母線分段較為復(fù)雜，雙刀閘設(shè)計(jì)增加了操作的復(fù)雜性，同時(shí)增加了設(shè)備投資。 2、電氣主接線方案對(duì)比與確定 35KV主接線方案對(duì)比與確定 改造中的變電所35KV出線，最終2回，在考慮主接線方案時(shí)，應(yīng)首先滿足運(yùn)行可靠，操作靈活，節(jié)省投資。 方案一：?jiǎn)文妇€接線方式 接線簡(jiǎn)單、清晰。操作方便，投資少便于擴(kuò)建；母線或隔離開(kāi)關(guān)檢修或故障時(shí)連接在母線上的所有回路必須停止工作；檢修任一電源或線路的斷路器時(shí)，該回路必須停電；當(dāng)母線或母線上的隔離開(kāi)關(guān)上發(fā)生短路以及斷路器在繼電保護(hù)作用下都自動(dòng)斷開(kāi)，因而造成全部停電。 方案二：?jiǎn)文阜侄谓泳€方式 當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電，可提高供電可靠性和靈活性。當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電，可提高供電可靠性和靈活性。 經(jīng)過(guò)綜合考慮，為保證煤礦供電可靠性，擬采用方案二，即35KV側(cè)單母分段接線方式。 6KV側(cè)的接線 方案一：?jiǎn)文妇€接線 具有接線簡(jiǎn)單清晰，操作方便，所用設(shè)備比較少，投資少等優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)母線或母?jìng)?cè)隔離開(kāi)關(guān)檢修故障時(shí)，連接在母線上的所有回路都將停止工作，當(dāng)母線發(fā)生短路時(shí)，所有電源回路的斷路器在繼電保護(hù)作用中自動(dòng)跳閘，因而造成母線電壓失壓全部停電，檢修任一電源或線路的斷路器時(shí)，該回路必須停電。 方案二：?jiǎn)文阜侄谓泳€ 接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，且操作方便，可提高供電可靠性和靈活性，不僅便于檢修母線而減少母線故障影響范圍，對(duì)于重要用戶可以從不同段引兩個(gè)回路，而使重要用戶有兩個(gè)電源供電，在這種情況下，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，由于分段斷路器在繼電保護(hù)裝置的作用下，能自動(dòng)將故障段切除，因而保證了正常段母線不間斷供電。 由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二章第二節(jié)中的規(guī)定可知：當(dāng)6—10KV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)采用單母分段連接。 綜上所述，單母分段接線的可靠性較高，而且比較經(jīng)濟(jì)，可以較好滿足煤礦供電可靠性要求，故6KV側(cè)采用方案二，即單母分段接線方式。 變電站電氣主接線形式如下圖所示： 圖1-3 變電站電氣主接線形式 負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇 負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì) 序號(hào) 負(fù)荷名稱 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)（KW） 負(fù)荷類別 1 主扇風(fēng)機(jī) 1000 I 2 副井絞車 1000 I 3 一水平中央 900 I 4 二水平中央 1000 I 5 低壓變 700 II 6 四姬變電所 1400 I 7 瓦斯抽放 900 I 8 壓風(fēng)機(jī) 1000 I 合計(jì) 7900 I 負(fù)荷分類及定義 一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計(jì)損壞，且難以挽回，帶來(lái)極大的政治、經(jīng)濟(jì)損失者屬于一級(jí)負(fù)荷。一級(jí)負(fù)荷要求有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。 二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成設(shè)計(jì)局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長(zhǎng)時(shí)間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報(bào)廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級(jí)負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電。但當(dāng)兩回線路有困難時(shí)（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。 三級(jí)負(fù)荷：不屬于一級(jí)和二級(jí)的一般電力負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)特殊要求，允許較長(zhǎng)時(shí)間停電，可用單回線路供電。 本設(shè)計(jì)中各用電負(fù)荷按照上述負(fù)荷分類定義，除低壓變?yōu)镮I類負(fù)荷外，其余均為I類負(fù)荷。  表2-2 負(fù)荷性質(zhì)分析結(jié)果表 負(fù)荷等級(jí) 負(fù)荷值（KW） 占總負(fù)荷百分比（%） I 7200 91 II 700 9 負(fù)荷計(jì)算 1.有功功率 ΣP =K1ΣP 2.無(wú)功功率 ΣQ = K1ΣQ=K1×ΣPtgФ 3.視在功率 ΣS 1= 4.自然功率因數(shù)： CosФ= ΣP /ΣS= 6715/8683 = 0.77 式中：K1同時(shí)系數(shù)按0.85取。 電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率就是要使系統(tǒng)中無(wú)功電源所發(fā)出的無(wú)功功率與系統(tǒng)的無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗相平衡；按系統(tǒng)供電負(fù)荷的功率因數(shù)達(dá)到0.9考慮無(wú)功功率平衡。 主變臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定 臺(tái)數(shù)和容量的選擇原則 1.主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行方式等綜合考慮確定。 2.主變壓器容量一般按變電所、建成后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城網(wǎng)變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 3.在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺(tái)以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。 4.裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開(kāi)一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于60%的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷。 變壓器容量的選擇 1.按照上述原則確定變壓器容量后，最終應(yīng)選用靠近的國(guó)家的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。變壓器容量系列有兩種，一種是按R8容量系列，它是按R8=≈1.33的倍數(shù)增加的，如100KVA、135KVA、180KVA、240KVA、320KVA、420KVA等；另一種是國(guó)際通用的R10容量系列，它是按R10=8≈1.26的倍數(shù)增加的。如容量有100KVA、125KVA、160VA、200KVA、250KVA、315KVA等。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1094《電力變壓器》確定采用R10容量系列。 2.主變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年負(fù)荷發(fā)展。對(duì)城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 3.根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70％-80％。此變電所是一般性變電所。 主變壓器型式的選擇 1.110kV及10kV主變壓器一般均應(yīng)選用三相雙繞組變壓器。 2.具有三種電壓的變電所，如通過(guò)主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，主變壓器宜采用三相三繞組變壓器。 3.110kV及以上電壓的變壓器繞組一般均為YN連接；35kV采用YN連接或D連接，采用YN連接時(shí)，其中性點(diǎn)都通過(guò)消弧線圈接地。 變壓器調(diào)壓方式的選擇 普通型的變壓器調(diào)壓范圍小，僅為±5%，而且當(dāng)調(diào)壓要求的變化趨勢(shì)與實(shí)際相反（如逆調(diào)壓）時(shí)，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭方法就無(wú)法滿足要求。另外，普通變壓器的調(diào)整很不方便，而有載調(diào)壓變壓器可以解決這些問(wèn)題。它的調(diào)壓范圍較大，一般在15%以上，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)反送功率，要求母線電壓恒定，保證供電質(zhì)量情況下，有載調(diào)壓變壓器，可以實(shí)現(xiàn)，特別是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時(shí)，有載調(diào)壓可解決。 為了保證6KV供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，也便于在變壓器調(diào)壓時(shí)不影響對(duì)用戶的持續(xù)供電，因此本站采用有載調(diào)壓方式，可達(dá)到隨時(shí)調(diào)整電壓的目的。冷卻方式采用自冷型冷卻方式。 變壓器繞組數(shù)和接線組別的確定 該變電所有兩個(gè)電壓等級(jí)，所以選用雙繞組變壓器，連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行，35KV采用Y形連接，6KV采用Δ連接。 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 由站內(nèi)實(shí)際情況可知，改造中的變電所是礦區(qū)35KV降壓變電所，它是以35KV受功率為主。把所受的功率通過(guò)主變傳輸至35KV及6KV母線上。若全所停電后，將引起下一級(jí)煤礦用戶供電。同時(shí)煤礦供電屬于I類重要負(fù)荷，為保證對(duì)煤礦供電安全性、可靠性大于經(jīng)濟(jì)性要求，因此在變壓器臺(tái)數(shù)的選擇上以2臺(tái)主變壓器為宜。 為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過(guò)大，不宜選擇輕型設(shè)備?？紤]到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。  站用變臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定 站用變臺(tái)數(shù)的確定 對(duì)大中型變電站，通常裝設(shè)兩臺(tái)站用變壓器。因站用負(fù)荷較重要，考慮到該變電站具有兩臺(tái)主變壓器和兩段6kV母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設(shè)兩臺(tái)站用變壓器，并采用暗備用的方式。 站用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器 容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時(shí)負(fù)荷之用?？紤]到兩臺(tái)站用變壓器為采用暗備用方式，正常情況下為單臺(tái)變壓器運(yùn)行。每臺(tái)工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器因故障被斷開(kāi)后，其站用負(fù)荷則由完好的站用變壓器承擔(dān)。 站用變型式的選擇 考慮到目前我國(guó)配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備逐步向無(wú)油化過(guò)渡的目標(biāo)，可選用干式變壓器。 因本站有許多無(wú)功負(fù)荷，且離發(fā)電廠較近，為了防止無(wú)功倒送也為了保證用戶的電壓，以及提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)進(jìn)行合理的無(wú)功補(bǔ)償。 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范第3.7.1條自然功率應(yīng)未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變電所，應(yīng)安裝并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，電容器裝置應(yīng)設(shè)置在主變壓器的低壓側(cè)或主要負(fù)荷側(cè)，電容器裝置宜用中性點(diǎn)不接地的星型接線。 《電力工程電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定“對(duì)于35-110KV變電所，可按主變壓器額定容量的10-30%作為所有需要補(bǔ)償?shù)淖畲笕萘啃詿o(wú)功量，地區(qū)無(wú)功或距離電源點(diǎn)接近的變電所，取較低者。地區(qū)無(wú)功缺額較多或距離電源點(diǎn)較遠(yuǎn)的變電所，取較低者，地區(qū)無(wú)功缺額較多或距離電源點(diǎn)較遠(yuǎn)的變電所取較高者。  參 考 文 獻(xiàn) [1] 陳志業(yè) 電力工程. 化中科技大學(xué)出版社，2002 [2] 蘇文成 工廠供電.第1版. 機(jī)械工業(yè)出版社， 1981 [3] 劉介才 工廠供電.第3版. 機(jī)械工業(yè)出版社， 1997 [4] 蘇文成 工廠供電.第2版. 機(jī)械工業(yè)出版社， 1999.9 [5] 黃益莊 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù). 中國(guó)電力出版社. 2000 1、《66kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（GB50061-97） 2、《3～110kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50060-1992） 3、《35～110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50059-1992） 4、《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50062-92）； 5、《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》 （GB311.1-1997） 6、《煤礦安全規(guī)程》2006年版 10