电力系统设计报告

1 概述电力系统是由发电厂、电力网和电能用户组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。

电能的产生、输送、分配和尝试用的全过程，实际上是同时进行的，即发电厂任何时刻的生产的电能等于该时刻用电设备消耗的电能和输送、分配中消耗的电能的总和。

变电所是电力系统的重要组成部分，其任务是接受电能、变换电压和分配电能，即受压——变压——配压。

此设计是大型城市的变电所，电压等级是35KV。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。

电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

发电厂电气主接线是发电厂电气设计的主体，它与电力系统，电厂动能参数，基本原始资料以及电厂运行可靠性，经济性的要求等密切相关，对电器选择和布置，继电保护和控制方式等都有较大的影响。

短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。

特别是在大容量发电厂中，当发电机并联运行于发电机电压母线上，即采用有母线的主接线时，短路电流可达几万安至几十万安。

为了使电器能承受短路电流的冲击，提高电能的质量，往往通过短路电流计算选用适当容量的电器设备。

因此，做好发电厂设备对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

2 负荷计算及功率补偿变电所负荷数据如表2.1注1：C——电缆线路；K——架空线注2：最大容量电机型式：Y—绕线异步；X—鼠笼异步；T—同步2.1 负荷计算的内容和目的“电力负荷“在不同场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。

掌握工厂电力负荷的基本概念，准确地确定工厂的计算符合是设计供配电系统的基础。

供配电系统进行电力设计的基础原始资料是用户提供的供电设备安装容量，这种原始资料首先要变成设计所需的计算符合（计算负荷是根据用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷），然后根据计算符合选择校验供配电系统的电气设备、导线型号，确定变压器的容量，制定改善功率因数的措施，选择及保护设备等。

因为，计算负荷是供配电设计计算的基本依据。

计算符合的确定是否合理。

计算过高，将增加供配电设备的容量，造成投资和有色金属的浪费；计算负荷估算过低，设计出的供配电系统的线路和电气设备承受不了实际的负荷电流，使电能损耗增大，使用寿命降低，甚至影响到系统正常可靠的运行。

这次设计让我们学会如何让计算或估算工厂电力负荷的大小，负荷计算是正确选择供配电系统中导线、电缆、开关电器、变压器等的基础。

2.2负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。

本设计采用需要系数法确定。

主要计算公式有：有功功率：30P = e P ·d K ；无功功率: 30Q = 30P ·φtan ；视在功率:30S =30P /φtan 。

计算结果如表2.22.3全厂负荷计算取K∑p = 0.90；K∑q = 0.92 根据上表可算出： 总的有功计算负荷为：∑i P .30 = (700+576+1040+598+663+1200+615+263+240+260+296+232)= 6683kW2.4 功率补偿由于本设计中上级要求Cos φ≥0.85,而由上面计算可知Cos φ=0.81<0.85，因此需要进行无功补偿。

补偿电容器的选择，以下为WB 型并联电容器的技术数据,如表2.3cosφ'= 30'P / 30'S = 6428 / 7307 = 0.88则工厂的功率因数为：cosφ' = 30'P / 30'S = 0.88 > 0.85 因此，符合本设计的要求。

3 主变电器的选择及电气主接线的设计电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。

所以在整个供配电系统中起着重要的作用。

在选择电力线路的接线方式时，不仅要考虑供配电系统的安全可靠、操作方便、灵活，运行经济并有利于发展，还要考虑电源的数量、位置，供配电对象的妇科性质和大小以及建筑布局等各方面因素。

它的设计形式直接关系全所电气设备的选择和配电装置的布置。

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，故又称为一次接线或电气主接线。

主接线代表了发电厂电气部分主体结构，它直接影响着运行的可靠性、灵活性并对电器的选择、配电装置的布置、继电保护自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。

因此，电气主接线的正确、合理设计，必须结合电力系统和发电厂的具体情况，全面分析有关因素，综合考虑各个方面的情况，经过技术，经济论证比较后方可合理地选择接线方案。

3.1 主变压器容量和台数的选择选择主变压器的台数时应考虑下列原则：（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。

对拥有大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台或以上的变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。

对只有二级而无一级负荷的变电所，也可采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源。

（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。

（3）一般变电所采用一台变压器，但是负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或以上变压器。

（4）在确定变电所主变压器台数时，还应适当考虑负荷的发展，留有余地。

由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区35KV降压变电所，它是以35KV受功率为主。

把所受的功率通过主变传输至10KV母线上。

若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。

为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。

当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。

而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。

考虑到两台主变同时发生故障机率较小。

综上考虑因素，本设计选用的变压器台数为2台。

主变容量一般按变电所建成近期负荷，5～10年规划负荷选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内。

因此，装设每台变压器变电所的总装容量为：是T S ≥ 30S =8000Kva 。

本设计35KV 降压到10KV 等级，因此采用变防雷双绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。

又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。

它的供电可靠性也高。

按电压调节方式分为有无载调压变压器和有载调压变压器两种。

其中，无载调压器一般用于对电压水平要求不高的场合，特别是10KV 以及以下的配电变压器；在10KV 以上的电力系统和对电压水平要求较高的场合所主要采用有调变压器。

因此，根据地区及负荷的要求，变压器选择有载调压方式。

根据以上原则，查阅有关资料，选择的主变压器技术数据如下：3.2 电气主接线方案的拟定方案Ⅰ：（见图3.1）图3.1高压侧无母线、低压侧单母线分段、两台变压器的变电所主接线，如图所示。

该接线方案的高压断路器的两侧均装设有高压隔离开关，低压断路器的母线侧必须装设刀开关以保证安全检修。

低压母线的分段开关如无自动切换要求，可采用刀开关。

这种接线的供电可靠性高、操作灵活方便，适用于两路电源、负荷时是一、二级的重要变电所。

方案Ⅱ：（见图3.2）图3.2高压侧单母线、低压单母线分段的两台变电器变电所的主接线，如图所示。

该接线采用高压侧两端受点电，双干线供电的树干式接线。

这种接线适用于两个电源、两台变压器或需多路高压出现的变电所。

方案Ⅲ：（见图3.3）图3.3高低压侧均采用单母线分段两台变压器变电所的主接线，如图所示，高压侧采用双回路电源进线单母线分段，在加之低压母线分段，使其供电可靠性相当高，且操作灵活方便，可供给一、二级负荷、有两个电源的重要变电所。

3.3 最终确定方案方案Ⅰ采用的是高压侧无母线、低压侧单母线分段、两台变压器的变电所主接线，由于高压侧无母线，当电源线一条断开时，备用变压器就起不到作用了，因此方案Ⅰ排除。

方案Ⅱ采用的是高压侧单母线、低压单母线分段的两台变电器变电所的主接线，当电源进线或高压母线发生故障时或需要停电维修时，整个变电所都需要停电，因此方案Ⅱ排除。

本设计35KV变电所降压到10KV向本地区，所以方案Ⅲ在35KV高你供电，高压侧采用“单母线分段接线”，它具有供电可靠、检修方便、调度灵活及便于扩建等优点。

10KV侧采用“单母线分段接线”，35KV侧采用“单母线分段接线”，便于分段检修母线及各出线断路器。

当一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器跳开，保证正常母线不间断供电，两段母线同时故障的机率极小。

4短路电流的计算为了保证电力系统的安全，可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，不仅要考虑系统在正常状态下的运行情况，还应该考虑系统发生故障时的运行情况及故障产生的后果，电力系统短路是各种系统出现最多，情况最为严重的一种。

短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。

特别是在大容量发电厂中，当发电机并联运行于发电机电压母线上，即采用有母线的主接线时，短路电流可达几万安至几十万安。

为了使电器能承受短路电流的冲击，提高电能的质量，往往通过短路电流计算选用适当容量的电器设备。

4.1 短路电流计算的目的及规定在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。

在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，需要进行全面的短路电流计算。

例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定值；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。

1．电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；2．路种类：一般以三相短路计算；3．线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式（即最大运行方式），而不能仅在切换过程中可能并列运行的接线方式；4．路电流计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点；5．算容量：应按工程设计规划容量计算，并考虑系统发展规划。