10KV变电站设计

10KV变电站设计

1 绪论

1.1 变电站发展的历史与现状

1.1.1 概况

变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电力系统管理模式的需求；同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也是一种资源浪费。而且社会经济的发展，依赖高质量和高可靠性的电能供应，建国以来，我国电力事业已经获得了长足的发展。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能的质量的要求进一步提高，电网自动化就显得极为重要；近年来我国计算机和通信技术的发展及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化已具备了条件。变电站在配电网中的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，变电站自动化既是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。

变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等）利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合的自动化系统。它是变电站的一种现代化技术装备，是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的综合应用，它可以收集较齐全的数据和信息。它具有功能综合化、设备、操作、监视微机化，结构分布分层化，通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。变电站的综合自动化为变电站提供了现代化手段和基础保证。

1.1.2 变电站综合自动化系统的设计原则

（1）在保证可靠性的前提下，合理和设置网络和功能终端。采用分不式分层结构，不须人工干预的尽量下放，有合理的冗余但尽量避免硬件不必要的重复。

（2）采用开放式系统，保证可用性和可扩充性。要求不同制造厂生产的设备能通过网络互连和互操作，同时还要求以后扩建时，现有系统的硬件和软件能较方便的与新增设备实现互操作。

2 变电站的负荷计算和无功率补偿计算

2.1 负荷计算

1.设备负荷的计算

（1）功计算负荷（单位为KW ）

e d P K P =30

Kd 为需用系数。

(2) 无功计算负荷（单位为Kvar ）

ϕtan 3030P Q =

（3）视在计算负荷（单位为KVA ）

ϕcos 3030P S = （4）计算电流（单位为A ）

N U S I 33030= N U 为用电设备的额定电压（单位为KVA).

2.多组用电设备负荷计算

（1）有功计算负荷（单位为KW ）

∑⋅∑⋅=i P P K P 3030 式中∑⋅i P 30 是所有设备组有功计算负荷30P 之和，

∑⋅P K 是有功负荷同时系数，可取0.85-0,.95.

(2)无功计算负荷（单位为Kvar ）

∑⋅∑⋅=i q Q K Q 3030 ∑⋅i Q 30是所有设备无功30Q 之和；∑⋅q K 是无功负荷同时系数，可取

0.9-0.97.

视在计算负荷（单位为KV A ）

30230230Q P S += （4）计算电流（单位为A ） N U S I 33030=

2.2 无功功率补偿

1.无功补偿的目的

无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗，稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。

无功功率的人工补偿装置，主要有同步补偿机和并联电抗器两种，由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。

2.无功补偿的计算

（1）计算考虑主变损耗后的自然因数 1212111/1cos :

1cos Q P P Q Q Q P P P b

b

+=∆+=∆+=∑∑ϕϕ

（2）取定补偿以后的功率因数：

2

cos φ为0.95

（3）计算补偿电容器的容量：

)(211φφtg tg P K Q c +⨯=∑

式中：1K =0.8-0.9

（4）计算补偿电容器个数：

c c c q Q N /= 式中：c q 单个电容器的容量，单位为Kvar 。

按照3的整数倍取定补偿器的个数c s N ，然后计算出实际的补偿容量：c cs cs q N Q ⨯=

（5）计算补偿以后实际功率的功率因数，补偿后实际的功率因数大于0.9为合理

222)(/cos c x x Q Q P P ++=∑φ

10KV ：

9.01cos ≥ϕ

选9.01cos =ϕ来考虑：

var 20822tan 431114311190.03880038800K g Q KVA

S KW

p =⨯==÷==

2.3变电所主变压器的选择

主变压器的选择原则如下：

根据电源进线方向，结合工厂计算负荷 以及扩建和备用的需要，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，确定变压器型号。

一般按5-10年规划符合选择，重要变电所，一台主变停运，其余变压器在允许过负荷范围内，满足一、二类负荷，一般变电所，一台主变停运，其余变压器满足全部负荷的70%-80%，总降压变电所变压器台数的确定需综合考虑负荷容量、对供电可靠性的要求、发展规划等因素。变压器台数越多，供电可靠性就越高，但设备投资必然加大。运行费用也要增加。因此，在满足可靠性要求的条件下，变压器台数越少越