某高級(jí)中學(xué)教學(xué)樓變電所擴(kuò)大變壓器選擇設(shè)計(jì)

唐憬仕

[摘要]電是一個(gè)廣義的范疇，伴隨負(fù)荷的不同，對(duì)電的要求也會(huì)隨之改變。10kV的變電所應(yīng)用較為廣泛，其涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域，所以說對(duì)10kV變電所的設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。

[關(guān)鍵詞]干式變壓器；主變壓器；變電所

一、干式變壓器的結(jié)構(gòu)

為了確保供電安全，迫切需要即可深入負(fù)c中心又無燃燒危險(xiǎn)的變壓器，而當(dāng)今，隨著社會(huì)進(jìn)步，干式變壓器得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《干式變壓器》定義，所謂干式變壓器，就是指鐵心和繞組不@入液體中的變壓器。

干式變壓器的結(jié)構(gòu)與油@式變壓器的差別不大，采用b h取向電工鋼片，A和柱采用全斜接縫，心柱用鋼帶或白干型絕緣y帶綁扎，也有用y結(jié)+將鐵心？合，鐵心為防止因凝結(jié)而引起R Q，在鐵心表面Q有耐熱的防R覆蓋w或樹c，容量較大時(shí)，鐵B中要有氣道，氣道尺寸為15-20mm，而干式變壓器的繞組材料是B c或鋁c，有時(shí)也采用B線繞制，而低壓線9（1000V及以下），用B c（或鋁c）與預(yù)@環(huán)4樹c的絕緣材料緊密繞制，采用。繞OP b維加強(qiáng)樹c包封，經(jīng)過工藝處理后，使高低壓線9各自成為一個(gè)堅(jiān)固的整體，不但具有很強(qiáng)的承受短路能力，而且經(jīng)過冷熱循環(huán)試驗(yàn)，證明了線9具有耐潮、耐裂、阻燃和自（功能。

變壓器空載運(yùn)行時(shí)需用較大的無功功率，這些無功功率需由供電系統(tǒng)供給，變壓器容量如選的過大，不但增加投資，而且使變壓器長期處于輕載運(yùn)行，出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，使空載的損耗增加，功率因數(shù)降低，網(wǎng)絡(luò)損耗增加。若容量選的小，會(huì)使變壓器長期過負(fù)載，易損壞設(shè)備。

變壓器的最佳負(fù)載率在40%-70%之間，負(fù)載過高，損耗明顯增加，另一方面，由于變壓器容量裕度小，負(fù)載T有增長，便需要增容，更換大容量的變壓器，勢必增加投資，且影響供電?？傊x擇變壓器的容量，要以現(xiàn)有的負(fù)c為依據(jù)，按照5-10年的發(fā)展計(jì)劃來確定，按照某工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計(jì)選用的變壓器容量為1000kVA。

二、主變壓器臺(tái)數(shù)和型號(hào)

（一）臺(tái)數(shù)

變壓器的臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)C的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇，要由負(fù)C大小，對(duì)供電的可靠性和電能質(zhì)量的要求來決定，并兼顧節(jié)約電能、降低運(yùn)行造價(jià)、維護(hù)設(shè)備等因素，確定變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)綜合考慮，進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

按負(fù)C的等級(jí)和大小來說，對(duì)于帶一、二級(jí)負(fù)c的變電所，當(dāng)一、二級(jí)負(fù)C較多時(shí)，應(yīng)選兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器，如只有少量的一、二級(jí)負(fù)C并能從相鄰的變電所取得低壓備用電源，可以只采用一臺(tái)變壓器。

（二）型號(hào)

主變壓器的型號(hào)選擇主要考慮以下因素：1）.變電所的所址選擇；2）.建筑物的防火等級(jí)；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用電設(shè)備對(duì)供電的要求；5）.當(dāng)?shù)毓╇姴块T對(duì)變電所的管理體制等。設(shè)置在一類高、低壓主體建筑中的變壓器，應(yīng)選擇干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器；二類高、低壓主體建筑也宜如此，否則應(yīng)采取相應(yīng)的防火措施。

三、變電所電氣主接線

電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的

電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。電氣主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。對(duì)電氣主接線的基本要求概括地說應(yīng)包括電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。

f_一）電氣主接線的基本要求

1.可靠性

所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電。衡量可

靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。經(jīng)過長期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)變電所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。一種主接線對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)另一些變電所可能是不可靠的。

2.靈活性

主接線的靈活性有以下幾方面要求；

（1）調(diào)度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)c，能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。

（21檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不致影響對(duì)用戶的供電。

f3）擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無論一次和二次設(shè)備改建量最小。

3.經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。

（二）電氣主接線的原則

1.考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用

變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是8紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。

2.考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模

變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)C的大小和分布、負(fù)C增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。

3.考慮負(fù)C的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響

對(duì)一級(jí)負(fù)c，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)c不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)c，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)c供電。三級(jí)負(fù)C一般只需一個(gè)電源供電。

4.考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響

變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線的可靠性、靈活性要求低。endprint

5.考慮備用容量的有無和大小對(duì)主接線的影響

發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電、適應(yīng)負(fù)c突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不問。例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。

（三）電氣主接線設(shè)計(jì)程序

1、電氣主接線的設(shè)計(jì)程序

電氣主接線的設(shè)計(jì)伴隨著變電所的整體設(shè)計(jì)，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、方法和步驟相同。

（1塒原始資料進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下：

本工程情況。主要包括：變電所類型；設(shè)計(jì)規(guī)劃容量；變壓器容量及臺(tái)數(shù)；運(yùn)行方式等。電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（5一10年）；變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和遠(yuǎn)景規(guī)劃與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。負(fù)C情況。負(fù)C的性質(zhì)及地理位置、電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)C在原始資料中雖已提供，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該認(rèn)真地辯證地分析。因?yàn)樨?fù)C的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計(jì)時(shí)，只依據(jù)負(fù)c計(jì)劃數(shù)字，而投產(chǎn)時(shí)實(shí)際負(fù)C小了，就等于積壓資金，否則電量供應(yīng)不足，就會(huì)影響其他工業(yè)的發(fā)展。

環(huán)境條件。當(dāng)?shù)氐臍鉁?、D度、覆E、污o、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔、地=等因素對(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)子以重視。對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng)充分考慮。

設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。

（2）擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干個(gè)主接線方案。因?yàn)閷?duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會(huì)出現(xiàn)多種接線方案（近期和遠(yuǎn)期）。應(yīng)依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2—3個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最后獲得技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。

（3）主接線經(jīng)濟(jì)比較。

（4）短路電流計(jì)算。對(duì)擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)算。

（5）電器設(shè)備的選擇。

（6）繪制電氣主接線圖及其他必要的圖紙。

（7）工程概算。包括：主要設(shè)備器材費(fèi)；安裝工程費(fèi)；其他費(fèi)用。

2、主接線設(shè)計(jì)

主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種形式，分為兩大類：有匯流母線的接線形式、無匯流母線的接線形式。

變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（變壓器）、母線和出線（饋線）。各個(gè)變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯印Ｔ谶M(jìn)出線數(shù)較多時(shí)（一般超過4回），為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運(yùn)行方便有利于安裝和擴(kuò)建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無匯流母線的接線使用開關(guān)電器較少，占地面積小，但只適用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。有匯流母線的接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。設(shè)計(jì)中僅以單母線接線為例。

四、結(jié)論

在設(shè)計(jì)中電氣主接線根據(jù)原始資料及實(shí)際工程應(yīng)用，分析并選定兩種接線方式，通過實(shí)地考察和供電情況分析，最終選定的接線方式為：高壓側(cè)采用單母線接線，低壓側(cè)采用單母線分段接線，在本變電所的設(shè)計(jì)中還對(duì)變壓器選擇、短路電流的計(jì)算及設(shè)備選擇進(jìn)行了設(shè)計(jì)。endprint