35kV供配電系統(tǒng)的電氣部分設(shè)計(jì)

趙曉潔 杜瑞娟

（南陽理工學(xué)院 河南省南陽市 473000）

1 緒論

1.1 選題的背景及意義

當(dāng)今的這個(gè)社會里，電力能源的使用已經(jīng)深深地烙印在了人類生活的痕跡里，電力能源被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)里，保障著其健康繁榮發(fā)展。用電負(fù)荷是社會繁榮的標(biāo)志之一，它意味著生產(chǎn)創(chuàng)造著更多的價(jià)值。但是現(xiàn)代社會也會經(jīng)常發(fā)生停電事故，根據(jù)報(bào)道，國外的停電事故經(jīng)常發(fā)生，波及范圍廣，造成經(jīng)濟(jì)損失大也引起了人們的充分重視。這也要求我們要做好供配電設(shè)計(jì)工作。

1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

我國電力工業(yè)風(fēng)風(fēng)雨雨走過了70多年光景，電力行業(yè)也從當(dāng)初的一窮二白的局面扭轉(zhuǎn)成為如今很多領(lǐng)域早已全球領(lǐng)先，電力工業(yè)獲得了飛速發(fā)展，獲得了長足進(jìn)步，很多業(yè)績有目共睹。我國電網(wǎng)向著智能化、自動(dòng)化方面發(fā)展，電網(wǎng)更加堅(jiān)強(qiáng)。我國先前設(shè)計(jì)的發(fā)輸變配電工程，受限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平，很多一次設(shè)備存在著落后、老化等安全穩(wěn)定問題，二次繼電保護(hù)設(shè)備保護(hù)范圍窄，反應(yīng)不夠靈敏等。所以雖然有過不俗的成績，但也要清醒認(rèn)識到自身問題和不足，毫無疑問我國電力工業(yè)還有著很大的發(fā)展和改進(jìn)空間。相比來說國外的供配電工程出現(xiàn)時(shí)間較長，相對來說比較重視低壓供配電工程，國外的配電系統(tǒng)是比較完整的。雖如此，回首望去，國外各地經(jīng)常會出現(xiàn)各種停電事故，或大或小，有些甚至造成嚴(yán)重?fù)p失。但是中國幾乎沒有出現(xiàn)類似事故。所以要合理的做好供配電常遠(yuǎn)的發(fā)展前景，除了考慮局部的利益，而且還有長期的目光和洞察，以滿足長期發(fā)展目標(biāo)的要求[1]。

2 負(fù)荷計(jì)算和主變壓器選擇

2.1 原始資料分析

待建35kV降壓變電站承擔(dān)著為周圍負(fù)荷供電的電力任務(wù)，出線均采用電纜出線方式，提供各個(gè)負(fù)荷，如居民生活區(qū)、工廠、醫(yī)院的電源，負(fù)荷具體數(shù)據(jù)如表1所示。

如表1所示負(fù)荷等級，采用雙電源供電，35kV電源引自8km外的110kV變電站，110kV降壓變電站35kV側(cè)母線最大短路容量為800MVA。

表1：負(fù)荷具體數(shù)據(jù)

2.2 負(fù)荷計(jì)算

這里就不一一列舉，給出計(jì)算結(jié)果，見表2所示。

總得需要系數(shù)，Ksp=0.95，Ksq=0.95

由此，得到負(fù)荷計(jì)算和功率因數(shù)補(bǔ)償結(jié)果如表2所示。

表2：負(fù)荷計(jì)算各項(xiàng)結(jié)果

2.3 無功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)

由上節(jié)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果可知，本次負(fù)荷的自然功率因數(shù)為：

因補(bǔ)償達(dá)到功率因數(shù)0.9，因此求得補(bǔ)償后：

對比市面上無功功率補(bǔ)償設(shè)備廠家，最終選擇兩組TBB10-1200/50-AKW的高壓并聯(lián)電容器成套裝置[2]。

高壓并聯(lián)電容器成套裝置工作后，本次降壓變電站設(shè)計(jì)最終的視在功率可由以下公式求得：

變壓器運(yùn)行會有一些損耗，按照下列公式估算本次設(shè)計(jì)中，變壓器運(yùn)行的負(fù)荷損耗為：

按如下公式可求得，從而35kV高壓側(cè)最終有功負(fù)荷：

表5：設(shè)備選擇結(jié)果

最終無功負(fù)荷：

最終視在功率：

無功功率補(bǔ)償校驗(yàn)通過。

2.4 變壓器選擇

電力設(shè)計(jì)中Y-?連接方式，通常采用中性點(diǎn)接地方式，即N線和地線接在一起，這種連接方式輕易不會出現(xiàn)異常電壓，還可以消除三次諧波，由于這些優(yōu)點(diǎn)，在電力設(shè)計(jì)中廣泛采用。因此，本次設(shè)計(jì)選擇變壓器繞組連接方式選用Y-?方式[3]。

按照電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊和國家相關(guān)要求，兩臺主變壓器容量確定時(shí)，主變壓器容量按計(jì)算負(fù)荷的60%到70%選擇，本次設(shè)計(jì)取70%，得

綜上所述，本次選擇兩臺變壓器型號為SZ9-10000/35，阻抗電壓百分?jǐn)?shù)為8.0。

3 電氣主接線選擇

本次設(shè)計(jì)低壓側(cè)出線共9條回路。本次設(shè)計(jì)遠(yuǎn)超5回，參照國家標(biāo)準(zhǔn)，單母線分段接線適用范圍為6回及以上，滿足單母線分段接線適用范圍，因此本次設(shè)計(jì)低壓側(cè)電氣主接線采用母線分段接線。35kV高壓側(cè)電氣主接線考慮三種電氣主接線方案內(nèi)橋接線、線路變壓器接線、單母線分段接線。而單母線分段接線單母線分段接線有兩條母線，兩條母線通過一個(gè)母聯(lián)斷路器和兩個(gè)母聯(lián)隔離開關(guān)連在一起，不僅發(fā)揮了母線匯流的作用，強(qiáng)化了母線與母線之間的配合，因此高壓側(cè)選擇單母線分段[4]。

4 短路電流計(jì)算

為了避免安全隱患，我們再電力設(shè)計(jì)中要做好短路計(jì)算工作，這樣在電氣設(shè)備選型中可以留出足夠的裕度，來避免短路瞬時(shí)帶來的熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)，不至于引起電氣設(shè)備和人體的損傷。如圖1為等效電路圖。由于采用標(biāo)幺值進(jìn)行短路計(jì)算，可以大幅度減少計(jì)算公式和計(jì)算過程的重疊冗余項(xiàng)，使得短路計(jì)算清晰明了。因此，不管在工程實(shí)際應(yīng)用上，還是平時(shí)理論研究，一般都采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算。

圖1：等效電路圖

對上節(jié)計(jì)算進(jìn)行整理，可得短路計(jì)算表如表3所示。

表3：短路電流結(jié)果

5 電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)

電氣設(shè)備選擇要求主要在于電氣設(shè)備主要是電壓、電流、頻率的電力供應(yīng)和分配系統(tǒng)等電氣設(shè)備的選擇，正常工作條件下是需要考慮電氣設(shè)備的要求，經(jīng)計(jì)算選出設(shè)備表4、5。

表4：設(shè)備選擇結(jié)果

5.1 35kV側(cè)設(shè)備選擇

低壓側(cè)開關(guān)柜采用KYN28A-12開關(guān)柜，高壓側(cè)開關(guān)柜采用KYN61A-40.5開關(guān)柜。并且本次電力設(shè)計(jì)中，在主變壓器，電壓互感器，無功補(bǔ)償裝置等地方高低壓側(cè)分別均安裝避雷器HY5WZ-17.5/40、HY5WZ-51/134，以此防止雷電侵入波對電氣設(shè)備的損害[5]。

5.2 10kV側(cè)設(shè)備選擇

6 結(jié)論

在目前，35kV供配電系統(tǒng)的作用還是很重要的，而電氣部分的設(shè)計(jì)對整個(gè)系統(tǒng)來說也是不可或缺的一部分，而對于本供配電系統(tǒng)來說使用一臺降壓變壓器不確定性較大，故使用兩臺變壓器，互為備用，并經(jīng)過負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償，最終容量確定為9305.37 kVA，型號為SZ9-10000/35。因35kV電壓等級要求最終選擇單母線分段。最后根據(jù)了短路電流計(jì)算和數(shù)據(jù)對比選擇了合適的電氣設(shè)備，并按照防雷保護(hù)的要求設(shè)計(jì)了避雷器以及選擇型號。