湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
第一章 变电所概况
1.1 概述
1.1.1 变电所的位置，作用
变电所作为交换电能和变换电压的场所，由配电装置与电力变压器组成。合理的去选择变电所的位置,对企业、工厂的资金投资入、系统的供电可靠性和质量、电缆线路损耗以及合理去布局供电系统等都有着直接的影响。其位置从企业、工厂的实际条件出发,加上变电站位置选择原则,对各种因素进行充分考虑、斟酌,譬如电厂的地理及工作坏境、安全因素等，进行适当调整,选择出最佳的变电所位置，并且对于变电所还应留有以后发展和扩建的余地。
变电所的作用是对电流和电压进行分配、变换及集中的场所。为电力系统中重要的组成部分，也是本设计的核心。电力系统经济、安全的运行直接受到变电所的影响。变电所为电力的转换站，来提高、降低电压及分配用电量。
1.1．2 电源的基本情况 1．电源分析
与本所相连接的电源有两个110KV，具体情况如下：
1） 电源1：来自地区变电所110KV母线，发电机容量可视为无线大，地区变电所110KV母线最大短路容量2700MVA，最小短路容量2300MVA，距离本所35KM。 2） 电源2：来自另一地区的变电所为110KV母线，发电机的容量可视作无限大，地区变电所110KV母线最大短路容量2400MVA，最小短路容量2100MVA，距本所30KM。 1.1．3 用户的基本情况
1）6.3KV负荷参数表 负载名称 1车间 2车间 3车间 4车间 5车间 6车间
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统计容量 850 1450 1400 1700 1900 1200 负荷性质 1类 2类 1类 1类 2类 1类 需要系数 自然功率因数 供电距离 0.38 0.50 0.47 0.50 0.51 0.40 0.62 0.6 0.6 0.6 0.6 0.62 0.7 0.7 0.3 1.1 0.4 0.7 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
2）35KV负荷参数
负载名称 用户1 用户2 用户3 用户4
统计容量 3000 4000 4500 2500 需用系数 0.6 0.6 0.6 0.6 自然功率因数 供电距离 0.6 0.6 0.6 0.6 0.9 0.9 0.9 0.9 1.2本变电所的设计原则
按供电技术要求，要确定并设计优化一个110KV的变电站，应按照运行可靠性、检修、维护方便的要求来设计。考虑变电所总发展规划，慎重严谨地去选择经过了鉴定达到要求的新设备和新技术加入设计，同时确保变电所安全可靠，经济运行。此变电站有三个电压等级，即110KV/35KV/6.3KV。
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第二章 负荷计算与无功功率补偿
2.1 负荷计算目的
选择主变压器容量，来计算变压器各出线侧的最大的持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷6.3KV负荷、35KV负荷。
1、计算负荷即最大的负荷。它为一个假想性的持续性负载。它在同一时段内实际的变动负荷产生最大热效应和它产生的热效应是一样的。而设计时，经常会选取一段时间内最大的平均负荷像30分钟来选择。
2、尖峰电流是指单、多台用电设备工作持续大约1秒钟最大负荷的电流。我们通常选取启动的电流周期分量来作为计算电压的波动、损失、下降，选择电器件及保护元件的主要依据。在校验瞬时，启动电流的非周期分量也应该考虑。
3、平均负荷是一段时间中用电设备消耗电能与时间的比值。它是用来计算最大负荷、电能消耗量的。 2.1.1 负荷计算
负荷计算的主要方法有：二项式法、需要系数法、利用系数法、单位面积运算法等
[1]
。本设计中采用的是需要系数法确定[1]。 1)各组负荷计算公式： 1、有功功率
P＝Kx×∑Pei (2.1)
2、无功功率
Q=P×tgΦ (2.2)
3、视在功率
S=P2?Q2 (2.3)
式中：∑Pei:每组设备容量之和，KW； Kx:需用系数； CosΦ :功率因数 2) 总负荷的计算： 1、有功功率
P∑=Kt×∑P (2.4)
2、无功功率
Q∑=Kt×∑Q (2.5)
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3、视在功率
2 S∑=P?2?Q? (2.6)
4、自然功率因数
COSΦ1 = P∑/ S∑ (2.7)
式中：Kt:组间同时系数，这里取0.9 3)变压器高压侧计算负荷 1、有功功率
P∑1=Kt×∑P+Pt (2.8)
2、无功功率
Q∑1=Kt×∑Q+Qt (2.9)
3、视在功率
2 S∑1=P?2?Q? (2.10)
Pt Qt 为损耗，这里分别按∑P ∑Q的10%来取 4）考虑变电所未来5~10年的远期负荷
Sn =S总×1.455 (2.11) 2.1.2 35KV的负荷计算
6.3KV负荷统计计算表 负荷性负载名称 装机容量 质（类别） 1 车间 2 车间 3 车间 4 车间 5 车间 6 车间 全厂总负荷 考虑同时系数总负荷 按年递增2.5%，15年内不扩建 850 1450 1400 1700 1900 1200 8500 7650 1类 1类 1类 2类 2类 1类 -- -- 0.38 0.5 0.47 0.51 0.51 0.4 -- -- 需用系数 功率因数 0.62 0.6 0.6 0.6 0.6 0.62 -- -- 实际容量 供电距 P(kW) Q(kvar） S（kVA） 离（km）323 725 658 867 969 480 4022 3620 409 967 877 1156 1292 607 5308 4777 521 1209 1096 1445 1615 774 6660 5994 0.7 0.8 0.3 1.1 0.4 0.7 11131 -- -- -- 5267 6950 8721
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表2.2 3.5KV负荷计算结果
35KV负荷统计计算表 负荷性负载名称 装机容量 3000 4000 4500 2500 14000 质 （类别） 用户1 用户2 用户3 用户4 全厂总负荷 按年递增2.5%，15年内不扩建 20370 -- -- -- 12222 16296 21621 -- 一类 一类 一类 一类 -- 0.6 0.6 0.6 0.6 -- 0.6 0.6 0.6 0.6 -- 需要系数 功率因数 P(kW) 1800 2400 2700 1500 8400 实际容量 供电距离 Q(kvar） S（kVA） （km） 2400 3200 3600 2000 11200 3000 4000 4500 3360 14860 0.9 0.9 0.9 0.9 -- 2.2 变压器的选择
电力系统变电所的电气部分设备选择要依据电力系统5年至10年的发展设计、线回路数、要求输送功率的大小、电压的三个等级等因素来合理选择设备和综合分析。 2.2.1 变压器台数
因为负载中有Ⅰ类负荷，要是停电便会对它的生产造成重大的影响。所以我们在选择主变的台数时，必须考虑电力系统供电可靠性，以免因为一台主压变器发生了故障或者需要检修便影响了整个变电所的供电使用。此设计中采用两台主变压器工作，相互间作为备用，保证系统可靠性。
2.2.2 变压器容量的选择
变电所主变压器的容量选择与带负荷的性质及电网的结构有关。若变电站有重要负荷，则应考虑其可靠性，当其中一台主变压器停运时，剩下变压器的容量是否过负荷能力允许的时间内，要保障用户一级、二级负荷。通常在变压器故障或停止工作同时，两台中剩下的变压器的容量能满足所有负载的60～70%。
即
ST??0.6~0.7?SN (2.12)
而SN=11.131+20.370=31.501MVA因为上述条件的限制，所以两台主变压器各承担15.7505MVA。如果一台停运，另一台便承担它的60%，18.9006MVA。
因此选两台20MVA主变压器便可以满足需求。
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