乌市南湖热力公司创业计划书
第一章 设计的内容和要求
一、 变电站的建设规模
乌市南湖热力公司是一所市属企业单位，承担着为南湖附近地区各单位提供冬季供暖的主要任务。由于新疆处于中国的西北地区，冬季天气较为寒冷，热力公司能否正常工作，直接影响附近居民的正常生活，在这特殊的地理位置的新疆，热力公司的重要性是显而易见的。乌市南湖热力公司10kv 变电所的主要任务就是为供暖系统提供所需的电力供应。
热力公司是一个较为特殊的用电单位。在冬季：各用电负荷全部都需要正常工作；在夏季：只需要提供单位正常办公和职工的日常生活所需用电即可。由于其特殊性和重要性，建设一个能提供较高供电质量和灵活性的变电所为乌市南湖热力公司提供电力是非常必要的。
二、 设计依据
乌市南湖热力公司的用电负荷如下：
三、 供电协议
1) 在公司西北方8.2公里处有一区域变电站------三宫乡变电站，其电压为
110/38.5/11kV。允许用35kV 或10kV
两回路向公司供电；在公司正南方9公里处有35/11kV工厂变电站------红山变电站，可向公司提供10kV 备用电源，其最大容量不超过1500kV A 。
2) 两个区域降压变电站10kV 配出线路上都要求定时限过电流保护装置的整
定时间为3秒。
3) 电力局要求10kV 侧的功率因数值在0.9以上，0.38kV 侧的功率因数值在
0.85以上。
4) 供电系统短路技术数据：
①三宫乡区域降压变电所35kV 母线数据如下：
三宫乡区域降压变电所10kV 母线数据如下：
②红山区域降压变电所10千伏母线数据如下：
四、
本地区自然条件
1)
气象条件
1 最热月平均最高温度为35ºc 。
2 土壤中0.7~1米深处一年中最热月平均最高温度为20ºc 。 3 年雷暴日为30天。 4 主导风向夏季为南风。 2) 地质及水文条件
5 地表面较平坦，土壤主要成分为积土及砂质黏土，层厚为1.6~7米不等。 6 地下水位一般为0.7米。
第二章
2.1负荷概述
设南湖电力公司变电所提供可靠的电源，负荷的确定是为了正确、合理地选
择电气设备和线路，并为无功补偿提高功率因数提供依据，由此再合理选择变压器开关电器等元件。电力负荷及其大小是供电设备设计计算的根本依据，正确合理地进行负荷计算，对于投资的经济性，技术上的安全可靠性以及以后的经济运行和维护等关系重大，在本设计中采用需要系数法来确定计算负荷。
根据设计，两台主变压器分别供有不同的负荷，在此设计中忽略了部分负荷，根据工程技术的要求选取以下负荷：
2.2负荷计算
1#变压器负荷计算 住宅区部分
如上表可知：
P e =87+76+83+84=330
Kw P c =K x ⋅P e =0. 7⨯330=231Kw
Q c =P c ⋅tg Φ=231
⨯1. 45=334. 95K var S 22
c =P c +Q 2c =231+334. 952=406. 88KVA
I S c c =
3U =406. 88
=618. 19A r ⨯0. 38
水泵车间 P c =K x ⋅P e =0. 8⨯295=236
KW Q C =P C ⋅tg Φ=236⨯0. 64=151. 04K var S c =P 22c +Q c =2362+151. 042=280. 19KVA
S 116. 37
I c c =
U ==176. 80A r ⋅0. 38
办公楼 P c =K x ⋅P e =0. 7⨯142=99. 4KW
Q c =P c ⋅tg Φ=99. 4⨯0. 62=61. 63K var S c =P 2c +Q 2c =99. 42+61. 632=116. 96KVA
I S c c =
U =116. 96
=117. 70A r 0. 3
食堂 P c =K x ⋅P e =0. 8⨯154=123
. 2KW Q C =P c ⋅tg Φ=123. 2⨯0. 75=92. 4K var S 2c =P 2c +Q c =123. 22+92. 42=153. 84KVA
I c 153. 84
c =
S 3U =6581793
=233. 74A r 0. 仓库 P c =K x ⋅P e =0. 8⨯93=74. 4KW
Q c =P c ⋅tg Φ=74. 4⨯0. 62=46. 13K var S 2c =P c +Q 2c =74. 42+46. 132=87. 54KVA
I c =
S c U =87. 4
0. 3
=132. 8A r 2#变压器负荷计算
输煤带 P c =K x ⋅P e =0. 2⨯250=50KW
Q c =P c ⋅tg Φ=50⨯1. 7=85K var S 2c =P 2c +Q c =502+852=98. 6KVA
I c . 36
c =
S 3U =
17r
0. 6581793
=26. 38A
引风机 P c =K x ⋅P e =274⨯0. 6=164
. 4KW Q c =P c ⋅tg Φ=164. 4⨯0. 75=123. 3K var S 2c =P c +Q 2c =8. 42+6. 32=205. 5KVA
I S c c =
3U =205. 5
=312. 22A r 0. 出渣 P C =K x ⋅P e =0. 7⨯340=238
KW Q c =P c ⋅tg Φ=238⨯0. 75=178. 5K var S 2c =P c +Q 2c =2382+178. 52=297. 5KVA
I c =
S c 297. 5
3U ==452A r 0. 水处理 P e =95+95+84=274
KW P c =K x ⋅P e =274⨯0. 7=191. 8KW Q c =P c ⋅tg Φ=191. 8⨯0. 8=153. 44K var S c =P 2c +Q 2c =191. 82+153. 442=245. 62KVA
I c =
S c 3U =245. 62
0. =373. 18A r 变压器最后计算负荷
P c =0. 9⨯(231+236+99. 4+123
. 2+74. 4) =687. 6KW Q c =0. 95⨯(334. 95+151. 04+61. 63+92. 4+46. 13) =651. 84K var S 2c =P c +Q 2c =687. 62+651. 842=947. 46KVA
I S c c =
3U =947. 46
=1439. 52A r 0. 3
1#
2#变压器最后计算负荷
P . 4+238+191. 8) =579. 78KW c =0. 9⨯(50+164
Q c =0. 95⨯(85+123. 3+178. 5+153. 44) =513. 23K var S c =P c 2+Q c 2=579. 782+513. 232=774. 31KVA
I c =
S c 774. 3
==1176. 43A 3U r 0. 3
2.3无功功率补偿
所谓无功功率补偿是把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量在相互转化，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。
根据辽宁工学院综合楼的具体情况，及其无功补偿方法的技术、经济比较选用电力电容器补偿中的并联补偿方法。并联补偿时把电容器并接到被补偿设备的电路上，以提高功率因数，这种方法称为并联电容器补偿，这种方法适用于用电单位。
2.3.1并联电力电容器补偿
如图3-1所示为并联电力电容器补偿的原理图。由图可见电力电容器在图中所示位置进行无功补偿时，线路WL1输送无功功率仍为无功功率，即Q =Q L ，而变压器输送的无功功率则为Q =Q L -Q C ，线路WL1输送的无功功率则为的功率。 Q =Q L +Q T -Q C ，因此，电源只需向电力负荷提供S =P +J （Q L -Q C ）
图3-1 并联电力电容器补偿的原理图
通过以上可知并联电力电容器降低了通过输电线路及变压器的功率（或电流），同时也减少了对发电机无功功率的需求量。
2.3.2无功补偿容量的计算
根据设计要求与实际需要变电所的功率因数达到0.9，所以对无功进行补偿。 1#变压器的负荷补偿：
P c =687. 6KW Q c =651. 64var S c =947. 46KVA
功率因数：
Cos Φ1=
P ∑687. 6
==0. 73 S ∑947. 46
Cos Φ1=0. 736，现将其提高到0.90。
Q NC =P . 6⨯(0. 92-0. 48) =302. 55KVA ∑(tg Φ1-tg Φ2) =687
经过补偿后：
S NC =P c 2+(Q c -Q NC ) 2=687. 62+(651. 64-302. 55) 2=771. 2KVA
Cos Φ=
687. 6
=0. 90 771. 2
2#变压器的负荷补偿
P ∑=579. 78KW
Q c =513. 23K var S c =774. 31KVA
功率因数为：
Cos Φ1=
P c 579. 78==0. 75 S c 774. 31
Cos Φ1=0. 76现欲将提高到0.90。
Q NC =P . 78⨯(0. 88-0. 48) =231. 2KVA ∑⋅(tg Φ1-tg Φ2) =579
经过补偿后：
S NC =P c 2+(Q c -Q NC ) 2=579. 782+(513. 23-231. 2) 2=644. 74KVA
Cos Φ=
表2-1 南湖热力公司负荷一览表
579. 78
=0. 90
644. 74
第三章 主变压器选择
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，以相同的频率，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。
3.1变电所变压器容量、台数、型号选择
3.1.1变压器容量
变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量如选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。
变压器的最佳负载率在40%-70%之间，负载过高，损耗明显增加，另一方面，由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。总之选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据.
3.1.2主变压器台数和型号
1．台数
变压器的台数应根据负荷的特点和经济运行进行选择，要由负荷大小，对供电的可靠性和电能质量的要求来决定，并兼顾节约电能、降低运行造价、维护设备等因素，确定变压器台数应综合考虑，进行认真的技术经济比较。
按负荷的等级和大小来说，对于带一、二级负荷的变电所，当一、二级负荷较多时，应选两台或两台以上变压器，如只有少量的一、二级负荷并能从相邻的
变电所取得低压备用电源，可以只采用一台变压器。
对于像辽南湖热力公司来说主要负荷是二、三类负荷 ，二级负荷主要是消防电梯、应急照明等负荷；而三级负荷主要是电力设备和普通照明，根据需要拟装设两台变压器。
2．型号
主变压器的型号选择主要考虑以下因素：1）. 变电所的所址选择；2）. 建筑物的防火等级；3）. 建筑物的使用功能；4）. 主要用电设备对供电的要求；5）. 当地供电部门对变电所的管理体制等。
设置在一类高、低压主体建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器；二类高、低压主体建筑也宜如此，否则应采取相应的防火措施。
主变压器安装在地下时，根据消防要求，不得选用可燃性油变压器，地下层一般比较潮湿，通风条件不好，也不宜选用空气绝缘的干式变压器，而宜采用环氧树脂浇注型或者六氟化硫型变压器，综合所述结合校的具体情况选型为SCB9-1000/10KV变压器。
3.1.3主变压器确定
位于南湖热力公司地下变电所的主变压器型号为环氧树脂浇注型，其技术参数如表2-1所示。
表3-1 SCB9-1000/10变压器技术参数
3.2干式变压器的结构
为了确保供电安全，迫切需要即可深入负荷中心又无燃烧危险的变压器，而当今，随着社会进步，干式变压器得到了广泛的应用，根据国家标准《干式变压器》定义，所谓干式变压器，就是指铁心和绕组不浸入液体中的变压器。
干式变压器的结构与油浸式变压器的差别不大，采用晶粒取向电工钢片，轭和柱采用45 全斜接缝，心柱用钢带或自干型绝缘粘带绑扎，也有用粘结剂将铁心胶合，铁心为防止因凝结而引起锈蚀，在铁心表面涂有耐热的防锈覆盖漆或树脂，容量较大时，铁芯中要有气道，气道尺寸为15-20mm ，而干式变压器的绕组材料是铜箔或铝箔，有时也采用铜线绕制，而低压线圈（1000V 及以下），用铜箔（或铝箔）与预浸环氧树脂的绝缘材料紧密绕制，采用缠绕玻璃纤维加强树脂包封，经过工艺处理后，使高低压线圈各自成为一个坚固的整体，不但具有很强的承受短路能力，而且经过冷热循环试验，证明了线圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。
由于干式变压器的适用材料不同，其绝缘等级也不同，绝缘材料等级与绝缘材料最高允许温度见表3-2。
表3-2 绝缘等级与最高允许温度
3.3干式变压器的特点
1. 占地面积小，不必单独建设变压器室，它可以和10kV 的高压柜，380/220V的低压配电柜装在一个室内。
2. 运行、维修量小。
3. 具有耐热、防尘、耐潮的特点，适合于安装负荷中心，对系统经济运行节电起到了一定作用。
4. 损耗小、噪声小。
5. 绝缘性好，局部放电量小，耐雷电冲击力强。
6. 机械强度高, 抗温度变化，抗短路能力强。
7. 价格昂贵。
8. 寿命期后，不易回收，污染环境。
3.4干式变压器的使用注意事项
1. 干式变压器选择不同的外壳，是由所处的环境和防护要求而定。
2. 干式变压器绕组的绝缘，很大程度影响变压器的安全和使用寿命。
3. 自然空气冷却和强迫空气冷却。
4．干式变压器的过载能力与环境温度、载前的负荷情况、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数有关。
第四章 短路计算
选择电气设备、整定继电保护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流的措施及分析电力系统是短路计算的最终目的。所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线）。
4.1短路概述
电力系统的状态有三种：正常运行状态、不正常运行状态、短路故障。在电气设计和运行中，不仅要考虑系统正常运行状态，而且要考虑它发生故障时的情况，最严重的故障是电路乃至系统发生短路。电力系统正常运行时，其相与相之
间，中性点接地系统的中性线与相线之间，都是通过负荷或阻抗连接的。
4.2造成短路原因
电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多是由于未及时发现和消除设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿；设备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和安全规程，造成误操作而引发短路。电力系统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。
4.3短路危害
1. 电力系统发生短路时，网络总阻抗减小很多，短路回路中的短路电流可能超过该回路的正常工作电流十几倍甚至几十倍，如6—10kV 的大容量装置，短路电流可达到几万甚至几十万安。
2. 选的各种电气设备应有足够的热稳定度。
3. 短路电流通过导体时，同时也使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变形，甚至损坏。因此，电气装置中所选的各种电气设备还应有足够的电动(机械) 稳定度。
4.短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济造成的损失也越大。
5.短路也同时引起系统网络电压降低．特别是靠近短路点处降低得更多，短路点的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额定值的80％左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电；当电压下降到30％一40％。并持续达1s 以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，
甚至造成人身伤亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以恢复。
由此可见。短路的后果是十分严重的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持续时间等因素有关。为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，除应努力设法消除可能引起短路的一切因素外，一旦发生短路，应尽快切除故障部分，使系统的电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，需要进行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。
4.4短路计算
根据实际情况及图纸的要求分析辽宁工学院综合楼变电所的设计，短路计算要恰到好处，确定短路点位高低压侧各一个，互相分析计算，如图4-1所示。
计算短路前给定电力系统馈线出口短路器2QF 为2N12-10I 型。计算方法采用比较简洁常用的标幺值计算。
确定基准值
取 S d =100MVA ，U d 1=U Nav 1=10. 5KV ，U d 2=U Nav 2=0. 4KV ，而
I d 1=S d /(U d 1) =100MVA /(3⨯10. 5) KV =5. 5KA
I d 2=S d /(U d 2) =100MVA /(3⨯0. 4) KV =144KA
计算短路回路中主要元件的电抗标幺值
电力系统
根据有关资料，I OC =31. 5KA ，则
S O C =3⋅U N I O C =⨯10⨯31. 5=550MVA
*X 1*=X SD =S D /S O C =100MVA /550MVA =0. 18
架空线路
由资料可知：X o =0. 4Ω/KM ，则
**2X 2=X WLD =X o L SD /U NAVI =(0. 4Ω/m ) ⨯5Km ⨯100MVA /(10. 5KV ) 2=1. 81
电力变压器
有资料得：U K %=5，则
***X 3=X 4=X Td =(U k %100) S D /S N =(5/100) 100MVA /1MVA =5
做出等值电路图并化简电路，求出k 3点及其k 4点短路回路阻抗标幺值，根据计算电路图及其回路中个主要元件的电抗标幺值做出等值电路图。
****X ∑=X =X +X (k -3) 512=0. 18+1. 81=1. 99
******X ∑(k -4) =X 6=X 1+X 2+X 3//X 4=0. 18+1. 81+5/2=4. 49
求出k 3点三相短路电流和短路容量
如图所示4-2 k 3点供电系统的等值电路图的短路回路。
图4-2 k 3点供电系统的等值电路图的短路回路
) *I k (3-3d =1/X ∑d =1/1. 99=0. 5 *
(3) *I k =I /X -3d 1∑d =5. 5KA /1. 99=2. 76KA
' ' (3) (3) (3) I k -3=I ∞=I k -3=2. 76KA
i sh =2. 57I ' ' =2. 57⨯2. 76KA =7. 09KA
I sh =1. 53I ' ' =1. 53⨯2. 76KA =4. 22KA
(3) *S k =S /X MVA /1. 99=50. 25MVA -3d ∑(k -3) =100
求出k 4点三相短路电流和短路容量
如图4-3 k 4点供电系统的等值电路图的短路回路
图4-3 k 4点供电系统的等值电路图的短路回路
(3) *I k KA /4. 49=32. 07KA -4=I d 2/X ∑d =144
I ' ' (3)
(k -4) (3) ) =I ∞=I k (3-4=32. 07KA
i sh =1. 81Z ' ' =1. 84⨯32. 07KA =59. 01KA
I sh =1. 09I ' ' =1. 09⨯32. 07KA =34. 96KA
(3) *S k MVA /0. 49=22. 27MVA -4=S d /X ∑(k -4) =100
在工程设计中，往往还要列短路计算表，如下图所示。
表4-1短路计算表
第五章 配电装置
配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，在电力系统中起着接受和分配电能的作用，它是电气主接线的连接方式，由开关电气、保护和测量电气、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。当系统中发生故障时能迅速切断故障部分，维持系统正常运行。
5.1对配电装置的基本要求
1． 保证运行可靠；
2． 便于操作、巡视和检修；
3． 保证工作人员的安全；
4． 力求提高经济性；
5． 具有扩建的可能；
5.2配电装置的类型
配电装置按电气设备装设的地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置；按其组装方式，又可分为装配式和成套式。在现场将电器组装而成的称为装配配
电装置；在制造厂按要求预先将开关电器、互感器等组成各种电器成套后运至现场安装使用的称为成套配电装置。
5.3配电装置的应用
在发电厂和变电站中，35kV 以下的配电装置多采用屋内配电装置，其中3-10kV 的大多采用成套配电装置；110kV 及以上的大多采用屋外配电装置；对于110-220kV 的配电装置有特殊要求时，如建于城市中心也可以采用屋内配电装置。
目前我国采用一般的屋内配电装置，3-35kV 的各种配电装置，在发电厂和变电所已经广泛使用，110-500kV 的全封闭组合电器以已经得到广泛使用。
5.4配电装置的设计步骤
1. 选择配电装置的型式。 选择时应考虑配电装置的电压等级、电气设备的型式、出线多少和方式有关的电抗器、地形、环境条件等因素；
2. 配电装置的形式确定，接着拟定配电装置图；
3. 按照所选电气设备的外形尺寸、运输方法、检修和巡视方便的安全等要求，遵照配电装置设计的有关规定。并考虑各种配电装置的典型设计和手册，设计绘制配电装置平面图和断面图。
南湖热力公司变电所为屋内配电装置；框如图5-1下所示：
乌市南湖热力公司创业计划书
第一章 设计的内容和要求
一、 变电站的建设规模
乌市南湖热力公司是一所市属企业单位，承担着为南湖附近地区各单位提供冬季供暖的主要任务。由于新疆处于中国的西北地区，冬季天气较为寒冷，热力公司能否正常工作，直接影响附近居民的正常生活，在这特殊的地理位置的新疆，热力公司的重要性是显而易见的。乌市南湖热力公司10kv 变电所的主要任务就是为供暖系统提供所需的电力供应。
热力公司是一个较为特殊的用电单位。在冬季：各用电负荷全部都需要正常工作；在夏季：只需要提供单位正常办公和职工的日常生活所需用电即可。由于其特殊性和重要性，建设一个能提供较高供电质量和灵活性的变电所为乌市南湖热力公司提供电力是非常必要的。
二、 设计依据
乌市南湖热力公司的用电负荷如下：
三、 供电协议
1) 在公司西北方8.2公里处有一区域变电站------三宫乡变电站，其电压为
110/38.5/11kV。允许用35kV 或10kV
两回路向公司供电；在公司正南方9公里处有35/11kV工厂变电站------红山变电站，可向公司提供10kV 备用电源，其最大容量不超过1500kV A 。
2) 两个区域降压变电站10kV 配出线路上都要求定时限过电流保护装置的整
定时间为3秒。
3) 电力局要求10kV 侧的功率因数值在0.9以上，0.38kV 侧的功率因数值在
0.85以上。
4) 供电系统短路技术数据：
①三宫乡区域降压变电所35kV 母线数据如下：
三宫乡区域降压变电所10kV 母线数据如下：
②红山区域降压变电所10千伏母线数据如下：
四、
本地区自然条件
1)
气象条件
1 最热月平均最高温度为35ºc 。
2 土壤中0.7~1米深处一年中最热月平均最高温度为20ºc 。 3 年雷暴日为30天。 4 主导风向夏季为南风。 2) 地质及水文条件
5 地表面较平坦，土壤主要成分为积土及砂质黏土，层厚为1.6~7米不等。 6 地下水位一般为0.7米。
第二章
2.1负荷概述
设南湖电力公司变电所提供可靠的电源，负荷的确定是为了正确、合理地选
择电气设备和线路，并为无功补偿提高功率因数提供依据，由此再合理选择变压器开关电器等元件。电力负荷及其大小是供电设备设计计算的根本依据，正确合理地进行负荷计算，对于投资的经济性，技术上的安全可靠性以及以后的经济运行和维护等关系重大，在本设计中采用需要系数法来确定计算负荷。
根据设计，两台主变压器分别供有不同的负荷，在此设计中忽略了部分负荷，根据工程技术的要求选取以下负荷：
2.2负荷计算
1#变压器负荷计算 住宅区部分
如上表可知：
P e =87+76+83+84=330
Kw P c =K x ⋅P e =0. 7⨯330=231Kw
Q c =P c ⋅tg Φ=231
⨯1. 45=334. 95K var S 22
c =P c +Q 2c =231+334. 952=406. 88KVA
I S c c =
3U =406. 88
=618. 19A r ⨯0. 38
水泵车间 P c =K x ⋅P e =0. 8⨯295=236
KW Q C =P C ⋅tg Φ=236⨯0. 64=151. 04K var S c =P 22c +Q c =2362+151. 042=280. 19KVA
S 116. 37
I c c =
U ==176. 80A r ⋅0. 38
办公楼 P c =K x ⋅P e =0. 7⨯142=99. 4KW
Q c =P c ⋅tg Φ=99. 4⨯0. 62=61. 63K var S c =P 2c +Q 2c =99. 42+61. 632=116. 96KVA
I S c c =
U =116. 96
=117. 70A r 0. 3
食堂 P c =K x ⋅P e =0. 8⨯154=123
. 2KW Q C =P c ⋅tg Φ=123. 2⨯0. 75=92. 4K var S 2c =P 2c +Q c =123. 22+92. 42=153. 84KVA
I c 153. 84
c =
S 3U =6581793
=233. 74A r 0. 仓库 P c =K x ⋅P e =0. 8⨯93=74. 4KW
Q c =P c ⋅tg Φ=74. 4⨯0. 62=46. 13K var S 2c =P c +Q 2c =74. 42+46. 132=87. 54KVA
I c =
S c U =87. 4
0. 3
=132. 8A r 2#变压器负荷计算
输煤带 P c =K x ⋅P e =0. 2⨯250=50KW
Q c =P c ⋅tg Φ=50⨯1. 7=85K var S 2c =P 2c +Q c =502+852=98. 6KVA
I c . 36
c =
S 3U =
17r
0. 6581793
=26. 38A
引风机 P c =K x ⋅P e =274⨯0. 6=164
. 4KW Q c =P c ⋅tg Φ=164. 4⨯0. 75=123. 3K var S 2c =P c +Q 2c =8. 42+6. 32=205. 5KVA
I S c c =
3U =205. 5
=312. 22A r 0. 出渣 P C =K x ⋅P e =0. 7⨯340=238
KW Q c =P c ⋅tg Φ=238⨯0. 75=178. 5K var S 2c =P c +Q 2c =2382+178. 52=297. 5KVA
I c =
S c 297. 5
3U ==452A r 0. 水处理 P e =95+95+84=274
KW P c =K x ⋅P e =274⨯0. 7=191. 8KW Q c =P c ⋅tg Φ=191. 8⨯0. 8=153. 44K var S c =P 2c +Q 2c =191. 82+153. 442=245. 62KVA
I c =
S c 3U =245. 62
0. =373. 18A r 变压器最后计算负荷
P c =0. 9⨯(231+236+99. 4+123
. 2+74. 4) =687. 6KW Q c =0. 95⨯(334. 95+151. 04+61. 63+92. 4+46. 13) =651. 84K var S 2c =P c +Q 2c =687. 62+651. 842=947. 46KVA
I S c c =
3U =947. 46
=1439. 52A r 0. 3
1#
2#变压器最后计算负荷
P . 4+238+191. 8) =579. 78KW c =0. 9⨯(50+164
Q c =0. 95⨯(85+123. 3+178. 5+153. 44) =513. 23K var S c =P c 2+Q c 2=579. 782+513. 232=774. 31KVA
I c =
S c 774. 3
==1176. 43A 3U r 0. 3
2.3无功功率补偿
所谓无功功率补偿是把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量在相互转化，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。
根据辽宁工学院综合楼的具体情况，及其无功补偿方法的技术、经济比较选用电力电容器补偿中的并联补偿方法。并联补偿时把电容器并接到被补偿设备的电路上，以提高功率因数，这种方法称为并联电容器补偿，这种方法适用于用电单位。
2.3.1并联电力电容器补偿
如图3-1所示为并联电力电容器补偿的原理图。由图可见电力电容器在图中所示位置进行无功补偿时，线路WL1输送无功功率仍为无功功率，即Q =Q L ，而变压器输送的无功功率则为Q =Q L -Q C ，线路WL1输送的无功功率则为的功率。 Q =Q L +Q T -Q C ，因此，电源只需向电力负荷提供S =P +J （Q L -Q C ）
图3-1 并联电力电容器补偿的原理图
通过以上可知并联电力电容器降低了通过输电线路及变压器的功率（或电流），同时也减少了对发电机无功功率的需求量。
2.3.2无功补偿容量的计算
根据设计要求与实际需要变电所的功率因数达到0.9，所以对无功进行补偿。 1#变压器的负荷补偿：
P c =687. 6KW Q c =651. 64var S c =947. 46KVA
功率因数：
Cos Φ1=
P ∑687. 6
==0. 73 S ∑947. 46
Cos Φ1=0. 736，现将其提高到0.90。
Q NC =P . 6⨯(0. 92-0. 48) =302. 55KVA ∑(tg Φ1-tg Φ2) =687
经过补偿后：
S NC =P c 2+(Q c -Q NC ) 2=687. 62+(651. 64-302. 55) 2=771. 2KVA
Cos Φ=
687. 6
=0. 90 771. 2
2#变压器的负荷补偿
P ∑=579. 78KW
Q c =513. 23K var S c =774. 31KVA
功率因数为：
Cos Φ1=
P c 579. 78==0. 75 S c 774. 31
Cos Φ1=0. 76现欲将提高到0.90。
Q NC =P . 78⨯(0. 88-0. 48) =231. 2KVA ∑⋅(tg Φ1-tg Φ2) =579
经过补偿后：
S NC =P c 2+(Q c -Q NC ) 2=579. 782+(513. 23-231. 2) 2=644. 74KVA
Cos Φ=
表2-1 南湖热力公司负荷一览表
579. 78
=0. 90
644. 74
第三章 主变压器选择
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，以相同的频率，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。
3.1变电所变压器容量、台数、型号选择
3.1.1变压器容量
变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量如选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。
变压器的最佳负载率在40%-70%之间，负载过高，损耗明显增加，另一方面，由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。总之选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据.
3.1.2主变压器台数和型号
1．台数
变压器的台数应根据负荷的特点和经济运行进行选择，要由负荷大小，对供电的可靠性和电能质量的要求来决定，并兼顾节约电能、降低运行造价、维护设备等因素，确定变压器台数应综合考虑，进行认真的技术经济比较。
按负荷的等级和大小来说，对于带一、二级负荷的变电所，当一、二级负荷较多时，应选两台或两台以上变压器，如只有少量的一、二级负荷并能从相邻的
变电所取得低压备用电源，可以只采用一台变压器。
对于像辽南湖热力公司来说主要负荷是二、三类负荷 ，二级负荷主要是消防电梯、应急照明等负荷；而三级负荷主要是电力设备和普通照明，根据需要拟装设两台变压器。
2．型号
主变压器的型号选择主要考虑以下因素：1）. 变电所的所址选择；2）. 建筑物的防火等级；3）. 建筑物的使用功能；4）. 主要用电设备对供电的要求；5）. 当地供电部门对变电所的管理体制等。
设置在一类高、低压主体建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器；二类高、低压主体建筑也宜如此，否则应采取相应的防火措施。
主变压器安装在地下时，根据消防要求，不得选用可燃性油变压器，地下层一般比较潮湿，通风条件不好，也不宜选用空气绝缘的干式变压器，而宜采用环氧树脂浇注型或者六氟化硫型变压器，综合所述结合校的具体情况选型为SCB9-1000/10KV变压器。
3.1.3主变压器确定
位于南湖热力公司地下变电所的主变压器型号为环氧树脂浇注型，其技术参数如表2-1所示。
表3-1 SCB9-1000/10变压器技术参数
3.2干式变压器的结构
为了确保供电安全，迫切需要即可深入负荷中心又无燃烧危险的变压器，而当今，随着社会进步，干式变压器得到了广泛的应用，根据国家标准《干式变压器》定义，所谓干式变压器，就是指铁心和绕组不浸入液体中的变压器。
干式变压器的结构与油浸式变压器的差别不大，采用晶粒取向电工钢片，轭和柱采用45 全斜接缝，心柱用钢带或自干型绝缘粘带绑扎，也有用粘结剂将铁心胶合，铁心为防止因凝结而引起锈蚀，在铁心表面涂有耐热的防锈覆盖漆或树脂，容量较大时，铁芯中要有气道，气道尺寸为15-20mm ，而干式变压器的绕组材料是铜箔或铝箔，有时也采用铜线绕制，而低压线圈（1000V 及以下），用铜箔（或铝箔）与预浸环氧树脂的绝缘材料紧密绕制，采用缠绕玻璃纤维加强树脂包封，经过工艺处理后，使高低压线圈各自成为一个坚固的整体，不但具有很强的承受短路能力，而且经过冷热循环试验，证明了线圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。
由于干式变压器的适用材料不同，其绝缘等级也不同，绝缘材料等级与绝缘材料最高允许温度见表3-2。
表3-2 绝缘等级与最高允许温度
3.3干式变压器的特点
1. 占地面积小，不必单独建设变压器室，它可以和10kV 的高压柜，380/220V的低压配电柜装在一个室内。
2. 运行、维修量小。
3. 具有耐热、防尘、耐潮的特点，适合于安装负荷中心，对系统经济运行节电起到了一定作用。
4. 损耗小、噪声小。
5. 绝缘性好，局部放电量小，耐雷电冲击力强。
6. 机械强度高, 抗温度变化，抗短路能力强。
7. 价格昂贵。
8. 寿命期后，不易回收，污染环境。
3.4干式变压器的使用注意事项
1. 干式变压器选择不同的外壳，是由所处的环境和防护要求而定。
2. 干式变压器绕组的绝缘，很大程度影响变压器的安全和使用寿命。
3. 自然空气冷却和强迫空气冷却。
4．干式变压器的过载能力与环境温度、载前的负荷情况、变压器的绝缘散热情况和发热时间常数有关。
第四章 短路计算
选择电气设备、整定继电保护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流的措施及分析电力系统是短路计算的最终目的。所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线）。
4.1短路概述
电力系统的状态有三种：正常运行状态、不正常运行状态、短路故障。在电气设计和运行中，不仅要考虑系统正常运行状态，而且要考虑它发生故障时的情况，最严重的故障是电路乃至系统发生短路。电力系统正常运行时，其相与相之
间，中性点接地系统的中性线与相线之间，都是通过负荷或阻抗连接的。
4.2造成短路原因
电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多是由于未及时发现和消除设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿；设备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和安全规程，造成误操作而引发短路。电力系统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。
4.3短路危害
1. 电力系统发生短路时，网络总阻抗减小很多，短路回路中的短路电流可能超过该回路的正常工作电流十几倍甚至几十倍，如6—10kV 的大容量装置，短路电流可达到几万甚至几十万安。
2. 选的各种电气设备应有足够的热稳定度。
3. 短路电流通过导体时，同时也使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变形，甚至损坏。因此，电气装置中所选的各种电气设备还应有足够的电动(机械) 稳定度。
4.短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济造成的损失也越大。
5.短路也同时引起系统网络电压降低．特别是靠近短路点处降低得更多，短路点的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额定值的80％左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电；当电压下降到30％一40％。并持续达1s 以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，
甚至造成人身伤亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以恢复。
由此可见。短路的后果是十分严重的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持续时间等因素有关。为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，除应努力设法消除可能引起短路的一切因素外，一旦发生短路，应尽快切除故障部分，使系统的电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，需要进行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。
4.4短路计算
根据实际情况及图纸的要求分析辽宁工学院综合楼变电所的设计，短路计算要恰到好处，确定短路点位高低压侧各一个，互相分析计算，如图4-1所示。
计算短路前给定电力系统馈线出口短路器2QF 为2N12-10I 型。计算方法采用比较简洁常用的标幺值计算。
确定基准值
取 S d =100MVA ，U d 1=U Nav 1=10. 5KV ，U d 2=U Nav 2=0. 4KV ，而
I d 1=S d /(U d 1) =100MVA /(3⨯10. 5) KV =5. 5KA
I d 2=S d /(U d 2) =100MVA /(3⨯0. 4) KV =144KA
计算短路回路中主要元件的电抗标幺值
电力系统
根据有关资料，I OC =31. 5KA ，则
S O C =3⋅U N I O C =⨯10⨯31. 5=550MVA
*X 1*=X SD =S D /S O C =100MVA /550MVA =0. 18
架空线路
由资料可知：X o =0. 4Ω/KM ，则
**2X 2=X WLD =X o L SD /U NAVI =(0. 4Ω/m ) ⨯5Km ⨯100MVA /(10. 5KV ) 2=1. 81
电力变压器
有资料得：U K %=5，则
***X 3=X 4=X Td =(U k %100) S D /S N =(5/100) 100MVA /1MVA =5
做出等值电路图并化简电路，求出k 3点及其k 4点短路回路阻抗标幺值，根据计算电路图及其回路中个主要元件的电抗标幺值做出等值电路图。
****X ∑=X =X +X (k -3) 512=0. 18+1. 81=1. 99
******X ∑(k -4) =X 6=X 1+X 2+X 3//X 4=0. 18+1. 81+5/2=4. 49
求出k 3点三相短路电流和短路容量
如图所示4-2 k 3点供电系统的等值电路图的短路回路。
图4-2 k 3点供电系统的等值电路图的短路回路
) *I k (3-3d =1/X ∑d =1/1. 99=0. 5 *
(3) *I k =I /X -3d 1∑d =5. 5KA /1. 99=2. 76KA
' ' (3) (3) (3) I k -3=I ∞=I k -3=2. 76KA
i sh =2. 57I ' ' =2. 57⨯2. 76KA =7. 09KA
I sh =1. 53I ' ' =1. 53⨯2. 76KA =4. 22KA
(3) *S k =S /X MVA /1. 99=50. 25MVA -3d ∑(k -3) =100
求出k 4点三相短路电流和短路容量
如图4-3 k 4点供电系统的等值电路图的短路回路
图4-3 k 4点供电系统的等值电路图的短路回路
(3) *I k KA /4. 49=32. 07KA -4=I d 2/X ∑d =144
I ' ' (3)
(k -4) (3) ) =I ∞=I k (3-4=32. 07KA
i sh =1. 81Z ' ' =1. 84⨯32. 07KA =59. 01KA
I sh =1. 09I ' ' =1. 09⨯32. 07KA =34. 96KA
(3) *S k MVA /0. 49=22. 27MVA -4=S d /X ∑(k -4) =100
在工程设计中，往往还要列短路计算表，如下图所示。
表4-1短路计算表
第五章 配电装置
配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，在电力系统中起着接受和分配电能的作用，它是电气主接线的连接方式，由开关电气、保护和测量电气、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。当系统中发生故障时能迅速切断故障部分，维持系统正常运行。
5.1对配电装置的基本要求
1． 保证运行可靠；
2． 便于操作、巡视和检修；
3． 保证工作人员的安全；
4． 力求提高经济性；
5． 具有扩建的可能；
5.2配电装置的类型
配电装置按电气设备装设的地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置；按其组装方式，又可分为装配式和成套式。在现场将电器组装而成的称为装配配
电装置；在制造厂按要求预先将开关电器、互感器等组成各种电器成套后运至现场安装使用的称为成套配电装置。
5.3配电装置的应用
在发电厂和变电站中，35kV 以下的配电装置多采用屋内配电装置，其中3-10kV 的大多采用成套配电装置；110kV 及以上的大多采用屋外配电装置；对于110-220kV 的配电装置有特殊要求时，如建于城市中心也可以采用屋内配电装置。
目前我国采用一般的屋内配电装置，3-35kV 的各种配电装置，在发电厂和变电所已经广泛使用，110-500kV 的全封闭组合电器以已经得到广泛使用。
5.4配电装置的设计步骤
1. 选择配电装置的型式。 选择时应考虑配电装置的电压等级、电气设备的型式、出线多少和方式有关的电抗器、地形、环境条件等因素；
2. 配电装置的形式确定，接着拟定配电装置图；
3. 按照所选电气设备的外形尺寸、运输方法、检修和巡视方便的安全等要求，遵照配电装置设计的有关规定。并考虑各种配电装置的典型设计和手册，设计绘制配电装置平面图和断面图。
南湖热力公司变电所为屋内配电装置；框如图5-1下所示：