220kv變電站設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛，電力系統(tǒng)的發(fā)展和負(fù)荷的增長(zhǎng)，電力網(wǎng)容量的增大，電壓等級(jí)和綜合自動(dòng)化水平也不斷提高，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，新技術(shù)、新電力設(shè)備日新月異，該地原有變電所設(shè)備陳舊，占地較大，自動(dòng)化程度不高，為滿足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活的需要，電網(wǎng)正在進(jìn)行大規(guī)模的改造，對(duì)變電所的設(shè)計(jì)提出了更高、更新的要求。建設(shè)新的變電所，采用先進(jìn)的設(shè)

2、備，使其與世界先進(jìn)變電所接軌，這對(duì)提高電力網(wǎng)的供電可靠性，降低線路損耗，改善電能質(zhì)量，增加電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有很大的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p><b>　　1、緒論</b></p><p>　　由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力網(wǎng)容量的增大，電壓等級(jí)的提高，綜合自動(dòng)化水平的需求，使變電所設(shè)計(jì)問(wèn)題變得越來(lái)越復(fù)雜。除了常規(guī)變電所之外，還出現(xiàn)了微機(jī)變電所、綜合自動(dòng)化變電

3、所和無(wú)人值班變電所等。目前，隨著我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改革工作的開展，對(duì)變電所設(shè)計(jì)也提出了更高、更新的要求。</p><p>　　1.1 我國(guó)變電所發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　變電技術(shù)的發(fā)展與電網(wǎng)的發(fā)展和設(shè)備的制造水平密切相關(guān)。近年來(lái)，為了滿足經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)對(duì)電力的需求，我國(guó)電力工業(yè)也在高速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。目前我國(guó)建成的500kV變電所有近200座，220kV變電所有幾千座；500kV

4、電網(wǎng)已成為主要的輸電網(wǎng)絡(luò)，大經(jīng)濟(jì)區(qū)之間實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，最終將實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。電氣設(shè)備的制造水平也在不斷提高，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量都有了較大的改進(jìn)。除空氣絕緣的高壓電氣設(shè)備外，GIS、組合化、智能化、數(shù)字化的高壓配電裝置也有了新的發(fā)展；計(jì)算機(jī)監(jiān)控微機(jī)保護(hù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)中全面推廣采用；代表現(xiàn)代輸變電技術(shù)最高水平的750kV直流輸電，500kV交流可控串聯(lián)補(bǔ)償也已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)行。我國(guó)電網(wǎng)供電的可靠性近年來(lái)也有了較大的提高，在發(fā)達(dá)國(guó)家連續(xù)發(fā)生嚴(yán)重的電網(wǎng)事

5、故的同時(shí)，我國(guó)電網(wǎng)的運(yùn)行比較穩(wěn)定，保證了經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。</p><p>　　1.2 變電所未來(lái)發(fā)展需要解決的問(wèn)題</p><p>　　在未來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，變電技術(shù)還將有新的發(fā)展，同時(shí)也給電力工程技術(shù)人員提出了一些需要解決的問(wèn)題，例如：高壓、大容量變電所深入負(fù)荷中心進(jìn)入市區(qū)所帶來(lái)的如何減少變電所占地問(wèn)題、環(huán)境兼容問(wèn)題；電網(wǎng)聯(lián)系越來(lái)越緊密，如何解決在事故時(shí)快速切除隔離故障點(diǎn)，保證電力系統(tǒng)

6、安全穩(wěn)定問(wèn)題；系統(tǒng)短路電流水平不斷提高，如何限制短路電流問(wèn)題；在保證供電可靠性的前提下，如何恰當(dāng)?shù)倪x擇主接線和電氣設(shè)備、降低工程造價(jià)問(wèn)題等。</p><p>　　1.3 地區(qū)變電所的未來(lái)發(fā)展</p><p>　　變電所實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班是一項(xiàng)涉及面廣、技術(shù)含量高、要求技術(shù)和管理工作相互配套的系統(tǒng)工程。它包括：電網(wǎng)一、二次部分、變電所裝備水平、通信通道建設(shè)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的建立以及無(wú)人值班變電所的

7、運(yùn)行管理工作等。所以要實(shí)現(xiàn)變電所的無(wú)人值班，必須滿足一定的條件，主要有以下幾個(gè)方面：</p><p>　?、?變電所的基礎(chǔ)設(shè)施要符合要求。如：主接線力求簡(jiǎn)單，運(yùn)行方式改變易實(shí)現(xiàn)，變壓器要具有調(diào)壓能力（可以是有載調(diào)壓變壓器或由調(diào)壓器與無(wú)載調(diào)壓變壓器相配合來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓），主開斷設(shè)備要具有較高的健康水平，操作機(jī)構(gòu)要能滿足遠(yuǎn)方拉合要求等。另外，所內(nèi)還要具備一定的基礎(chǔ)自動(dòng)化水平，用以完成對(duì)一些輔助性設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制（如主變風(fēng)扇的

8、開停、電容器的投切等），以減輕調(diào)度端的工作量。</p><p>　?、?調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在達(dá)到部頒發(fā)的《縣級(jí)電網(wǎng)電力調(diào)度自動(dòng)化規(guī)范》中所要求的功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)擴(kuò)展“遙控”、“遙調(diào)”，實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，達(dá)到實(shí)用化要求。同時(shí)還要滿足RTU功能先進(jìn)、通道暢通可靠等條件。</p><p>　?、?企業(yè)要有一支高素質(zhì)的人才隊(duì)伍。這既是變電所實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班建設(shè)的需要，更是變電所無(wú)人值班建成后運(yùn)行和管理的

9、需要，也是變電所能否真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人化運(yùn)行，發(fā)揮出應(yīng)有效益的要求。</p><p>　?、?對(duì)企業(yè)必須產(chǎn)生明顯的效益。因?yàn)樽冸娝獙?shí)現(xiàn)無(wú)人值班，無(wú)論是設(shè)備升級(jí)，還是上自動(dòng)化系統(tǒng)，需要有大量的資金投入。對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，要搞無(wú)人值班變電所，首先要作好投入產(chǎn)出評(píng)價(jià)。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)運(yùn)行的無(wú)人值班變電所低于3～4座時(shí)，總體經(jīng)濟(jì)效益是不明顯的。這主要是因?yàn)橐环矫婵h調(diào)自動(dòng)化功能由于覆蓋率低而得不到充分發(fā)揮；另一方面企業(yè)又要為無(wú)人值班變電

10、所的運(yùn)行、操作和管理工作配備一支隊(duì)伍，而從變電所減下來(lái)的人員由于數(shù)量少，達(dá)不到減人增效的目的。所以說(shuō)，要搞無(wú)人值班變電所，就必須要形成規(guī)模。實(shí)踐證明：一個(gè)縣級(jí)供電部門，在無(wú)人值班變電所數(shù)量達(dá)到50%以上時(shí)，才可能受到良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的幾點(diǎn)意見：</p><p>　?、?堅(jiān)持積極穩(wěn)妥的建設(shè)原則，要統(tǒng)籌規(guī)劃，作好可行性論證，因地制宜，量力而行，以點(diǎn)帶面，逐步展

11、開。目前國(guó)家在無(wú)人值班變電所設(shè)計(jì)、建設(shè)到管理等方面還沒(méi)有制定出一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)導(dǎo)則或運(yùn)行管理辦法，各供電部門只能邊干，邊摸索，邊總結(jié)，為國(guó)家形成相應(yīng)的文件提供參考依據(jù)。</p><p>　　⑵ 要防止“為無(wú)人而無(wú)人”的觀念。在縣級(jí)電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)時(shí)，建議在非樞紐所和用戶所可先行實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，而對(duì)電網(wǎng)影響大的樞紐所可考慮上綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。</p><p>　?、?要堅(jiān)持新建與改造并重的原則。對(duì)于

12、新建變電所，有條件、有實(shí)力的縣局可以按照原電力部提出的小型化遠(yuǎn)景模式方案，一次到位實(shí)現(xiàn)變電所無(wú)人值班；對(duì)于條件尚不成熟的縣局，可通過(guò)對(duì)變電所進(jìn)行改造這條途徑，先從設(shè)備改造入手，提高基礎(chǔ)自動(dòng)化水平，分步驟實(shí)施，最終達(dá)到無(wú)人值班的要求。</p><p><b>　　2、電氣主接線</b></p><p>　　2.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求</p><

13、;p>　　變電所電氣主接線是指變電所的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電所的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個(gè)重要組成部分。主接線的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。</p><p>　　2.1.1 主接線的設(shè)計(jì)原則</p><p>　?、?考慮變電所在電力系統(tǒng)中

14、的地位和作用。變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用事決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、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?cè)陔娏ο到y(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。</p><p>　?、?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)荷的大小和分布，負(fù)荷增長(zhǎng)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

15、方式，來(lái)確定主接線的形式以及所連接電源和出線回?cái)?shù)。</p><p>　　⑶ 考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響。對(duì)一級(jí)負(fù)荷，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)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，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)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。</p><p>　?、?考慮主變壓器臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響。變電所主變的

16、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。</p><p>　　⑸ 考慮備用容量的有無(wú)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)荷突增、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(wú)而有所不

17、同，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。</p><p>　　2.1.2 主接線設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　根據(jù)我國(guó)原能源部關(guān)于《220～500kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2—88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備

18、特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求。</p><p>　　主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。</p><p><b>　　可靠性</b></p><p>　　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(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，

19、對(duì)以往所采用的主接線經(jīng)過(guò)優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。因此，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。一種主接線可靠性的標(biāo)志：①斷路器檢修時(shí)是否影響供電；②線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電；③變電所全部停電的可能性。</

20、p><p><b>　　⑵ 靈活性</b></p><p>　　主接線的靈活性有以下幾方面要求：</p><p>　?、?調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；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。</p><p>　?、?檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)

21、設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不致影響對(duì)用戶的供電。</p><p>　?、?擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^(guò)渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無(wú)論一次和二次設(shè)備改造量最小。</p><p><b>　?、?經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。</p><p>　　2.2 主接線方案比較及確定&l

22、t;/p><p>　　根據(jù)對(duì)原始資料的分析，現(xiàn)將各電壓等級(jí)可能采用的較佳方案列出。進(jìn)而，以優(yōu)化組合的方式，組成最佳可比方案。</p><p>　　表2.1 方案擬定表</p><p>　　2.2.1 220kV和110kV主接線方案確定</p><p><b>　?、?方案Ⅰ：</b></p><p>

23、;　　圖2.1 雙母線接線</p><p>　?、倬€路故障斷路器拒動(dòng)或母線故障只停一條母線及所連接的元件，將非永久性故障元件切換到無(wú)故障母線，可迅速恢復(fù)供電。</p><p>　　②檢修任一元件的母線隔離開關(guān)，只停該元件和一條母線，其他元件切換到另一母線，不影響其他元件供電。</p><p>　?、劭稍谌魏卧煌ｋ姷那闆r下輪流檢修母線，只需將要檢修的母線上的全部元

24、件切換到另一母線即可。</p><p>　?、軘嗦菲鳈z修可加臨時(shí)跨條，將被檢修斷路器旁路，用母聯(lián)斷路器代替被檢修斷路器，減少停電時(shí)間。</p><p>　?、葸\(yùn)行和調(diào)度靈活，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要，各元件可靈活地連接到任一母線上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理接線。</p><p>　?、迶U(kuò)建方便，一般情況下，雙母線接線配電裝置在一期工程中就將母線構(gòu)架一次建成，近期擴(kuò)建間隔的母線也安裝

25、好，在擴(kuò)建新元件施工時(shí)，對(duì)原有元件沒(méi)有影響。</p><p><b>　?、?方案Ⅱ：</b></p><p>　　圖2.2 雙母帶旁路接線</p><p>　　加旁路母線雖然解決了斷路器和保護(hù)裝置檢修不停電的問(wèn)題，但是旁路母線也帶來(lái)了如下的負(fù)面影響：</p><p>　?、?旁路母線、旁路斷路器及在各回路的旁路隔離開關(guān)

26、，增加了配電裝置的設(shè)備，增加了土地，也增加了工程投資。</p><p>　?、?旁路斷路器代替各回路斷路器的倒閘操作復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤操作，釀成事故。</p><p>　?、?保護(hù)及二次回路接線復(fù)雜。</p><p>　　④ 用旁路代替各回路斷路器的倒閘操作，需要人來(lái)完成，因此帶旁路母線的接線不利于實(shí)現(xiàn)變電所的無(wú)人值班。</p><p>　　近

27、年來(lái)，系統(tǒng)地發(fā)展，系統(tǒng)接線可靠性的提高，新技術(shù)、新設(shè)備的采用，使得采用旁路母線的環(huán)境發(fā)生了較大的變化，主要有以下幾個(gè)方面：</p><p>　?、?由于設(shè)備制造水平的提高，高質(zhì)量的斷路器不斷出現(xiàn)，例如現(xiàn)在廣泛采用的SF6斷路器、真空斷路器，運(yùn)行可靠性大幅度提高。連續(xù)不檢修運(yùn)行的時(shí)間不斷增長(zhǎng)，SF6斷路器制造廠可保證20年不檢修。即使有時(shí)因操作機(jī)構(gòu)故障需要停電檢修，檢修的時(shí)間也很短。近年來(lái)彈簧機(jī)構(gòu)、液壓彈簧機(jī)構(gòu)等高

28、可靠性的斷路器操作機(jī)構(gòu)也不斷涌現(xiàn)。因此，斷路器本身需要檢修的幾率不斷減少，而每次檢修的時(shí)間又非常短，旁路母線使用的幾率也在逐年下降。</p><p>　?、?由于繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化，維護(hù)工作大量減少，需要停電維護(hù)的幾率很小。特別是雙重化配置的保護(hù)，可以一套保護(hù)運(yùn)行，另一套保護(hù)停用更換插件，不需要旁路保護(hù)代替。</p><p>　?、?220kV及以下新設(shè)計(jì)的變電站，一般都按無(wú)人值班方式設(shè)

29、計(jì)。旁路母線給無(wú)人值班帶來(lái)不便。</p><p>　　鑒于上述情況，旁路母線的作用已經(jīng)逐年漸弱了。作為電氣主接線的一個(gè)重要方案帶旁路母線的接線已經(jīng)完成了它的歷史作用，現(xiàn)在已經(jīng)成為了一種過(guò)時(shí)的接線方式。新建工程基本上不再采用帶旁路母線的接線方式。故而220kV和110kV主接線均采用方案Ⅰ雙母線接線。</p><p>　　2.2.2 10kV主接線方案確定</p><p&

30、gt;　　⑴ 方案Ⅰ單母線接線如圖2.3。</p><p>　　圖2.3 單母線接線</p><p>　?、?方案Ⅱ單母線分段接線如圖2.4。</p><p>　　圖2.4 單母線分段接線</p><p>　?、?10kV主接線兩種接線方式比較見表2.2</p><p>　　表2.2 10kV主接線方案比較表</

31、p><p>　　通過(guò)對(duì)兩種方案的綜合分析，方案Ⅱ在可靠性及靈活性方面占優(yōu)勢(shì)，方案Ⅰ在經(jīng)濟(jì)性方面稍占優(yōu)勢(shì)。由于考慮到該電廠需要的可靠性，方案Ⅱ可以滿足其供電需要，故最終方案選用方案Ⅱ單母線分段接線。</p><p>　　2.2.2 所用電主接線方案確定</p><p>　　所用低壓母線主要為所用電提供電源，其接線方式為單母分段接線，如圖2.5所示。</p>

32、<p>　　圖2.5 所用電接線方式</p><p>　　2.3 中性點(diǎn)運(yùn)行方式</p><p>　　2.3.1 中性點(diǎn)非直接接地</p><p><b>　?、?中性點(diǎn)不接地</b></p><p>　　中性點(diǎn)不接地方式最簡(jiǎn)單，單相接地時(shí)允許帶故障運(yùn)行兩小時(shí)，供電連續(xù)性好，接地電流僅為線路及設(shè)備的電容電流。但

33、由于過(guò)電壓水平高，要求有較高的絕緣水平，不宜用于110kV及以上電網(wǎng)。在6-63kV電網(wǎng)中，則采用中性點(diǎn)不接地方式，但電容電流不能超過(guò)允許值，否則接地電弧不易自熄，易產(chǎn)生較高弧光間歇接地過(guò)電壓，波及整個(gè)電網(wǎng)。</p><p>　?、?中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地</p><p>　　當(dāng)接地電容電流超過(guò)允許值時(shí)，可采用消弧線圈補(bǔ)償電容電流，保證接地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇接地過(guò)電壓。</p

34、><p>　?、?中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地</p><p>　　當(dāng)接地電容電流超過(guò)允許值時(shí)，也可采用中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地方式。一般用于大型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)。</p><p>　　2.3.2 中性點(diǎn)直接接地</p><p>　　直接接地方式的單相短路電流很大，線路或設(shè)備須立即切除，增加了斷路器</p><p>　　負(fù)擔(dān)，降低供電連續(xù)性。

35、但由于過(guò)電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設(shè)備造價(jià)，特別是在高壓，超高壓電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。所以適用于110kV及以上電網(wǎng)中。此外，在雷電活動(dòng)較強(qiáng)的山岳丘陵地區(qū)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的110kV電網(wǎng)，如采用直接接地方式不能滿足安全供電要求和對(duì)聯(lián)網(wǎng)影響不大時(shí)，可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。</p><p>　　2.3.3 各級(jí)電壓中性點(diǎn)運(yùn)行方式</p><p>　?、?220kV及110kV均采用中性點(diǎn)

36、直接接地。</p><p>　?、?10kV采用中性點(diǎn)不接地。</p><p>　　3、變電所變壓器的選擇</p><p>　　3.1 主變壓器的選擇</p><p>　　3.1.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定</p><p>　　為保證供電的可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，但一般不超

37、過(guò)兩臺(tái)變壓器。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。</p><p>　　對(duì)于大型超高壓樞紐變電所，裝設(shè)兩臺(tái)大型變壓器，當(dāng)一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，要切斷大量負(fù)荷是很困難的。因此，對(duì)大型樞紐變電所，根據(jù)工程具體情況，應(yīng)該安裝2～4臺(tái)主變壓器。這種裝設(shè)方法可以提高變電所的供電可靠性，變壓器的單臺(tái)容量以及安裝的總?cè)萘拷钥捎兴?jié)約，且可根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際增長(zhǎng)的進(jìn)程，分期逐臺(tái)裝設(shè)變壓器，而不致積壓

38、資金。</p><p>　　當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺(tái)及以上的主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量至少能保證所供的一級(jí)負(fù)荷或變電所全部負(fù)荷的60%～80%。通常一次變電所采用80%，二次變電所采用60%。</p><p>　　3.1.2 主變壓器型式的選用</p><p>　　⑴ 變電所的主變壓器一般采用三相變壓器，如因制造和運(yùn)輸條件限制，在220kV

39、的樞紐變電所中，一般采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓器時(shí)，應(yīng)考慮裝設(shè)備用相。當(dāng)主變壓器超過(guò)一組，且各組容量滿足全所負(fù)荷的75%要求時(shí)，可不裝設(shè)備用相。</p><p>　?、?變電所中的主變壓器在系統(tǒng)有調(diào)壓要求時(shí)，一般采用有載調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)荷調(diào)壓，有利于變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，在新設(shè)計(jì)的變電所中，大都采用這種型式的變壓器。</p><p>　　⑶ 與兩個(gè)中性點(diǎn)直接接

40、地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負(fù)荷較大或高中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。</p><p>　?、?三繞組變壓器的選擇</p><p>　　具有三種電壓的變電所，例如220、110、35/10kV，一般采用三繞組變壓器。關(guān)于三繞組主變壓器的阻抗和分接頭的選擇，現(xiàn)說(shuō)明如下：</p><p>　　1）三繞組變壓器的最大阻抗放在高、中側(cè)還是高、低

41、側(cè)以及中低側(cè)，其短路容量對(duì)高壓系統(tǒng)穩(wěn)定、繼電保護(hù)、供電的電壓水平以及電壓的調(diào)整都有很大的影響，必須全面綜合的考慮這些因素。</p><p>　　2）三繞組變壓器在制造上有兩種基本組合方式：</p><p>　?、偕龎航Y(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)繞組的排列為鐵芯—中壓—低壓—高壓繞組，故高、中壓間阻抗最大。</p><p>　?、诮祲航Y(jié)構(gòu)。其繞組排列為鐵芯—低壓—中壓—高壓繞組，故

42、高、中壓間阻抗最大。</p><p>　　3）雙繞組和三繞組變壓器的變比和分接頭可按制造標(biāo)準(zhǔn)選擇，即變壓器低壓側(cè)的線間電壓為受電設(shè)備額定電壓的105%，高、中壓側(cè)則為110%，并帶有±2×2.5%的分接頭。若正常運(yùn)行時(shí)，高、低壓同時(shí)向中壓供電，則高壓繞組的端電壓應(yīng)為受電設(shè)備額定電壓的100%，分接頭可根據(jù)要求選用±2×2.5%、-1×2.5%、-3×2.

43、5%或-4×2.5%。</p><p>　　3.1.3 主變壓器容量的選擇</p><p>　　⑴ 為了正確的選出變壓器額定容量，要繪制變電所的年及日負(fù)荷曲線，并從該曲線得出變電所的年及日最高負(fù)荷和平均負(fù)荷。</p><p>　　⑵ 主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇，因此，為了確定合理的變壓器容量，必須盡可能把5～10年負(fù)荷發(fā)展規(guī)劃

44、做得正確，這是最根本</p><p>　?、?變壓器的最大負(fù)荷按下式確定為</p><p><b>　　PM≥K0∑P</b></p><p>　　式中PM——變電所最大負(fù)荷；</p><p>　　K0——負(fù)荷同時(shí)系數(shù)；</p><p>　　∑P——按負(fù)荷等級(jí)統(tǒng)計(jì)的綜合用電負(fù)荷。</p>

45、;<p>　?、?如果變壓器容量按條件Se≥∑PM選出，那么，當(dāng)曲線的尖峰負(fù)荷只占很短時(shí)間（0.5～1h）時(shí)，則變壓器長(zhǎng)時(shí)間工作在欠載狀態(tài)下，從而增大了變壓器的安裝容量。在多數(shù)情況下，把變壓器的額定容量選擇到接近于較長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間的最大負(fù)荷較為有利，同時(shí)考慮充分利用變壓器在正常情況下的過(guò)負(fù)荷能力。變壓器的過(guò)負(fù)荷能力，取決于晝夜負(fù)荷曲線的負(fù)荷系數(shù)，以及晝夜和年溫度變化特點(diǎn)，并取決于變壓器的冷卻方式。</p><

46、;p>　?、?從年度損失和投資方面來(lái)講，變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)數(shù)越大則越經(jīng)濟(jì)。原蘇聯(lián)在選擇單臺(tái)變電所的額定容量時(shí)，計(jì)及變壓器允許的經(jīng)常性過(guò)負(fù)荷。根據(jù)對(duì)多數(shù)終端，分支和企業(yè)變電所的統(tǒng)計(jì)，表明變壓器容量Se=（0.75～0.8）PM選擇較為合理。此時(shí)，以變壓器的正常過(guò)負(fù)荷能力來(lái)承擔(dān)變壓器所遭受的短時(shí)高峰負(fù)荷（連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不宜超過(guò)1h），過(guò)負(fù)荷以不縮短變壓器的壽命為限。因?yàn)樽儔浩鳛榫哂懈呖煽啃院偷褪鹿实脑?，可允許在網(wǎng)絡(luò)故障狀態(tài)下有較大的

47、過(guò)負(fù)荷，其壽命并不怎么縮短。</p><p>　?、?對(duì)兩臺(tái)變壓器的變電所，變壓器的額定容量可按下式確定為</p><p><b>　　Se=0.8PM</b></p><p>　　即按80%的全部負(fù)荷選擇，因此變電所的總安裝容量為</p><p>　　∑Se=2×0.8 PM=1.6PM</p>

48、<p>　　當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)80%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過(guò)負(fù)荷能力為40%，則可保證98%負(fù)荷供電。若取Se=0.6PM，則當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)60%的負(fù)荷供電，考慮變壓器的過(guò)負(fù)荷能力為40%，則可保證84%負(fù)荷的供電。由于一般變電所中，大約有25%的非重要負(fù)荷，在事故狀態(tài)下可以切除，因此，采用Se=0.6PM，對(duì)變電所保證重要負(fù)荷來(lái)說(shuō)明是可行的。</p><p>　?、?提

49、高供電可靠性，在1989年我國(guó)原能源部所頒發(fā)的SDJ2—88標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變?nèi)萘繎?yīng)保證該所全部負(fù)荷的80%，這樣，再將變壓器的過(guò)負(fù)荷能力考慮進(jìn)去，大致可以滿足全部負(fù)荷的需要。</p><p>　　3.1.4 主變壓器容量的計(jì)算</p><p>　　110kV和10kV負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)都為0.9；110kV與10kV負(fù)荷同時(shí)系數(shù)為0.9，故有：</p>&l

50、t;p>　　110KV電壓等級(jí)側(cè)全部負(fù)荷：</p><p>　　Smax =（ΣPmax/COSθ）× 0.9=[（40 + 27 + 23 + 14）/0.9 + 38/0.85 ]×0.9</p><p>　　= 160.262 ×0.9=144.236 MV·A</p><p>　　10KV電壓等級(jí)側(cè)全部負(fù)荷：&l

51、t;/p><p>　　Smax =（ΣPmax /COSθ）× 0.9=[（3 + 3 + 2.5 + 3 + 2.5 + 5 + 2.5）/0.85 +（3 + 3 + 3 + 3）/0.9]×0.9 = （25.294 + 13.333）×0.9 =38.627×0.9</p><p>　　=34.764 MV·A</p>&

52、lt;p>　　110kV和10kV的總共負(fù)荷為:</p><p>　　S=(144.236+34.764)×0.9=161.1 MV·A</p><p>　　考慮負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，主變壓器承擔(dān)總負(fù)荷：</p><p>　　SΣ= （144.236+34.764）×0.9 + 0.11195 =161.21 MV·A</

53、p><p>　　一臺(tái)主變停運(yùn)（檢修）時(shí)，主變要滿足的容量： </p><p>　　S =SΣ=161.21×0.8=128.968 MV·A</p><p>　　最大方式下運(yùn)行且留裕10%后的容量：</p><p>　　S =（SΣ /2）×（1+10%）=（161.21/2）×110%=86.67 MV

54、·A</p><p>　　經(jīng)過(guò)計(jì)算和分析可確定主變壓器的容量要為最接近130 MV·A，即選 SFPS7-150000/220TH型變壓器。</p><p>　　3.2 所用變壓器的選擇 </p><p>　　3.2.1 所用變壓器主要參數(shù)選擇</p><p>　?、?繞組接線。常用的繞組接線有Yyn和Dyn接線兩種。Yy

55、n接線在低壓側(cè)單相接地時(shí)，因變壓器零序阻抗大，而高壓側(cè)零序電流小，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)。Dyn接線變壓器，因三角形繞組有零序電流通路，零序阻抗較小，與正序阻抗接近。低壓側(cè)單相接線短路時(shí)，高壓側(cè)也有短路電流（正序、負(fù)序），容易實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)。三角形繞組也是三倍次諧波電路的通路，有利于改善負(fù)荷側(cè)電壓波形畸變。低壓側(cè)中性點(diǎn)浮動(dòng)位移也小，低壓側(cè)電壓也比較穩(wěn)定。因此，無(wú)特殊要求的情況下，所用變壓器應(yīng)優(yōu)先選用Dyn接線變壓器。</p>

56、<p>　?、?變壓器阻抗的選擇。所用變壓器的阻抗的大小直接影響低壓側(cè)短路電流的大小，母線電壓波動(dòng)和電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。220～500kV變電所，380/220V系統(tǒng)一般沒(méi)有大型電動(dòng)機(jī)，電壓波動(dòng)如超過(guò)5%可采用帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器，因此所用變壓器阻抗的選擇主要考慮限制低壓側(cè)短路電路的水平。</p><p>　?、?所用變壓器的額定電壓選擇。在220kV變電所，當(dāng)所用變壓器接于10kV配電裝置主母線時(shí)，主母

57、線與10kV配電網(wǎng)相連，通過(guò)主變壓器調(diào)壓分接開關(guān)和投切電容器組來(lái)調(diào)整10kV母線電壓，其波動(dòng)范圍在10kV配電網(wǎng)允許的范圍內(nèi)，一般不超過(guò)5％。因此，這類所用變壓器的額定電壓按主變壓器低壓側(cè)的額定電壓選擇，其電壓變化范圍可按一般配電變壓器的情況來(lái)考慮。</p><p>　　3.2.2 所用變壓器容量的計(jì)算</p><p>　　在選擇所用變壓器容量時(shí)，首先要進(jìn)行所用變壓器的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。所用變壓器

58、的負(fù)荷可按動(dòng)力負(fù)荷，加熱負(fù)荷，照明負(fù)荷換算法按下式計(jì)算所用變壓器的負(fù)荷：</p><p>　　式中 ——所用變壓器的計(jì)算容量，kV·A；</p><p>　　——?jiǎng)恿ω?fù)荷換算系數(shù)，一般取0.8～0.85；</p><p>　　——總動(dòng)力負(fù)荷，kW；</p><p>　　——總加熱負(fù)荷，kW；</p><p>

59、;　　——總照明負(fù)荷，kW。</p><p>　　對(duì)于變電所電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率P，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的運(yùn)行方式及特點(diǎn)確定。</p><p>　?、?對(duì)經(jīng)常、連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備和連續(xù)而不經(jīng)常運(yùn)行的設(shè)備，即連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)均應(yīng)全部計(jì)入，按下式計(jì)算</p><p>　　式中的——電動(dòng)機(jī)額定功率，kW。</p><p>　?、?對(duì)經(jīng)常短時(shí)及經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)應(yīng)按

60、下式計(jì)算</p><p>　?、?對(duì)不經(jīng)常短時(shí)及不經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，一般可不予計(jì)算</p><p><b>　　故有</b></p><p><b>　　S =Σs</b></p><p>　　= （0.15×2×66+20×1+ 14×1+1.4×

61、;1+1.7×1+1.7×1+22×2×0.5+1.7×1）×0.85+（1×1+1×1）+（20×1+20×1） </p><p>　　=82.3×0.85+2+40=111.955 kV·A</p><p>　　通過(guò)計(jì)算，本變電所所用變壓器選用型號(hào)為59-125/1

62、0型變壓器，其主要參數(shù)見表3.1。</p><p>　　表3.1 變壓器參數(shù)表</p><p><b>　　4、短路電流計(jì)算</b></p><p>　　電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。</p>

63、;<p>　　短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。</p><p>　　電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短

64、路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來(lái)計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。</p><p>　　4.1 短路計(jì)算的目的及假設(shè)</p><p>　　4.1.1 短路電流計(jì)算目的</p><p>　?、?在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電

65、流計(jì)算。</p><p>　?、?在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。</p><p>　?、?在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。</p><p>　?、?在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。</p&

66、gt;<p>　?、?按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。</p><p>　　4.1.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定</p><p>　?、?驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按只在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方

67、式。</p><p>　?、?選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。</p><p>　?、?選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)時(shí)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。</p><p>　　⑷ 導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。</p

68、><p>　　4.1.3 短路計(jì)算基本假設(shè)</p><p>　?、?正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；</p><p>　　⑵ 所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；</p><p>　?、?電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小而發(fā)生變化；</p><p>　?、?不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；

69、</p><p>　　⑸ 元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響。</p><p>　　4.1.4 短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值</p><p>　　高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值：</p><p>　　基準(zhǔn)容量：Sb= 1000MV·A</p><

70、p>　　基準(zhǔn)電壓：Ub=Uav (kV) 10.5 115 230</p><p>　　4.2 短路電流計(jì)算的步驟</p><p>　　⑴ 計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算到同一基準(zhǔn)容量下；</p><p>　?、?給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；</p><p><b>　?、?選擇短路點(diǎn)；</b></p&

71、gt;<p>　?、?對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，計(jì)算出計(jì)算電抗，通過(guò)查計(jì)算曲線來(lái)求出短路電流的標(biāo)幺值，其中計(jì)算曲線只作到xjs=3.45為止，當(dāng)xjs≥3.45時(shí)可以近似地認(rèn)為短路周期電流的幅值已不隨時(shí)間而變，直接按下式計(jì)算即可</p><p>　　⑸ 列出短路電流計(jì)算并得出結(jié)果。</p><p>　　4.2.1 各元件電抗標(biāo)幺值</p><p>　?、?各電廠

72、電抗標(biāo)幺值</p><p><b>　　A廠：</b></p><p><b>　　B廠：</b></p><p><b>　　C廠：</b></p><p><b>　　D廠：</b></p><p>　?、?主變各繞組的等值電抗

73、標(biāo)幺值</p><p>　　⑶ 各線路等值電抗標(biāo)幺值(取架空輸電線路單位電抗為XL=0.4Ω/km)</p><p>　　4.2.2 總的短路等值電路圖</p><p>　　圖4.1 短路等值電路總圖</p><p>　　4.2.3 220kV母線短路點(diǎn)d1的短路電流計(jì)算</p><p>　?、?220kV母線短路等值

74、電路圖如圖4.2和4.3。</p><p>　　圖4.2 220kV母線短路等值電路圖1 圖4.3 220kV母線短路等值電路圖2</p><p>　　⑵ 各電廠對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值</p><p>　?、?將A、B兩廠合并，求其對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值</p><p>　?、?將C、D兩廠合并，求其對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)

75、移電抗值</p><p>　　⑸ 將A、B、C、D四廠合并，求其對(duì)短路點(diǎn)d1的轉(zhuǎn)移電抗值</p><p>　　⑹ 四廠合并后對(duì)短路點(diǎn)d1的計(jì)算電抗為</p><p>　?、?通過(guò)查計(jì)算曲線得0～4s內(nèi)不同時(shí)間短路電流標(biāo)幺值，然后求其有名值</p><p>　　表4.1 短路點(diǎn)d1的短路電流表</p><p>　　4.2

76、.4 110kV母線短路點(diǎn)d2的短路電流計(jì)算</p><p>　?、?等值電路圖如圖4.4和圖4.5。</p><p>　　圖4.4 110kV母線短路等值電路圖1 圖4.5 110kV母線短路等值電路圖2</p><p>　　⑵ 全部電廠對(duì)短路點(diǎn)d2的轉(zhuǎn)移電抗值及計(jì)算電抗值</p><p><b>　　轉(zhuǎn)移電抗

77、：</b></p><p><b>　　計(jì)算電抗：</b></p><p>　?、?通過(guò)查計(jì)算曲線得到0～4s內(nèi)不同時(shí)間短路電流標(biāo)幺值，然后求其有名值</p><p>　　表4.2 短路點(diǎn)d2的短路電流表</p><p>　　4.2.5 10kV母線短路點(diǎn)d3的短路電流計(jì)算（未裝設(shè)電抗器之時(shí)）</p&g

78、t;<p>　　⑴ 等值電路圖如圖4.6和圖4.7。</p><p>　　圖4.6 10kV母線短路等值電路圖1 圖4.7 10kV母線短路等值電路圖2 </p><p>　　⑵ 全部電廠對(duì)短路點(diǎn)d2的轉(zhuǎn)移電抗值及計(jì)算電抗值</p><p><b>　　轉(zhuǎn)移電抗：</b></p><p>

79、<b>　　計(jì)算電抗：</b></p><p>　?、?通過(guò)查計(jì)算曲線得到0～4s內(nèi)不同時(shí)間短路電流標(biāo)幺值，然后求其有名值</p><p>　　短路電流標(biāo)幺值計(jì)算公式：</p><p><b>　　有名值計(jì)算公式：</b></p><p>　　表4.3 短路點(diǎn)d3的短路電流表</p>

80、<p>　　5、電氣設(shè)備與母線的選擇</p><p><b>　　5.1 概述</b></p><p>　　導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。</p&

81、gt;<p>　　電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的情況下都能保持正常運(yùn)行。</p><p>　　5.1.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則<

82、/p><p>　?、?應(yīng)能滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；</p><p>　?、?應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；</p><p>　　⑶ 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；</p><p>　?、?與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；</p><p>　?、?同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；</p>&l

83、t;p>　?、?選用新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)上級(jí)批準(zhǔn)。</p><p>　　5.1.2 電氣選擇的條件</p><p>　　正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。&l

84、t;/p><p>　　盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對(duì)它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠的工作，必須按正常條件下進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。</p><p>　?、?按正常工作條件選擇電氣設(shè)備</p><p>　　① 額定電壓和最高工作電壓</p><p>　　所選用的電器允許最高

85、工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓，即</p><p>　　Ualm ≥ Usm </p><p>　　一般電器允許的最高工作電壓：當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15UN；額定電壓是330～500kV時(shí)是1.1UN。而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Usm一般不會(huì)超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的1.1UNs，因此在選擇電器時(shí)，一般可按電器額定電壓UN不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇,即<

86、/p><p><b>　　UN≥UNs</b></p><p><b>　?、?額定電流</b></p><p>　　電器的額定電流IN是指在額定周圍環(huán)境溫度θ0下，電器的長(zhǎng)期允許電流。IN不應(yīng)該小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即</p><p><b>　　IN ≥

87、Imax</b></p><p>　　由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Imax為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)或變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)，Imax應(yīng)按過(guò)負(fù)荷確定；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的Imax；母線分段電抗器的Imax應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%～80%

88、；出線回路的Imax除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。此外，還與電器的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)電器進(jìn)行種類和形式的選擇。</p><p>　?、?按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核</p><p>　　在選擇電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境（尤須注意小環(huán)境）條件，當(dāng)氣溫，風(fēng)速，溫度，污穢等級(jí)，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過(guò)一般電器使用條件時(shí)，應(yīng)采取

89、措施。我國(guó)目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度 θ0＝＋40℃，如周圍環(huán)境溫度高于＋40℃（但≤＋60℃）時(shí)，其允許電流一般可按每增高1℃，額定電流減少1.8％進(jìn)行修正，當(dāng)環(huán)境溫度低于＋40℃時(shí)，環(huán)境溫度每降低1℃，額定電流可增加0.5％，但其最大電流不得超過(guò)額定電流的20%。</p><p><b>　　⑵ 按短路狀態(tài)校驗(yàn)</b></p><p><b>　

90、　① 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　短路電流通過(guò)電器時(shí)，電器各部分的溫度應(yīng)不超過(guò)允許值。滿足熱穩(wěn)定的 </p><p>　　條件為：It2 t ≥Qk ；</p><p>　　式中 Q k —短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)</p><p>　　It、t—電器允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。</p>&

91、lt;p><b>　?、?電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。</p><p>　　滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為：Ies≥Ish ；</p><p>　　式中Ish—短路沖擊電流有效值；</p><p>　　Ies—電器允許 的動(dòng)穩(wěn)定電流的有效值；</p&g

92、t;<p>　　5.2 10kV電壓等級(jí)電抗器的選擇</p><p>　?、?額定電壓和額定電流的選擇</p><p>　　⑵ 電抗百分?jǐn)?shù)的選擇</p><p>　?、?按將短路電流限制到一定數(shù)值的要求來(lái)選擇。設(shè)要求將電抗器后的短路電流限制到。以額定參數(shù)下的百分電抗表示，則應(yīng)選擇電抗器的百分電抗為</p><p><b&g

93、t;　　式中——基準(zhǔn)電壓；</b></p><p><b>　　——基準(zhǔn)電流；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　——電源至電抗器前的系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值；</p><p><b>　　。</b></p><p>

94、　　曾選用4%的電抗，但校驗(yàn)中不符合要求，現(xiàn)該選XKGKL—10—2000—6型電抗器，其中。</p><p>　　圖5.1 加電抗器后10kV側(cè)的等值電路圖</p><p>　?、?正常運(yùn)行時(shí)電壓損失校驗(yàn)。普通電抗器在運(yùn)行時(shí)，電抗器的</p><p>　　≤5%，考慮到電抗器電阻很小，且主要是由電流的無(wú)功分量產(chǎn)生，故電壓損失為:</p><p&

95、gt;　?、?母線殘壓校驗(yàn)。當(dāng)線路電抗器后短路時(shí)，母線殘壓應(yīng)不低于電網(wǎng)電壓額定值的60%～70%，即</p><p><b>　　～70%）</b></p><p>　　其中裝設(shè)電抗器后，系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)d3的轉(zhuǎn)移阻抗為：</p><p><b>　　，從而計(jì)算電抗為</b></p><p>　　，短路

96、電流標(biāo)幺值為：</p><p>　　，短路電流有名值為：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　5.3 高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　5.3.1 斷路器的選擇</p><p>　　變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用

97、來(lái)接通和開斷負(fù)荷電流，在變電所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常以繼電保護(hù)的方式配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35kV～220kV一般采

98、用SF6斷路器。10kV采用少油斷路器。</p><p>　?、?220kV電壓等級(jí)斷路器的選擇</p><p>　　1）額定電壓和電流選擇</p><p>　?、?額定電壓UN=220kV；② 額定電流IN=2kA；</p><p>　　其中；故有：IN≥Imax 。</p><p><b>　　2）開斷電

99、流的選擇</b></p><p>　　高壓斷路器的額定開斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量IPt,為了簡(jiǎn)化計(jì)算可應(yīng)用此暫態(tài)電流I"進(jìn)行選擇,即INbr≥I"。</p><p>　　INbr=40kA≥I"=6.776kA</p><p>　　3）短路關(guān)合電流的選擇</p><p>　

100、　為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流INcl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值Ish，即INcl≥Ish ；</p><p>　　INcl=100kA≥Ish=kimI"=6.776KA××1.85=17.725kA</p><p><b>　　4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　It2t≥Q

101、k；取Tk(短路切除時(shí)間)=4s；</p><p>　　Qk = (+ 10I22+ I42)×Tk/12=（6.7762+10×6.7932+6.7932）×4/12</p><p>　　=184.503 (kA)2·s</p><p>　　It2t=402×4=6400 (kA)2·s</p>

102、;<p><b>　　5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　ies =100kA≥ish =17.725kA</p><p>　?、?110kV電壓等級(jí)斷路器的選擇</p><p>　　1）額定電壓和電流選擇</p><p>　?、?額定電壓UN=110kV；② 額定電流IN=3kA；</p&g

103、t;<p>　　其中；故有：IN≥Imax 。</p><p><b>　　2）開斷電流的選擇</b></p><p>　　高壓斷路器的額定開斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量IPt,為了簡(jiǎn)化計(jì)算可應(yīng)用此暫態(tài)電流I"進(jìn)行選擇,即INbr≥I"。</p><p>　　INbr=40kA≥I&qu

104、ot;=5.964kA</p><p>　　3）短路關(guān)合電流的選擇</p><p>　　為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流INcl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值Ish，即INcl≥Ish ；</p><p>　　INcl=100kA≥Ish=kimI"=5.964kA××1.85=15.601kA</p>

105、<p><b>　　4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　It2t≥Qk；取tk(短路切除時(shí)間)=4s；</p><p>　　Qk= (+ 10I22+ I42)×Tk/12 =(5.9642+10×5.9642+5.9642) ×4/12</p><p>　　=142.277 (kA)2

106、3;s</p><p>　　It2t=402×4=6400 (kA)2·s</p><p><b>　　5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　ies =100kA≥ish =15.601kA</p><p>　?、?10kV電壓等級(jí)斷路器的選擇</p><p>　　1）額

107、定電壓和電流選擇</p><p>　?、?額定電壓UN=10kV；② 額定電流IN=3kA；</p><p>　　其中；故有：IN≥Imax 。</p><p><b>　　2）開斷電流的選擇</b></p><p>　　高壓斷路器的額定開斷電流INbr不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量IPt,為了簡(jiǎn)化計(jì)算可應(yīng)用此暫

108、態(tài)電流I"進(jìn)行選擇,即INbr≥I"。</p><p>　　INbr=31.5kA≥I"=24.315kA</p><p>　　3）短路關(guān)合電流的選擇</p><p>　　為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流INcl 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值Ish，即INcl≥Ish ；</p><p>　　

109、INcl=80kA≥Ish=kimI"=24.315kA××1.85=63.606kA</p><p><b>　　4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　It2t≥Qk；取tk(短路切除時(shí)間)=4s；</p><p>　　Qk= (+ 10I22+ I42)×Tk/12 =(24.3152+10&#

110、215;24.3152+24.3152) ×4/12</p><p>　　=2364.877 (kA)2·s</p><p>　　It2t=31.52×4=3967 (kA)2·s</p><p><b>　　5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　ies =80kA≥ish

111、=63.606kA</p><p>　　5.3.2 隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　隔離開關(guān)配制在主接線上時(shí)，保證了線路或設(shè)備檢修時(shí)形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒(méi)有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時(shí)，必須遵守倒閘操作順序。送電時(shí)首先合上母線隔離開關(guān)，其次合上線路側(cè)隔離開關(guān)，最后合上斷路器，停電則與上述相反。</p><p>　　隔離開關(guān)的配

112、置：①斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；②中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過(guò)隔離開關(guān)接地；③接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)1—2組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)；④按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)；⑤當(dāng)饋電線的用戶

113、側(cè)設(shè)有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如果費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓，也可以裝設(shè)。</p><p>　　⑴ 220kV電壓等隔離開關(guān)選擇</p><p>　　1）額定電壓和電流選擇</p><p>　?、?額定電壓UN=220kV；② 額定電流IN=1.6kA；</p><p>　　其中；故有：IN≥Imax 。

114、</p><p><b>　　2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　It2t≥Qk ，取tk(短路切除時(shí)間)=3s</p><p>　　Qk= (+ 10I1.52+ I32)×Tk/12 =(6.7762+10×6.7932+6.7932) ×3/12</p><p>　　=138

115、.377 (kA)2·s</p><p>　　It2t=402×3=4800 (kA)2·s</p><p><b>　　3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　ies =100kA≥ish =kimI"=6.776kA××1.85=17.725kA</p><

116、p>　?、?110kV電壓等級(jí)隔離開關(guān)選擇</p><p>　　1）額定電壓和電流選擇</p><p>　?、?額定電壓UN=110kV；② 額定電流IN=1.6kA；</p><p>　　其中；故有：IN≥Imax 。</p><p><b>　　2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　

117、　It2t≥Qk ，取tk(短路切除時(shí)間)=3s；</p><p>　　Qk= (+ 10I1.52+ I32)×Tk/12=(5.9642+10×5.9642+5.9642) ×3/12</p><p>　　=106.708 (kA)2·s</p><p>　　It2t=402×3=4800 (kA)2·

118、s</p><p><b>　　3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　ies =100kA≥ish =kimI"=5.964kA××1.85=15.601kA</p><p>　?、?10kV電壓等級(jí)隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　1）額定電壓和電流選擇</p>&l