110kV城市變電站設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

江 西 理 工 大 學(xué)本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題 目：110kV城市變電站設(shè)計(jì)專題題目：學(xué) 院：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)時(shí)間：2015年6月10日摘 要變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電氣主接線的設(shè)計(jì)是變電站設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它的擬定直接關(guān)系著全站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資的重要決定因素。此外，在變電站的設(shè)計(jì)中，既要求所變電能很好地服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)，又要切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活的用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到滿足安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)這四點(diǎn)要求。本設(shè)計(jì)書(shū)中所要求的110kV變電站屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，該地區(qū)變電所所涉及方面多，考慮問(wèn)題多，分析變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確定用戶無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。同時(shí)進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進(jìn)行短路電流計(jì)算。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設(shè)計(jì)包括了：（1）變電所總體分析 （2）主變壓器的選擇 （3）電氣主接線設(shè)計(jì) （4）短路電流的計(jì)算 （5）電氣設(shè)備的選擇 （6）防雷設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 主接線設(shè)計(jì)；短路電流；電氣設(shè)備選擇ABSTRACTSubstation is an important part of power system, is the intermediate link between power plants and users, plays a role in transformation and distribution of electric energy, a direct impact on the safe and economic operation of the whole power system. The design of electrical main wiring is the main task of the substation design, and is the important link of the power system. Its formulation is directly related to the choice of the total station electrical equipment, the arrangement of the distribution equipment, the relay protection and the determination of the automatic equipment, and the important determinant of the investment of the electrical parts of the substation. In addition, in the design of substation, not only requires the substation can very good service in industrial production, but also to ensure the factory production and living electricity needs, and do a good job of energy conservation work, we must to meet the safety, reliability, quality, economic demands these four points.Required in the design of the book of the 110kV substation belongs to the high voltage network, the area change are involved in many aspects, to consider the issue, and tasks such as user load of substation and analysis, the choice of the site, the use of user data load calculation and determine the user of reactive power compensation device. At the same time, the choice of various transformers, so as to determine the substation wiring, and then short-circuit current calculation, choose power distribution network and wire, short-circuit current calculation. Select the high and low voltage electrical equipment in the substation, provide the basis for the substation plan and the profile map. Preliminary design of the substation, including: (1) substation overall analysis (2) main transformer (3) the main electrical wiring design (4) short circuit current calculation (5) electrical equipment selection (6) lightning protection design.Key words: main wiring design; short-circuit current; electrical equipment selection目 錄第一章 緒論11.1選題背景和意義11.2原始資料31.3 變電所總體分析4第二章 主變壓器選擇62.1負(fù)荷分析計(jì)算62.2主變壓器的選擇72.3 站用變壓器的選擇11第三章 電氣主接線設(shè)計(jì)123.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則123.2 電氣主接線方式設(shè)計(jì)的基本要求123.3電氣主接線方案的確定14第四章 短路電流計(jì)算174.1 短路電流計(jì)算的目的174.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定174.3 短路電流計(jì)算的步驟184.4短路電流計(jì)算過(guò)程184.5 短路電流計(jì)算結(jié)果表23第五章 電氣設(shè)備選擇255.1導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件255.2 主要電氣設(shè)備的選擇275.3電氣設(shè)備的選擇305.4 高低壓配電裝置型式選擇32第六章 防雷設(shè)計(jì)366.1防雷保護(hù)措施366.2進(jìn)線保護(hù)376.3防雷設(shè)計(jì)38總結(jié)40參考文獻(xiàn)41致謝43江西理工大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第一章 緒論電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個(gè)二次能源的工業(yè)，它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其他各部門(mén)快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動(dòng)力，其發(fā)展水平是反映國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。由于電能在工業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要性，電能的輸送和分配是電能應(yīng)用于這些領(lǐng)域不可缺少的組成部分。所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站使電廠或上級(jí)電站經(jīng)過(guò)調(diào)整后的電能書(shū)送給下級(jí)負(fù)荷，是電能輸送的核心部分。其功能運(yùn)行情況、容量大小直接影響下級(jí)負(fù)荷的供電，進(jìn)而影響工業(yè)生產(chǎn)及生活用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護(hù)環(huán)節(jié)將動(dòng)作?？赡茉斐赏ｋ姷仁鹿剩o生產(chǎn)生活帶來(lái)很大不利。因此，變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)中對(duì)于保護(hù)供電的可靠性、靈敏性等指標(biāo)十分重要。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。這就要求變電所的一次部分經(jīng)濟(jì)合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運(yùn)行工作，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場(chǎng)所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠(yuǎn)離發(fā)電廠而靠近負(fù)荷中心。這里所設(shè)計(jì)得就是110KV降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。變電站內(nèi)的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護(hù)裝置，這些保護(hù)裝置是根據(jù)下級(jí)負(fù)荷地短路、最大負(fù)荷等情況來(lái)整定配置的，因此，在發(fā)生類似故障是可根據(jù)具體情況由系統(tǒng)自動(dòng)做出判斷應(yīng)跳閘保護(hù)，并且，現(xiàn)在的跳閘保護(hù)整定時(shí)間已經(jīng)很短，在故障解除后，系統(tǒng)內(nèi)的自動(dòng)重合閘裝置會(huì)迅速和閘恢復(fù)供電。這對(duì)于保護(hù)下級(jí)各負(fù)荷是十分有利的。這樣不僅保護(hù)了各負(fù)荷設(shè)備的安全利于延長(zhǎng)是使用壽命，降低設(shè)備投資，而且提高了供電的可靠性，這對(duì)于提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是十分有效的。工業(yè)產(chǎn)品的效率提高也就意味著產(chǎn)品成本的降低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力增大，進(jìn)而可以使企業(yè)效益提高，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。生活用電等領(lǐng)域的供電可靠性，可以提高人民生活質(zhì)量，改善生活條件等。可見(jiàn)，變電站的設(shè)計(jì)是工業(yè)效率提高及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然條件。1.1選題背景和意義我選擇設(shè)計(jì)本課題，是對(duì)自己已學(xué)知識(shí)的整理和進(jìn)一步的理解、認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的工作能力及實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能。電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)變電所的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，更需要我們提高知識(shí)理解應(yīng)用水平，綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，開(kāi)拓思路，鍛煉獨(dú)立分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。110kV區(qū)域降壓變電所是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)絡(luò)改造中非常重要技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好110kV變電所的設(shè)計(jì)是我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在目前的電網(wǎng)建設(shè)中，尤其是在110kV變電所的建設(shè)中，土地、資金等資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，存在重復(fù)建設(shè)、改造困難、工頻電磁輻射、無(wú)線電干擾和噪聲等環(huán)保問(wèn)題、電能質(zhì)量差等問(wèn)題已成為影響高壓輸變電工程建設(shè)成本和運(yùn)行質(zhì)量的重要因素。這已經(jīng)違背了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以110kV變電所需要采用節(jié)約資源的設(shè)計(jì)方案,要克服通信干擾和噪聲、既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問(wèn)題，同時(shí)還要滿足以后電網(wǎng)改造簡(jiǎn)單、資源再利用率高的要求。110kV變電所的設(shè)計(jì)或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案。在這種要求下，110KV變電所電氣主接線簡(jiǎn)單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢(shì)所趨。因而，110kV變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線簡(jiǎn)化,配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布置、節(jié)約資源、安全環(huán)保的設(shè)計(jì)方案?；诖?，我以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、設(shè)計(jì)高安全、高質(zhì)量的110KV變電所為目的，從電源設(shè)置、主接線形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面提出了新的設(shè)計(jì)思路。1）變電所一次設(shè)備主接線方式的現(xiàn)狀通常， 110kV變電站最常用的主接線方式主要有：?jiǎn)文妇€、單母線分段帶旁路、單母線分段、雙母線分段帶旁路、雙母線、1個(gè)半斷路器接線、線路變壓器組接線及橋形接線等。隨著生產(chǎn)廠生產(chǎn)的高壓電氣設(shè)備質(zhì)量的不斷提高以及電網(wǎng)可靠性要求的增加，變電站主接線方式簡(jiǎn)化趨于可能。例如， 高壓斷路器是變電站主要的電氣設(shè)備，其制造技術(shù)再近年來(lái)有了很大程度的發(fā)展，可靠性也大大提高， 維護(hù)時(shí)間較少甚至免維護(hù)。特別是國(guó)外一些知名生產(chǎn)廠家的超高壓斷路器一般均可達(dá)到20年左右不大修，更換元件費(fèi)時(shí)也很短。因此，從形式上看， 變電站一次系統(tǒng)主接線的發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，再由復(fù)雜回到簡(jiǎn)單的過(guò)程。在70年代，由于當(dāng)時(shí)受到制造技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)等條件的制約，為了提高供電系統(tǒng)的可靠性，產(chǎn)生了主接線從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的演變過(guò)程。在當(dāng)今的技術(shù)環(huán)境下，隨著新技術(shù)、高質(zhì)量電氣產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，某些條件下采用簡(jiǎn)單的主接線方式會(huì)比復(fù)雜主接線方式更加可靠、更加安全。因此， 變電所主接線方式也就日趨簡(jiǎn)化。變電所電氣主接線方式應(yīng)該根據(jù)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性及技術(shù)環(huán)境統(tǒng)一性來(lái)決定。為了進(jìn)一步控制工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過(guò)專家反復(fù)論證，我國(guó)少數(shù)變電站設(shè)計(jì)目前已經(jīng)逐漸采用了一些新的、更為簡(jiǎn)單的主接線方式。近期，國(guó)內(nèi)新建的部分110kV電壓等級(jí)的樞紐變電站的主接線采用雙母線不帶旁路母線。 在采用GIS的情況下，優(yōu)先采用單母線分段接線。 而在終端變電站中，應(yīng)盡量采用線路變壓器組接線方式等。2）變電站二次回路的發(fā)展現(xiàn)狀綜合自動(dòng)化變電站與傳統(tǒng)的變電站在二次回路進(jìn)行比較，綜合自動(dòng)化變電站具有接線較為簡(jiǎn)單，設(shè)備相對(duì)減少，接線方式更合理，系統(tǒng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的變電站的二次回路可以說(shuō)是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，它既包含了控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)與監(jiān)察系統(tǒng)，又包含了繼電保護(hù)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、 自動(dòng)裝置系統(tǒng)及操作電源系統(tǒng)等。其中光是信號(hào)系統(tǒng)就包含了位置信號(hào)、瞬時(shí)預(yù)警信號(hào)、事故音響信號(hào)、延時(shí)預(yù)警信號(hào)等。這些二次回路中， 各系統(tǒng)之間都是靠硬件連接， 因此二次接線就比較復(fù)雜。而綜合自動(dòng)化的變電站在基本原理上打破原來(lái)的框架。如原來(lái)靠硬件連線的系統(tǒng)，現(xiàn)在可以通過(guò)數(shù)字通信進(jìn)行聯(lián)系，原來(lái)控制屏、保護(hù)屏、信號(hào)屏等各屏內(nèi)設(shè)備間的連線由保護(hù)裝置內(nèi)部的電路板取代，這樣二次回路的接線就更簡(jiǎn)單得多了。傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備，是分散地裝設(shè)在控制屏、信號(hào)屏及保護(hù)屏上，每一個(gè)電氣元件都要配置測(cè)量?jī)x表、 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、光字牌、位置指示燈等。而每一套繼電保護(hù)都是需要要有若干個(gè)中間繼電器、交流測(cè)量繼電器、信號(hào)繼電器等組成。一個(gè)變電站包括多個(gè)電氣單元就會(huì)有很多的二次設(shè)備。而綜合自動(dòng)化變電站一個(gè)電氣單元的控制、測(cè)量、保護(hù)及信號(hào)可以在一個(gè)保護(hù)測(cè)控裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)，繼電保護(hù)則是由一套微機(jī)保護(hù)裝置組成。綜合自動(dòng)化變電站中，也可以取消中央信號(hào)屏及控制屏。這樣，二次設(shè)備相應(yīng)減少了很多。綜合自動(dòng)化變電站中，二次設(shè)備是按照每一個(gè)電氣單元配置，二次接線也是按電氣單元，一對(duì)一的方式進(jìn)行連接。不同的電氣單元之間，只有操作閉鎖回路的連接，保護(hù)之間配合的連接，相應(yīng)之間的連接大為減少。對(duì)變電站的一些公用二次設(shè)備和一些不屬于各個(gè)電氣單元的二次設(shè)備將它們組合為公用屏。這樣，從變電站整體來(lái)看，二次回路的接線比較合理，系統(tǒng)性強(qiáng)，也有規(guī)律，使得運(yùn)行維護(hù)人員易于掌握。1.2原始資料110kV城市變電站設(shè)計(jì)1）建設(shè)性質(zhì)及規(guī)模為滿足市區(qū)工業(yè)及城市生活用電，決定新建一座110kV降壓變電所電壓等級(jí)：110/10kV線路回?cái)?shù)：110kV2回，發(fā)展2回 10kV11回，發(fā)展2回2）電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖 1-1） 圖1-1 電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖注 （1）圖中系統(tǒng)容量、系統(tǒng)阻抗均相當(dāng)于最大運(yùn)行方式； （2）系統(tǒng)可保證本變電所母線電壓波動(dòng)在5%以內(nèi)； （3）甲變電所及乙變電所的主要負(fù)荷為煤礦，供電可靠性要求高。3）所址條件新建變電所位于市工業(yè)區(qū)，鄰近負(fù)荷中心。所區(qū)海拔為100m，為非地震多發(fā)區(qū)。最高氣溫為+39，最低氣溫為-15，最熱月平均最高氣溫為+32。4）設(shè)計(jì)任務(wù)（1）變電所總體分析，負(fù)荷分析計(jì)算與主變壓器選擇；（2）電氣主接線設(shè)計(jì)；（3）短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇；（4）高、低壓配電裝置型式選擇。1.3 變電所總體分析市變電站位于市邊緣，供給城市和近郊工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活用電，是新建地區(qū)變電所。變電站作為電力系統(tǒng)中起著重要的連接作用，是聯(lián)系發(fā)電廠與負(fù)荷的重要環(huán)節(jié)。為了使變電站的一次設(shè)計(jì)能夠很好地接入電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，下面對(duì)本變電站做初步分析的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。1）變電站類型：110kV城市降壓變電站2）電壓等級(jí)：110/10kV3）線路回?cái)?shù)：110kV 2 回，發(fā)展 2 回 10kV 11 回，發(fā)展 2回4）地理?xiàng)l件：所區(qū)海拔為100m，為非地震多發(fā)區(qū)。最高氣溫為+39，最低氣溫為 -15，最熱月平均最高氣溫為+32。5）負(fù)荷情況：主要是一二級(jí)負(fù)荷，負(fù)荷主要為市區(qū)生活用電和工業(yè)用電；第二章 主變壓器選擇2.1負(fù)荷分析計(jì)算2.1.1負(fù)荷分析的目的負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)和方法，計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確無(wú)誤，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)供電的可靠性非常重要。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi)，如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過(guò)早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見(jiàn)正確負(fù)荷計(jì)算的重要性。負(fù)荷計(jì)算不僅要考慮近期投入的負(fù)荷，更要考慮未來(lái)幾年發(fā)展的遠(yuǎn)期負(fù)荷，如果只考慮近期負(fù)荷來(lái)選擇各種電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，那隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷不斷增加，不久我們選擇的設(shè)備和線路就不能滿足要求了。所以負(fù)荷計(jì)算是一個(gè)全面地分析計(jì)算過(guò)程，只有負(fù)荷分析正確無(wú)誤，我們的變電站設(shè)計(jì)才有成功的希望。變電所進(jìn)行電力設(shè)計(jì)的基本原始資料是根據(jù)各用電負(fù)荷所提供，但往往這些統(tǒng)計(jì)是不齊全的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮5到10年的負(fù)荷增長(zhǎng)情況并如何根據(jù)這些資料正確估計(jì)變電所所需要的電力、電量是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。負(fù)荷計(jì)算直接影響著變壓器的選擇，計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的容量確定的，預(yù)期不便的最大假想負(fù)荷1。這個(gè)負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇變電所電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面，母線的選擇，變壓器容量，斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，互感器額定參數(shù)的依據(jù)。2.1.2計(jì)算方法：根據(jù)原始材料給定的有功功率P、功率因素，求出無(wú)功功率。 (2-1)=+ （2-2） =+ （2-3）計(jì)算負(fù)荷: （2-4）為需要系數(shù)一般取0.8。2.1.3負(fù)荷計(jì)算過(guò)程根據(jù)原始資料：cos=0.8，則tan=0.75，由公式可計(jì)算出：紡織機(jī)械廠2回：Pc1=Pc2=7.5 MWQc1=Qc2=Pc1tan=7.50.75=5.625 MVar肉聯(lián)廠2回：Pc3=Pc4=2 MWQc3=Qc4=Pc3tan=20.75=1.5 MVar拖拉機(jī)廠2回：Pc5=Pc6=6 MWQc5=Qc6=Pc5tan=60.75=4.5 Mvar鐵路樞紐站2回 ：Pc7=Pc8=8 MWQc7=Qc8=Pc7tan=80.75=6 MVar市區(qū)南線1回，市區(qū)東線1回： Pc9=Pc10=1 MWQc9=Qc10=Pc9tan=10.75=0.75 Mvar市區(qū)北線1回:Pc11=1.5 MWQc11=Pc11tan=1.50.75=1.125 MVar發(fā)展線2回：Pc12=Pc13=3 MWQc12=Qc13=Pc12tan=30.75=2.25 MVarP= Pc12+Pc32+Pc52+Pc72+Pc9+Pc10+Pc11+Pc122= 7.52+22+62+22+1+1+1.5+32= 44.5 MWQ = Qc12+Qc32+Qc52+Qc72+Qc9+Qc10+Qc11+Qc122= 5.6252+1.52+4.52+62+0.75+1.125+2.252= 42.375 Mvar由公式得出： Sc = P 2+Q 2 = 0.844.52+42.3752 = 49.65 MVA2.2主變壓器的選擇主變的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)，它的選擇依據(jù)除了依據(jù)基礎(chǔ)資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度。另外主變選擇的好壞對(duì)供電可靠性和以后的擴(kuò)建都有很大影響?？傊髯兊倪x擇關(guān)系到待建變電站設(shè)計(jì)的成功與否，所以對(duì)主變的選擇我們一定要全方面考慮。既要滿足近期負(fù)荷的要求也要考慮到遠(yuǎn)期。 2.2.1 變壓器容量及臺(tái)數(shù)的選擇原則主變壓器容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線方式及高壓配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量等基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 5 年10 年的發(fā)展規(guī)劃、饋線回路數(shù)、輸送功率大小、電壓等級(jí)及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行合理選擇和綜合分析。如果變壓器容量選得過(guò)大、臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資成本，增大設(shè)備占地面積，而且也增加了設(shè)備運(yùn)行電能的損耗，設(shè)備不能夠充分的發(fā)揮效益；若變壓器選擇容量過(guò)小，會(huì)滿足不了變電站負(fù)荷的需要。 因此，在選擇主變壓器時(shí)，應(yīng)按 5 年10 年內(nèi)的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)選擇容量。根據(jù)城市規(guī)劃、 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、 負(fù)荷性質(zhì)等綜合考慮確定變壓器的容量。并應(yīng)考慮變壓器正常運(yùn)行及事故時(shí)的過(guò)負(fù)荷能力。對(duì)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器或兩臺(tái)以上變壓器的變電站，每臺(tái)變壓器額定容量一般選擇為變電站最大負(fù)荷。對(duì)于、級(jí)負(fù)荷占用比重較大的變電站，應(yīng)能在 1臺(tái)主變壓器檢修或停役時(shí)，其余變壓器的容量在過(guò)負(fù)荷能力允許的時(shí)間內(nèi)，能夠滿足對(duì)、級(jí)負(fù)荷的正常供電。為保證供電可靠性，變電站一般來(lái)說(shuō)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)只有一個(gè)電源或者變電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)獲得備用電源給其它負(fù)荷供電時(shí)，可以裝設(shè)一臺(tái)變壓器。對(duì)于大型的樞紐變電站，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺(tái)以上的主變壓器。2.2.2 變壓器型式及結(jié)構(gòu)的選擇原則1）主變壓器的型式：一般情況下采用三相式變壓器。具有三種電壓等級(jí)的變電站，如通過(guò)主變壓器各側(cè)繞組的功率均可以達(dá)到 15%Sn 以上時(shí)，可采用三繞組的變壓器。其中，當(dāng)主網(wǎng)電壓采用110220kV，而中壓網(wǎng)絡(luò)采用 35kV 時(shí)，由于中性點(diǎn)可以具有不同的接地形式，應(yīng)采用普通的三繞組變壓器；當(dāng)主網(wǎng)電壓為 220kV 及以上，中壓為 110kV 及以上時(shí)，多采用自耦變壓器，以得到較大的經(jīng)濟(jì)效益。2）繞組接線組別：變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有三角形“D”和星形“Y”兩種，因此，變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際來(lái)確定，我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器三相繞組都是采用“YN”連接；35kV都是采用“Y”連接，其中性點(diǎn)大多通過(guò)消弧線圈接地； 35kV 以下高壓電壓，變壓器三相繞組都是采用“D”連接。3）調(diào)壓方式：為了保證變電站的供電質(zhì)量，電壓必須保持在允許的范圍之內(nèi)。通過(guò)變壓器分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種不帶電切換，稱為無(wú)激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在22.5%之內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) 30%。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，只有在電網(wǎng)電壓不能滿足要求時(shí)才采用。4）冷卻方式：電力變壓器的冷卻方式隨著變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、 強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻等。2.2.3 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇據(jù)資料分析以及線路來(lái)看，變電所的類型為110kV終端變電站，為保障對(duì)、類負(fù)荷的需要，以及擴(kuò)建的可能性，至少需要安裝兩臺(tái)主變以提高對(duì)負(fù)荷供電的可靠性，以便當(dāng)其中一臺(tái)主變故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)能繼續(xù)供電約為1.2倍最大負(fù)荷的容量。2.2.4 主變壓器的容量的選擇1）主變壓器負(fù)荷的估算 變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，考慮到今后的發(fā)展，主變壓器的容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)選擇。當(dāng)一臺(tái)主變壓器檢修和事故時(shí)，另一臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)保證70的全部負(fù)荷或重要用戶的主要生產(chǎn)負(fù)荷的需要。2）電力負(fù)荷估算 電力負(fù)荷估算公式為 (2-5)式中 某一級(jí)電壓的最大視在計(jì)算負(fù)荷，kVA； Kt同時(shí)系數(shù)，一般取Kt0.85-0.9，當(dāng)輸電線路在三回以下時(shí)，取Kt=0.95-1.00；%該電壓等級(jí)電網(wǎng)的線損率，一般取5%；P一一各工廠或農(nóng)業(yè)負(fù)荷饋電線最大有功計(jì)算負(fù)荷，kw，最小負(fù)荷的計(jì)算值一般取最大值的60一70，若主要為農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷，則取最大值的20一30。cos功率因數(shù)遠(yuǎn)期總負(fù)荷： PM =44.5 MW ，用電負(fù)荷的總視在功率為：SM=Sc=49.65MVA主變壓器的總?cè)萘繎?yīng)滿足：Sn=49.65 MVA 變電所有兩臺(tái)主變壓器，考慮到任意一臺(tái)主變停運(yùn)或檢修時(shí)，另一主變要滿足的容量： Sn49.6570% =34.755MVA所以選每臺(tái)主變?nèi)萘浚篠n=34.755 MVA為了滿足系統(tǒng)要求，以及通過(guò)查表，確定每臺(tái)主變的裝機(jī)容量為：40MVA總裝機(jī)容量為：240MVA=80MVA考慮周?chē)h(huán)境溫度的影響：p=(max+min)/2=（39-15）/2=12K=（15-12）/100+1=1.03根據(jù)Sn0.6KSM / K=0.60.849.65/1.03=24.58 MVA 即Sn=40MVA24.58 MVA 滿足要求。2.2.5主變壓器型式的選擇1）相數(shù)的選擇：電力系統(tǒng)中大多數(shù)為三相變壓器，三相變壓器較之于同容量的單相變壓器組，其金屬材料少20%25%，運(yùn)行電能損耗少12%15%，并且占地面積少，因此考慮優(yōu)先采用。本變電所設(shè)在城郊附近，不受運(yùn)輸條件限制，所以采用三相變壓器。2）繞組的確定：該變電所只有兩個(gè)電壓等級(jí)（110kV和10kV），且自耦變壓器一般用在220kV以上的變電所中，所以這里選擇雙繞組變壓器。3）繞組接線方式的選擇：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓的連接方式相位一致，否則不能并聯(lián)運(yùn)行。我國(guó)110kV及以上變壓器繞組都選用Y連接，35KV及以下電壓，繞組都選擇連接方式，所以該變電站的兩臺(tái)主變，高壓側(cè)（110kV）采用Y連接，低壓側(cè)(10kV)采用連接方式。根據(jù)110kV變電所設(shè)計(jì)指導(dǎo)，以上選擇符合系統(tǒng)對(duì)變電所的技術(shù)要求，兩臺(tái)相同的變壓器同時(shí)投入時(shí)，可選擇型號(hào)為SF9-25000/110的主變，技術(shù)參數(shù)如表2-1： 表2-1 主變壓器的技術(shù)參數(shù)型號(hào)高壓低壓空載電流空載損耗負(fù)載電流阻抗電壓連接組別SFL1-40000/11012122.5%1050.742110.7105Yn,d112.3 站用變壓器的選擇根據(jù)35110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，在有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，宜裝設(shè)兩臺(tái)容量相同互為備用的所用變壓器，分別接到母線的不同分段上。變電所的所用負(fù)荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。變電所的主要負(fù)荷是變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設(shè)備、油處理設(shè)備、檢修工具以及采暖、通風(fēng)、照明、供水等。這些負(fù)荷容量都不太大，因此變電所的所用電壓只需0.4KV一級(jí)，采用動(dòng)力與照明混合供電方式。380V所用電母線可采用低壓斷路器（即自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）或閘刀進(jìn)行分段，并以低壓成套配電裝置供電。本變電所所用容量為100KVA，選用兩臺(tái)型號(hào)為S9-100/10的三相油浸自冷式銅線變壓器，接入低壓側(cè),互為暗備用。參數(shù)如表2-2所示：表2-2 站用電變壓器參數(shù)表產(chǎn)品型號(hào)額定容量 (KVA)高壓側(cè) (KV)低壓側(cè)(KV)接線組方式短路損耗(W)短路電壓(%)空載損耗(W)空載電流(%)S9-100/10100100.4Y,yn0150042901.6站用電系統(tǒng)采用380/220V中性點(diǎn)直接接地的三相四線制，動(dòng)力與照明合用一個(gè)電源，所用變壓器低壓側(cè)接線采用單母線分段接線方式，平時(shí)分裂運(yùn)行，以限制故障范圍，提高供電可靠性。380V所用電母線可采用低壓斷路器（即自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）或閘刀進(jìn)行分段。第三章 電氣主接線設(shè)計(jì) 3.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則電氣主接線的設(shè)計(jì)以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程的實(shí)際情況，在保證供電可靠性、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)的方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)電氣設(shè)備元件與設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和可靠性，堅(jiān)持可靠、適用、先進(jìn)、美觀、經(jīng)濟(jì)的原則。 同時(shí)， 設(shè)計(jì)的主接線方式應(yīng)該能夠滿足供電可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活、留有擴(kuò)建及發(fā)展的余地。1）考慮變電站在電力系統(tǒng)中的位置變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線方式的主要因素。變電站是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)其電氣主接線方式的可靠性、 經(jīng)濟(jì)性和靈活性的要求也不同。2）考慮近期與遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所電氣主接線方式的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù) 5 年-10 年電力發(fā)展規(guī)劃要求進(jìn)行。根據(jù)負(fù)荷的大小、分布及增長(zhǎng)速度。根據(jù)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況與潮流的分布，分析各種可能的運(yùn)行方式，來(lái)確定電氣主接線方式的形式及連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。3）考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)及出線回?cái)?shù)對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)其中一個(gè)電源失電后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷能夠不間斷供電； 對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要求有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)其中一個(gè)電源失電后，應(yīng)保證大部分的二級(jí)負(fù)荷供電； 三級(jí)負(fù)荷一般只需要一個(gè)電源供電.4）考慮主變臺(tái)數(shù)變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)對(duì)電氣主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。 變壓器傳輸容量的不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也不相同。5）考慮備用容量的有無(wú)及大小發(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、故障停運(yùn)、設(shè)備檢修等情況下的應(yīng)急要求，電氣主接線方式的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)有所區(qū)別，例如，當(dāng)斷路器或者母線檢修時(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，都直接影響著電氣主接線的形式。3.2 電氣主接線方式設(shè)計(jì)的基本要求變電所的電氣主接線方式應(yīng)該根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、變電站的實(shí)際規(guī)劃容量、線路、負(fù)荷性質(zhì)、設(shè)備特點(diǎn)、變壓器連接元件總數(shù)等條件確定，并應(yīng)綜合考慮供電的可靠性、檢修操作方便、運(yùn)行靈活性便于過(guò)渡、節(jié)約投資和擴(kuò)建等要求。3.2.1 供電可靠性安全可靠是電力系統(tǒng)首要任務(wù)，保證供電可靠也是電氣主接線方式最基本的要求。電氣主接線的可靠性不是絕對(duì)的。同樣形式的主接線對(duì)某些發(fā)電廠或變電站來(lái)說(shuō)是可靠的，而對(duì)另外一些發(fā)電廠或變電站則不一定能夠滿足可靠性要求。 因此，在分析電氣主接線方式的可靠性時(shí)，要考慮發(fā)電廠或變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。1）發(fā)電廠和變電站在電力系統(tǒng)中所處的地位和作用。發(fā)電廠和變電站都是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其可靠性應(yīng)該與電力系統(tǒng)相適應(yīng)。評(píng)價(jià)可靠性時(shí)，不能脫離變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。2）負(fù)荷性質(zhì)和類別。負(fù)荷按其重要性可分成類負(fù)荷、 類負(fù)荷和類負(fù)荷。 類負(fù)荷、 類負(fù)荷都要求必須有兩路電源供電。3）設(shè)備的制造水平。主接線的可靠性，是由其各組成元件（一次設(shè)備、 二次設(shè)備）的可靠性的綜合。電氣設(shè)備制造水平?jīng)Q定的設(shè)備質(zhì)量和可靠度直接影響著電氣主接線的可靠性。因此，主接線方式的設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮到一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對(duì)供電的影響。4）長(zhǎng)期實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。主接線方式可靠性和運(yùn)行管理水平、 運(yùn)行值班人員的綜合素質(zhì)等因素有著密切的關(guān)系，衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)就是運(yùn)行實(shí)踐，估價(jià)一個(gè)主接線方式的可靠性時(shí)，應(yīng)充分考慮到長(zhǎng)期積累的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)現(xiàn)行得設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中的各項(xiàng)規(guī)定，就是對(duì)國(guó)、 內(nèi)外長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，設(shè)計(jì)時(shí)均應(yīng)該予以遵循。 評(píng)價(jià)電氣主接線方式可靠性的標(biāo)志是:（1）斷路器檢修時(shí)， 不應(yīng)該影響對(duì)系統(tǒng)的供電；（2）線路或者母線發(fā)生故障時(shí)， 應(yīng)該盡量減少線路的停運(yùn)回路數(shù)機(jī)主變的停運(yùn)臺(tái)數(shù)，盡量保證對(duì)重要用戶的供電；（3）盡量避免變電站全停的可能性。3.2.2 運(yùn)行檢修的靈活性電氣主接線應(yīng)該能夠適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能夠靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的改變。主接線方式的靈活性要求有以下三個(gè)方面：1）調(diào)度靈活，操作簡(jiǎn)便。 應(yīng)該能夠靈活的投入（或切除）某些變壓器或線某些路，調(diào)能夠配電源及負(fù)荷，能夠滿足電力系統(tǒng)在事故、檢修及其它特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求，實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)人值班；2）檢修時(shí)，可以方便的停運(yùn)斷路器、 繼電保護(hù)設(shè)備及母線等， 在保證檢修安全的情況下，而不致于影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行及對(duì)用戶的供電。3）適應(yīng)性和可擴(kuò)展性能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平的變化，滿足供電需求。擴(kuò)建時(shí)，可以適應(yīng)從初期的接線方式過(guò)渡到最終的接線方式。在影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最少的情況下，投入變壓器或線路而不互相干擾，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。3.2.3 經(jīng)濟(jì)性主接線方式在滿足可靠性、靈活性等要求的前提下，要求做到經(jīng)濟(jì)合理。1)投資省。即變電站的建筑工程費(fèi)、安裝工程費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)和其它費(fèi)用應(yīng)節(jié)省，采用不同的接線方式，其投資額度具有明顯的不同。2）占地面積小。電氣主接線設(shè)計(jì)要為高壓配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地、節(jié)省構(gòu)架、絕緣子、導(dǎo)線和安裝費(fèi)用。在運(yùn)輸條件許可的區(qū)域，都應(yīng)采用三相變壓器。3）能量損失小。 在變電站中，正常運(yùn)行時(shí)，電能損耗主要來(lái)自變壓器。應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的型式、容量及臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。3.2.4 操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過(guò)于簡(jiǎn)單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。3.2.5 應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性由于我國(guó)工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時(shí)還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等3.3電氣主接線方案的確定35110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，35110kV線路為兩會(huì)及以下時(shí)，宜采用橋形線路變壓器貨單母線接線。超過(guò)兩回時(shí)采用擴(kuò)大橋形雙母線或單母線分段的接線。在采用單母線、單母線分段或雙母線的35110kV主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。線或單母線接線分段接線兩種方案由于類、類負(fù)荷居多（將近60%），為了安全可靠起見(jiàn)，保留2種方案。 110kV側(cè)進(jìn)線以單母線分段接線方式引入，10kV側(cè)同樣以單母線分段接線方式輸出。 110kV側(cè)進(jìn)線以雙母線接線方式引入，10kV側(cè)以單母線分段接旁路接線方式輸出。 3.3.1 10KV側(cè)2種接線方案的比較表3-1 接線方案單母分段單母分段帶旁路比較結(jié)果可靠性比純粹單母線高，但是整體穩(wěn)定性不算高比不帶旁路穩(wěn)定可靠610kV一般不設(shè)旁路母線，因?yàn)楣╇娯?fù)荷小，供電距離短，而且一般可在網(wǎng)絡(luò)中取得備用電源，同時(shí)大多為電纜出線，事故跳閘次數(shù)很少。所以選擇單母線分段接線方式輸出。靈活性簡(jiǎn)單、方便、易于擴(kuò)建倒閘操作簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)性具有單母線接線經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)設(shè)備增多，投資增大，占地面積也相應(yīng)增大由表3-1可以得到10KV側(cè)接線方式選擇，我們要選擇占地和資金少的線路，但是必須在保障安全，靈活的前提下，資金和占地相差不是多，而安全性和靈活性提高很多。可見(jiàn)，變電所在10KV側(cè)為居民供電系統(tǒng)中，應(yīng)該選擇單母線分段接線。3.3.2 110KV側(cè)電氣主接線的選擇高壓側(cè)，即110kV電源側(cè)采用單母分段接線，優(yōu)點(diǎn)是方便，經(jīng)濟(jì)靈活接線簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是可靠性一般；高壓側(cè)采用雙母線接線，兩個(gè)線路斷路器、兩個(gè)主變斷路器、還有一個(gè)母連斷路器，總共5個(gè)斷路器，可靠性還可以了。跟單母線分段接線方式輸出比較經(jīng)濟(jì)性欠完好。經(jīng)比較高壓側(cè)選擇單母線分段接線。圖3-1 為電氣主接線圖。圖3-1 電氣主接線圖第四章 短路電流計(jì)算4.1 短路電流計(jì)算的目的在發(fā)電廠、 變電站的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。短路電流計(jì)算的目的主要有以下幾方面：1）在選擇電氣主接線方式時(shí)，為了比較各種接線方案，或者確定某一接線方式是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行短路電流的計(jì)算。2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行情況下及故障情況下都能夠安全、可靠的工作，同時(shí)又力求盡量節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行短路電流的計(jì)算。例如：計(jì)算某一時(shí)刻短路電流的有效值，用以校驗(yàn)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷能力，以及確定電抗器的電抗值；計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)短路電流的有效值，用以校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流的沖擊值，用以校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定。3）在設(shè)計(jì)室外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相對(duì)相之間及相對(duì)地的安全距離。4）在選擇繼電保護(hù)方式及進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，需要以各種短路時(shí)的短路電流作為依據(jù)。5）接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用考慮到短路電流的大小。4.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定驗(yàn)算導(dǎo)體和電器時(shí)所用的短路電流，一般有以下規(guī)定：1）計(jì)算的基本情況（1）電力系統(tǒng)中所有電源點(diǎn)都在額定負(fù)荷下運(yùn)行；（2）同步電機(jī)具有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)整裝置(包括強(qiáng)行勵(lì)磁)；（3）短路發(fā)生在短路電流最大值的瞬間；（4）所有電源電動(dòng)勢(shì)相位角相同；（5）正常工作時(shí)， 系統(tǒng)三相負(fù)荷對(duì)稱運(yùn)行；（6）應(yīng)考慮對(duì)短路電流大小有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)電弧電阻。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的作用，僅在確定短路電流沖擊值及最大全電流有效值時(shí)才予以考慮。2）接線方式計(jì)算短路電流時(shí)所采用的接線方式，應(yīng)該是可能發(fā)生最大短路電流時(shí)的正常接線方式，即最大運(yùn)行方式，而不能用僅在改變運(yùn)行方式過(guò)程中并列運(yùn)行的接線方式。3）計(jì)算容量應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并且要考慮到電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮工程建成后5 年10 年）。4）短路種類一般是按三相短路計(jì)算。若發(fā)電機(jī)出口兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路比三相短路情況嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)該按照嚴(yán)重情況進(jìn)行校驗(yàn)。5）短路計(jì)算點(diǎn)在正常接線方式時(shí)，通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流值最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。對(duì)于帶電抗器的 610kV 出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)間的引線及套管時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)取在電抗器前。選擇其余的導(dǎo)體和電氣設(shè)備時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)一般取在電抗器后。4.3 短路電流計(jì)算的步驟在工程設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算一般采用實(shí)用計(jì)算曲線法。 其具體計(jì)算步驟如下：1）繪制等值網(wǎng)絡(luò)。（1）選取基準(zhǔn)功率及基準(zhǔn)電壓 ；（2）略去網(wǎng)絡(luò)各個(gè)元件的電阻、輸電線路的電容及變壓器的勵(lì)磁支路；（3）無(wú)限大功率電源的內(nèi)電抗等于零；（4）略去負(fù)荷。2）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變換。按網(wǎng)絡(luò)變換的原則，將網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)電源合并成若干組。 如共有 N 組，每組用一個(gè)等值的發(fā)電機(jī)代表。無(wú)限大功率電源（如果有的話） 則另成一組。求出各等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗 以及無(wú)限大功率電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗 。3）將求出的轉(zhuǎn)移電抗按照各自相應(yīng)的等值發(fā)電機(jī)的容量進(jìn)行計(jì)算，便可得出各個(gè)等值發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的計(jì)算電抗。4）分別根據(jù)適當(dāng)?shù)挠?jì)算曲線， 找出在指定時(shí)刻各等值發(fā)電機(jī)提供的短路周期電流的標(biāo)幺值。5）計(jì)算短路電流周期分量有名值。6）計(jì)算短路容量及短路電流沖擊值。7）繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。4.4短路電流計(jì)算過(guò)程查資料可知，架空線電抗X一般取為0.4/km.選基準(zhǔn): =100MVA=1.05Un=115kV110kV側(cè): =0.50 KA10kV側(cè)：=5.50 KA 1）110KV高壓側(cè)K1（3）短路計(jì)算：即當(dāng)K1（3）點(diǎn)短路時(shí)，等值電路及其簡(jiǎn)化電路如下：(1)求短路點(diǎn)K1（3）的總電抗標(biāo)么值求各元件的電抗標(biāo)么值。求發(fā)電機(jī)G1的電抗標(biāo)么值 XpuG1=Sb XpuG1SNG1=1000.61250=0.048 求發(fā)電機(jī)G2的電抗標(biāo)么值 XpuG1=Sb XpuG1SNG1=1000.8350=0.229架空線路的電抗標(biāo)幺值：X3=X0L3SbUb = 0.4(14+6)100115 = 6.957X4=X0L4SbUb = 0.410100115 = 3.478X5=X0L5SbUb = 0.420100115 = 6.957X8=X0L8SbUb = 0.426100115 = 9.043電力變壓器TM1、TM2 的電抗標(biāo)幺值：XPUT1=XPUT2=X6=X7=Uk % Sb100SN = 10.510010040 = 0.263 圖 4-1 短路電流計(jì)算電路圖化簡(jiǎn)等值電路Y：X9=X11=X3X4X3+X4+X5=24.19617.392 = 1.391X10=X3X5X3+X4+X5=48.40017.392 = 2.783圖4-2 Y等值電路化簡(jiǎn)圖化簡(jiǎn)電抗器等值電路?；?jiǎn)過(guò)程如圖： X1與X9串聯(lián)得：X12=X1+X9=0.048+1.391=1.439X2與X8、X10串聯(lián)得：X13=X2+X8+X10=12.055X12與X13并聯(lián)得：X14=X12X13X12+X13 =1.43912.0551.439+12.055 = 1.286X6與X7并聯(lián)得：X15=X6X7X6+X7 =0.2630.2630.263+0.263 = 0.132X14與X11 串聯(lián)得：X16=X14+X11=1.286+1.391=2.677短路點(diǎn)K1（3）總電抗：Xpu1 = X16=2.677圖4-3 等值電路化簡(jiǎn)圖（2）短路點(diǎn)K1（3）的三相短路電流：取Sb=100MVA，Ub=Uav=1.05UN1=115 kV 三相短路電流周期分量的有效值三相短路電流的標(biāo)么值：Ipub1(3)= 1Xpu1 =12.677 = 0.37 三相短路電流的基準(zhǔn)值：Ib1(3)= Sb3Ub =1003115 =0.50 KA三相短路電流周期分量的有效值：Ik1(3) = Ib1(3)Xpu1 =0.502.677 = 0.19KA三相短路次暫態(tài)電流及短路穩(wěn)態(tài)電流：Ik1(3)=I1(3)=I1(3)=0.19 KA求K1（3）點(diǎn)的三相短路沖擊電流：瞬時(shí)值： ish1(3) =2.55I1(3) =2.550.19=0.48 KA有效值：Ish1（3）=1.52I1(3) = 1.520.19 =0.29 KAK1（3）點(diǎn)的三相短路容量Sb1(3):Sb1(3) =3UbIk1(3)=31150.19=37.8 MVA2) 10KV 低壓側(cè) K2（3）短路計(jì)算：（1）短路點(diǎn)K2（3）總電抗：X17=Xpu2 =X16+X15=2.677+0.132=2.809（2）短路點(diǎn)K2（3）的三相短路電流：取Sb=100MVA，Ub=Uav=1.05UN2=10.5 kV 周期分量有效值：標(biāo)幺值：Ipub2(3) =1Xpu2 = 12.809 =0.36基準(zhǔn)值：Ib2(3)= Sb3Ub2 =100310.5 =5.50 KA周期分量有效值：Ik2(3) = Ib2(3)Xpu2 =5.502.809 = 1.96 KA次暫態(tài)電流及短路穩(wěn)態(tài)電流：Ik2(3)=I2(3)=I2(3)=1.96 KA求K2（3）點(diǎn)的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值： ish2(3) =2.55I2(3) =2.551.96=5.0 KA有效值：Ish2（3）=1.52I2(3) = 1.521.96 =3.0 KAK2（3）點(diǎn)的三相短路容量Sb2(3)：Sb2(3) =3UbIk2(3)=310.51.96=35.65 MVA4.5 短路電流計(jì)算結(jié)果表短路是電力系統(tǒng)中最常見(jiàn)的且很?chē)?yán)重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會(huì)影響用戶的正常供電，而且會(huì)破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在發(fā)電廠變電站以及整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，都必須對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算。短路電流計(jì)算的目的是為了選擇導(dǎo)體和電器，并進(jìn)行有關(guān)的校驗(yàn)。按三相短路進(jìn)行短路電流計(jì)算?？赡馨l(fā)生最大短路電流的短路電流計(jì)算點(diǎn)有2個(gè)，即110KV母線短路（K1點(diǎn)），10KV母線短路（K2點(diǎn)） 計(jì)算結(jié)果: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)算方便選取基準(zhǔn)值如表4-1.表4-1基準(zhǔn)值列表基準(zhǔn)容量：S = 100MVA基準(zhǔn)電壓：V（KV）10.5115基準(zhǔn)電流：I（KA）5.500.50短路電流計(jì)算結(jié)果如表4-2：表4-2 短路電流計(jì)算結(jié)果列表項(xiàng)目結(jié)果短路點(diǎn)編號(hào)短路點(diǎn)基準(zhǔn)電壓Uj（kV）短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流Ij（kA）短路電流沖擊電流Sd(MVA)標(biāo)么值I*”有名值I”(kA)標(biāo)么值icj*有名值icj(kA)序號(hào)K11150.500.370.190.480.2937.8K210.55.500.361.965.03.035.65第五章 電氣設(shè)備選擇5.1導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇是電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備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)它們的基本要求確是一致的。電器設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)效驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。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)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(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。5.1.1 一般原則1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要；2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；3）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種；4）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； 5）