【正文】 雷器必須與中性點(diǎn)絕緣等級(jí)相當(dāng)。所以，本所主變壓選用中性點(diǎn)半絕緣（分級(jí)絕緣中的一種）?，F(xiàn)將所選的主變壓器容量、臺(tái)數(shù)及形式等參數(shù)列于下表中，如下：表21主變壓器參數(shù)主變型號(hào)臺(tái)數(shù)繞組連接組別電 壓體積(長(zhǎng)寬高)備注高壓中壓低壓SFPS71200002Yn yno d1122011010120006000700沈變注：型號(hào)含義 S—三相 F—風(fēng)冷 P強(qiáng)迫 S—三繞組電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求，組成接受和分配電能的電路成為傳輸強(qiáng)電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主接線。用規(guī)定的設(shè)備、文字和圖形等符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。電氣主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，并對(duì)電氣選擇、配電裝置、布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求和基本原則 接線設(shè)計(jì)的基本要求根據(jù)我國(guó)能源部關(guān)于《220～330KV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 SDJ288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)備特點(diǎn)等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴(kuò)建等要求。”對(duì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性及可擴(kuò)建性四方面。(1) 可靠性所謂可靠性是指電氣主接線能可靠地工作，以保證對(duì)用戶不間斷地供電。評(píng)價(jià)主接線的指標(biāo)是：斷路器檢修時(shí)是否影響供電。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。變電所全部停電的可靠性。(2) 靈活性主接線的靈活性有以下幾點(diǎn)要求：①調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器與線路，電度配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。②檢修時(shí)，可方便地停運(yùn)斷路器、母線及其幾許電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不至于影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。③擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。(3) 經(jīng)濟(jì)性接線在滿足可靠性、磷火性要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。①投資?、谡嫉孛娣e少③電能損失少。(1) 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用： 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。本所是環(huán)網(wǎng)接入系統(tǒng)中220/110/10KV三個(gè)電壓等級(jí)的地區(qū)變電所，對(duì)于地區(qū)負(fù)荷具有重要意義和作用。(2) 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)的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。(3) 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)重要的Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，主接線在回?cái)?shù)較多的條件下采用旁母接線。(4) 考慮主變臺(tái)數(shù)及容量對(duì)主接線的影響：本所有兩臺(tái)120MVA的主變壓器，屬大型變壓器，故其要求有很高的接線形式，如：雙母線形式等。根據(jù)我國(guó)能源部有關(guān)《220～330KV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ288規(guī)定：：220KV變電所中的110KV配電裝置，當(dāng)出線回?cái)?shù)在6回以上時(shí)，宜采用雙木锨接線。220KV變電所中的220KV配電裝置出線在4回及以上時(shí)采用雙母線或其它接線，220KV變電所中的110KV出線回?cái)?shù)為6回及以上，220KV出線回?cái)?shù)4回以上時(shí)，可裝設(shè)專用旁母。：凡設(shè)有旁路母線的63～500KV配電裝置，主變壓器回路數(shù)中的斷路器均宜接入旁路母線。根據(jù)有關(guān)《35110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》 規(guī)定：：當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，610KV側(cè)采用分段單母線。各電壓等級(jí)電氣主接線設(shè)計(jì)：根據(jù)原始資料，現(xiàn)分別分析各電壓等級(jí)可能采用的最佳方案列出，以篩選組合的方法組成最佳可比方案，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。(1) 220KV側(cè)電氣主接線設(shè)計(jì)本所220KV電壓級(jí)母線有3回輸出線路，根據(jù)有關(guān)規(guī)程和經(jīng)驗(yàn)，列出2個(gè)可比性方案進(jìn)行比較，如下表所示表 22 220KV側(cè)電氣主接線設(shè)計(jì)方案比較方案要求Ⅰ：雙母線接線Ⅱ：?jiǎn)文妇€帶旁路接線可靠性①通過隔離開關(guān)的倒換操作可以輪流檢修一組母線而不使供電中斷。② 一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。③檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開所連的母線，閉合另一對(duì)應(yīng)的隔離開關(guān)不使回路斷電。①該接線簡(jiǎn)單清晰投資略小。檢修任一出險(xiǎn)斷路器時(shí)，由旁路斷路器代替被檢修的出險(xiǎn)斷路器工作，不需停電。②母線檢修或故障時(shí)，其220KV配電裝置則全部停電。靈活性①各個(gè)電源和回路負(fù)荷可以任意分配到某一母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式、調(diào)度和潮流變化的需要。②通過倒換操作可組成各種運(yùn)行方式：?jiǎn)文妇€分段（帶旁母）運(yùn)行/單母線（帶旁母）運(yùn)行/固定連接方式運(yùn)行等。③擴(kuò)建方便，向雙母線左右任一方向擴(kuò)建，在施工中不會(huì)造成原有回路停電。①該接線方式只有一條母線，檢修母線時(shí)會(huì)造成整個(gè)回路停電。②檢修任一出線斷路器時(shí)，該回路必須停電才能檢修。設(shè)置旁路母線的目的就是可以不停電地檢修任一出線斷路器。此接線方式?jīng)]有雙母線接線方式靈活、方便。經(jīng)濟(jì)性此方式與方案Ⅱ相比停電的機(jī)會(huì)減少了，必須停電的時(shí)間縮短了，減小了經(jīng)濟(jì)損失，也利用其靈活性，方便施工，減少投資。旁路母線系統(tǒng)增加了許多設(shè)備，造價(jià)昂貴，運(yùn)行復(fù)雜，增加了投資。 經(jīng)過兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案Ⅰ比方案Ⅱ更可靠，更靈活，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。(2) 110KV側(cè)電氣主接線設(shè)計(jì)由于此電壓級(jí)的出線僅為2回，按照規(guī)程要求，采用橋形接線形式。同樣列出兩個(gè)方案。方案Ⅰ：內(nèi)橋接線；方案Ⅱ：角形接線。兩個(gè)方案的比較列于下表中：表 23 110KV側(cè)電氣主接線設(shè)計(jì)方案比較方案要求Ⅰ：內(nèi)橋接線Ⅱ：角形接線可靠性當(dāng)檢修橋斷路器時(shí)，為不使系統(tǒng)開環(huán)運(yùn)行，可增設(shè)“外跨條”，靠跨條維持兩臺(tái)主變并列運(yùn)行?？鐥l上串聯(lián)兩組隔離開關(guān)，是為了在檢修跨條隔離開關(guān)時(shí)，不必為了安全而全部停電，增加了可靠性。開環(huán)運(yùn)行時(shí)某一線路或斷路器故障，將造成供電絮亂，使相鄰?fù)旰玫脑荒馨l(fā)揮作用，被迫停運(yùn)，降低了可靠性。靈活性①當(dāng)輸電線路較長(zhǎng)，故障機(jī)會(huì)較多，而變壓器有不需經(jīng)常切換時(shí)，采用此接線形式比較方便、靈活。 ②經(jīng)適當(dāng)布置可較容易過度成單母線分段或雙母線分段。開換運(yùn)行與閉環(huán)運(yùn)行時(shí)工作電流相差很大，且每一回路連接兩臺(tái)斷路器，每一斷路器又連接兩個(gè)回路，使繼電保護(hù)整定和控制都比較復(fù)雜。經(jīng)濟(jì)性高壓電阻少，布置簡(jiǎn)單，造價(jià)低。此接線方式建成后擴(kuò)建比較困難，增加投資。經(jīng)過兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案Ⅰ比方案Ⅱ更可靠、靈活，經(jīng)濟(jì)性較好。(3) 10KV側(cè)電氣主接線設(shè)計(jì)鑒于出線回路多，且為直饋線，電壓又較低，宜采用屋內(nèi)配電，其負(fù)荷也較低。用樣，此電壓級(jí)的電氣主接線也采用兩個(gè)方案。方案Ⅰ：?jiǎn)文妇€分段接線；方案Ⅱ：?jiǎn)文妇€接線。兩個(gè)方案優(yōu)缺點(diǎn)的比較列于下表中：表24 10KV側(cè)電氣主接線設(shè)計(jì)方案比較方案優(yōu)缺點(diǎn)Ⅰ：?jiǎn)文妇€分段接線Ⅱ：?jiǎn)文妇€接線優(yōu)缺點(diǎn)①當(dāng)任一母線或某一臺(tái)母線隔離開關(guān)故障及檢修時(shí)，自動(dòng)或手動(dòng)跳開分段斷路器，僅為一半線路停電，另一母線上的各回路仍可正常運(yùn)行。②對(duì)重要回路，均以雙回路供電，保證供電的可靠性。接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建，也便于采用成套配電裝置，隔離開關(guān)僅用于檢修，不作為操作電器，不易發(fā)生誤操作?？煽啃圆桓撸粔蜢`活。斷路器檢修時(shí)該回路需停電，母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)則需全部停電。經(jīng)過兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案Ⅰ比方案Ⅱ更可靠、更靈活。 兩個(gè)方案的電氣主接線如圖21和圖22所示： 圖21 方案 Ⅰ 圖22 方案 Ⅱ 綜上所述，根據(jù)每個(gè)電壓等級(jí)電氣主接線的兩個(gè)方案的比較，在技術(shù)上、優(yōu)缺點(diǎn)上，每個(gè)電壓等級(jí)電氣主接線的方案Ⅰ比方案Ⅱ明顯合理，且更可靠，更靈活；在經(jīng)濟(jì)上也比較占優(yōu)勢(shì)。鑒于該變電所為地區(qū)變電所，應(yīng)以可靠性和靈活性為主。所以經(jīng)綜合分析，選用方案Ⅰ為最終設(shè)計(jì)方案。即：220KV側(cè)電氣主接線為雙母線分段形式；110KV側(cè)電氣主接線為內(nèi)橋接線形式；10KV側(cè)電氣主接線為單母線分段接線形式。 短路電流計(jì)算的目的與系統(tǒng)運(yùn)行方式的確定 短路電流計(jì)算的目的：本設(shè)計(jì)中計(jì)算短路電流另成一章，可知其具有一定的意義。其目的主要是為了進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。 系統(tǒng)運(yùn)行方式的確定:由電力系統(tǒng)相關(guān)教材可知，系統(tǒng)運(yùn)行方式主要有三種，即：最大運(yùn)行方式、正常運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。本次設(shè)計(jì)中不采用正常運(yùn)行方式，故僅介紹其它兩種運(yùn)行方式。(1) 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的所有可以投入的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行（全部或絕大部分運(yùn)行），以及所有線路和規(guī)定接地的中性點(diǎn)全部投入運(yùn)行的方式。該運(yùn)行方式是考慮了系統(tǒng)5～10年的發(fā)展，對(duì)于本次設(shè)計(jì)要考慮兩臺(tái)主變投入運(yùn)行，該運(yùn)行方式主要用在電氣設(shè)備的選擇、校驗(yàn)和繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中。(2) 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式：根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷為最小，投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備，且系統(tǒng)中性點(diǎn)有少部分接地的運(yùn)行方式。此方式主要針對(duì)近期系統(tǒng)規(guī)模而言（一臺(tái)主變投入運(yùn)行）主要用在保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)中。 短路形式的確定與短路計(jì)算點(diǎn)的確定 短路形式的確定：三相系統(tǒng)中短路的基本類型有四種，分別為：①三相短路，②兩相短路，③兩相接地短路，④單相接地短路。電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)與熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般按三相短路計(jì)算，這主要使用于變電所中。因?yàn)樽冸娝嚯娫措姎饩嚯x較遠(yuǎn)，三相短路時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重。發(fā)電廠附近，當(dāng)計(jì)算電抗較?。╔JS≤）時(shí)，電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定校驗(yàn)按兩相短路來驗(yàn)算。因?yàn)閮上喽搪窌r(shí)發(fā)熱最嚴(yán)重。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，穩(wěn)定校驗(yàn)均采用三相短路的條件來分析。 短路計(jì)算點(diǎn)的確定：選取短路點(diǎn)的個(gè)數(shù)，主要依據(jù)變電所的電壓等級(jí)數(shù)，本所有三個(gè)電壓等級(jí)，故應(yīng)至少選擇三個(gè)短路電流計(jì)算點(diǎn),分別代表220KV、110KV和10KV工作母線上的短路點(diǎn)。即（KK2和K3）然后根據(jù)這三個(gè)短路點(diǎn)來依次計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)的短路電流值，并利用這三個(gè)短路電流值來分別校驗(yàn)對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)母線上的電氣設(shè)備，及與母線相連的進(jìn)出線上的電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。若滿足要求，則不需要再計(jì)算。否則，若某個(gè)（些）電氣設(shè)備經(jīng)校驗(yàn)不滿足，則要針對(duì)這個(gè)（些）電氣設(shè)備重新確定一個(gè)（些）短路點(diǎn)再進(jìn)行短路電流計(jì)算，然后再校驗(yàn)，或者改用性能更好的電氣開關(guān)設(shè)備。 短路電流的計(jì)算高壓短路電流的計(jì)算一般只計(jì)及各元件（即發(fā)電機(jī)、變壓器、線路）等的電抗，采用標(biāo)么制中各物理量均用標(biāo)么制來表示，使運(yùn)算步驟簡(jiǎn)單，數(shù)值簡(jiǎn)明，便于分析。標(biāo)么制一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為：標(biāo)么制（相對(duì)值）= 基準(zhǔn)值的選取基準(zhǔn)值有四個(gè)：分別為基準(zhǔn)容量（S），基準(zhǔn)電壓（），基準(zhǔn)電流（）和基準(zhǔn)電抗（）。其選取有一定的隨意，不過，為了計(jì)算方便，對(duì)于本設(shè)計(jì)中通常選取基準(zhǔn)容量S=100MVA，基準(zhǔn)電壓=各電壓級(jí)的平均額定電壓，即對(duì)本變電所有：S=230KV。當(dāng)基準(zhǔn)容量（MVA）與基準(zhǔn)電壓（KV）選定后，基準(zhǔn)電流（KV）與基準(zhǔn)阻抗（）便已決定?；鶞?zhǔn)電流=，基準(zhǔn)阻抗=（近似計(jì)算法） 各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算(1) 系統(tǒng)S或發(fā)電廠T的等效電抗標(biāo)么值： 式中：、為系統(tǒng)或發(fā)電廠以其本身容量為基準(zhǔn)值等效電抗標(biāo)么值。(2) 線路電抗標(biāo)么值：式中：為線路單位長(zhǎng)度電抗值，其中單導(dǎo)線=，兩分裂導(dǎo)線=。(3) 電抗器標(biāo)么值： 式中：% 為電抗器銘牌上的電抗百分?jǐn)?shù)，、為其額定電壓與額定電流。(4) 變壓器電抗標(biāo)么值：本設(shè)計(jì)中主變?yōu)槿@組且已給出了各繞組兩兩之間的短路電壓百分?jǐn)?shù)，即：%、%、%，則可求出各繞組的短路電壓百分?jǐn)?shù)分別為：=[%+%%]=[%+%%]=[%+%%]然后按各雙繞組變壓器相似的計(jì)算公式求出變壓器各繞組電抗的標(biāo)么值：， 各短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算：(1) 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，得到各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗（）。(2) 求各電源的計(jì)算電抗。（將各轉(zhuǎn)移電抗按各電源歸算）=(3) 查運(yùn)算曲線，得到以電源容量為基準(zhǔn)容量的各電源送至短路點(diǎn)電流的標(biāo)么值，即：、。(4) 求(3)中各電流的有名值之和，即為短路點(diǎn)的短路電流。（求出各電流有名值、沖擊值）。本設(shè)計(jì)中