【正文】 荷需求。3主變阻抗及調(diào)壓方式選擇（1）主變阻抗的選擇根據(jù)《 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》（電氣一次側(cè)部分），變壓器的阻抗實(shí)質(zhì)就是繞組間的漏抗，阻抗的大小主要取決于變壓器的結(jié)構(gòu)和采用的材料。從系統(tǒng)穩(wěn)定和供電電壓質(zhì)量考慮，希望主變壓器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又使系統(tǒng)短路電流增加，高、低壓電器設(shè)備選擇遇到困難；另外阻抗的大小要考慮變壓器并聯(lián)運(yùn)行的要求。主變阻抗選擇原則：各側(cè)阻抗值的選擇須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流計(jì)算、無(wú)功分配、繼電保護(hù)、短路電流、系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并聯(lián)運(yùn)行等方面進(jìn)行綜合考慮；對(duì)普通三繞組變，目前有“升壓型”和“降壓型”兩種，“升壓型”繞組排列順序?yàn)樽澡F芯向外為中、低、高。所以高、中側(cè)阻抗最大；“降壓型”依次為低、中、高，所以高、低壓側(cè)阻抗最大。所以，選擇“降壓型”結(jié)構(gòu)的變壓器，繞組的排列順序?yàn)樽澡F芯向外依次為低，中，高。高，低壓側(cè)的阻抗最大。（2）調(diào)壓方式的選擇為保證供電所或發(fā)電廠的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許的范圍內(nèi)，調(diào)壓方式有兩種，一種稱為無(wú)激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍在177。2%以內(nèi)；另一種成為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍達(dá)30%，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，在下例情況下選用：接于時(shí)而為送端，時(shí)而為受端，具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器，為保證用電質(zhì)量，要求母線電壓恒定時(shí)，且隨著各方面的發(fā)展，為了保證電壓質(zhì)量及提高變壓器分接頭質(zhì)量。所以選用有載調(diào)壓。4 變電站主變壓器型式的選擇具有三種電壓等級(jí)的變電站中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器采用三繞組。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定 對(duì)電力系統(tǒng)一般要求6kV及以下變電站采用一級(jí)有載調(diào)壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國(guó)110kV及以上電壓變壓器繞組都采用Y連接；35kV采用Y連接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。故主變參數(shù)如下：表3—3 SFSZ950000/110主要參數(shù)型號(hào)電壓組合及分接范圍阻抗電壓高中 高低 中低空載電流連接組高壓中壓低壓YN，yn0,d11SFSZ950000/110110177。8%177。5%184 電氣主接線的設(shè)計(jì) 主接線的設(shè)計(jì)原則現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的、嚴(yán)密的整體。各類(lèi)發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。1．運(yùn)行的可靠斷路器檢修時(shí)是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時(shí)，停電數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。2．具有一定的靈活性主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全。3．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。4．經(jīng)濟(jì)上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。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。 110kV電氣主接線大辛莊電站是該區(qū)電力系統(tǒng)發(fā)展而建，主要是針對(duì)該區(qū)用電，所以其負(fù)荷屬于地區(qū)性負(fù)荷。變電站110kV側(cè)和6kV側(cè)，均可設(shè)單母線分段接線。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35kV～110kV系統(tǒng)中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路母線。根據(jù)以上分析、組合，保留下面兩種可能接線方案，如圖41及圖42所示。圖41單母線分段帶旁母接線W1W2W3圖42雙母線帶旁路母線接線對(duì)圖41及圖42所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較，見(jiàn)表41。表41 主接線方案比較表項(xiàng)目 方案 方案Ⅰ方案Ⅱ技術(shù)① 簡(jiǎn)單清晰、操作方便、易于發(fā)展② 可靠性、靈活性差③ 旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電① 運(yùn)行可靠、運(yùn)行方式靈活、便于事故處理、易擴(kuò)建② 母聯(lián)斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作③ 倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作經(jīng)濟(jì)① 設(shè)備少、投資?、?用母線分段斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資① 占地大、設(shè)備多、投資大② 母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資在技術(shù)上（可靠性、靈活性）第Ⅱ種方案明顯合理，在經(jīng)濟(jì)上則方案Ⅰ占優(yōu)勢(shì)。鑒于此站為地區(qū)變電站應(yīng)具有較高的可靠性和靈活性。經(jīng)綜合分析，決定選第Ⅱ種方案為設(shè)計(jì)的最終方案。 35kV電氣主接線電壓等級(jí)為35kV、出線為4～8回，可采用單母線分段接線，也可采用雙母線接線。為保證線路檢修時(shí)不中斷對(duì)用戶的供電，采用單母線分段接線和雙母線接線時(shí)，可增設(shè)旁路母線。但由于設(shè)置旁路母線的條件所限（35kV出線多為雙回路，有可能停電檢修斷路器，且檢修時(shí)間短，約為2～3天。）所以，35kV采用雙母線接線時(shí)，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時(shí)可設(shè)置旁路隔離開(kāi)關(guān)。據(jù)上述分析、組合，篩選出以下兩種方案。同樣有如圖43及圖44所示。圖43單母線分段帶旁母接線圖44雙母線接線對(duì)圖43及圖44所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較。見(jiàn)表42表42 主接線方案比較項(xiàng)目方案方案Ⅰ單方案Ⅱ雙技術(shù)①簡(jiǎn)單清晰、操作方便、易于發(fā)展②可靠性、靈活性差③旁路斷路器還可以代替出線斷路器，進(jìn)行不停電檢修出線斷路器，保證重要用戶供電① 供電可靠② 調(diào)度靈活③ 擴(kuò)建方便④ 便于試驗(yàn)⑤ 易誤操作經(jīng)濟(jì)①設(shè)備少、投資?、谟媚妇€分段斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資① 設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜② 投資和占地面大經(jīng)比較兩種方案都具有易擴(kuò)建這一特性。雖然方案Ⅰ可靠性、靈活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的經(jīng)濟(jì)性。鑒于此電壓等級(jí)不高，可選用投資小的方案Ⅰ。 6kV電氣主接線6～10kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時(shí)，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場(chǎng)合。上述兩種方案如圖45及圖46所示。圖45單母線分段接線圖46雙母線對(duì)圖45及圖46所示方案Ⅰ、Ⅱ綜合比較，見(jiàn)表43表43 主接線方案比較項(xiàng)目 方案方案Ⅰ單分方案Ⅱ雙技術(shù)① 不會(huì)造成全所停電② 調(diào)度靈活③ 保證對(duì)重要用戶的供電④ 任一斷路器檢修，該回路必須停止工作①供電可靠②調(diào)度靈活③擴(kuò)建方便④便于試驗(yàn)⑤ 誤操作經(jīng)濟(jì) ① 占地少② 設(shè)備少①設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜③ 資和占地面大經(jīng)過(guò)綜合比較方案Ⅰ在經(jīng)濟(jì)性上比方案Ⅱ好，且調(diào)度靈活也可保證供電的可靠性。故選用方案Ⅰ。最后可以得出，35kv采用單母分段帶旁母的接線，10kv采用單母分段的接線。5 短路電流計(jì)算 短路電流的基本概念在供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)次數(shù)比較多的嚴(yán)重故障是短路。供配電系統(tǒng)中的短路，是指相導(dǎo)體之間或相導(dǎo)體與地之間不通過(guò)負(fù)載阻抗而發(fā)生的電氣連接。 短路的原因和種類(lèi)產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備截流部分絕緣損壞所致。絕緣損壞是由于絕緣老化、過(guò)電壓、機(jī)械損傷等造成。其它如操作人員帶負(fù)荷拉閘或者檢修后未拆除接地線就送電等誤操作；鳥(niǎo)獸在裸露的截流部分上跨越以及風(fēng)雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。在三相供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的主要短路類(lèi)型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。第一種短路稱為對(duì)稱短路，后三種通稱為不對(duì)稱短路。一切不對(duì)稱短路的計(jì)算，在采用對(duì)稱分量法后，都可以歸納為對(duì)稱短路的計(jì)算。就上述幾種短路故障而言，出現(xiàn)單相短路故障的幾率最大，三相短路故障的幾率最小。但在配電系統(tǒng)中，三相短路的后果最為嚴(yán)重，因而以此驗(yàn)算電器設(shè)備的能力。計(jì)算短路電流的意義短路是電力系統(tǒng)中常發(fā)生的故障，短路電流會(huì)直接影響電器的安全，危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，假如短路電流較大，為了使電器能承受短路電流的沖擊，往往需要選擇重型電器。這不僅會(huì)增加投資，甚至?xí)蜷_(kāi)斷電流不滿足而選擇不到合適的高壓電器，為了能合理選擇輕型電器，在主接線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮限制的措施，進(jìn)而需要計(jì)算。短路電流計(jì)算是選擇和檢驗(yàn)電氣設(shè)備的前提和基礎(chǔ)，也是載流導(dǎo)體選擇和二次設(shè)備保護(hù)的基礎(chǔ)。為了使所選電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性并在一定的時(shí)期內(nèi)滿足電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，應(yīng)對(duì)不同點(diǎn)的短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。進(jìn)行短路計(jì)算的基本假設(shè)供電系統(tǒng)短路的物理過(guò)程是很復(fù)雜的，影響因素很多。為了簡(jiǎn)化分析和計(jì)算，采取一些合理的假設(shè)以滿足工程計(jì)算的要求。通常采取以下基本假設(shè)：忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)中的各元件參數(shù)為恒定。忽略各元件的電阻。高壓電網(wǎng)的各種電氣元件，其電阻一般都比電抗小得多。在計(jì)算短路電流時(shí)，即使R=，略去電阻所求得的短路電流僅增大5%，這在工程上是允許的。，電阻不能忽略。此外，在計(jì)算暫態(tài)過(guò)程的時(shí)間常數(shù)時(shí)，電阻不能忽略。忽略短路點(diǎn)的過(guò)渡電阻。過(guò)渡電阻是指相與相之間短接所經(jīng)過(guò)的電阻，如被外來(lái)物體短接時(shí)，外來(lái)物的電阻、接地短路的接地電阻、電弧短路的電弧電阻等。一般情況下，都以金屬性短路對(duì)待，只是在某些繼電保護(hù)的計(jì)算中才考慮過(guò)渡電阻。除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部不對(duì)稱外，實(shí)際的電力系統(tǒng)通常都可以當(dāng)做三相對(duì)稱。以上各點(diǎn)的假設(shè)，根據(jù)它們各自的適用條件，所以要具體問(wèn)題具體分析。驗(yàn)算導(dǎo)體的穩(wěn)定性和電器的動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定以及電器開(kāi)斷電流的能力，應(yīng)按本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量來(lái)計(jì)算，并考慮到電力系統(tǒng)的510發(fā)展規(guī)劃（一般應(yīng)按本工程的建成之后的510年）。在確定短路電流時(shí)應(yīng)按可能發(fā)生的短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按照僅在切換時(shí)過(guò)程中的可能的并列運(yùn)行方式的接線方式。選擇導(dǎo)體和電器時(shí)所用的短路電流，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。選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗的回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流最大的地點(diǎn)，對(duì)帶電抗器6～10kv出線與廠用分支回路，除其母線與隔離開(kāi)關(guān)之間隔板前的引線和套管的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在電抗器之前外，其余導(dǎo)體和電器的計(jì)算短路點(diǎn)一般選擇在電抗器后。導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器的開(kāi)斷電流，一般按三相短路驗(yàn)算。若發(fā)電機(jī)的出口的兩相短路或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相，兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況計(jì)算。 本次設(shè)計(jì)中短路電流的計(jì)算各回路電抗的計(jì)算計(jì)算各回路電抗：（取基準(zhǔn)功率， ）系統(tǒng)K1K2110KV35KV6KVK3X2X5X4X1X3圖51短路計(jì)算圖根據(jù)前面所選變壓器各參數(shù)得： = == == =計(jì)算各短路點(diǎn)的短路電流在配電系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生三相短路時(shí)，后果最嚴(yán)重。因而以此驗(yàn)算電器設(shè)備的能力。在高壓電路發(fā)生三相短路時(shí)，一般可取Ksh＝，因此ish＝ I″ Ish＝ I″1．點(diǎn)短路時(shí)，對(duì)于110KV系統(tǒng)電源（無(wú)窮大容量）K1系統(tǒng)X1110KV圖52 K1點(diǎn)短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖 ，K2X2X1X3110KV35KV圖53 K2點(diǎn)短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖系統(tǒng)，K3系統(tǒng)X2X1X4110KV6KVX5圖54 K3點(diǎn)短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖6 電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn) 電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)原則電氣設(shè)備選擇原則由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：。技術(shù)條件：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)電流的情況下保持正常運(yùn)行。 選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓Ug,即，UmaxUg 選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig ，即IeIg電氣設(shè)備校驗(yàn)的一般原則，校驗(yàn)的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。Qdt——在計(jì)算時(shí)間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（KA2S） It——t秒內(nèi)設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）T——設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間Ts按下式計(jì)算t=td+tkd式中td——繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間內(nèi)（S）tkd——斷路的全分閘時(shí)間（s）電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時(shí)電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是： 上式中 ——短路沖擊電流幅值及其有效值 ——允許通過(guò)動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值： 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過(guò)電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來(lái)確定。由于變壓器短時(shí)過(guò)載能力很大，雙回路