【正文】 計的變電站中，220kV側(cè)電壓等級較高，并且它的出線數(shù)量不多，近期出線4回線路，而遠期出線有6回。中壓側(cè)出線數(shù)量較多近期10回，遠期14回。在低壓10kV側(cè)出線的數(shù)量最多近期出線20回，遠期出線26回。經(jīng)過各種性能的分析之后，考慮采用的主接線方案如下：在本課題設計中高壓側(cè)母線接線方式可選雙母或雙母分段接線兩種，在中壓側(cè)母線接線方式可選雙母線接線或單母線分段接線兩種形式，而在低壓側(cè)部分母線接線方式可選單母線接線或單母線分段接線。 各級電壓配電裝置接線方式采用的形式課題設計的變電站中，10kV近期出線20回，遠期出線26回，因此10kV側(cè)的接線方式應選擇單母線分段的接線的方式更加有利。110kV近期出線10回，遠期出線14回，所以對于110kV側(cè)的接線方式應選擇雙母線接線的方式更加有利。220kV近期出線4回，遠期出線6回，所以對于220kV側(cè)的接線方式應選擇雙母線接線的方式更加有利。綜上所述，經(jīng)濟方面的比較選擇兩種方案如下表（主要從使用設備數(shù)量上考慮）：表31 兩種方案的選擇方案選擇ⅠⅡ高壓側(cè)部分雙母線接線雙母線分段接線中壓側(cè)部分雙母線接線單母線分段接線低壓側(cè)部分單母線分段接線單母線接線兩種方案的接線圖分別如下：圖31 方案一的主接線圖32 方案二主接線從電氣設備數(shù)目及配電裝置比較：根據(jù)電氣設備價格參考表， 220kV側(cè)斷路器的價格是30萬/臺，隔離開關的價格是1萬/組； 110kV側(cè)斷路器的價格是22萬/臺，隔離開關的價格是2萬/組；。表32 不同方案的投資 方案項目方案一方案二 10kV配電裝置單母線分段接線單母線接線110kV配電裝置雙母線接線單母線分段接線220kV配電裝置雙母線接線雙母線分段接線高壓斷路器110kV1717220kV911 高壓隔離開關110kV6034220kV263010kV側(cè)開關柜數(shù)量2726綜合投資（萬元） 最佳方案的確定 220kV側(cè)，從可靠性方面來說，雙母線分段接線由于其中間多加了一個斷路器，其實際運行的時候會更加靈活，并且它的可靠性也會比雙母線接線的可靠性高，但考慮到目前國內(nèi)采用的雙母線接線的可靠性已經(jīng)很高，采用雙母線分段接線與采用雙母線接線差距不大，兩者都可以考慮；但從經(jīng)濟性方面考慮，為了減少綜合投資，220kV側(cè)接線采用雙母線接線，并且采用方案一的綜合投資比方案二的少，所以可以考慮方案一。從可靠性的角度考慮，雙母線接線方式的可靠性高于單母線分段，因為在大多時候雙母線的兩條母線可以互為備用、靈活的轉(zhuǎn)換在母線上的電流。從靈活性方面考慮，兩條母線的靈活性在很大程度上也比單母線分段接線的靈活性高。所以在110kV側(cè)接線采用方案Ⅰ。低壓側(cè)出線較多，從經(jīng)濟性方面考慮，采用單母線分段的接線方式因為在母線連接出需要多加一個斷路器，所以它的一次投入比較大。但是單母線接線的可靠性不高，當運行時母線出現(xiàn)問題要停下來檢查設備的時候，所有回路都沒有辦法繼續(xù)運電，而只能停電；但單母線分段由于母線可以分段運行也可以不分段運行，它在操作的過程中雖然步驟多了一點點，但它還是很靈活的。當采用單母分段接線時，如果不得不向一級負荷供電的時候，它可以從兩個分段母線側(cè)引出兩回線向一級負荷供電，減少了斷電的可能性。由于此次設計的變電站低壓側(cè)出線數(shù)量太多，所以采用單母線分段接線的性價比都比單母線接線的高。所以在低壓側(cè)采用單母線分段的接線方式。綜合考慮可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三個方面，220kV側(cè)優(yōu)先選用雙母線接線，110kV側(cè)優(yōu)先選用雙母線接線，10kV側(cè)優(yōu)先選用單母線分段接線。第4章 短路電流計算在電力系統(tǒng)實際工作運行中，短路發(fā)生的次數(shù)是最多最頻繁的，而且出現(xiàn)這種故障后的破壞也是最厲害的。我們平時所說的短路，就是指在不正常的時候出現(xiàn)短接現(xiàn)象。三相短路產(chǎn)生的短路電流可能是正常額定電流的幾十倍，是非常大的、它所帶來的后果也是最嚴重。在變電站設計的過程中短路電流計算重點考慮三相短路。短路電流計算是用于修正由于人為操作或者電路自身老化或絕緣破壞等問題產(chǎn)生的過電流。短路電流計算可以避免由過電流造成的供電破壞或造成導體過熱甚至熔化等問題。并且，通過計算短路電流可以對斷路器、母線等設備進行動、熱穩(wěn)定校驗從而保證更經(jīng)濟的選擇設備；通過計算短路電流，可以為系統(tǒng)設計及選擇電氣主接線提供依據(jù)；計算短路電流，還能幫助我們進行故障分析?？傊?，短路電流的具體計算是十分有意義的。 短路的危害短路故障對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行以及設備的運行維護有很大的危害，短路類型的不同產(chǎn)生的后果也不一致，可能導致電力系統(tǒng)局部出現(xiàn)無法正常供電的現(xiàn)象，也有可能使整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行受到危害。發(fā)生短路故障時，可能會出現(xiàn)一些現(xiàn)象，我們也是根據(jù)這些現(xiàn)象來說明短路的危害。發(fā)生短路故障時，短路電流會急劇增大，可能超過額定電流的好多倍，短路電流通過電氣設備的時候會產(chǎn)生大量的熱，帶來嚴重危害。短路時短路點會產(chǎn)生電弧，電弧的高溫會使設備遭到損壞。總之，短路造成的后果是很嚴重的，應該重點防止設備出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。因此，應該根據(jù)短路計算的具體條件來計算短路電流，并加電抗器等進行一定的限制。 短路電流計算的條件短路電流的確定應該考慮多方面。確定短路電流計算時，應按最大運行方式下可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。導體短路時，短路電流大，在導體內(nèi)產(chǎn)生的熱量來不及向周圍的介質(zhì)傳遞，因此可認為是一種絕熱的過程，將對導體造成很大的損壞，所以短路電流的計算十分有必要。短路的類型一般采用三相短路，在一般情況下三相短路的短路電流大于其他短路類型的短路電流；并且，在短路電流計算時，短路電流的標幺值等于電源點到短路點電抗標幺值之和的倒數(shù)，所以需要計算的電流與短路點有關。短路電流將隨短路點的不同而不同。因此，還要合理考慮短路點。 短路電流計算方法和步驟（1）選擇計算短路點短路計算點如下：d1—220kV母線短路時的短路計算點d2—110kV母線短路時的短路計算點d3—10kV母線短路的短路計算點（2）畫出等值網(wǎng)絡圖①選取基準容量和基準電壓（kV）（一般取各級的平均電壓），計算基準電流 (kA) 公式(4—1)②計算各部分換算后的標么值電抗。③繪制等值電路圖，并將各組件統(tǒng)一編號。（3）化簡等值網(wǎng)絡圖化簡原圖，并求出各電源與短路點之間的電抗。（4）計算短路電流周期分量有名值（5）計算短路電流沖擊值（6）繪制短路電流計算結果表 三相短路電流計算考慮到三相短路對電力系統(tǒng)的沖擊是最嚴重的，因此在短路電流的具體計算中重點考慮三相短路電流的計算。計算中，采用近似計算的方法并選取平均電壓作為基準電壓計算，并且需要確定出電氣設備以及導體出現(xiàn)最嚴重情況的短路點，使出現(xiàn)的短路電流值為最大值，從而可以利用最大短路電流對設備進行校驗。以下分別從三側(cè)中選取最嚴重的短路點ddd3計算出最嚴重的短路電流。ddd3三點的選取點如圖41圖41 短路點的選取 基準值的計算短路電流的計算方法，通常采用標幺值的近似計算。而準確計算法則一般運用于潮流計算、穩(wěn)定計算和要求準確的故障計算。近似計算過程中采用平均電壓。我國電力系統(tǒng)中常用的各電壓等級的平均電壓如下表：(kV)表41 我國電力系統(tǒng)中常用的各電壓等級的平均電壓36103511022033050037115230345525故在220kV側(cè)取平均電壓=230kV，110kV側(cè)取平均電壓=115kV，并令其為基準電壓根據(jù)主變壓器的選型計算變壓器各繞組電抗如下表42 所選主變壓器各側(cè)繞組電抗阻抗電壓％高－中高－低中－低14238記高壓側(cè)短路電壓、中壓側(cè)短路電壓、低壓側(cè)短路電壓各繞組兩兩間的短路電壓分別為=1=2=8各繞組等值電抗=（+）=（14+238）= 公式(4—2)=（+）=（8+1423）==（+）=（23+814）=變壓器繞組電抗的計算公式為（近似計算法）： 公式(4—3)====－==計算系統(tǒng)內(nèi)某局部網(wǎng)絡的短路電流時，可將系統(tǒng)等效成一個電源接入該網(wǎng)絡。根據(jù)任務書可知系統(tǒng)提供高壓側(cè)的短路電流為34kA，系統(tǒng)提供中壓側(cè)的短路電流為1kA在220kV側(cè)，取基準電壓=230kV，由 = 公式(4—4)短路電流標幺值 公式(4—5)系統(tǒng)側(cè)電抗標幺值在110kV側(cè)，取基準電壓=115kV，由=短路電流標幺值系統(tǒng)側(cè)電抗標幺值在10kV側(cè)，取基準電壓=，由= d1點短路當d1點短路時，由于低壓側(cè)母線上不存在電源。當發(fā)生短路故障的時候，低壓側(cè)母線不起任何作用。因此該側(cè)可忽略，等值電路圖如圖42圖42 d1點短路時等值電路計算電源點到短路點間的總電抗標幺值=則d1短路時的短路電流標幺值= 則d1短路時的短路電流有名值短路沖擊電流 kA 公式(4—6)短路沖擊電流標幺值短路容量 S = = 230 = 公式(4—7)本次設計中，(發(fā)電機出口短路時, ；在發(fā)電廠升壓變壓器高壓側(cè)母線短路時，；在高壓電網(wǎng)其他地點短路時，；，) d2點短路當d2點短路時，其情況與d1點短路相似。等值電路圖如圖圖43 d2點短路時等值電路計算電源點到短路點間的總電抗標幺值=則d2短路時的短路電流標幺值=則d2短路時的短路電流有名值短路沖擊電流 kA短路沖擊電流標幺值短路容量 S = = 115 = d3點短路當d3點短路時，等值電路圖如圖44，化簡后的電路圖45圖44 d3點短路時等值電路圖45 d3點短路時化簡電路圖其中=、=、=、圖45 d3點短路時化簡電路圖其中=+=、 ==、=、+=、可知=則d3短路時的短路電流標幺值=則d3短路時的短路電流有名值短路沖擊電流短路沖擊電流標幺值短路容量 S = = = 短路電流計算結果表根據(jù)三側(cè)短路電流的計算，將計算結果列為一個表格，如下表42 短路電流計算結果短路點編號基準電壓(kV)短路點總電抗(標么值)短路電流周期分量短路沖擊電流短路容量（MVA）標么值有名值(kA)標么值有名值(kA)d1230220kV母線d2115110kV母線d310kV母線第5章 電氣設備的選擇在各種電壓等級的變電所中，使用著各種電氣設備，像變壓器、隔離開關、母線、斷路器、電抗器等，這些設備的主要任務就是保證變電所安全、可靠的同時提供優(yōu)質(zhì)的電能。因為在變電站運行過程中出現(xiàn)的狀態(tài)大致有兩種，分別是正常運行狀態(tài)以及出現(xiàn)故障的情況。因此電氣設備在選型的時候，必須同時考慮在正常和故障兩種狀態(tài)下的工作情況。以保證所選設備在正常情況下可以使用，在故障的情況下也能最大化地保障各種設備不被破壞。 電氣設備選擇的一般條件 在對電氣設備進行選擇的時候，不僅要考慮到正常情況下電氣設備的正常運行，還要考慮在出現(xiàn)短路故障的時候不被損壞，并且保證在短路切除后繼續(xù)安全工作。 按正常工作狀態(tài)選電氣設備 1) 額定電流 我們所說的設備額定電流（）是指各種設備在額定環(huán)境溫度下保持正常運行的同時，設備可以長期通過而又不會使設備損壞的最大電流。一般情況下，額定電流應大于該回路正常運行下的最大持續(xù)工作電流，即 公式(5—1)2) 額定電壓在電網(wǎng)運行過程中，可能由于某些原因?qū)е码娋W(wǎng)的運行電壓在合理的范圍內(nèi)產(chǎn)生波動，要求所選電氣設備的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。在選擇的時候，要保證電氣設備的額定電壓（）不低于安裝處額定電壓()的條件選擇，即 公式(5—2)3) 環(huán)境對電氣設備選擇的影響在選擇電氣設備的安裝地點時，也要考慮安裝地點的環(huán)境條件如安裝地點的溫度、濕度、污穢等級等，如果安裝地點的環(huán)境條件超出我們所選設備的使用條件時，就應該主動采取補救措施。我國生產(chǎn)的電氣設備一般使用的額定環(huán)境溫度為40℃。在設計的時候正確選擇環(huán)境的最高溫度也是非常重要的一個步驟。除此之外，還應該根據(jù)電氣設備的安裝地點、使用條件、環(huán)境保護等條件，對電氣設備進行種類和型式進行選擇。 短路狀態(tài)校驗 當運行電路出現(xiàn)短路故障的時候，就會產(chǎn)生一定的短路電流。當這種電流通過電氣設備時，就會有大量的熱量產(chǎn)生，同時這種電流還可能使設備發(fā)生變形。所以對電氣設備進行校驗是十分有必要的。短路電流流過電氣設備使導體發(fā)出大量的熱，因此在