【正文】 共 50 頁(yè) ? 經(jīng)濟(jì)性 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。通常設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮： ① 節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，并要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開(kāi)關(guān)電器數(shù)量，選用廉價(jià)的電器或輕型電器，以便降低投資。 ② 占地面積少。主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置 布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少，同時(shí)應(yīng)節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對(duì)大容量發(fā)電廠和變電站，在可能和允許條件下，應(yīng)采用一次設(shè)計(jì)，分期投資、建設(shè)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 ③ 電能損耗少。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來(lái)自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次降壓而增加電能損耗。 電氣主接線設(shè)計(jì)的選擇原則 ? 變電站主接線要與變電站在系統(tǒng)中的地位 和 作用相適應(yīng)。根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位、作用確定 對(duì)主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 ? 變電站主接線的選擇應(yīng)考慮電網(wǎng)安全運(yùn)行的要求，還應(yīng)滿足電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)急處理的要求。 ? 各種配電裝置接線的選擇，要考慮該配電裝置所在的變電站 性質(zhì)、電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、采用的設(shè)備情況、供電負(fù)荷的重要性和本地區(qū)的運(yùn)行習(xí)慣等因素。 ? 近期接線與遠(yuǎn)景接線相結(jié)合，方便接線的過(guò)渡。 ? 在確定變 電所主接線時(shí)要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 電氣主接線設(shè)計(jì) ? 220kV 220kV 降壓變電站中的 220kV 配電裝置，當(dāng) 220kV 線路 4 回及以上，變壓器 2 組的情況下，一般采用雙母線接線，不帶旁路。 ? 110kV 220kV 降壓變電站中的 110kV 配電裝置，通常是地區(qū)配電網(wǎng)的電源點(diǎn)，出線回路比較多。當(dāng)出線回路數(shù)超過(guò) 6 回，總元件數(shù) 8 個(gè)以上時(shí)，一般采用雙母線接線，不帶旁路。當(dāng)?shù)貐^(qū) 110kV 電網(wǎng)較薄弱，斷路器檢修有可能造成重 要用戶停電時(shí)，通常也不通過(guò)設(shè)旁路母線來(lái)解決，而是通過(guò)加強(qiáng)地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)或?qū)χ匾脩舨捎秒p回路供電方式來(lái)解決斷路器檢修問(wèn)題。 ? 10kV 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 50 頁(yè) 在降壓變電站中， 6～ 10kV 側(cè)所連接的元件是到用戶去的饋電線，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，站用變壓器等，對(duì)重要用戶都采用雙回或多回供電，通常采用單母線分段接線。 方案比較 方案一： 220kV 采用雙母線接線 110kV 采用雙母線接線 10kV 采用單母線分段接線 方 案一： 220kV 采用單母線分段接線 110kV 采用雙母線線分段接線 10kV 采用單母線接線 表 22 方案 電壓等級(jí) 方案一 方案二 220kV 雙母線接線 可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線的隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi)此隔離開(kāi)關(guān)相連的該組母線，其它線路均可通過(guò)另一組母線繼續(xù)運(yùn)行 。 單母線分段接線 母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修或故障時(shí)，整個(gè)配電裝置全停 。 110kV 雙母線接線 可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線的隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi)此隔離開(kāi)關(guān)相連的該組母線，其它線路均可通過(guò)另一組母線繼續(xù)運(yùn)行 。 雙母線線分段接線 一段工作母線發(fā)生故障后，將故障段母線所連接的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電，所以只是部分短時(shí)停電，而不必全部短時(shí)停電；但比雙母線接線增加了兩臺(tái)斷路器，投資有所增加 。 10kV 單母線分段接線 母線和母線隔離開(kāi)關(guān)可分段輪流檢修；對(duì)重要用戶可從不同母線段引雙回路供電，當(dāng)一段母線發(fā)生 故障單母線接線 母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修，整個(gè)配電裝置將全停，可靠性不高；當(dāng)任一連接元件故障，斷路器拒動(dòng)或母線故障 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 50 頁(yè) 或任一連接元件故障，斷路器拒動(dòng)時(shí)，由繼電保護(hù)動(dòng)作斷開(kāi)分段斷路器，將故障限制在故障母線范圍內(nèi)，非故障母線繼續(xù)運(yùn)行，整個(gè)配電裝置不會(huì)全停，也保證對(duì)重要用戶供電，提高了可靠性 。 都將造成整個(gè)配電裝置全停 。 綜上所述，通過(guò)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上對(duì)每個(gè)電壓等級(jí)電氣主接線的兩個(gè)方案的比較，方案一比方案二更加合理，且可靠性，靈活性滿足要求。所以 ， 綜合分析，選用方案一為最終設(shè)計(jì)方案，即 220kV， 110kV采用雙母線接 線， 10kV采用單母線分段接線。 短路計(jì)算的目的 為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)選擇電氣設(shè)備時(shí)，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證該設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動(dòng)力的巨大沖擊。同時(shí)，為了盡快切斷電源對(duì)短路點(diǎn)的供電，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)地使有關(guān)斷路器跳閘。繼電保護(hù)裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準(zhǔn)確的短路電流數(shù)據(jù)。 短路計(jì)算的假設(shè)條件 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)景短路電流一般是采用簡(jiǎn)化或近似計(jì)算。在計(jì)算時(shí)有以下假設(shè)： ? 故障前為空載，即負(fù)荷略去不計(jì)，只計(jì)算短路電流的故障分量 ? 故障前所有節(jié)點(diǎn)電壓均等于平均額定電壓，其標(biāo)幺值等于 1 ? 系統(tǒng)各元件的電阻忽略不計(jì)（ 1kV以上的高壓電網(wǎng)） ? 只計(jì)算短路電流基頻的周期分量 短路計(jì)算的步驟 一般 三相短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)和電動(dòng)力最大，所以只對(duì)三相短路短路電流進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算步驟如下： ? 畫(huà)等值電路圖 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 50 頁(yè) ? 網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) (消去中間節(jié)點(diǎn) )， 得到各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗 ? 由于系統(tǒng)為無(wú)窮大電源，所以轉(zhuǎn)移阻抗的倒數(shù)即為短路點(diǎn)電流的標(biāo)幺值 ? 求各電源送至短路點(diǎn)電流的有名值之和 ， 即為短路點(diǎn)的短路電流 短路點(diǎn)的選擇 選取短路點(diǎn)主要依據(jù)變電站的電壓等級(jí)，本變電站有三個(gè)電壓等級(jí)，所以選擇三個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)，分別代表 220kV、 110kV、 10kV 工作母線上的短路點(diǎn)。然后根據(jù)這三個(gè)短路點(diǎn)依次計(jì)算對(duì)應(yīng)的短路電流值，并利用這三個(gè)短 路電流值分別校驗(yàn)對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)母線上以 及與母線相連的進(jìn)出線上的電氣 設(shè)備。 短路計(jì)算結(jié)果 ( ),100 avBB UUM V AS ?? 表 31 短路編號(hào) 短路位置 短路電流 I =I? （ kA） 沖擊電流 shi （ kA） 基準(zhǔn)電壓 BU （ kV） 1K 220kV母線 230 2K 110kV母線 115 3K 10kV母線 44 112 4. 電氣設(shè)備與母線的選擇與校驗(yàn) 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 電氣設(shè)備選擇的一般條件 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 ? 額定電壓 電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額 定電壓，故所選電氣設(shè)備的允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的 ～ 倍，而電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓波動(dòng)，一般不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的 。因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓 NU 不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓SNU的條件選擇，即 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 50 頁(yè) SNN UU ? ? 額定電流 電氣 設(shè)備的額定電流 NI 是指在額定環(huán)境溫度 0? 下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。 NI 應(yīng)不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 maxI ，即 maxIIN ? 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maxI 應(yīng) 為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器的額定電流 的 倍；若變壓器有 可能過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)， maxI 應(yīng)按過(guò)負(fù)荷確定（ ～ 2 倍變壓器額定電流）；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 maxI ；母線分段電抗器 maxI 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%；出線回路的 maxI 除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)有其他回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷 。 ? 環(huán)境條件對(duì)設(shè)備選擇的影響 當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境（尤其注意小環(huán)境）條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級(jí)、海拔高度、地震強(qiáng)度和覆冰厚度等超過(guò)一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。 一般非高原型的電氣設(shè)備使用環(huán)境的海拔高度不超過(guò) 1000m， 當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔超過(guò)制造廠家的規(guī)定值時(shí)，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降。一般當(dāng)海拔在 1000～ 3500m 范圍內(nèi) ，若海拔制造廠家規(guī)定值每升高 100m，則電氣設(shè)備允許最高工作電壓要下降 1%。當(dāng)最高工作電壓 不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采用高原型電氣設(shè)備或采用外絕緣提高一級(jí)的產(chǎn)品。對(duì)于 110kV 及以 下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔 2020m以 下使用。 電氣設(shè)備的額定電流是指在基準(zhǔn)環(huán)境溫度下能允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大工作電流。此時(shí)，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期發(fā)熱溫升不超過(guò)其允許溫度。而在實(shí)際運(yùn)行中，周?chē)h(huán)境溫度直接影響電氣設(shè)備的發(fā)熱溫度，所以電氣設(shè)備的額定電流必須經(jīng)過(guò)溫度修正。我國(guó)生產(chǎn)的電器設(shè)備一般使用的額定環(huán)境溫度 0? =+40℃ ,如周?chē)h(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 %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 %，但其最大電流不得超過(guò)額定電流的 20%。 此外，還應(yīng)按電器的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)電器進(jìn)行種類(lèi)（屋內(nèi)或屋外）和型式（防污型、防爆型、濕熱型等）的選擇。 按短路狀態(tài)校驗(yàn)設(shè)備 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 50 頁(yè) ? 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電器時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過(guò)允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為 KQtI ?2 式中 KQ ― 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) ， 2kAs? tI 、 t― 電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間 ， kA， s ? 短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 shes ii ? 式中 shi ― 短路沖擊電流幅值 ， kA esi ― 電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值 ， kA 下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定： ① 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定有熔斷時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 ② 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 ③ 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。 具體設(shè)備的選擇 各高壓電器的一般技術(shù)條件如下 表所示： 表 41 設(shè)備名稱(chēng) 額定電壓 額定電流 額定開(kāi)斷電流 熱穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定 斷路器 √ √ √ √ √ 隔離開(kāi)關(guān) √ √ √ √ 電流互感器