【正文】 圖55 加裝電抗器后系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化簡圖表52 短路電流匯總表短路電流編號(hào)基準(zhǔn)電壓BKV基準(zhǔn)電IBA支路名稱電源短點(diǎn)總電抗d*0s短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)短路電流短路沖擊流ichA全電流最大有效值IchkA短路容量SdAkAkAkA1115110kV側(cè)19191923735kV母線21,2048335kV出線21,2048410．510kV母線4095510kV出線6電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 概述導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，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)的重要條件。限流電抗器的選擇：1）電壓：,所以2）電流：3）初選型號(hào)根據(jù)以上條件初選 NKL101504）選擇電抗值設(shè)加電抗器后將短路電流限制到 取 ，選NKL102003其參數(shù)如下，表51 電抗器NKL102003參數(shù)表型號(hào)額定電壓（kV）額定電流（A）電抗率動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）1sNKL102003102003135）電壓損失和殘壓校驗(yàn)當(dāng)所選電抗值大于計(jì)算值時(shí)，應(yīng)重算電抗器后短路電流，以供殘壓校驗(yàn)。標(biāo)幺值： 有名值： 5)計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值短路容量： 短路電流沖擊值： 由變壓器原始數(shù)據(jù)計(jì)算得，Uk1%=,Uk2%=,Uk3%=(=100MVA，=115kV)于是， 電抗器電抗標(biāo)幺值的計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)的等值變換與簡化方案2與方案5的短路計(jì)算的系統(tǒng)化簡阻抗圖及各阻抗值，短路點(diǎn)均一樣。4)導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算1)正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；2)所有電源的電動(dòng)勢相位角相同；3)電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；4)不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；5)元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響；6)系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。1)驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5~10年）。短路電流計(jì)算是變電所電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)其計(jì)算目的是：1)在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。其中，三相短路是對(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。短路電流計(jì)算的步驟為1)根據(jù)已知條件和計(jì)算目的畫出計(jì)算電路并作出等值電路2)化簡電路3)計(jì)算短路電流 概述造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣被損壞，引起絕緣損壞的原因有：各種形式的過電壓（如直接遭受雷擊等），絕緣材料的自然老化和污穢，運(yùn)行人員維護(hù)不周及直接得機(jī)械損傷等[8]。 方案2與方案5的綜合投資1)方案3的綜合投資（110kV側(cè)、35kV側(cè)和10kV側(cè)均采用單母分段接線形式）①主變：萬元②配電裝置110kV側(cè)：萬元35kV側(cè)：萬元10kV側(cè)：萬元③萬元（為主體設(shè)備的綜合投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置設(shè)備的綜合投資）④萬元（為不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù)，110kV取90）2)方案5的綜合投資（110kV側(cè)采用內(nèi)橋，35kV側(cè)和10kV側(cè)均采用單母分段接線形式）①主變：萬元②配電裝置110kV側(cè)：查發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料表219，35kV側(cè)：萬元10kV側(cè)：萬元③萬元（為主體設(shè)備的綜合投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置設(shè)備的綜合投資）④萬元（為不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù)，110kV取90） 方案2與方案5的年運(yùn)行費(fèi)用（1）方案2的年運(yùn)行費(fèi)用,，35kV側(cè)和10kV側(cè)：，查25頁表23得由以上數(shù)據(jù)可算出=（1）方案5的年運(yùn)行費(fèi)用因?yàn)榕c方案2相同，故這里不做重復(fù)計(jì)算= 最終方案確定經(jīng)濟(jì)比較方案2和方案5的綜合投資和年運(yùn)行費(fèi)用，方案5都低于方案2，故最終確定方案5為最優(yōu)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)。)/[15/+50/]=23%15%，所以本設(shè)組變壓器，繞組排列順序?yàn)椋ㄓ蓛?nèi)向外）：10kV、35kV、110kV。 主變壓器的計(jì)算與選擇 容量計(jì)算在《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所中，當(dāng)斷開一臺(tái)主變時(shí)，其余主變壓器的容量應(yīng)能保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，其主變壓器容量應(yīng)滿足“不應(yīng)小于70%80%的全部負(fù)荷”。 主變壓器容量的確定原則1)為了準(zhǔn)確選擇主變的容量，要繪制變電站的年及日負(fù)荷曲線，并從該曲線得出變電站的年、日最高負(fù)荷和平均符合。 主變壓器形式的選擇原則1)110kV主變一般采用三相變壓器。主變壓器容量選擇。3)主變調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)符合《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ161的有關(guān)規(guī)定。因此，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的經(jīng)濟(jì)容量，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。通過分析原始資料,可以知道該變電站在系統(tǒng)中的地位較重要,年運(yùn)行小時(shí)數(shù)較高,兼顧可靠性，靈活性,我選擇方案2與方案5，待完成初步經(jīng)濟(jì)比較后再來確定最終方案。35kV和10kV側(cè)：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個(gè)回路，使重要用戶有兩個(gè)電源供電。因此，線路的投入和切除比較方便。一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電,檢修任一回路母線的隔離開關(guān)時(shí),只需斷開此隔離開關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開關(guān)相連的該組母線,各個(gè)電源和各個(gè)回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上,能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化地需要。任一母線發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置可使分段斷路器跳閘，保證正確母線繼續(xù)運(yùn)行。由于變壓器是少故障元件，一般不經(jīng)常切換，因此，系統(tǒng)中應(yīng)用內(nèi)橋接線較多，以利于線路的運(yùn)行操作。連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。因此，外橋接線只能用于線路短、檢修和故障少的線路中。方案3：110kV側(cè)：采用外橋法接線。方案2:110kV、35kV、10kV側(cè)：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個(gè)回路，使重要用戶有兩個(gè)電源供電。35kV和10kV側(cè)：采用單母分段接線的形式使得重要用戶可從不同線分段引出兩個(gè)回路，使重要用戶有兩個(gè)電源供電。 電氣主接線的選擇和比較 主接線方案的擬訂高壓側(cè)是2回出線，可選擇線路變壓器組，單母分段帶旁路母線，橋型接線?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無論一次和二次設(shè)備改造量最少。可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。對(duì)電氣主接線的基本要求，概括的說應(yīng)包括可靠性、靈活性、和經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于出線回路數(shù)多或多數(shù)線路系向用戶單獨(dú)供電，以及不允許停電的單母線、分段單母線的配電裝置，可設(shè)置旁路母線。2）35kV配電裝置可不設(shè)旁路母線，是因?yàn)橹匾脩舳嘞惦p回路供電，有可能停電檢修斷路器。應(yīng)視電壓等級(jí)和出線回?cái)?shù)，酌情選用。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全站電器設(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，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。然而，所有的變化發(fā)展都是根據(jù)變電設(shè)計(jì)的基本原理而來，因此對(duì)于變電設(shè)計(jì)基本原理的掌握是創(chuàng)新的根本。本文以110kV地區(qū)變電站設(shè)計(jì)為例，論述了電力系統(tǒng)工程中變電站電氣一次部分的全過程。通過對(duì)變電站的主接線設(shè)計(jì)，站用電接線設(shè)計(jì)，短路電流計(jì)算，電氣設(shè)備動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，主要電氣設(shè)備型號(hào)及參數(shù)的確定，運(yùn)行方式分析，防雷及過電壓保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，電氣總平面及配電裝置斷面設(shè)計(jì)，較為詳細(xì)地完成了電力系統(tǒng)中變電站的設(shè)計(jì)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容為110kV終端變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，正是最為常見的常規(guī)變電所，并根據(jù)變電所設(shè)計(jì)的基本原理設(shè)計(jì)，務(wù)求掌握常規(guī)變電所的電氣一次系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)過程。主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問題。旁路母線的設(shè)置原則：1）采用分段單母線或雙母線的110kV配電裝置，當(dāng)斷路器不允許停電檢修時(shí)，一般需設(shè)置旁路母線[1]。其次，還因?yàn)閿嗦菲髂昶骄鶛z修時(shí)間短，通常為2～3天[1]。對(duì)于變電站的電氣接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器少或不用斷路器的接線。 主接線可靠性的要求安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線的最基本要求[3]。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。2)檢修要求。 主接線經(jīng)濟(jì)性的要求在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。中壓側(cè)有8回出線，低壓側(cè)有10回出線，均可以采用單母線、單母分段、單母分段帶旁路和雙母線接線。單母線分段接法可以提供單母線運(yùn)行，各段并列運(yùn)行，各段分列運(yùn)行等運(yùn)行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。單母線分段接法可以提供單母線運(yùn)行，各段并列運(yùn)行，各段分列運(yùn)行等運(yùn)行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。與內(nèi)橋法一樣,該接線形式所用斷路器少，四個(gè)回路只需三個(gè)斷路器，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。此外，當(dāng)電網(wǎng)有穿越性功率經(jīng)過變電站時(shí)，也采用外橋接線。因此，線路的投入和切除比較方便。35kV側(cè)：單母線分段接線。當(dāng)然這種接線也有它本身的缺點(diǎn)，那就是在檢修母線或斷路器時(shí)會(huì)造成停電，特別在夏季雷雨較多時(shí)，斷路器經(jīng)常跳閘，因此要相應(yīng)地增加斷路器的檢修次數(shù)，這使得這個(gè)問題更加突出。.缺點(diǎn):增加一組母線和多個(gè)隔離開關(guān),隔離開關(guān)作為倒換操作電器,容易誤操作.方案5：110kV側(cè)：采用內(nèi)橋接線法。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運(yùn)行。單母線分段接法可以提供單母線運(yùn)行，各段并列運(yùn)行，各段分列運(yùn)行等運(yùn)行方式，便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍。3主變壓器的選擇與論證在各級(jí)電壓等級(jí)的變電站中，變壓器是主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)。 SJD2—88規(guī)程中有關(guān)變電站主變壓器選擇的規(guī)定1)主變?nèi)萘亢团_(tái)數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ161—85有關(guān)規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)決定進(jìn)行。 主變壓器選擇的一般原則與步驟 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定原則1)對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜[4]。主變壓器容量按變壓器5~10年的電力負(fù)荷發(fā)展規(guī)劃來選擇。2)當(dāng)系統(tǒng)有調(diào)壓方式時(shí)，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器。2)主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5~10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。已知35kV側(cè)最大負(fù)荷90MW,10kV側(cè)最大負(fù)荷為18MW，,由計(jì)算可知單臺(tái)主變的最大量為()：結(jié)論：選擇兩臺(tái)63MVA的變壓器并列運(yùn)行。綜上所述： 主變壓器選用三相三線圈、全封閉節(jié)能型降壓變壓器。5短路電流計(jì)算計(jì)算短路電流的目的主要是為了選擇斷路器等電氣設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；評(píng)價(jià)并確定方案，研究限制短路電流措施；為繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與調(diào)試提供依據(jù)；分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響[7]。在電力系的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞對(duì)用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。2)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。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)算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量： = 100MVA基準(zhǔn)電壓：(kV) 37 115現(xiàn)在，電力設(shè)計(jì)部門對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)及發(fā)電廠，變電所短路電流的計(jì)算幾乎都在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。系統(tǒng)阻抗圖（圖51）圖51 系統(tǒng)阻抗圖 短路點(diǎn)d1的短路計(jì)算（主變110kV側(cè)）基準(zhǔn)電壓UB=115kV，系統(tǒng)為無窮大系統(tǒng)，發(fā)生短路時(shí)，短路電流的周期分量在整個(gè)短路過程中不衰減。為計(jì)算短路電流，先計(jì)算電抗表幺值為，則電壓損失和殘壓分別為，6）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，滿足要求。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。 技術(shù)條件1）按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣a．電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓即 一般電纜和電器允許的最高工作電壓。 為額定載流量基準(zhǔn)下的環(huán)境溫度（）。無論電力線路處在什么狀態(tài)，例如空載、負(fù)載或短路故障，當(dāng)要求斷路器動(dòng)作時(shí)，它都應(yīng)能可靠地動(dòng)作，或是關(guān)合，或是開斷電路[10]。3)于關(guān)合狀態(tài)的任意時(shí)刻，應(yīng)能在不發(fā)生異常電壓的情況下，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，開斷額定開斷電流以下的電流。4)動(dòng)穩(wěn)定：因?yàn)?，所以，滿足動(dòng)穩(wěn)定。3)斷開電流：因?yàn)?，所以?35kV出線斷路器的選擇及校驗(yàn)1)電壓：, 所以，2)電流：查表可得，由以上數(shù)據(jù)查《國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計(jì)110kV變電站分冊(cè)》（磁柱式單斷口