【正文】 短路計(jì)算基本假設(shè) （ 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(shì)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。 （ 2）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。) P ( t a n ( a r c c o s 0 . 8 8 4 ) t a n ( a r c c o s 0 . 9 2 )) 1 1 0 0 0 (0 . 5 2 8 80 . 2 5 ) 3 0 6 7 k V a rC ??? ? ? ?? － － － 由表查得選用 GR1C08 型，電壓為 10kV，容 量 qc=270kVar 的電容器柜，則柜數(shù)： 3067 1 1 .3 6q 2 7 0CcQN ? ? ? 取十二，因此本設(shè)計(jì)采用的無(wú)功補(bǔ)償裝置為十二組 GR1C08 型，電壓為 10kV 容量為 qc=270kVar 的電容器柜。 因此本站在 10kV 側(cè)增添一些電容器柜，以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，盡量達(dá)到無(wú)功功率就地平衡。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑怼檫_(dá)到就地平衡必須分層分區(qū)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 380V 站 用電母線可采用低壓斷路器（即自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）或閘刀進(jìn)行分段，并以低壓成套配電裝置供電。它是利用潛油泵將冷油壓入線圈之間、線餅之間和鐵芯的油道中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，而變壓器上層熱油用潛油泵抽出，經(jīng)過(guò)水冷卻器或風(fēng)冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。 ② 強(qiáng)迫空氣冷卻。 （ 4）調(diào)壓方式的確定 包括無(wú)激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，其調(diào)壓范圍分別在 10%（177。 （ 2）繞組數(shù)的確定 電力變壓器按每相的繞組數(shù)為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。 主變壓器容量的確定 （ 1）主變壓器容量一般按變電所建成后 5~10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn) 12 期 10~20 年負(fù)荷發(fā)展。 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 主變臺(tái)數(shù)確定的要求： （ 1）對(duì)樞紐變電站 ，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。 農(nóng)藥廠：農(nóng)藥廠的生產(chǎn)過(guò)程伴有化學(xué)反應(yīng)，若停電就會(huì)造成產(chǎn)品報(bào)廢，應(yīng)屬于一級(jí)負(fù)荷。 槐店鄉(xiāng)：負(fù)責(zé)整個(gè)鄉(xiāng)的電力供應(yīng)，若中斷供電將大面積停電，屬于一級(jí)負(fù)荷。本次主接線設(shè)計(jì)主要考慮負(fù)荷情況（如負(fù)荷大小、出線回?cái)?shù)、負(fù)荷未來(lái)預(yù)測(cè)），然后按照國(guó)家相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程選出適合的兩到三種接線方案，進(jìn) 而對(duì)這些接線方案進(jìn)行對(duì)比選出最適合本地區(qū)的主接線方案。 適用范圍： 110~220kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)兩回； 35~63kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò) 3 回； 6~10kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò) 5 回時(shí)選用。如果需要檢修某線路的斷路器時(shí)，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。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。 單母線接線如圖 21 所示 圖 21 單母線接線圖 主要優(yōu)缺點(diǎn)：?jiǎn)文妇€接線雖然接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件 (母線及母線隔離開(kāi)關(guān) )等故障或檢修時(shí)，均需使整個(gè)配電裝置停電。 (2) 擬定主接線方案 5 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定出若干個(gè)主接線方案。可能的條件下，采取一次設(shè)計(jì) ，分期投資、投建，盡快產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。 4 調(diào)度的方便性：正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便的改變運(yùn)行方式；在發(fā)生故障時(shí)，要能盡快的切除故障，使停電時(shí)間最短、影響范圍最小，不致過(guò)多的影響對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 變電站主接線設(shè)計(jì)的基本要求 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求概括地說(shuō)應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面，以下對(duì)各方面做具體介紹?，F(xiàn)在許多變電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，電力系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了分級(jí)集中調(diào)度，電力企業(yè)也努力實(shí)現(xiàn)降低成本，確保安全運(yùn)行。 系統(tǒng)情況：系統(tǒng)通過(guò) 110kV1， 2 修武 T 型架空線路向變電站供電，距離 30km，系統(tǒng)最 大運(yùn)行方式折算至設(shè)計(jì)變電站高壓母線的阻抗標(biāo)幺值 ， Sj=100MVA。 關(guān)鍵詞 ：變電站； 一次部分； 防雷保護(hù)；主變保護(hù) ABSTRACT With the development of economy and the improvement of people39。國(guó)家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造，拉動(dòng)內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng) 110kV 變電站建設(shè)迅猛發(fā)展。然后又通過(guò)負(fù)荷計(jì)算確定了主變壓器臺(tái)數(shù)，容量及型號(hào)，然后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算的計(jì)算結(jié)果，對(duì)斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，電流互感器，電壓互感器，母線進(jìn)行了選型和校驗(yàn)。 環(huán)境條件：變電站選在黃沙土地上，突然電阻率 p=500 歐每米。 （ 4）變電所的設(shè)計(jì)必須遵循國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，如《 35~110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》。電氣主接線決定了電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置還決定了繼電保護(hù)和控制的方式。盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機(jī)組停運(yùn)時(shí)，不應(yīng)危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。 ③ 負(fù)荷情況 負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。 (5) 繪制電氣主接線圖 將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。 適用范圍： 110~220kV 配電裝置的出線冋路數(shù)為 3~4 回； 35~63kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 4~8 冋； 6~10kV 配電裝置出線為 6 回及以上時(shí)選用。但是，一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方 7 向均衡擴(kuò)建。 10kV側(cè)主接線方案 依據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》 10kV 配電裝置有出線 6 回以上時(shí)，宜采用單母線分段接線，也可采用單母分段帶旁路的接線方式。兩臺(tái)站用變壓器分別從 10kV 母線處引接，正常情況下可分列運(yùn)行，分段開(kāi)關(guān)設(shè)有自動(dòng)投入裝置，每臺(tái)站用變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù)本段負(fù)荷的正常供電，在另一臺(tái)站用變壓器故障或檢修停電時(shí)，工作者的站用變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù)另 一段母線上的重要負(fù)荷，以保證變電站的正常運(yùn)行。供電要求：僅在必要時(shí)可短時(shí)停電（幾分鐘到幾十分鐘）。 機(jī)械廠：機(jī)械廠的 生產(chǎn)過(guò)程與電聯(lián)系不是非常緊密，若中止供電，不會(huì)帶來(lái)太大的損失，所以應(yīng)屬于二級(jí)負(fù)荷。 區(qū)政府：是國(guó)家政府屬于一級(jí)負(fù)荷。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修 時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電站的正常供電。 （ 1）相數(shù)的確定 主變選擇三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、運(yùn)輸條件和可靠性要求等因素。電力系統(tǒng)常用的繞組連接方式 只有星形 (Y)和三角形 (△ )兩種。 ① 自然風(fēng)冷卻。 ④ 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。2% 低 — 壓 聯(lián)結(jié)組號(hào) YNyn0d11 損耗 空載 負(fù)載 225kW 空載電流 % 阻抗電壓 高 中 % 高 低 % 中 低 % 所用變壓器的選擇 變電站的站用負(fù)荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如發(fā)電廠那樣高。每臺(tái)工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器因故障被切斷后，其站用負(fù)荷則由完好的站用變壓器承擔(dān)。從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。 變電所的并聯(lián)電容器裝置是電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾O(shè)備，應(yīng)優(yōu)先選用，主要是為了提高電壓和補(bǔ)償主變壓器的無(wú)功損耗。 （ 4）無(wú)功補(bǔ)償容量選擇 通常情況下 110kV 的變電所是在 35kV 母線和 10kV 母線上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 本章小結(jié) 在各電壓等級(jí)的變電站中，變壓器是變電站中的主要電氣設(shè)備之一，它擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者在兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，本章首先對(duì)負(fù)荷情況進(jìn)行了分析計(jì)算，根據(jù)負(fù)荷情況完成對(duì)主變?nèi)萘俊⑴_(tái)數(shù)以及型式的選擇，以取得最佳的運(yùn)行效 果。 （ 3）在各種短路類型中應(yīng)選短路類型最嚴(yán)重的情況，一般按照三相短路進(jìn)行計(jì)算。 21 XT 1XT 1XT 2XT 2XT 3XT 3f 1Xdf 2f 31 1 0 k V 側(cè)35kV側(cè)1 0 k V 側(cè) 圖 41 系統(tǒng)等值電抗圖 X1X2X3f 1Xdf 2f 31 1 0 k V 側(cè)35kV側(cè)1 0 k V 側(cè) 圖 42 系統(tǒng)化簡(jiǎn)圖 化簡(jiǎn)后，圖中阻抗的標(biāo)幺值如下所示： 112233d/ 2 0 .2 1 8 / 2 0 .1 0 9/ 2 0/ 2 0 .1 3 8 / 2 0 .0 6 9X 0 .1 5TTTXXXXXX? ? ???? ? ?? 35kV 側(cè)短路時(shí)， f3 處短路 時(shí)，等值電路圖如下所示： X1X 2Xdf21 1 0 k V 側(cè)3 5 k V 側(cè) 圖 43 35kV 側(cè)短路。 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 （ 1）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。 ② 熔斷器作用： 本設(shè)計(jì)用噴逐式熔斷器來(lái)保護(hù)電容器。當(dāng) cos =1? 時(shí)，表示電源發(fā)出的視在功率全為有功功率，即 S=P， 17 Q=0；當(dāng) cos =0? 時(shí)，則 P=0，表 示電源發(fā)出的功率全為無(wú)功功率，即 S=Q。 110kV 電壓等級(jí)的變電所一般均應(yīng)配置可投切的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，補(bǔ)償設(shè)備大部分連接在變電所的母線上，也有 的補(bǔ)償裝置是并聯(lián)或串聯(lián)在線路上。 在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。 15 所用變?nèi)萘康拇_定 站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)荷需要和留有 10%左右的裕度，以備加接臨時(shí)負(fù)荷之 用。 附：主變型號(hào)的表示方法 第一段：漢語(yǔ)拼音組合表示變壓器型號(hào)及材料 第一部分：相數(shù) S—— 三相； D—— 單相 第二部分：冷卻 方式 J—— 油浸自冷； F—— 油浸風(fēng)冷； S—— 油浸水冷； G—— 干式； N—— 氮?dú)饫鋮s； FP—— 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻； SP—— 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻 14 第三部分：繞組數(shù) S—— 三繞組 F—— 分裂繞組 第四部分：調(diào)壓方式 Z—— 有載調(diào)壓 表 31 主變壓器參數(shù) 型 號(hào) SFSZ950000/110 容 量 50 MVA 容 量 比 100 100 100 阻抗電壓 高 — 壓 110177。 ③ 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。 110kV 及以下變壓器應(yīng)至少有一級(jí)電壓的變壓器采用有載調(diào)壓，因?yàn)檫@種方式容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)。 （ 3）繞組接線組別 在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制三次諧波對(duì)電源的影響等因素，主變的接線組別一般都選用 YNd11 接線。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一 級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70％ ~80％。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電站的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)增大了占用面積和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。 鑫鴛鴦集團(tuán)：中斷供電不會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，屬于二級(jí)供電。 白鯊針布：若中斷紡織廠的電力供應(yīng)，就會(huì)引起跳線，打結(jié)，從而使產(chǎn)品不合格，所以應(yīng)屬于二級(jí)負(fù)荷。一級(jí)負(fù)荷要求有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。 )，綜合考慮而言，采用方案Ⅰ。 35~63kV 配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過(guò) 8 回時(shí)，或連接的電源較多、負(fù)荷較大時(shí)； 6~10kV 配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需要帶電抗器時(shí)選用。 單母分段接線如圖 23 所示 主要優(yōu) 缺點(diǎn)：用斷路器，把單母線接線的母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，但是此時(shí)架空線路可能出現(xiàn)交叉穿越，影星系統(tǒng)穩(wěn)定性；有兩個(gè)電源供電。 單母線分段接線如圖 22 所示 圖 22 單母分段接線圖 主要優(yōu)缺點(diǎn)：用斷路器，把單母線接線的母線分段后，對(duì)重要用戶可以從 不同段引出兩個(gè)冋路，有兩個(gè)電源供電，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供