【正文】 1X = = 次暫態(tài) 0s 和 4s 時(shí)的短路電流相等，三相 短路電流有名值為： I? =avBUSI3*? = ??? 沖擊電流為： kAkII imch ??????? kim—— 沖擊系數(shù)，取 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第二部分 計(jì)算書(shū) 8 變壓器容 量計(jì)算及選擇 本站負(fù)荷計(jì)算 根據(jù)初步設(shè)計(jì)原始資料計(jì)算 %)1(c osn 1it apKS C ?? ?? ? （ ） 式中 —— 某電壓等級(jí)的計(jì)算負(fù)荷 Kt—— 同時(shí)系數(shù) 10kV 取 а%—— 該電壓等級(jí)電網(wǎng)的線損率，一般取 5% P、 cos? —— 各用戶(hù)的負(fù)荷和功率因數(shù) 考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃此變電站 10kV 側(cè)負(fù)荷為 M V A.%)(.). .. .. .. .. .. .. .... .. .(S C773451850800 02750 02800 02800 53780 54750 03780 51800 51800 03080 03?????????????? 考慮到備用情況，因此 本變電 站 的最終綜合用電負(fù)荷為： Sm=SC+2+2= 主變壓器容量和型號(hào)的選擇 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪?fù)荷 5～ 10年規(guī)劃選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10～ 15年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí) 間內(nèi)，應(yīng)保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。 防雷保護(hù)的特點(diǎn) (1)變電站屬于“集中型”設(shè)計(jì)，直接雷擊防護(hù)以避雷針為主； (2)變電站設(shè)備與架空輸電線相聯(lián)接，輸電線上的 過(guò)電壓波會(huì)運(yùn)動(dòng)至變電站，對(duì)電氣設(shè)備過(guò)程威脅。它是按主接線的要求，由開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)和測(cè)量電器、母線裝置和必要的輔助設(shè)備構(gòu)成，用來(lái)接受和分配電能的裝置。 （ 3） 220kV 及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。 又根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》：電壓互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇和校驗(yàn)：一次回路電壓、二次電壓、二次負(fù)荷。顯然，單個(gè)單相式互感器的二次繞組電壓為 100V，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為 100/ V；電壓互感器開(kāi)口三角形的輔助繞組電壓用于 35kV 及以下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電壓為 100/3V， 而用于 110kV 及以上的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的為 100V。 （ 4） 隔離開(kāi)關(guān)在跳、合閘時(shí)的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度， 以盡可能降低操作時(shí)的過(guò)電壓 。故在 110kV 側(cè)采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強(qiáng)、絕緣性能強(qiáng)、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長(zhǎng)而且使用可靠，不存在不安全問(wèn)題。 （ 2） 兩相短路電流的計(jì)算： ???? 21)2( 13 XXI d （ ） ?2X — 歸算到短路點(diǎn)的負(fù)序綜合電抗 )2(dI — 兩相短路時(shí)短路點(diǎn)的全電流 其各序分量電流值為： ????? 21)2()2(1 1 XXII dd () )2(2)2(1 , dd II — 分別為兩相短路時(shí)，短路點(diǎn)短路電流的正負(fù)序分量 （ 3） 兩相接地短路電流計(jì)算： )1,1(120202)1,1()(13 dd IXXXXI ???????? （ ） )1,1(dI — 兩相短路接地時(shí)，短路點(diǎn)故障相全電流 )1,1(1dI — 兩相短路接地時(shí)，短路點(diǎn)的正序電流分量 ????? 011)1,1(1 //1 XXXI d （ ） ??????200)1,1(1)1,1(2 XXXIIdd （ ） ??????202)1,1(1)1,1(0 XXXIIdd （ ）)1,1(0)1,1(2 , dd II — 分別為兩相接地短路時(shí)的負(fù)序和零序電流分量。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)將變?yōu)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，母線上電壓低于電動(dòng)機(jī)的反 電勢(shì)。 （ 2） 認(rèn)為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流的變化而變化。 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通常可達(dá)數(shù)千安，短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱(chēng)短路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。 ⑤ 在特殊需要時(shí)，可以用母聯(lián)與系統(tǒng)進(jìn)行同期或解列操作 ⑥ QS 不僅用來(lái)隔離電壓，而且還用來(lái)倒換操作 ⑦ 擴(kuò)建方便。 ⑤ 設(shè)備少，投資少，土建工作和費(fèi)用較少，可以?xún)蓚€(gè)方向均衡擴(kuò)建。 單母線分段帶旁路接線 ： ① 通過(guò)倒閘操作，可檢修與旁路母線相連的任一回路的出線斷路器而不停電，因固定式斷路器檢修時(shí)間較長(zhǎng)，不重要負(fù)荷停電時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)有旁路母線時(shí)，首先宜采用分段斷路兼作旁路斷路器的接線。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。 （ 3） 變電所全部停電的可能性 。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求 ”。 （ 4） 考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響 變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 3 電氣主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下、兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。 油浸自冷 式就是以油的自然對(duì)流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對(duì)流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒(méi)有特制的冷卻設(shè)備。 變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ山谪?fù)荷 5～ 10 年規(guī)劃選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10～15 年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，本站應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來(lái)選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量 在過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。故該 110kV 變電站主變應(yīng)采用的繞組連接方式為： YN， ? 。 本次設(shè)計(jì)正文分設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)兩個(gè)部分，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括電氣主接線設(shè)計(jì)、變壓器選擇說(shuō)明、短路電流計(jì)算說(shuō)明、電氣設(shè)備選擇說(shuō)明、配電裝置設(shè)計(jì)、電氣總平面布置和防雷保護(hù)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)包括變壓器選擇、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)等，并附有電氣主接線圖及其它相關(guān)圖紙。在保證供電可靠性的前提下，減少事故的發(fā)生，降低運(yùn)行費(fèi)用。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有 Y 和△ 型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個(gè)繞組是△型的，我國(guó) 110kV及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中 性點(diǎn)，所以都需要選擇 NY 的連接方式，而 610kV 側(cè)采用△型的連接方式。社會(huì)日新月異，在今天科技已十分進(jìn)步，變壓器的制造、運(yùn)輸?shù)鹊纫巡怀蓡?wèn)題，故有以上規(guī)程可知，此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。 變壓器的冷卻方式 根據(jù)變壓器型號(hào)的不同 ,其冷卻方式有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)等。 綜上所述， 110kV 變電 站冷卻方式宜采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 根據(jù)《 電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) (電氣一次部分 ） 》 中有關(guān) 規(guī)定： “變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。 （ 2） 線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶(hù)的供電 。 經(jīng)濟(jì)性 主接線的經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間經(jīng)常存在矛盾，所以應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。 主接線方案的比較和確定 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè) (電氣一次部分 )》的相關(guān)要求 ， 110kV 配電裝置出線回路數(shù) 4 回時(shí) ， 可 采用單母線分段的接線、雙母線接線、單母線分段帶旁路接線 ，10kV 配電裝置出線回路數(shù) 10 回及以上時(shí)， 可 采用單母線分段的接線 和 雙母線接線 ，在采用單母線分段或雙母線的 35～ 110kV 主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí)，可設(shè)置旁路設(shè)施。任一段母線故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電，在判斷故障后，斷開(kāi)分段隔離 開(kāi)關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電 。運(yùn)行方式改變時(shí)，倒閘操作繁瑣，不夠靈活。 ④任一回路中的 QF，如拒動(dòng)或因故不能操作時(shí)，可用母聯(lián)代替操作。因此，本文的短 路電流計(jì)算都以三相短路為例。 短路電流計(jì)算的規(guī)定 為了簡(jiǎn)化短路電流的計(jì)算方法，在保證計(jì)算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出 以 下規(guī)定： （ 1） 所有的電源電動(dòng)勢(shì)相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢(shì)和電流是對(duì)稱(chēng)的。有關(guān)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)對(duì)電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，在母線上發(fā)生三相短路，短路點(diǎn)的電壓立即降低。 以下為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，省略下標(biāo) * 。 考慮到可靠性和經(jīng)濟(jì)性，方便運(yùn)行維護(hù)和實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的無(wú)由化目標(biāo)，且由于SF6 斷路器以成為超高壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。 （ 3） 隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)具有足夠的 熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。 電流互感器選擇 一次回路電壓的選擇 為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，電 壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓 UMS 應(yīng)在 （ ～ ） UN1 范圍內(nèi)變動(dòng)，即應(yīng)滿足下列條件： UMS （ ） 二次回路電壓選擇 電壓互感器二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為 100V 的儀表和繼電器的電壓繞組使用。 （ 3） 當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無(wú)電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)壓互。 （ 2） 旁路母線上是否需要裝設(shè)避雷器，應(yīng)視在旁路母線投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足要求而定。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 6 配電裝置 配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。 因此，必須對(duì) 變電站 采取防雷措施 [。當(dāng)線路無(wú)避雷線時(shí)，這段線路必須架設(shè)避雷線；當(dāng)沿線路全長(zhǎng)架設(shè)避雷線時(shí)，則這段線路應(yīng)有更高的耐雷水平，以減少進(jìn)線段內(nèi)繞擊和反擊的概率。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖 將三角形化為 Y 形可得其系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖如下： 圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線簡(jiǎn)圖 各 短路 點(diǎn)電流 短路 電流 計(jì)算 （ 1） d1 點(diǎn)短路時(shí)， Up=115kV,等值網(wǎng)絡(luò)如圖 。 AU SU PINSNSg o s3 a x ?????? ?畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 （ 2） 額定電流的選擇 maxIIN? IN—— 電氣設(shè)備額定電流， Imax—— 電器所在回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流，則 ?NI AI )110m ax( ? （ 3） 開(kāi)斷電流選擇 kII N b r ???? 根據(jù) UN、 Imax、 INbr 以及安裝條件，查設(shè)備手冊(cè)，可選 LW6110/1500SF6斷路器。 （ 4） 根 據(jù)熱穩(wěn)定要求 Kt QtI ?2 對(duì)選定隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)： skAtI t 222 3 9 6 ）（??? 取繼電保護(hù)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為最不利時(shí)間 tpr =， tin =， ta=，計(jì)算時(shí)間為 tk=tpr+tin+ta=++=＞ 1s 所以可忽略非周期分量熱效應(yīng)，只需取周期分量熱效應(yīng)，即 QK = QP。 （ 4）準(zhǔn)確級(jí)選擇 根據(jù)所供測(cè)量的儀表的準(zhǔn)確級(jí)，確定電流