【正文】 2 第 二 章 電 氣 主 接 線 設(shè) 計(jì) 電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。 ” 2． 2． 1 可靠性 所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電，衡量可靠 的客觀準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐評(píng)價(jià)可靠性的標(biāo)志。因此，評(píng)價(jià)可靠性時(shí)，不能脫離發(fā)電廠（變電所）在系統(tǒng)中地位和作用 衡量主接線運(yùn)行可靠性的標(biāo)志是： ① 斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。 2． 2． 經(jīng)濟(jì)性 在滿足技術(shù)要求前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。 （ 3）技術(shù)，經(jīng)濟(jì)比較和結(jié)論：對(duì) 2個(gè)方案進(jìn)行全面的技術(shù)，經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)的主接線方案。因此，主接線的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的問(wèn)題。 水輪發(fā)電機(jī)組可在 1～ 2min 內(nèi)自動(dòng)起動(dòng)承擔(dān)負(fù)荷，所以水電是電力系統(tǒng)中最靈活的機(jī)動(dòng)能源，應(yīng)多承擔(dān)調(diào)峰 、調(diào)相任務(wù)。 對(duì)于 6～ 220kV 電壓配電裝置的接線，一般分為兩大類：其一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設(shè)旁路母線的接線；其二為無(wú)母 線類，包括單無(wú)接線、橋形接線和多角形接線等到。 如線路斷路器不允許停電檢修時(shí)，可設(shè)置其他旁路設(shè)施。 在大容量變電所中，為了限制 6～ 10kV出線上的短路電流，一般中采用下列措施： ① 、變壓器分列運(yùn)行。為此，在選擇發(fā)電廠主變壓器時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則。 ② 、 主變壓器型式選擇原則 選擇主變壓 器型式時(shí)，應(yīng)考慮以下問(wèn)題。但三繞組變壓器的每一個(gè)繞組的通過(guò)容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的 15%及以上，否則繞組未能 充分利用，反而不如選用兩臺(tái)雙繞組變壓器合理。 3） 繞組接線組別的確定 變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行。如變電所可由中、低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。這些電動(dòng)機(jī)以及全廠的運(yùn)行操作、試驗(yàn)、修配、照明、電焊等用電設(shè)備的總耗電量，統(tǒng)稱為廠用電或自用電。 隨著發(fā)電廠的類型及容量的不同，廠用電的重要程度也有所不差異。 （ 3）便于分期擴(kuò)建或連續(xù)施工，不致中斷廠用電的供應(yīng)。 （ 4）備用電源的引接應(yīng)保證其獨(dú)立性，并且具有足夠的供電容量，最好為電力系統(tǒng)緊密相聯(lián)系，在全廠停電情況下仍能從系統(tǒng)獲得廠用電。 所用電設(shè)計(jì)應(yīng)按照運(yùn)行、檢修和施工的要求，考慮全所發(fā)展的規(guī)劃，積極慎重的采用經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。 在選擇所用電設(shè)備的形式時(shí)，應(yīng)結(jié)合所用配電裝置的布置特點(diǎn)，擇 優(yōu)選用適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品。 （ 2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障地情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路計(jì)算。 （ 3） 計(jì)算容量 應(yīng)按本工程設(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（一般考慮本工程建成后 5～ 10 年 ）。 （ 2） 畫(huà)等值電路圖 ① 首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容、各元件電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗 Xd”。 （ 7）計(jì)算短路電流周期分量的有名值和短路容量。 計(jì) 2 第 5 章 電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計(jì)，同樣必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)留有發(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 （ 1）在正常運(yùn)行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應(yīng)按下表計(jì)算。 表 5— 3 導(dǎo)體和電器的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目 材料 硬銅 硬鋁 鋼 最大允許應(yīng)力 13710 6 6910 6 15710 6 （ 6）環(huán)境條件。用熔斷器保護(hù)的電壓互感器，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。t I∞ 穩(wěn)態(tài)三相短路電流 tdz 短路電流發(fā)熱等值時(shí)間 It 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流 其中 tdz=tz+178。t （具體選擇計(jì)算見(jiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)）。 ② 硬母線的截面選擇： 硬母線一般用于電壓較低的配電裝置中，所以，可以按 最大持續(xù)工作電流選擇導(dǎo)線截面積： Igmax≤K θ Iy Iy相應(yīng)于某一母線布置方式和環(huán)境溫度為 +25oC 時(shí)的導(dǎo)體長(zhǎng)期允許載流量。 λ 系數(shù)，銅：雙條為 1774，三條為 1355；鋁；雙條為 1003，三條為 1197。 Tm電纜芯最高工作溫度。 （具體選擇計(jì)算見(jiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)）。電壓互感器三個(gè)單相電壓互感器接線，主二次繞級(jí)連接成星形，以供電給測(cè)量表計(jì)，繼器以及絕緣電壓表，對(duì)于要求相電壓的測(cè)量表計(jì)，只有在系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地時(shí)才能接入，附加的二次繞組接成開(kāi)口三角形，構(gòu)成零序電壓濾過(guò)器供電給繼電器和接地信號(hào)（絕緣檢查）繼電器。 2 三個(gè)單相電壓互感器 用于表計(jì)和繼電器的線圈接入相間電壓和高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地。 2） 參數(shù)選擇： 電流互感器的二次側(cè)額定電流有 5A和 1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用 1A，強(qiáng)電系統(tǒng)用 5A，計(jì) 2 當(dāng)配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)時(shí)，亦可考慮用 1A。 用于電能測(cè)量的互感器準(zhǔn)確級(jí)： ； ； 無(wú)功電度表也應(yīng)配用 ； ，可配用 級(jí)互感器；一般保護(hù)用的電流互感器可選用 3級(jí)，差動(dòng)距離及高頻保護(hù)用的電流互感器宜選用 D級(jí)，零序接地保護(hù)可釆用專用的電流互感器，保護(hù)用電流互感器一般按 10%倍數(shù)曲線進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算。在大容量發(fā)電廠和電力網(wǎng)中，短路電流可達(dá)很大數(shù)值，一致使在選擇發(fā)電廠和變電所的斷路器及其它配電設(shè)備時(shí)面臨困難，要使配電設(shè)備能承受短路電流的沖擊，往往需要提高容量等級(jí)，這不僅使投資增加，甚至還可能因斷流容量不足而選不到合乎要求的斷路器。 避雷器有兩種： (1)閥型避雷器 按其結(jié)構(gòu)的不同，又分為普通閥型避雷器和磁吹閥型避雷器； (2)管型避雷器 利用絕緣管內(nèi)間隙中的電弧所產(chǎn)生的氣體把電弧吹滅。 潮流計(jì)算時(shí)，系統(tǒng)備用容量的分配應(yīng)注重能源的合理利用和系統(tǒng)的安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在中性點(diǎn)直接接地的 電網(wǎng)中應(yīng)取設(shè)備最高運(yùn)行線電壓的80%。 Ib、 Ub— 基準(zhǔn)電流（ A），基準(zhǔn)電壓（ KV） In、 Un— 電抗器的額定電流，額定電壓。熔斷器是最簡(jiǎn)單計(jì) 2 的保護(hù)電器，它用來(lái)保護(hù)電氣設(shè)備免受過(guò)載電流的損害，屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用 于保護(hù)電力電容器配電線路和配電變壓器，而在電廠中多用于保護(hù)電壓互感器。 一次側(cè)額定電流 : I1n≥I I1n為電流互感器原邊額定電流， 。 ③ 對(duì)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。 電壓互感器二次額定電壓選擇表 繞 組 主 二 次 繞 組 附 加 二 次 繞 組 高壓側(cè)接入方式 接于線電 接于相電壓 用于中性點(diǎn) 用于中性計(jì) 2 壓上 上 接地 點(diǎn)不接地 二次額定電壓（ V） 100 100/ 3 100 100/3 5）準(zhǔn)確等級(jí) 應(yīng)在哪一準(zhǔn)確等級(jí)下工作，需根據(jù)接入的測(cè)量?jī)x表 、繼電器和自動(dòng)裝置等設(shè)備對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求確定。 ④ 主變壓器：根據(jù)繼電保護(hù)裝置 、自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表的要求，在一相或三相 上裝設(shè)。C） 導(dǎo)體最長(zhǎng)允許工作溫度（ 186。 所選襯墊跨距應(yīng)滿足 LbLcr σ b=fbL2b/(2b2h) 2）母線的相間作用應(yīng)力計(jì)算 σ ph=fphL2/10W fph單位長(zhǎng)度導(dǎo)體上所受相間電動(dòng)力 L導(dǎo)體支柱絕緣子間的跨距。 (4) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) ① 軟母線無(wú)需動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。 110kv 及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線。 （ 1）．選擇的具體技術(shù)條件如下： ① 電壓： Ug≤ U n Ug電網(wǎng)工作電壓 ② 電流： ≤ I n ③ 動(dòng)穩(wěn)定： ich≤ i max ④ 熱穩(wěn)定： I∞ 178。 ③ 短路的動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算： imax≥ i ch ich 短路沖擊電流峰值（ kA） imax電器允許的極限通過(guò)電流峰值（ kA） 第 高壓電氣設(shè)備選擇 5． 2． 高壓斷路器的選擇 斷路器型式的選擇：除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。 (1)長(zhǎng)期工作條件 ① 電壓 選用的電器在允許最高工作電壓 Umax不低于該回路的最高運(yùn)行電壓 Ug,即 Umax≥U g ② 電流 選用的電器額定電流 In不得低于所在回路在各種可能方式下的持續(xù)工作電流Ig,n≥I g (2) 短路穩(wěn)定條件 ` ① 校驗(yàn)的一般原則 1) 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。 電器和 110KV 及以上充油電纜的短路電流計(jì)算時(shí)間，一般采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加相應(yīng)的斷路器全分閘時(shí)間。 （ 4）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器型號(hào)一致。 第 節(jié) 短路 電流 的計(jì)算 方法 基準(zhǔn)值計(jì)算 ： 高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)及元件（即發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線路等）的電抗，采用標(biāo)么值計(jì)算。 （ 3）化簡(jiǎn)等值電路圖：為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡(jiǎn)為一短路點(diǎn)為中心的輻射形等值電路，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即 轉(zhuǎn)移電抗 Xnd。 對(duì)于帶電抗器的 6～ 10KV 出線與廠用分支線回路，在選擇母線至母線間隔開(kāi)關(guān)之間的引線、套管時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)該取在電抗器前。 4． 1． 2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 驗(yàn)算導(dǎo)體和電器時(shí)所用短路電流，一般有以下規(guī)定。 對(duì)于本次 設(shè)計(jì)總?cè)萘繛?120MVA 的變電所應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器一臺(tái)所用一臺(tái)備用，應(yīng)裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。 計(jì) 2 由主變壓器的第三繞組引接，所用變壓器高壓側(cè)要選用大斷流容量的開(kāi)關(guān)設(shè)備，否則要加裝限流電抗器。 接線形式 廠用接線圖如 31 第 所用電設(shè) 計(jì) 要求 所用電設(shè)計(jì)應(yīng)按照運(yùn)行，檢修和施工的需要，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重的采用經(jīng)過(guò)試驗(yàn)鑒定是新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)， 經(jīng)濟(jì)合理。 第 3． 2 節(jié) 廠用電接線原則和接線形式 3． 2． 1 設(shè)計(jì)原則 （ 1）應(yīng)保證對(duì)廠用電負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)；接線應(yīng)能靈活計(jì) 2 地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求；還應(yīng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備、使其具有可行性和先進(jìn)性。 3． 1． 3 廠用電接線基本要求 廠用電接線除應(yīng)滿 足運(yùn)行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)和檢修、維護(hù)方便等一般要求外，尚應(yīng)滿足： （ 1）充分考慮電廠正常、事故、檢修、啟動(dòng)等運(yùn)行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡(jiǎn)便，啟動(dòng)（備用）電源能在短時(shí)內(nèi)投入。額定工況下，廠用電率用下式計(jì)算 KP=?PScCOS av? 100% 式中 KP—— 廠用電率（ %） SC—— 廠用計(jì)算負(fù)荷： cos av? —— 平均功率因數(shù) PN —— 發(fā)電機(jī)的額定功率 廠用負(fù)荷分類 廠用負(fù)荷，按其用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然供電中斷時(shí)造成危害的程度可分為四類 : (1) I 類廠用負(fù)荷 凡短時(shí)停電 (包括手動(dòng)操作恢復(fù)供電所需的時(shí)間 )會(huì)造成設(shè)備損壞計(jì) 2 \危及人身安全 \主機(jī)停運(yùn)及大量影響出力的廠用負(fù)荷，都屬于 I類廠用負(fù)荷。 （ 3） 220kV 及以上電壓的變壓器繞組一般均為 Y/Y/?連接。 （圖）方案一 （圖）方案二 1發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)比較如下 方案 項(xiàng)目 主接線投資 (萬(wàn)元 ) 10Kv 斷路器 (個(gè)數(shù) ) 220Kv 斷路器 (個(gè)數(shù) ) 方案一 17 10 方案二 19 11 由此可知，方案一 較方案二經(jīng)濟(jì) ,故確定方案一為最優(yōu) . 第 節(jié) 主變壓器選擇 2． 4． 臺(tái)數(shù)和容量的選擇 （ 1）主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量和運(yùn)行計(jì) 2 方式等綜合考慮確定。為此，一般以采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡(luò)變壓器更為合理。若受到限制時(shí)，則宜選用兩臺(tái)小容量的三相變壓器取代一 臺(tái)大容量三相變壓器，或者選用單相變壓器組。 此時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮發(fā)電機(jī)電壓母線上負(fù)荷可能的增加以及變壓器的允許過(guò)負(fù)荷能力； c、 若發(fā)電機(jī)電壓母線上接下來(lái)兩臺(tái)或以上的主變壓器時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因計(jì) 2 故退出運(yùn)行時(shí)，其它主變壓器在允許正常過(guò)負(fù)荷范圍內(nèi)，應(yīng)能輸送母線剩余功率的 70%以上； 3）連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器容量的確定原則 a、 聯(lián)絡(luò)變壓器容量應(yīng)滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同運(yùn)行方式下，網(wǎng)絡(luò)間的有功功率和無(wú)功功率交換。 (3)主變壓器的選擇 ① 、變壓器容量、臺(tái)數(shù)的確定原則 主變電器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式的配電裝置的結(jié)構(gòu)。 計(jì) 2 對(duì)于變電所的電氣接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線