【正文】 相短路電流值，設(shè)計(jì)繼電保護(hù)和分析電力系統(tǒng)故障時(shí)，必須計(jì)算各種短路情況下系統(tǒng)各支路中的電流和各點(diǎn)的電壓。 查《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，結(jié)合原始資料，選定變壓器的參數(shù)、型號(hào)如下：1）臺(tái)數(shù)：2臺(tái)2）容量：120 MVA3）型號(hào)：SFPSZ7120000/220（三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組有載調(diào)壓變壓器）4）變比：220/121/11表31 主變壓器參數(shù)型號(hào)額定電壓(kV)短路電壓（%）損耗(kW)空載電流連接組高壓中壓低壓空載短路高中高低中低高中高低中低1．25YN,yn0,d11SFPSZ7120000/2202201212394所以選擇兩臺(tái)SFPSZ7120000/220 型變壓器為主變壓器。110KV側(cè)采用分級(jí)絕緣的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，并且選用與中性點(diǎn)絕緣等級(jí)相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)。綜合以上分析，本設(shè)計(jì)中該市郊工業(yè)變電站的主變宜采用有載調(diào)壓方式。35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。10kV以下電壓，變壓器繞組多采用△連接。在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等，確定是否需要備用相。根據(jù)主變壓器容量的確定原則，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60%～70%，可以確定單臺(tái)變壓器的額定容量。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。綜合以上各方案，最終確定本變電所主接線，如下頁(yè)圖26。方案二：圖22 220 kV側(cè)主接線圖方案二方案二是在方案一的基礎(chǔ)上增設(shè)了一條旁路母線，其目的是為了在進(jìn)線斷路器檢修時(shí)不中斷該回路的供電，提高了供電可靠性，但是比起方案一來(lái)說(shuō)增加了一條旁路母線，旁路短路器，隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備，擴(kuò)大了占地面積，投資增加。（2）多角形接線沒(méi)有集中地母線，相當(dāng)于將單母線用斷路器按電源和引出線的數(shù)目分段，且連接成環(huán)形的接線。正常運(yùn)行時(shí)工作母線工作，備用母線不工作，它是單母線分段接線方式，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動(dòng)跳開(kāi)，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開(kāi)，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路倒至備用母線上，即可恢復(fù)供電，這樣，只是部分短時(shí)停電，而不必短期停電，仍是單母線分段運(yùn)行方式。雙母線接線及分段接線（1）雙母線接線雙母接線有兩組母線，并且可以互為備用。②調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分列運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。繪制電氣主接線圖對(duì)最終確定的主接線，按工程要求繪制工程圖。 確定主變壓器的容量和臺(tái)數(shù)變電所主變壓器的容量，一般應(yīng)按5~10年規(guī)劃負(fù)荷來(lái)選擇，根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度，廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、方法和步驟相同。設(shè)計(jì)時(shí)，在進(jìn)行論證分析階段，更應(yīng)該辯證的統(tǒng)一供電可靠性與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，以使設(shè)計(jì)的主接線具有先進(jìn)性和可行性。應(yīng)盡量減少設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，并盡量減少占地面積，同時(shí)注意搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。電氣主接線又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)，代表了發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)配置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，對(duì)運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的作用。當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?00m，雷暴日為100日/年。這里所設(shè)計(jì)得就是220KV降壓變電站。由于電能在工用電。若變電站系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統(tǒng)保護(hù)環(huán)節(jié)將動(dòng)作。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。 (3)本設(shè)計(jì)中各級(jí)電壓側(cè)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為： 220kV側(cè) Tmax=3600小時(shí)/年 110kV側(cè) Tmax=4600小時(shí)/年 10kV側(cè) Tmax=4000小時(shí)/年(4)所用負(fù)荷有：主控制室照明、主建筑物和輔助建筑物照明等為60kW，鍋爐動(dòng)力、檢修間動(dòng)力、主變冷卻裝置動(dòng)力等為250kW。 電氣主接線設(shè)計(jì)概述 對(duì)電氣主接線的基本要求電氣主接線的基本要求：（1）電氣主接線應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證供電的可靠性和電能質(zhì)量。（4）具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。我國(guó)《變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對(duì)主接線設(shè)計(jì)作了如下規(guī)定：在滿足運(yùn)行要求時(shí)，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。 對(duì)原始資料進(jìn)行綜合分析（1）變電所的情況，包括變電所的類型，在電力系統(tǒng)中的地位和作用，近期及遠(yuǎn)景規(guī)劃容量，近期和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)的連接方式和各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式、最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。對(duì)重要變電所，應(yīng)考慮當(dāng)1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在記及過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足Ⅰ類及Ⅱ類負(fù)荷的供電；對(duì)一般性變電所，當(dāng)1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70﹪至80﹪。 主接線的基本接線形式及其特點(diǎn)電氣主接線的型式是多種多樣的，按有無(wú)母線可分為有母線型的主接線和無(wú)母線型的主接線兩大類。適用范圍：一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變壓器的以下三種情況：① 6～10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)5回；② 35～63kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)3回；③ 110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)兩回。每一個(gè)電源和出線的回路，都裝有一臺(tái)斷路器，有兩組母線隔離開(kāi)關(guān)，可分別與兩組母線連接。雙母線分段接線主要用于大容量進(jìn)出線較多的配電裝置中，如220KV進(jìn)出線達(dá)10～14回時(shí)，就可采用雙母線三分段的接線。這種接線一般適用于最終規(guī)模已確定的110kV及以上的配電裝置中，且以不超過(guò)六角形為宜。綜合考慮本次設(shè)計(jì)220 kV高壓側(cè)接線方式采用方案一，即雙母線接線。圖26 主接線圖3 主變壓器的選擇 110kV側(cè)負(fù)荷計(jì)算醫(yī)院：煉鋼廠：磚窯廠：110千伏側(cè)合計(jì) 10千伏側(cè)負(fù)荷計(jì)算礦機(jī)廠：汽車(chē)廠：電機(jī)廠：飼料廠：制藥廠：機(jī)械廠：10千伏側(cè)合計(jì)： 站用負(fù)荷計(jì)算總計(jì)： 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定在發(fā)電廠和變電站中，用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用于兩種電壓等級(jí)之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡(luò)變壓器；只供本所（廠）用的變壓器，稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。（2）根據(jù)變電所所帶負(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。2017年變電所單臺(tái)主變壓器的額定容量: 5—10年規(guī)劃負(fù)荷：2025年變電所單臺(tái)主變壓器的額定容量: 綜合考慮以上選擇原則和本變電所的負(fù)荷情況，確定變電所單臺(tái)主變壓器的額定容量： 。對(duì)于容量、阻抗、電壓等技術(shù)參數(shù)相同的兩臺(tái)或多臺(tái)主變壓器，首先應(yīng)考慮共用一臺(tái)備用相。由于10kV采用丫連接方式，與2110系統(tǒng)的線電壓相位角為0，這樣當(dāng)變壓變比為220/110/10kV，高、中壓為自耦連接時(shí)，否則就不能與現(xiàn)有10kV系統(tǒng)并網(wǎng)。故市郊工業(yè)變電所主變應(yīng)采用的繞組連接方式為： 調(diào)壓方式的確定常用的調(diào)壓方式手動(dòng)調(diào)壓和有載調(diào)壓。 主變壓器的冷卻方式根據(jù)型號(hào)有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)等。10KV側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點(diǎn)都采用全絕緣。4 短路電流的計(jì)算 概述高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)及各元件（即發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線路等）的電抗，采用標(biāo)幺值計(jì)算?？紤]到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，要進(jìn)行極準(zhǔn)確的短路計(jì)算是非常復(fù)雜的，同時(shí)對(duì)解決大部分實(shí)際問(wèn)題，并不需要十分精確的計(jì)算結(jié)果，為了使計(jì)算簡(jiǎn)化，多采用近似計(jì)算方法。 短路計(jì)算說(shuō)明因?yàn)槎搪酚?jì)算主要用于設(shè)備的選擇及校驗(yàn)，因此選擇三相對(duì)稱短路作為分析計(jì)算，短路點(diǎn)為圖中的KKK3。 按額定電壓選擇的要求要求設(shè)備的額定電壓不低于設(shè)備安裝地點(diǎn)的電網(wǎng)的額定電壓，由于線路供電端額定電壓比受電端額定電壓高105%，因此設(shè)備必須能夠長(zhǎng)期承受這個(gè)電壓值，電器能夠長(zhǎng)期承受的最高電壓稱為最高工作電壓，對(duì)220 kV及以下設(shè)備其最高工作電壓額定電壓高15%，330及500 kV設(shè)備的最高工作電壓比額定工作電壓高10%，由此可知，只要設(shè)備的額定電壓不小于該處電網(wǎng)的額定電壓，其最高工作電壓不小于該處電網(wǎng)的額定電壓，其最高工作電壓一定能滿足電網(wǎng)首端電壓要求。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。（5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?所以滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。4) 出線隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)：流過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的最大持續(xù)工作電流： 由上表可知，GW6—220D/2000同樣滿足出線隔離開(kāi)關(guān)的選擇要求。其具體參數(shù)如表59所示。即選用LW14—110/2000型六氟化硫斷路器和GW4110D/2000—100型隔離開(kāi)關(guān)。 母線的選擇與校驗(yàn)?zāi)妇€一般按母線材料、類型和布置方式；導(dǎo)體截面；電暈；熱穩(wěn)定；動(dòng)穩(wěn)定；共振頻率等項(xiàng)進(jìn)行選擇與校驗(yàn)。槽形母線機(jī)械強(qiáng)度好，載流量較大，散熱條件好，集膚效應(yīng)系數(shù)小，安裝也比較方便，在回路持續(xù)電流為4000～8000A時(shí)，一般用雙槽形導(dǎo)體，大于上述電流值時(shí)，由于會(huì)引起鋼件結(jié)構(gòu)嚴(yán)重發(fā)熱，故不推薦使用。母線的經(jīng)濟(jì)截面可由下式?jīng)Q定：式中 ——經(jīng)濟(jì)截面（）； J——經(jīng)濟(jì)電流密度（）。電暈校驗(yàn)：其中：n=1，t=25℃,a=200cm, 110kV母線的選擇與校驗(yàn)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面積：正常工作時(shí)的最大長(zhǎng)期工作電流：查經(jīng)濟(jì)電流密度曲線，當(dāng)Tmax =4600h時(shí)，經(jīng)濟(jì)電流密度，則。（3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)體短路時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力一般均按三相短路校驗(yàn)。 10kV側(cè)支柱絕緣子的選擇與校驗(yàn),表521 技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓絕緣子高度機(jī)械破壞負(fù)荷ZS1010kV210mm500kg，,，故滿足要求。（3）準(zhǔn)確級(jí)的選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)，～1級(jí)的電流互感器用于變電所的測(cè)量?jī)x表。（5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： ①內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以，滿足內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。（5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： ①內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以，滿足內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。選擇LZZBJ710（Q）/8000型電流互感器，本型電流互感器為環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣全封閉支柱式結(jié)構(gòu)。是全封閉式澆注結(jié)構(gòu)。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時(shí)，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。額定電壓：準(zhǔn)確等級(jí)：用于保護(hù)，測(cè)量、計(jì)量用。2) 電流互感器的配置:（1）為了滿足測(cè)量和保護(hù)配置的需要，在變壓器、出線、母線分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器。如有兩組斷路器，應(yīng)盡可能設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中；（3）電流互感器通常布置斷路器的出線或變壓器側(cè)，即盡可能不在緊靠母線側(cè)裝設(shè)電流互感器。額定變比為： 10kV母線設(shè)備電壓互感器的選擇型式：采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)電磁式PT，供電壓、電能和功率測(cè)量以及繼電保護(hù)用。電壓互感器接線不同，二次電壓各不相同。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示：表530 技術(shù)數(shù)據(jù)表型 號(hào) 額定電流比（A）準(zhǔn)確級(jí)次額定二次負(fù)荷cosφ=（滯后）（VA）1S熱穩(wěn)定電流（KA有效值）動(dòng)穩(wěn)定電流（KA峰值）LZZBJ710(Q)8000/5505080130（4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，所以，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。本產(chǎn)品的特點(diǎn)為動(dòng)熱穩(wěn)定參數(shù)高，二次輸出容量大，絕緣性能穩(wěn)定，耐污穢等，可完全取代LCZ10Q、LZZ10Q等老式同類產(chǎn)品。（6）二次負(fù)荷校驗(yàn)滿足要求。（6）二次負(fù)荷校驗(yàn)測(cè)量?jī)x表的選擇如表526所示。有的產(chǎn)品樣本未標(biāo)明出線端部運(yùn)行作用力，而只給出動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)。（1）此變壓所屬戶外配電裝置，故選擇防污式的（2）支柱絕緣子應(yīng)滿足下式 為絕緣子額定電壓kV；為所在電網(wǎng)電壓kV=220=231kV表522 技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓額定電流（A）套管長(zhǎng)度機(jī)械破壞負(fù)荷CR220220kV12005500mm4000kg，,，故滿足要求。式中,所以不考慮母線共振問(wèn)題。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度：（℃），查《發(fā)電廠電氣部分》表3—2，C=95,則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為：，所以滿足熱穩(wěn)定要求。選擇LF21圓管形鋁錳合金導(dǎo)體作為母線，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表517所示。戶外配電裝置使用管形導(dǎo)體，具有占地面積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、布置清晰等優(yōu)點(diǎn)。常用的硬母線截面有矩形、槽型和管型。（5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：因?yàn)?，所以滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。3) 主變側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)（1）額定電壓選擇：（2）額定電流選擇：選擇GW4—110D/2000—100，其技術(shù)參數(shù)如表512。具體參數(shù)如下表：表57 具體參數(shù)如下表計(jì)算數(shù)據(jù)GW6—220D/2000220kV220kV2000A100 kA由表可知，所選隔離開(kāi)關(guān)滿足選擇要求。2) 出線斷路器的選擇與校驗(yàn)流過(guò)斷路器的最大持續(xù)工作電流： 由上表可知LW6—220/2500同樣滿足出線斷路器的選擇。電氣設(shè)備選擇的一般原則：（1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；（2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；（3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；（4）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；（5）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；（6）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電氣設(shè)備型號(hào)一致；（7）選用新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)的要求導(dǎo)體的最高短時(shí)溫