【正文】 南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 24 第六 章 變電所主變?nèi)萘坑嬎? 本次設(shè)計中 220kV 側(cè)有 20xx0MW/= 的系統(tǒng)和 2 200MW/= 的 發(fā)電廠給中壓側(cè) 110kV 和低壓側(cè) 10kV 供電。 因已知 L=1m，因此采用方法 1 進行校驗 。如無合適的標準截面，允許略小于 jS 。 母線所在回路的最大持續(xù)工作電流 maxI ，需計及可能的過負荷及檢修 或故障時由別的回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。 二 、 型式 回路 持續(xù) 正常工作電流在 4000A 及以 下 的室內(nèi)配電裝置 時，一般選用矩形導(dǎo)體。主變壓器回路中，一般低壓側(cè)裝一組電壓互感器，供發(fā)電 廠與系統(tǒng)在低壓側(cè)同步用，并供電給主變壓器的測量儀表和保護。例如，若有兩組電流互感器或同一組互感器有幾個二次繞組，應(yīng)使它們之間的部分處于交叉保護范圍之中。 求出各相間（或相）的總視在功率 S 和功率因數(shù)角 ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 2 20 0 0 0 0 0c o s s i nS S S P Q??? ? ? ?? ? ? ? (528) 0arccos PS? ? ? (529) 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 19 將三相接線圖與表 （ S 、 ? 相當于求表中的 S 、 ? 或 UVS 、 UV? 等） ，然后用相應(yīng)公式計算出互感器每相繞組的有功、無功及視在功率。 esK 一般是在相距 a=，計算跨距 cL = 的條件下取得。 將 式（ 57）代入式（ 58）得 ? ?? ?12N ar cr Z r r? ? ? ? (521) ? ?1 cr L S??? (522) 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 17 ? ?22cN ar cLS m mZ r r?? ?? (523) 式中 ： ? — 連接導(dǎo)線的電阻率 ,銅為 10?? ，鋁為 10?? ， 2mm m?? ； cL — 連接導(dǎo)線的計算長度 ，與儀表到互感器的實際距離（路徑長度） l 及互感器的接線方式有關(guān)，單相接線方式 2cLl? ，星形接線方式 cLl? 不完全星形接線方式 3cLl? ， m ； S — 在滿足式（ 51）的條件下，二次連接導(dǎo)線的允許截面積 ， 2mm 。 電流互感器的選擇 和校驗 一 、形式選擇 電流互感器的形式應(yīng)根據(jù)安裝地點和安裝方式來選擇。 二、按額定電壓選擇 額定電壓應(yīng)滿足要求： NsN UU ? （ 512） 三、按額定電流選擇 額定電流應(yīng)滿足要求： m a x ()al NI K I I A?? （ 513） 式中 ： K— 溫度修正系數(shù)。 由于真空斷路器、 SF6 斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故 35～ 220KV 一般采用 6SF 斷路器。 當實際環(huán)境條件不同于額定環(huán)境條件時，電氣設(shè)備的長期允許電流 alI 應(yīng)作修正。 校驗短路電流一般取三相短 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 12 路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路和中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應(yīng)按嚴重情況考慮。在這里短路的持續(xù)時間以最長的過電流保護的動作時間來計東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 10 算的，顯然，如果用主保護的動作時間或主保護存在動作死區(qū)時用后備保護的動作時間一定能滿足要求。 確定短路電流 時，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行的接線方式。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。 強迫油循環(huán)水冷卻：散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 7 出力變化較大，或發(fā)電機經(jīng)常在低功率因數(shù)運行的發(fā)電廠的主變壓器。它的供電可靠性也高。 而選擇主變壓器的相數(shù)時，應(yīng)根據(jù)原始資料以及設(shè)計變電站的實際情況來選擇。 考慮到兩臺主變壓器 同時發(fā)生故障的 機率較小。 在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、 三繞組、自耦 以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始 資料和設(shè)計變電所的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。 對 110kV側(cè)的接線方式，出線僅為兩回，按照規(guī)程要求，宜采用橋型接線。 它與電源回路線、電壓等級和負荷的大小、級別以及所用變壓器的臺數(shù)、容量等 有關(guān)。 年運行費要小。 主接線可靠性的具體要求： 斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電 。 二 、 用戶負荷統(tǒng)計資料 110kV 用戶負荷統(tǒng)計資料如下： 表 110kV 用戶負荷統(tǒng)計資料 用戶名稱 最大負荷（ kW） cos? 回路數(shù) 重要負荷百分數(shù)（ %） 煉鐵廠 55000 0． 95 2 68 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 2 10kV 用戶負荷統(tǒng)計資料如下： 表 10kV 用戶負荷統(tǒng)計資料 序號 用戶名稱 最大負荷（ kW） cos? 回路數(shù) 重要負荷百分數(shù)（ %） 1 礦機廠 2600 0． 95 2 60 2 機械廠 1000 0. 90 2 65 3 汽車廠 1800 2 63 4 電機廠 2300 2 62 5 煉油廠 2600 2 65 6 飼料廠 900 2 50 最大負荷利用小時數(shù) maxT = 4800 h，同時率取 ，線路損耗取 5 %。熟悉變電所的設(shè)計要求和設(shè)計過程，對從事電力工程設(shè)計，故障分析和判斷是非常有益的。 第 三 個部分是 短路電流計算 。東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 I 220kV 變電所電氣部分設(shè)計 摘要 隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，用電已成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。 第四個部分是電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇校驗。 畢業(yè)設(shè)計選題意義 ：將在學(xué)校所學(xué)各部分 專 業(yè) 課程理論知識有機的組合起來，形成一個完整的體系，并應(yīng)用到實踐 環(huán)節(jié)，此課題主要是針對 220kV 降壓變電所電氣部分的設(shè)計，進一步增強 對電力專業(yè)課程 知識綜合運用能力，真正地實現(xiàn)學(xué)以致用，實現(xiàn)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的 要 求 。 三 、 變電所與電力系統(tǒng)的連接情況 圖 11 待設(shè)計變電所與電力系統(tǒng)的連接電路圖 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 3 第二 章 電氣主接線的選擇 概述 電氣主接線是變電所電 氣設(shè)計的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路間的相互關(guān)系。 斷路器或母線故障 ， 以及母線 或母線隔離開關(guān) 檢修時，盡量減少停運的 出線 回 路數(shù)和停運時間，并 保證對 Ⅰ 、 Ⅱ 類 負荷的供電 。年運行費包括電能損耗費、折舊費及大修理費、日常小維護費。 主接線的基本形式可分為有匯流母線和無匯流母線兩類。以兩回出線向煉鐵廠供電，考慮到主變不會經(jīng)常投切，和對線路操作和檢修的方便性，采用內(nèi)橋式接線。 主變壓器的 的選擇除臺數(shù)和容量外，還要選擇主變的型式， 要從變壓器的相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、結(jié)構(gòu)型式 、調(diào)壓方式、冷卻方式六個方面綜合考慮選擇出最佳的 主 變壓器型式 。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。 本次設(shè)計的 變電 所 ，位于市郊區(qū)，交通便利，不受運輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計的變電 所 選用三相變壓器。所以，本次設(shè)計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。 具有可逆工作特點的聯(lián)絡(luò)變壓器。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能 要求高，維護工作量較大。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。 在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中， 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。各電壓等級下短路電流持續(xù)時間最大時間見表 。 （ 2） 用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。經(jīng)綜合修正后的長期允許電流 alI 不得 低于所在回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流 alI ，即 m a x()al NI KI I A?? （ 54）東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 13 式中 ： K— 綜合修正系數(shù)，為有關(guān)修正系數(shù)的乘積； maxI — 電氣設(shè) 備所在回來的最大持續(xù)工作電流， A； 當僅計及環(huán)境溫度修正時， K 值的計算如下。真空斷路器只適應(yīng)于 10KV電壓等級， 10KV 采用真空斷路器。 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 15 四、熱穩(wěn)定校驗 熱穩(wěn)定應(yīng)滿足要求： ])[( 22 skAQtI kt ?? （ 514） 五、動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定應(yīng)滿足要求： )(kAii shes? （ 515）注：通過計算選擇 各電壓等級 配置的隔離開關(guān)型 號見下表 。 6~10kV 屋內(nèi)式電流互感器 ，采用穿墻式和澆注式； 35kV 及以上屋外用電流互感器，采用支柱式和穿墻式。 選擇稍大于計算結(jié)果的標準截面。故 其校驗為： )( 1 kAiLaKI shcesN ? （ 527） 電壓 互感器的選擇 一 、 形式選擇 電壓互感器的形式應(yīng)根據(jù)用途和使用條件來選擇。 將最大相的視在功率 2S 與互感器一相的額定容量 2NS 比較，若滿足 22NSS? ,則所選擇的互感器滿足要求。 為了防止支持式電流互感器的套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在線路斷路器的出線東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 20 側(cè)或變壓器斷路器的變壓器側(cè)。 線路。在 持續(xù) 正常工作電流4000～ 8000A 的室內(nèi)配電裝置 時，一般選用槽形導(dǎo)體。 按經(jīng)濟電流密度選擇 ： 對于長度在 20m 以上的輸送容量很大的回路母線，如主變壓器回路的母線，為降低年運費，需按經(jīng)濟電流密度選擇。 注：根據(jù) 本所 10kV 母線 設(shè)計 特點應(yīng) 按 最大持續(xù)工作 電流選擇 母線截面。 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告 23 七 、校驗?zāi)妇€動穩(wěn)定 短路沖擊電流通過母線時，將產(chǎn)生電動力而使母線彎曲。其材料應(yīng)力若超過允許應(yīng)力，母線遭到損壞。 其方法通常采用最小截面法，即所 選的母線截面 S 應(yīng)不小于按照熱穩(wěn)定條件決定的導(dǎo)體的最小允許截面，即 JdzZX KtCISS ??? (532) 式中： ZXS — 最小允許截面， 2m ； ?I — 穩(wěn)態(tài)短路電流， A； C— 母線材料的熱穩(wěn)定系數(shù)； S— 母線截面， 2m ； dzt — 短路發(fā)熱的等值時間， s； jK — 肌膚效應(yīng)系數(shù)； 六、硬母線的共振校驗 對硬母線進行動穩(wěn)定校驗前，應(yīng)進行共振校驗，以便確定校驗所需要的動態(tài)應(yīng)力系數(shù) ? 。此電能損耗與負荷電流的大小、母線截面有關(guān)。 三 、布置方式 鋼芯鋁絞線母線、管型母線一般采用三相水平布置。 35～ 220kV線路在一相上裝設(shè)。一般各段工作母線及備用母線上 各裝一組電壓互感器，必要時旁路母線也裝一組電壓互感器；橋形接線中橋的兩端應(yīng)各設(shè)一組電壓互感器。 表 電壓互感器二次繞組負荷計算公式 接線 接線 U 3) ] /30c o s ([Sp uvuvU ??? ? 3) ] /30s in ([SQ uvuvU ??? ? UV )30S c o s (3P UV ??? ? )30S s in (3Q UV ??? ? V 3)]/30c o s (S)30c o s ([Sp uvuvuvuvV ?????? ?? 3)]/30s in (S)30s in ([SQ uvuvuvuvV ?????? ?? VW )30S c o s (3P VW ???