【正文】 olating switch, Current Transformer, Voltage Transformer, Reactive power pensation device, Protective Relay and so on are to be selected, designed, and configured in accordance with specific requirements. In order to make it reliable to operate, easy and simple to manipulate, economical, with the possibility of expansion and flexibility of changing its operation. As to make it more actual and practical significant. Key words 35kV substation design 35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 50 頁 1 引 言 電能是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量?jī)?chǔ)存的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時(shí)保持功率平衡。 2 二類負(fù)荷 二類負(fù)荷，又稱為二級(jí)負(fù)荷，是指突然中斷供電會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的較大損失。電壓低于額定電壓35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 50 頁 值時(shí)，將使發(fā)電、送電、變電設(shè)備均不能達(dá)到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導(dǎo)致電網(wǎng)震蕩而解列，造成大面積停 電，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響。 綜合比較以上三種無功補(bǔ)償裝置后，選擇并聯(lián)電容 器作為無功補(bǔ)償裝置，并且采用集中補(bǔ)償?shù)姆绞?。額定容量 50035kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 50 頁 kVar。 帶入 i=， n=5， ? =5%， 1S = 得 cS =。 根據(jù)上述的討論選用 35kV 鋁線雙繞組電力變壓器，該變壓器的型號(hào)為 SJL1 — 7500/： 表 變壓器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) SJL1 — 7500/35 額定容量 (kVA) 7500 額 定電壓 (kV) 高壓 35 低壓 損耗 (KW) 空載 短路 57 短路電壓 (%) 空載電流 (%) 5 電氣主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線概述 發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。 10kV 側(cè)主接線設(shè)計(jì) 10kV 側(cè)出線 6 回，終期出線 8 回。只是線路中電流增大、電壓降低而已。由公式 I=US3 （ 61） 求 的 Ij1=， Ij2=。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，應(yīng)通過絕緣配合計(jì)算，選用適當(dāng)35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 50 頁 的過電壓保護(hù)設(shè)備。由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次部分》表 6— 5 知，選用高速斷路器，取繼電保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 ，斷路器分匝時(shí)間 ，則校驗(yàn)熱效應(yīng)計(jì)算時(shí)間為 （ 后 面 熱 穩(wěn) 定 校 驗(yàn) 時(shí) 間 一 樣 ）。 Qk= tI2? = ? =[ （ kA ） 2S] ?？砂聪率接?jì)算，即 jIS pj ? （ 76） 其中 jS — 經(jīng)濟(jì)截面，單位為 mm2； pI — 回路持續(xù)工作電流，單位為 A； j — 經(jīng)濟(jì)電流密度，單位為 A/ mm2。滿足要求。電氣設(shè)備 tIt2 =? 4=3969[（ kA） 2S]。當(dāng)電器安裝點(diǎn)的環(huán)境溫度高35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 50 頁 于 +40C? （但不高于 +60C? ）時(shí)，每增高 1C? ，建議額定電流減少 %；當(dāng)?shù)陀?+40C?時(shí)，每降低 1C? ，建議額定電流增加 %，但總的增加值不得超過額定電流的 20%。 X T 圖 10kV 側(cè)短路等效簡(jiǎn)化圖 X12 =X1 //X2 =?X =X12 +*XT =+*1= 三相短路電流周期分量有效值 I )3(1K=?XIj2=（ 64） 三相短路沖擊電流最大值 ish=* I )3(1K =*= （ 65） 35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 50 頁 短路沖擊電流有效值 Ish=* I )3(1K=*= （ 66） 三相短路容量 SK = 3 Uav I )3(1K =**= （ 67） 35kV 側(cè)短路電流的計(jì)算 等效電路圖如下圖所示： X 1 2E 1b 圖 35kV 側(cè)短路等效簡(jiǎn)化圖 ?X =X12 = 三相短路電流周期分量有效值 I )3(2K=?XIj1=三相短路沖擊電流最大值 ish=* I )3(2K=*= 短路沖擊電流有效值 Ish=* I )3(2K=*= 三相短路容量 SK = 3 *Uav I )3(2K=*37*= 三相短路電流計(jì)算結(jié)果表 表 三相短路電流計(jì)算結(jié)果表 短路點(diǎn)編 短路點(diǎn)額 平均工作 短路電流周期分量有 短路點(diǎn)沖擊電流 短路容量 35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 50 頁 號(hào) 定電壓 電壓 效值 有效值 最大值 UN /kV Uav /kV I )3(K /kA I? /kA shI /kA shi /kA SK /MVA a 10 b 35 37 7 電氣設(shè)備的選擇 電氣設(shè)備選擇的一般條件 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 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，最常見的短路是單相短路，約占短路故障的 65~70%，兩相短路約占 10~15%，兩相接地短路約占 10~20%，三相短路約占 5% 短路電流計(jì)算的目的 1 電氣主接線比選； 2 選擇導(dǎo)體和電器； 3 確定中性點(diǎn)接地方式； 4 計(jì)算軟導(dǎo)體的短路搖擺； 5 確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距； 6 驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓 ；7 選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計(jì)算。 主接線方案的比較選擇 由上可知，此變電所主接線的接線有兩種方案。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。 ?? （ 42） 式中 0K — 負(fù)荷同時(shí)系數(shù) 帶入 0K = 得 ?39。凡有兩臺(tái)及以上主變的變電所，其中一臺(tái)事故停運(yùn)后，其余主變的容量應(yīng)保證供應(yīng)該所全部負(fù)荷的 70%，在計(jì)及過負(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。 （ 2）配電所裝設(shè)的并聯(lián)電容器裝置的主要目的是為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。所以進(jìn)行無功補(bǔ)償是非常有必要的。 3 三類負(fù)荷 三類負(fù)荷，又稱為三級(jí)負(fù)荷，是指不屬于以上一類和二類負(fù)荷的其他用電負(fù)35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 50 頁 荷。 變電所作為 變電站 作為 電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。本設(shè)計(jì)選擇選擇兩臺(tái)主變壓器，其他設(shè)備如斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，無功補(bǔ)償裝置和繼電保護(hù)裝置等等也按照具體要求進(jìn)行選型、 設(shè)計(jì)和配置，力求做到運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單、方便，經(jīng)濟(jì)合理，具有擴(kuò)建的可能性和改變運(yùn)行方式時(shí)的靈活性。 本地區(qū)氣象條件 最高氣溫 C??? 41max? ；最低氣溫 C??? 12min? ；年平均氣溫 Cavy ??? ? ；最熱月平均最高溫度 Cavm ??? 26? 。 2 無功功率補(bǔ)償裝置（并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機(jī)）輸出無功功率。但設(shè)備造價(jià)太高，本設(shè)計(jì)中不宜采用。 并聯(lián)電容器組裝設(shè)在變電所低壓側(cè)，主要是補(bǔ)償主變和負(fù)荷的無功功率，為了在發(fā)生單相接地故障時(shí)不產(chǎn)生零序電流，所以采用中性點(diǎn)不接地方式。 當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺(tái)及以上主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，其余容量至少能保證所供一35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 50 頁 級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的 60~75%。 我國 110kV 及以上電壓，變壓器繞組都采用 Y0 連接； 35kV 亦采用 Y 連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地。 35kV 側(cè)主接線設(shè)計(jì) 35kV 側(cè)進(jìn)線一回，由于使用兩臺(tái)變壓器并且還和另一 座變電所聯(lián)絡(luò)，所以出線三回。所謂短路時(shí)指相與相之間通過電弧或其它較小阻抗的一種非正常連接，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 50 頁 還指單相和多相接地。則 選擇這兩處做短路計(jì)算。 （ 3）短路的動(dòng)穩(wěn)定條件 dfsh ii ? （ 72） Ish ? dfI （ 73） 式中 shi — 短路沖擊電流峰值（ kA）； Ish — 短路全電流有效值（ kA）； dfi — 電器允許的極限通過電流峰值（ kA）； dfI — 電器允許的極限通過電流有效值（ kA）。 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。 2按回路持續(xù)工作電流 gxu II ? gI — 導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流，單位為 A； xuI — 相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運(yùn)行溫度、環(huán)境條件及安裝方式下長(zhǎng)期允許的載流量，單位為 A。 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。 選用的斷路器額定電流 630A，去除 %的溫度影響為 ，大于最大持續(xù)工作電流，滿足要求。在年最高溫度超過 40C? ，而長(zhǎng)期處于低濕度的干熱地區(qū)，應(yīng)選用型號(hào)帶“ TA” 字樣的干熱帶型產(chǎn)品。 1 長(zhǎng)期工作條件 （ 1）電壓 選用的電器允許最高工作電壓 Umax 不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓 Ug，即 Umax? Ug （ 2）電流 選用的電器額定電流 Ie 不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流 Ig，即 Ie? Ig 35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 50 頁 由于變壓器短時(shí)過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計(jì)算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。當(dāng)然，容量所以 們 在這里進(jìn)行短路電流計(jì)算方法，以無窮大容量電力系統(tǒng)供電作為前提計(jì)算的，其步驟如下： 1 對(duì)各等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，求出計(jì)算電抗； 2 求出短路電流的標(biāo)么值； 35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 50 頁 3 歸算到各電壓等級(jí)求出有名值。 方案二圖： 35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 50 頁 進(jìn) 線 進(jìn) 線 1 2 1 進(jìn) 線 2 進(jìn) 線 圖 電器主接線方案二圖 方案二 10kV 側(cè)通過雙母線雖然可以使供電更可靠，調(diào)度更加靈活，但每增加一組母線就使每回路需要增加一組母線隔離開關(guān)，當(dāng)母線故障或 檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。 . 主接線的設(shè)計(jì)原則 1 發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用； 2 發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模； 35kV 變電所電氣部分設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 50 頁 3 負(fù)荷大小和重要性； 4 系統(tǒng)備用容量大??； 5 系統(tǒng)專業(yè)對(duì)電氣主接線提供的具體資料。S =*= 總安裝容量為 2*（ ?39。 3 根據(jù)電力負(fù)荷的發(fā)展及潮流的變化，結(jié)合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)繼電保護(hù)、對(duì)通信線路的影響、調(diào)壓和設(shè)備制造等條件允許時(shí)，應(yīng)采用自耦變壓器。 （ 3）終端變電所的并聯(lián)電容器裝置，主要是為了提高電壓和補(bǔ)償主變壓器的無功損耗。39。對(duì)于一級(jí)負(fù)荷的用電設(shè)備，應(yīng)有兩個(gè)及以上的獨(dú)立電源供電，并輔之一其他必要的非電保安設(shè)施。并依據(jù)相關(guān)規(guī)定和章程設(shè)計(jì)其中個(gè)個(gè)步驟，所以能滿足一般變電所的需求。一個(gè)典型的變電站要求變電設(shè)備運(yùn)行可靠、操作靈活、經(jīng)濟(jì)合理、擴(kuò)建方便。西北方向 20km處一座 35kV變電所 B通過一條架空出線與待 設(shè)計(jì)變電所聯(lián)系，平時(shí)本所與 B變電所有少量功率交換。都是依靠磁場(chǎng)來傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負(fù)載