【正文】 導(dǎo)線材料截面保證值工作電壓工作電流熱穩(wěn)定要求的最小截面實(shí)際跨距計(jì)算跨距相間距離跨中撓度正常荷載應(yīng)力短路荷載應(yīng)力截面載流量正常荷載時(shí)允許應(yīng)力短路荷載時(shí)允許應(yīng)力KV(A)(mm2)(m)(m)mcmPzPz(mm2)APzPz1220KV母線1220600133106LF21Y—φ130/φ116270529761061062110KV母線21101000133106LF21Y—φ130/φ11627052976106106335KV母線3351500160133106LF21Y—φ130/φ11627052976106106 避雷器的選擇 概述 避雷器是用以限制由線路傳來的雷過電壓或由操作引起的內(nèi)部過電壓的一種電器設(shè)備。 10KV和35KV出線電壓互感器的選擇步驟同220KV出線電壓互感器的選擇 列選擇結(jié)果表（表412）表412 列選擇結(jié)果表型號(hào)額定電壓（KV）副繞組1額定容量（VA）原繞組副繞組輔助繞組JDJJ—3535/150JDCF—110WB110/150JDCF—220WB220/150 其中：J—電壓互感器；D—單相；C—瓷絕緣；F—測(cè)量和保護(hù)二次繞組分開；J（第三字母）—油浸式；J（第四字母）—接地保護(hù)用。（見表4－4）(4)選擇結(jié)果列表（表44）表44 選擇結(jié)果列表型號(hào) 電壓（KV）額定電流（KA）額定斷開電流（KA）斷開容量（MVA）極限通過電流（KA）熱穩(wěn)定電流（KA）合閘時(shí)間（S）固有合閘時(shí)間（S）額定最大額定最大有效1s4s5s10sSW2—35C3515001500SW6—11011012002140005521SW6—22022012002180005521其中：S—少油斷路器；W—戶外式：C—手車式。本次設(shè)計(jì)就是屬于這種情況，220KV系統(tǒng)電源和110KV系統(tǒng)電源歸算到本變電所220KV、110KV母線上的阻抗甚大，因此可以將220KV系統(tǒng)電源和110KV系統(tǒng)電源合并成一個(gè)等值電源，自然這一等值電源的額定容量為220KV系統(tǒng)電源額定容量和110KV系統(tǒng)電源額定容量之和。因此基準(zhǔn)值中可任選兩個(gè)，一般選基準(zhǔn)容量，SB=1000MVA；基準(zhǔn)電壓UB一般取各級(jí)平均電壓：母線的額定電壓（KV） 31220電網(wǎng)的平均額定電壓（KV） 311230 基準(zhǔn)值改變時(shí)標(biāo)幺值的換算： 電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備如：發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的阻抗參數(shù)均是一其身額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值或百分值給出的，而在進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，必須取統(tǒng)一基準(zhǔn)值，因此要將原來的以本身額定值為基準(zhǔn)的阻抗標(biāo)幺值換算到統(tǒng)一的基準(zhǔn)值。(2)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全可靠的工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。(2)6KV及以上電壓等級(jí)每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)一組三繞組電壓互感器（Y/Y/△），旁路母線上是否裝設(shè)，應(yīng)視各回路出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。鑒于為大型地區(qū)樞紐變電所應(yīng)以可靠性和靈活性為主，所以經(jīng)綜合分析，決定選普通三繞組為設(shè)計(jì)最終方案。(2)本所變壓器各側(cè)所承擔(dān)負(fù)荷如表示。2)自耦變壓器的缺點(diǎn)：其中有電的聯(lián)系的兩個(gè)電壓等級(jí)必須是直接接地系統(tǒng)；其沖擊過電壓比普通變壓器要嚴(yán)重的多（自身故障率大）；運(yùn)行方式多樣化，因而保護(hù)復(fù)雜且整定困難；短路電流和它的效應(yīng)比普通雙繞組變壓器要大等。圖22 雙母線接線(1)優(yōu)點(diǎn)：1)供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，可只停該回路；2)調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各回路的負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式和潮流變化的需要；3)擴(kuò)建方便，向雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷的均勻分配，不會(huì)引起原有回路的停電，當(dāng)有雙回架空線路時(shí)，可以順序布置，以致連接不同的母線段時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生出線的交叉跨越；4)運(yùn)行中便于安排設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。主接線要為配電裝置布置制造條件，盡量占地面積減少。第2章 變電所電氣主接線方案 電氣主接線設(shè)計(jì)原則和要求 電氣主接線（又稱一次接線或電氣主系統(tǒng)）是變電所中主要電氣設(shè)備和母線的連接方式，是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)接線的重要環(huán)節(jié)。從負(fù)荷特性和電壓等級(jí)可知，它具有220KV、110KV、35KV三級(jí)電壓，進(jìn)出線220KV側(cè)4回，110KV側(cè)6回，35KV側(cè)8回。本次設(shè)計(jì)短路電流計(jì)算采用標(biāo)幺制方法和實(shí)用運(yùn)算曲線法。華北電力大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）220KV變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對(duì)電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對(duì)供電設(shè)計(jì)也有了更高、更完善的要求。第3章，進(jìn)行主要電氣選擇所需的短路電流計(jì)算。全所停電后，將引起地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個(gè)地區(qū)供電，因此該變電所主接線設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必著重考慮其可靠性與靈活性。另外，在設(shè)計(jì)原則中提出：在保證安全、經(jīng)濟(jì)、靈活、方便的條件下力求接線簡單，布置緊湊，具有較高的自動(dòng)化水平，也應(yīng)在主接線設(shè)計(jì)和配電裝置選型中體現(xiàn)。（2）占地面積小。（如圖22）由于母線保護(hù)要求，一般某一回路固定與某一組母線連接，以固定連接方式運(yùn)行。1)自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)：消耗材料省，造價(jià)低；有功和無功損耗低，效率高；由于高、中壓繞組的自耦關(guān)系，阻抗小，對(duì)改善系統(tǒng)穩(wěn)定有一定的作用；可以擴(kuò)大變壓器的制造容量，便利運(yùn)輸和安裝。M—時(shí)段總段數(shù)(即階梯數(shù))。（表24）單位：萬元表24普通三繞組變壓器和自耦三繞組變壓器的方案的綜合投資和年運(yùn)行費(fèi)計(jì)算結(jié)果表方案綜合造價(jià)維修費(fèi)電能損耗費(fèi)年運(yùn)行費(fèi)普通三繞組變壓器140014017741914三繞組自耦變壓器 100010013881488注：， 本所方案的評(píng)定： 主接線方案比較表：表25 主接線方案比較表方案項(xiàng)目兩臺(tái)三繞組變壓器方案兩臺(tái)自耦變壓器方案可靠性靈活性好差經(jīng)濟(jì)性差（綜合投資費(fèi)年運(yùn)行費(fèi)均大）好（綜合投資費(fèi)年運(yùn)行費(fèi)均?。? 本所最佳主接線的選定：通過上面的定性分析幾方案經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算，在技術(shù)上（可靠性、靈活性）普通三繞組變壓器合理；在經(jīng)濟(jì)上則三繞組自耦變壓器合理。（TV）(1)TV的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測(cè)量、保護(hù)同期和自動(dòng)裝置的要求，并保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓，在同期點(diǎn)的兩側(cè)都能取到電壓。其計(jì)算的目的主要有以下幾方面：(1)在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 基準(zhǔn)值選取短路電流涉及的物理量基準(zhǔn)值有：基準(zhǔn)電壓UB（KV），基準(zhǔn)電流IB（KA），基準(zhǔn)視在功率SB（KVA）和基準(zhǔn)阻抗（Ω），它們之間滿足三相電路中兩個(gè)基本關(guān)系：UB=ZBIB SB=UBIB式中：UB為線電壓，SB為三相視在功率，IB為相電流，ZB為相阻抗。在短路點(diǎn)甚近的情況下，發(fā)電機(jī)本身特性不同短路電流變化規(guī)律具有決定性的影響，因此不能將不同類型發(fā)電機(jī)的特性引起的短路電流變化規(guī)律的差異受到極大的削弱，在這種情況下，可以將不同類型的發(fā)電機(jī)合并起來。4)Imax計(jì)算結(jié)果匯總表（表43）表43 Imax計(jì)算結(jié)果匯總表主變及母聯(lián)回路出線回路匯流母線AMVAAMVAA220KV248600600110KV4511000100035KV14172541215005)按正常工作條件選擇斷路器220KV：SW6—220；110KV：SW6—110；35KV：SW2—35(3)按短路條件校驗(yàn)有關(guān)斷路器選擇所需短路電流及熱效應(yīng)值，已在短路計(jì)算結(jié)果表中列出。電壓互感器接線為YN，yn，d0(3)電壓互感器容量校驗(yàn)根據(jù)負(fù)荷表可求出不完全星形負(fù)荷為 A相負(fù)荷為B相負(fù)荷為B相負(fù)荷較大，以B相負(fù)荷進(jìn)行校驗(yàn)：SB=(VA)＜150(VA)，故所選JDCF—220WB型互感器滿足要求。則P=15=17NMj=KwjPLjs=147=(N/m)③最大風(fēng)速產(chǎn)生的水平彎距Mf母線離地近10米，風(fēng)壓高度變化系數(shù)K1取1，最大風(fēng)速Vmax為25m/s，則作用于母線上的風(fēng)荷載ff==1252=(N/m)Mf=KwffLjs2==(N/m)④正常應(yīng)力校驗(yàn)3)短路應(yīng)力計(jì)算①短路電動(dòng)力產(chǎn)生的水平彎距Mdfd=107=107=(N/m)Md===(N/m)②內(nèi)過電壓風(fēng)速產(chǎn)生的水平彎距Mfff==1152=(N/m)Mf=KwffLjs2==(N/m)③自重和集中荷載產(chǎn)生的垂直彎距與正常狀態(tài)相同，則Mm=(N/m)，Mj=(N/m)④短路應(yīng)力校驗(yàn)4)地震力的強(qiáng)度校驗(yàn)地震力產(chǎn)生的水平彎距：Mm=fmLjs2= =(N/m)地震彎曲應(yīng)力：5)撓度校驗(yàn)①均布荷載所產(chǎn)生的撓度 鋁管母線只計(jì)算正常情況下母線自重所產(chǎn)生的撓度： ym=Kn==104(m)=②集中荷載所產(chǎn)生的撓度yj=104(m)≈③合成撓度ymax=ym+yj=104m＜D=650104m經(jīng)校驗(yàn)均滿足要求。是指氧化鋅避雷器通過波形為8/20μs的額定沖擊放電電流時(shí)的殘壓與起始動(dòng)作電壓（或參考電壓）之比。對(duì)本變電所，據(jù)分析和多年的設(shè)計(jì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可在每組母線上裝設(shè)一組避雷器；三繞組變壓器各側(cè)出口裝設(shè)一組避雷器；三繞組變壓器220KV和110KV中性點(diǎn)各裝一臺(tái)避雷器。是允許長期連續(xù)施加在避雷器兩端的工頻電壓有效值。2)彎曲應(yīng)力計(jì)算表415 1~5跨等跨連續(xù)梁最大距及撓度計(jì)算系數(shù)跨數(shù)12345最大彎距KwKwj最大撓度KnKnj采用計(jì)算系數(shù)法進(jìn)行機(jī)械計(jì)算。(5)結(jié)論：所選LCW—220型互感器滿足要求。 高壓斷路器及選擇 斷路器種類和形式的選擇：(1)根據(jù)前述分析說明，考慮到配電裝置的選型，本次設(shè)計(jì)220KV、110KV、35KV配電裝置斷路器均選用戶外少油斷路器。6)由運(yùn)算曲線可知，當(dāng)Xjs≥3時(shí)，各時(shí)刻的短路電流均相等，相當(dāng)于無限大電源的短路電流可以用1/XJS求得。(4)短路計(jì)算時(shí)間和所需的相應(yīng)短路電流：1)斷路器的開斷計(jì)算時(shí)間和相應(yīng)的短路電流：tbr（斷路器的開斷計(jì)算時(shí)間）= tbr（主保護(hù)時(shí)間）+ tin（斷路器固有分閘時(shí)間）當(dāng)斷路器的額定開斷電流較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，為了簡化計(jì)算也可用次暫態(tài)電流代替ttbr（Ipt一實(shí)際開斷瞬間短路電流周期分量）2)校驗(yàn)電器熱穩(wěn)定用的短路計(jì)算時(shí)間tk和相應(yīng)的全分?jǐn)鄷r(shí)間：tk=tpr（繼保的后備保護(hù)時(shí)間）+tab（斷路器的全分?jǐn)鄷r(shí)間）tab=tin+ta（斷路器開斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間，~~）因此，需提供的短路電流周期分量有I”、Itk/Itk3)校驗(yàn)電器和導(dǎo)體動(dòng)電動(dòng)力穩(wěn)定以及校驗(yàn)斷路器關(guān)合的斷路沖擊幅值ish，ish=”。2)對(duì)于同步性能較差的斷路器或故障時(shí)形成弧光的不接地系統(tǒng)，不接地變壓器中性點(diǎn)地可選用間隙進(jìn)行保護(hù)。 (2)110KV及以上的配電裝置的斷路器的兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)宜配置接地刀閘。這種方法計(jì)算較簡單，不考慮投資時(shí)間對(duì)經(jīng)濟(jì)效果的影響，對(duì)于兩方案均采用一次性投資，并且裝機(jī)程序相同，主體設(shè)備投入情況相近，僅在兩個(gè)主接線方案中，選擇其一較為適宜。主接線中電氣設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)U主要包括變壓器的電能損耗及設(shè)備的檢修、維護(hù)和折舊等費(fèi)用，按投資百分率計(jì)算，即U=aΔA+U1+U2(萬元)式中：U1—檢修維護(hù)費(fèi)，一般?。▇）O，O為綜合投資費(fèi)；U2—折舊費(fèi)。2%/121/C、YN,yn0,d11其中：YN—高壓，星形接線，有中性點(diǎn)引出；yn0—中壓，星形接線，有中性點(diǎn)引出，與高壓側(cè)相位差為0od11—低壓，三角形接法，與高壓側(cè)相位差為30o(2)三繞組變壓器特點(diǎn)：它是一個(gè)多繞組變壓器，具有一個(gè)鐵芯，但有三個(gè)繞組，通過鐵芯相互電磁聯(lián)系，形成三個(gè)不同電壓等級(jí)，在本變電所用來連接220KV、110KV、35KV三個(gè)不同的電力系統(tǒng)或用戶，顯得非常緊湊和經(jīng)濟(jì)。根據(jù)第一章對(duì)原始資料的分析，220KV、110KV、35KV電壓母線可供選擇的方案有：單母分段接線、雙母線接線、帶旁路母線接線。在影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，并且使一次、二次部分的改建工作量最小。因此，設(shè)計(jì)可供選擇的兩個(gè)主變壓器方案為：兩臺(tái)三相三繞組變壓器方案和兩臺(tái)三相自耦變壓器方案。第5章，進(jìn)行220KV和110KV屋外配電