【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長(zhǎng)時(shí)間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報(bào)廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級(jí)負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線供電。但當(dāng)兩回線路有困難時(shí)（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。 ：不屬于一級(jí)和二級(jí)的一般電力負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無(wú)特殊要求，允許較長(zhǎng)時(shí)間停電，可用單回線路供電。 負(fù)荷組成 根據(jù)任務(wù)書可知新建 110kV 變電站的建設(shè)將外電與市區(qū)變電所更好的 連接起來(lái)，從而形成統(tǒng)一的供電網(wǎng)絡(luò)。更好的解決市區(qū)等重要的負(fù)荷的供電問題，同時(shí)也促進(jìn)了供電網(wǎng)絡(luò)的形成和供電的可靠性。為了考慮該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展此變電站設(shè)計(jì)的最大容量為MW。 負(fù)荷計(jì)算 要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)工作電流，首先必須要計(jì)算各側(cè)的負(fù)荷： 10kV側(cè)負(fù)荷和 110kV側(cè)負(fù)荷。 由公式 ? ?%1c o s1?? ?? ??nitcpKS 9 （ 41） 式中 sC —— 某電壓等級(jí)的計(jì)算負(fù)荷 kt —— 同時(shí)系數(shù)（ 10kV 取 、 35kV 各負(fù)荷與 10kV 各負(fù)荷之間取 、站用負(fù)荷取 ） а %—— 該電壓等級(jí)電網(wǎng)的線損率，一般取 5% P、 cos? —— 各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù) 根據(jù) 10kV側(cè)負(fù)荷的計(jì)算視在功率，可對(duì)主變壓器進(jìn)行選擇。 而實(shí)際工程中這一過程并不需要繁瑣的計(jì)算，只需按如下式子 （ 1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800） *=29700（ kVA） (42) （已將線損等考慮在內(nèi)） 或 （ 1000+5000+5000*2+1000+1000+1000+800） /=33000（ kVA） (43) 然后，根據(jù)實(shí)際中的變壓器，選擇合適的變壓器型號(hào)。 主變臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定 （ 1）主變臺(tái)數(shù)的確定： ①對(duì)于樞紐變電站在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。 ②對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器，以提高供電可靠性。 考慮到本次設(shè)計(jì)的變電站為用電負(fù)荷不大的郊區(qū)變電站，且目前進(jìn)線為一回，故，本期可只上一臺(tái)主變。 （ 2）主變壓器容量的確定： ①主變壓器容量一般按變電站建成后 5～ 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10～ 20 年的負(fù)荷發(fā)展，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。 ②根據(jù)變電站所帶負(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。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(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；對(duì)一般性變電站，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 70～ 80%。 10 根據(jù) 10kV 側(cè)負(fù)荷的計(jì)算視在功率及實(shí)際中變壓器的各種型號(hào)，本期選擇一臺(tái)容量為 的主變壓器就可滿足負(fù)荷需求。 （ 3）主變壓器型式的確定： ①容量為 300MW 及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和 330kV 及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變 壓器（因單相變壓器組相對(duì)投資大、占地多、運(yùn)行損耗也較大，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量；特殊情況例外）。 ②變壓器三相繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。 我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器繞組都采用 Y0連接； 35kV 采用 Y連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地； 35kV 以下電壓，變壓器繞組都采用 ? 連接。在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制 3次諧波對(duì)電源的影響等因素，根據(jù)以上變壓 器繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般都選用 YN， d11 常規(guī)接線（因全星形接線變壓器用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)時(shí)， 3 次諧波無(wú)通路，將引起正弦波電壓畸變，并對(duì)通信設(shè)備發(fā)生干擾，同時(shí)對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度均有影響）。 ③為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)。通常，發(fā)電廠主變壓器中很少采用有載調(diào)壓，因?yàn)榭梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓；而變電所一般采用有載調(diào)壓。 根據(jù)以上原則，選擇的主變壓器型號(hào)及參數(shù)如下表所示： 表 主變壓器選擇結(jié)果 型號(hào) 額定容量 （ kVA） 額定電壓 （ kV） 空載損耗 （ kW） 負(fù)載損耗 （ kW） 阻抗電壓 （ %） 高壓 低壓 SFZ731500/110 31500 110 148 11 5 無(wú)功補(bǔ)償及電壓調(diào)整 無(wú)功補(bǔ)償 因本站有不少無(wú)功負(fù)荷，為了防止無(wú)功倒送，也為了保證用戶的電壓，以及提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)進(jìn)行合理的無(wú)功補(bǔ)償。 本設(shè)計(jì)中，各用電負(fù)荷的功率因數(shù)均已達(dá)到 ，故，只需對(duì)主變壓器進(jìn)行補(bǔ)償即可。“在缺乏資料時(shí)，對(duì)于 35～ 110kV 變電所，可按主變壓器額定容量的 10%～ 30%作為所需補(bǔ)償?shù)淖畲笕菪詿o(wú)功量。地區(qū)無(wú)功缺額較少或距離電源點(diǎn)較近的變電所，取較低值；地區(qū)無(wú)功缺額較多或距離電源點(diǎn)較遠(yuǎn)的變電所，取較高值”。 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范自然功率未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的變電所，應(yīng)安裝并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，電容器裝置應(yīng)設(shè)置在主變壓器的低壓側(cè)或主要負(fù)荷側(cè)，電容器裝置宜用中性點(diǎn)不接地的星型接線。 Qcc=31500*15%=4725（ kvar） 并聯(lián)電容補(bǔ)償成套裝置（簡(jiǎn)稱并聯(lián)補(bǔ)償成套裝置）適用于工頻 電力系統(tǒng)，以提高功率因數(shù)、降低線損、調(diào)整電壓、穩(wěn)定系統(tǒng)，從而提高供電質(zhì)量，充分發(fā)揮供發(fā)電設(shè)備潛力。該裝置主要連接在 6～ 10kV母線上，與負(fù)荷并聯(lián)使用。本設(shè)計(jì)中，既然只需對(duì)主變壓器進(jìn)行補(bǔ)償，那么，可選擇兩套并聯(lián)補(bǔ)償成套裝置 TBB3102400/400 裝設(shè)在 10kV 母線上進(jìn)行補(bǔ)償 —— 中壓集中補(bǔ)償。 電壓調(diào)整 當(dāng)系統(tǒng)的無(wú)功功率供應(yīng)比較充裕時(shí)，各變電所的調(diào)壓?jiǎn)栴}可以通過選擇變壓器的分接頭來(lái)解決。當(dāng)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷兩種情況下的電壓變化幅度不很大又不要求逆調(diào)壓時(shí)，適當(dāng)調(diào)整普通變壓器的分接頭一般就可滿足要求； 當(dāng)電壓變化幅度比較大或要求逆調(diào)壓時(shí)，宜采用帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器。 在系統(tǒng)無(wú)功不足的條件下，不宜采用調(diào)整變壓器分接頭的方法來(lái)提高電壓。因?yàn)楫?dāng)某一地區(qū)的電壓由于變壓器分接頭的改變而升高后，該地區(qū)所需的無(wú)功功率也增大了，這就可能擴(kuò)大系統(tǒng)的無(wú)功缺額，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平更加下降。從全局來(lái)看，這樣做的效果是不好的。 在需要附加設(shè)備的調(diào)壓措施中，對(duì)無(wú)功功率不足的系統(tǒng)，首要問題是增加無(wú)功功率電源，因此以采用并聯(lián)電容器、調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償器為宜。 12 6 短路電流的計(jì)算 短路電流的危害 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，在 短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_(dá)數(shù)千安。短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備；在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作；發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)失去同步，而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。 短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè)條件 （ 1）系統(tǒng)在正常工作時(shí)三相是對(duì)稱的； （ 2）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即各元件的電抗值與電流大小無(wú)關(guān)； （ 3）電力系統(tǒng)各元件電阻，一般在高壓電路中都略去不計(jì)，但在計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)應(yīng)計(jì)及元件電阻。此外，在計(jì)算低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流時(shí)，應(yīng)計(jì)及元件電阻，但可以不計(jì)算復(fù)阻抗，而是用阻抗的絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算； （ 4）輸電線路的電容忽略不計(jì)； （ 5）變壓器的勵(lì)磁電流忽略不計(jì)，相當(dāng)于勵(lì)磁阻抗回路開路，這樣可以簡(jiǎn)化變壓器的等值電路。 短路電流的發(fā)生 短路電流發(fā)生的原因主要有：①雷擊或高電位侵入；②絕緣老化或外界機(jī)械損傷；③誤操作（最常見的誤操作是帶負(fù)載拉隔離開關(guān)和未拆檢修接地線就合閘引起的短路）；④動(dòng)、植物造成的短路。 從短路發(fā)生的類型來(lái)看，單相短路或接地的發(fā)生率最高；從短路發(fā)生的部位來(lái)看，線路（尤其是架空線路）上發(fā)生的短路或接地比例最大。我國(guó)的中壓系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，主要就是為了避免單相接地造成的停電。 13 計(jì)算短路電流的必要性 短路電流產(chǎn)生力效應(yīng)和熱效應(yīng)足以使設(shè)備受到破壞；短路點(diǎn)附近母線電壓嚴(yán)重下降，使接在母線上的其他回路電壓嚴(yán)重低于正常工作電壓，會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作，甚至可能造成電機(jī)燒毀等事故；短路點(diǎn)處可能產(chǎn)生電??；不對(duì)稱短路可能在系統(tǒng)中產(chǎn)生復(fù)雜的電磁過程，從而產(chǎn)生過電壓等新的危害；不對(duì)稱短路使磁場(chǎng)不 平衡，會(huì)造成空間電磁污染。 所以，計(jì)算短路電流就是為了：①校驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備能否承受可能發(fā)生的最嚴(yán)重短路；②作為設(shè)置短路保護(hù)的依據(jù)；③可通過短路電流大小判斷系統(tǒng)電氣聯(lián)系的緊密程度，作為評(píng)價(jià)各種接線方案的依據(jù)之一。 計(jì)算短路電流 計(jì)算短路電流可采用有名值法和標(biāo)幺值法。 工程上計(jì)算短路電流常用標(biāo)幺值法， 這是由于工程上常會(huì)遇到各種電氣參量，這些參量在量值上可能差異很大，因此對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析就比較困難，計(jì)算上也甚為不便。標(biāo)幺制就是工程方法中對(duì)“量”進(jìn)行處理的一個(gè)典型體系，總體上講，它有以下一些優(yōu)點(diǎn)：①易于從量值上比較各種元件的特性參數(shù)；②便于從量值的角度判斷電氣設(shè)備和系統(tǒng)參數(shù)的好壞；③在有多個(gè)電壓等級(jí)的電網(wǎng)中，能極大地方便短路電流計(jì)算。 在線路阻抗中，架空線路的電抗成分遠(yuǎn)大于電阻成分，可近似認(rèn)為其阻抗為純電抗；電纜線路中，電阻和電抗成分大致相當(dāng)。 另外，在中、高壓系統(tǒng)中，因短路阻抗以電抗為主，故可認(rèn)為變壓器短 路阻抗就是短路電抗；但，對(duì)于低壓系統(tǒng)，或電纜線路的中壓系統(tǒng)，當(dāng)電阻不能忽略時(shí)，就要分別計(jì)算短路阻抗中的短路電阻 *和短路電抗 X *。 三相短路電流的大小取決于電壓大小和短路回路阻抗大小，而短路回路的阻抗是由各種系統(tǒng)元件阻抗構(gòu)成的，這些元件包括變壓器、線路、串聯(lián)電抗器等。 由設(shè)計(jì)出來(lái)的主接線抽象得到的簡(jiǎn)單電路如下： 14 圖 變電站主接線短路示意圖 本設(shè)計(jì)中的短路電流計(jì)算并未遵循常規(guī)。 已知“系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下折算至變電站高壓側(cè)母線的阻抗標(biāo)幺值為 ， SB=100MVA”， 主 變 阻 抗 的 標(biāo) 幺 值 X*T=[UK （ % ） /100]*[SB/SN] （ 61） =（ ） *（ 100/） ≈ 則，短路回路的等值阻抗 X*∑ =+= 取 E*=1，則 k 點(diǎn)處的短路電流標(biāo)幺值 I*kⅡ =1/ X*∑ =1/≈ 則， k 點(diǎn) 處 的 短 路 電 流 為 Ik. Ⅱ = I*k Ⅱ *( SB/ UB) （ 62） =*(100/10) =(kA) 流過電壓等級(jí)Ⅰ的短路電流為 Ik.Ⅰ = Ik.Ⅱ / k= (kA)，其中 k=110/10 K 110/10kV Ⅱ Ⅰ 15km 電源 ∽ 15 7 主要電氣設(shè)備選擇 由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的用途及工作條件各異 ,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。 電氣設(shè)備選擇的一般原則為： （ 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)滿足安裝地點(diǎn)和當(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）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 （ 5）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 （ 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)正式簽訂合格的特殊情況下 選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。 校驗(yàn)的一般原則： （ 1）電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行 動(dòng)熱 穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。 （ 2）用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 （ 3）短路的熱穩(wěn)定條件 QdIrt?2 Qdt—— 在計(jì)算時(shí)間 ts 內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（ KA2S） It—— t 秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ KA2S） T—— 設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（ s） 校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間 Ts 按下式計(jì)算 t=td+tkd 式中 td —— 繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間內(nèi)（ S） tkd—— 斷路的全分閘時(shí)間（ s） （ 4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時(shí)電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是： II dwch? 上式中 ich Ich —— 短路沖擊電流幅值及其有效值 ? ?tdtdtdd III 222 2/1012 ???? 16 idw Idw —— 允許通過動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值 （ 5）絕緣水平 在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)