【文章內(nèi)容簡介】 選擇主變壓器。 選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該 變電站 以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。 ． 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 由原始資料可知， 本期 變電站 上 2 臺(tái)主變 ， 本設(shè)計(jì)變壓器選擇臺(tái)數(shù)為 2 臺(tái)。 ． 主變壓器容量的選擇 主變?nèi)萘恳话惆?變電站 建成近期負(fù)荷， 5～ 10 年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10～20 年的負(fù)荷發(fā)展，對于城郊 變電站 主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù) 變電站 帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負(fù)荷 的 變電站 ，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)， 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 11 其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對一般性能的 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)保證全部負(fù)荷的 70%～ 80%。該 變電站 是按 70%全部負(fù)荷來選擇。因此，裝設(shè)兩臺(tái)變壓器 變電站 的總裝容量為： ∑se = 2（ ） = 。 當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對 60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可保證 98%負(fù)荷供電，而高壓側(cè) 220KV 母線的負(fù)荷不需要通過主變倒送，因?yàn)?，?變電站 的電源引進(jìn)線是 220KV 側(cè)引進(jìn) 。 其中，中壓側(cè)及低壓側(cè)全部負(fù)荷需經(jīng)主變壓器傳輸至各母線上。因此主變壓器的容量為： Se = （ SⅡ +SⅢ ）。 ． 主變壓器型式的選擇 ． 主變壓器相數(shù)的選擇 單相變壓器組，相對來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時(shí)配電裝置以及斷電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。 本次設(shè)計(jì)的 變電站 ，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運(yùn)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(jì)的 變電站 選用三相變壓器。 ． 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級(jí)的 變電站 ，如通過主變壓器的各側(cè) 繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的 15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在 變電站 內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。 一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的 變電站 具有三種電壓等級(jí)，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。 在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。 1） 自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓 器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時(shí)，它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。 由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點(diǎn)，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。自耦變壓器，高中壓側(cè)的零序電流保護(hù)，應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上。由于本次所設(shè)計(jì)的 變電站 所需裝設(shè)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍較大，如果選擇自耦變壓器，其兩臺(tái)自耦變壓器的高、中壓 側(cè)都需直接接地，這樣就會(huì)影響調(diào)度的靈活性和零序保護(hù)的可靠性。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動(dòng)為 177。8%，故不選擇自耦變壓器。 2） 分裂變壓器： 分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時(shí)，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時(shí)，如果 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 12 兩端負(fù)荷不相等，兩端母線上的電壓也不相等，損耗也就增大，所以分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系 統(tǒng)。由于本次所設(shè)計(jì)的 變電站 ，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動(dòng)范圍大，故不選擇分裂變壓器。 3） 普通三繞組變壓器：價(jià)格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個(gè)系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)。它的供電可靠性也高。所以，本次設(shè)計(jì)的 變電站 ，選擇普通三繞組變壓器。 ． 主變調(diào)壓方式的選擇 為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性， 220KV 及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)： ① 樞紐 變電站 二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞 紐 變電站 的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的 1～ 倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動(dòng)范圍不超過 10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%。 ② 電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓， 變電站 一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95%～ 100%。 調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在 177。5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) 30%。 由于該 變電站 的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。 ． 連接組別的選擇 變壓器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。 ． 容量比的選擇 由原始資料可知， 110kV 中壓側(cè)為主要受功率繞組，而 10kV 側(cè)主要用于 地區(qū)性負(fù)荷、所用電以及無功補(bǔ)償裝置，所以容量比選擇為： 100/100/50。 ． 主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻， 自然 油循環(huán) 強(qiáng)迫 風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。 自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。 強(qiáng)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(diǎn)。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(hù)工作量較大。 自然油循環(huán)強(qiáng)迫風(fēng)冷卻： 利用外置冷卻風(fēng)機(jī) 的冷風(fēng)和主變熱油流的 加強(qiáng) 對流，提高主變油 散熱速度， 散熱效率高，無需增加太多的附件，因此，推薦自然 油循環(huán) 強(qiáng)迫 風(fēng)冷卻 . 主變?nèi)萘康拇_定計(jì)算 本設(shè)計(jì)原始資料中， 220kV 側(cè) A、 B、 C 三個(gè)系統(tǒng)電源容量較大，可以認(rèn)為是無限大系統(tǒng)，該側(cè)的 4 回出線負(fù)荷功率包括本站需要通過主變傳送 110 及 10kV 側(cè)負(fù)荷和可能存在的系統(tǒng)穿越； 110kV 側(cè)沒有電源，系統(tǒng)最大計(jì)算負(fù)荷為 42020KVA,該側(cè)共 4 回出線（兩回備用），單回最大負(fù)荷容量為 10500KVA 。 10kV 沒有 電源，該側(cè)系統(tǒng)最大計(jì)算負(fù)荷為12020KVA。站區(qū)負(fù)荷最大為 2400kVA，因此，在正常運(yùn)行情況下，主變傳送的總?cè)萘繛椋ㄗⅲ河?jì)算時(shí)功率因數(shù)取 ）： 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 13 ．正常工作時(shí)， 220kV 側(cè)通過主變向 110kV 側(cè)輸送功率 S1=42020247。=37200KVA, ． 220kV 側(cè)通過主變向 10kV 側(cè)輸送功率 S2=12020247。+=10668KVA, ．主變輸送的最大容量 Smax =S1+S2=37155+10668=47823KVA ．根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，本期采用兩臺(tái)主變，選擇容量時(shí)應(yīng)滿足當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān) 70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。 由此可得單臺(tái)主變最小容量： Smin＝ 47823＝ 33477KVA 220Kv 變電所常用的單臺(tái)主變?nèi)萘繛?31500KVA。由此可選擇兩臺(tái)容量為 31500KVA 的主變。 ． I、 II 級(jí)負(fù)荷校驗(yàn)： 110kV 側(cè) I、 II 級(jí)負(fù)荷： 42020247。=29725KVA 10kV 側(cè) I、 II 級(jí)負(fù)荷： 12020247。0 .9+=7467KVA I、 II 級(jí)總負(fù)荷： 29725+7467=37192MVA I、 II 級(jí)總負(fù)荷與主變額定容量之比： 37192/31500=，這樣，全部 I、 II 級(jí)負(fù)荷超額定容量 7%，滿足單臺(tái)主變長期運(yùn)行要求，符合要求。 ．主變型號(hào)選擇 ．主變主要通過高壓繞組從 220 側(cè)向至中、低壓繞組側(cè)傳送功率， 10kV 側(cè)最大功率為 2400KVA ，因此，可選擇容量比為 100/100/50。 本設(shè)計(jì)主變?yōu)榇笮妥儔浩?，發(fā)熱量較大，根據(jù)現(xiàn)階段主變散熱片制造工藝的提高，在不啟動(dòng)強(qiáng)迫風(fēng)冷的情 況下，主變可帶 80%負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，再根據(jù)變電站建在郊區(qū)，通風(fēng)條件好，可選用強(qiáng)迫風(fēng)冷卻方式。 本變電站為地區(qū)樞紐站，擔(dān)負(fù)起整個(gè)地區(qū)電壓質(zhì)量穩(wěn)定的重任，因此考慮采用有載調(diào)壓變壓器。 ．變壓器的技術(shù)參數(shù) 根據(jù)以上條件選擇，確定采用 變壓器 的型號(hào)為 SFSZ931500/220 的 220kV 三繞組有載調(diào)壓電力變壓器，具體參數(shù)如下 型號(hào) SFSZ1031500/220 聯(lián)接組標(biāo)號(hào) YN， yn0， d11 空載電流 % 空載損耗 (kw) 178 短路損耗 (kw) 650 額定電壓 (KV) 高壓 中 壓 低壓 220177。8% 121 額定容量 MVA 180 180 90 阻抗電壓％ 高－中 高－低 中－低 14 23 7 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 14 型號(hào)中個(gè)符號(hào)表示意義： 從左至右 S：三相 F：風(fēng)冷卻 S：三繞組 Z：有載調(diào)壓 9：設(shè)計(jì)序列號(hào) 31500：額定容量 220：電壓等級(jí) 。 第 3 章 短路電流計(jì)算 ． 概述 在電力系的電氣設(shè)備，在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)遭到破壞對用戶的正常 供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 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。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢 驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 ． 短路計(jì)算的目的及假設(shè) ． 短路電流計(jì)算是 變電站 電氣設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 其計(jì)算目的是： 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。 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、可靠地工作，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。 3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種 短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 5）按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。 ． 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后 5～ 10 年）。確定短路電流計(jì)算時(shí)，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(yùn)行的接線方式。 2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠? 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 15 步電機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。 3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對不帶 電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。 4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。 ． 短路計(jì)算基本假設(shè) 1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行； 2）所有電源的電動(dòng)勢相位角相同； 3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； 4）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； 5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響； 6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。 ． 基準(zhǔn)值 高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算 各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值： 基準(zhǔn)容量： SB= 100MVA 基準(zhǔn)電壓： UB= 115 230kV ． 短路電流計(jì)算的步驟 ： 1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下； 2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖； 3）選擇短路點(diǎn)； 4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流標(biāo)幺值、有名值。 標(biāo)幺值： Id* = 1X*di 有名值： Idi = Id*Ij 5）計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： S = 3 VjI? 短路電流沖擊值： Icj = ? 6）列出短路電流計(jì)算結(jié)果 ． 具體短路電流計(jì)算具體見計(jì)算說明書。 短路計(jì)算 等值電路圖 220KV 降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計(jì) 16 基準(zhǔn)值及