【文章內(nèi)容簡介】 對用戶的供電。 ③擴(kuò)建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最漢中一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計 5 短的情況下，投入變壓器或線路 而不互相干擾，并對一次和二次部分的改建工作量最少。 經(jīng)濟(jì)性 在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。與使主接線可靠、靈活，必然要選高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)代化的自動裝置，從而導(dǎo)致投資的增加。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。一般從以下方面考慮： ①投資少。⑴主接線應(yīng)簡單清晰，節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；⑵使繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；⑶限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器；⑷如能滿足系 統(tǒng)安全運行及繼電保護(hù)要求， 110kv 及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。 ②占地面積小。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 ③電能損失少。在變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓器而增加電能損耗。 此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩回。 電氣主接線的設(shè)計程序 電氣主接線的設(shè)計伴隨著變電所的整體設(shè)計，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、 初步設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段和施工設(shè)計階段等四個階段。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計思路、方法和步驟相同。 （ 1）對原始資料進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下： ①本工程情況。主要包括：變電所類型；設(shè)計規(guī)劃容量；變壓器容量及臺數(shù)；運行方式等。 ②電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃（ 5～ 10 年）；變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點地方式等。 ③負(fù)荷情況。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計時尚應(yīng)予以辨證地分析。因為負(fù)荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計時，只依據(jù)負(fù)荷計劃數(shù)字，而投產(chǎn)時實際負(fù)荷小了，就等于積壓資金；否則電量供應(yīng)不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。 ④環(huán)境條件。當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應(yīng)予以重視。對重型設(shè)備的運輸條件也應(yīng)充分考慮。 ⑤設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電 器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)性和可靠。 （ 2）擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計書任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 6 個主接線方案。因為對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會出現(xiàn)多種接線方案（近期和遠(yuǎn)期）。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)點，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留兩個或三個技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行可靠性定量分析計算比較，最后獲得最優(yōu)秀的技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。 （ 3）主接線經(jīng)濟(jì)比較。 （ 4）短路電流計算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計算。 （ 5）電器設(shè)備的選擇。 主接線的擬定方案及選擇 本變電所的電壓等級為 220kV/60kV， 220kV 側(cè)有進(jìn)線 2 回， 60kV 側(cè)有出線 12回。根據(jù)主接線設(shè)計必須滿足供電可靠性，保證電能質(zhì)量，滿足靈活性和方便性，保證經(jīng)濟(jì)性的原則，初步在兩側(cè)各擬定兩個主接線方案，進(jìn)行選擇： 220kV 側(cè)主接線采用單母線分段和雙母線接線 2種接線方案。 60kV 側(cè)主接線采用單母線分段帶旁路接線和雙母線帶旁路接線 2 種接線方 案。 下面列表比較各種方案的特點，根據(jù)設(shè)計要求從中選出最佳方案。 表 220kV側(cè)母線接線比較方式 方案 項目 單母線分段接線 雙母線接線 可靠性 ①對重要用戶可以從不同段引出兩個回路。 ②當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電。 ①可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。 ②檢修任一母線的隔離開關(guān)時，只停該路。 ③母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。 靈活性 ①當(dāng)出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 ②擴(kuò)建時需向兩個方向均勻擴(kuò)建。 ①調(diào)度靈活。 ②擴(kuò)建方便。 ③便 于試驗。 經(jīng)濟(jì)性 接線簡單清晰，設(shè)備較少。 增加了母線的長度、隔離開關(guān)的數(shù)量和配電裝置架構(gòu)，占地面積增大，投資增多。 隔離開關(guān)容易誤操作，需在隔離開關(guān)和短路器之間裝設(shè)聯(lián)鎖裝置。 漢中一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計 7 表 60kV側(cè)母線接線比較方式 方案 項目 雙母線帶旁路接線 單母線分段帶旁路接線 可靠性 電中斷。 ，只停該回路，旁路提高供靠性。 ，能迅速恢復(fù)供電。 。 ，分段斷路器自動將故 障段切除，保證正常母線不間斷供電，帶旁路保證供電可靠性。 靈活性 。 。 。 ，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 。 經(jīng)濟(jì)性 。 ，設(shè)備較少 根據(jù)以上幾種方案的比較以及本次設(shè)計變電所的實際情況，一次側(cè)為 2回進(jìn)線，而且根據(jù)負(fù)荷的不同變化需要經(jīng)常改變主接線的運行方式，二次側(cè)出線，有 12 回出線，并且用戶基本都是有重要負(fù)荷的，因此決定主接線的一次側(cè)采用雙母線接線；二次側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線。 沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 三章 短路電流計算 產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設(shè)備過電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路桿塔也能造成短路事故。所謂短路是指相與相之間通過電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。 短路電流計算的目的、規(guī)定和步驟 短路電流計算的主要目的 1. 電氣主接線的比較與選擇。 2. 選擇斷路器等電器設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求。 3. 為繼電保 護(hù)的設(shè)計以及調(diào)試提供依據(jù)。 4. 評價并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。 5. 分析計算送電線路對通訊設(shè)施的影響 短路電流計算一般規(guī)定 計算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 應(yīng)按工程設(shè)計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，一般取工程建成后的 5～ 10年。 在正常接線方式時，通過設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算 點。 在工程設(shè)計中，短路電流計算均應(yīng)采用實用計算法。即在一定的假設(shè)條件下計算出短路電流的各個分量。 計算步驟 實用計算法 1. 選擇計算短路點。 2. 繪出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖）。 3. 化簡等值網(wǎng)絡(luò)：將等值網(wǎng)絡(luò)化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電漢中一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計 9 源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗 39。?X 。 4. 求計算電抗 jsX 。 5. 由運算曲線查出各電源提供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 6. 計算無限大容量的電源提供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。 7. 計算短路電流周期分量有名值和短路容量。 8. 計算短路電流沖擊值。 9. 繪制短路電流計算結(jié)果表。 三相短路電流的計算 等值網(wǎng)絡(luò)的繪制 計算短路電流所用的網(wǎng)絡(luò)模型為簡化模型，即忽略負(fù)荷電流；發(fā)電機(jī)用次暫態(tài)電抗表示；認(rèn)為各發(fā)電機(jī)電勢模值為 1，相角為 0。 短路電流通常采用標(biāo)幺值進(jìn)行近似計算。常取基準(zhǔn)容量 BS 為一整數(shù) 100MW 或 1000MW而將各 電壓級的平均額定電壓取為基準(zhǔn)電壓即 BU = avU = NU ，從而使計算大為簡化。 化簡等值網(wǎng)絡(luò) 采用網(wǎng)絡(luò)簡化法將等值電路逐步化簡，求出各電源與短路點之間的轉(zhuǎn)移電抗。 在工程計算時，為進(jìn)一步簡化網(wǎng)絡(luò)，減少工作量，長將短路電流變化規(guī)律相同或相近的同類型發(fā)電機(jī)可以合并；直接接于短路點的發(fā)電機(jī)一般予以單獨考慮，無限大容量的電源應(yīng)該單獨計算。 三相短路電流周期分量任意時 刻的計算 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化時，求出各個等值電源與短路點之間的轉(zhuǎn)移電抗 39。iX? ，再將其換算成以等值電源容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值，即為該電源的計算電抗 jsiX 。 jsiX =BNii SSX39。39。? （ ） 式中 NiS 第 i個等值電源的額定容量， MVA； i=1， 2，?， n 。 沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 10 當(dāng)供電電源為無限大容量或計算電抗 jsX ≥ 時，則可以認(rèn)為其周期分量不衰減，此時 ???????? ??? ???? jsXXII 11 39。39。39。39。 或 （ ） 當(dāng)供電電源為有限容量時，其周期性分量是隨時間衰減的。這時工程上常采用運算曲線法來求得任意時刻短路電流的周期分量。 最后將得到的各電源在某同一時刻供出的短路電流的標(biāo)幺值換算成有名值，然后相加，便得到短路點某一時 刻的三相短路電流周期分量，即 BBBNinitit USIUSII331 ??? ??? ? （ ） 式中 ?tiI 有限容量供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值； ??I 無限大容量電源供給的短路電流的標(biāo)幺值； tI 短路點 t秒短路電流周期性分量的有效值， kA 。 三相短路電流沖擊值的計算 三相短路電流的最大峰值出現(xiàn)在短路后半個周期，當(dāng) f=50Hz 時，發(fā)生在短路后 ，此峰值被稱為沖擊電流 shi 。其計算式為 39。39。2 IKi ssh ? 式中 sK 沖擊系數(shù)。（發(fā)電機(jī)出口 ；其他地點 ） 本次設(shè)計所選的短路點取為變電所兩臺主變高壓側(cè)的 1d 點和低壓側(cè)并列運行時的 2d 。計算結(jié)果如下： 表 短路電流周期分量有效值： 短路點 0/S 2/S 4/S 1d 2d 漢中一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計 11 1d 點沖擊電流： 1 . 8 2 2 . 5 5 6 . 3 8 1 6 . 2 7kshi I A? ? ? ? ? 2d 點沖擊電流： 1 . 8 2 2 . 5 5 7 . 9 9 2 0 . 4 kshi I A? ? ? ? ?沈陽工程學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 12 第四章 變電所保護(hù)裝置 變電所繼電保護(hù)配置 220kV 及中性點直接接地電網(wǎng)線路保護(hù)配置 在 220kV中性點直接接地電網(wǎng) ,線路得相間短路及單相接地短路保護(hù)均應(yīng)動作于短路器跳閘。 在下列的情況下 ,應(yīng)裝設(shè)一套全線速動保護(hù) : (1) 根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求有必要時。 (2) 線路發(fā)生三相短路時，如使發(fā)電廠廠用母線電壓低于允許值 (一般約為 70%額定電壓 )，且其他保護(hù)不能無時限和有選擇地切除短路時。 (3) 如電力網(wǎng)的某些主要線路采用全線速動保護(hù)后，不僅改善本線路保護(hù)性能 ，而且能夠改善整個電網(wǎng)保護(hù)的性能時。 對 220kV 線路，符合下面條件之一時，可裝設(shè)二套全線速動保護(hù) : (1) 根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求。 (2) 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，后備保護(hù)整定配合有困難時。 對于需要裝設(shè)全線速動保護(hù)的電纜短線路及架空短線路，可采用倒引線保護(hù)或光纖通道的縱聯(lián)保護(hù)作為主保護(hù)，另裝設(shè)多段式電流電壓保護(hù)或距離保護(hù)作為后備保護(hù)。 220kV 線路宜采用近后備方式。但某些線路，如能實現(xiàn)遠(yuǎn)后備，則宜采用遠(yuǎn)后備，或同時采用遠(yuǎn)近結(jié)合的后備方式。 220kV 線路保護(hù)可按下列原則配置 : (1) 反映接地短路的保護(hù)配置 對 220kV 線路 ,當(dāng)接地電阻不大于 100? 時，保護(hù)應(yīng)能可靠地，有選擇地切除故障。如已滿足裝設(shè)一套或二套全線速動保護(hù)的條件，則除裝設(shè)全線速動保護(hù)外，還應(yīng)裝設(shè)接地后備保護(hù)，宜裝設(shè)階段式反時限零序電流保護(hù)；也可采用接地距離保護(hù)，并輔以階段式或反時限零序電流保護(hù)。 (2) 反映相間短路的保護(hù)裝置 對于 220kV 線路，首先考慮是否裝設(shè)全線速動保護(hù)。如裝設(shè)全線速動保護(hù)。則除此，還要裝設(shè)相間短路后備保護(hù) (如相間距離后備保護(hù) )和輔助保護(hù) (如電流速短保護(hù) )。 對單側(cè)電源單回 220kV 線路 ，如不裝設(shè)全線速動保護(hù)，可裝設(shè)三相多段式電流電壓保護(hù)作為本線路的主保護(hù)及后備保護(hù)，如不能滿足靈敏性及速動性的要