【文章內(nèi)容簡介】 置、電壓等級(jí)、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(jì)時(shí)尚應(yīng)予以辨證地分析。因?yàn)樨?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(jì)時(shí)，只依據(jù)負(fù)荷計(jì)劃數(shù)字，而投產(chǎn)時(shí)實(shí)際負(fù)荷小了，就等于積壓資金；否則電量供應(yīng)不足，就會(huì)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(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)予以重視。對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng)充分考慮。 5）設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要 電器的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 （ 2）擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計(jì)書任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干個(gè)主接線方案。因?yàn)閷?duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會(huì)出現(xiàn)多種接線方案（近期和遠(yuǎn)期）。應(yīng)依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)點(diǎn)，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留兩個(gè)或三個(gè)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(jì)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(jì)算。對(duì)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(jì)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(jí)為 220kV/60kV， 220kV 側(cè)有進(jìn)線 3 回， 轉(zhuǎn)供線 2 回，60kV 側(cè)有出線 10 回。根據(jù)主接線設(shè)計(jì)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(gè)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 。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 60kV 側(cè)主接線采用雙母線接線和單母線分段接線 2 種接線方案 。 下面列表比較各種方案的特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求從中選出最佳方案 . 220kV 側(cè)如表 ： 表 方案 項(xiàng)目 單母線分段接線 雙母線接線 可靠性 ①對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路。 ②當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)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(shí)，只停該回路。 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(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 ②擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均勻擴(kuò)建。 ①調(diào)度靈活。 ②擴(kuò) 建方便。 ③便于試驗(yàn)。 經(jīng)濟(jì)性 ①接線簡單清晰，設(shè)備較少。 ① 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。 ② 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。 60kV 側(cè)如表 ： 方案 項(xiàng)目 雙母線接線 單母線分段接線 可靠性 使供電中斷。 時(shí)，只停該回路。 ，能迅速恢復(fù)供電。 回路。 ，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常母線不間斷供電 。 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 表 根據(jù)以上幾種方案的比較以及本次設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況，一次側(cè)為 3 回進(jìn)線， 2 回轉(zhuǎn)供線， 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(yùn)行方式，二次側(cè)出線，有 10 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220KV 降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì) 15 的一次側(cè)采用雙母線接線；二次側(cè)采用雙母線 接線。 第三 章 短路電流計(jì)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(shí)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(diǎn)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(jì)算的方法 短路電流計(jì)算的目的、規(guī)定和步驟 一、短路電流計(jì)算的主要目的 電氣主接線的比較與選擇。 選擇斷路器等電器設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求。 為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以及調(diào) 試提供依據(jù)。 評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施。 分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響 二、短路電流計(jì)算一般規(guī)定 接線方式 計(jì)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(yùn)行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。 計(jì)算容量 應(yīng)按工程設(shè)計(jì)的規(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，一般取工程建成后的 5～ 10年。 一般按三相短路計(jì)算 短路計(jì)算點(diǎn) 在正常接線方式時(shí)，通過設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。 短路計(jì)算方法 在工程 設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算均應(yīng)采用實(shí)用計(jì)算法。即在一定的假設(shè)條件下計(jì)算出短路電流的各個(gè)分量。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 三、計(jì)算步驟 實(shí)用計(jì)算法 選擇計(jì)算短路點(diǎn)。 繪出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖）。 化簡等值網(wǎng)絡(luò)：將等值網(wǎng)絡(luò)化簡為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗 39。?X 。 求計(jì)算電抗 jsX 。 由運(yùn)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。 計(jì)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 。 計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。 計(jì)算短路電流沖擊值。 繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。 三相短路電流的計(jì)算 一、等值網(wǎng)絡(luò)的繪制 網(wǎng)絡(luò)模型的確定 計(jì)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。 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的計(jì)算 短路電流的計(jì)算通常采用標(biāo)幺值進(jìn)行近似計(jì)算。常取基準(zhǔn)容量 BS 為一整數(shù)100MW 或 1000MW 而 將 各 電 壓 級(jí) 的 平 均 額 定 電 壓 取 為 基 準(zhǔn) 電 壓 即BU = avU = NU ，從而是計(jì)算大為簡化。 二、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(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電抗。 在工程計(jì)算時(shí)，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(diǎn)的發(fā)電機(jī)一般予以單獨(dú)考慮，無限大容量的電源應(yīng)該單獨(dú)計(jì)算。 三、三相短路電流周期分量任意時(shí)刻的計(jì)算 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化時(shí)，求出各個(gè)等值電源與短路點(diǎn)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(jì)算電抗 jsiX 。 jsiX =BNii SSX39。39。? 式中 NiS 第 i個(gè)等值電源的額定容量， MVA； i=1， 2， ? ， n 。 無限大容量電源 當(dāng)供電電源為無限大容量或計(jì)算電抗 jsX ≥ 時(shí)，則可以 認(rèn)為其周期分量不衰減，此時(shí) 220KV 降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì) 17 ???????? ??? ???? jsXXII 11 39。39。39。39。 或 有限容量電源 當(dāng)供電電源為有限容量時(shí)，其周期性分量是隨時(shí)間衰減的。這時(shí)工程上常采用運(yùn)算曲線法來求得任意時(shí)刻短路電流的周期分量。 總的短路電流周期分量的有名值 最后將得到的各電源在某同一時(shí)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(diǎn)某一時(shí)刻的三相短路電流周期分量，即 BBBNini tit USIUSII 331 ??? ??? ? 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(diǎn) t秒短路電流周期性分量的有效值， kA 。 四、三相短路電流沖擊值的計(jì)算 三相短路電流的最大峰值出現(xiàn)在短路后半個(gè)周期，當(dāng) f=50Hz 時(shí)，發(fā)生在短路后 ，此峰值被稱為沖擊電流 shi 。其計(jì)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(diǎn) ） 本次設(shè)計(jì)所選的短路點(diǎn)取為變電所兩臺(tái)主變高壓側(cè)的 1d 點(diǎn)和低壓側(cè)并列運(yùn)行時(shí)的 2d 。計(jì)算結(jié)果如下： 1d 、 2d 點(diǎn)短路電流值：短路電流周期分量有效值： 短路點(diǎn) 0/S 2/S 4/S 1d 2d 1d 點(diǎn) 沖擊電流： 1. 8 2 2. 55 6. 38 16 .2 7shi I KA? ? ? ? ? 2d 點(diǎn) 沖擊電流： 1 .8 2 2 .5 5 7 .9 9 2 0 .4shi I KA? ? ? ? ? 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第四 章 變電所電氣設(shè)備選擇 電氣裝置中的載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備，在正常運(yùn)行和短路狀態(tài)時(shí)，都必須安全可靠的運(yùn)行。為了保證電氣裝置的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，必須正確地選擇電氣設(shè)備和載 流導(dǎo)體。各種電氣設(shè)備選擇的一般條件程序是：先按正常工作條件選擇出設(shè)備，然后按短路條件校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 電氣設(shè)備的選擇原則 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇設(shè)計(jì)，必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和為今后的發(fā)展擴(kuò)建留有一定的余地。 一、電氣設(shè)備選擇的一般要求 （ 1）應(yīng)滿足各種運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況的運(yùn)行要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。 （ 2）應(yīng)按當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境校驗(yàn)。 （ 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，以減少備品條件，方便運(yùn)行管理。 （ 6）選用的新產(chǎn)品均應(yīng)有可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式簽定合格。 二、電氣設(shè)備選擇的一般原則 按正常工作條件選擇 （ 1）類型和形式的選擇。根據(jù)設(shè)備的安裝地點(diǎn)、使用條件等因素，確定是選用戶內(nèi)型還是戶外行；選用普通型還是防污性；選用裝配式還是成套式；選用適合有人值班的還是滿足無人值班要求等。 （ 2）額定電壓。按電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的額定電壓 NU 不小于裝設(shè)地點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓 NSU 選擇，即 NSN UU ? 但是，限流式熔斷器只能用在與其額定電壓相同的電網(wǎng)中，若降壓使用的話，熔斷時(shí)產(chǎn)生的過電壓將對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的絕緣造成損壞。 （ 3）額定電流。所選擇電氣設(shè)備的額定電流 NI ，或載流導(dǎo)體的長期允許電流 yI （經(jīng)溫度和其他條件修正后得到的電流值），不得小于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流，即 ? ? maxIII yN ?或 220KV 降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì) 19 按《交流高壓電器的長期工作時(shí)的發(fā)熱》的規(guī)定，斷路器、隔 離開關(guān)、電抗器等電器設(shè)備在環(huán)境最高溫度為 +40℃ 時(shí)，允許按額定電流持續(xù)工作。當(dāng)安裝地點(diǎn)的環(huán)境溫度高于 +40℃ 而低于 +60℃ 時(shí)，每增高 1℃ ，建議額定電流減少%；當(dāng)?shù)陀?+40℃ 時(shí)，每降低 1℃ ，建議額定電流增加 %,但總的增加值不得超過額定電流的 20%。 按短路狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn) 當(dāng)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體通過短路電流時(shí)，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)力和發(fā)熱兩種效應(yīng)，一方面使電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體受到很大的電動(dòng)力作用，同時(shí)又使它們的溫度急劇升高，這可能使電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的絕緣受到損壞。為此，在進(jìn)行電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的選擇時(shí)，必 須對(duì)短路電流電動(dòng)力和發(fā)熱計(jì)算，以驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 為使所選電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定時(shí)期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，作驗(yàn)算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定。 （ 1）容量和接線。按本工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（工程建成后 5～ 10 年）；其接線應(yīng)采取可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時(shí)并列的接線方式。 （ 2）短路種類。一般按三相短路驗(yàn)算，若其他種類短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況驗(yàn)算。 （ 3）計(jì)算短路點(diǎn)。選擇通過電器設(shè)備的短 路電流為最大的那些點(diǎn)為短路點(diǎn)。先考慮分別在電氣設(shè)備前后短路時(shí)的短路電流，同時(shí)要強(qiáng)調(diào)的是流過所要校驗(yàn)設(shè)備內(nèi)部的短路電流，而非流到短路點(diǎn)的總電流。 （ 4）短路時(shí)間。校驗(yàn)電器是熱穩(wěn)定和開斷能力時(shí)，還必須合理地確定短路計(jì)算時(shí)間。驗(yàn)算熱穩(wěn)定的計(jì)算時(shí)間 Kt 為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 prt 和相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間 abt 之和，即 abprk ttt ?? 式中 abt 斷路器全開斷時(shí)間； prt 后備保護(hù)時(shí)間。 驗(yàn)算電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的方法如下： 當(dāng)短路電流通過被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過允許值，即 kyt tI ??2 式中 kQ 短路電流的熱效應(yīng)；