【文章內(nèi)容簡介】 電。 3） 10kV 采用單母線隔離開關(guān)分段：不夠靈活，當(dāng)一段母線故障時，全部回 路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電，當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修，該母線的回路都在檢修期間內(nèi)停電。 優(yōu)點：方案一 220kV、 110kV 都采用雙母線帶旁路，并且設(shè)計專用的旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞雙母線接線的固有運行方式，及不致影響停電。可靠性高于方案二，但方案一 10kV 采用單母線運行時，操作不夠靈活、可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。其可靠性不如方案二。 （ 3）方案三 1） 220kV、 110kV 都采用雙母線帶旁路，并且設(shè)計 專用的旁路斷路器，使檢修或故障時，不致于破壞雙母線接線的固有運行方式及影響停電。 2） 10kV 雖無出線，但為了滿足變電所用電的可靠性，有用裝設(shè)兩臺所用變壓器，為互備方式運行，其接線方式為單母線分段接線方式。 其接線方式的特點： 14 1）雙母線帶旁路母線，并設(shè)專用的旁路斷路器，其經(jīng)濟性相對來是提高了，但是保證了各段出線斷路器檢修和事故不致影響供電的情況下，而且也不會破雙母運行的特性，繼電保護也比較容易配合，相對來可靠性即提高了。 2） 10kV 為了保證所用電可以從不同段兩出線取得電源，同時一段母線發(fā)生故障，分段斷路 器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。 以上三種方案相比較，方案三的可靠性略高于方案一，其經(jīng)濟性略低于方案二，操作靈活性居于方案一、三之中，根據(jù)變電所的基本數(shù)據(jù)，方案三滿足要求，而且根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，只有方案三更適合于本次設(shè)計切身利益，故選擇方案三。 3 變電所短路電流計算 概述 電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會破壞用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行。 短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障，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)各相與正常運行時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)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 短路計算的目的及假設(shè) 短路電流計算目的 短路電流計算目的是： 1）在選擇電氣主接線時，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，均需進行必要的短路電流計算。 2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。 3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 5）按接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。 短路電 流計算的一般規(guī)定 短路電流計算的一般規(guī)定是： 1）驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后 5～ 10 15 年）。確定短路電流計算時，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)按只在切換過程中可能并列運行的接線方式。 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)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點時，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地 點。 4）導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。 短路計算基本假設(shè) 短路計算基本假設(shè)是： 1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 2）所有電源的電動勢相位角相同； 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而發(fā)生變化； 4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響； 6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。 短路電流計算 基準值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值進行計 算，為了計算方便選取如下基準值： 基準容量： gS = 100MVA 基準電壓： gU （ KV） 115 230 基準電流： jI （ KA） 短路電流計算的步驟 1）計算各元件電抗標幺值，并折算到同一基準容量下； 2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖； 3）選擇短路點； 4）對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，把供電系統(tǒng)看 成為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流的標幺值、有名值； 標幺值： **1 = d iI Xd 有名值： *di d jI I I? 5）計算短路容量、短路電流沖擊值； 短路容量： 3 gS U I? 39。39。 短路電流沖擊值： 39。39。 I = I 6）列出短路電流計算并得出結(jié)果。 短路電流計算 短路計算 的基本假設(shè) 16 選取gS=100MVA， BU = 230kV，系統(tǒng)阻抗歸算到基準容量：gU= 100MVA， 由變電所的基本數(shù)據(jù)及短路點的開斷能力取 220kV 側(cè)系統(tǒng)阻抗為， 110kV 側(cè)系統(tǒng)阻抗為 ，即系統(tǒng)如圖 31： 圖 31 220kV側(cè) 110kV側(cè)系統(tǒng)阻抗圖 計算參數(shù) 所選擇變壓器的參數(shù)如表 31: 阻抗電壓 高一中 中一低 高一低 % 8－ 10 18－ 24 28－ 34 表 31 變壓器的參數(shù) 各繞組等值電抗 (12)Vs ? ％取 10％， (23)Vs ? ％取 20％， (31)Vs ? ％取 30％ 其中 1代表高壓端， 2 代表中壓端。 3代表低壓端。則： 1Vs % = 12 （ (12)Vs ? % + (31)Vs ? %－ (23)Vs ? %） = 12 （ 10+30－ 20） = 10 2Vs % = 12 （ (12)Vs ? % + (23)Vs ? %－ (31)Vs ? %） = 12 （ 10+ 20－ 30） =0 3Vs % = 12 （ (23)Vs ? % + (31)Vs ? %－ (12)Vs ? %） = 12 （ 20 + 30－ 10） =20 各繞組等值電抗標么值為： 11 Vs %100 jNSX S?? = 10100 179。 100120 = 110kV 10kV 220kV 17 22 Vs %100 jNSX S?? = 0100 179。100120 = 0 33 Vs %100 jNSX S?? = 20100 179。100120 = 根據(jù)上述計算結(jié)果可以制訂系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖 32： 圖 32 變壓器各繞組等值電抗圖 等值網(wǎng)絡(luò)簡化及計算 220kV母線發(fā)生三相短路 當(dāng) 220kV 母線發(fā)生三相短路時，即 d1點短路時 10kV 母線側(cè)因沒有電源，無法向 220kV 側(cè)提供短路電流，即可略去不計。 網(wǎng)絡(luò)簡化如圖 33： 圖 33 220kV母線發(fā)生三相短路網(wǎng)絡(luò)簡化圖 把 1 2 3XX X∥ ∥ 計為 6X ，即： 6X = 1 2 3XX X∥ ∥ = ∥ ∥ = 把 45+ XX計為 6X ，即： 18 7 5 6 = X + X = 502 +0 .02 8 = 728X 1dI = 11+ = 5 6 .1 60 .0 3 2 8 0 .0 7 8 2 換算到 220kV 短路電流有名值為： 39。39。I = 1 3Bd bSI U? = 179。 100 3 230?= 取 = 短路電流全電流最大有效值為： chI = 21 2( 1)UK??I″ = 1+2() 2 I″ = ″ chI = 1 .5 1 1 0 .3 9 =1 6 .2 9 k A? 當(dāng)不計周期分量衰減時沖擊電流為： 39。39。i = 2Kch chI = 2 179。 39。39。I = 39。39。I = 179。 = （ kA） 短路容量為： 39。39。3 BS U I? = 3 179。 230179。 = （ MVA） 110kV母線上發(fā)生三相短路 當(dāng) 110kV 母線上發(fā)生三相短路時，即 d2的等值 網(wǎng)絡(luò)簡化如圖 34: 圖 34 110kV母線發(fā)生三相短路網(wǎng)絡(luò)簡化圖 6 1 2 3= X X X X∥ ∥ = = 把 467 + X = XX 即： 7 4 6X = + X X = 32 8 + 0 .02 8 = 0 .06 08 *2Id = 1+ = 換算到 110kV 的短路電流有名值為： 19 *2= IdI3BbSU = 1005 2 .1 6 2 6 .1 8 ( )3 1 1 5 kA??? 短路電流全電流最大有效值為： 39。39。I = = ( )kA?? 短路電流的沖擊值為： 39。39。I = = ( )kA?? 短路容量為： 39。39。3 BS U I? = 3 11 5 26 .1 8 52 14 .5 ( )M V A? ? ? 10kV 母線值發(fā)生三相短路 當(dāng) 10kV母線值發(fā)生三相短路，即 d3的等值網(wǎng)絡(luò)簡化如圖 35: 圖 35 10kV母線發(fā)生三相短路網(wǎng)絡(luò)簡化圖 把 1 2 3 9 = XX X X∥ ∥ 4 5 6 1 0 = X X X X∥ ∥ 9 1 2 3X = X X X∥ ∥ = = 1 0 4 5 6X = X X X∥ ∥= = 11 7 9 = X + XX = += 把 11 8 10X XX 星形變換成三角形，即： 12 11 10X = X + X + 11 108XXX? = ++ ? = 20 13 8 10X = X + X + 8 1011XXX? = ++ ? = *3I =d 11+ = 1 2 .0 10 .1 8 4 0 .1 5 2 換算到 10kV 側(cè)有名值： 39。39。 *3I = Id ? 3BbSU = 1001 2 .0 1 6 6 .0 4 ( )3 1 0 .5 kA??? 短路電流全電流最大有效值及沖擊值： *I = =ch 1. 51 66 .0 4=9 9. 72? ()kA 39。39。 = = 2. 55 66 .0 4 16 8. 4( )kA?? 短路容量： 39。39。3 BS U I? = 3 10 .5 66 .04 12 01 .00 ( )M VA? ? ? 則系統(tǒng)短路點的各個值如表 31: 表 31 短路電流 短路點的編 號 基準電壓 BU（ kV） 基準電流 Ij（ kA） 額定電流 Ij （ kA） 短路電流標 B 值39。39。*I (kA) 短路電流有名值39。39。I (kA) 穩(wěn)態(tài)短路電流標 B值 穩(wěn)態(tài)短路電流 標有名值Ich()kA 短路電流沖擊 值 chi ()kA d1 230 d2 115 d3 短 路 點 的 編 號 短路全電流最大有效 值 (kA) 短路 容量 S()MVA d1 d2 d3 21 4 變電所電氣設(shè)備的選擇 概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備 是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 電氣設(shè)備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下都能保