【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(shí)，全部回 路仍需短時(shí)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(diǎn)：方案一 220kV、 110kV 都采用雙母線帶旁路，并且設(shè)計(jì)專用的旁路斷路器，使檢修或故障時(shí)，不致破壞雙母線接線的固有運(yùn)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(yùn)行時(shí)，操作不夠靈活、可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個(gè)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(jì) 專用的旁路斷路器，使檢修或故障時(shí)，不致于破壞雙母線接線的固有運(yùn)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(tái)所用變壓器，為互備方式運(yùn)行，其接線方式為單母線分段接線方式。 其接線方式的特點(diǎn)： 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(jì)性相對(duì)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(huì)破雙母運(yùn)行的特性，繼電保護(hù)也比較容易配合，相對(duì)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(shí)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(jì)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(jì)性，只有方案三更適合于本次設(shè)計(jì)切身利益，故選擇方案三。 3 變電所短路電流計(jì)算 概述 電力系統(tǒng)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)破壞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(duì)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(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)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)算目的 短路電流計(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(duì)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 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定是： 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，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 15 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)按只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)饔玫漠惒诫妱?dòng)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(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)時(shí)，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) 短路計(jì)算基本假設(shè)是： 1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)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而發(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。 短路電流計(jì)算 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： gS = 100MVA 基準(zhǔn)電壓： gU （ KV） 115 230 基準(zhǔn)電流： jI （ KA） 短路電流計(jì)算的步驟 1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算到同一基準(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(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流的標(biāo)幺值、有名值； 標(biāo)幺值： **1 = d iI Xd 有名值： *di d jI I I? 5）計(jì)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(jì)算并得出結(jié)果。 短路電流計(jì)算 短路計(jì)算 的基本假設(shè) 16 選取gS=100MVA， BU = 230kV，系統(tǒng)阻抗歸算到基準(zhǔn)容量：gU= 100MVA， 由變電所的基本數(shù)據(jù)及短路點(diǎn)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(jì)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(biāo)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(jì)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(jì)算 220kV母線發(fā)生三相短路 當(dāng) 220kV 母線發(fā)生三相短路時(shí)，即 d1點(diǎn)短路時(shí) 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(jì)。 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(jì)為 6X ，即： 6X = 1 2 3XX X∥ ∥ = ∥ ∥ = 把 45+ XX計(jì)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(jì)周期分量衰減時(shí)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(shí)，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(diǎn)的各個(gè)值如表 31: 表 31 短路電流 短路點(diǎn)的編 號(hào) 基準(zhǔn)電壓 BU（ kV） 基準(zhǔn)電流 Ij（ kA） 額定電流 Ij （ kA） 短路電流標(biāo) 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(biāo) B值 穩(wěn)態(tài)短路電流 標(biāo)有名值Ich()kA 短路電流沖擊 值 chi ()kA d1 230 d2 115 d3 短 路 點(diǎn) 的 編 號(hào) 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(jì)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(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)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(shí)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(jì)運(yùn)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(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)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