【文章內(nèi)容簡介】 的，電氣設(shè)備本身的質(zhì)量及可靠程度直接影響著主接線的可靠性。因此，主接線設(shè)計必須同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展大容量機(jī)組及新型設(shè)備投運(yùn)、自動裝置和先進(jìn)技術(shù)的使用，都有利于提高主接線的可靠性，但不等于設(shè)備及其自動化元件使用得越多、越新、接線越復(fù)雜就越可靠。相反，不必要的接線設(shè)備，使接線復(fù)雜、運(yùn)行不便，將會導(dǎo)致主接線可靠性降低。因此，電氣主接線的可靠性是一次設(shè) 備和二次設(shè)備在運(yùn)行中可靠性的綜合，采用高質(zhì)量的元件和設(shè)備，不僅可以減小事故率，提高可靠性，而且還可以簡化接線。此外，主接線可靠性還與運(yùn)行管理水平和運(yùn)行值班人員的素質(zhì)有密切的關(guān)系。 靈活性 電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運(yùn)行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或電氣設(shè)備檢修及故障時，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。同時設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。對靈活性的要求如下： （ 1）調(diào)度時，可以靈活地投入和切除變壓器和 線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 （ 2）檢修時，可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電。 （ 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）投資省。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； ② 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；③ 限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器； ④ 如能滿足系統(tǒng)安全運(yùn)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(yùn)行時，電能損耗主要來自變 壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合220KV 鐵嶺 一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計 7 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、方法和驟相同。其具體設(shè)計步驟和內(nèi)容如下。 （ 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(yùn)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(diǎn)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(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(shí)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(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 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(diǎn)，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 。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 下面列表比較各種方案的特點(diǎn)，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 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。 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 使供電中斷。 時，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。 個方向均勻擴(kuò)建。 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(shí)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(yùn)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。 220KV 鐵嶺 一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計 9 4 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(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。 短路電流計算的目的、規(guī)定和步驟 一 .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 二 .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(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。 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(diǎn)，稱為短路計算點(diǎn)。 在工程設(shè)計中，短路電流計算均應(yīng)采用實(shí)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。 三 .計算步驟 實(shí)用計算法 1. 選擇計算短路點(diǎn)。 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(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 。 4. 求計算電抗 jsX 。 5. 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。 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。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 三相短路電流的計算 一 .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。 短路電流的計算通常采用標(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 ，從而是計算大為簡化。 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(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)計算。 三 .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(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 。 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(yùn)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220KV 鐵嶺 一次降壓變電所繼電保護(hù)部分初步設(shè)計 11 加，便得到短路點(diǎn)某一時刻的三相短路電流周期分量，即 （ ） 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(diǎn) ） 本次設(shè)計所選的短路點(diǎn)取為變電所兩臺主變高壓側(cè)的 1d 點(diǎn)和低壓側(cè)并列運(yùn)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(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 7 kshi I A? ? ? ? ? 2d 點(diǎn)沖擊電流： 1 .8 2 2 .5 5 7 .9 9 2 0 .4 kshi I A? ? ? ? ? BBBNini tit USIUSII 331 ?????? ?沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 5 變電所保護(hù)裝置 變電所 繼電保護(hù) 配置 1 220kV 及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)線路保護(hù)配置 在 220kV 中性點(diǎn)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