【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 變各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器額定容量的 15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，均宜采用三繞組變壓器。此次設(shè)計(jì)的變電所只有 35kV 和 10kV 兩個(gè)電壓等級(jí)，所以采用雙繞組變壓器。 我國(guó) 110kV 及以上電壓，變壓器繞組都采用 Y0 連接； 35kV 亦采用 Y 連接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地。 35kV 及以下電壓，變壓器繞組都采用 △連接。因此 35kV側(cè)采用 Y連接， 10kV 側(cè)采用△接線。 根據(jù)上述的討論選用 35kV雙繞組電力變壓器，該變壓器的型號(hào)為 : SJL1— 6300/35，具體技術(shù)數(shù)據(jù)如下表： 表 主變壓器技術(shù)參數(shù) 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 11 頁(yè) 型號(hào) SJL1— 6300/35 額定容量 (kVA) 6300 額定電壓 (kV) 高壓 35 低壓 損耗 (KW) 空載 短路 37 短路電壓 (%) 空載電流 (%) 所變的選擇 所變采用兩臺(tái) SJ5035變壓器，供站內(nèi)保護(hù)、事故照明、跳合閘電源。 2站用變由雙投刀閘互為閉鎖投切操作。 SC95035變壓器，具體技術(shù)數(shù)據(jù)如下表： 表 所用變壓器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) SC95035 額定容量 (kVA) 50 額定電壓 (kV) 高壓 35 低壓 損耗 (W) 空載 450 短路 1300 短路電壓 (%) 6 空載電流 (%) 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 12 頁(yè) 4 電氣主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線概述 發(fā)電廠和變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來(lái)的電能匯集起來(lái)，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個(gè)重要組成部分。主接線的確定，對(duì)電力系統(tǒng)得安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)長(zhǎng)生直接的影響。 . 主接線的設(shè)計(jì)原則 1 發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用； 2 發(fā)電廠、 變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模； 3 負(fù)荷大小和重要性； 4 系統(tǒng)備用容量大?。? 5 系統(tǒng)專業(yè)對(duì)電氣主接線提供的具體資料。 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 根據(jù)我國(guó)能源部關(guān)于《 220~500kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 SDJ 288 規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求?！币虼藢?duì)主接線的設(shè)計(jì)要求可以歸納為以下三點(diǎn)。 1 可靠性； 2 靈活性； 3 經(jīng)濟(jì)性。 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 13 頁(yè) 主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線的基本形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。大致分為有匯流母線和無(wú)匯流母線兩大類。其中有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無(wú)匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。 35kV 側(cè)主接線設(shè)計(jì) 35kV 側(cè)進(jìn)線一回，由于使用兩臺(tái)變壓器并且還和另一座變電所聯(lián)絡(luò)，所以出線三回。 由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二章關(guān)于單母線接線的規(guī)定：“ 35~63kV 配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過(guò) 3 回”。故 35kV側(cè)應(yīng)采用單母線接線。 10kV 側(cè)主接線設(shè)計(jì) 10kV側(cè)出線 7 回，終期出線 6 回。 由《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二章規(guī)定： 6~10kV配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時(shí)采用單母線分段接線，當(dāng)短路電流過(guò)大、出線需要帶電抗器時(shí)，也可采用雙母線接線。 主接線方案的比較選擇 由上可知，此變電所主接線的接線有兩種方案。 方案一圖： 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 14 頁(yè) 圖 5. 電器主接線方案一圖 方案一 35kV側(cè)采用的單母線接線，接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 10kV 采用單母線分段連線，對(duì)重要用戶可從不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母 線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時(shí)兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟(jì)性的要求。 方案二圖： 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 15 頁(yè) a b 圖 電器主接線方案二圖 方案二 10kV 側(cè)通過(guò)雙母線雖然可以使供電更可靠，調(diào)度更加靈活，但每增加一組母線就使每回路需要增加一組母線隔離開(kāi)關(guān)，當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。并且，帶設(shè)計(jì)邊變電所的負(fù)荷均每什么一類、二類負(fù)荷，沒(méi)必要增加投資選擇雙母線接線。綜合考慮： 方案一： 35kV側(cè)采用單母線接 線， 10kV側(cè)采用單母線分段。 方案二： 35kV側(cè)采用單母線接線， 10kV側(cè)采用雙母線接線。 通過(guò)比較可以得知還是選方案一比較合適，即 35kV 側(cè)采用單母線接線， 10kV 側(cè)采用單母線分段。 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 16 頁(yè) 5 短路電流計(jì)算 概述 產(chǎn)生短路的原因和短路的定義 產(chǎn)生短路的主要原因是電器設(shè)備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設(shè)備過(guò)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、線路倒桿也能造成短路事故。所謂短路時(shí)指相與相之間通過(guò)電弧或其它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。 短路的種類 三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相接地短路、和兩相接地短路。三相短路時(shí)對(duì)稱短路，此時(shí)三相電流和電壓同正常情況一樣，即仍然是對(duì)稱的。只是線路中電流增大、電壓降低而已。除了三相短路之外，其它類型的短路皆系不對(duì)稱短路，此時(shí)三相所處的情況不同，各相電流、電壓數(shù)值不等，其間相角也不同。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，最常見(jiàn)的短路是單相短路，約占短路故障的 65~70%，兩相短路約占 10~15%，兩相接地短 路約占 10~20%，三相短路約占5% 短路電流計(jì)算的目的 1 電氣主接線比選； 2 選擇導(dǎo)體和電器； 3 確定中性點(diǎn)接地方式； 4 計(jì)算軟導(dǎo)體的短路搖擺； 5 確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距； 6 驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； 7 選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計(jì)算。 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 17 頁(yè) 短路電流計(jì)算的方法和條件 短路電流計(jì)算方法 電力系統(tǒng)供電的工業(yè)企業(yè)內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)，由于工業(yè)企業(yè)內(nèi)所裝置的元件，其容量比較小，而其阻抗較系統(tǒng)阻抗大得多，當(dāng)這些元件遇到短路情況時(shí)，系統(tǒng)母線上的電壓變動(dòng)很小，可以認(rèn)為電壓維持不變，即系統(tǒng)容量為無(wú)窮 大。所謂無(wú)限容量系統(tǒng)是指容量為無(wú)限大的電力系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，母線電業(yè)維持不變，短路電流的周期分量不衰減。 在這里進(jìn)行短路電流計(jì)算方法，以無(wú)窮大容量電力系統(tǒng)供電作為前提計(jì)算的，其步驟如下： 1 對(duì)各等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，求出計(jì)算電抗； 2 求出短路電流的標(biāo)么值； 3 歸算到各電壓等級(jí)求出有名值。 短路電流計(jì)算條件 1 短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則： （ 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(shì)相位角相同； （ 3）系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮 電機(jī)磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，定子三相繞組空間位置相差 120 度電氣角度； （ 4）電力系統(tǒng)中的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發(fā)生變化； （ 5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中 50%負(fù)荷接在高壓母線上，50%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)； （ 6）同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)磁）； （ 7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； （ 8）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流； （ 9）除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的都略去不太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 18 頁(yè) 計(jì) ； （ 10）元件的計(jì)算參數(shù)均取為額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍； （ 11）輸電線路的電容略去不計(jì)； （ 12）用概率統(tǒng)計(jì)法制定短路電流運(yùn)算曲線。 2 接線方式 計(jì)算短路電流時(shí)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，而不能用僅在切換過(guò)程中可能并聯(lián)運(yùn)行的接線方式。 3 計(jì)算容量 應(yīng)按本工程設(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 。 4 短路點(diǎn)的種類 一般按三相短路計(jì)算，若發(fā)電機(jī)的兩相短路時(shí)，中性點(diǎn)有接地系統(tǒng)的以及自耦變壓器的回路中發(fā)生單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重 情況的時(shí)候進(jìn)行計(jì)算。 5 短路點(diǎn)位置的選擇 短路電流的計(jì)算，為選擇電氣設(shè)備提供依據(jù)，使所選的電氣設(shè)備能在各種情況下正常運(yùn)行，因此短路點(diǎn)的選擇應(yīng)考慮到電器可能通過(guò)的最大短路電流。為了保證選擇的合理性和經(jīng)濟(jì)性，不考慮極其稀有的運(yùn)行方式。取最嚴(yán)重的短路情況分別在 10kV 側(cè)的母線和 35kV 側(cè)的母線上發(fā)生短路情況（點(diǎn) a 和點(diǎn) b 發(fā)生短路）。則選擇這兩處做短路計(jì)算。 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 19 頁(yè) a b 圖 短路點(diǎn)選擇圖 短路電流的計(jì)算 10kV 側(cè)短路電流的計(jì)算 圖中 a 點(diǎn)短路， 由于 A,B 系統(tǒng)短路容量都很大，可以近似都看作為無(wú)窮大系統(tǒng)電源系統(tǒng)。查《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 47， 35KV架空線路電抗為 /km。 取 Sj=100MW， Uj1=37kV， Uj2=。由公式 I=US3 （ 51） 求的 Ij1=， Ij2=。 線路等效圖如下圖所示： 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 20 頁(yè) 圖 10kV側(cè)短路等效圖 線路 1 X1 =21B BLUSLX （ 52） =*5*100/372 = 線路 2 X2 =22B BLUSLX =*20*100/372 = 變壓器 XT = 100%KU變SSB （ 53） =*100/= 取 E1=E2=1 簡(jiǎn)化后等效電路圖如下圖所示： X 1 2E 1a189。 X T 圖 10kV側(cè)短路等效簡(jiǎn)化圖 X12 =X1 //X2 =?X =X12 +*XT =+*= 三相短路電流周期分量有效值 I )3(1K=?XIj2=（ 54） 三相短路沖擊電流最大值 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 21 頁(yè) ish=* I )3(1K =*= （ 55） 短路沖擊電流有效值 Ish=* I )3(1K=*= （ 56） 三相短路容量 SK = 3 Uav I )3(1K =**= （ 57） 35kV 側(cè)短路電流的計(jì)算 等效電路圖如下圖所示： X 1 2E 1b 圖 35kV側(cè)短路等效簡(jiǎn)化圖 ?X =X12 = 三相短路電流周期分量有效值 I )3(2K=?XIj1=三相短路沖擊電流最大值 ish=* I )3(2K= = 短路沖擊電流有效值 Ish=* I )3(2K= = 三相短路容量 SK = 3 *Uav I )3(2K= 37 = 太原理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙 第 22 頁(yè) 三相短路電流計(jì)算結(jié)果表 表 三相短路電流計(jì)算結(jié)果表 短路點(diǎn)編號(hào) 短路點(diǎn)額定電壓 平均工作電壓 短路電流周期分量有效值 短路點(diǎn)沖擊電流 短路容量 有效值 最大值 UN /kV Uav /kV I )3(K /kA I? /kA shI /kA shi /kA SK /MVA a 10 b 35 37