【文章內(nèi)容簡介】 采用單母線分段的接線 和 雙母線接線 ，在采用單母線分段或雙母線的 35～ 110kV 主接線中，當(dāng)不允許停電檢修斷路器時，可設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)有旁路母線時，首先宜采用分段斷路兼作旁路斷路器的接線。當(dāng)110kV 線路 6 回及以上， 35～ 6kV 線路 8 回及以上時，可以裝設(shè)專用的旁路斷路器。 110kV 側(cè)主接線設(shè)計 （ 1） 初選方案 因本所 初期設(shè)計 2 回進線 2 回出線，最終 2 回進線 4 回出線 ，故 110kV 變電站電氣主接線 可 采用單母線分段接線或單母線分段帶旁路接線。下面以這兩個方案進行分析比較，確定其主接線的具體形式。 單母線分段接線如圖 所示 ： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 Q S 2Q S 3Q F 2Q S 1B Z 線W Ⅰ備 用 一備 用 二Q F dW ⅡB I 線 圖 單母線分段接線 單母線分段帶旁路接線圖如圖 所示 ： Q S 2Q S 1B Z 線W Ⅰ備 用 一 B I 線備 用 二Q F DQ F 1W ⅡQ S DQ S 3 Q S 4Q S 7W PQ S 5Q S 6 圖 單母線分段 分段斷路兼作旁路斷路器的接線 （ 2）方案比較 單母線分段接線 ： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 ① 當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常母線不間斷供電，不致使重要用戶停電 。 ② 兩段母線同時發(fā)生故障的機率甚小，可以不予考慮 。 ③ 在可靠性要求不高時，可使用隔離分段開關(guān)。任一段母線故障 時，將造成兩段母線同時停電，在判斷故障后，斷開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電 。 單母線分段帶旁路接線 ： ① 通過倒閘操作，可檢修與旁路母線相連的任一回路的出線斷路器而不停電，因固定式斷路器檢修時間較長，不重要負荷停電時間長。 ② 任一出線斷路器故障時，通過倒閘操作，可在較短時間內(nèi)恢復(fù)對該線路的供電。進線斷路器故障時，不重要負荷停電時間較長。檢修母線時，非檢修段可以照常供電，并可對雙回路線路通過其一回給 Ⅰ 、 Ⅱ 類負荷供電，還可通過 倒閘操作經(jīng)旁路母線對檢修段出線負荷最重要的一個用戶繼續(xù)供電。 ③ 幾乎無線路全部停運的可能，若出線全部停運的情況，因固定式斷路器的檢修時間長，則全部停運時間長。 ④ 正常運行時， QFd 作為分段斷路器工作，一段母線故障， QFd 跳開，不會影響正常段母線供電。檢修出線斷路器，可以通過倒閘操作而不是切除線路。運行方式改變時，倒閘操作繁瑣，不夠靈活。 ⑤ 設(shè)備少，投資少，土建工作和費用較少，可以兩個方向均衡擴建。 （ 3） 方案確定 從技術(shù)性角度而言，兩種方案均能滿足 110kV 級供電可靠性和靈活性的要求，且具有 擴建方便的優(yōu)點， 但由于斷路器經(jīng)過長期運行和切斷次數(shù)都需要檢修，為了使檢修時不至于中斷回路供電，故采用分段斷路器兼作旁路斷路器的接線方式。 綜合比較，本次設(shè)計在 110kV 母線上采用單母線分段 帶旁路母線 接線的形式。 10kV 側(cè)主接線設(shè)計 （ 1）初選方案 10kV 側(cè)出線回路數(shù)本期為 13 回，最終 15 回， 根據(jù)規(guī)程要求和本所實際情況，10kV 電氣主接線 可以 采用單母線分段接線或雙母線接線 。 （ 2）方案比較 雙母線接線 特點： ① 檢修任一組母線，不會中斷對用戶的連續(xù)供電（利用 母聯(lián)倒換操作） 。 ② 一組母線故障后，該母線上的所有進出線都要停電，但能迅速恢復(fù)供電。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 ③檢修任一回路中的母線側(cè) QS，僅該回路停電，其余線路照常工作。 ④任一回路中的 QF，如拒動或因故不能操作時，可用母聯(lián)代替操作。 ⑤ 在特殊需要時，可以用母聯(lián)與系統(tǒng)進行同期或解列操作 ⑥ QS 不僅用來隔離電壓，而且還用來倒換操作 ⑦ 擴建方便。 （ 3）方案確定： 10kV側(cè)采用單母線分段接線， 供電距離短，且對重要負荷采用雙回路供電。 接線 簡單清晰， 操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投資小，占地面積小， 為以后的發(fā)展和擴建奠定了基礎(chǔ)。 故采用 單母線分段接線 的接線方式 基于上述理由，再考慮到該變電站在電力系統(tǒng)中的地位、建設(shè)規(guī)模、負荷性質(zhì)等情況， 在保證供電可靠性的前提下 ,運行靈活性、操作檢修方便，節(jié)約投資，確定：110kV 接線采用單母線分段帶旁路母線的接線， 10kV 接線采用單母線分段接線。 4 短路電流計算 在電力供電系統(tǒng)中，對電力系統(tǒng)危害最大的就是短路。短路的形式可以分為三相短路、兩相短路、兩相短路接地、單相短路接地。在短路電流計算過程中，以便都以最嚴(yán)重的 短路形式為依據(jù)。因此，本文的短路電流計算都以三相短路為例。 在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時，在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍，通?？蛇_數(shù)千安，短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜；在短路點附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電動機正常工作；發(fā)生接地短路時所出現(xiàn)的不對稱短路電流，將對通信線路產(chǎn)生干擾；當(dāng)短路點離發(fā)電廠很近時，將造成發(fā)電機失去同步，而使整個電力系統(tǒng)的運行解列。 短路電流計算的目的 計算短路電流的目的是為了正確選擇和校 驗電器設(shè)備，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，如果短路電流太大，必須采用限流措施，以及進行繼電保護裝置的整定計算。 為了達到上述目的，須計算出下列各短路參數(shù) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 I″— 次暫態(tài)短路電流，用來 作 為繼電保護的整定計算和校驗斷路器額定斷流容量。應(yīng)采用（電力系統(tǒng)在最大運行方式下）繼電保護安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計算保護裝置的整定值。 ish— 三相短路沖擊電流，用來檢驗電器和母線的動穩(wěn)定。 I — 三 相短路電流有效值，用來檢驗電器和母線的熱穩(wěn)定。 S″— 次暫態(tài)三相短路容量，用來檢驗斷路器的遮斷容量和判斷母線短 路容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。 短路電流計算的規(guī)定 為了簡化短路電流的計算方法，在保證計算精度的情況下，忽略次要因素的影響，做出 以 下規(guī)定： （ 1） 所有的電源電動勢相位角均相等，電流的頻率相同，短路前，電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的。 （ 2） 認為變壓器是理想變壓器，變壓器的鐵心始終處于不飽和狀態(tài)，即電抗值不隨電流的變化而變化。 （ 3） 輸電線路的分布電容略去不計。 （ 4） 每一個電壓級采用平均電壓，這個規(guī)定在計算短路電流時，所造成的誤差很小。唯一例外的是電抗器，應(yīng)該采用加于電抗器端 點的實際額定電壓 ， 因為電抗器的阻抗通常比其他元件阻抗大的多，否則，誤差偏大。 （ 5） 計算高壓系統(tǒng)短路電流時，一般只計及發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等元件的電抗，因為這些元件 X/3R 時，可以略去電阻的影響。只有在短路點總電阻大于總電阻的 1/3 時才加以考慮，此時采用 阻抗等于電抗計算 。 （ 6） 短路點離同步調(diào)相機和同步電動機較近時，應(yīng)該考慮對短路電流值的影響。有關(guān)感應(yīng)電動機對電力系統(tǒng)三相短路沖擊電流的影響：在母線附近的大容量電動機正在運行時，在母線上發(fā)生三相短路，短路點的電壓立即降低。此時，電動機將變?yōu)榘l(fā)電機運行 狀態(tài)，母線上電壓低于電動機的反電勢。 （ 7） 在簡化系統(tǒng)阻抗時，距短路點遠的電源與近的電源不能合并。 （ 8） 以供電電源為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值 3,可以認為電源容量為無限大容量的系統(tǒng) ,短路電流的周期分量在短路全過程中保持不變。 短路電流計算的步驟 在工程設(shè)計中，短路電流的計算通常采用實用計算曲線法。其具體計算步驟如下： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 （ 1）計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算到同一基準(zhǔn)容量下； （ 2） 繪制等值網(wǎng)絡(luò)，進行網(wǎng)絡(luò)變換 ； （ 3）選擇短路點； （ 4）對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(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(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值； （ 5）計算短路容量，短路電流沖擊值： 短路容量： IUS k ??? 3 （ ） 短路電流沖擊值 : Iish ? （ ） （ 6）列出短路電流計算結(jié)果。 短路類型及其計算方法 電力系統(tǒng)中可能發(fā)生的幾種形式的 短路 類型及其計算方法 是如下： （ 1） 三相短路電流的計算 ： ?? *1)3(* 1XId （ ） 其有名值為： jdd III ?? )3(*)3( （ ） )3(*dI — 系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路點的短路電流標(biāo)幺值 )3(dI — 系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路點的短路 電流有名值 ?*1X — 歸算到短路點的綜合正序等值電抗。 以下為簡便起見，省略下標(biāo) * 。 （ 2） 兩相短路電流的計算： ???? 21)2( 13 XXI d （ ） ?2X — 歸算到短路點的負序綜合電抗 )2(dI — 兩相短路時短路點的全電流 其各序分量電流值為： ????? 21)2()2(1 1 XXII dd () )2(2)2(1 , dd II — 分別為兩相短路時，短路點短路電流的正負序分量 （ 3） 兩相接地短路電流計算： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 )1,1(120202)1,1()(13 dd IXXXXI ???????? （ ） )1,1(dI — 兩相短路接地時，短路點故障相全電流 )1,1(1dI — 兩相短路接地時，短路點的正序電流分量 ????? 011)1,1(1 //1 XXXI d （ ） ??????200)1,1(1)1,1(2 XXXIIdd （ ） ??????202)1,1(1)1,1(0 XXXIIdd （ ）)1,1(0)1,1(2 , dd II — 分別為兩相接地短路時的負序和零序電流分量。 （ 4） 單相接地短路電 流的計算： 短路點各序分量電流為： （ ） 短路電流計算過程 原始資料 系統(tǒng)供電到 110kv 母線上， 10kV 側(cè)無電源，系統(tǒng)阻抗歸算到 110kV 側(cè)母線上UB=Uav, SB=100MVA. 取基準(zhǔn)容量為： SB=100MVA， 基準(zhǔn)電壓為 UB=Uav， 又依公式：avBB USI 3? ；BBB SUX 2? ， 計算基準(zhǔn)值如出下表所示 ： 表 變電站網(wǎng)絡(luò)等值電路參數(shù)基準(zhǔn)值取值 電氣量 關(guān)系式 基 準(zhǔn) 值 SB (MVA) 100 UB (kV) UB =Uav 115 IB (kA) /3b B BI S U? XB (? ) BBB SUX 2? 01)1(2)1(1 2 1 xxII dd ???畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 短路計算 （Ⅰ） 短路計算過程 說明：在變電站的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中一個重要環(huán)節(jié)，在選擇和校驗電器設(shè)備時，需要用到短路電流。其中一定要注意以下幾點： （ 1） 接線方式：計算短路電流時式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，即最大運行方式。 （ 2） 短路種類：一般按三相短路計算，在三繞組變壓器回路中單相或兩相接 地短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況進行校驗。 （ 3） 短路計算點的選擇：短路計算點是指在正常接線方式時，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點。在該系統(tǒng)中分別選擇了 110kV 高壓側(cè)母線 d d d , 10kV 低壓側(cè) 母線 d3， 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖 。