【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 主要電氣設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著變換網(wǎng)絡(luò)電壓、進(jìn)行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。特別是我國(guó)當(dāng)前的能源政策是開(kāi)發(fā)與節(jié)約并重，近期以節(jié)約為主。因此，在確保安全可靠供電的基礎(chǔ)上，確定變壓器的經(jīng)濟(jì)容量，提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行素質(zhì)將具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義。 主變?nèi)萘窟x擇的有關(guān)規(guī)定及原則A、主變?nèi)萘亢团_(tái)數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ161—85 有關(guān)規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)決定進(jìn)行。B、主變臺(tái)數(shù)的確定：為保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器 ，但一般不超過(guò)兩臺(tái)。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變。對(duì)大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)安裝 24 臺(tái)主變。當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺(tái)及以上主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇按照其中任一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，其余容量至少能保證所供一及負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的 60%75%。通常一次變電所采用 75%，二次變電所采用 60%。C、變壓器形式的選擇：(1) 變壓器一般采用三相變壓器，若因制造和運(yùn)輸條件限制，在 220KV 的變電所中，可采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓器時(shí)，應(yīng)考慮裝設(shè)備用相，當(dāng)主變超過(guò)一組，且各組容量滿足全所負(fù)荷的 75%時(shí)，可不裝設(shè)備用相。(2) 系統(tǒng)有調(diào)壓要求時(shí)，應(yīng)采用有載調(diào)壓變壓器，對(duì)新建的變電所，從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的觀點(diǎn)考慮，應(yīng)注意選用有載調(diào)壓變壓器。其所附加的工程造價(jià)，通常在短期內(nèi)可回收。(3) 兩個(gè)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除降壓負(fù)荷較大或與高、中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。(4)具有三種電壓的變電所，例如 220kV，110kV，35kV 一般采用三繞組變壓器。D、主變?nèi)萘康拇_定(1)為了正確的選擇主變?nèi)萘?，要繪制變電所的年及日負(fù)荷曲線，并以曲線得出的變電所的年、日最高負(fù)荷和平均負(fù)荷。(2)主變?nèi)萘康拇_定：凡裝有兩臺(tái)（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的 70%，在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允文關(guān) 220kV 降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì)7許時(shí)間內(nèi)應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。即滿足 SN≥。(PZMAX 為綜合最大負(fù)荷)(3)應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 5～10 年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇。E、變壓器的冷卻方式：主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷，強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風(fēng)冷卻，大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。F、主變壓器繞組的連接方式：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有 Y 和△，高、中、低三側(cè)繞組組合要根據(jù)工程具體情況確定。 本設(shè)計(jì)主變壓器的選擇根據(jù)以上主變選擇的一般原則，選擇本變電所的主變壓器：本變電所為地方一次變電所，可以選擇兩臺(tái)主變。因本地區(qū)交通方便，所以選擇三相變壓器。因?yàn)樾陆ㄗ冸娝?，而且低壓?fù)荷較大，所以選擇有載調(diào)壓變壓器。容量的確定：P1=20220+10000+20220+5000=55000kwP2=20220+5000=25000kwPmax1=P1*Kp*=Pmax2=P2*Kp*=S1=Pmax1/cosφ1=S1=Pmax2/cosφ2=21250/=S=(S1+S2)*=*=總安裝容量為 根據(jù)以上計(jì)算可選擇兩臺(tái)型號(hào)為 SFPZ463000/220 的有載調(diào)壓變壓器。其參數(shù)如表 11：表 11 所選 SFPZ4—63000/220 變壓器的主要參數(shù)損耗 阻 抗電 壓空 載電 流型 號(hào)額 定容 量額 定 電 壓(kV)連 接 組 別(kW) （%） （%）冷 卻方 式高 壓(kVA) %177。180?？蛰dP0=78低 壓 SFPZ463000/220 63000 66Yn,d11 負(fù)載Pk=290 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8第二章 電氣主接線選擇 概 述電氣主接線是多種主要電氣設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連接而成的，是分配和傳送電能的總電路。將電路中各種電氣設(shè)備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)繪制成的電氣連結(jié)圖，稱為電氣主接線圖。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。主接線的確定對(duì)變電所的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)擬定等都有著密切的關(guān)系。由于發(fā)電、變電、輸配電和用電是同時(shí)完成的，所以主接線設(shè)計(jì)的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性問(wèn)題。 主接線的設(shè)計(jì)原則及基本要求 主接線的設(shè)計(jì)原則根據(jù)《220500kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2—88 規(guī)定，變電所電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位、電壓等級(jí)、回路數(shù)、所選設(shè)備特點(diǎn)、負(fù)荷性質(zhì)等因素確定，滿足運(yùn)行可靠性，簡(jiǎn)單靈活，操作方便，節(jié)約投資等要求。1）變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素，變電所是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于他們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)要求也不同。2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù) 510 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布，負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來(lái)確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。3）考慮負(fù)荷的重要性分布和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主界線的影響對(duì)一級(jí)負(fù)荷必須布兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電，三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。4）考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響文關(guān) 220kV 降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì)9變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，基于傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也高，而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)住接線的可靠性、靈活性要求低。5）考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增，設(shè)備檢修，故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有所不同，例如：當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)，允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 可靠性1) 研究主接線可靠性應(yīng)注意的問(wèn)題：a、 應(yīng)重視國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其可靠性的定性分析；b、 主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運(yùn)行中的可靠性的綜合；c、 主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠性程度，采用可靠性能高的電氣設(shè)備可以簡(jiǎn)化接線。2) 可靠性的具體要求：a、 斷路器檢修時(shí)，不影響對(duì)系統(tǒng)的供電；b、 斷路器或母線故障及母線檢修時(shí)，盡量減少可停運(yùn)回路數(shù)和停用時(shí)間，并且保證一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷供電；c、 盡量避免全部停運(yùn)的可能性。 靈活性滿足運(yùn)行、檢修要求和擴(kuò)建要求。 經(jīng)濟(jì)性主要是指投資省，占地面積小，能量損失小。 電氣主接線的選擇 主接線的預(yù)定方案本變電所電壓等級(jí)為 220kV/60kV，220kV 側(cè)進(jìn)線為 2 回；60kV 側(cè)出線為 12 回。根據(jù)主接線設(shè)計(jì)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，初步擬定兩種主接線方案。 對(duì) 220kV 千伏側(cè)接線方式的論證220kV 側(cè)擬采用雙母線接線和單母線分段帶旁路母線接線。雙母線接線接線簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖21；單母線分段帶旁路母線接線簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 22。沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10兩種接線的比較如下：圖 21 雙母線接線文關(guān) 220kV 降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì)11圖 22 單母線分段帶旁路母線接線a、雙母線接線單斷路器的雙母線接線中，每個(gè)回路均通過(guò)一臺(tái)斷路器和兩組隔離開(kāi)關(guān)，連接到兩組母線上，電源和出線可均勻地分布在兩組母線上，普遍適用于 6～220kV 電壓等級(jí)的配電裝置中，此接線有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）可以輪流檢修母線而不影響供電，只需將要檢修的那組母線上所連接的電源和線路通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒閘操作，全部切換到另一組母線上。（2）檢修任一母線的隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只停該回路。當(dāng)某一回路的一組母線隔離開(kāi)關(guān)發(fā)生故障時(shí)，只要將該隔離開(kāi)關(guān)所在的回路和所連接的母線停電，就可以對(duì)該隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢修，不影響其它回路。（3）一組母線故障后，能迅速恢復(fù)該母線所連接回路的供電，即被切除回路可迅速恢復(fù)送電。（4）運(yùn)行高度靈活。電源和線路可以任意分配在某一組母線上，能夠靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式和潮流變化的要求。（5）擴(kuò)建方便。雙母線接線方式可以沿著預(yù)備的擴(kuò)建端向左右擴(kuò)建，而不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，也不會(huì)引起原有回路的停電。（6） 、便于實(shí)驗(yàn)。在個(gè)別回路需單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將該回路單獨(dú)接至一組母線上。單斷路器的雙母線接線也有自己的缺點(diǎn)：（1）任一臺(tái)斷路器拒動(dòng)，將造成與該斷路器相連母線上其它回路的停電。（2）一組母線檢修時(shí)，全部電源及線路都集中在另一組母線上，若該母線再故障，將造成全停事故。（3）母聯(lián)斷路器故障，將造成配電裝置全停。（4）當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為切換電器，容易發(fā)生誤操作。（5）在檢修任一進(jìn)出線回路的斷路器時(shí)，將使該回路停電。b、單母線分段帶旁路母線接線單母線分段帶旁路母線的優(yōu)點(diǎn)為：接線簡(jiǎn)單、清晰、操作方便、采用設(shè)備少、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。用斷路器把母線分段后，對(duì)重要負(fù)責(zé)用戶可以從不同的母線段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源，具有供電可靠性。檢修任一回路斷路器時(shí)不中斷對(duì)用戶的供電。單母線分段帶旁路母線的缺點(diǎn)為：接線不夠靈活。當(dāng)母線與母線刀閘故障或檢修時(shí)，將造成一段母線停電。配電裝置復(fù)雜，運(yùn)行操作復(fù)雜。分段斷路器用作旁路開(kāi)關(guān)時(shí)，兩段母線并列運(yùn)行。但當(dāng)其一段母線故障時(shí)，整套配電裝置停止工作，在拉開(kāi)分段刀閘時(shí)恢復(fù)無(wú)故障母線工作。沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12斷路器與刀閘間的閉鎖復(fù)雜。根據(jù)《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》的要求，主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性，并在此基礎(chǔ)上考慮做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）可靠性。本變電所用戶較多，負(fù)荷容量較大， 要求供電可靠性較高。當(dāng)采用可靠性高的六氟化硫斷路器時(shí)，選擇雙母線接線就可以滿足可靠性的要求。（2）靈活性。采用雙母線接線，各個(gè)電源和回路的負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，可以靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種接線方式和潮流變化的需要。（3）經(jīng)濟(jì)性。單母線分段帶旁路接線比雙母線接線少用了斷路器以及隔離開(kāi)關(guān)，投資相對(duì)減少，配電裝置的占地面積也大大減少，但可靠性有所降低。根據(jù)《220500kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2—88 規(guī)定， 220kV 配電裝置出線回?cái)?shù)在四回及以上時(shí)，宜采用雙母線或其他接線。本變電所 220kV 配電裝置進(jìn)線回?cái)?shù)為 2 回，主要從可靠性和靈活性考慮可以采用雙母線接線方式。綜合以上分析，本變電所 220kV 側(cè)選用雙母線接線方式 60kV 側(cè)接線方式的選擇與論證60kV 側(cè)采用雙母線接線和雙母線帶旁路接線。雙母線接線接線簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 23；雙母線帶旁路母線接線簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 24。兩種接線的比較如下：文關(guān) 220kV 降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì)13圖 23 雙母線接線圖 24 雙母線帶旁路接線a、雙母線接線：雙母線接線的特點(diǎn)在 220kV 側(cè)接線方式選擇論證中已詳細(xì)說(shuō)明，此處不再綴述。b、雙母線帶旁路接線：除了具有雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)外，雙母線帶旁路接線方式還具有許多其它的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)進(jìn)出線檢修時(shí)，可由專用旁路斷路器代替，通過(guò)旁路母線供電。但當(dāng)設(shè)置了專用旁路斷路器后，設(shè)備的投資和配電裝置的占地面積都有所增加。根據(jù)《220500kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2—88 規(guī)定，35～60kV 配電裝置當(dāng)出線回?cái)?shù)為 4～7 回時(shí)，宜采用單母線接線；當(dāng)出線回?cái)?shù)為 8 回及以上時(shí)，宜采用雙母線接線。本變電所 60 出線為 14 回，且均為重要負(fù)荷，應(yīng)主要側(cè)重于可靠性和靈活性。綜合以上分析，本變電所 60kV 側(cè)選用雙母線帶旁路接線方式。沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)14第三章 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的：電氣主接線比較；選擇導(dǎo)體和電器；確定中性點(diǎn)接地方式；計(jì)算軟導(dǎo)體的短路搖擺；確定分裂導(dǎo)線間隔棒的距離；驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓、跨步電壓；選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)出整定計(jì)算。 電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算條件： 基本假定短路電流實(shí)用計(jì)算中，可采用下列假設(shè)和原則：正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；所用電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；系統(tǒng)中的同步和異步電動(dòng)機(jī)均為理想電機(jī)；電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電壓大小發(fā)生變化；電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中 5%負(fù)荷接在高壓母線上，5%負(fù)荷接在系統(tǒng)側(cè)；同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置；短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器勵(lì)磁電流；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，元件的電阻都略去不計(jì)；元件的計(jì)算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。1輸電