【文章內(nèi)容簡介】 稍有差異時(shí)，變壓器間的環(huán)流將相當(dāng)顯著，特別是容量小的變壓器容易過負(fù)荷或燒毀。由于變壓器是一種高可靠性的電器，兩部變壓器同時(shí)故障的可能性極小，不予考慮。 主變壓器選擇的依據(jù)： （1）主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?～10年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 （2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。判定電力系統(tǒng)安全性的一種準(zhǔn)則。又稱單一故障安全準(zhǔn)則。按照這一準(zhǔn)則,電力系統(tǒng)的N個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應(yīng)不造成因其他線路過負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電；不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿足時(shí)，則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。 N－1原則與可靠性分析相比較,它的計(jì)算簡便,不需搜集元件停運(yùn)率等大量原始數(shù)據(jù)，是一種極為簡便的安全檢查準(zhǔn)則，在歐美一些電力公司得到了廣泛應(yīng)用。但對“獨(dú)立元件”的定義不盡相同，如有的公司規(guī)定為一輸電元件（線路或變壓器）和一發(fā)電機(jī)組，或者兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組。中國某些電力部門在電網(wǎng)規(guī)劃中也采用了N－1原則，一般規(guī)定一個(gè)獨(dú)立元件為一臺(tái)發(fā)電機(jī)組，或一條輸電線路，或一臺(tái)變壓器。判斷線路是否過負(fù)荷，通常使用線路發(fā)熱條件的載流量極限值。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器的容量一般應(yīng)滿足60%（220kV及以上電壓等級(jí)的變電所應(yīng)滿足70%）的全部最大綜合計(jì)算負(fù)荷，以及滿足全部I類負(fù)荷和大部分II類負(fù)荷(220kV及以上電壓等級(jí)的變電所，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足全部I類負(fù)荷和II類負(fù)荷)，即 （41）最大綜合計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算： （42）式中， —各出線的遠(yuǎn)景最大負(fù)荷； m —出線回路數(shù)； —各出線的自然功率因數(shù)；—同時(shí)系數(shù)，其大小由出線回路數(shù)決定，出線回路數(shù)越多其值越小，～；—線損率，取5%。結(jié)合原始材料可得：35kv側(cè)：10kv側(cè)：總的負(fù)荷為： 取=，則： 則， 因此主變?nèi)萘繛椋? （1）相數(shù)選擇變壓器有單相變壓器和三相變壓器。在330kV及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般選擇三相變壓器。單相變壓器組由三個(gè)單相的變壓器組成，造價(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)用高，多用于500kV以上的變電所內(nèi)，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比，價(jià)格低，占地面積小，并且運(yùn)行時(shí)損耗減小12~15％。只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件的限制時(shí)，才考慮采用單相變壓器組，在工程設(shè)計(jì)上在330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。因此在本次設(shè)計(jì)中采用三相變壓器組。（2）繞組數(shù)選擇：變壓器按其繞組數(shù)可分為雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。當(dāng)發(fā)電廠只升高一級(jí)電壓時(shí)或35kV及以下電壓的變電所，可選用雙繞組普通式變壓器。當(dāng)發(fā)電廠有兩級(jí)升高電壓時(shí)，常使用三繞組變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器，其主要作用是實(shí)現(xiàn)高、中壓的聯(lián)絡(luò)。其低壓繞組接成三角形抵消三次諧波分量。110kV及以上電壓等級(jí)的變電所中，也經(jīng)常使用三繞組變壓器作聯(lián)絡(luò)變壓器。當(dāng)中壓為中性點(diǎn)不直接接地電網(wǎng)時(shí)，只能選用普通三繞組變壓器，自耦變壓器特點(diǎn)是其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。因此，當(dāng)自耦變壓器用來聯(lián)系兩種電壓的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一部分傳輸功率可以利用電磁聯(lián)系，另一部分可利用電的聯(lián)系。電磁傳輸功率的大小決定變壓器的尺寸、重量、鐵芯截面和損耗，所以與同容量、同電壓等級(jí)的普通變壓器比較，自耦變壓器的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。但是，由于自耦變壓器在高壓電網(wǎng)和中壓電網(wǎng)之間有電氣連接，故具備了過電壓從一個(gè)電壓等級(jí)的電網(wǎng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電壓等級(jí)電網(wǎng)的可能性。例如，高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓時(shí)，它可通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組，使其絕緣受到危害。如果在中壓電網(wǎng)出現(xiàn)過電壓時(shí)，它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組，可能產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。為了防止高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，在中壓繞組其它兩相出現(xiàn)過電壓，要求自耦變壓器的中性點(diǎn)必須直接接地。 （3）調(diào)壓方式的確定 為了保證供電質(zhì)量可通過切換變壓器的分接頭開關(guān)，改變變壓器高壓繞組的匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電壓切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在177。2％以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30％，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。發(fā)電廠在以下情況時(shí)，宜選用有載調(diào)壓變壓器： （1）當(dāng)潮流方向不固定，且要求變壓器副邊電壓維持在一定水平時(shí)； （2）具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器，要求母線電壓恒定時(shí)； （3）發(fā)電機(jī)經(jīng)常在低功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)。變電所在以下情況時(shí)，宜選用有載調(diào)壓變壓器： （1）地方變電所、工廠、企業(yè)的自用變電所經(jīng)常出現(xiàn)日負(fù)荷變化幅度很大的情況時(shí)，又要求滿足電能質(zhì)量往往需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器； （2）330kV及以上變電站，為了維持中、低壓電壓水平需要裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器； （3）110kV及以下的無人值班變電站，為了滿足遙調(diào)的需要應(yīng)裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器。 （4）繞組接線組別的確定 我國110kV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接；35kV采用“Y”聯(lián)接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地；35kV以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”聯(lián)接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。近年來，也有采用全星形接線組別的變壓器，即變壓器高、中、低三側(cè)均接成星形。這種接線零序組抗大，有利于限制短路電流，也便于在中性點(diǎn)處連接消弧線圈。缺點(diǎn)是正弦波電壓波形發(fā)生畸變，并對通信設(shè)備產(chǎn)生干擾，同時(shí)對繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度均有影響。 （5）冷卻方式的選擇 變壓器的冷卻方式主要有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫空氣冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻、水內(nèi)冷變壓器、SF6充氣式變壓器等。 主變壓器選擇結(jié)果 根據(jù)以上計(jì)算和分析結(jié)果，查《發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》可得，選擇的主變壓器型號(hào)為：沈陽變壓器廠生產(chǎn)的SFSZ925000/110。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：25000kVA額定電壓：高壓—110177。8%（kV）；中壓—177。2%（kV）；低壓— （kV）連接組別：YN/yn0/d11空載損耗：（kw）短路損耗：空載電流：%阻抗電壓（%）：高中:；中低；高低，因此選擇SFSZ925000/110型變壓器兩臺(tái)。第4章 短路電流計(jì)算電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的破壞多半是由短路故障引起的，短路時(shí)，系統(tǒng)從一種狀態(tài)劇變到另一種狀態(tài)，并伴隨有復(fù)雜的暫態(tài)現(xiàn)象。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。短路的原因很多，主要由以下幾個(gè)方面： （1）元件損壞，如：設(shè)備絕緣部分自然老化或設(shè)備本身有缺陷，正常運(yùn)行時(shí) （2）擊穿短路；以及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路等。 （3）氣象條件惡劣。例如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷動(dòng)作，架空線路由大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等； （4）人為原理，工作人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯(cuò)線造成短路或運(yùn)行管理不善造成小動(dòng)物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等等。 此外還有其它原因，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。 短路的危害及預(yù)防辦法 短路對電力系統(tǒng)危害巨大，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn) ： （1）短路回路電流劇烈增大，此電流稱為短路電流。　　 （2）產(chǎn)生電弧，燒壞故障元件本身，周圍設(shè)備，危及人身安全。 （3）短路電流，使發(fā)電機(jī)端電壓下降，也使系統(tǒng)電壓大幅下降。 （4）電力系統(tǒng)短路時(shí)，系統(tǒng)中功率分布的突然變化和電壓嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)工作的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)被解列為幾個(gè)異步運(yùn)行的部分。 （5）不對稱短路將產(chǎn)生負(fù)序電流和負(fù)序電壓，過大的負(fù)序電流和負(fù)序電影響汽輪發(fā)電機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行和運(yùn)行壽命。 （6）不對稱接地短路故障將產(chǎn)生零序電流，它會(huì)在鄰近的線路上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，造成對通信線路和信號(hào)系統(tǒng)的干擾。 （7）在某些不對稱短路（如小接地電流系統(tǒng)）情況下，非故障相電壓升高，加大了系統(tǒng)的過電壓水平。 鑒于短路事故對電力系統(tǒng)的危害巨大，應(yīng)減小短路的可能性，為此，要： （1）作好短路電流的計(jì)算。 （2）正確選擇繼電保護(hù)的整定值和熔體的額定電流。 （3）采用電抗器增加系統(tǒng)阻抗，限制短路電流。 （4）禁止帶負(fù)荷拉刀閘、帶電合接地刀閘。 （5）帶電安裝和檢修電氣設(shè)備時(shí)，要防止誤接線、誤操作，在距帶電部位距離較近的部位工作，要采取防止短路的措施。 短路電流計(jì)算的目的 在變電站的設(shè)計(jì)中，短路計(jì)算是其中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，其計(jì)算的目的主要有以下幾個(gè)方面： （1）選擇電氣主接線時(shí),為了比較各種接線方案，確定某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),為了保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體在正常運(yùn)行和故障情況下都能保證安全、可靠地工作,同時(shí)又力求節(jié)約資金。這就需要用短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。 （3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對地安全距離。 （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)短路電流為依據(jù)。 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 ： （1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器的動(dòng)、熱穩(wěn)定及電器開斷電流所用的短路電流、應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)手冊規(guī)劃的容量計(jì)算、并考慮電力系統(tǒng)5~10年的發(fā)展。 （2）接線方式應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流和正常接線方式，而不能按切換中可能出現(xiàn)的運(yùn)行方式。 （3）選擇導(dǎo)體和電器中的短路電流，在電氣連接的電網(wǎng)中，應(yīng)考慮電容補(bǔ)償裝置的充放電電流的影響。 （4）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí),Id取最大的點(diǎn)。對帶電抗器的6~10kV出線應(yīng)計(jì)算兩點(diǎn)即電抗器前和電抗器后的Id。短路時(shí)，導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及電器開斷電流一般按三相電流驗(yàn)算，若有更嚴(yán)重的按更嚴(yán)重的條件計(jì)算。 短路電流計(jì)算方法 實(shí)用短路電流計(jì)算法——運(yùn)算曲線法。 假設(shè)：①正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行 ②所有電源的電動(dòng)勢相位角相同 ③系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)均為理想電機(jī) ④電力系統(tǒng)中各元件磁路不飽和 ⑤短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間 ⑥不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流 ⑦除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)外，元件的電阻不考慮短路按類型分為三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠工作，因此作為選擇檢驗(yàn)電氣設(shè)備的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。三相短路用文字符號(hào)k表示。在計(jì)算電路圖上，將短路所考慮的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。 短路電流計(jì)算電力系統(tǒng)接線圖為：=200MVAXS1=~x1= 110KV 1200MVA 甲交 Sx2= 2（） 110KV 圖21電力系統(tǒng)接線圖 110KV S2=1200MVA~ 甲交 XS2= L2 L3 L1 L4 2（） 110KV FS市變 確定短路點(diǎn)：在本次設(shè)計(jì)過程中，為了方便選擇電氣設(shè)備及校驗(yàn)，選取的短路點(diǎn)為110kv，35kv及10kv母線。首先計(jì)算電路的參數(shù)：選取， 等值電路如下： 圖42 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖對于三相變壓器： 則：計(jì)算后等值電路如下：圖43 系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)化簡圖 110kV側(cè)母線短路計(jì)算網(wǎng)絡(luò)為：圖44 110kV側(cè)短路的等值電路圖△/Y 變換： 圖45 110kV側(cè)短路的等值電路圖Y/△變換：圖46 110kV側(cè)短路的等值電路圖則有：圖47 110kV側(cè)短路的等值電路查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，，換算成有名值為： 35kV側(cè)母線短路計(jì)算圖48 35kV側(cè)短路的等值電路圖49 35kV側(cè)短路的等值電路圖Y/△變換：圖410 35kV側(cè)短路的等值電路圖 圖411 35kV側(cè)短路的等值電路圖查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為： 10kV側(cè)母線短路計(jì)算圖412 10kV側(cè)短路的等值電路圖圖413 10kV側(cè)短路的等值電路圖Y/△變換：圖414 10kV側(cè)短路的等值電路圖圖415 10kV側(cè)短路的等值電路圖。查計(jì)算曲線數(shù)字表可得：，換算成有名值為：第5章 電氣設(shè)備的選擇 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇是電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備