【文章內(nèi)容簡介】 所用變壓器，為互備方式運行，其接線方式為單母分段接線方式。 其接線方式的特點： 1）雙母帶旁母，并設(shè)專用的旁路斷路器，其經(jīng)濟性相對來是提高了，但是保證了各段出線斷路器檢修和事故不致影響供電的情況下，而且也不會破雙母運行 的特性，繼電保護(hù)也比較容易配合，相對來可靠性即提高了。 2） 10KV 為了保證所用電可以從不同段兩出線取得電源，同時一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。 以上三種方案相比較，方案三的可靠性略高于方案一，其經(jīng)濟性略低于方案二，操作靈活性居于方案一、三之中，根據(jù)原始資料，方案三滿足要求，而且根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，只有方案三更適合于本次設(shè)計切身利益，故選擇方案三。 第三章 短路電流計算 第一節(jié) 概述 共 48 頁 第 13 頁 在電力系的電氣設(shè)備，在其運行中 都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行。 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路 較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。 第二節(jié) 短路計算的目的及假設(shè) 一、短路電流計算是變電所電氣設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。 其計算目的是： 1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一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算。 2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計算。 3）在設(shè) 計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 5）按接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。 二、短路電流計算的一般規(guī)定 1）驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后 5～ 10 年）。確定短路電流計算時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在 電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的導(dǎo)步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。 4）導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。 三、短路計算基本假設(shè) 1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 2）所有電源的電動勢相位角相同； 3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； 4）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 共 48 頁 第 14 頁 5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略 去不計，及不計負(fù)荷的影響； 6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。 四、基準(zhǔn)值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計算，為了計算方便選取如下基準(zhǔn)值： 基準(zhǔn)容量： Sj = 100MVA 基準(zhǔn)電壓： Vg（ KV） 115 230 基準(zhǔn)電流 Ij（ KA） 五、短路電流計算的步驟 1）計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下； 2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖； 3）選擇短路點； 4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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。 標(biāo)幺值： I d* = 1X*di 有名值： Idi = Id*I j 5）計算短路容量，短路電流沖擊值 短路容量： S = 3 VjI? 短路電流沖擊值： Icj = ? 6）列出短路電流計算結(jié)果 具體短路電流計算具體見計算說明書。 第四章 電氣設(shè)備的選擇 第一節(jié) 概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝 共 48 頁 第 15 頁 置達(dá)到安全、經(jīng)濟的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 電氣設(shè)備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、安全可靠、運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需要。 電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。 一、一般原則 1）應(yīng)滿足正常運行、檢修 、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要； 2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟合理； 4）選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種； 5）擴建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號一致； 6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 二、技術(shù)條件 按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣 1）電壓： 所選電器和電纜允許最高工作電壓 Vymax 不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運行電壓 Vgmax 即 Vymax≥ Vgmax 一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在 220KV 及以下時為 ，而實際 電網(wǎng)運行的 Vgmax 一般不超過 。 2）電流 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度 Q 0 下，導(dǎo)體和電器的長期允許電流 Iy 應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 Igmax 即 Iy≥ Igmax 由于變壓器在電壓降低 5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的 Igmax = （ Ie 為電器額定電流）。 3）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 當(dāng)周圍環(huán)境溫度 Q 和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度 Q 0 不等時，其長期允許電流 Iy Q 可按下式修正 Iy Q = Iy θ yθθ yθ。 = Kiy 基中 K — 修正系數(shù) Q y— 導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度 我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度 Q。 = 40℃，裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為 +25℃。 按短路情況校驗 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗，一般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。 1）短路熱穩(wěn)定校驗 共 48 頁 第 16 頁 Q d≤ Q r 滿足熱穩(wěn)定條件為 Ir2tdz≤ Ir2t Q 0L — 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) Q r — 短路時導(dǎo)體和電器允許的熱效應(yīng) Ir — t 秒內(nèi)允許通過的短時熱電流 驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間： tdz = tb+toL tb — 斷電保護(hù)動作時間 110KV 以下導(dǎo)體和電纜一般采用主保護(hù)時間 110KV 以上導(dǎo)體電器和充油電纜采用后備保護(hù)動作時間 toL — 相應(yīng)斷路器的全開斷時間 2）短路的動穩(wěn)定校驗 滿足動穩(wěn)定條件為： ich≤ idf Ich≤ Idf Ich — 短路沖擊直流峰值 （ KA） Ich — 短路沖擊電流有效值 （ KA） Idf、 Idf — 電器允許的極限通過電流峰值及有效值（ KA） 第二節(jié) 斷路器的選擇 變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運行時，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在某所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運行方式的任務(wù)，故障時，斷路器通常繼電保護(hù)的配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、 SF6 斷路 器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故 35～ 220KV 一般采用 SF6 斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于 10KV 電壓等級， 10KV 采用真空斷路器。 按開斷電流選擇 高壓斷路器的額定開斷電流 Iekd應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間（ td）的短路電流的有效值 Ie(td) 即： Iekd≥ Iz（ KA） Iekd — 高壓斷路器額定開斷電流（ KA） Iz — 短路電流的有效值（ KA） 短路關(guān)合電流的選擇 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時即 有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞，且斷路器在關(guān)合短路電流時，不可避免地接通后又自動跳閘，此時要求能切斷短路電流，為了保證斷路器在關(guān)合短路 共 48 頁 第 17 頁 時的安全，斷路器額定關(guān)合電流 ieg 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。 即： ieg≥ icj 或 idw≥ icj ieg — 斷路器額定關(guān)合電流 idw — 額定動穩(wěn)定電流 icj — 短路沖擊電流 關(guān)于開合時間的選擇 對于 110KV 及以上的電網(wǎng)，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障時，分閘時間不宜大于 ，用于電氣制動回路的斷路器，其合閘時 間大于 ~ 。 其選擇具體過程見計算說明書 第三節(jié) 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)，配制在主接線上時，保證了線路及設(shè)備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時，必須遵倒閘操作順序。 送電： 首先合上母線隔離開關(guān)（ M6） 其次合上線路側(cè)隔離開關(guān)（ X6）最后合上斷路器，停電則與上述相反。 隔離開關(guān)的配置： 1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離； 2）中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng) 通過隔離開關(guān)接地； 3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設(shè) 1— 2 組接地刀閘或接地器。 63KV 及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)； 4）按在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)； 5）當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如費用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。 第四節(jié) 高壓熔斷器的選擇 熔斷器是最簡單的保護(hù)電器，它 用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。屋內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護(hù)電力電容器配電線路和配電變壓器，也可常用于保護(hù)電壓互感器。 按額定電壓選擇 共 48 頁 第 18 頁 對一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)額定電壓。另外對于充填石英砂有限流作用的熔斷器，只能用于等于其額定電壓電網(wǎng)中。 按額定電流選擇 （ 1）熔管額定電流選擇：為了保證熔斷器殼不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流 Ierg 應(yīng)大于熔化的額定電流 Iert 即： Ierg≥ Iert （ 2）熔體額定電流選擇：為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護(hù)范圍以外 的短路可按下式選擇 即： Iert = kIgmax 用于保護(hù)電力電容的高壓熔斷器熔體： 即： Iert = kIec k— 可靠系數(shù) (一臺電力電容時 k =~，一組電力電容器時 k =~)。 Iec— 電力電容器回路的額定電流。 熔斷器開斷電流校驗： Iekd≥ Icj（或 Iz?） 對于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及斷流量來選擇。 選擇的高壓斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器校驗項目 項 目 額定電壓 額定電流 開斷電流 關(guān)合電流 熱 穩(wěn) 定 動穩(wěn)定 高壓熔斷器 Ve≥ Vew Ie≥ Imax Iekd≥ Iij — — — 高壓斷路器 Ve≥ Vew Ie≥ Ig m ax Iekd≥ Ig igh≥ icj igh≥ I8 tdzt idw≥ icj 隔離開關(guān) — — 第五節(jié) 互感器的選擇 1. 互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運行和故障