【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 n臺(tái)變壓器I時(shí)段的高壓、中壓、低壓所承擔(dān)的總負(fù)荷（KVA）；ti—對(duì)應(yīng)I時(shí)段的時(shí)間數(shù)（h）；K—無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，即多發(fā)或多供1Kkvar無(wú)功功率，在電力系統(tǒng)中所引起的有功功率損耗（KW）增加的值。~,。M—時(shí)段總段數(shù)(即階梯數(shù))。(2)本所變壓器各側(cè)所承擔(dān)負(fù)荷如表示。表22 負(fù)荷表（KVA）m=2負(fù)荷段時(shí)間220KV110KV35KVi=14380h150, 000100, 00050, 000i=24380h90, 00060, 00030, 000i:負(fù)荷持續(xù)時(shí)段；i=1表示最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間；i=2表示最小負(fù)荷持續(xù)時(shí)間。m：時(shí)段總段數(shù)m=2；(1)短路有功損耗計(jì)算：式中：ΔPK(12)、ΔPK(13)、ΔPK(23)—分別為每臺(tái)變壓器高—中壓間、高—低壓間、中—低壓間的額定短路損耗（KW）。(2)單臺(tái)變壓器高、中、低繞組短路無(wú)功損耗計(jì)算： 式中：UK（12）%、UK（13）%、UK（23）%—每臺(tái)變壓器百分值（%）表示的高壓—中壓，高壓—低壓，中壓—低壓繞組的短路電壓。單臺(tái)變壓器空載無(wú)功損耗： 式中：I0%—百分值（%）表示的空載電流；UK1%、UK2%、UK3%—百分值（%）表示的高壓、中壓、低壓繞組的短路電壓；(3)普通三繞組變壓器損耗表表22 普通三繞組變壓器損耗表ΔP—KW；ΔQ—Kvar.ΔP0ΔQ0ΔPK1ΔQK1ΔPK2ΔQK2ΔPK3ΔQK3738130450254電能損耗：△A={[]}+{[]}電能損耗費(fèi)：aΔA=104≈887(萬(wàn)元)：三繞組自耦變壓器第三繞組的容量SN總小于變壓器的額定容量SN，制造廠(chǎng)提供的短路損耗ΔPˊK(13)、ΔPˊK(23)和短路電壓百分值UˊK(13)%、UˊK(23)%應(yīng)進(jìn)行計(jì)算：ΔPK(13)=ΔPˊK(13) =KWΔPK(23)=ΔPˊK(23)=KWUK(13)%=UˊK(13)% =KWUK(23)%=UˊK(23)% =KW(1)單臺(tái)變壓器三側(cè)短路有功損耗：(2)單臺(tái)變壓器三側(cè)短路無(wú)功損耗計(jì)算單臺(tái)變壓器空載無(wú)功損耗：(3)自耦變壓器損耗表表23 自耦變壓器損耗表△P—K；△Q—Kvar?！鱌0△Q0△Pk1△Qk1△Pk2△Qk2△Pk3△Qk35409666115220538電能損耗：△A={2(+540)+[(+9666)(150000/90000)2 +(1152)(100000/90000)2+(+20538) (50000/90000)2]}4380+{2(+540)+[(+9666)(90000/90000)2+(1152)(60000/90000)2 +(+20538)(30000/90000)2]}4380 =+ =104(KWh)電能損耗費(fèi)：a△A=104≈694(萬(wàn)元)。在幾個(gè)主接線(xiàn)方案中，O和U均為最小方案，應(yīng)優(yōu)先選用，若某方案的O大而U小，或反之，則反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，比較的方法有兩種：。是以設(shè)備，材料和人工等的經(jīng)濟(jì)價(jià)值固定不變作為前提，認(rèn)為經(jīng)濟(jì)價(jià)值與時(shí)間無(wú)關(guān)。常采用的為抵償年限法。假設(shè)第一方案的綜合投資大，而年運(yùn)行費(fèi)小，而第二方案投資小而年運(yùn)行費(fèi)用大，則通過(guò)公式：T=（O1O2）/(U2U1),若T5年時(shí)，則采用第一方案。因第一方案多投資的費(fèi)用，可在T年內(nèi)由節(jié)約的年運(yùn)行費(fèi)予以補(bǔ)償；若T5年，說(shuō)明方案一在5年內(nèi)節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)，不足以將多用的投資償還，則應(yīng)選擇初投資小的第二方案為宜，以達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益。這種方法計(jì)算較簡(jiǎn)單，不考慮投資時(shí)間對(duì)經(jīng)濟(jì)效果的影響，對(duì)于兩方案均采用一次性投資，并且裝機(jī)程序相同，主體設(shè)備投入情況相近，僅在兩個(gè)主接線(xiàn)方案中，選擇其一較為適宜。動(dòng)態(tài)比較法是基于貨幣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是隨時(shí)間而經(jīng)常改變的現(xiàn)實(shí)，設(shè)備材料和人工費(fèi)用都在隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的供求關(guān)系而變化，及隨時(shí)間不同而異，一般發(fā)電廠(chǎng)建設(shè)工期較長(zhǎng)，各種費(fèi)用的支付時(shí)間不同，發(fā)揮的效益亦不同，所以，應(yīng)案復(fù)利的計(jì)算原則進(jìn)行方案比較，即將兩個(gè)方案處于同等可比的基礎(chǔ)上比較其經(jīng)濟(jì)效益，電力工業(yè)推薦最小年費(fèi)用法進(jìn)行動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)比較。以年費(fèi)用AC為最小來(lái)確定最佳方案，其計(jì)算公式為:AC=O(為秒年月秒最小) （23）AC—年費(fèi)用（平均分布在m+1到m+n期間的n年內(nèi)）；O—折算到第M年的總投資；U—折算年的運(yùn)行費(fèi)。（表24）單位：萬(wàn)元表24普通三繞組變壓器和自耦三繞組變壓器的方案的綜合投資和年運(yùn)行費(fèi)計(jì)算結(jié)果表方案綜合造價(jià)維修費(fèi)電能損耗費(fèi)年運(yùn)行費(fèi)普通三繞組變壓器140014017741914三繞組自耦變壓器 100010013881488注：， 本所方案的評(píng)定： 主接線(xiàn)方案比較表：表25 主接線(xiàn)方案比較表方案項(xiàng)目?jī)膳_(tái)三繞組變壓器方案兩臺(tái)自耦變壓器方案可靠性靈活性好差經(jīng)濟(jì)性差（綜合投資費(fèi)年運(yùn)行費(fèi)均大）好（綜合投資費(fèi)年運(yùn)行費(fèi)均?。? 本所最佳主接線(xiàn)的選定：通過(guò)上面的定性分析幾方案經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算，在技術(shù)上（可靠性、靈活性）普通三繞組變壓器合理；在經(jīng)濟(jì)上則三繞組自耦變壓器合理。鑒于為大型地區(qū)樞紐變電所應(yīng)以可靠性和靈活性為主，所以經(jīng)綜合分析，決定選普通三繞組為設(shè)計(jì)最終方案。 雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)中電氣設(shè)備的配置 (1)主接線(xiàn)為雙母線(xiàn)，故有兩組母線(xiàn)； (2)旁路為專(zhuān)用，有一組旁路母線(xiàn)。(1)各級(jí)電壓的配電裝置中，變壓器、出線(xiàn)與母線(xiàn)之間都按主接線(xiàn)要求裝設(shè)斷路器。(2)雙母線(xiàn)，母線(xiàn)間通過(guò)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器連接。(3)本變電所各級(jí)配電裝置均為帶有專(zhuān)用旁路斷路器的雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)接線(xiàn)，故旁路母線(xiàn)與主母線(xiàn)之間裝設(shè)專(zhuān)用旁路斷路器。 (1)主接線(xiàn)一般在斷路器兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)隔離電源。 (2)因是單斷路器雙母線(xiàn)接線(xiàn)，每回路（進(jìn)、出線(xiàn)）都是經(jīng)一臺(tái)斷路器兩組隔離開(kāi)關(guān)分別與兩組母線(xiàn)連接。 (3)接在母線(xiàn)上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開(kāi)關(guān)。(4)中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器，均應(yīng)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接地。(5)接在變壓器高低側(cè)引線(xiàn)或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。(1)為保證電器和母線(xiàn)的檢修安全，35KV及以上每段母線(xiàn)根據(jù)長(zhǎng)短宜裝設(shè)1~2組接地刀閘，兩組接地刀閘的距離應(yīng)盡量保持適中，母線(xiàn)的接地刀閘裝設(shè)在母線(xiàn)電壓互感器的隔離開(kāi)關(guān)上或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)上。 (2)110KV及以上的配電裝置的斷路器的兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)和線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)的線(xiàn)路側(cè)宜配置接地刀閘。 (3)110KV及以上主變壓器進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)的主變壓器側(cè)宜裝設(shè)一組接地刀閘。 (4)旁路母線(xiàn)一般裝設(shè)一組接地刀閘，設(shè)在旁路回路隔離開(kāi)關(guān)的旁路母線(xiàn)側(cè)。 (5)220KV因采用分相中型（硬母線(xiàn)）配電裝置，不能直接在斷路器兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)和線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)的線(xiàn)路側(cè)裝設(shè)接地刀閘，需另行配置。（TV）(1)TV的數(shù)量和配置與主接線(xiàn)方式有關(guān)，并應(yīng)滿(mǎn)足測(cè)量、保護(hù)同期和自動(dòng)裝置的要求，并保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓，在同期點(diǎn)的兩側(cè)都能取到電壓。(2)6KV及以上電壓等級(jí)每組主母線(xiàn)的三相上應(yīng)裝設(shè)一組三繞組電壓互感器（Y/Y/△），旁路母線(xiàn)上是否裝設(shè)，應(yīng)視各回路出線(xiàn)外側(cè)裝設(shè)電壓互感器的情況和需要確定。(3)當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線(xiàn)路側(cè)有無(wú)電壓時(shí)，出線(xiàn)側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（TA）(1)凡裝有斷路器的回路均應(yīng)配置TA，其數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足測(cè)量?jī)x表、保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求。(2)在未裝設(shè)斷路器的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)TA，變壓器的中性點(diǎn)，變壓器的出口。(1)配電裝置的每組母線(xiàn)上，應(yīng)裝設(shè)避雷器。(2)旁路母線(xiàn)上是否裝設(shè)避雷器，應(yīng)視在旁路母線(xiàn)投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)的設(shè)備的電氣距離是否滿(mǎn)足要求而定。(3)主變壓器到避雷器的電氣距離超出允許值時(shí)應(yīng)在主變壓器的附近增設(shè)一組避雷器。(4)三繞組變壓器低壓側(cè)（△）的一相上宜裝設(shè)一臺(tái)避雷器（承擔(dān)靜電感應(yīng)分量），靜電感應(yīng)分量是由電容分量產(chǎn)生。有資料分析一只避雷器不能解決靜電分量，宜裝一組。(5)下列情況的變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)避雷器，直接接地系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣且裝有隔離開(kāi)關(guān)（也可用放電間隙）。1)選擇避雷器保護(hù)變壓器中性點(diǎn)。2)對(duì)于同步性能較差的斷路器或故障時(shí)形成弧光的不接地系統(tǒng)，不接地變壓器中性點(diǎn)地可選用間隙進(jìn)行保護(hù)。3)避雷器、棒間隙聯(lián)合保護(hù)，采用該保護(hù)時(shí)，由避雷器承擔(dān)大氣過(guò)電壓保護(hù)，棒間隙承擔(dān)非同期開(kāi)斷過(guò)電壓保護(hù)。 應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)通訊對(duì)載波電話(huà)的規(guī)則要求配置。圖24 二臺(tái)普通三繞組變壓器圖25 二臺(tái)自耦變壓器第3章 變電所電氣主接線(xiàn)短路電流計(jì)算 概述 短路電流計(jì)算目的：在變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的主要有以下幾方面：(1)在選擇電氣主接線(xiàn)時(shí)，為了比較各種接線(xiàn)方案，或確定某一接線(xiàn)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)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全可靠的工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。例如：計(jì)算某一時(shí)刻的短路電流有效值，用以效驗(yàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷能力和確定電抗器的電抗值；計(jì)算短路后較長(zhǎng)時(shí)間短路電流有效值，用以效驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定；計(jì)算短路電流沖擊值，用以效驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。(3)在計(jì)算屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件效驗(yàn)導(dǎo)線(xiàn)的相間和相對(duì)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)的短路電流為依據(jù)。(5)接地裝置的設(shè)計(jì)，也需要短路電流。 短路電流的基本情況：在驗(yàn)算導(dǎo)體和電器時(shí)所用短路電流，其計(jì)算的基本情況，一般有以下規(guī)定：(1)電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；(2)所有同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)磁）；(3)短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；(4)所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；(5)應(yīng)考慮對(duì)短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時(shí)才予以考慮。 本次設(shè)計(jì)短路計(jì)算條件：(1)系統(tǒng)容量及其阻抗（歸算到本變電所相應(yīng)母線(xiàn)）及計(jì)算接線(xiàn)圖。（如圖31）圖31 系統(tǒng)容量及其阻抗及計(jì)算接線(xiàn)圖(2)短路類(lèi)型按三相短路計(jì)算(3)短路計(jì)算點(diǎn)選擇通過(guò)電器的短路電流的最大的哪些點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)，一般220KV、110KV、35KV每一等級(jí)的配電裝置的電器設(shè)備，例如斷路器和隔離開(kāi)關(guān)都選用同一型號(hào)，以便維護(hù)、檢修和備件。其中母聯(lián)斷路器的短路點(diǎn)，選在利用母聯(lián)斷路器向備用母線(xiàn)充電時(shí)，備用母線(xiàn)故障，此即母線(xiàn)短路，全部短路電流（220KV系統(tǒng)電源和110KV系統(tǒng)電源送來(lái)）流過(guò)母聯(lián)斷路器及備母。故選220KV、110KV、35kV母線(xiàn)上發(fā)生三相短路、作為短路計(jì)算點(diǎn)。(4)短路計(jì)算時(shí)間和所需的相應(yīng)短路電流：1)斷路器的開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間和相應(yīng)的短路電流：tbr（斷路器的開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間）= tbr（主保護(hù)時(shí)間）+ tin（斷路器固有分閘時(shí)間）當(dāng)斷路器的額定開(kāi)斷電流較系統(tǒng)短路電流大很多時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算也可用次暫態(tài)電流代替ttbr（Ipt一實(shí)際開(kāi)斷瞬間短路電流周期分量）2)校驗(yàn)電器熱穩(wěn)定用的短路計(jì)算時(shí)間tk和相應(yīng)的全分?jǐn)鄷r(shí)間：tk=tpr（繼保的后備保護(hù)時(shí)間）+tab（斷路器的全分?jǐn)鄷r(shí)間）tab=tin+ta（斷路器開(kāi)斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間，~~）因此，需提供的短路電流周期分量有I”、Itk/Itk3)校驗(yàn)電器和導(dǎo)體動(dòng)電動(dòng)力穩(wěn)定以及校驗(yàn)斷路器關(guān)合的斷路沖擊幅值ish，ish=”。 本次設(shè)計(jì)短路電流計(jì)算所采用的方法： 使用計(jì)算短路電流標(biāo)幺制方法和實(shí)際計(jì)算法。 計(jì)算短路電流的標(biāo)幺制方法 標(biāo)幺制標(biāo)幺制中各物理量都用標(biāo)幺值（相對(duì)值）來(lái)表示。標(biāo)幺制方法使短路電流運(yùn)算過(guò)程簡(jiǎn)單，數(shù)值簡(jiǎn)明，便于分析。 基準(zhǔn)值選取短路電流涉及的物理量基準(zhǔn)值有：基準(zhǔn)電壓UB（KV），基準(zhǔn)電流IB（KA），基準(zhǔn)視在功率SB（KVA）和基準(zhǔn)阻抗（Ω），它們之間滿(mǎn)足三相電路中兩個(gè)基本關(guān)系：UB=ZBIB SB=UBIB式中：UB為線(xiàn)電壓，SB為三相視在功率，IB為相電流，ZB為相阻抗。因此基準(zhǔn)值中可任選兩個(gè)，一般選基準(zhǔn)容量，SB=1000MVA；基準(zhǔn)電壓UB一般取各級(jí)平均電壓：母線(xiàn)的額定電壓（KV） 31220電網(wǎng)的平均額定電壓（KV） 311230 基準(zhǔn)值改變時(shí)標(biāo)幺值的換算： 電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備如：發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器的阻抗參數(shù)均是一其身額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值或百分值給出的，而在進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，必須取統(tǒng)一基準(zhǔn)值，因此要將原來(lái)的以本身額定值為基準(zhǔn)的阻抗標(biāo)幺值換算到統(tǒng)一的基準(zhǔn)值。 用標(biāo)幺制計(jì)算時(shí)，也就是在各元件的參數(shù)的有名值歸算到同一電壓等級(jí)后，在此基礎(chǔ)上選定統(tǒng)一的基準(zhǔn)值求各元件參數(shù)的標(biāo)幺值。 因此我們選定的變壓器變比為各級(jí)電壓的額定電壓平均值之比，因此，電源（如：110KV系統(tǒng)電源，220KV系統(tǒng)電源）變壓器的阻抗標(biāo)幺值就不需要按電壓歸算了。電源： XB*=XG*