【文章內(nèi)容簡介】 容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對電力系統(tǒng)一般要求10kV及以下變電站采用一級有載調(diào)壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國110kV及以上電壓變壓器繞組都采用Y0連接；220kV采用Y０連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。故市郊工業(yè)變電所主變應(yīng)采用的繞組連接方式為： 調(diào)壓方式的確定常用的調(diào)壓方式手動調(diào)壓和有載調(diào)壓。手動調(diào)壓用于調(diào)整范圍177。2％以內(nèi)；有載調(diào)壓用于調(diào)整范圍可達30%，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴，常用于以下情況：（1）接于出力變化大的發(fā)電廠的主要變壓器。（2）接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作的特點聯(lián)絡(luò)變壓器。（3）發(fā)電機經(jīng)常在低功率因數(shù)下運行時。規(guī)程規(guī)定，在滿足電壓正常波動情況下可以采用手動調(diào)壓方式(手動調(diào)壓方式的變壓器便于維修)。對于200kv站以往設(shè)計由于任務(wù)書已經(jīng)給出系統(tǒng)能保證本站220kv母線的電壓波動在+50％之內(nèi)，所以可以采用手動調(diào)壓方式。綜合以上分析，本設(shè)計中該市郊工業(yè)變電站的主變宜采用有載調(diào)壓方式。 主變壓器的冷卻方式根據(jù)型號有：自然風(fēng)冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導(dǎo)向油循環(huán)等。按一般情況，220KV變電站宜選用自然風(fēng)冷式。 是否選用自耦變壓器選擇自耦變壓器有許多好處，但是自耦變適用于兩個電壓級中性點都直接接地的系統(tǒng)中，而本站220KV與110KV是中性點直接接地系統(tǒng)，且其多用于220KV及以上變電所，發(fā)電機升壓及聯(lián)絡(luò)變壓器。它經(jīng)小阻抗接地，短路電流大，造成設(shè)備選擇困難和對通信線路的危險干擾，且考慮到現(xiàn)場維護等問題，故不采用自耦變壓器。 變壓器各側(cè)電壓的選擇作為電源側(cè)，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，即保證在10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應(yīng)保證在額定值，所以，電源側(cè)的主變電壓按10%額定電壓選擇，而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇。所以，對于220KV的變電站，考慮到要選擇節(jié)能新型的，220KV側(cè)應(yīng)該選230KV,110KV側(cè)選115KV,。 全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決在110KV及以上的中性點直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時的短路電流，有一部分變壓器的中性點采用不接地的方式，因而需要考慮中性點絕緣的保護問題。110KV側(cè)采用分級絕緣的經(jīng)濟效益比較顯著，并且選用與中性點絕緣等級相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo。10KV側(cè)為中性點不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點都采用全絕緣。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的保證。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。根據(jù)原始資料，本站選用兩臺容量為120 MVA的變壓器作為主變壓器。數(shù)據(jù)，明顯滿足上述情況。故本市郊變電所主變壓器選擇三繞組變壓器。 查《電力系統(tǒng)設(shè)計手冊》，結(jié)合原始資料，選定變壓器的參數(shù)、型號如下：1）臺數(shù)：2臺2）容量：120 MVA3）型號：SFPSZ7120000/220（三相強迫油循環(huán)風(fēng)冷三繞組有載調(diào)壓變壓器）4）變比：220/121/11表31 主變壓器參數(shù)型號額定電壓(kV)短路電壓（%）損耗(kW)空載電流連接組高壓中壓低壓空載短路高中高低中低高中高低中低1．25YN,yn0,d11SFPSZ7120000/2202201212394所以選擇兩臺SFPSZ7120000/220 型變壓器為主變壓器。4 短路電流的計算 概述高壓短路電流計算一般只計及各元件（即發(fā)電機、變壓器、電抗器、線路等）的電抗，采用標(biāo)幺值計算。在為選擇電氣設(shè)備而進行的短路電流計算中，如果系統(tǒng)阻抗（即等值電源阻抗）不超過短路回路總阻抗的5%～10%，就可以不考慮系統(tǒng)阻抗，將系統(tǒng)作為“無限大”電力系統(tǒng)處理，按這種假設(shè)所求得的短路電流雖較實際值偏大一些，但不會引起顯著誤差以致影響所選電氣設(shè)備的型式。另外，由于按無限大電力系統(tǒng)計算得到的短路電流是電氣裝置所通過的最大短路電流，因此，在初步估算裝置通過的最大短路電流或缺乏必需的系統(tǒng)參數(shù)時，都可認(rèn)為短路回路所接的電源容量是無限大電力系統(tǒng)。由于在本設(shè)計的原始資料中未提及220kV系統(tǒng)、110kV系統(tǒng)的電源容量和等值電源內(nèi)阻抗，因此，可近似將系統(tǒng)看作無限大電源系統(tǒng)。短路是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重的故障，它能破壞對用戶的正常供電和電氣設(shè)備正常工作，因此變電所電氣部分的設(shè)計和運行，都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障情況，本設(shè)計以三相（對稱）短路情況作為分析計算。 短路的危害電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，電壓嚴(yán)重下降，可能破壞各電廠并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，使整個系統(tǒng)被解列成為幾個異步運行的部分，這時某些發(fā)電廠可能過負(fù)荷，因而使頻率下降，供電頻率下降導(dǎo)致包括鍋爐給水的水泵電動機在內(nèi)的所有異步電動機轉(zhuǎn)速下降，鍋爐打不進水，發(fā)電廠出力也進一步下降，直至無法運行。短路時電壓下降的越大持續(xù)時間越長，破壞整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可能性越大。 短路計算的基本假設(shè)計算短路電流的目的是為了在電器裝置的設(shè)計中用來選擇電氣設(shè)備、選擇限制短路電流的方式、設(shè)計繼電保護裝置和分析電力系統(tǒng)的故障等，選擇電氣設(shè)備時，一般只需近似計算該設(shè)備的最大可能三相短路電流值，設(shè)計繼電保護和分析電力系統(tǒng)故障時，必須計算各種短路情況下系統(tǒng)各支路中的電流和各點的電壓?？紤]到現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實際情況，要進行極準(zhǔn)確的短路計算是非常復(fù)雜的，同時對解決大部分實際問題，并不需要十分精確的計算結(jié)果，為了使計算簡化，多采用近似計算方法。這種方法是建立在一系列假定的基礎(chǔ)上的，并且使計算結(jié)果稍微偏大一點，一般誤差為1015%，計算短路電流的基本假設(shè)如下：認(rèn)為在短路過程中，所有發(fā)電機的轉(zhuǎn)速相同，電勢相位相同，即發(fā)電機無搖擺現(xiàn)象；不考慮磁系統(tǒng)的飽和，因此可以認(rèn)為短路回路各元件的感抗為常數(shù)，這將使短路電流的計算分析大大簡化，并可應(yīng)用重疊原理；變壓器的勵磁電流略去不計；所有元件的電容略去不計；認(rèn)為三相系統(tǒng)是對稱的；元件的電阻一般忽略不計，以簡化計算，對電壓為1 kV以上的高壓裝置，這種假設(shè)是合理的，因為這些裝置中，各元件的電阻比它們的電抗小的多，對短路電流周期分量的計算影響小，只有當(dāng)回路中電阻很大時才考慮，例如很長的架空線路和電纜線路，一般當(dāng)短路回路中總電阻大于總電抗的三分之一時，在計算周期分量時才考慮電阻，在計算短路電流周期分量時，為了確定衰減時間常數(shù)要考慮個元件的電阻，計算電壓為1 kV一下低壓裝置總的短路時因為元件的電阻較大，除了考慮電抗之外，還必須計算電阻。 短路電流的計算程序在進行短路電流計算時，應(yīng)該根據(jù)計算要求收集有關(guān)資料，如電力系統(tǒng)接線圖，運行方式和各元件的技術(shù)參數(shù)等，首先做出計算電路圖，再做出針對各短路點的等值電路圖，然后利用網(wǎng)絡(luò)簡化規(guī)則，化簡等值電路，求出短路總電抗，最后根據(jù)總電抗即可求出短路電流值，下面分別討論計算電路圖，等值電路圖以及短路總電抗的決定。1) 計算電路圖計算短路電流用的計算電路圖是一種簡化了的單線圖，圖中只需要畫出與計算短路電流有關(guān)的元件以及它們之間的連接，并在各元件旁注明它們的參數(shù),為了計算方便,圖中按順序編號，計算電路圖中各元件的接線方式，應(yīng)根據(jù)電氣裝置的運行方式和計算短路電流的目的決定。短路時，同步補償機和同步電機也向短路點共給短路電流，在計算電路圖中應(yīng)把它看作附加的電源，在距離較遠(yuǎn)和同步電動機的總功率在1000 kVA以下時，對短路電流影響較小，可不予考慮，計算電路圖中可能有幾個用變壓器聯(lián)系起來的電壓等級，在使用計算中，為了計算方便,各電壓級均用與之相應(yīng)的平均額定電壓代替，并注明在計算電路圖中母線上，平均額定電壓見表51。表41 平均額定電壓額定電壓（kV）50033022011060351513106平均電壓（kV）52534623011563372) 等值電路圖由于短路電流是對各短路點分別進行計算的，所以等值電路圖必須按照指定的各短路點參照計算電路圖分別做出，等值電路中各元件用它的等值電抗標(biāo)么值表示，并注明元件的順序編號，橫線下表示電抗標(biāo)么值。在畫某一短路點的等值電路圖時，只需表示該點短路時短路電流所通過的元件的電抗。3) 短路回路總電抗的計算先求出各元件的電抗，再算出該元件的平均額定電壓的標(biāo)么值，根據(jù)所求得的各元件電抗標(biāo)么值便可做出等值電路圖，利用網(wǎng)絡(luò)化簡規(guī)則求出總電抗的標(biāo)么值。 短路計算說明因為短路計算主要用于設(shè)備的選擇及校驗，因此選擇三相對稱短路作為分析計算，短路點為圖中的KKK3。以下分別進行討論分析。 電路各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計算主變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計算如下：取，則 初步等效電路圖1) 計算電路圖見下頁圖41：圖41 短路點設(shè)定計算各元件的參數(shù)標(biāo)么值，（選取Sb=100 MVA，Ub=Uav）由原始材料已知可得220 kV側(cè)線路電抗：2) 等值電路圖為：圖42 短路點設(shè)定等效電路圖 K1點短路分析等值電路圖如下頁圖43：圖43 短路點K1等效電路圖可求出短路回路總的電抗標(biāo)么值：短路容量：短路沖擊電流：短路電流最大有效值： K2點短路分析K2點短路時等值電路圖如圖44：圖44 短路點K2圖示因此，可求出短路回路總的電抗標(biāo)么值：短路容量：短路沖擊電流：短路電流最大有效值：經(jīng)化簡可得：圖45 短路點K2等效電路圖圖46 短路點K3圖示 K3點短路時可化簡為：圖47 短路點K3等效圖因此，可求出短路回路總的電抗標(biāo)么值：短路容量：短路沖擊電流：短路電流最大有效值： 短路計算成果表()表42 短路電流計算成果表短路點基準(zhǔn)電壓(kV)基準(zhǔn)電流(kA)短路沖擊電流(kA)短路電流(kA)短路容量(MVA)短路電流最大有效值(kA)公式K1230K2115K35 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇 總則 一般規(guī)定導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計，同樣必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全可靠，運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲性６龋詽M足電力系統(tǒng)安全運行的需要，對導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計規(guī)定簡述如下：1) 一般原則：應(yīng)滿足正常運行、檢修、故障情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件檢驗；如是改造工程，應(yīng)與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致，盡量使新老電器型號一致；選擇導(dǎo)線時應(yīng)盡量減少品種；選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管部門鑒定合格。2) 有關(guān)的幾項規(guī)定：導(dǎo)體和電器應(yīng)按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條件校核電器的基本使用條件：在正常運行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進行計算；驗算導(dǎo)體和電器用的短路電流，按下列情況進行計算：①除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計；②在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響；③在變電所中，應(yīng)考慮如果安有同步調(diào)相機時，應(yīng)將其視作附加電源，短路電流的計算方法與發(fā)電機相同。驗算導(dǎo)體和110 kV以下電纜短路熱穩(wěn)定時，所用的計算時間，一般用主保護的動作時間加相應(yīng)在的斷路器全分閘時間，如主保護有死區(qū)時，則采用能對該處死區(qū)起作用的后備保護動作時間，并采用相應(yīng)處的短路電流值。電器和110 kV及以上充油電纜和短路電流計算時，一般須用后備保護動作時間加相應(yīng)的斷路器全分閘時間。導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流，可按三相短路驗算，若發(fā)生在出口兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)，自耦變壓器等回路中的單相，兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況驗算。環(huán)境條件：選擇導(dǎo)體和電路時，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢、海拔、覆冰等環(huán)境條件超出一般電器的基本使用條件時，應(yīng)通過經(jīng)濟技術(shù)比較分別采取下列措施：①向制造部門提出補充要求，訂制符合該環(huán)境條件的產(chǎn)品；②在設(shè)計或運行中采取相應(yīng)的防護措施，如采用屋內(nèi)配電裝置、水沖洗、減震器等。 按額定電壓選擇的要求要求設(shè)備的額定電壓不低于設(shè)備安裝地點的電網(wǎng)的額定電壓，由于線路供電端額定電壓比受電端額定電壓高105%，因此設(shè)備必須能夠長期承受這個電壓值，電器能夠長期承受的最高電壓稱為最高工作電壓，對220 kV及以下設(shè)備其最高工作電壓額定電壓高15%，330及500 kV設(shè)備的最高工作電壓比額定工作電壓高10%，由此可知，只要設(shè)備的額定電壓不小于該處電網(wǎng)的額定電壓，其最高工作電壓不小于該處電網(wǎng)的額定電壓，其最高工作電壓一定能滿足電網(wǎng)首端電壓要求。 按額定電流選擇的要求設(shè)備的額定電流不小于流過設(shè)備的最大長期負(fù)荷電流，當(dāng)周圍介質(zhì)的溫度不等于規(guī)定值時，設(shè)備的允許電流應(yīng)進行修正。 短路熱穩(wěn)定校驗的要求導(dǎo)體的最高短時溫度不大于短時允許最高溫度，對于電器來說，是短路電流熱脈沖不大于電器允許的熱脈沖t，是t秒鐘的熱穩(wěn)定電流。和t值可由電器的銘牌或手冊中查出。 校驗動穩(wěn)定校驗的要求對導(dǎo)體(母線)來說，其中通過三相短路沖擊電流時產(chǎn)生的應(yīng)力不小大于材料的允許應(yīng)力，對于電器來說，是通過它的三相短路沖擊電流不大于它的最大允許動穩(wěn)定電流。正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，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)省