【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 臺(tái)主變?yōu)橐?。?）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專(zhuān)用變電所，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝三臺(tái)的可能性。（3）對(duì)規(guī)劃只裝兩臺(tái)主變的變電所，其主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的 12 級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換主變。由以上分析知應(yīng)選擇兩臺(tái)主變。 變壓器型式的選擇 相數(shù)的選擇由相應(yīng)規(guī)程規(guī)定，若站址地勢(shì)開(kāi)闊，交通運(yùn)輸方便，也不是由于容量過(guò)大而無(wú)法解決制造問(wèn)題宜采用三相變壓器，結(jié)合以上分析，此變電所應(yīng)采用三相變壓器。 繞組數(shù)和繞組連接方式的選擇參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》和相應(yīng)的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電所中，如果通過(guò)主變各繞組的功率達(dá)到該變壓器容量的 15％以上，或在低壓側(cè)雖沒(méi)有負(fù)荷，但是在變電所的實(shí)際情況，由主變?nèi)萘窟x擇部分的計(jì)算數(shù)據(jù)，明顯滿(mǎn)足上述情況。故該市郊變電所主變選擇三繞組變壓器。參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》和相應(yīng)規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有 Y 和△型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個(gè)繞組是△型的，我國(guó) 110kV 及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中型點(diǎn)，所以都需要選擇 的連接方式。而 6010kV 側(cè)采用△型的連接方式。故該市郊變電所主變應(yīng)采用的繞組連接方式為： 。 主變阻抗和調(diào)壓方式的選擇參考《電力系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》和相應(yīng)規(guī)程中指出：變壓器各側(cè)阻抗值的選擇必須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定，潮流方向，無(wú)功分配，繼電保護(hù)，短路電流，系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并列運(yùn)行等的方面進(jìn)行綜合考慮，并應(yīng)以對(duì)工程起決定性作用的因素來(lái)確定。變壓器的阻抗選擇實(shí)際上是指三個(gè)繞組在變壓器鐵心中纏繞的位置，由此變壓器可以分為升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)兩種類(lèi)型。調(diào)壓方式是指采用有載（帶負(fù)荷）調(diào)壓還是手動(dòng)（不帶負(fù)荷）調(diào)壓方式。規(guī)程規(guī)定：在能滿(mǎn)足電壓正常波動(dòng)情況下可以采用手動(dòng)調(diào)壓方式（手動(dòng)調(diào)壓方式的變壓器便宜、維修方便） 。近年來(lái)隨著對(duì)電壓質(zhì)量的要求的提高和有載調(diào)壓變壓器的質(zhì)量的提高，作為城郊變電站，一般也都用有載調(diào)壓方式。綜合以上分析本設(shè)計(jì)中此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(hào)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)等。按一般情況，220kV 變電站宜選用自然風(fēng)冷式。 全絕緣、半絕緣、繞組材料等問(wèn)題的解決在 110kV 及以上的中型點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時(shí)的短路電流，有一部分變壓器的中性點(diǎn)采用不接地的方式，因而需要考慮中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)問(wèn)題。220kV，110kV 側(cè)采用分級(jí)絕緣的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，并且選用與中性點(diǎn)絕緣等級(jí)相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)。10kV 側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點(diǎn)都采用全絕緣。由計(jì)算結(jié)果及以上所述得知應(yīng)選擇容量為 63000kVA 的 SFPSL63000/220 型變壓器。表 SFPSL63000/220 變壓器的技術(shù)參數(shù)額定電壓（kV） 損耗（kW）短路型號(hào)額定容量(kVA) 高壓 中壓 低壓 空載高中 高低 中低SFPSL63000/220 63000 220 110 10 94 短路電壓（%）高中 高低 中低空載電流(%） 3 主接線設(shè)計(jì) 接線設(shè)計(jì)原則電氣主接線的設(shè)計(jì)是變電站設(shè)計(jì)的主體，是電力系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)及變電站運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性要求密切相關(guān)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電站電氣設(shè)備選擇，配電裝置的布置，會(huì)有直接的影響。因此，主接線必須結(jié)合電力系統(tǒng)、變電站具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理他們之間的關(guān)系，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的比較，合理選擇主接線方式。變電站電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)綜合的概念，不能單獨(dú)的強(qiáng)調(diào)其中的某一特性，也不能忽略其中的某一特性。但根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用的不同，對(duì)變電站電氣主接線的性能要求也有不同的側(cè)重。例如系統(tǒng)中的超高壓、大容量樞紐變電站，因停電會(huì)對(duì)系統(tǒng)和用戶(hù)造成重大損失，故對(duì)其可靠性要求就特別高；系統(tǒng)中的中小容量中間變電站或終端變電站，因停電對(duì)系統(tǒng)和用戶(hù)造成的損失較小，這類(lèi)變電站的數(shù)量特別大，故對(duì)其主接線的經(jīng)濟(jì)性就要特別重視。 主接線的設(shè)計(jì)原則（1）考慮變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 （2）考慮遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)模。 （3）考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回路數(shù)多少對(duì)主接線的影響。（4）考慮主變壓器臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響。 （5）考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響。 主接線的基本要求 （1）可靠性 （2）靈活性 （3）經(jīng)濟(jì)性考慮以符合設(shè)計(jì)要求，國(guó)家政策，技術(shù)規(guī)定為準(zhǔn)。結(jié)合實(shí)際，保證供電在可靠調(diào)度靈活等滿(mǎn)足前提條件下來(lái)節(jié)省投資。 方案的擬定各接線形式的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍 單母線接線 （1）優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于礦建和采用成套配電裝置。（2）缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一組件或故障及檢修均需使整個(gè)配電裝置停電。（3）適用范圍：一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變壓器的情況。本次設(shè)計(jì)使用兩臺(tái)主變壓器，并且 10kV 側(cè)要求供電的可靠性高，所以不能采用單母線接線。 單母線分段接線 這種接線除具有單母線接線的簡(jiǎn)單、清晰，采用設(shè)備少、操作方便、擴(kuò)建容易等優(yōu)點(diǎn)外，增加分段斷路器后，提高了可靠性。因此，這種接線的應(yīng)用范圍也比單母線接線廣。其缺點(diǎn)是當(dāng)分段斷路器故障時(shí)，整個(gè)配電裝置會(huì)全停；母線和母線隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，該段母線上連接的組件都要在檢修期間停電。（1）優(yōu)點(diǎn)：①用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。②當(dāng)一段母線上發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶(hù)停電。（2）缺點(diǎn)：①當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段回路的母線都要在檢修期內(nèi)停電。②出線雙回時(shí)，常使架空線交叉跨越。③擴(kuò)建時(shí)需要向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。（3）適用范圍：6~10kV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上，110~220kV 配電裝置出線回路數(shù)為 3~4 回。本次設(shè)計(jì) 10kV 側(cè)配電裝置雖有特殊重要的 I、II 類(lèi)用戶(hù)化學(xué)工業(yè)、醫(yī)院等，不允許停電檢修斷路器。但由于設(shè)備制造水平的提高，高質(zhì)量的斷路器不斷涌現(xiàn)。因此，斷路器本身需要檢修的幾率不斷減小，而每次檢修時(shí)間又非常短，故可使用単母分段接線方式。此外，110kV 和 220kV 側(cè)也考慮采用単母分段接線方式。 雙母線接線 （1）優(yōu)點(diǎn)：①供電可靠②調(diào)度靈活③擴(kuò)建方便④便于試驗(yàn)。 （2）缺點(diǎn)：①增加一組母線和使每回路要增加一組母線隔離開(kāi)關(guān)②當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。 （3）適用范圍：①6~10kV 配電裝置。當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí)。②110~220kV 配電裝置。出線回路數(shù)為 5 回及以上時(shí)，或當(dāng) 110~220kV 配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位且出線回路數(shù)為 4 回及以上時(shí)。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的原始資料，220kV 側(cè)出線回路數(shù)及其配電裝置的重要性都不滿(mǎn)足裝設(shè)雙母接線的條件。110kV 側(cè)可以適當(dāng)考慮。 橋形接線 橋形接線分內(nèi)橋式或外橋式，前者，橋連斷路器設(shè)置在變壓器側(cè)，而后者，橋連斷路器則在線路側(cè)。（1）內(nèi)橋形接線 優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，四個(gè)回路只需三臺(tái)斷路器。缺點(diǎn)：①變壓器的投入和切除較復(fù)雜。②橋連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行。③出線斷路器檢修時(shí)，線路需較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)。適用范圍：較小容量的發(fā)電廠，變電站且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長(zhǎng)，故障率較高的情況。本次設(shè)計(jì)中，220kV 側(cè)滿(mǎn)足這個(gè)要求，且較經(jīng)濟(jì)?？煽紤]選用。（2）外橋形接線 外橋接線是連接橋斷路器在線路斷路器的外側(cè) 優(yōu)點(diǎn)：同內(nèi)橋形接線。缺點(diǎn)：①線路的投入和切除較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)斷路器暫時(shí)停運(yùn)。②橋連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行。③變壓器側(cè)斷路器檢修時(shí)，變壓器需較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)。 適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠或變電站，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較少的情況。此外，線路有穿越功率時(shí)，也宜采用外橋接線。 雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)組件可完全分別接到不同的母線上，對(duì)大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問(wèn)題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在 11 回及以下時(shí)，母線不分段。 可選方案的確定 綜合比較后，本次設(shè)計(jì)中擬定了三種主接線方式：方案一：220kV 采用雙母線接線、110kV、10kV 側(cè)均采用單母分段接線，如圖 ；圖 主接線方案一方案二：220kV 和 110kV 側(cè)采用雙母線接線、10kV 側(cè)采用單母分段接線，如圖；圖 主接線方案二方案三：220kV 側(cè)和 10kV 側(cè)采用雙母線接線，110kV 側(cè)采用內(nèi)橋接線，如圖 。圖 主接線方案三 最佳方案的確定方案一與方案二比較，在于方案二 110kV 側(cè)采用了雙母線接線形式，而方案一則采用了單母分段接線形式，方案二比方案一多用了一根母線和四個(gè)隔離開(kāi)關(guān)，更可靠；方案三與方案二比較，在于方案二 110kV 側(cè)采用了采用了雙母接線形而方案三則采用了內(nèi)橋接線形式，由于 110kV 側(cè)出線較少，且是供給另一終端變電站的，采用雙母線、內(nèi)橋接線方式均可滿(mǎn)足可靠性要求，但采用雙母線接線方式操作復(fù)雜，成本高、易誤操作，所以二者相比，方案三更佳。綜上所述，方案三為本次設(shè)計(jì)的最佳電氣主接線形式。4 短路電流計(jì)算 等值電抗計(jì)算由任務(wù)書(shū)和主接線圖畫(huà)出系統(tǒng)圖如圖 ：圖 變電所系統(tǒng)圖根據(jù)系統(tǒng)圖可畫(huà)出等值電抗圖如圖 ：圖 等值電抗圖各組件等值電抗的計(jì)算如下：選取基準(zhǔn)容量： MVASB10?基準(zhǔn)電壓： avU線路電抗： kmX/4.?發(fā)電機(jī) G1電抗： ( )1 ?????NBPCOS?因?yàn)榘l(fā)電機(jī)電抗相等：X 1 = X3 = X5 = X7與 G1 相連的變壓器電抗： ( ).%2eBdSU由于與 G1G2G3G4相連的變壓器電抗相等：X 2 = X4 = X6 = X8線路電抗其中線路長(zhǎng)度 L 如上圖 11 所示： ( ) ?????B . ?????B與 GG 6相連變壓器電抗： .48.%15eBdSX由于兩變壓器電抗相等：X 15 = X16 發(fā)電機(jī) GG 6電抗： .17 ?????NBPCO?發(fā)電機(jī) GG 6電抗相等：X 17 = X18線路電抗： ?????BUSL由短路電壓百分比計(jì)算出所選變壓器各繞組電抗： ( )??%%)32()31()21(1 ???kkkX40)1()()(2 ??7.)2()32()31(3 ???kkkU注：由于變壓器中壓側(cè)繞阻電抗 X2%為負(fù)值，因此其電抗其為零。電抗值如圖 所示。 220kV 側(cè)短路系統(tǒng)并列，k1 點(diǎn)短路時(shí)的短路電流：k1 點(diǎn)短路等值電抗圖如下：圖 k1 點(diǎn)短路等值電抗圖對(duì)圖 進(jìn) 行變換其變換后如圖 ： ????????????? ??N 654...圖 變換后等值電抗電抗圖注：圖 中 G1G2G3G4分別是合并后為 G7電源和系統(tǒng)電源。因?yàn)?X33的電抗與短路點(diǎn)的 轉(zhuǎn)移電抗無(wú)關(guān)所以可以省去。將轉(zhuǎn)移電抗化為各電源點(diǎn)到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗：電源點(diǎn) G1G2G3G4的到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗是：電源點(diǎn) G5G6的到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗是：系統(tǒng) S 點(diǎn)的到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗是：⑴電源 G1G2G3G4供給短路點(diǎn)的短路電流是：由計(jì)算電抗查曲線得到 0s 短路電流 ????XX ??????COSPXdNca 35. ?????SdNca kACOSUPIavNd ??????*?I ????XX??由計(jì)算電抗查曲線得到 短路電流 .*.由計(jì)算電抗查曲線得到 4s 短路電流 .2*4??⑵電源 G5G6供給短路點(diǎn)的短路電流是： ( )kCOSUPIavNd . ????由計(jì)算電抗查曲線得到 0s 短路電流 .??由計(jì)算電抗查曲線得到 短路電流 7.*.由計(jì)算電抗查曲線得到 4s 短路電流 *4??⑶電源 S9供給短路點(diǎn)的短路電流是： ( )USIavd ??由計(jì)算電抗查曲線得到 0s 短路電流 ??由計(jì)算電抗查曲線得到 短路電流 .*.由計(jì)算電抗查曲線得到 4s 短路電流 .*4?I**??總的三相短路電流是： ..??kI 861. ?沖擊電流： kIish 3258.?? 110kV 側(cè)短路計(jì)算k2 點(diǎn)短路時(shí)的短路電流計(jì)算方法：k2 點(diǎn)短路等值電抗圖如下：圖 k2 點(diǎn)短路等值電抗圖對(duì)圖 的電抗進(jìn)行合并如圖 圖 電抗合并圖對(duì) X25 X27 X26進(jìn)行 變換（同 220kV 側(cè)變換）后如圖 圖 變換后圖對(duì)圖 進(jìn)行星網(wǎng)變換如圖 。圖 星網(wǎng)變換圖 ( ) ??????????TTXXX 35634358 TT 35634369 ??????????TTXXX將轉(zhuǎn)移電抗化各電源點(diǎn)到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗：電源 G 1G2G3G4點(diǎn)的到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗是：電