【文章內(nèi)容簡介】 采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置的 TQ 化肥廠 110kV 降壓變電所設(shè)計 9 6kV 側(cè)主接線設(shè)計6～10kV 系統(tǒng)中，出線在 6 回或以上時一般使用單母線分段接線形式，當用戶要求不能停電時可裝設(shè)旁路母線。故選用手車式單母線分段接線與單母線分段帶旁母接線兩種方案進行比較決定。 圖 手車式單母線分段接線 圖 單母線分段帶旁母 幾種方案的比較及最終接線表 ：根據(jù)以上幾點要求對主接線的初設(shè)方案進行比較，結(jié)果如下：方案一：為“單母線分段接線” 方案二：為“內(nèi)橋接線”110kV比單母線接線多投入一個斷路器和兩個隔離開關(guān)，不僅便于檢修母線而減少母線故障影響范圍，對于重要用戶可從不同段引兩個回路，而使重要用戶有兩個電源供電，當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電，可提高供電可靠性和靈活性。優(yōu)點：接線簡單、清晰，使用開關(guān)量相對較少。線路正常投切或故障切除時不影響其他回路運行，具有一定的可靠性和靈活性。缺點：不適用于主變經(jīng)常投切的情況，主變投切需要短時停電。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 方案一：為“手車式單母線分段接線” 方案二：為“單母線分段帶旁母接線”6kV同上所述，而且由于采用手車式開關(guān)柜，供電可靠性進一步提高，檢修非常方便，只需要一個備用的手車式斷路器即可。優(yōu)點：具有單母線分段的全部優(yōu)點，并在檢修斷路器時不至于中斷對用戶供電。供電可靠性高。缺點：占地面地大，刀閘多，投資較多。110kV 側(cè)只有兩條進線，穿越功率并不是很大，且進線線路較長，故障率較高，考慮供電可靠性及經(jīng)濟性，故采用內(nèi)橋接線。6kV 側(cè)方案一比較經(jīng)濟，而且現(xiàn)在多采用手車式開關(guān)柜，可靠性也較高，可以滿足要求，故采用手車式單母線分段接線。采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置的 TQ 化肥廠 110kV 降壓變電所設(shè)計 11 4 短路電流計算 畫等值電路圖: 圖 圖 鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 短路電流按短路最嚴重情況計算。當選擇最大運行方式時，短路電流是最大的。上圖為短路等值電路及其化簡過程，其中 K1，K2 為高壓側(cè)與低壓側(cè)三相短路時短路電流最大的點，由于低壓側(cè)分列運行發(fā)生三相短路時短路電流沒有 K2點的嚴重，固不予考慮。下面開始計算各回路電抗（取基準功率 Sd = 100MVA Ud=Uav）根據(jù)任務(wù)書中的數(shù)據(jù)及所選變壓器的參數(shù)有：圖 中： （）?SX （） （） ???dULx同理有 ?XX（） （）%*76 ???NdsTSuX此計算過程中略去了各元件的電阻、輸電線路的電容和變壓器的勵磁支路。等值電路的化簡如圖 、圖 所示，其中： () . )(76. ???????XXX （）????450./109281 ?X等值容量為 MVASmax2ax1???? 計算短路電流采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置的 TQ 化肥廠 110kV 降壓變電所設(shè)計 13 短路電流的計算方法有：同一變換法和個別變換法。本次計算用同一變換法，將電源合并成，求等值電抗。在合并過程中，需要注意：1)此電源對短路點的短路電流的變化規(guī)律是否相同或相近；2)距短路點的電氣距離。說明：1)距短路點電氣距離相差很大的電源，即使是同類型電源不能合并；2)直接接于短路點的發(fā)電機（或發(fā)電廠）應(yīng)單獨處理；3)無限大容量電源不能合并，必須單獨計算。(4)等值電源的容量等于提供短路電流的所有電源的額定容量之和。對于短路點 K1：等值電抗為 () *??XK計算電抗：發(fā)電機的縱軸次暫態(tài)電抗和歸算到發(fā)電機額定容量的外接電抗標幺值之和。計算電抗為 () .*1????dKjsSxX對于短路點 K2：等值電抗為 () *2???XK計算電抗為 (.) .*22 ???dKjsSxX本變電所 110kV 側(cè)后備保護時間取為 4s，6kV 側(cè)后備保護時間取為 2s。對于短路點 KK2，由于電源對其的計算電抗 Xjs ，近似認為短路電流周期分量的幅值已不隨時間變化，則有：110kV 側(cè)： () *4*2 ???jsKssXII () AUSII avjsKs???6kV 側(cè)： .7 *2* ??jsKI鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 () AUSXII avjsKs???? 短路電流計算結(jié)果匯總表 ：短路電流計算結(jié)果：短路點(A)I(A)2tkI（A）tkI（A）shi110kV 母線 6kV 母線（并列） ?采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置的 TQ 化肥廠 110kV 降壓變電所設(shè)計 15 5 配電裝置的配置及主要電氣設(shè)備的選擇 配電裝置的配置發(fā)電廠和變電站主接線中，所裝開關(guān)電器、載留導(dǎo)體以及保護和測量電器等設(shè)備，按一定要求建設(shè)而成的電工建筑物，稱為配電裝置。它的作用是接受電能和分配電能，發(fā)生故障時通過自動或手動操作，迅速切出故障部分，恢復(fù)正常運行。可以說，配電裝置是具體實現(xiàn)電氣主接線功能的重要裝置。 屋內(nèi)外配電裝置的最小安全凈距 1)最小安全凈距的含義是：在此距離下，無論是處于最高工作電壓之下，還是處于內(nèi)外過電壓之下，空氣間隙均不致被擊穿。 2)敞露在空氣中的屋內(nèi)和外配電裝置的各種間距中，最基本是：A1 值：帶電部分對接地之間的空間最小安全凈距。A2 值：不同相帶電部分之間的空間最小安全凈距。3)B、C 、D 、E 等值均系在 A1 值基礎(chǔ)上再考慮一些其他實際因素得出的。 屋內(nèi)外配電裝置間隔的概念 1）間隔：配電裝置通常由數(shù)個不同的間隔組成，所謂間隔是指一個具有特定功能的完整的電氣回路，包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、高壓熔斷器、電壓互感器、避雷器等中不同數(shù)量的電器設(shè)備。一般由架構(gòu)（屋外配電裝置）或隔板（或墻體）來分界，使不同電氣回路互相隔離，故稱為間隔。2）間隔的類型：根據(jù)其功能，間隔可分為進線（發(fā)電機、變壓器引出線回路）間隔、出線間隔、旁路間隔、母聯(lián)間隔、分段間隔、電壓互感器和避雷器間隔等。對成套式配電裝置，如果采用的是高壓開關(guān)柜，則每個開關(guān)柜為一個間隔。3）列：各間隔依次排列起來即為列，屋外配電裝置的布置通常按斷路器的列數(shù)分為單列布置、雙列布置和三列布置。采用高壓開關(guān)柜的屋內(nèi)配電裝置則按開關(guān)柜布置的列數(shù)分為單列布置和雙列布置。 配電裝置的要求1）配電裝置的設(shè)計和建設(shè)，應(yīng)認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策和有關(guān)規(guī)程的要求，特別注意應(yīng)節(jié)約用地，爭取不占或少占良田。2）保證運行安全和工作可靠。設(shè)備要注意合理選型，布置應(yīng)力求整齊、清晰。3）便于檢修、操作和巡視。4）便于擴建和安裝。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 5）在保證上述條件下，應(yīng)節(jié)約材料，減少投資。 配電裝置的分類及使用范圍配電裝置按電氣設(shè)備裝置的地點，可分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置；按組裝的方式，可分為在現(xiàn)場組裝而成的裝配式配電裝置，以及在制造廠將開關(guān)電器等按接線要求組裝成套后運至現(xiàn)場安裝用的成套配電裝置。屋內(nèi)配電裝置是將電氣設(shè)備安裝在屋內(nèi)，它的特點是占地面積小，運行維護和操作條件較好，電氣設(shè)備受污穢和氣候條件影響較??；但需建造房屋，投資較大。屋外配電裝置是將電氣設(shè)備裝置在屋外，它的特點是土建工程量小，投資小，建造工程短，易擴建，但占地面積大，運行維護條件較差，易受污穢和氣候條件影響。在發(fā)電廠和變電所中，一般 35kV 及以下的配電裝置采用屋內(nèi)配電裝置，110kV 及以上的配電裝置多采用屋外配電裝置。但 110kV 及以上的配電裝置，在嚴重污穢地區(qū)，如海邊和化工廠區(qū)或大城市中心，當技術(shù)經(jīng)濟合理時，也可采用屋內(nèi)配電裝置。成套配電裝置一般布置在屋內(nèi)，特點是結(jié)構(gòu)精密，占地面積小，建設(shè)期短，運行可靠，維護方便，但耗用鋼材較多，造價較高。目前我國生產(chǎn)的 3—35kV 各種成套配電裝置，在發(fā)電機和變電站中已廣泛應(yīng)用。由以上各種方案比較得：在本設(shè)計中，6kV 采用屋內(nèi)配電裝置，手車式高壓開關(guān)柜。.由于本變電所為給 TQ 化肥廠供電，為避免化學(xué)腐蝕，則 110kV 采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置。 選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的一般原則電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所設(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置達到安全運行的重要條件，在進行設(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，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 選擇導(dǎo)體和電器的一般原則如下：1)應(yīng)力求技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理；2)應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；3)應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校核；4)應(yīng)與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致；5)選擇的導(dǎo)體品種不宜太多；6)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)主管單位鑒定采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置的 TQ 化肥廠 110kV 降壓變電所設(shè)計 17 合格。 設(shè)備的選擇和校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件（1）按正常工作條件選擇A)額定電壓：所選電氣設(shè)備和電纜的最高允許工作電壓，不得低于裝設(shè)回路的最高運行電壓 Ue≥U ew.B)額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流 IO，或載流導(dǎo)體的長期允許電流 Iy，不得低于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流 I gmax 。說明：計算回路的最大持續(xù)工作電流 I max 時，應(yīng)考慮回路在各種運行方式下的持續(xù)工作電流，選用最大者。最大持續(xù)工作電流的計算如下：110kV 側(cè)主變壓器進線 () AUSINg ???110kV 側(cè)出線 () )2(maxSINg ??穿6kV 主母線 () AUSINg ???6kV 母線分段回路 () 6kV 側(cè)主變引下線 (5.) . AUSINg ???110kV 側(cè)聯(lián)絡(luò)回路 (.6) )(axINg ??穿用戶線路：合成氨鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 )(%)1( AUPINg ??????尿素 )()1( ????輔助車間 )(%)( AUPINg ?????包裝 )()( ????生活區(qū) )(%)(cos3maxax AUPINg ?備用 )()(cos3maxaxINg ????（2）按短路狀態(tài)校驗：當短路電流通過被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，其熱效應(yīng)不應(yīng)超過允許值Qd≤Q y，Q d≤I 2t t，t=t pr+tab校驗裸導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定時，tpr 宜采用主保護動作時間，如主保護有死區(qū)時，則采用能對該死區(qū)起保護作用的后備保護動作時間；校驗電器的短路熱穩(wěn)定時，tpr宜采用后備保護動作時間。：ich≤i dw， Ich≤I dw用熔斷器保護的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，可不校驗熱穩(wěn)定；電纜不校驗動穩(wěn)定。（3）按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體采用半屋內(nèi) GIS 配電裝置的 TQ 化肥廠 110kV 降壓變電所設(shè)計 19 除配電裝置的匯流母線外，較長導(dǎo)體的截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，即： () maxJISg?接 近（4）按當?shù)丨h(huán)境條件校驗 () max00 galallal IKI????式中 K ——修正系數(shù)； —導(dǎo)體或電器長期發(fā)熱允許最高溫度；al? ——安裝地點周圍環(huán)境溫度； ——額定環(huán)境溫度。0*周圍環(huán)境溫度 的確定：裸導(dǎo)體 屋外：最熱月平均最高溫度；屋內(nèi)：最熱月平均最高溫度+5 度。電器 屋外： 年最高溫度； 屋內(nèi)：最熱月平均最高溫度+5 度。（5）電暈電壓校驗1)導(dǎo)體的電暈放電會產(chǎn)生電能損耗、噪聲、無線電干擾和金屬腐蝕等不良影響。2)為了防止發(fā)生全面電暈，要求 110kV 及以上裸導(dǎo)體的電暈臨界電壓 Ucr應(yīng)大于其最高工作電壓 Umax，即： 。maxrcU?說明：在海拔不超過 1000m 的地區(qū)：下列情況可不進行電暈電壓校驗：1)110kV 采用了不小于 LGJ70 型鋼芯鋁絞線和外徑不小于 φ20 型管形導(dǎo)體時；2))220kV 采用了不小于 LGJ300 型鋼芯鋁絞線和外徑不小于 φ30 型的管形導(dǎo)體時。 110kV 半屋內(nèi) GIS 配電裝置的選擇本變電所高壓側(cè)為 110kV，可以選擇 ZF7A126 型 SF6 全封閉組合電器（GIS） ，該電氣設(shè)備為全三相共箱式結(jié)構(gòu)，靈活的模塊化設(shè)計可以滿足各種主接線的布置，各功能單元間隔具有運輸方便、安裝調(diào)試周期短優(yōu)點，一般間隔寬度為 米。ZF7A126 型 GIS 配電裝置的斷路器配用電動彈簧機構(gòu)，隔離開關(guān)、接地開關(guān)、快速接地開關(guān)配用電動及電動彈簧機構(gòu)。 選型須注意事項1)該選型是按照雙母線、單母線、內(nèi)橋、線路變壓器組主接線常見的方式，鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 設(shè)計相應(yīng)的間隔布置及基礎(chǔ)要求。如果接線方式或布置結(jié)構(gòu)變動，基礎(chǔ)圖相應(yīng)變更。2)選型時請明確斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、快速接地開關(guān)配用機構(gòu)類型。3)選型時請明確戶內(nèi)、戶外產(chǎn)品，戶外產(chǎn)品在表面涂裝、防雨等