【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 5 頁(yè) 共 49 頁(yè) 第 2章 電氣主接線(xiàn)方案確定 主接線(xiàn)代表了變電所高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響電力生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性、靈活性，同時(shí)對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)等諸多方面都有決定性的關(guān)系 。因此，主接線(xiàn)設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的充分論證比較，綜合的考慮各個(gè)方面的因素影響，最終得到實(shí)際工程確認(rèn)的最佳方案。 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)原則 電氣主接線(xiàn)又稱(chēng)為電氣一次接線(xiàn)，它是將電氣設(shè)備已規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單向接線(xiàn)圖。它直接影響電力生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性、靈活性，同時(shí)對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式等諸多方面都有決定性的關(guān)系。 電氣主接線(xiàn)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)數(shù)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證 供電可靠，調(diào)度靈活，滿(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件的設(shè)計(jì)先進(jìn)性和可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。結(jié)合主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本原則，所設(shè)計(jì)的主接線(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足供電可靠性、靈活、經(jīng)濟(jì)、留有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。在進(jìn)行論證分析時(shí)更應(yīng)辯證地統(tǒng)一供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，方能做到先進(jìn)性和可行性 [2]。 確定主接線(xiàn)方案 原始資料分析 本設(shè)計(jì)變電站為降壓變電站，有三個(gè)電壓等級(jí)，即 110/35/10KV。 （ 1） 110KV 側(cè)兩條電源進(jìn)線(xiàn)，四條 出線(xiàn)，每回線(xiàn)路按 20MVA 計(jì)算。 （ 2） 35KV 側(cè)有一條聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，七回出線(xiàn)，備用一回，總計(jì)負(fù)荷 60MVA，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 4500 小時(shí)。 （ 3） 10KV 側(cè)，出線(xiàn) 10 回，最大負(fù)荷 28MVA，最小負(fù)荷 18 MVA。 基于安全性考慮，均采用雙回路工作方式。 雙回路工作方式：兩條雙回路互為備用，平時(shí)均處于帶點(diǎn)狀態(tài)，一旦一條回路發(fā)生供電故障，另一條回路自動(dòng)投入，從而保證不間斷供電。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1103510KV變電所設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 49 頁(yè) 各類(lèi)接線(xiàn)的選用原則 主接線(xiàn)的基本形式：主接線(xiàn)的基本形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，概括地分為兩大 類(lèi)。 (1)有匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式。 （ 2）無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式。 發(fā)電廠和變電所電氣主接線(xiàn)的基本環(huán)節(jié)是電源 (發(fā)電機(jī)或變壓器 )、母線(xiàn)和出現(xiàn)（饋線(xiàn)）。各個(gè)發(fā)電廠或變電所的出線(xiàn)回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線(xiàn)所傳輸?shù)墓β室膊灰粯印Ｔ谶M(jìn)出線(xiàn)較多時(shí)（一般超過(guò) 4 回），為便于電能的匯集和分配，采用母線(xiàn)作為中間環(huán)節(jié)母線(xiàn)起著匯總電能和分配電能的作用，可使接線(xiàn)簡(jiǎn)裝清晰、運(yùn)行方便、有利于安裝和擴(kuò)建。但有母線(xiàn)后，配電裝置占地面積增加，使用路斷器等設(shè)備增多。無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)使用開(kāi)關(guān)電氣少，占地面積小，但只適于出線(xiàn)回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電 廠或變電所 [3]。 結(jié)合原始資料所提供的數(shù)據(jù)，將各電壓等級(jí)適用的主接線(xiàn)方式列出： 110KV 只有四回出線(xiàn)，且作為降壓變電所， 110KV 側(cè)無(wú)交換潮流，四回線(xiàn)路都可向變電所供電，亦可三回向變電所供電，另一回作為備用電源。所以，從可靠性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)定，110KV 側(cè)適用的接線(xiàn)方式為內(nèi)橋接線(xiàn)和單母分段兩種。 35KV 側(cè)，出線(xiàn)回路有八回，所以，可選用單母分段和單母分段帶旁路兩種。 10KV 側(cè)，出線(xiàn)回路有十回，所以，可選用單母分段和單母分段帶旁路兩種。 這樣，擬定兩種主接線(xiàn)方案： 方案Ⅰ： 110KV 采用內(nèi)橋接線(xiàn)， 35KV 采 用單母分段帶旁路接線(xiàn)， 10KV 采用單母分段接線(xiàn)。 圖 21 方案Ⅰ主接線(xiàn)圖 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1103510KV變電所設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 49 頁(yè) 方案Ⅱ： 110KV 采用單母分段接線(xiàn)， 35KV 采用單母分段接線(xiàn)， 10KV 采用單母分段接線(xiàn)。 圖 22 方案Ⅱ主接線(xiàn)圖 擬定方案中設(shè)計(jì)方案比較 （ 1）主接線(xiàn)方案的可靠性比較 110KV 側(cè)： 方案Ⅰ：采用內(nèi)橋接線(xiàn)，當(dāng)一條線(xiàn)路故障或切除、投入時(shí)，不影響變壓器運(yùn)行，不中斷供電，并且操作簡(jiǎn)單；橋連斷路器停運(yùn)時(shí)，兩回路將解列運(yùn)行，亦不中斷供電。且接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，全部失電的可能性小，但變壓器二次配電線(xiàn)及倒閘操作復(fù)雜，易出 錯(cuò)。 方案Ⅱ：采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，任一臺(tái)變壓器或母線(xiàn)、線(xiàn)路故障或停運(yùn)時(shí)，不影響其它回路的運(yùn)行；分段斷路器停運(yùn)時(shí)，兩段母線(xiàn)需解列運(yùn)行，全部失電的可能稍小一些，不易誤操作。 35KA 側(cè) ： 方案Ⅰ：?jiǎn)文妇€(xiàn)分段兼旁路接線(xiàn)，檢修任一臺(tái)斷路器時(shí)，都可用旁路斷路器代替；當(dāng)任一母線(xiàn)故障檢修時(shí)，旁路斷路器可代替該母線(xiàn)，使該母線(xiàn)的出線(xiàn)不致停運(yùn)。 方案Ⅱ：?jiǎn)文妇€(xiàn)分段接線(xiàn)，檢修任一臺(tái)斷路器時(shí)，該回路需停運(yùn)，分段開(kāi)關(guān)停運(yùn)時(shí)，兩段母線(xiàn)需解列運(yùn)行，當(dāng)一段母線(xiàn)發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線(xiàn)不至失電，另一段母線(xiàn)上其他線(xiàn) 路需停運(yùn)。 10KV 側(cè) ： 由于兩方案接線(xiàn)方式一樣，故不做比較。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1103510KV變電所設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 49 頁(yè) （ 2）主接線(xiàn)方案的靈活性比較 110KV 側(cè) ： 方案Ⅰ：操作時(shí)，主變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，擴(kuò)建方便。線(xiàn)路的投入和切除比較方便。 方案Ⅱ：調(diào)度操作時(shí)可以靈活地投入和切除線(xiàn)路及變壓器，而且便于擴(kuò)建。 35KV 側(cè) ： 方案Ⅰ：運(yùn)行方式較復(fù)雜，調(diào)度操作復(fù)雜，但可以靈活地投入和切除變壓器和線(xiàn)路，能滿(mǎn)足在事故運(yùn)行方式、檢修方式及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求，較易于擴(kuò)建。 方案Ⅱ：運(yùn)行方式簡(jiǎn)便，調(diào)度操作簡(jiǎn)單靈活，易于擴(kuò)建，但當(dāng)斷路器檢修時(shí)線(xiàn)路要停運(yùn) ，影響供電 [4]。 10KV 側(cè) ： 兩方案相同。 （ 3）主接線(xiàn)方案的經(jīng)濟(jì)型比較 將兩方案主要設(shè)備比較列表如表 21： 表 21主接線(xiàn)方案經(jīng)濟(jì)性比較 主變壓器（臺(tái)） 110KV斷路器（臺(tái)） 110KV隔離開(kāi)關(guān)（組） 35KV斷路器（臺(tái)） 35KV隔離開(kāi)關(guān)（組） 10KV設(shè)備 Ⅰ 2 3 8 13 35 相同 Ⅱ 2 5 10 12 33 相同 從表中可以看出，方案Ⅰ比方案Ⅱ綜合投資少一些。 （ 4）主接線(xiàn)方案的確定 對(duì)方案Ⅰ、方案Ⅱ的綜合比較列表，對(duì)應(yīng)比較它們的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性，從中選擇一個(gè)最終方 案 表 22 方案對(duì)比表 方案Ⅰ 方案Ⅱ 可靠性 簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少 35KV母線(xiàn)檢修時(shí)，旁路母線(xiàn)可簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備多 35KV母線(xiàn)故障或檢修時(shí)，將導(dǎo)致該母項(xiàng) 目 方 案 方 案 項(xiàng) 目 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1103510KV變電所設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 49 頁(yè) 代替工作，不致使重要用戶(hù)停電；任一斷路器檢修時(shí)，均不需停電 任一主變或 110KV線(xiàn)路停運(yùn)時(shí)，均不影響其他回路停運(yùn) 全部停電的概率很小 操作相對(duì)簡(jiǎn)單，誤操作的幾率不大 線(xiàn)上所帶出線(xiàn)全停 任一主變或 110KV線(xiàn)路停運(yùn)時(shí)，均不影響其他回路停運(yùn) 各電壓等級(jí)有可能出現(xiàn)全部停電的概率不大 操作簡(jiǎn)便，誤操作的幾率小 靈活性 運(yùn)行方式較簡(jiǎn)單，操作稍復(fù)雜 便于擴(kuò)建和發(fā)展 運(yùn)行方式簡(jiǎn)單，調(diào)度靈活 便于擴(kuò)建和發(fā)展 經(jīng)濟(jì)性 高壓斷路器少，投資相對(duì)少 占地面積較小 設(shè)備投資比方案Ⅰ相對(duì)多 占地面積較大 通過(guò)以上比較，可靠性上方案Ⅰ優(yōu)于方案Ⅱ，靈活性方面方案Ⅰ比方案Ⅱ稍差一些，經(jīng)濟(jì)性上方案Ⅰ比方案Ⅱ好。 該變電所為降壓變電所， 110KV 母線(xiàn)無(wú)穿越功率，選用內(nèi)橋要優(yōu)于單母分段接線(xiàn)?，F(xiàn)在 35KV 及 10KV 全為 SF6 斷路器，停電檢修的幾率極小。在 35KV 側(cè)重要負(fù)荷所占比重較大，為使重要負(fù)荷在母線(xiàn)或斷路器檢修時(shí)不 致停電，采用單母分段帶旁路接線(xiàn)方式。在 10KV側(cè)采用成套開(kāi)關(guān)柜，主變壓器 10KV 側(cè)經(jīng)矩形鋁母線(xiàn)引入開(kāi)關(guān)柜。 經(jīng)綜合分析，決定選方案Ⅰ最終方案，即 110KV 系統(tǒng)采用內(nèi)橋接線(xiàn)、 35KV 系統(tǒng)采用單母分段帶旁路接線(xiàn)、 10KV 系統(tǒng)采用單母分段接線(xiàn)。 第 3 章 短路電流計(jì)算 短路是電力系統(tǒng)中最常見(jiàn)和最嚴(yán)重的一種故障。所謂短路是指電力系統(tǒng)正常情況以北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1103510KV變電所設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 49 頁(yè) 外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。引起短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。 短路計(jì)算的目的 電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，由于系統(tǒng)的總阻抗大為減小，因此伴 隨短路所產(chǎn)生的基本現(xiàn)象是電流劇烈增加，短路電流為正常工作電流的幾十倍甚至幾百倍，在大容量電力系統(tǒng)中發(fā)生短路時(shí)，短路電流可高達(dá)幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安。在電流急劇增加的同時(shí)，系統(tǒng)中的電壓降大幅度下降，例如發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的電壓將降到零。 由于短路所引起的后果是破壞性的，因此，在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 短路電流計(jì)算的目的主要有以下幾方面： ，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。 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，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，用以校驗(yàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備的熱穩(wěn)定、計(jì)算短路電流沖擊值、用校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定。， ，需要按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線(xiàn)的相間和相對(duì)地的安全距離。 ，需以各相短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。 [5]。 短路計(jì)算的一般規(guī)定 1. 合理假設(shè)： (1)電力系統(tǒng)中所用電源都在額定負(fù) 荷下運(yùn)行。 (2)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)正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行。 (6)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)的電弧電阻北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1103510KV變電所設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 49 頁(yè) 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。 ：計(jì)算短路電流是所用的接線(xiàn)方式應(yīng)是可能發(fā)生最大短路 電流的正常接線(xiàn)方式（即最大運(yùn)行方式），而不能用僅在切換過(guò)程中的能并列的接線(xiàn)方式。 ：一般按三相短路計(jì)算。若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況進(jìn)行校驗(yàn) [6]。 具體短路計(jì)算 系統(tǒng)可視為一無(wú)窮大系統(tǒng)，有充足的有功和無(wú)功功率。根據(jù)系統(tǒng)接線(xiàn)圖，繪制短路等效電路。 XL K1 110KV X1 X1 X2 35KV X3 X2 X3 K2 10KV K3 圖 31 短路等效圖 解 ： SB=100MVA， 基準(zhǔn)電壓 UB1=115KV， UB2=37KV， UB3=。則