【文章內(nèi)容簡介】 3 0 3 039。 4 9 1 2 . 4 3 0 . 5 4 9 4 2 . 9P P P k W? ? ? ? ? ? 3 0 3 0 3 039。 1 4 6 4 . 6 5 1 6 . 6 1 9 8 1 . 1 8Q Q Q k V a r? ? ? ? ? ? 223 0 3 0 3 0 5 3 2 5 .2S P Q kV A? ? ? 高壓側(cè)平均功率因數(shù)為 ： 3 2 5 9 5 0c o s 1 ???? SPp? 滿足要求。 一般此類系統(tǒng)采用 并聯(lián) 電容器進(jìn)行補(bǔ)償。即在 6kV 母線上 每相設(shè)計(jì) 3 個(gè) 型號(hào)為(額定容量為 100kVar)的并聯(lián)電容補(bǔ)償器。 8 3 變壓器選擇與 主接線方案的設(shè)計(jì) 選擇降壓變壓器 一般正常環(huán)境的變電所，可以選用油浸式變壓器，且應(yīng)優(yōu)先選用 S S11 等系列變壓器。在多塵或由腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場所，應(yīng)選用 S9M、 S11M。R 等系列全密封式變壓器。 多層或高 層建筑內(nèi)的變電所，宜選用 SC9 等系列環(huán)氧樹脂注干式變壓器或 SF6 充氣型變壓器。 根據(jù)本論文給出的條件我們可以選用油浸式變壓器 [2]。 35kV/6kV 變壓器的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)以上主變壓器。 ? 有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷 ? 季節(jié)性符合變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。 ? 集中符合較大，例如大于 1250kVA 時(shí) 本冶金廠最大視在功率達(dá)到 ，且屬于 2 級(jí)負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè) 2 臺(tái)變壓器。 由于本廠有 2 回 35kV 進(jìn)線，即有兩個(gè)進(jìn)線電源，根 據(jù)前面所選擇的主結(jié)線方案，如果采用 2 臺(tái)變壓器，則能滿足供電可靠性、靈活性的要求。如果裝設(shè) 1 臺(tái)變壓器，投資會(huì)節(jié)省一些，但一旦出現(xiàn) 1 臺(tái)主變故障，將會(huì)造成全廠失壓 從而造成 巨大 的 損失。為避免前述情況的出現(xiàn)，充分利用雙電源的作用，所以選擇安裝 2 臺(tái)主變。 對于 380kV 的系統(tǒng)中，我們可以從資料的圖中得出車間 1 里面有 2 個(gè)配電所，其他4 個(gè)車間都只有 1 個(gè)配電所，因此我們可以根據(jù)每個(gè)車間的符合來選擇變壓器來進(jìn)行降壓 [4]。 本廠的最大視在功率： 22 5 3 2 5 . 3M A XM A X M A X k V AQS P? ? ? 考慮到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、將來擴(kuò)建、可靠性等 因素，所以本方案選擇安裝 2 臺(tái)型號(hào)為S96300/35 的 主變壓器，即使其中一臺(tái)變壓器檢修另外一臺(tái)主變也可供全廠負(fù)荷。參數(shù)見下表 相應(yīng)部分 [4]： 9 表 35kV 20xx～ 12500kVA S9 系列雙繞組壓變壓器技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 容量 (kVA) 電壓組合 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào) 空載 電流 (%) 短路 阻抗 (%) 空載 損耗 (kW) 負(fù)載 損耗 (kW) 高壓 (kV) 高壓分接范圍 (%) 低壓 (kV) 20xx 35 177。2 Yd11 2500 3150 35 4000 5000 6300 11 8000 YNd11 10000 12500 表 S9 系列銅線配電變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 容量 (kVA) 電壓組合 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào) 空載 電流 (%) 短路 阻抗 (%) 空載 損耗 (W) 負(fù)載 損耗 (W) 高壓 (kV) 低壓 (kV) 400 10 6 Dyn11 3 4 870 4200 500 3 1030 4950 630 3 5 1300 4950 800 1400 7500 1000 1700 9200 6kV/380V 變壓器的選擇 通過上面負(fù)荷計(jì)算，我們可以得到 380V 那 5 個(gè)車間的最大視在功率： S30NO。 1=，可以選擇 2 個(gè) S9630/10(6)變壓器，分別裝進(jìn)車間 1 的 2 個(gè)配電房；S30NO。 2=，可以選擇 1 個(gè) S9800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 2 的配電房； S30NO。 10 3=，可以選擇 1 個(gè) S9800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 3 的配電房； S30NO。 4=，可以選擇 1 個(gè) S9800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 4 的配電房； S30NO。 5=，可以選擇 1個(gè) S9400/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 5 的配電房。參數(shù)見 上面 圖表 [1]： 工廠主接線方案的比較 工廠總降壓變電所高壓側(cè)主 接 線方式比較 從原始資料可知工廠的高壓側(cè)僅有 2 回 35kV 進(jìn)線，其中一回架空線路作為工作電源，另一回線路作為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，且線路長度較短，只有 8km。因此將可供選擇的方案有如下三種： 單母線分段。該接線方式的特點(diǎn)是結(jié)線簡單清晰、運(yùn)行操作方便、便于日后擴(kuò)建、可靠性相對較高，但配電裝置占地面積大，斷路器增多投資增大。根 據(jù)本廠的實(shí)際情況進(jìn)線僅有 2 回，其中一回為工作，另一回備用，擴(kuò)建可能性不大。故此沒有必要選擇單母線分段這種投資相對較大的接線方式； 內(nèi)橋。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相對較少，但可靠性不太高；適用于輸電線路較長，故障機(jī)率較高，而變壓器又不需經(jīng)常切換時(shí)采用。根據(jù)本廠特點(diǎn)輸電線路僅 8km，出現(xiàn)故障的機(jī)率相對較低，因此該接線方式不太合適。 外橋。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相對較少，但可靠性不太高；適用于較短的輸電線路，故障機(jī)率相對較低，而 變壓器又需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率流經(jīng)就較為適宜。而輸送本廠電能的輸電線路長度僅 8km，出現(xiàn)故障的機(jī)會(huì)較少，因此，該接線方式比較合適。 通過上述接線方式比較，選擇 C 即外橋的接線方式 [4]。 工廠總降壓變電所低壓側(cè)主 接 線方式比較 考慮到本廠低壓側(cè)的負(fù)荷較大和出線較多，以及便于日后饋線的增擴(kuò)，決定選擇有匯流母線的接線方式，具體方案論證如下： A、單母線。具有接線簡單清晰、設(shè)備少、投資相對小、運(yùn)行操作方便，易于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但可靠性和靈活性較差，故不采用； B、單母線隔離開關(guān)分段。具有單母線 的所有優(yōu)點(diǎn)，且可靠性和靈活性相對有所提 11 高，用隔離開關(guān)分段雖然節(jié)約投資，但隔離開關(guān) 不 能帶負(fù)荷 拉閘 ，對日后的運(yùn)行操作等帶來相當(dāng)多的不便，所以不采用； C、單母線用斷路器分段。具有單母線隔離開關(guān)分段接線的所有優(yōu)點(diǎn)，而且可帶負(fù)荷切合開關(guān)，便于日后的運(yùn)行操作，可靠性和靈活性較高。 經(jīng)綜合比較，選擇方案 C 作為工廠總降壓變電所低壓側(cè)主 接 線方式 [4]。 工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇 目前，此類降壓變電所的低壓側(cè)常用電壓等級(jí)一般為： 10kV 和 6kV 兩個(gè)，但考慮到本廠低壓側(cè)有 6kV 的負(fù)荷，如采用 10kV 的電壓 等級(jí)，還需進(jìn)行二次降壓，這樣會(huì)增加一套降壓設(shè)備，投資增大，不符合經(jīng)濟(jì)原則。所以，在本設(shè)計(jì)中選擇只用 6kV 的電壓等級(jí)，將 35kV 的電壓降為 6kV 等級(jí)的電壓使用即可。選擇這種變壓的供配電方式既可以節(jié)省投資，又能夠降低損耗。 而對于 380V 的 5 個(gè)車間，分別根據(jù)容量來選擇 6kV 的電壓降為 380kV 的變壓器。 總降壓變電所電氣主接線設(shè)計(jì) 總降壓變電所 35kV 側(cè)（高壓側(cè)）采用外橋接線方式， 2 臺(tái)主變，一臺(tái)運(yùn)行另一臺(tái)熱備用（定期切換，互為備用，不并列運(yùn)行）； 6kV 側(cè)（低壓側(cè)）由運(yùn)行的主變供電，采用單母（開關(guān)）分段的 接線方式，經(jīng)開關(guān)供 9 路 出 線負(fù)荷，其中 6 路通過變壓器將 6kV降到 380V。 根據(jù)上述對于變電所高壓側(cè)、低壓側(cè)主結(jié)線方式的比較討論 ；變壓器的選擇， 確定了總降壓變電所的主 接 線圖 主接線圖 。 高低壓配電柜選擇 本次設(shè)計(jì)的高低壓配電柜分別選擇為： 35kV 線路上的電壓互感器可選擇 JYN35,112。 35kV 線路上的電流互感器可選擇 JYN35,43。 35kV 主變壓器低壓側(cè)的 6kV 出線端電流互感器可選擇 JYN210。 6kV 變壓器低壓側(cè)的 380V 出線端電流互感器可選擇 PGL205 。 6kV 母線 上的電壓互感器可選擇 GG1A(F)54。 12 通過以上各步驟的設(shè)計(jì)，我們可以得出比較完整的變配電所主接線圖，我們可以通過 AUTOCAD20xx 繪制得出，圖在附錄 B 中 [7]。 圖 主接線圖 2PT 饋 饋 饋 饋 饋 饋 饋 饋 饋 線 線 線 線 線 線 線 線 線 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 主變 2 主變 1PT 6kVⅠ段母線 6kV Ⅱ段母線 1 線路 PT 2 線路 PT 35kV進(jìn)線 1 35kV進(jìn)線 2 13 4 短路電流計(jì)算 短路計(jì)算的意義 短路時(shí)電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)）發(fā) 生通路的情況。在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的基本計(jì)算，這些問題主要是： ? 選擇有足夠 動(dòng) 穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，例如斷路器、互感器、母線、電纜等，必須以短路計(jì)算作為依據(jù)。這里包括計(jì)算沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的 電 動(dòng)力穩(wěn)定度；計(jì)算若干時(shí)刻的短路電流周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定度；計(jì)算制定時(shí)刻的短路電流有效值以校驗(yàn)斷路器的斷流能力等。 ? 為了合理配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)，必須對電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計(jì)算與分析。在這些計(jì)算中不但要知道故障支路中的電流值，還必須 知道電流在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況。有 時(shí) 還 要 知道系統(tǒng)中某些節(jié)點(diǎn)的電壓值。 ? 在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時(shí)，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采取限制短路電流的措施等，都要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。 ? 進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對用戶工作的影響等，也包含有一部分短路計(jì)算的內(nèi)容。 要對系統(tǒng)進(jìn)行短路計(jì)算，必須先要求出變壓器和輸電線路的電抗值，所以先要選擇線路的材料 [5]。 短路計(jì)算 短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則 [5]： ? 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行。 ? 所有電源的電動(dòng)勢相位角相 同。 ? 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 ? 不考錄短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。 ? 元件的計(jì)算數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 ? 輸電線路的電容略去不計(jì)。 14 繪制計(jì)算電路 如圖 所示： 圖 系統(tǒng)等值電路 根據(jù)原始資料，我們應(yīng)該分別計(jì)算系統(tǒng)最大運(yùn)行方式即 200kMAXS MVA? 和最小運(yùn)行方式 min 175kS MVA? 時(shí)的短路電流。而對于短路點(diǎn) d3，由于系統(tǒng)中的變壓器不相同，而變壓器的阻抗分別為 和 5，所以下面的計(jì)算中 6kV 變壓器短路點(diǎn)會(huì)分兩種情況 d3和 d3’。 所有短路點(diǎn)的計(jì)算過程在附錄 A 的設(shè)計(jì)計(jì)算書中。而我們可得得到的短路電流歸納在下面 2 個(gè)表中。 表 200MVA 短路計(jì)算表 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流 /kA Ik(3) I”(3) I∞(3) Ish(3) d—1 d—2 d—3 d—3’ 表 175MVA 短路計(jì)算表 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流 /kA Ik(3) I”(3) I∞(3) Ish(3) d—1 d—2 d—3 d—3’ 20 15 5 電氣 設(shè)備選擇 電氣 設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件與項(xiàng)目 為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗(yàn) [2]： 1)按正常工作條件包括電壓、電流、頻率及開斷電流等選擇 。 2)按短路條件包括動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進(jìn)行校 驗(yàn) 。 3)考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、 海拔 高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。 4)按各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和要求如短路器的操作性能、互感器的二次 負(fù)荷 和準(zhǔn)確度級(jí)等進(jìn)行選擇。 設(shè)備選擇 斷路器的選擇 斷路器形式的選擇，除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。根據(jù)當(dāng)前我國生產(chǎn)制造情況，電壓 6～200kV 的電網(wǎng)一般選用少油斷路器 ；電壓 110～ 330kV 的電網(wǎng)，當(dāng)少油短路器技術(shù)條件不能滿足要求時(shí)，可選用六氟化硫或空氣斷路器； 大容量機(jī)組采用封閉