【文章內容簡介】 1S —— 第一年的負荷； ?—— 年負荷增長率； N—— 規(guī)劃年數(shù)； I—— 年利率。 帶入 i=， n=5， ? =5%， 1S = 得 cS =。 再考慮同時系數(shù)時，可按下式算： cSKS 039。 ?? （ 32） 畢業(yè)設計（論文） ： 35kv 變電所電氣部分與繼電保護設計 8 式中 0K —— 負荷同時系數(shù) 帶入 0K = 得 ?39。S =。 對于兩臺變壓器的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定： eS =?39。S =*= （ 33） 總安裝容量為 2*（ ?39。S ） =?39。S 如此當一臺變壓器停運，考慮變壓器的過負荷能力為 40%，則可保證 98%的負荷供電。所以應選容量為 8000kVA 的變壓器。 主變形式的選擇 主變一般采用三相變壓器，若因制造和運輸條件限制，可采用單相變壓器組。當今社會科技日新月異，制造運輸 以 （已） 不成問題，因此采用三相變壓器。 此次設計的變電所只有 35kV 和 10kV 兩個電壓等級，所以采用雙繞組變壓器。 在 我國110kV 及以上電壓，變壓器繞組都 采用 Y0 連接； 35kV 亦采用 Y 連接 ，其中性點多通過消弧線圈接地。 35kV 及以下電壓， 變壓器繞組都采用△連接。因此 35kV 高壓 側采用 Y 連接，10kV 低壓 側 則 采用△接線。 根據(jù)上述的討論選用 35KV S9系列三相油浸自冷式電力變壓器，該變壓器的型號 S98000/35 具體技術數(shù)據(jù)如下表 31 所示： 表 31 變壓器技術參數(shù) 型號 S98000/35 額定容量 (KVA) 8000 額定電壓 (KV) 高壓 35 低壓 損耗 (KW) 空載 短路 短路電壓 (%) 空載電流 (%) 華東交通大學理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 4 電氣主接線設計 電氣主接線概述 發(fā)電廠和變電所中的一次設備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設備的數(shù)量和作用，設備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng) 的 安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行以及變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會 產(chǎn) 生直接的影響。 . 主接線設計的基本原則 和 要求 根據(jù)我國能源部關于《 35~110kV 變電所設計技術 規(guī)范》 GB5005992 規(guī)定：“ 變電所的主接線，應根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定。并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。 ” 因此對主接線的設計要求可以歸納為以下三點： 1 可靠性； 2 靈活性； 3 經(jīng)濟性。 主接線方案設計 電氣主接線的基本形式就是主要電氣設備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。大致分為有匯流母線和無匯流母線兩大類。其中有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、 角形接線 和單元接線。 接線方式介紹 (1) 單母線接線方式：接線簡單、清晰。操作方便，投資少便于擴建；母線或隔離開關檢修或故障時連接在母線上的所有回路必須停止工作；檢修任一電源或線路的斷路器時，該回路必須停電；當母線或母線上的隔離開關上發(fā)生短路以及斷路器在繼電保護作用下都自動斷開，因而造成全部停電。 畢業(yè)設計（論文） ： 35kv 變電所電氣部分與繼電保護設計 10 (2) 單母分段接線方式：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。 (3) 雙母線接線方式： 供電可靠，通過兩組母線 隔離開關的倒閘操作，可以輪流檢修和維護一組母線而不致使供電中斷；調度靈活，各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要：擴建方便，向雙母線的左右任何的一個方向擴建，不會引起原有回路的停電； 但其投資較大，所用設備多，占地面積大，配電裝置復雜，經(jīng)濟性差。在運行中隔離開關作為操作電器，易發(fā)生誤操作事故。 主接線方案的比較選擇 由《電力工程電氣設計手冊》第二章關于電氣主接線的有關規(guī)定，此變電所主接線的接線有三種方案。 方案一： 35kV 側采用單母線接線 ， 10kV 側采用單母線分段。如圖 41 所示 進線 進線 1 2 1 進線 2 進線 圖 41 方案一電氣主接線圖 華東交通大學理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 方案二： 35kV 側采用單母線分段接線， 10kV 側采用雙母線接線。如圖 42 所示： 圖 42 方案二電 氣 主接線圖 方案三 ： 35kV 側采用單母線分段接線， 10kV 側采用單母線分段接線。如圖 43 所示： 進 線 進 線 1 2 1 進 線 2 進 線 圖 43 方案三電 氣 主接線圖 方案一 35KV 側采用的單母線接線，接線簡單清晰、設備少、 操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置，但其供電可靠性差，運行不靈活，可能導致全所斷電。 10KV 采用單母線分段連線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線供電不間斷。 方案二 35KV 側使用單母線分段接線，供電可靠性較高，同時接線簡單、操作方便、投資少。 10KV 側通過雙母線雖然可以使供電更可靠，調度更加靈活，但每增加一組母線進線 1 2 進線 進線 2 進線 1 畢業(yè)設計（論文） ： 35kv 變電所電氣部分與繼電保護設計 12 就使每回路需要增加一組母線隔離開關，當母線故障或檢修時， 隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。 方案三 35KV 側使用單母線分段接線，提高 了供電的可靠性和靈活性，操作方便、投資少。 10kV 側也使用單母線分段接線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，保證正常母線供電不間斷。所以此方案同時兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟性的要求。 通過比較可知還是選擇方案三比較合適，即 35kV 側采用單母線分段接線， 10kV 側也采用單母線分段接線。 5 短路電流計算 短路電流計算的一般概述 電氣設備或導體發(fā)生短路故障時通過的電流為短路電流。在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設計和運行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常狀態(tài)。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實際運行經(jīng)驗，破壞供電系統(tǒng)正常運行的故障一般最常見的是各種短路。所謂短路是指相與相之間的短接，或在中性點接地系統(tǒng)中 單 相或幾相與大地相接（接地），以及三相四線制系統(tǒng)中相線與中線短接。當發(fā)生短路時，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾千甚至幾十萬安），電源的電壓完全降落在短路回路中。 短路的原因 發(fā)生短路的主要原因是由于電力系統(tǒng)的絕緣被破壞。在大多數(shù)情況下，絕緣的破壞多數(shù)是由于未及時發(fā)現(xiàn)和未及時消除設備中的缺陷，以及設計、安裝和運行維護不當所，例如：過電壓、 直接雷擊、絕緣材料的陳舊、絕緣配合不好、機械損壞等，運行人員的錯誤操作，如帶負荷拉開隔離開關，或者檢修后未拆接地線就接通斷路器；在長期過負荷元件中，由于電流過大，載流導體的溫度升高到不能容許的程度，使絕緣加速老化或破壞；在小接地電流系統(tǒng)中未及時或消除 單 相接地的不正常工作狀態(tài)，此時，其它兩相對地電壓升華東交通大學理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 高 3 倍，造成絕緣損壞；在某些化工廠或沿海地區(qū)空氣污穢，含有損壞絕緣的氣體或固體物質，如不加強絕緣，經(jīng)常進行維護檢修或者采取其他特殊防護措施等，都很容易造成短路。此 外，在電力系統(tǒng)中，某些事故也可能直接導致短路，如桿塔 倒 塌導線斷線等。動物或飛禽跨接載流導體也會造成短路事故。 短路的危害 短路電流所產(chǎn)生的電動力能形成很大的破壞應力，如果導體和它們的支架不夠堅固，則可能遭到嚴重破壞。短路電流越大，通過的時間越長，對故障元件破壞的程度也越大。由于短路電流很大，即使通過的時間很短，也會使短路電流所經(jīng)過的元件和導體收起不能容許的發(fā)熱，從而破壞絕緣甚至使載流部分退火、變形或燒毀。既然發(fā)生短路時流通很大的短路電流（超過額定電流許多倍），這樣大的短路電流一旦流經(jīng)電氣設備的載 流導體，必然要產(chǎn)生很大的電動力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點和持續(xù)時間的長短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個系統(tǒng)。 短路的類型 三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路（單相接地短路）和兩相接地短路。除了上述各種短路以外，變壓器或電機還可能發(fā)生一相繞組匝間或層間短路等。根據(jù)運行經(jīng)驗統(tǒng)計，最常見的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的 60%，兩相短路約占 15%，兩相接地短路約占 20%，三相短路約占 5%。三相短路雖少，但不能不考慮，因為它畢竟有發(fā)生的可能，并且對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行 有著十分不利的影響。單相短路雖然機會多短路電流也大，但可以人為的減小單相短路電流數(shù)值，使單相短路電流最大可能值不超過三相短路電流的最大值。這就使全部電氣設備可以只根據(jù)三相或兩相短路電流來選擇，況且三相短路又是不對稱短路的計算基礎，尤其是工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中大接地電流系統(tǒng)又很少，因此應該掌握交流三相短路電流的計算。 短路回路參數(shù)的計算 在進行短路電流計算時，首先需要計算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的計算通常采用有名值和標么值兩種計算方法。前一種計算方法主要適用于 1KV 以下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中，后一 種計算方法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中。 (1)標么值 標么值一般又稱為相對值，是一個無單位的值，通常采用帶有 *號的下標以示區(qū)別，標么值乘以 100，即可得到用同一基準值表示的百分值。在標么值計算中。首先要選定基準值。雖然基準值可以任意選取，但實際計算中往往要考慮計算的方便和所得到的標么值清晰可見，如選取基值功率為 100MVA 和短路點所在網(wǎng)路的平均額定電壓為基準電壓。尚須指出，在電路的計算中，各量基準值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程式，也就是說在三相電路中，電流、電壓、阻抗、和功率這四個物理量的 基準值之間應滿足下列關系： 畢業(yè)設計（論文） ： 35kv 變電所電氣部分與繼電保護設計 14 Sd= 3 UdId Ud= 3 IdZd （ 51） 式中 Sd、 Ud、 Id、 Zd—— 功率、電壓、電流、阻抗的基準值（ datum Value）。 (2)短路回路中各元件阻抗的計算 計算短路電流時，必須知道系統(tǒng)中各元件的電阻抗，一般只考慮同步電機、變壓器、電抗器、架空線和電纜線的電抗。 在 實際計算中，架空線路和電纜線路每公里的電抗值，通常采用表 51 所示的平均值。 序 號 元件 名稱 標幺值 有名值（Ω） 短路功率（ MVA） 備注 1 發(fā)電機（或電動機） dgX* =NGddgSSX//* NGNGG SUX 2// ? %100////GNTK X SS ? Sd－基準功率，通 常 可 設 Sd=1000MAV SNG 、 //*GX －發(fā)電機的額定 容量， MAV 及其次暫態(tài)電抗 SNT、 UK%－變壓器的額定容 量MAV 及其短路電壓的 百分值 UNR、 INR、 XR%－電抗器的額定電壓、額定電流及電抗百分值 2 變壓器 NTdKdT SSUX 100%* ? 100KdT UX ? NTNRSU RT=22NRNRSPU? XT=NRNRK SUU100% 2 %100// K NTK U SS ? 3 電抗器 NRavavNRRR IIUUXX 100%* ? NRNRRR IUXX 3100%? NRRavNRK UX UIS %3100// ? 華東交通大學理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 表 51電抗標么值、有名值和短路功率變換公式 短路電流的計算 短路電流的計算步驟方法 進行短路電流計算時，首先應收集相關的資料，如電力系統(tǒng)接線圖、運行方式和各元件的技術參數(shù)等。然后繪制計算電路 圖。然后再根據(jù)對短路點做出等值電路圖，利用網(wǎng)絡變化規(guī)則，將其逐步簡化，求出短路回路總電抗。最后根據(jù)總電抗即可求出短路電流值。以下分別討論計算電路圖、等值電路圖和短路回路總電抗的確定。 系統(tǒng)等效電路圖，如圖 51 所示 S1S1X