【文章內(nèi)容簡介】 2070341 卓福春 15 變電所用電系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選擇，直接關(guān)系到變電所的安全運(yùn)行和設(shè)備的可靠。 最近幾年設(shè)計的變電所大都不采用蓄電池作為直流電源，而是廣泛采用晶閘管整流或復(fù)式整流裝置取得直流電源，這就要求交流所用電源可靠連續(xù)、電壓穩(wěn)定，因此要求有兩個電源。其電源的引入方式有內(nèi)接和外接兩種。其接入方式有三種，如下圖 23所示： 圖 23（ a） 圖 23（ b） 202070341 卓福春 16 圖 23（ c） 其中 圖 23（ a）兩臺所用變均從外部電源引進(jìn)，其供電可靠性最高，但由于接入電源電壓較高（ 35KV） ,投資成本也較大；圖 23（ c）的所用變投資成本最低但其可靠性較低； 圖 23（ b）的所用電源接入形式，當(dāng)該變電 站的兩臺主變壓器都發(fā)生故障時，一號所用變又外不電源接入，可以保證變電所的所用電正常。其成本投資低于 圖 23（ a），是在保證了可靠性的前提下最優(yōu)經(jīng)濟(jì)方案。因此本變電所的所用變接線形式如 圖 23（ b）所示。 第 二 章 變壓器的選擇 21 主變的選擇 211 變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則 （ 1）對于只供給二類、三類負(fù)荷的變電站，原則上只裝設(shè)一臺變壓器。 （ 2）對于供電負(fù)荷較大的城市變電站或有一類負(fù)荷的重要變電站，應(yīng)選用兩臺兩臺相同容量的主變壓器，每臺變壓器的容量應(yīng)滿足 一臺變壓器停運(yùn)后，另一臺變壓器能供給全部一類負(fù)荷；在無法確定一類負(fù)荷所占比重時，每臺變壓器的容量可按計算負(fù)荷的 70%～202070341 卓福春 17 80%選擇。 （ 3）對大城市郊區(qū)的一次變電站，如果中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺為宜；對地區(qū)性孤立的一次變電站，在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變的可能性；對于規(guī)劃只裝兩臺主變的變電站，其變壓器的基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的 1～ 2級設(shè)計。 212 變電站主變壓器臺數(shù)的確定 待設(shè)計變電站由 6KM 處的系統(tǒng)變電所用 35KV 雙回架空 線路供電，以 10KV 電纜供各車間供電。該變電所的一車間和二車 間為Ⅰ類負(fù)荷，其余的為Ⅱ類負(fù)荷。Ⅰ類負(fù)荷要求有很高的供電可靠性，對于Ⅰ類用戶通常應(yīng)設(shè)置兩路以上相互獨(dú)立的電源供電，同時Ⅱ類負(fù)荷也要求有較高的供電可靠性，由選擇 原則的第 2 點(diǎn)結(jié)合待設(shè)計變電站的實(shí)際情況，為提高對用戶的供電可靠性，確定該變電站選用兩臺相同容量的主變壓器。 213 變電所主變壓器容量的確定原則 （ 1）按變電所建成后 5～ 10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮 10～ 20 年的負(fù)荷發(fā)展。 （ 2）對重要變電所，應(yīng)考慮一臺主要變壓器停運(yùn)后，其余變壓器在計算過負(fù)荷能力及允許時間內(nèi)，滿足Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷的供電；對一般性變 電所，一臺主變壓器停運(yùn) 后，其余變壓器應(yīng)能滿足全部供電負(fù)荷的 70%～ 80%。 214 待設(shè)計變電所主變壓器容量的計算和確定 變電所主變的容量是由供電負(fù)荷（綜合最大負(fù)荷） 決定的。 ?? ????????? ????????? )(3910700530320300500580500480 )(7740950750140095010008507401100 KWQ KWP )(867139107740 2222 KV AQPS ????? ?? 每臺變壓器的容量 按計算負(fù)荷的 80%選擇。 6 9 3 7%808 6 7 1*%80 ???? SS T （ KVA） 202070341 卓福春 18 經(jīng)查表選擇變壓器的型號為 SZ98000/35 ，即額定容量為 8000 KVA ， 因?yàn)?92%10086718000 ???SS N ＞ %80 ，即選擇變壓器的容量滿足要求。 215 主變壓器繞組數(shù)的確定 國內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按其繞組數(shù)分有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等變壓器，待設(shè)計變電所有 35KV、 10KV 兩個電壓等級且是一座降壓變電所，宜選用雙繞組普通式變壓器。 216 主變壓器相數(shù)的確定 在 330KV 及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對來說投資大、占地多、運(yùn)行規(guī)模也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作 量，待設(shè)計變電所謂 35KV 降壓變電所，在滿足供電可靠性的前提下，為減少投資，故選用三項(xiàng)變壓器。 217 主變壓器調(diào)壓方式的確定 為了確保變電所供電量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)，通過變壓器的分接頭開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在 ? 2? %以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) 30%，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴，由于 待設(shè)計變電所的符合均為Ⅰ、Ⅱ類重要負(fù)荷，為確保供電質(zhì)量，有較大的調(diào)整范圍，我們選用有 載 調(diào)壓方式。 218 主變壓器繞組連接組別的確定 變壓器的連接組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形和三角形兩種，因此對于三相雙繞組變壓器的高壓側(cè)， 110KV及以上電壓等級，三相繞組都采用“ YN”連接， 35KV 及以下采用“ Y”連接；對于三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采用“ d” 連接，若低電壓側(cè)電壓等級為 380/220V，則三相繞組采用“ yn”連接，在變電所中，為了限制三次諧波， 我們選用“ Ynd11” 常規(guī)連接的變壓器連接組別。 202070341 卓福春 19 219 主變壓器 冷卻方式的選擇 電力變壓器的冷卻方式，隨其型號和容量不同而異，一般有以下幾種類型： （ 1） 自然風(fēng)冷卻：一般適用于 7500KVR 一下小容量變壓器，為使熱量散發(fā)到空氣中，裝有片狀或管型輻射式冷卻器，以增大油箱冷卻面積。 （ 2） 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻：對于大容量變壓器，單方面加強(qiáng)表面冷卻還打不到預(yù)期的冷卻效果。故采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，讓水對油管道進(jìn)行冷卻，把變壓器中熱量帶走。在水源充足的條件下，采用這種冷卻方式極為有利散熱效率高、節(jié)省材料、減少變壓器本體尺寸，但 要一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件且對冷卻器的密封性能要求較高。即使只有極微量的水滲入油中，也會嚴(yán)重地影響油的絕緣性能。故油壓應(yīng)高于水壓 ～ ，以免水滲入油中。 （ 3） 強(qiáng)迫空氣冷卻：又簡稱風(fēng)冷式。容量大于等于 8000KVA 的變壓器，在絕緣允許的油箱尺寸下，即使 有輻射器的散熱裝置仍達(dá)不到要求時，常采用人工風(fēng)冷。在輻射器管間加裝數(shù)臺電動風(fēng)扇，用風(fēng)吹冷卻器，使油迅速冷卻，加速熱量散出，風(fēng)扇的啟?？梢宰詣涌刂?，亦可人工操作。 （ 4） 強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷卻：近年來大型變壓器都采用這種冷卻方式。它是利用潛油泵將冷油壓入線圈之 間、線餅之間和鐵芯的油管中，使鐵芯和繞組中的熱量直接由具有一定流速的油帶走，二變壓器上層熱油用潛油泵抽出，經(jīng)過水冷卻器冷卻后，再由潛油泵注入變壓器油箱底部，構(gòu)成變壓器的油循環(huán)。 （ 5） 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻：其原理與強(qiáng)迫油循環(huán)水冷相同。 （ 6） 水內(nèi)冷變壓器：變壓器繞組用空心導(dǎo)體制成，在運(yùn)行中將純水注入空心繞組中，借助水的不斷循環(huán)將變壓器中熱量帶走，但水系統(tǒng)比較復(fù)雜且變壓器價格比較高。 待設(shè)計變電所主變的容量為 8000KVA,為使主變的冷卻方式既能達(dá)到預(yù)期的冷卻效果，有簡單、經(jīng)濟(jì)，我們選用強(qiáng)迫空氣 冷卻，簡稱風(fēng)冷卻。 綜上得該變 電所的主變型號及相關(guān)參數(shù)如下表 11所示： 表 21 變壓器型號 額定容量（ KVA） 額定電壓（ KV） 連 接組 標(biāo)號 損耗 （ KW） 阻抗電壓（％） 空載電流（％） 高壓 低壓 空載 負(fù)載 SZ98000/35 8000 35 Ynd11 202070341 卓福春 20 22 所用變的選擇 目前可供選 擇的所用變壓器的型式有油浸式和干式兩種，后者又分為普通干式和 環(huán)氧樹脂澆注式等。三種變壓器作為自用變各具有特點(diǎn)。油浸式的特點(diǎn)是過載能 力強(qiáng)，屋內(nèi)外均可布置，維修簡便，價格便宜，但由于采用油為絕緣和冷卻介質(zhì)，屋內(nèi)外必須要有防火防爆小間，同時檢修、維護(hù)復(fù)雜；干式變壓器的特點(diǎn)是無油，防火性能較好，布置簡單，可就近布置在中壓開關(guān)柜附近，縮短了電纜長度并提高供電可靠性，還可節(jié)省間隔及土建費(fèi)用，但過載能力低，絕緣余度小，在有架空線路直接連接的場合不宜使用，一面遭受感應(yīng)雷過電壓；環(huán)氧樹脂澆注式的特點(diǎn)是具有一定的防塵耐潮和難燃的優(yōu)點(diǎn)，比普通干式變更佳，但價格相對昂貴。隨著干式變壓器生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，已能生產(chǎn)出散熱性能更好、體積小、過載能力大的干式變壓器 。 由于油浸式變壓器屋內(nèi)布置需要防火防爆小間，且要考慮通風(fēng)散熱以及事故排油設(shè)施，因此，待設(shè)計變電所采用干式變壓器。 221 所用變 臺數(shù)的選擇 待設(shè)計的變電所中采用 2 臺所用變。且分別接在兩個獨(dú)立引接點(diǎn)。正常運(yùn)行時各分擔(dān)一半的自用負(fù)荷；當(dāng)其中一個電源停電或發(fā)生故障時，由另一臺所用變 擔(dān)負(fù)全部自用負(fù)荷。 222 所用變 容量的選擇 所用變壓器負(fù)荷計算采用換算系數(shù)法，不經(jīng)常 短時及不經(jīng)常斷續(xù)運(yùn)行的負(fù)荷均可不列入計算負(fù)荷。當(dāng)有備用所用變壓器時，其容量應(yīng)與工作變壓器相同。 所用變壓器容量按下式計算： S≥ K1∑ P1+∑ P2 式中 S—— 所用變壓器容量（ KVA） 。 ∑ P1—— 所用動力負(fù)荷之和（ KW） 。 K1—— 所用動力負(fù)荷換算系數(shù)，一般取 K1=； 202070341 卓福春 21 ∑ P2—— 電熱及照明負(fù)荷之和（ KW） 。 經(jīng)分析，我們把 所用電的主要負(fù)荷中： 主充電機(jī)、浮充電機(jī)、 蓄電池室通風(fēng)、屋內(nèi)配電裝置通風(fēng)歸為動力負(fù)荷，把交流電焊機(jī)、檢修實(shí)驗(yàn)用電、載波、照明負(fù)荷和生活用電歸為電熱及照明負(fù)荷。則： )( KWP ??????? )( KWP ??????? ?????? ?? PPKS （ KVA） 由以上數(shù)據(jù) 查表 得選擇所用變的型號及相關(guān)參數(shù)如下表 12 所示： 表 22 型號 額定電壓 (kV) 額定容量（ KVA） 連接 組別 損耗（ KW） 阻抗電壓 空載電流 高壓 低壓 空載 負(fù)載 S9100/35 %535? 100 Yyn0 % % S9 80 Yyn0 % % 第三章 短路電流的計算 31 短路的基本知識 電力系統(tǒng)正常運(yùn) 行方式的破壞多數(shù)是由于短路故障引起的，系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運(yùn)行時的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達(dá)幾萬甚至幾十萬安。因此，在變電所設(shè)計中必須全面地考慮短路故障各種影響。 變電所中各種電器設(shè)備必須能承受短路電流的作用，不致因過熱或電動力的影響而損壞。例如，斷路器必須能斷開可能通過的最大短路電流；電流互感器應(yīng)有足夠的過電流倍數(shù)；母線效驗(yàn)短路時要承受最大應(yīng)力；接地裝置的選擇也與短路電流的大小有關(guān)等。 短路電流的大小也是比較主接線方案、分析運(yùn)行方式時必須考慮的因素。系統(tǒng)短路202070341 卓福春 22 時還會出現(xiàn)電壓降低，靠近短路點(diǎn)處尤為嚴(yán) 重，這將直接危害用戶供電的安全性及可靠性。為限制故障范圍，保護(hù)設(shè)備安全，繼電保護(hù)裝置必須整定在主回路通過短路電流的準(zhǔn)確動作。 由于上述原因，短路電流計算稱謂變電所電氣部分設(shè)計的基礎(chǔ)。選擇電氣設(shè)備時通常用三相短路電流，效驗(yàn)繼電保護(hù)動作靈敏度時用兩相短路、單相短路電流或單相接地電流。工程設(shè)計主要計算三相短路電流。 32 計算短路電流的目的 短路故障對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響很大，所造成的后果也十分嚴(yán)重，因此在系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)備的選擇以及系統(tǒng)運(yùn)行中，都應(yīng)該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障發(fā)生后腰盡量限制所影響 的范圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無論從設(shè)計、制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律，掌握分析計算短路電流的方法。 短路電流計算具體目的是； （ 1） 選擇電氣設(shè)備。電氣設(shè)備，如開關(guān)電氣、母線、絕緣子、電纜等，必須具有充分的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的效驗(yàn)是以短路電流計算結(jié)果為依據(jù)的。 （ 2） 繼電保護(hù)的配置和整定。系統(tǒng)中影配置哪些繼電保護(hù)以及繼電保護(hù)裝置的參數(shù)整定，都必須對電力系統(tǒng)各種短路故障進(jìn)行計算和分析，而且不僅要計算短路點(diǎn)的短路電流，還 要計算短路電流在網(wǎng)絡(luò)各支路中的分布，并要作多種運(yùn)行方式的短路計算。 （ 3） 電氣主接線方案的比較和選擇。在發(fā)電廠和變電所的主接線設(shè)計中，往往遇到這樣的情況：有的接線方案由于短路電流太大以致要選用貴重的電氣設(shè)備，使該方案的投資太高而不合理，但如果適當(dāng)改變接線或采取限制短路電流的措施就可能得到即可靠又經(jīng)濟(jì)的方案，因此，在比較和評價方案時，短路電流計算是必不可少的內(nèi)容。 （ 4） 通信干擾。在設(shè)計 1