【文章內容簡介】 設計 – 11– 率因數的用戶，其電力電容器的補償容量可用下式確定。 12( ta n ta n )CNQP? ? ?? ? ? （ ） 式中 tan 1? ,tan 2? ——補償前后均權功率因數角的正切值。 選擇電容 器 因為，本所低壓母線采用單母分段接線，所以電力電容器的個數應為 6 的倍數，且采用三角型連接，因為電容器集中補償在降壓變電所二次側且主變壓器一般為兩臺，為了使兩臺變壓器補償均勻分布，此外電容器臺數不易過多。本所選用 24 臺容量為 的電容器，電容器型號為 BWF11/ 3 2001W型，其技術參數如下表： 表 BWF11/ 3 2001W 電容器的技術參數 型號規(guī)格 額定電壓 （ kV） 標稱容量（ ） 標稱電容 （ μF） 相數 外形尺寸長 *寬 *高（ mm） 重量 (kg) —200—1W 200 1 700*174*1010 120 BWF11/ 3 —200—1W電容器型號含義：烷基苯浸復合介質，額定電壓 ，額定電容 ，單相，戶外并聯電容器。 補償后低壓母線上的平均功率因數 實際補償容量為 v a r4 8 0 02 0 024 KQ C ??? 計算補償后的功率因數是，應減去補償容量，則，補償后的功 率因數為。 ? ?2 22c os () caav c a c a cPP Q Q?? ??? ?????? （ ） 沈陽工程學院畢業(yè)設計 – – 12 5 變電所電氣主接線選擇 主接線的設計原則 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求也不同。 考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模 變電所主接線設計應 根據 5—10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區(qū)網絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數和出線回路數。 考慮主變臺數對主接線的影響 變電所主變的容量和臺數，對變電所主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。 本變電所為保證可靠性和靈活性，主接線采用高壓側內橋接線，低壓側單 母分段接線。 主接線設計的基本要求 可靠性 所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。 湘西二次 變電所設計 – 13– 評價主接線可靠性的標準是： （ 1） 斷路器檢修時是否影響供電； （ 2） 線路、斷路器或母線故障和檢修時，停運線路的回路數和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 （ 3） 變電所全部停運的可能性。 （ 4） 有些國家以每年用戶不停電時間的百分比來表示供電可靠性，先進的指標都在%以上。 靈活性 主接線的靈活性有以下幾方面要求： （ 1） 調度要求?？梢造`活的投入 和切除變壓器、線路，調配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下，檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。 （ 2） 檢修要求?？梢苑奖愕赝＿\斷路器、母線及繼電保護設備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。 （ 3） 擴建的要求?？梢匀菀椎膹难a期過渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最小。 經濟性 經濟性主要是指投資省，占地面積小和能量損失小 。 電氣主接線的選擇 主接線的預定方案 根據主接線設計必須滿足供電可靠性、保證電能質量、滿足靈活性和方便性、保證經濟性的原則，高壓側 預選良兩種方案，低壓側預選兩種方案，初步擬定四種主接線方案 （ 1） 低壓側有兩種預選方案 第一方案：單母線接線，接線方式如圖 ()所示。 在圖中，所有的電源和引出線都經過斷路器 QF和隔離開關 QS接在母線上。斷路器QF用來接通和切斷電路。隔離開關 QS則在停電檢修斷路器時，形成一個明顯的斷口以沈陽工程學院畢業(yè)設計 – – 14 保證與帶電部分隔離。這種接線的優(yōu)點是：接線簡單清晰，操作方便，設備少，投資小，隔離開關僅用于檢修，不作為操作電器，不容易發(fā)生誤操作；缺點：母線和母線隔離開關檢修或故障時將造成全部回路停電，出線斷路器檢修時，該回路將停電，由于 這種接線的可靠性和靈活性較差，所以它主要用于小容量的發(fā)電廠和變電所中。 第二方案：單母分段接線，接線方式如圖 ()所示。 這種接線有兩組母線用分段斷路器連接，電源和出線分別接在兩母線側且要分配平均。單母線分段接線兩種運行方式。第一種：正常運行時分段斷路器 DQF是段開的，在 DQF上安裝有備用電源自動投入裝置，當一任電源失電 ,電源斷路器段開后， DQF自動接通 ,保證全部線路的繼續(xù)供電；第二種：正常運行時 , DQF是接通的，任一母線故障 , DQF段開，保證非故障段母線可以正常工作。 圖 低壓側主 接線方案圖 （ a）單母接線；（ b）單母分段接線 結論 ∶ 經兩種接線方式的比較，單母線分段比單母線運行可靠性和靈活性有較大的提高，為了運行的可靠性和靈活性低壓側采用的是單母線分段的接線方式。 （ 2） 高壓側有兩種預選方案 當只有兩臺變壓器和兩條線路時，可以采用橋型接線。橋型接線有工作可靠、靈活，使用的電器少，裝置簡單清晰和建設費用低等優(yōu)點，并且它特別容易發(fā)展為單母線分段或雙母線接線。因此廣泛使用在 220 及以下的變電所中，具有二路電源的工廠企業(yè)變電所也普遍采用，還可以作為建設初期的過渡接線。 第一方案： 60kV側 采用內橋接線，接線方式如圖 ()所示。 湘西二次 變電所設計 – 15– 這種接線連接橋斷路器接在線路斷路器的內側。內橋接線的特點：線路的投入和切除比較方便。當線路發(fā)生故障時，僅線路斷路器斷開，不影響其他回路運行。但當變壓器發(fā)生故障時，與該臺變壓器相連的兩臺斷路器都斷開，從而影響了一回未發(fā)生故障線路的運行。由于變壓器是少故障元件，一般不經常切換，因此，系統(tǒng)中應用內橋接線較多，以利于線路的運行操作。所以內橋接線適用于較長的線路和變壓器不需要經常切換的場合。 第二方案： 60kV側采用外橋接線 , 接線方式如圖 ()所示。 這種接線連接 橋斷路器接在線路斷路器的外側。外僑接線的特點：線路較短和變壓器需要經常切換的場合。當線路發(fā)生故障時，需動作與之連接的兩臺斷路器，從而影響一臺未發(fā)生故障的變壓器運行。此外 ,當兩條線路間穿越功率時，也應采用外僑接線，因為這時的穿越功率僅通過橋斷路器。如果采用內橋接線，則穿越功率不僅要通過橋斷路器，而且還通過二組線路斷路器，其中任意一臺斷路器檢修或故障時，都將影響穿越功率的傳送。 結論 ∶ 本變電所選用兩臺變壓器，高壓側采用內橋接線，方便線路的投切。 圖 高壓側主接線方案圖 （ a）內橋接線；（ b）外橋接線 QF——橋短路斷器 主接線方案的確定 本設計采用變電所供電給重要用戶時，一般裝設兩臺變壓器。當高壓側有兩回電源線路時，可采用橋型接線，低壓側為單母線分段接線。由此從預選方案中低壓側選單母線分段，高壓側選內橋接線。接線 所示 。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 – – 16 圖 電氣主接線方案圖 電氣主接線圖 為了保證變電所的正常運行，需要加裝許多裝置。 （ 1） 在連接橋上加裝電壓互感器，在橋斷路器上加裝電流互感器。 （ 2） 在母線側加裝電壓互感器，在分段斷路器上加裝電流互感器。 （ 3） 在母線上還要加裝電容器組以保證功率因數值。 （ 4） 變 壓器還要加裝避雷器，保護變壓器。 電氣主接線圖見附圖 A1 所示。 湘西二次 變電所設計 – 17– 6 短路電流的計算 短路電流計算的目的 （ 1） 電氣主接線的比選； （ 2） 選擇導體和電器； （ 3） 確定中性點接地方式； （ 4） 計算軟導體的短路搖擺； （ 5） 確定分裂導線間隔棒間距； （ 6） 驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； （ 7） 選擇繼電保護裝置和進行整定計算。 結論 ∶ 本設計計算短路電流的目的是選擇導體和電器設備。 短路計算條件和原則 （ 1） 正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行。 （ 2） 所有電源的電動勢相位角相同。 （ 3） 系統(tǒng)中同步異步電動機均為理想電機，不考慮電機磁飽和磁滯渦流及導體肌膚效應等影響 ,轉子結構完全對稱，定子三相繞組空間位置差 120176。電角。 （ 4） 電氣系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。 （ 5） 電氣系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中 50%負荷在高壓母線， 50%負荷在系統(tǒng)側。 （ 6） 同步發(fā)電機具有自動調整勵磁裝置。 （ 7） 短路發(fā)生在短路電流為最大瞬間。 （ 8） 不考慮短路點電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。 （ 9） 除計算短路電流衰減時間和低壓網絡的短路電流外 ,元件的阻抗略去不計。 （ 10） 元件的計算參數都取其額定值。 （ 11） 輸電線路的電容略去。 （ 12） 用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。 短路計 算的一般規(guī)定 （ 1） 驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開關電流所用的短路電流，確定短路沈陽工程學院畢業(yè)設計 – – 18 電流時，應按可能發(fā)生短路電流的正常接線方式，而不應該按照僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 （ 2） 選擇導體和電器用的短路電流 ,在電氣連接的網絡中 ,應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響。 （ 3） 在選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算，計算短路點應選擇在正常方式時短路電流為最大的地點。 （ 4） 導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。 短路計算步驟 短路電流計算的基準值 短路電流的計算通常采 用標幺值進行近似計算。若取基準容量 100BS MVA? 、各級基準電壓 BU 為其平均額定電壓，則各電壓等級的基準電流和基準電抗可以計算出，變電所 60kV側基準電壓 63BU kV? ， 10kV 側基準電壓 kV? 。計算短路電流時所用的網絡模型為簡化模型，即，忽略負荷電流不計個元件電阻，也不計送電線路的電納及變壓器的導納。 三相短路電流電抗 標么值變換 雙繞組變壓器： %100KBTNUSX S? ?? （ ） 電力線路 L的電抗計算公式 ： 2 .BL av NSX x l U? ? ? ? （ ） 式中 UK（ %） ——變壓器阻抗電壓百分值 ； X ——輸電線路單位長度阻抗值，一般取 x=； L ——輸電線路長度 ； UN、 IN、 SN——額定電壓 、額定電流、額定功率 ； SB ——假設基準容量，一般取 SB=100MVA； .avNU ——線路的平均 額定 電壓 。 短路計算簡化圖（詳見計算書 短路計算部分） 湘西二次 變電所設計 – 19– 三相短路沖擊電流和最大有效值電流計算 短路電流周期分量有效值 ∶ * *1KI X?? （ ） * 3BKK BSII U?? （ ） 三相短路時，沖擊電流 mi ： 2im m Ki K I= （ ） 式中 K ——沖擊系數， (1) 沖擊電流的有效值 ? ? dII??? （ ） (2) 沖擊電流瞬時值 ? ? diI???? （ ） (3) 短路容量 maxd d BS I S??? （ ） 畫等值阻抗圖 圖 51 系統(tǒng)等值阻抗圖 沈陽工程學院畢業(yè)設計 – –